2022届高考物理一轮复习电学实验专项训练（三）实验：电表改装

2022届高考物理一轮复习电学实验专项训练（三）实验：电表改装

1.将满偏电流、内阻未知的电流表改装成电压表

(1)利用如图所示的电路测量电流表的内阻(图中电源的电动势)：先闭合,调节,使电流表指针偏转到满刻度；再闭合,保持不变,调节,使电流表指针偏转到满刻度的,读出此时的阻值为,则电流表内阻的测量值________。

(2)将该表改装成量程的电压表,需________(填“串联”或“并联”)阻值为________的电阻。

2.某同学欲将内阻为、量程为的电流表改装成欧姆表并进行刻度，要求改装后欧姆表的刻度正好对应电流表表盘的刻度。可选用的器材还有：定值电阻(阻值),滑动变阻器(最大阻值),滑动变阻器(最大阻值),干电池,红、黑表笔和导线若干。

(1)欧姆表设计

将图（a）中的实物连线组成欧姆表。欧姆表改装好后，滑动变阻器接入电路的电阻应为__________,滑动变阻器应选___________(填“”或“”)。

(2)刻度欧姆表的表盘：通过计算，对整个表盘进行电阻刻度，如下图（b）所示。表盘上两处的电流刻度分别为20和60，则两处的电阻刻度分别为________、________。

3.某型号多用电表欧姆档的电路原理图如图甲所示。微安表是欧姆表表头，其满偏电流，内阻。电源电动势，内阻。电阻箱和电阻箱的阻值调节范围均为。

(1)甲图中的端应与______(红或黑)表笔连接。
(2)某同学将图甲中的端短接，为使微安表满偏，则应调节______；然后在端之间接入一电阻后发现微安表半偏，则接入的电阻阻值为______。

(3)如图乙所示，该同学将微安表与电阻箱并联，利用该电路图组装一个“倍率”的欧姆表，要求欧姆表的表盘刻度示意图如图丙所示，其中央刻度标“15”，则该同学应调节______；用此欧姆表测量一个阻值约的电阻，测量前应调节______。

4.某同学要将一量程为的微安表改装为量程为20 mA的电流表。该同学测得微安表内阻为，经计算后将一阻值为R的电阻与该微安表连接，进行改装。然后利用一标准毫安表，根据图（a）所示电路对改装后的电表进行检测（虚线框内是改装后的电表）。

（1）根据图（a）和题给条件，将图（b）中的实物连线。

（2）当标准毫安表的示数为16.0 mA时，微安表的指针位置如图（c）所示。由此可以推测出所改装的电表量程不是预期值，而是_______。（填正确答案标号）

A.18 mA B.21 mA C.25 mA D.28 mA

（3）产生上述问题的原因可能是______。（填正确答案标号）

A.微安表内阻测量错误，实际内阻大于

B.微安表内阻测量错误，实际内阻小于

C.R值计算错误，接入的电阻偏小

D.R值计算错误，接入的电阻偏大

（4）要达到预期目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为的电阻即可，其中____。

5.如图1所示为一个多量程电压表的电路,其表头为动圈式直流电流计,量程、内阻为可调电阻。

(1)可调电阻应调为________Ω;

(2)现发现表头电流计已烧坏,我们要修复该电压表,手边只有一个“量程为2 mA、内阻为40 Ω”的电流计和一个阻值为10 Ω的定值电阻。要使修复后表头电流计的满偏电流仍为10 mA,请在图2虚框内画出该电压表的修复电路;

(3)修复后的电路中,可调电阻应调为________Ω;

(4)接着用图3的电路对修复电压表的3 V量程表进行校对,为标准电压表、为修复电压表。发现修复电压表的读数始终比标准电压表略大,应把略微_______(填“调小”或“调大”)。

6.现有一块型的小量程电流表（表头），满偏电流为，内阻约为，把它改装成、的两量程电流表。

可供选择的器材有：

滑动变阻器，最大阻值；

滑动变阻器，最大阻值；

电阻箱，最大阻值，

定值电阻，阻值；

电池，电动势；

电池，电动势；

电池，电动势；（所有电池内阻均不计）

标准电流表，满偏电流；

单刀单掷开关和，单刀双掷开关，电阻丝及导线若干。

（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）将改装成两量程电流表。现有两种备选电路，如图2甲和乙所示。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（仅核对量程），画出所用电路图，图中待核对的电流表符号用来表示。

7.实验室有一破损的双量程电压表,两量程分别是和,其内部电路如图所示,因电压表的表头已烧坏,无法知道其电学特性,但两个精密电阻完好,测得,。现有两个表头,外形都与原表头相同,已知表头的满偏电流为,内阻为;表头的满偏电流,内阻为,又有三个精密定值电阻,,。若保留的情况下,对电压表进行修复,根据所给条件回答下列问题:

（1）原表头满偏电流__________,内阻__________.

