【物理】2020届一轮复习人教版电表的改装学案

【物理】2020届一轮复习人教版电表的改装学案

电表的改装 G I Ig Rg R I-Ig 一、电流表量程的扩大——并联一个小电阻 由 (I-Ig) R= Ig Rg R= Ig Rg／(I-Ig) ‎ 若I =n Ig 则 R= Ig Rg／(I-Ig) = Rg ／(n-1)‎ 例. 若电流表的内阻Rg=1000Ω, 满偏电流Ig=100μA, 怎样把它改装成量程为10mA的电流表？ ‎ 解：R= Ig Rg／(I-Ig) =0.1×1000 ／9.9=10.1Ω 或 R=Rg ／(n-1)=1000 ／99=10.1Ω 二、双量程电流表、‎ 如图示是一个双量程电流表，Ig=0.5mA，Rg=200 Ω，计算R1和R2的阻值。‎ G R2‎ R1‎ ‎－‎ ‎10mA ‎1mA 解： （R1+R2） (I1-Ig) = Ig Rg ①‎ R1+R2= Ig Rg／(I1-Ig) = 100÷0.5=200 Ω Ig （Rg+ R2 ）=(I2-Ig) R1 ②‎ ‎（Rg+ R2 ）=(I2-Ig) R1 ／ Ig = 19R1‎ ‎∴ R1=20Ω R2=180Ω ‎ 三、电压表量程的扩大——串联一个大电阻 G U Ug U-Ug Rg R 若U=nUg 则有 ‎ ‎ 例. 若电流表的内阻Rg=1000Ω，满偏电流Ig=100μA ，怎样把它改装成量程为U=3V的电压表？‎ 解：Ug=IgRg=0.1V n=U/Ug=30 ∴R=(n-1)Rg=29000 Ω=29 kΩ ‎－‎ G R2‎ R1‎ ‎15V ‎3V 甲 四、双量程电压表、‎ 如甲、乙图示是一个双量程电压表， Ig=1mA，‎ Rg=100 Ω，计算R1和R2的阻值。‎ 解：甲图, Ug= IgRg =0.1V， ‎ ‎ n1=30 n2=150‎ ‎3V ‎15V ‎－‎ R2‎ R1‎ G 乙 R1=（ n1 -1）Rg=2900 Ω R2=（ n2 -1）Rg=14900 Ω 乙图, 同样求出R1‎ R1=（ n1 - 1）Rg=2900 Ω Rg +R1+R2=15V÷1mA=15 KΩ R1‎ G V R S R2= 12 KΩ 五、改装电压表的校对 电路图如图示 V为标准电压表，‎ R为滑动变阻器(分压器接法),‎ 虚线框中为改装电压表。‎ 改变变阻器R的滑片位置，使V 的示数分别为0.5V、 1.0V、 1.5V、 2.0V……核对改装电压表的示数是否正确，并算出改装的电压表满刻度时的百分误差。 ‎ 例如：改装的电压表满刻度3V时，标准电压表V的读数为3.1V，则百分误差 六、多用表的电原理图 mA表头 ‎ Ig′= 1mA， ‎ ‎ Rg′ =100 Ω R1=20Ω R2=180Ω R3=2.9 KΩ R4=14.9 KΩ R5 +R6 =1.4KΩ ‎3V ‎15V R4‎ R3‎ G R2‎ R1‎ ‎10mA ‎1mA Ω R5‎ R6‎ ‎－ ＋‎ Ig=0.5mA，‎ Rg=200 Ω G R2‎ R1‎ ‎10mA ‎1mA ‎－ ＋‎ ‎3V ‎15V mA R4‎ R3‎ ‎－ ＋‎ Ω R5‎ R6‎ mA 虚线框中等效于一个1 mA的电流表 A1‎ A2‎ E r S ‎9．如图所示，电流表A1(0-3A)和A2(0—0．6A)是由两个相同的电流计改装而成，现将这两个电流表并联后接人电路中．闭合开关S，调节滑动变阻器，下列说法中正确的是 ( B C )‎ ‎ A．A1、A2的读数之比为1:1‎ ‎ B．A1、A2的读数之比为5:1‎ ‎ C．A1、A2的指针偏转角度之比为1:1‎ ‎ D．A1、A2的指针偏转角度之比为1:5‎ 现有一块59C2型的小量程电流表G（表头），满偏电流为50µA ，内阻约为800～850 Ω，把它改装成1mA 、10mA的两量程电流表。