高中物理实验电表的改装与校对.docx

1、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 250 A 的微安表改装为量程为 20 mA 的电流表。该同学测得微安表内阻为1200 ，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 16.0 mA 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）A18 mAB21 mA C25mAD28 mA（3

2、）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 1200 B.微安表内阻测量错误，实际内阻小于 1200 CR 值计算错误，接入的电阻偏小DR 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

3、位置是 160A.所以改装后的电流表，实际量程被扩大的倍数为： n =16mA16010-3 mA= 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： Ig Rg = (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 R g 测量值偏小，即电表实际内阻Rg 真实值，大于 1200；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 Ig

4、Rg = (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Ig Rg = (20 - Ig ) kR ，其中Ig = 250A = 0.25mA ，联立解得： k = 1.25 或k = 99 。792.【2019 高考全国卷23】(10 分)某同学欲将内阻为 98.5、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 15k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 14k），滑动变阻器 R1（最大阻值 1500），滑动变阻器 R2（最大阻值 500），电阻箱（099999.9），干

5、电池（E=1.5V，r=1.5），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 ：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 k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 。【答案】 (

6、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= Er + R0+R ，解得R=900；为了滑动变阻器的安全，则滑动变阻器选择 R1；（2）在a 处，1 I = E ，解得 R=45k；4 r + R0 + R + Rxa在b 处，则 3 I = E ，解得 R0 xb=5k；（3）校准：红黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指到0 k处；由图可知，电阻箱接入的电阻为：R=35000.0。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

7、电压表的改装电路。（1）已知表头 G 满偏电流为100 A ，表头上标记的内阻值为 900。R1、R2 和 R3 是定值电阻。利用 R1 和表头构成 1 mA 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 1 V；若使用 a、c 两个接线柱，电压表的量程为 3 V。则根据 题 给 条 件 ， 定 值 电 阻 的 阻 值 应 选 R1= ， R2= ,R3= 。（2）用量程为 3V，内阻为 2500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 50和 5k。为了方便实验中调节电

8、压，图中R 应选用最大阻值为 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”）900。【答案】（1）100 910 2 000（2）50 （3）M（4）大于【解析】（1）R1 与表头 G 构成 1mA 的电流表，则： Ig Rg = (I - Ig )R1, 整理：R1=100;若使 a、b 两个 接线柱，电压表的量程为 1V，则R = Uab - Ig Rg1 I= 910 ;若使用a、c 两个接线柱

9、，电压表的量程为 3V，则R3= Uac - Ig Rg - IR2 = 2000 .I(1)电压表与之并联之后，电阻小于 2500，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 50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 900.4.【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

10、。(1)已知毫安表表头的内阻为 100满偏电流为 1 mA ,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 3 mA：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= ，R2= 。(2)现用一量程为 3mA，内阻为 150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 0.51.0、I.5、2.02.5、3.0mA。电池的电动势为 1.5 V内阻忽略不计；定值电阻 R0 有两种规格阻值分别为 300和 1000：滑动变阻器R 有两种规格最大阻值分别为 750和 3000，则 R0 应选用阻值为 的电阻， R 应选

11、用最大阻值为 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

12、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 =15 ,R2 = 35 。2（ ）根据R = E I标准刻度，电流表校准时需选取的刻度为 0.51.0、1.5、2.02.5、3.0mA，可知电路中总电阻最大为：Rmax= 1.5V 0.0005 A= 3000 ,最小阻值为Rmin= 1.5V 0.0003A= 500 , 若定值电阻选用 1000 ，则无法校准 3mA 的刻度，所以定值电阻选用 500，由于最大电阻要达到3000，所以变阻器要

13、选择 3000。（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=200，R1、R2 为可调电阻。（1）可调电阻应调为 R1= 、R2= ；（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 40”的电流计 G和一个电

14、阻为 10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= ；（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=1300-100=1200（2）“量程为 2mA、内阻为 40”改装成 1

15、0mA 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 则R2=1492-292=1200（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 100A， 表头上标记的内阻值为 900，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

16、给条件，定值电阻的阻值应选R1 ，R2 （2）用量程为 1mA，内阻为 800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 2k和 3k为了方便实验中调节电流，图中R0 应选用阻值为 k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”）900【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+ 0.001A Ig+ 0.010A代入数据解得：R110，R290；（2）为方便实验操作，R0 应选用阻值为 2k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 900；