第66講 電表的改裝-2023屆高三物理高考復(fù)習(xí)101微專題模型精講精練（原卷版）

第66講電表的改裝1．（2022?遼寧）某同學(xué)要將一小量程電流表（滿偏電流為250μA，內(nèi)阻為1.2kΩ）改裝成有兩個(gè)量程的電流表，設(shè)計(jì)電路如圖（a）所示，其中定值電阻R1＝40Ω，R2＝360Ω。（1）當(dāng)開關(guān)S接A端時(shí)，該電流表的量程為0～mA；（2）當(dāng)開關(guān)S接B端時(shí)，該電流表的量程比接在A端時(shí)（填“大”或“小”）；（3）該同學(xué)選用量程合適的電壓表（內(nèi)阻未知）和此改裝電流表測(cè)量未知電阻Rx的阻值，設(shè)計(jì)了圖（b）中兩個(gè)電路。不考慮實(shí)驗(yàn)操作中的偶然誤差，則使用（填“甲”或“乙”）電路可修正由電表內(nèi)阻引起的實(shí)驗(yàn)誤差。一.知識(shí)回顧1．串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)串聯(lián)電路并聯(lián)電路連接形式電流I＝I1＝I2＝…＝InI＝I1＋I(xiàn)2＋…＋I(xiàn)n電壓U＝U1＋U2＋…＋UnU＝U1＝U2＝…＝Un電阻R＝R1＋R2＋…＋Rneq\f(1,R)＝eq\f(1,R1)＋eq\f(1,R2)＋…＋eq\f(1,Rn)電壓分配eq\f(U1,U2)＝eq\f(R1,R2)，eq\f(Un,U)＝eq\f(Rn,R)—電流分配—eq\f(I1,I2)＝eq\f(R2,R1)，eq\f(I1,I)＝eq\f(R,R1)功率分配eq\f(P1,P2)＝eq\f(R1,R2)，eq\f(Pn,P)＝eq\f(Rn,R)eq\f(P1,P2)＝eq\f(R2,R1)eq\f(P1,P)＝eq\f(R,R1)2．電流表、電壓表的改裝(1)小量程電流表(表頭)①工作原理：主要由磁場(chǎng)和放入其中可轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈組成。當(dāng)線圈中有電流通過(guò)時(shí)，線圈在安培力作用下帶動(dòng)指針一起偏轉(zhuǎn)，電流越大，指針偏轉(zhuǎn)的角度越大，從表盤上可直接讀出電流值。②三個(gè)參數(shù)：滿偏電流Ig，表頭電阻Rg，滿偏電壓Ug，它們的關(guān)系：Ug＝IgRg。(2)電壓表、電流表的改裝電流表、電壓表都是由小量程的電流表(表頭)改裝而成的。它們的改裝原理見下表：改裝成電壓表改裝成大量程電流表原理串聯(lián)較大電阻分壓并聯(lián)較小電阻分流改裝原理圖分壓電阻或分流電阻U＝Ig(Rg＋R)所以R＝eq\f(U,Ig)－Rg＝(n－1)Rgn＝eq\f(U,Ug)IgRg＝(I－Ig)·R所以R＝eq\f(IgRg,I－Ig)＝eq\f(Rg,n－1)n＝eq\f(I,Ig)改裝后電表內(nèi)阻RV＝Rg＋R＝nRg>Rg(n為量程擴(kuò)大倍數(shù))RA＝eq\f(RRg,R＋Rg)＝eq\f(Rg,n)<Rg(n為量程擴(kuò)大倍數(shù))二.例題精析題型一：擴(kuò)大電壓量程例1．如圖所示，是有兩個(gè)量程的電壓表，當(dāng)使用a、b兩個(gè)端點(diǎn)時(shí)，量程為0～10V．當(dāng)使用a、c兩個(gè)端點(diǎn)時(shí)，量程為0～100V．已知電流表的內(nèi)阻Rg為500Ω，滿偏電流Ig為1mA，則R1和R2的阻值分別是（）A．9.5×103Ω，9.0×104Ω B．9×104Ω，9.5×103Ω C．8.5×103Ω，9.0×103Ω D．9.5×103Ω，9.0×103Ω題型二：擴(kuò)大電流量程與檢測(cè)例2．某同學(xué)要將一量程為250μA的微安表改裝為量程為20mA的電流表。該同學(xué)測(cè)得微安表內(nèi)阻為1200Ω，經(jīng)計(jì)算后將一阻值為R的電阻與該微安表連接，進(jìn)行改裝。