（2）在虚线框中画出修复后双量程电压表的电路__________(标识出所选用的相应器材符号)

（3）某学习小组利用修复的电压表,再加上可以使用的以下器材,测量一未知电阻的阻值:

电流表量程,内阻未知;

最大阻值约为的滑动变阻器;

电源(电动势约);

开关、导线若干。

由于不知道未知电阻的阻值范围,学习小组为精确测出未知电阻的阻值,选择合适的电路,请你帮助他们补充完整电路连接__________,正确连线后读得电压表示数为,电流表示数为,则未知电阻阻值为__________。

8.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，调节R的阻值使灵敏电流计的指针达到满偏；然后闭合调节的阻值，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“偶然误差”）。

（2）若用此方法测得该灵敏电流计的内阻为150Ω，则改装时＝__________Ω，＝__________Ω。

（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，为标准电压表、为改装电压表，发现电压表的读数始终比标准电压表略大，需要把略微__________（填“调大”或“调小”）。

9.利用以下实验器材测定电流表内阻和描绘小灯泡伏安特性曲线小灯泡(规格为“，”)
电流表(量程为，内阻未知)
电压表(量程为，内阻)
理想电源(电动势约为，内阻可忽略)
电阻箱(最大阻值)
电阻箱(最大阻值)
电键及导线若干

(1)该实验中由于电压表的量程小于小灯泡的额定电压，为了保证实验进行，将电压表改装成量程为的新电压表，必须串联电阻箱______填或，并将电阻箱的阻值调到______；
(2)该实验电路如图(a)所示其中符号表示改装后的电压表，示数为改装表示数，当时，电流表示数为，电压表示数为；当时，电流表示数为，电压表示数为；则电源电动势______，电流表内阻______；(结果保留三位有效数字)
(3)多次改变电阻箱的阻值，得到多组小灯泡的电流与电压的关系，在坐标纸上作出小灯泡伏安特性曲线如图(b)所示，若将此灯泡和一个的定值电阻、电源串联，则灯泡的实际功率最接近下列哪个？______。

答案以及解析

1.答案：(1)100

(2)串联；9900

解析：(1)闭合,和并联电压相等，各支路电流之和等于总电流。

由欧姆定律可知：,解得：；

(2)把电流表改装成电压表需要串联一个分压电阻，

分压电阻阻值：

2.答案：(1)连线如图：

899.5;

(2)60;10

解析：(1)将电源、电流表、定值电阻以及滑动变阻器串接即可组成欧姆表，故实物图如图所示；

根据闭合电路欧姆定律有：

解得：;所以滑动变阻器选择；

(2)由(1)中解答可知，欧姆表的内阻即中值电阻为：

；

根据闭合电路欧姆定律有：

解得：；

同理可知：

解得：。

3.答案：(1)红

(2)2049;3000

(3)950;1024

解析：(1)由图甲所示可知，图中的a端应欧姆表内置电源负极相连，a端应与红表笔连接。

(2)由闭合电路欧姆定律可知：，
当微安表半偏时，所测电阻阻值：；

(3)组装一个“倍率”的欧姆表，其中央刻度标15，则欧姆表内阻为：，
电流表的满偏电流：，
由并联电路特点可知：，
欧姆调零时：；

4.答案：（1）连线如图所示

（2）C

（3）AC

（4）

解析：（1）量程为的微安表改装成量程为20 mA的电流表，量程扩大了80倍，需要将定值电阻与微安表并联，然后根据题图（a）的原理图连线。（2）当标准毫安表示数为16.0 mA时，对应的微安表读数为，说明量程扩大了100倍，因此所改装的电表量程是25 mA，选项C正确。（3）当标准毫安表示数为16.0 mA时，对应的微安表读数应为，而实际测量时微安表读数为，实际测量时微安表读数偏小，若R值计算无误，而微安表内阻测量错误，则说明微安表实际内阻大于，选项A正确，B错误；若微安表内阻测量无误，而R值计算错误，则并联接入的电阻的阻值偏小，R的分流较大，导致微安表中电流较小，选项C正确，D错误。（4）预期目的是将量程为的微安表改装成量程为20 mA的电流表，量程扩大80倍，根据并联电路规律有；当标准毫安表示数为16.0 mA时，对应的微安表读数为，量程扩大了100倍，根据并联电路规律有，联立解得。