可供选择的器材有：滑动变阻器R1，最大阻值20Ω；滑动变阻器R2，最大阻值100kΩ；电阻箱R′，最大阻值9999Ω； 定值电阻R0 ，阻值1kΩ；电池E1 ，电动势1.5V ；电池E2 ，电动势3.0V ；电池E3 ，电动势4.5V ；（所有电池内阻均不计）标准电流表A ，满偏电流1.5mA ；‎ R R′‎ S2‎ S1‎ E G Rb Ra ‎10mA ‎1mA G Rd Rc ‎－‎ ‎10mA ‎1mA S4‎ G S3‎ 图1‎ 图2‎ 图3‎ ‎（1）采用如图1所示电路测量表头的内阻，为提高测量精确度，选用的滑动变阻器为 ‎__________；选用的电池为__________。‎ ‎（2）将G改装成两量程电流表。现有两种备选电路，示于图2和图3 。图__________为合理电路，另一电路不合理的理由是___________________________________________。‎ ‎（3）将改装后的电流表与标准电流表逐格进行核对（仅核对1mA量程），画出所用电路图，图中待核对的电流表符号用A′来表示。‎ R1‎ Ro E1‎ S A A′′‎ 解：（1） ‎ ‎（2）图2 ‎ ‎ 图3的电路更换量程时会使分流电阻都未并在表头上，以致流过表头的电流过大而损坏。‎ ‎（3）如右图所示：‎ E S1‎ S2‎ R2‎ R1‎ V ‎22、II.（12分）一直流电压表V，量程为1 V，内阻为1000 W，现将一个阻值在5000-7000W之间的固定电阻R1与此电压表串联，以扩大电压表量程，为求得扩大后量程的准确值，再给定一直流电源（电动势E为6~7 V，内阻不计）、一阻值R2＝2000 W的固定电阻、两个单刀开关S1、S2及导线若干。‎ ‎（1）为达到上述目的，将对应的图连成一个完整的实验电路图。‎ ‎（2）连线完成以后，当S1、S2均闭合时，电压表示数为0.90V；当S1闭合，S2断开时，电压表示数为0.70V。由此可以计算出改装后电压表的量程为__________V，电动势为__________V。‎ ‎（1）实验电路图如图示，（2）7，6.3，‎ 电源 G S1‎ S2‎ 电阻箱 图1‎ S2‎ S1‎ E r R2‎ R1‎ G 电位器 电阻箱 ‎21.（2）在把电流表改装成电压表的实验中，把量程为Ig、内阻未知的电流表G改装成电压表。‎ ‎①采用如图1所示的电路测电流表G的内阻Rg，根据电路图连接实物图；‎ ‎②测得电流表G内阻为Rg，把它改装成量程为UV的电压表，需要 联（填“串”或“并”）一个电阻Rx，Rx= 。 ‎ 电源 G S1‎ S2‎ 电阻箱 图3‎ ‎③‎ 把改装好的电压表与标准电压表进行逐格校对，试在方框内画出校对电路图。改装及校准所用器材的实物如右图2所示，试在所给的实物图中画出连接导线。‎ 答：①测电流表G的内阻Rg的实物连接图如图3示 图4‎ R V S R0‎ E G 图5‎ G V ‎②串 ‎③实验电路图如图4示，实物连线图如图5示 ‎11．（本题9分）有以下的可供选用的器材及导线若干条，要求尽可能精确地测量出待测电流表的满偏电流．‎ A．待测电流表A0：满偏电流约为700～800μA、内阻约100Ω，已知表盘刻度均匀、总格数为N．‎ B．电流表A：量程0.6A、内阻0.1Ω．‎ C．电压表V：量程3V、内阻3kΩ．‎ D．滑动变阻器R：最大阻值200Ω．‎ E．电源E：电动势约3V、内阻约1.5Ω．‎ F．开关S一个．‎ ‎(1) 根据你的测量需要，“B．电流表A”、“C．电压表V”中应选择 ____________．（只需填写序号即可）‎ ‎(2) 在虚线框内画出你设计的实验电路图．