1、【 精品教育资源文库 】 第 4 讲 实验：把电流表改装成电压表 基础巩固 1.(2017 北京海淀期末 ,11 )利用如图所示的电路测量一个满偏电流为 300 A, 内阻 rg约为 100 的电流表的内阻值 ,有如下的主要实验器材可供选择 : A.滑动变阻器 (阻值范围 020 ) B.滑动变阻器 (阻值范围 01 750 ) C.滑动变阻器 (阻值范围 030 k) D.电源 (电动势 1.5 V,内阻 0.5 ) E.电源 (电动势 8 V,内阻 2 ) F.电源 (电动势 12 V,内阻 3 ) (1)为了使测量尽量精确 ,在上述可供选择的器 材中 ,滑动变阻器 R应选用 ,电源 E
2、应选用 。 (选填器材前面的字母序号 ) (2)实验时要进行的主要步骤有 : A.断开 S2,闭合 S1 B.调节 R的阻值 ,使电流表指针偏转到满刻度 C.闭合 S2 D.调节 R的阻值 ,使电流表指针偏转到满刻度的三分之二 E.记下此时 R的阻值为 190 则待测电流表的内阻 rg的测量值为 , 该测量值 (选填 “ 大于 ” 、 “ 小于 ” 或 “ 等于 ”)电流表内阻的真实值。 2.(2016 北京西城二模 ,21)(1)用螺旋测微器测一金属丝的直径 ,示数如图 1所示。由图可读出 金属丝的直径为 mm。 【 精品教育资源文库 】 (2)某同学要将一个电流表改装为电压表 ,他先需要
3、精确测量待改装电流表的内电阻。实验中备用的器材有 : A.待改装电流表 (量程 0300 A, 内阻约为 100 ) B.标准电压表 (量程 03 V) C.电阻箱 (阻值范围 0999.9 ) D.电阻箱 (阻值范围 099 999.9 ) E.电源 (电动势 4 V,有内阻 ) F.电源 (电动势 12 V,有内阻 ) G.滑动变阻器 (阻值范围 050 , 额定电流 1.5 A) H.开关两个、导线若干 如果采用如图 2所示的电路测定电流表 G的内电阻 ,并且要想得到较高的精确度。那么从以上备用的器材中 ,可变电阻 R1应选用 ,电源 E应选用 。 (填选项前的字母符号 ) 如果实验时要
4、进行的步骤有 A.闭合 S1; B.闭合 S2; C.观察 R1的阻值是否最大 ,如果不是 ,将 R1的阻值调至最大 ; D.调节 R1的阻值 ,使电流表指针偏转到满刻度 ; E.调节 R2的阻值 ,使电流表指针偏转到满刻度的一半 ; F.记下 R2的阻值。 进行实验的合理步骤顺序是 (填字母代号 )。 如果在步骤 F中所得 R2的阻值为 95.0 , 要将该电流表 G改装成 量程为 03 V 的电压表 ,则需要与电流表 联一个阻值为 的电阻。 在测量电流表内阻的过程中 ,如果该同学将电阻 R2的阻值从 300 逐渐调小到 0,则电阻 R2上消耗的电功率 P2随电阻 R2的变化规律可能是图 3
5、四个图中的 。 图 3 图 1 【 精品教育资源文库 】 3.(1)甲同学根据图 1所示电路采用 “ 半偏法 ” 测量一个量程为 3 V的电压表内阻 (约 3 k) 。 为使测量值尽量准确 ,在以下器材中 ,电阻箱 R应选用 ,滑动变阻器 R0应选用 ,电源E 应选用 (选填器材前的字母 )。 A.电阻箱 (0999.9 ) B.电阻箱 (09 999 ) C.滑动变阻器 (050 ) D.滑动变阻器 (02 k) E.电源 (电动势 1.5 V) F.电源 (电动势 4.5 V) 该同学检查电路连接无误后 ,在开关 S1、 S2均断开的情况下 ,先将 R0的滑片 P调至 a端 ,然后闭合S