然后利用一標(biāo)準(zhǔn)毫安表，根據(jù)圖（a）所示電路對(duì)改裝后的電表進(jìn)行檢測(cè)（虛線框內(nèi)是改裝后的電表）。（1）根據(jù)圖（a）和題給條件，將圖（b）中的實(shí)物連線。（2）當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)毫安表的示數(shù)為16.0mA時(shí)，微安表的指針位置如圖（c）所示。由此可以推測(cè)出所改裝的電表量程不是預(yù)期值，而是。（填正確答案標(biāo)號(hào)）A.18mAB.21mAC.25mAD.28mA（3）產(chǎn)生上述問(wèn)題的原因可能是。（填正確答案標(biāo)號(hào)）A．微安表內(nèi)阻測(cè)量錯(cuò)誤，實(shí)際內(nèi)阻大于1200ΩB．微安表內(nèi)阻測(cè)量錯(cuò)誤，實(shí)際內(nèi)阻小于1200ΩC．R值計(jì)算錯(cuò)誤，接入的電阻偏小D．R值計(jì)算錯(cuò)誤，接入的電阻偏大（4）要達(dá)到預(yù)期目的，無(wú)論測(cè)得的內(nèi)阻值是否正確，都不必重新測(cè)量，只需要將阻值為R的電阻換為一個(gè)阻值為kR的電阻即可，其中k＝。題型三：同一表頭改裝成電流表與電壓表例3．某同學(xué)組裝一個(gè)多用電表，可選用的器材有：微安表頭（量程100μA，內(nèi)阻900Ω）；電阻箱R1（阻值范圍0～999.9Ω）；電阻箱R2（阻值范圍0～99999.9Ω）；導(dǎo)線若干。要求利用所給器材先組裝一個(gè)量程為2.5mA的直流電流表，在此基礎(chǔ)上再將它改裝成量程為3V的直流電壓表，組裝好的多用電表有電流2.5mA和電壓3V兩擋。（1）作為電壓表使用時(shí)，紅、黑表筆應(yīng)該插入圖中哪兩個(gè)插孔中；（2）電阻箱R1、R2的阻值分別為多少？三.舉一反三，鞏固練習(xí)如圖所示為某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)的兩個(gè)量程的電流表，已知表頭G的滿偏電流為Ig，定值電阻R1、R2的阻值均等于表頭的內(nèi)阻。當(dāng)使用1和2兩個(gè)端點(diǎn)時(shí)，電流表的量程為I1，當(dāng)使用1和3兩個(gè)端點(diǎn)時(shí)，電流表的量程為I2。下列說(shuō)法正確的是（）A．I1＝2Ig B．I2＝3Ig C．若僅使R1阻值變小，則I1和I2均變大 D．若僅使R2阻值變小，則I1和I2均變大李偉同學(xué)在學(xué)習(xí)電表改裝的原理以后，想找器材實(shí)踐一下，于是他從學(xué)校實(shí)驗(yàn)室找來(lái)了一個(gè)小量程電流計(jì)G（表頭），查閱說(shuō)明書，知道了該電流表滿偏電流為50μA，內(nèi)阻為800Ω，他想把該電流計(jì)改裝成0～1mA和0～10mA的雙量程電流表，電路圖如下圖所示。下列說(shuō)法正確的是（）A．改裝后開關(guān)接2時(shí)量程為0～1mA B．改裝后的電流表量程均隨電阻R2的阻值增大而減小 C．改裝后的電流表量程均隨電阻R1的阻值增大而減小 D．改裝后開關(guān)接2時(shí)電流表內(nèi)阻大于開關(guān)接1時(shí)的內(nèi)阻用兩個(gè)相同的小量程電流表，分別改裝成了兩個(gè)量程不同的大量程電流表A1、A2，若把A1、A2分別采用并聯(lián)或串聯(lián)的方式接入電路，如圖所示，則閉合電鍵后，下列有關(guān)電表的示數(shù)和電表指針偏轉(zhuǎn)角度的說(shuō)法正確的是（）A．圖甲中的A1、A2的示數(shù)相同 B．圖甲中的A1、A2的指針偏角相同 C．圖乙中的A1、A2的示數(shù)和偏角都不同 D．圖乙中的A1、A2的指針偏角相同某同學(xué)要將一量程為3V的電壓表V1改裝成量程為15V的電壓表V2。