高中物理电表改装11286.pdf

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1、 1 电表的改装“把电流表改装为电压表”是高中物理课本中的一个重要分组实验，本实验要求达到如下目的：学会把电流表改装为电压表的基本方法即加深对“串联分压”的理解，掌握测电表内阻的一种方法-半偏法，会设计校表电路。近几年在一些正规化的考卷中，时有该实验的拓展及变形题，如：把“电流表改装成电流表”、“电压表改装成电流表”、“电压表改装成电压表”。本文对这些情况加以概括、总结，以期对广大考生有所帮助。1、电流表改装成电压表 改装方案 在电流表 G 上串联一个大阻值的定值电阻 R0，让其分压即可起到电压表的作用。如图所示，改装后的电压表的量程 Um=（rg+R0）Ig 校表电路 将改装后的电压表与标准

2、电压表并联，利用分压电路即可对所有的刻度进行校准。题例巩固 例 1（2003年杭州调研卷）一电压表由电流表 G 与电阻 R0串联改成，如图示。若在使用中发现此电压表的读数总比准确值稍小些，那么应采用下列哪种措施加以改进（）A、在 R0上串联一个比 R0小得多的电阻 C、在 R0上并联一个比 R0小得多的电阻 B、在 R0上串联一个比 R0大得多的电阻 D、在 R0上并联一个比 R0大得多的电阻 分析与解答：偏小的原因是改装后的电压表内阻偏大，这时可将 R0调小一些，使表头 G 上分取的电压大一些，其上指针偏大，对应改装电压表的电压示数就大些。在 R0不变的情况下，在其两端并联一个大电阻，也可达

3、到相同的效果，故本题答案为 D。2、电流表改装成电流表 改装方案 在电流表 G 上并联一个小阻值的定值电阻 R0，让其分流即可起到大电流表的作用。如图所示，改装后的电流表的量程 Im=Ig+Ig rg/R0=（rg+R0）Ig/R0 校表电路 将改装后的电流表与标准电流表串联，G Ig rg R0 Um G V G Ig rg R0 Im G A 2 利用分压电路即可对所有的刻度进行校准。题例巩固 例 2（2004年天津理综卷）现有一块 59C2型的小量程电流表 G（表头），满偏电流 50 A，内阻约为 800850。把它改装成 1mA、10mA的双量程的电流表。可供选择的器材有：滑动变阻器

4、R1，最大阻值 20；滑动变阻器 R2，最大阻值100k；电阻箱 R，最大值 9999；定值电阻 R0，阻值 1k；电源 E1，电动势为 1 5V；电源 E2，电动势为 3 0V；电源 E3，电动势为 4 5V；（所有电源内阻不计）；标准电流表 A，满偏电流 1 5mA；单刀单掷开关 S1和 S2，单刀双掷开关 S3；电阻丝及若干导线。（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；选用的电源为。（2）将 G 改装成双量程电流表，现有两种备选电路示于图 2 和图 3。其中图为合理电路。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

5、核对 1 mA量程），画出所用电路图。图中待核对的电流表用，符号表示。图1 图2 图3 图4 分析与解答：（1）半偏法测电阻时，要求干路几乎不变才可，为此 RR，同时电源电动势大些为宜，故滑动变阻器应选 R2，电源选 E3。（2）图 2 应为合理的电路。若采用图 3 电路，在电路工作的情况下更换量程时，即 S3由 d 换至 c 的过程中，两电阻 Rd、Rc都未与 G 并联，这时 G 中电流过大而被烧坏。（3）改装成量程为 1mA的电流表时需要的并联电阻 Rx=Igrg/（Im-Ig）43，改装后的电流表 A的内阻 rA 40。因 401mA=0 04V，所以电源选电动势最小的 E1即可。当选用

6、了 E1=15V 的电源后，必须再串联一电阻 R0加以保护，才能使其安全工作。校表电路如图所示。3、电压表改装成电流表 改装方案 在电压表 v 上并联一个小阻值的定值电阻 R0，让其分流即可起到电流表的作用。E G G G R S2 S1 Ra Rb Rc Rd o o o 10mA 1mA o o o o 10mA 1mA S3 o o A A A R0 E1 Um Rv 3 如图所示，改装后的电流表的量程 Im=Uv/Rv+Uv/R0 =（1/Rv+R0）Uv 校表电路 将改装后的电流表与标准电流表串联，利用分压电路即可对所有的刻度进行校准。题例巩固 例 3（2004年浙江理综卷）实验室内