6、1、 S2,调节 R0,使电压表指针偏转到满刻度 ,再断开开关 S2,调节 R的阻值 ,使电压表指针偏转到满刻度的一半。如果此时电阻箱 R接入电路中的阻值为 3 150 , 则被测电压表的内阻测量值为 , 该测量值 实际值 (选填 “ 略大于 ” 、 “ 略小于 ” 或 “ 等于 ”) 。 图 2 (2)乙同学将一个电流计 G改装成量程为 3 V的电压表。该电流计 G内部由表头和定值电阻 r串联组成 ,其中表头电阻 rg=100 ,r 约为几千欧。为确定该电流计 G的满偏电流 Ig和 r 的阻值 ,他采用如图2 所示电路进行测量。 实验中使用的电源电动势 E=3.0 V,电阻箱 R的最大阻值为
7、 9 999 。具体操作步骤如下 : a.将滑动变阻器 R0的滑片 P调到 a端 ,电阻箱接入电路的阻值 R调到 5 000 ; b.闭合 S,仅调节 R0使电流计 G满偏 ,记录此时电阻箱接入电路的阻值 R和电压表的示数 U; c.断开 S,将滑动变阻器 R0的滑片 P再次调到 a端 ,将电阻箱接入电路的阻值 R减小 1 000 ; d.重复步骤 b、 c,直到将电阻箱接入电路的阻值 R调为 0 , 断开 S,结束实验。 【 精品教育资源文库 】 根据实验测量出的多组数据绘制电压表示数 U随电阻箱接入电路中的阻值 R变化的图像 ,如图 3所示。 图 3 现有如下三种量程的电压表 ,在该实验
8、中为使电压的测量值尽可能准确 ,应选用量程为 的电压表 (选填选项前的字母 )。 A.015 V B.03 V C.00.5 V 根据上述实验数据绘制出的图像 ,并考虑实验中存在的 误差 ,可以推测出该表头的满偏电流 Ig以及定值电阻 r的值应为 。 (选填选项前的字母 ) A.30 A,2.4 k B.300 A,5.0 k C.300 A,2.4 k D.30 A,5.0 k 乙同学参考 中判断的结果 ,他若将电流计 G 联 (选填 “ 串 ” 或 “ 并 ”) 一个阻值为 k 的电阻 ,就可以将该电流计 G改装成量程为 3 V的电压表。 综合提能 1.某同学在进行扩大电流表量程的实验时
9、,需要知道电流表的满偏电流和内阻。他设计了一个用标准 电流表 G1来校对待测电流表 G2的满偏电流和测定 G2内阻的电路 ,如图所示。已知 G1的量程略大于 G2的量程 ,图中 R1为滑动变阻器 ,R2为电阻箱。该同学顺利完成了这个实验。 实验过程包含以下步骤 ,其合理的顺序依次为 (填步骤的字母代号 ); A.合上开关 S2 B.分别将 R1和 R2的阻值调至最大 C.记下 R2的最终读数 【 精品教育资源文库 】 D.反复调节 R1和 R2的阻值 ,使 G1的示数仍为 I1,使 G2的指针偏转到满刻度的一半 ,此时 R2的最终读数为 r E.合上开关 S1 F.调节 R1使 G2的指针偏
10、转到满刻度 ,此时 G1的示数为 I1,记 下此时 G1的示数 仅从实验设计原理上看 ,用上述方法得到的 G2内阻的测量值与真实值相比 (填 “ 偏大 ” 、“ 偏小 ” 或 “ 相等 ”); 若要将 G2的量程扩大为 I,并结合前述实验过程中测量的结果 ,写出须在 G2上并联的分流电阻 RS的表达式 ,RS= 。 2.某学习小组的同学拟探究小灯泡 L的伏安特性曲线 ,可供选用的器材如下 : 小灯泡 L,规格 “4.0 V.0.7 A”; 电流表 A1,量程 3 A,内阻约为 0.1 ; 电流表 A2,量程 0.6 A,内阻 r2=0.2 ; 电压表 V,量程 3 V,内阻 rV=9 k; 标
