1、 第第 84 节节 电电表的改装表的改装 1.【2019 年物理全国卷 1】某同学要将一量程为 250A 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 1 200 ，经计算后将一阻值为 R 的电阻与微安表连接，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（b）中的实物连接。 （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，由此可以推测出改装 的电表量程不是预期值，而是 。（填正确答案标号） A18 mA A21 mA C25mA D28 mA （
2、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 1 200 B微安表内阻测量错误，实际内阻小于 1 200 CR 值计算错误，接入的电阻偏小 DR 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都正确，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 kR 的电阻即可，其中 k= 。 答案】 (1). (2). C (3). AC (4). 99 79 【解析】 【详解】 （1）电表改装时，微安表应与定值电阻 R 并联接入虚线框内，则实物电路连接如 下图所示： （2）由标准毫安表与该装表的读数可知，改装后的电流表，实际量程
3、被扩大的倍数为： 3 16 100 160 10 mA n mA 倍。故当原微安表表盘达到满偏时，实际量程为： 3 250 1010025mA ，故本小题选 C； （3）根据 ggg I RIIR ，得： 1 g g R II R ，改装后的量程偏大的原因可能是，原微 安表内阻测量值偏小，即电表实际内阻 g R真实值，大于 1200；或者因为定值电阻 R 的计算 有误，计算值偏大，实际接入定值电阻 R 阻值偏小。故本小题选 AC； （4）由于接入电阻 R 时，改装后的表实际量程为 25mA，故满足 25 ggg I RIR ；要想 达到预期目的，即将微安表改装为量程为 20mA 电流表，应满足
4、 20 ggg I RIkR ， 其中 250A0.25mA g I ，联立解得：1.25k 或 99 79 k 。 * a b A 故本题答案为： （1） （2） C （3） AC （4）1.25k 或 99 79 k 2.2018 年全国卷年全国卷 II、 22（6 分） 某同学组装一个多用电表。 可选用的器材有： 微安表头 （量程100A， 内阻900） ；电阻箱 1 R（阻值范围0999 9.） ；电阻箱 2 R（阻值范围099999 9.） ；导线若干。 要求利用所给器材先组装一个量程为1mA的直流电流表，在 此基础上再将它改装成量程为3V的直流电压表。组装好的多用 电表有电流1mA
5、和电压3V两挡。 回答下列问题： （1）在虚线框内画出电路图并标出 1 R和 2 R，其中 * 为公 共接线柱，a 和 b 分别是电流挡和电压挡的接线柱。 （2）电阻箱的阻值应取 R1= ，R2= 。 （保留到个位） 答案：（1）如图所示 （2）100 2910 解析：（1）R1的电阻比较小，所以 R1与表头并联构成大量程的 的电流表，R2的阻值比较大，与改装后的电流表串联可充当大量程的 电压表，设计电路图如图所示： （2）改装电流表时需要并联一个电阻，要改装成 1mA 的电流表需要并联的电阻 R1。 100 1.01 9001 . 0 1 g gg II RI R ，所以电阻箱的阻值 R1应
6、取 100； R1与表头并联电阻为 90 1000 900100 1 1 g g RR RR R 要改装成 3V 的电压表需要串联一个电阻 R2， 2910 101 09. 03 3 2 I UU R A 。 3.2011 年海南卷年海南卷 13图 1 是改装并校准电流表的电路图，已知表头的量程为 Ig=600A，内阻为 Rg，是标准电 流表，要求改装后的电流表量程为 I=60mA。完成下列填空。 （1）图 1 中分流电阻 Rp的阻值应为 （用 Ig、Rg和 I 表示）。 mA A R2 * a b A R1 （2）在电表改装完成后的某次校准测量中，表的示数如图 2 所示，由此读出流过电流表的
7、 电流为_mA。此时流过分流电阻 RP的电流为_mA（保留 1 位小数） 答：（1） g R 99 1 （2）49.5 49.0 【解析】（1）电流表改装， ggg g p RR . R I I R 99 1 1 60 60 1 1 1 （2）由图示可得，电流表读数为 49.5mA，实际流经表头的电流为 500A 即 0.5mA，此时流过分流 电阻 RP的电流为（49.50.5）mA=49.0mA。 4.2016 年海南卷年海南卷 12. 某同学改装和校准电压表的电路图如图所示，图中虚线框内是电压表的改装电路。 （1）已知表头 G 满偏电流为100 A，表头上标记的内阻值为 900。R1、R2
