高中物理实验电表的改装与校对.docx
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高中物理实验电表的改装与校对
电表的改装与校对
1.
【2019高考全国I卷·23】（10分）某同学要将一量程为250μA的微安表改装为量程为20mA的电流表。
该同学测得微安表内阻为1200Ω，经计算后将一阻值为R的电阻与该微安表连接，进行改装。
然后利用一标准毫安表，根据图（a）所示电路对改装后的电表进行检测（虚线框内是改装后的电表）。
（1）根据图（a）和题给条件，将（b
）中的实物连接。
（2）当标准毫安表的示数为16.0mA时，微安表的指针位置如图（c）所示，由此可以推测出改装的电表量程不是预期值，而
是。
（填正确答案标号）
A．18mA
B．21mAC．25mA
D．28mA
（3）产生上述问题的原因可能是。
（填正确答案标号）
A.微安表内阻测量错误，实际内阻大于1200Ω
B.微安表内阻测量错误，实际内阻小于1200Ω
C．R值计算错误，接入的电阻偏小
D．R值计算错误，接入的电阻偏大
（4）要达到预期目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可，其中k=。
【答案】
（1）连线如图所示（3分）
（2）C（2分）（3）AC（2分）（4）99（2分）
【解析】
（1）电表改装时，微安表应与定值电阻R并联接入虚线框内，则实物电路连接如下图所示：
（2）由标准毫安表的读数是16.0mA,而图示中指针指的位置是160μA.所以改装后的电流表，
实际量程被扩大的倍数为：
n=
16mA
160⨯10-3mA
=100倍。
故当原微安表表
盘达到满偏时，实际量程为：
250⨯10-3⨯100=25mA，故选项C正确；
（3）改表是电阻和电表并联，二者电压相等，即：
IgRg=（I-Ig）R，
得：
I=⎛1+Rg⎫I
，改装后的量程偏大的原因可能是，原微安表内阻
çR⎪g
⎝⎭
测量值偏小，即电表实际内阻Rg真实值，大于1200Ω；或者因为定值电阻R的计算有误，计算值偏大，实际接入定值电阻R阻值偏小。
故选AC；
（4）由于接入电阻R时，改装后的表实际量程为25mA，故满足IgRg=（25-Ig）R；要想达到预期目的，即将微安表改装为量程为20mA电流表，应满足IgRg=（20-Ig）kR，
其中Ig=250μA=0.25mA，
联立解得：
k=1.25或k=99。
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2.【2019高考全国Ⅲ卷·23】（10分）某同学欲将内阻为98.5Ω、量程为100uA的电流表改装成欧姆表并进行刻度和校准，要求改装后欧姆表的15kΩ刻度正好对应电流表表盘的50uA刻度。
可选用的器材还有：
定值电阻R0（阻值14kΩ），滑动变阻器R1（最大阻值1500Ω），滑动变阻器R2（最大阻值500Ω），电阻
箱（0~99999.9Ω），干电池（E=1.5V，
r=1.5Ω），红、黑表笔和导线若干。
（1）欧姆表设计
将图（a）中的实物连线组成欧姆表。
欧姆表改装好后，滑动变阻器
R接入电路的电阻应为Ω：
滑动变阻器选（填“R1”或“R2”）。
（2）
刻度欧姆表表盘
通过计算，对整个表盘进行电阻刻度，如图（b）所示。
表盘
上a、b处的电流刻度分别为25和75，则a、b处的电阻刻度分别为
、。
（3）校准
红、黑表笔短接，调节滑动变阻器使欧姆表指针指向kΩ处；将红黑表笔与电阻箱连接，记录多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表
上对应的测量值，完成校准数据测量。
若校准某刻度时，电阻箱旋钮位置如图（c）所示，则电阻箱接入的阻值为Ω。
【答案】
（1）
（2）900（3）R1（4）45（5）5
（6）0（7）35000.0
【解析】
（1）连线如图：
根据欧姆表的改装原理，当电流
计满偏时，则Ig
=E
r+R0
+
R，解得
R=900Ω；为了滑动变阻器的安全，则滑动变阻器选择R1；
（2）在a处，
1I=E，解得R
=45kΩ；
4r+R0+R+Rxa
在b处，则3I=E，解得R
0xb
=5kΩ；
（3）校准：
红黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指到
0kΩ处；由图可知，电阻箱接入的电阻为：
R=35000.0Ω。