11、准电阻 R1,阻值 1 ; 标准电阻 R2,阻值 3 k; 滑动变阻器 R,阻值范围 010 ; 学生电源 E,电动势 6 V,内阻不计 ; 开关 S及导线若干。 甲同学设计了如图 1所示的电路来进行测量 ,当通过 L的电流为 0.46 A时 ,电压表的示数如图 2所示 ,此时 L的电阻为 。 图 1 图 2 乙同学又设计了如图 3所示的电路来进行测量 ,电压表指针指在最大刻度时 ,加在 L上的电压值是 V。 【 精品教育资源文库 】 图 3 图 4 学习小组认为要想更准确地描绘出 L完整的伏安特性曲线 ,需要重新设计电路。请你在乙同学的基础上利用所供器材 ,在图 4 所示的虚线框内补画出实
12、验电路图 ,并在图上标明所选器材代号。 答案精解精析 基础巩固 1.答案 (1)C E (2)95 小于 解析 (1)半偏法测电流表内阻的实验中为减小实验误差 ,需要选择最大阻值尽可 能大的滑动变阻器和合适的电源 ,同时还要保证不损坏电路元件 ,所以滑动变阻器选用 C,电源选用 E。 【 精品教育资源文库 】 (2)电流表指针偏转到满刻度的三分之二 ,则流过电流表的电流为流过电阻箱电流的 2倍 ,R的阻值是电流表内阻的 2倍 ,故 rg的测量值为 95 , 测量值小于真实值。 2. 答案 (1)1.515(0.002) (2)D F CADBEF 串 9905或 9905.0 D 解析 (1
13、)螺旋测微器的读数为 1.5 mm+1.50.01 mm=1.515 mm 。 (2) 为减小系统误差 ,当 G满偏时 ,R1连入电路的有效值 越大越好 ,则 EI gR。由此可知电源电动势为 4 V时 R1.310 4 , 电源电动势为 12 V时 R410 4 , 所以选用 D、 F。 U=I g(R 串 +Rg),所以 R 串 = -Rg=9 905.0 I 总 =Ig,I2= I 总 所以 P2= R2= R2= 当 R2=Rg时 ,P2最大 ,选 D。 3. 答案 (1)B C F 3 150 略大于 (2)B C 串 7.5 解析 (1) 该实验采用 “ 半偏法 ” 测量量程为 3
14、 V的电压表的内阻 ,为实现其满偏 ,电源 E应选 F;利用电阻箱读数反映电压表内阻 ,故电阻 箱应选 B;滑动变阻器为分压接法 ,故选 C。 根据 “ 半偏法 ” 原理可知被测电压表内阻的测量值为电阻箱 R接入电路中的阻值 ,即 3 150 ,但实际上 ,当 R接入电路时 ,电路总电阻变大 ,总电流变小 ,故电源内阻及变阻器 Pb部分分得的电压减小 ,故电压表与 R串联后两端的总电压增大 ,故当电压表半偏时 ,加在 R两端的电压比电压表两端电压略大 ,用 R 的读数代替电压表内阻测量值 ,则该测量值略大于实际值。 (2) 根据题意因电源电动势为 3 V,故电压表应选用 B。 由题意可知 U=
15、Ig(rg+r+R), 即 U=IgR+Ig(rg+r),则 U-R图像中 斜率 k=Ig,所以 Ig=312 A 纵轴截距 b=Ig(rg+r),解得 r=2.3 k 在误差允许范围内 ,选项 C符合题意。 将电流计改装成电压表 ,应串联一个大电阻 ,n= = =4,所以 R 串 =(n-1)(rg+r)=7.5 k 。 【 精品教育资源文库 】 综合提能 1. 答案 BEFADC 相等 解析 实验首先要保证 G1、 G2不被烧坏 ,应先将 R1、 R2的阻值调至最大。实验中应保持合上 S2与断开S2两种情况下 G1的示数 I1为 G2的满偏电流 Ig2,当合上 S2时 ,G2示数为 = ,此时流过 R2的电流也为 ,得R2=RG2。综上所述可知步骤为 BEFADC。 这种方法测量的 G2的内阻与真实值相等。 扩大 G2量程时原理如图所示 ,有 (I-I1)RS=I1r,解得 RS= 。 2.答案 5 4 如图所示 答图 1 答图 2 解析 题图 2电压表量程为 3 V,则示数为 2.3 V,解得
