人教版高三物理复习【状元课堂】模块十恒定电流实验二把电流表改装成电压表.doc

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实验（二） 把电流表改装成电压表
【考点透视】
一、考纲指要
实验：把电流表改装为电压表
二、命题落点
1．测量电表的内阻，电表的改装。如例1
2．螺旋测微器读数和电表校对。例2
【典例精析】

例1：（04天津）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800～850Ω，把它改装成1mA、10 mA两种量程电流表。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999Ω；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1.5 mA；
单刀单掷开关S1和S2，单刀双掷开关S3，电阻丝及导线若干。
（1）采用如图10－13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，如图10－14和图10－15。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lmA电流表的量程）。画出所用电路图，图中待核对的电流表符号用A/来表示。
解析 为了便于测量滑动变阻器应选用较大的，电源电动势大，误差小。
图10－15在通电状态下，更换量程会造成两分流电阻都未并联在表头两端，以致可能流过表头的电流超过其满偏电流而损坏。
因为校对电流表必须从零开始连续校对，所以滑动电阻器用分压式连接，见图图10－16。

答案：（1）①R2 ②E3
（2）①图10－14 ②图10－15在通电状态下，更换量程会
造成两分流电阻都未并联在表头两端，以致可能流过表头的电流
超过其满偏电流而损坏。
（3）见图10－16。
例2：（2004高考理综Ⅰ）（1）图10－17中给出的是用螺旋测微器测量一金属薄板厚度时的示数，此读数应为 mm。
（2）实验室内有一电压表量程为150mV，内阻约为150Ω。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（有1．5mA，15mA与150mA三个量程）及开关K。

（a）对电压表改装时必须知道电压表的内阻。用图10－18所示的电路测量电压表的内阻。在既不损坏仪器又能使精确度尽可能高的条件下，电路中的电流表应选用的量程是 。若合上K，调节滑线变阻器后测得电压表的读数为150mA，电流表的读数为1.05mA，则电压表的内阻RmV为 （取三位有效数字）。
（b）在对改装成的电流表进行校准时，把作为标准电流表，画出对改装成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），电流表应选用的量程是 。
解析 （1）从图10－17可以看出薄板的厚度超过6mm，介于6.12mm与6.13mm之间，估计一位，可得6.124mm。

（2）电流表和电压表虽是两种不同的电表，但从本质上看，都是电流表，它们测量的都是电流。一般电流表的内阻较小，表盘上根据通过电表的电流进行刻度；电压表的内阻较大，表盘上根据通过电表的电流与内阻的乘积进行刻度。可见把电压表改装成电流表是可行的。因电压表的量程为150mV，内阻约为150Ω，故可知通过电压表的最大电流约为I=150/150mA=1mA。故在测量电压表的内阻时，电路的电流表
应选用量程为1.5mA的电流表。从题给的测量电压表内阻的电路
中，电流表的读数便是通过电压表内阻的电流，电压表的读数
是电压表内阻两端的电压，电压表读数与电流表读数之比值便是电压表的内阻Rmv。在测量电压表的内阻时，当电压表的读数为其量程时，电流表的读数1.05mA。这表明该电压表是一内阻为Rmv，量程为I m=1.05mA的电流表。为把电压表改装成量程为I/ m=10mA的电流表，必须在电压表两端并联一电阻R。使I mRmv=（I /m－I m）R成立，由此便可求出所需并联的电阻的阻值，即R= 根据有关数据可得R=16.8Ω
对改装成的电流表校正，就应把改装成的电流表与标准电流表串联，比较同一电流通过两个电流表时的读数，由此便可画出校正电路的原理图，如图10－19。
【常见误区】
不能正确理解电流表和电压表的工作原理。
很多同学错误的认为电压表只能测电压，电流表只能测电流。其实是对它们的工作原理不理解。电压表和电流表都是由表头G改装而成的。电压表是表头G串联较大电阻而成，可以认为电压表是一个较大阻值的电阻，可以分得一部分电流；电流表是表头G并联较小电阻而成，可以认为电流表是一个较小阻值的电阻，可以分得一部分电压。
【基础演练】