3.【2016海南卷.T12】（10分）某同学改装和校准电压表的电路图如图所示，图中虚线框内是电压表的改装电路。
（1）已知表头G满偏电流为100μA，表头上标记的内阻值为900Ω。
R1、R2和R3是定值电阻。
利用R1和表头构成1mA的电流表，然后再将其改装为两个量程的电压表。
若使用a、b两个接线柱，电压表的量程为1V；若使用a、c两个接线柱，电压表的量程为3V。
则根据题给条件，定值电阻的阻值应选R1=Ω，R2=
Ω,R3=Ω。
（2）用量程为3V，内阻为2500Ω的标准电压表
对改装表3V挡的不同刻度进行校准。
所用电池的电动势E为
5V；滑动变阻器R有两种规格，最大
阻值分别为50Ω和5kΩ。
为了方便实验中调节电压，图中R应选用最大阻值为Ω的滑动变阻器。
（3）校准时，在闭合开关S前，滑动变阻器的滑动端P应靠近
（填“M”或“N”）端。
（4）若由于表头G上标记的内阻值不准，造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小，则表头G内阻的真实值（填“大于”或“小于”）900Ω。
【答案】
（1）1009102000
（2）50（3）M（4）大于
【解析】
（1）R1与表头G构成1mA的电流表，则：
IgRg=（I-Ig）R1,整
理：
R1=100Ω;若使a、b两个接线柱，电压表的量程为1V，则
R=Uab-IgRg
1I
=910Ω;若使用a、c两个接线柱，电压表的量程为3V，
则R3
=Uac-IgRg-IR2=2000Ω.
I
（1）电压表与之并联之后，电阻小于2500Ω，对于分压式电路，要求滑动变阻器的最大值远大于并联部分，同时还有便于调节，故滑动变阻器选择小电阻，即选择50Ω的电阻。
（3）在闭合开关S前，滑动变阻器滑片P应靠近M端，这样把并联部分电路短路，起到一种保护作用。
（4）造成改装后电压表的读书比标准电压表的读书偏小，说明通过表头G的电流偏小，则实际其电阻偏大，故其实际阻值大于900Ω.
4.
【2015高考全国I卷·23】（10分）图（a）为某同学改装和校准毫安表的电路图，其中虚线框内是毫安表的改装电路。
（1）已知毫安表表头的内阻为100Ω．满偏电流为1mA,R1和R2为阻值固定的电阻。
若使用a和b两个接线柱．电表量程为3mA：
若使用a和c两个接线拄,电表量程为10mA．由题给条件和数据，可以求出R1=Ω，R2=Ω。
（2）现用一量程为3mA，内阻为150Ω的标准电流表A对改装电表的
3mA挡进行校准，校准时需选取的刻度为0.5．1.0、I.5、2.0．2.5、
3.0mA。
电池的电动势为1.5V．内阻忽略不计；定值电阻R0有两种
规格．阻值分别为300Ω和1000Ω：
滑动变阻器R有两种规格．最大阻值分别为750Ω和3000Ω，则R0应选用阻值为Ω的电阻，R应选用最大阻值为Ω的滑动变阻器。
（3）若电阻R1和R2中有一个因损坏而阻值变为无穷大，利用图（b）的电路可以判断出损坏的电阻。
图（b）中的R/为保护电阻。
虚线框内未画出的电路即为图（a）虚线框内的电路。
则图中的d点应和接线柱
（填“b”或“c”）相连。
判断依据是：
【答案】
（1）15（2分）35（2分）
（2）300（1分）3000（1分）
（3）c（1分）闭合开关时，若电表指针偏转，则损坏电阻是R1，若电表指针不动，则损坏电阻是R2（2分）
【解析】
（1）定值电阻和毫安表都是并联连接，电压相等，由欧姆定
律变形式U=IR，使用a、b两个接线柱时有：
I满R表=（I表1-I满（）R1+R2）;
使用a和c两个接线柱时有：
I满（R表+R2）=（I表2-I满）R1,I表1和I表
2为改装电表的量程，解以上各式得：
R1=15Ω,R2=35Ω。
2
（）根据R=E
I标准刻度
，电流表校准时需选取的刻度为0.5．1.0、1.5、
2.0．2.5、3.0mA，可知电路中总电阻最大为：
Rmax
=1.5V0.0005A
=3000Ω,
最小阻值为Rmin
=1.5V0.0003A
=500Ω,若定值电阻选用1000Ω，则无法校
准3mA的刻度，所以定值电阻选用500Ω，由于最大电阻要达到3000Ω，所以变阻器要选择3000Ω。
（3）因为只有一个电阻损坏，所以d点应与c连接。
原因是R1与A
表并联，则当R1损坏时电表A仍有示数指针偏转；而R2与A表串
联，则当R2损坏时电表A无示数指针不动，据此闭合开关时，若电表指针偏转，则损坏电阻是R1，若电表指针不动，则损坏电阻是R2.