（1）先將V1直接接到內(nèi)阻很小的電源兩端，讀數(shù)為2.0V；再將V1與阻值為3000Ω的電阻串聯(lián)后，接到該電源兩端，讀數(shù)為0.8V，則V1的內(nèi)阻為Ω。（2）要改裝成量程為15V的電壓表V2，需要將V1表與合適的電阻R（選填“串聯(lián)”、“并聯(lián)”）（3）將改裝后的電壓表V2與一標(biāo)準(zhǔn)電壓表校對(duì)，完成下面的實(shí)物連接。（4）在閉合開關(guān)之前，滑動(dòng)變阻器的滑片P置于最端（選填“左”、“右”）。（5）閉合開關(guān)，移動(dòng)滑片P，標(biāo)準(zhǔn)表示數(shù)為10.5V時(shí)，V1表示數(shù)為2.5V。要達(dá)到預(yù)期目的，只需要將阻值為R的電阻換為一個(gè)阻值為kR的電阻即可，其中k＝（保留三位有效數(shù)字）。某同學(xué)改裝和校準(zhǔn)雙量程電流表的電路圖如圖1所示，圖中虛線框內(nèi)是電流表的改裝電路。（1）電路改造已知μA表的量程為200μA、內(nèi)阻為500Ω，現(xiàn)要改裝成量程為1mA和10mA的雙量程電流表，設(shè)計(jì)電路如圖1所示。定值電阻R1＝500Ω，R2和R3的值待定，S為單刀雙擲開關(guān)，A、B為接線柱。①將開關(guān)S置于“2”擋時(shí)，量程為mA；②定值電阻的阻值R2＝Ω，R3＝Ω；（2）刻度盤改造利用改裝的電流表進(jìn)行某次測(cè)量時(shí)，S置于“1”擋，表頭指示如圖2所示，則所測(cè)量電流的值為mA；（3）電路校準(zhǔn)S置于“1”擋時(shí)，現(xiàn)用一標(biāo)準(zhǔn)電流表A對(duì)改裝電流表進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)時(shí)，在閉合開關(guān)S1前，滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)靠近（填“M”或“N”）端。標(biāo)準(zhǔn)電流表A（有1.5mA、15mA與150mA三個(gè)量程）應(yīng)選用的量程為mA。將滿偏電流Ig＝600μA、內(nèi)阻未知的電流表G改裝成電壓表。（1）利用圖示的電路測(cè)量電流表G的內(nèi)阻（電動(dòng)勢(shì)E＝3V）：先閉合S1，調(diào)節(jié)R，使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度；再閉合S2，保持R不變，調(diào)節(jié)R'，使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的23，讀出此時(shí)R'的阻值為100Ω，則電流表內(nèi)阻的測(cè)量值Rg＝Ω（2）將該表改裝為量程3V的電壓表，需（選填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”）阻值為R0＝Ω的電阻。（3）將改裝好的電壓表用來(lái)測(cè)2.5V的電壓，測(cè)量值2.5V（選填“大于”“等于”或“小于”）為將一只毫安表A（量程3mA，內(nèi)阻約幾十歐姆）改裝成量程為1.5V的電壓表，實(shí)驗(yàn)室提供了下列器材：電源E（電動(dòng)勢(shì)約6V，內(nèi)阻不計(jì)）；滑動(dòng)變阻器R1（0～50Ω）；滑動(dòng)變阻器R2（0～5kΩ）；電阻箱R（0～999.9Ω）；開關(guān)兩個(gè)、導(dǎo)線若干。某同學(xué)先按圖示電路連接線路，測(cè)量表A的內(nèi)阻。他的操作步驟如下：a.將滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)到最大，閉合S1后調(diào)節(jié)變阻器的阻值，使表A的指針滿偏；b.閉合S2，保持變阻器的阻值不變，調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值，使表A的