考点39 电表改装原理——备战2022年高考物理考点一遍过.docx
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1、内容要求要点解读电表改装原理本部分内容是对多用电表工作原理的解读,是高考热点。一、表头常用的电压表和电流表都是由表头改装而成的,表头是一个小量程的电流表G。1表头内阻Rg:指电流表G的内阻,一般为几百欧到几千欧。2满偏电流Ig:指电流表G指针偏转到最大刻度时的电流(即电流表G所能测量的最大电流值),一般为几毫安到几十毫安。3满偏电压Ug:指电流表G通过满偏电流时它两端的电压,一般为几毫伏到几十毫伏。由欧姆定律可知:Ug=IgRg。二、电表的改装改装成电压表改装成电流表内部电路改装原理串联分压并联分流改装后的量程量程扩大的倍数接入电阻的阻值改装后的总内阻校对电路改装成的电压表改装成的电流表三、欧
2、姆表的原理1构造:如图所示,欧姆表由电流表G、电池、调零电阻R和红黑表笔组成。欧姆表内部:电流表、电池、调零电阻串联。外部:接被测电阻Rx。全电路电阻R总=Rg+R+r+Rx。2工作原理:闭合电路的欧姆定律I=。3刻度的标定:红黑表笔短接(被测电阻Rx=0)时,调节调零电阻R,使I=Ig,电流表的指针达到满偏,这一过程叫欧姆调零。(1)当I=Ig时,Rx=0,在满偏电流Ig处标为“0”。(图甲)(2)当I=0时,Rx,在I=0处标为“”。(图乙)(3)当I=时,Rx=Rg+R+r,此电阻是欧姆表的内阻,也叫中值电阻。(2020·北京人大附中高一期末)如图所示,电流计的内阻Rg=98,
3、满偏电流Ig=1mA,R1=902,R2=2,则下列说法正确的是()A当S1和S2均断开时,虚线框中可等效为电流表,最大量程是1AB当S1和S2均断开时,虚线框中可等效为电压表,最大量程是1VC当S1和S2均闭合时,虚线框中可等效为电流表,最大量程是1AD当S1和S2均闭合时,虚线框中可等效为电压表,最大量程是1V【参考答案】B【详细解析】AB由图示电路图可知,当S1和S2均断开时,G与R1串联,改装成的是电压表,电压表量程,故A错误,B正确;CD由图示电路图可知,当S1和S2均闭合时,G与R2并联,改装成的是电流表,电流表量程故CD错误。故选B。1(2020·河北省河间四中高二期末
4、)有一毫伏表,它的内阻是100,量程为0.2V,现要将它改装成量程为10A的电流表,则毫伏表应( )A并联一个0.02的电阻B并联一个0.2的电阻C串联一个50的电阻D串联一个4900的电阻【答案】A【解析】ABCD电表的满偏电流为把它改装成量程为10A的电流表需要并联一个分流电阻,并联电阻阻值为BCD错误A正确。故选A。2(2020·北京高二期末)如图所示为将一灵敏电流计改装成电流表或电压表的实验电路图,R1、R2为定值电阻。下列说法正确的是()A此图是改装成电流表示意图;接A、B两端时量程较大B此图是改装成电流表示意图;接A、C两端时量程较大C此图是改装成电压表示意图;接A、B两
5、端时量程较大D此图是改装成电压表示意图;接A、C两端时量程较大【答案】A【解析】根据并联分流的规律可知,此图是改装成电流表的示意图;电阻越小分流越大,所以接A、B两端时,灵敏电流计和串联,然后再和并联改装成量程较大的电流表,而接A、C两端时,灵敏电流计和、串联的总电阻并联改装成量程较小的电流表,A正确,BCD错误。故选A。(2020·北京人大附中朝阳学校高一月考)电流表的内阻是 Rg=200,满偏电流值是 Ig=500A,现在欲把这电流表改装成量程为 1.0V 的电压表,正确的方法是()A应串联一个 2000 的电阻B应并联一个 2000 的电阻C应串联一个 1800 的电阻D应并联