7、有一电压表 mV，量程为 150mV，内阻约为 150。现要将其改装成量程为 10mA的电流表，并进行校准。为此，实验室提供如下器材：干电池 E（电动势为 1 5v），电阻箱 R，滑动变阻器 R，电流表A（有 1 5mA、15mA、150mA三个量程）及开关。（1）对电表改装时必须知道电压表的内阻。可用图 a示的电路测量电压表 mV的内阻。在既 不损坏仪器又能使精确度尽可能高的条件下，电路中的电流表 A 应选用的量程是。若合上 K，调节滑动变阻器后测得电压表的读数为 150mV，电流表 A 的读数为 1 05mA，则电压表的内阻 Rmv为。（取三位有效数字）（2）在对改装后的电流表进行校准时，

8、把 A 作为标准电流表，在 b 中画出对改装后的电流 表进行校准的电路原理图（滑动变阻器作限流使用），图中各元件要用题中给出符号或字母 标注。图中电阻箱的取值是（取三位有效数字），电流表 A 应选用的量程是。图 a 图 b 分析与解答：（1）电压表的限流量等于 150mV/150=1mA，故电流表 A 应选量程为 1 5mA的。电压表的内阻 Rmv=150mV/105mA143。（2）将其改成量程为 10 mA的电流表，所需的并联电阻 R 应为：10mA=150mV/150+150mV/R ，解得 R=167，此即电阻箱的取值。因改装后的量程为 10mA，所以校准用的电流表 A 应选量程为 1

9、5mA的。按题目要求校准电路如图：V R0 Im V A mV A R mV A R R 4 4、电压表改装成电压表 改装方案 在电压表 v 上串联一个大阻值的定值电阻 R0，让其分压即可起到大电压表的作用。如图所示，改装后的电压表的量程 Um=Uv+UvR0/Rv =（R0+Rv）Uv/Rv 校表电路 将改装后的电压表与标准电压表并联，利用分压电路即可对所有的刻度进行校准。题例巩固 例 4（2004年科研测试卷）一个电压表 VA的内阻 RA=1k，量成为 ，现要利用电阻箱扩大它的量程，改为 3.0v的电压表，改装后再用量程为 3.0v的精确电压表 VB对改装后的电压表VC的所有刻度进行校准。

10、除了这两个电压表VA、VB外，还有下列器材：电源E（电动势约 6V、内阻较小）；变阻器 R（总阻约 10）；电阻箱 R0（1 9999）；电键 K；导线。（1）试在实物图中用导线连成校准时的实验电路（2）电阻箱 R0的取值应为-（3）用上述电压表 VB和改装后并已校准过的电压表 Vc以及一个电键和一些导线，去测量 一个电动势约为 2V 的电源内阻 r，试简要写出测量步骤；并用测得的量表示出内阻 r=-。分析与解答：（1）将改装后的电压表 Vc与标准电压表 VB并联，滑动变阻器接成分压电路，如下图所示。V Uv Rv R0 Um V V0 1 7 6 5 4 3 2 8 9 0 1 7 6 5

11、4 3 2 8 9 0 1 7 6 5 4 3 2 8 9 0 1 7 6 5 4 3 2 8 9 0 1 7 6 5 4 3 2 8 9 0 1 7 6 5 4 3 2 8 9 0 1 7 6 5 4 3 2 8 9 0 1 7 6 5 4 3 2 8 9 0 1 7 6 5 4 3 2 8 9 0 1 7 6 5 4 3 2 8 9 0 1 7 6 5 4 3 2 8 9 0 1 7 6 5 4 3 2 8 9 0 VB VA R0 VA VB R0 R K E R VA VB R0 R VC 5（2）据部分电路的欧姆定律有 3.0=1.0+1.0R0/1000 可得 R0=2000 此时

12、改装后的电压表 Vc的内阻 Rc=1000+2000=3000（3）将电压表 Vc与待测电源相联，计下电压表的读数Uc E=Uc+Ucr/Rc-将电压表 VB与 Vc串联后再待测电源相联，计下两电压表的读数UB、Uc E=UB+Uc+Ucr/Rc-（4）联立两式可得 r=RC 小 结：1、此类实验要求掌握以下知识点：全（部分）电路的欧姆定律，不同电表间的改装原理-串联分压和并联分流关系的大小计算。2、全面考查了电学实验的基本技能-电流表的内外接，限流和分压电路的选取，实验器材的选择，实物电路的连接及实验误差分析。3、对能力的考查要求较高-考查了学生判断推理的逻辑思维能力，考查了学生的实际操作能力，考查学生的分析概括能力，考查学生的创新思维能力等。UB+Uc-Uc Uc-Uc Vc Uc Rc Vc VB Uc Rc UB RB E r E r