‎ ‎(3) 测量过程中，测出多组数据，其中一组数据中待测电流表A0的指针偏转了n格，可算出满偏电流IAmax = _______________，式中除N、n外，其他字母符号代表的物理量是_________________________________________．‎ A0‎ V R1‎ 答：（1）C ‎（2）电路如图所示．‎ ‎（3），U为电压表读数，Rv为电压表内阻．‎ 评分标准：（1）2分 （2）电路图3分 （3）每空2分．‎ ‎11．（12分）现有一满偏电流为50μA、内阻约为800～850的59C2型小量程电流表G（表头），另外可供选择的器材有：‎ A．电压表V（量程3V，内阻约为20KW）　B．电流表A1（量程200mA，内阻约为500W）‎ C．电流表A2（量程0.6A，内阻约为3W）　D．定值电阻R0（阻值10KW）‎ E．电阻箱R′（最大阻值9999W） 　 F．滑动变阻器R（最大阻值100W）‎ G．电源E（电动势3V） 　 H．开关S 图2‎ 图3‎ 图1‎ G R Ra Rb a b E G R Rc Rd c E d ‎▲▲▲‎ ‎·‎ ‎·‎ ‎·‎ ‎·‎ ‎·‎ ‎·‎ S S S E ‎（1）测量小量程电流表G的内阻．为了尽量减小误差，要求测量多组数据，所提供的电流表中，应选用_▲ ___（填写字母代号）， 请在图1的虚线框中画出符合要求的实验电路图（其中电源、开关及连线已画出）．‎ ‎（2）将G改装成两种倍率（如“×1”、“×10”）的欧姆表．现有两种备选电路，如图2和图3所示，则图 ▲ （选填“2”或“3”）为合理电路；另一电路不合理的原因是 　　　 ▲ ▲ ▲ ▲ 　 ．‎ 在合理的电路中，当开关S合向 ▲ 端，这时的欧姆表是较大倍率挡．‎ A1‎ G R R0‎ E S 答：（12分）‎ ‎·‎ ‎·‎ ‎·‎ ‎（1）B （2分）‎ 实验电路如右图所示 （4分）‎ ‎（注：在本图的基准下，对于减小误差方面每错一个扣1分）‎ ‎（2）2 （2分）‎ 图3不能改变电流表的量程，即实际上图3不可能实现 多倍率欧姆表 （2分）‎ b （2分）‎ A ‎14、一毫安表头 满偏电流为9.90 mA，内阻约为300 Ω．要求将此毫安表头改装成量程为1 A的电流表，其电路原理如图所示．图中， 是量程为2 A的标准电流表，R0为电阻箱，R为滑动变阻器，S为开关，E为电源．‎ ‎⑴完善下列实验步骤：‎ A mA R0‎ S E ‎①将虚线框内的实物图按电路原理图连线；‎ ‎②将滑动变阻器的滑动头调至 端（填“a ”或“b”），电阻箱R0的阻值调至零；‎ ‎③合上开关；‎ ‎④调节滑动变阻器的滑动头，增大回路中的电流，‎ 使标准电流表读数为1 A；‎ ‎⑤调节电阻箱R0的阻值，使毫安表指针接近满偏，此时标准电流表的读数会 （填“增大”、“减小”或“不变”）；‎ ‎⑥多次重复步骤④⑤，直至标准电流表的读数为 ，同时毫安表指针满偏．‎ ‎⑵回答下列问题：‎ R b R0‎ a E S A mA ‎ ①在完成全部实验步骤后，电阻箱使用阻值的读数 为3.1 Ω，由此可知毫安表头的内阻为 ．‎ ‎②用改装成的电流表测量某一电路中的电流，电流表指针半偏，此时流过电阻箱的电流为 A．‎ ‎③对于按照以上步骤改装后的电流表，写出一个可能影响它的准确程度的因素：‎ ‎ 。