6、一个 1800 的电阻【参考答案】C【详细解析】电流表改装成电压表应串联一个电阻,起到分压的作用,串联后的总阻值 串联电阻的阻值C正确,ABD错误。故选C。1实验室有一破损的双量程动圈式电压表,两量程分别是50 V和500 V,其内部电路如图1所示,因电压表的表头G已烧坏,无法知道其电学特性,但两个精密电阻R1、R2完好,测得R1=49.9 k,R1=499.9 k,现有两个表头,外形都与原表头G相同,已知表头G1的满偏电流为1 mA,内阻为60 ;表头G2的满偏电流0.5 mA,内阻为100 ,又有两个定值电阻r1=40 ,r2=20 ,若保留R1、R2的情况下,对电压表进行修复,则:(1)
7、原表头G满偏电流Ig=_,内阻rg=_。(2)用于修复电压表的器材有:_(填器材符号)。(3)在虚线框中画出修复后的电路。【答案】(1)Ig=1 mA rg=100 (2)G1 r1 (3)如图所示【解析】(1)由图示电路图可知,电压表量程,代入数据解得:Ig=1 mA,rg=100 。(2)修复电压表,表头满偏电流为,Ig=1 mA,阻应为:rg=100 ,需要的实验器材为G1、r1。(3)电路图如图所示:2某同学欲将量程为200 A的电流表G改装成电压表。(1)该同学首先采用如图所示的实验电路测量该电流表的内阻Rg,图中R1、R2为电阻箱。他按电路图连接好电路,将R1的阻值调到最大,闭合开
8、关S1后,他应该正确操作的步骤是 。(选出下列必要的步骤,并将其序号排序)a记下R2的阻值b调节R1的阻值,使电流表的指针偏转到满刻度c闭合S2,调节R1和R2的阻值,使电流表的指针偏转到满刻度的一半d闭合S2,保持R1不变,调节R2的阻值,使电流表的指针偏转到满刻度的一半(2)如果按正确操作步骤测得R2的阻值为500 ,则Rg的阻值大小为 ;(填写字母代号)A250 B500 C750 D1 000 (3)为把此电流表G改装成量程为2.0 V的电压表,应选一个阻值为 的电阻与此电流表串联。【答案】(1)bda (2)B (3)9 500【解析】(1)根据电路图判断此为半偏法测内阻,先断开,调
9、节滑动变阻器使电流表达到满偏,即b,然后闭合,调节电阻箱使电流表半偏,即d,记下此时的阻值即电流表内阻,即a。(2)电阻箱和电流表并联,电流表电流变为一半量程,说明电阻箱分走一半电流,所以二者电流相等,所以电阻相等,选项B对。(3)电流表改装为电压表,那么改装后的量程,解得串联的电阻。【2019·第二次全国大联考新课标卷】研究小组欲将电流表改装成欧姆表,他们在实验室中找到的器材如下:干电池E(电动势1.5 V,内电阻0.1 )电阻箱R1(阻值范围为0999 )电流表A(量程00.6 A,内阻1 )电阻箱R2(阻值范围为0999.9 )开关S导线若干定值电阻R=3 (1)如图1所示,电
10、阻箱应选择_。为了将电流表(图2)的0.6 A标注为0 ,电阻箱的阻值应调整为_,则0.2 A 应标注_。(2)研究小组发现上述改装成的欧姆表测电阻阻值越大,指针偏转角越小。为了能让测电阻的阻值越大,指针偏转角也越大,请在方框内重新设计电路。【参考答案】(1)R2 1.4 5 (2)如图所示【详细解析】(1)根据欧姆定律,E=IgR总,R总=r+Rg+R,联立可得R=1.4 。由于需要用到0.1 ,故需选R2;由前面的分析可知,当0.6 A标注为0 时,电阻箱示数应为1.4 。当电流表示数为0.2 A时,E=Ig(r+Rg+R+Rx),可得。(2)要使所测电阻阻值越大,电流表示数越大,可采用并
11、联接法,如答案图所示,定值电阻R为保护电阻。1(2020·北京市陈经纶中学高二期中)某同学利用一块表头和三个定值电阻设计了如图所示的电表,该电表有1、2两个量程关于该电表,下列说法中正确的是A测电压时,量程1一定小于量程2,与R1、R2和R3的阻值无关B测电流时,量程1一定大于量程2,与R1、R2和R3的阻值无关C测电压时,量程1与量程2间的大小关系与R1、R2和R3的阻值有关D测电流时,量程1与量程2间的大小关系与R1、R2和R3的阻值有关【答案】B【解析】A、C、表头与电阻串联构成电压表,而且串联的电阻阻值越大,量程越大,由电路可知量程为,量程1一定大于量程2,量程1与量程2间的