1．按如图10－20所示的电路进行实验时，如果R调为9900Ω时，电表
指在满刻度300μA处。当R/调为90Ω时电流指在半满偏，则：
（1）电流表的内阻Rg= Ω。
（2）若将此电表改为3V的电压表，则应将电流表与电阻__________
联，电阻箱的取值应为_____Ω。
（3）用此改装表去测电压时，如果指针在150μA的位置，则所测电压读数为_____V。
2．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为200μA，内阻估计在400－600W之间。（1）按图10－21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0－200W）
图18
G
R′
S2
R
S1
图10－21
B．滑动变阻器（阻值范围0－1750W）
C．电阻箱（阻值范围0－999W）
D．电阻箱（阻值范围0－99999W）
E．电源（电动势6Ｖ，内阻0.3W）
F．电源（电动势12Ｖ，内阻0.6W）
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＝500W，现在通过串联一个24.5kW的电阻把它改装成为一个电压表，此电压表的量程为__________V。
（3）实验中电流表内阻的测量值___________真实值，导致校准时改装电压表的读数___________标准电压表的读数。
（4）真实值与测量值之差除以真实值叫做测量的相对误差，即。试导出它与电源电动势E、电流表满偏电流Ig及电流表内阻Rg的关系式。
（5）已知Ig＝200μA，电流表内阻Rg的真实约为500Ω，要想使测量的相对误差不大于1%，电源电动势最小应为___________伏。根据此铭裨中的有关数据，可知该车的额定时速约为 （ ）
A．15km／h B．18 km／h C．20 km／h D．25km／h
3．某同学准备用500mA的电流表改装成一块量程为2.0V的电压表。他为了能够更精确地测量电流表的内电阻，设计了如图10－22示的实验电路，图中各元件及仪表的参数如下：
图19
图10－22
A．电流表G1 （量程1.02mA，内电阻约100W）
B．电流表G2 （量程500mA，内电阻约200W）
C．电池组E （电动势为3.0V，．内电阻未知）
D．滑线变阻器R （0—25W）
E．四旋钮电阻箱R1 （总阻值9 999W）
F．保护电阻R2 （阻值约100W）
G．开关S1，单刀双掷开关S2
实验中该同学先合上开关Sl，再将开关S2与a相连，调节滑线变阻器R，当电流表G2有某一合理的示数时，记下电流表G1的示数I；然后将开关S2与b相连，保持R不变，调节R1，使电流表Gl的示数仍为I时，读取电阻箱的读数r。
由上述测量过程可知，电流表G2内电阻rg的测量值为？若该同学通过测量得到电流表G2的内电阻值为190W，他必须将一个阻值为多少的电阻与电流表G2串联，才能改装为一块量程为2.0V的电压表？
4．有一电流表G，满偏电流Ig=3mA。
（1）把它改装成量程为3V的电压表，需测出电流表的内阻Rg。
①画出利用半偏法测量Rg的电路图。
②现测得电流表G的内阻Rg=10Ω，需串联阻值为 Ω的电阻，其原理是
。
③对改装后的电压表，下列说法正确的是 （ ）
A．允许通过的最大电流增大了
B．刻度盘刻度不均匀了
C．原电流表G自身的电阻增大了
D．使用时，加在原电流表G两端的电压的最太埴不可能增大
（2）把改装的电压表跟标准电压表进行核对，画出核对电路图。
若改装的电压表在满刻度时，标准电压表的读数为3.3V，则满刻度时的百分误差为 。
（3）若改装成量程为0.6A的电流表，要并联一个阻值为 Ω的电阻，其原理是
。
实验（二）

1．（1）90； （2）串 ； 9910； （3）1.5 2．（1）D、C、F；（2） 5.0V；（3）小于；小于；（4） ；（5）10V 3． （1） r， （2） 3.81，
4．（1）①如图1。②990，串联电阻的分压作用。③ D
（2）如图2，6.3%（3）0.05，并联电阻的分流作用。

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