5.答案：(1)100

(2)修复电路如图

(3)1 200

(4)调大

解析：(1)根据串联电路特点及欧姆定律可得,得;

(2)“量程为2 mA、内阻为”的电流计和定值电阻改装成10 mA电流表,应并联定值电阻进行分流,据此画出改装电路图如图所示;

(3)由串联电路特点及欧姆定律可得,,则;

(4)修复电压表的读数始终比标准电压表略大,根据电压表改装原理可得,电压表示数偏大即示数偏大,为了减小的示数,需增大电路电阻,故应调大电阻箱的阻值。

6.答案：（1）滑动变阻器选，电池选。

（2）图甲较为合理，因为乙电路在通电状态下，更换量程会造成两分流电阻都未并联在表头两端，以致流过表头的电流超过其满偏电流而损坏。

（3）如图。

解析：（1）首先我们要知道半偏法测量电流表内阻的方法以及测量原理：

如图，设电源的电动势为E，内阻为r，打开时，设电流表满偏电流，实验要求，，这样才有，当闭合时，和并联，并联后总阻值，这样才有闭合后，电路中总电流几乎不变，仍然近似等于，调节使电流表半偏为，所以流过的电流也为，所以。

从上述原理可知，打开与闭合，近似认为干路中电流不变，前提是。故实验器材选择应满足①电源电动势尽可能大，②R尽可能大。所以，滑动变阻器选量程较大的，电池选用电动势较大的。

（2）选甲，当开关接到左边接线柱时并联电阻较小通过电流较大，所以此时对应改装电流表的较大量程，接右边接线柱时并联两个电阻，阻值较大，通过电流较小，所以此时对应量程较小；不能选乙是因为乙电路在通电状态下，更换量程会造成两分流电阻都未并联在表头两端，以致流过表头的电流超过其满偏电流而损坏。

（3）如图所示。为了从零到量程范围进行一一校对所以要选择滑动变阻器的分压接法，让改装表和标准表同时测量电阻的电流看读数是否相同来进行校对，所以电路图如下图：

7.答案：(1);

(2)如图:

(3)电路如图:

;

750

解析：(1)由图示电路图可知,电压表量程:,代入数据解得:;
(2)修复电压表,表头满偏电流为,,电阻应为:,需要的实验器材为:表头的满偏电流,内阻为的表头以及,即将表头和并联在电路中使用,电路图如答案图所示

(3)根据题意可明确实验中应采用分压接法,电流表采用外接法,故实物图如答案图所示:

电压表量程为,则其内阻

根据欧姆定律可知

8.答案：（1）半偏(或满偏的一半)，偏小  ， 系统误差
（2）2850   ， 12000；（3）调大

解析： （1）通过如图2所示的电路测量该灵敏电流计的内阻，这是半偏法测内阻，由于电路中的总电流近似未变，所以还有一半的电流通过R′，两路电流相等，则电阻相等；
但实际是增加R′后，总电阻变小，总电流比满偏电流大，则当电流表半偏时，通过R′的电流大于满偏电流的一半，所以电阻R′小于，这属于系统误差；
（2）改装成电压表要串联一个分压电阻，根据量程U确定分压电阻的大小，;

（3）电压表的读数始终比标准电压表的略大，说明了流过电压表的电流略大，故需要图微增大，减小电流（或通过增大，略微减小表头分得的电压）

9.答案：(1);1000

(2)3.00;2.00

(3)C

解析：(1)当电压表满偏时，电流为：
要想改成的电压表需要串联电阻为：，电阻箱应选择。
(2)根据闭合电路欧姆定律可知：
代入数据可知：

解得：，；
(3)将的定值电阻看作电源内阻，作出电源的图象如图，

交点为灯泡实际的电流电压值，由图可知，电压为，电流为；
根据可得小灯泡的功率为：，故C正确，AB错误。
故选：C。