12、大小关系与R1、R3和Rg的阻值有关,与R2无关,则A、C均错误;B、D、表头与电阻并联构成电流表,而且并联的电阻阻值越小,分流越多,量程越大,由电路可知,解得,;量程1并的电阻小,量程更大,,则量程1与量程2间的大小关系只与R2和R3的阻值有关,故B正确,D错误;故选B【点睛】电表改装的原理,掌握欧姆定律的应用,注意灵敏电流计的最大电压、电阻与最大电流均是恒定的2(2020·江苏省高三模拟)有一个简易的多用电表,内部电路如图所示。它有a、b、c、d四个接线柱,表盘上有两条刻度线,其中表示电阻的刻度线刻度是均匀的,表头G的满偏电流Ig=25mA,内阻Rg=10。使用a、c两个接线柱,
13、多用电表的功能是量程为0100V的电压表。(1)表盘上电阻刻度线上的相邻两刻度表示的电阻值之差越往左侧越_(填“大”或“小”)。(2)如果使用a、b两个接线柱,多用电表最多能够测量_V的电压,与接线柱c相连的电阻R=_。(3)将a、d两个接线柱短接,调节滑动变阻器的滑动触头,使表头指针指向表盘右侧“0”刻度。取一个电阻箱,将a、d两个接线柱与电阻箱相连,调节电阻箱,使表头指针指向表盘的正中央,此时电阻箱的电阻为120,则这只多用电表欧姆挡的内阻为_;这只多用电表内电源的电动势为_V。(4)按照红、黑表笔的一般使用规则,测电阻时红表笔应该与接线柱_(填“a”或“d”)相连。【答案】大 0.25
14、3990 120 3V a 【解析】(1)由欧姆表原理可知,左侧电阻大,所以越往左侧,相邻两刻度表示的电阻值之差越大;(2)使用a、b两个接线柱时,多用电表为电流表,多用电表所能测的最大电压,即为表头的满偏电压与接线柱c相连时是将表头改成量程为0100V的电压表,根据电压的改装原理,则有解得代入数据得=3990(3)当指针指在正中央时,表头示数为,欧姆表中值电阻等于其内阻,即120,根据闭合电路的欧姆定律,则电源电动势为代入数据解得(4)按照多用电表红、黑表笔的使用规则,黑表笔电势要高于红表笔电势,所以红表笔应该与接线柱a相连。1(2020·北京市师达中学高三零模)如图所示,双量程电
15、压表由表头G和两个电阻串联而成。已知该表头的内阻Rg=500,满偏电流Ig=1mA,下列说法正确的是A表头G的满偏电压为500VB使用a、b两个端点时,其量程比使用a、c两个端点时大C使用a、b两个端点时,其量程为010V,则R1为9.5kD使用a、c两个端点时,其量程为0100V,则R1+R2为95k2(2020·北京高三零模)如图所示,其中电流表A的量程为0.6A,表盘均匀划分为30个小格,每一小格表示0.02A;R1的阻值等于电流表内阻的;R2的阻值等于电流表内阻的4倍。若用电流表A的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值,则下列分析正确的是()A将接线柱1、2接入电路时,每一小格表
16、示0.04 AB将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.02 AC将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.06 AD将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.01 A3(2020·永安市第一中学高三)如图,电流表A1(03A)和A2(00.6A)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入电路中。闭合开关S,调节滑动变阻器,下列说法中正确的是()AA1、A2的读数之比为11BA1、A2的读数之比为51CA1、A2的指针偏转角度之比为11DA1、A2的指针偏转角度之比为154(2020·嘉兴市第五高级中学高二期中)如图所示的甲、乙两个电路,都是由一个灵敏电流计