【练习1】如图1所示为一个多量程电压表的电路，其表头为动圈式直流电流计，量程Ig=10mA、内阻Rg=200Ω，R1、R2为可调电阻。
（1）可调电阻应调为R1=Ω、R2=Ω；
（2）现发现表头电流计已烧坏，我们要修复该电压表，手边只有一个“量程为2mA、内阻为40Ω”的电流计G′和一个电阻为10Ω的定值电阻R3．要使修复后电压表的满偏电流仍为10mA，请在虚框内画出该电压表的修复电路。
（3）修复后的电路中，可调电阻R2应重新调为：
R2′=Ω；
（4）接着用图2的电路对修复电压表的3V量程表进行校对，V0为标准电压表、V1为修复电压表。
发现修复电压表V1的读数始终比标准电压表V0略大。
应用以下哪种方法进行微调。
A．只把R1略微调小；B．只把R1略微调大；
【答案】
（1）100、1200；
（2）；
（3）1200；（4）B。
【解析】
（1）根据串联电阻特点结合欧姆定律可得：
则R2=1300-100Ω=1200Ω
（2））“量程为2mA、内阻为40Ω”改装成10mA电流表，应并联定值电阻分流，据此画出改装电路图如图所示；
（3）由串联电阻特点结合欧姆定律可得
Ω
则R2′=1492-292Ω=1200Ω
（4）根据电压表改装原理可得串联的电阻阻值R=
，电压表示数偏大，说明R太小，则电流表内阻测量值偏大。
应增大电阻箱的阻值；故A错误，B正确；故选：
B。
【练习2】某同学改装和校准电流表的电路图如图所示，图中虚线框内是电流表的改装电路。
（1）已知表头G满偏电流为100μA，表头上标记的内阻值为900Ω，R1、R2和R0是定值电阻。
若开关S2掷于b接线柱，电流表的量程为1mA；若开关
S2掷于c接线柱，电流表的量程为10mA．则根据题给条件，定值电阻的阻值应选R1＝Ω，R2＝Ω
（2）用量程为1mA，内阻为800Ω的标准电流表对改装表1mA挡的
不同刻度进行校准。
所用电池的电动势E为3V；定值电阻R0有两种规格，阻值分别为2kΩ和3kΩ．为了方便实验中调节电流，图中R0应选用阻值为kΩ的定值电阻
（3）若由于表头G上标记的内阻值不准，造成改装后电流表的读数比标准电流表的读数偏小，则表头G内阻的真实值（填“大于”或“小于”）900Ω
【答案】
（1）10；90；
（2）2；（3）大于。
【解析】
（1）开关S2掷于b接线柱，电流表的量程为1mA；若开关S2掷于c接线柱，电流表的量程为10mA，
由图示电路图可知：
Ig+
＝0.001AIg+
＝0.010A
代入数据解得：
R1＝10Ω，R2＝90Ω；
（2）为方便实验操作，R0应选用阻值为2kΩ的定值电阻。
（3）改装后的电流表读数偏小，说明分流电阻分流偏小，并联电阻
阻值偏大，改装电流表并联电阻阻值为：
R＝
，则电流表Rg偏大，即表头G内阻的真实值大于900Ω；
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