‎ 答：⑴ ①实物图连线如图所示 ‎ ②b ⑤减小 ⑥1 A ‎ ⑵ ①310 Ω ‎②0.495（0.494～0.496均可）‎ A mA R0‎ S E ‎③例如：电阻箱和滑动变阻器的阻值不能连续变化；标准表和毫安表的读数误差；电表指针偏转和实际电流的大小不成正比；等等 ‎【解析】：（1）将滑动变阻器的滑动头调至b点是为了保护毫安表；在调节电阻箱时，由于接入回路的电阻增加，故电流表电流会减小；为了能成功改装为1A的量程的电流表，需要通过调节滑动变阻器使标准电流表示数回到1A；（2）电阻箱的电阻读数为3.1Ω，此时毫安表满偏，电阻箱上的电流为1000mA－9.9mA=990.1mA，根据并联电阻值与电流值成反比，可计算毫安表的内阻为310Ω；若毫安表半偏，电阻箱的电流也减半为495mA=0.495A；本实验可能因电阻箱和滑动变阻器的阻值不能连续变化，导致标准电流表的示数无法精准显示1A，还有电表本身读数上的误差，以及电表指针偏转本身不是随电流均匀偏转等都可能影响改装后的电流表的准确程度。‎ G S1‎ S2‎ R′‎ R 图1‎ ‎21．（18分）‎ 某同学想测量一段电阻丝的电阻率，其中使用了自己利用电流表改装的电压表。整个实验过程如下：‎ 图2‎ S V G R0‎ A．测量电流表的内阻。按图1连接电路，将电位器R调到接入电路的阻值最大。闭合开关S1，调整R的阻值，使电流表指针偏转到满刻度；然后保持R的阻值不变，合上开关S2，调整电阻箱R ′ 的阻值，使电流表指针达到半偏，记下此时R ′ 的阻值；‎ B．计算出改装电压表应串联的电阻R0的值。将电阻R0与电流表串联，则R0与电流表共同构成一个新的电压表；‎ C．将改装的电压表与标准电压表接入如图2所示的校准电路，对改装的电压表进行校准；‎ D．利用校准后的电压表和另一块电流表，采用伏安法测量电阻丝的电阻；‎ E．测量电阻丝的直径和接入电路的电阻丝的长度；‎ F．计算出电阻丝的电阻率。‎ 图3‎ ‎0‎ mm ‎40‎ ‎0‎ ‎45‎ ‎35‎ 根据上述实验过程完成下列问题：‎ ‎（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，选不同的位置测量3次，求出其平均值d。其中一次测量结果如图3所示，图中读数为 　　　 mm；‎ G ‎+‎ S2‎ S1‎ 图4‎ 电源 ‎＋‎ R′‎ 电位器R ‎（2）根据图1电路，请在图4中画出连线，将器材连接成测量电流表内阻的实验电路；‎ ‎（3） 已知电流表的满偏电流为200µA，若当电流表指针偏转到正好是满偏刻度的一半时R ′ 的阻值为500Ω。要求改装后的电压表的量程为2V，则必须给电流表串联一个阻值为R0 = Ω的电阻；‎ ‎（4）在对改装后的电压表进行校准时，发现改装后的电压表的测量值总比标准电压表的测量值小一些，造成这个现象的原因是　　　（　　　　）‎ A．电流表内阻的测量值偏小，造成串联电阻R0的阻值偏小 B．电流表内阻的测量值偏大，造成串联电阻R0的阻值偏小 C．电流表内阻的测量值偏小，造成串联电阻R0的阻值偏大 D．电流表内阻的测量值偏大，造成串联电阻R0的阻值偏大 图5‎ a /μA b /A O 0.05 0.10 0.15‎ ‎200.0‎ ‎150.0‎ ‎100.0‎ ‎50.0‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎（5）在利用校准后的电压表采用伏安法测量电阻丝的电阻时，由于电压表的表盘刻度仍然是改装前电流表的刻度，因此在读数时只能读出电流表指示的电流值a。测量电阻丝的电阻时，可以读得一系列a和对应流经电阻丝的电流b。该同学根据这一系列a、b数据做出的a－b图线如图5所示，根据图线可知电阻丝的电阻值为 Ω。‎ 解：（18分）‎ G ‎+‎ S1‎ 电源 ‎＋‎ S2‎ A B C ‎（1）0.414～0.419 （4分）‎ ‎（2）如右图 （4分）‎ ‎（电位器右边接在C点，接A、B同样给分。‎ 接错一处扣2分，接错两处或以上均不给分）‎ ‎（3）9.50×103 （4分）‎ ‎（写成9500、9.50kΩ同样给分；写成9.5 kΩ不给分）‎ ‎（4）C （3分） ‎ ‎（5）10.0 （3分）（写成10同样给分）‎