17、G和一个变阻器R组成,它们之中一个是测电压的电压表,另一个是测电流的电流表,那么以下结论中正确的是( )A甲表是电流表,R增大时量程增大B甲表是电流表,R增大时量程减小C乙表是电压表,R增大时量程增大D乙表是电压表,R增大时量程减小5(2020·山东省实验中学高三零模)电压表,电流表都是由小量程电流表改装而成的,如图甲、乙所示分别是电压表,电流表的改装图,以下说法正确的是( )A若改装后的电流表示数比标准表稍小一些,可以给并联电阻再并一个较大的电阻B若改装后的电压表示数比标准表稍小一些,可以给串联电阻再串联一个较大的电阻C小量程电流表内阻为,给它并联一个电阻R,改装后的电流表量程是原
18、来的倍D为实现对改装电表的逐格校准,需要采用分压式电路6(2020·安徽省高二期末)某同学在实验室里分别做了以下两个电学实验:(1)改装电表实验:如图他设计了一个用表头G改装的双量程电流表的电路图,已知表头G的内阻,满偏电流,两个量程分别为和,则_、_。(2)描绘小灯泡伏安特性曲线实验:实验室备有以下器材可选:A标有“,”小灯泡一个;B电源(电动势,内阻不计);C电压表(量程,内阻);D电压表(量程,内阻);E.电流表(量程,内阻);F.电流表(量程,内阻约为);G.定值电阻;定值电阻;H.滑动变阻器();I.滑动变阻器();J.开关一个,导线若干本次实验中滑动变阻器选用_;(填器材
19、前的序号)选择好器材,并尽可能减小误差,请你在方框中画出实验原理图,并标上所选器材符号_。7(2020·四川省棠湖中学高二期末)学习完电表改装一节的内容,小明和小华在实验室准备将量程为1mA的灵敏电流计改装成两个常用量程的电压表,设计电路如图1所示。(1)他们在改装前先通过如图2所示的电路测量该灵敏电流计的内阻,先将R的阻值调至最大,闭合S1,调节R的阻值使灵敏电流计的指针达到满偏;然后闭合S2调节的阻值,使灵敏电流计的指针_,此时就认为电阻箱的阻值等于灵敏电流计的内阻。由于该方法实验原理不够完善导致测得的内阻要比真实值_(填“偏大”或“偏小”),这种测量误差属于_(填“系统误差”或
20、“偶然误差”)。(2)若用此方法测得该灵敏电流计的内阻为150,则改装时R1_,R2_。(3)如图3所示,改装完成后接着对电压表的3V量程进行校对,V0为标准电压表、V1为改装电压表,发现电压表V1的读数始终比标准电压表V0略大,需要把R1略微_(填“调大”或“调小”)。8(2020·四川省北大附中成都为明学校高二期中)如图所示,将一个电流表G和另一个电阻连接可以改装成伏特表或安培表,则甲图对应的是_表,乙图是_表,丙图是_表。9(2020·重庆一中高三月考)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200A,表头上标
21、记的内阻值为800,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=_,=_和=_。(2)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”)800。10把电流表改装成电压表的实验中所用电流表G的满偏电流Ig=200 A,内阻估计在400600 之间。(1)按图测定电流表G的内阻Rg,需要选用合适的器材,现有供选用的器材如下:A滑动变阻器(阻值范围020
22、0 )B滑动变阻器(阻值范围01 750 )C电阻箱(阻值范围0999 )D电阻箱(阻值范围099 999 )E电源(6 ,内阻不计)F电源(12 ,内阻不计)按实验要求,R最好选用_,R最好选用_,E最好选用_。(填入选用器材的字母代号)(2)假定由上述步骤已测出电流表内阻Rg=500 ,现在通过串联一个24.5 k的电阻把它改装成为一个电压表,此电压表的量程为_。(3)图是测定未知电阻Rx的电路图,图是电路中所需要的器材(虚线框内为上述已改装好的电压表),请按电路图画出连线,将所示器材接成实验电路。(4)测量时,电流表的读数为0.20 ,而改装后的电压表的表头读数如图所示,那么Rx的阻值等
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