8、和 R3是定值电阻。利 用 R1和表头构成 1 mA 的电流表，然后再将其改装为两个量程的电压表。若使用 a、b 两个接线柱，电 压表的量程为 1 V； 若使用 a、c 两个接线柱， 电压表的量程为 3 V。 则根据题给条件，定值电阻的阻值应选 R1=_，R2=_， R3=_。 （2）用量程为 3V，内阻为 2500 的标准电压表V对改装表 3V 挡的不同刻度进行校准。所用电池的电动势 E 为 5V；滑动变 阻器 R 有两种规格，最大阻值分别为 50 和 5k。为了方便实验 中调节电压，图中 R 应选用最大阻值为_ 的滑动变阻器。 （3）校准时，在闭合开关 S 前，滑动变阻器的滑动端 P 应靠
9、近_（填“M”或“N”）端。 （4）若由于表头 G 上标记的内阻值不准，造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小，则 表头 G 内阻的真实值_（填“大于”或“小于”）900。 【答案】 （1）100 910 2 000 （2）50 （3）M （4）大于 【解析】 （1）根据题意，R1与表头 G 构成 1mA 的电流表，则：IgRg=(I-Ig) R1，整理得 R1=100； 若使用 a、b 两个接线柱，电压表的量程为 1V，则 910 101 09. 01 3 2 I RIU R ggab ； 若使用 a、c 两个接线柱，电压表的量程为 3V，则 2000 101 91010109. 03
10、 3 3 2 3 I IRRIU R ggab 。 （2）电压表与之并联后，电阻小于 2500，对于分压式电路，要求滑动变阻器的最大阻值远小于 mA mA A mA RP E S R 图 1 图 2 mA 0 10 20 30 40 50 60 G R1 R2 R3 V a c b M N P E S R 并联部分，同时还有便于调节，故滑动变阻器选择小电阻，即选择 50 的电阻。 （3）在闭合开关 S 前，滑动变阻器的滑动端 P 应靠近 M 端，这样把并联部分电路短路，起到一种 保护作用。 （4）造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小，说明通过表头 G 的电流偏小，则实际其 电阻偏大，故
11、其实际阻值大于 900。 5.2013 年新课标年新课标 II 卷卷 23 （7 分） 某同学用量程为 1 mA、 内阻为 120 的表头按图(a)所示电路改装成量程分别为 1V 和 1A 的多用电 表。图中 R1和 R2为定值电阻，S 为开关。回答下列问题: (1)根据图(a)所示的电路，在图(b)所示的实物图上连线。 (2)开关 S 闭合时，多用电表用于测量_(填“电流”、“电压，或“电阻”)； 开关 S 断开时，多用电表用于测量 _(填“电流”、“电压”或“电阻”)。 (3)表笔 A 应为_色(填“红”或 “黑”)。 (4)定值电阻的阻值 R1_， R2_。（结果取 3 位有效数字） 答
12、案：(7 分) (1)连线如图所示 (2 分) (2)电流 电压 (2 分。每空 1 分) (3)黑 (1 分) (4)1.00 880 (2 分。每空 1 分) 解析：(1)根据图(a)连线：电流表与 R2串联、开关与 R1串 联，然后两支路并联分别接表笔 A、B。 (2) 开关 S 闭合时，R1与电流表支路并联分流，多用电表 用于测量电流；开关 S 断开时，R2与电流表串联分压，多用电 表用于测量电压 。 (3)表笔 A 接电流表负极，应该是黑色的。 (4)(先后顺序不能错)先计算分压电阻 R2，有 3 2 1 1 10A 120R ，解得 R2=880； 再计算分流电阻 R1， 33 2
13、1 1 10 (120)(1 1 10 )RR ，解得 R1=1.00。 6. 2013 年海年海南卷南卷 12 某同学将量程为 200A、 内阻为 500 的表头 A 改装成量程为 1mA 和 10mA 的双量程电流表， 设计电路如图（a）所示。定值电阻 R1=500，R2和 R3的值待定，S 为单刀双掷开关，A、B 为接线柱。 回答下列问题： mA 表笔 A 表笔 B R2 R1 S 图(b) mA + R2 R1 S 表笔 A 表笔 B 图(a) mA 表笔 A 表笔 B R2 R1 S 图(b) （1）按图（a）在图（b）中将实物连线； （2）表笔 a 的颜色为 色（填“红”或“黑”）
14、 （3）将开关 S 置于“1”挡时，量程为 mA； （4）定值电阻的阻值 R2= ，R3= 。 （结果取 3 位有效数字） （5）利用改装的电流表进行某次测量时，S 置于“2”挡，表头指示如图（c）所示，则所测量电流的 值为 mA。 答案：(1)如图； (2)黑； (3)10； (4)225，25.0； (5)0.780(0.78 同样给分) 解析： （1）实物连线图见答图； （2）红表笔接电源的正极，电流由红表笔流入，由电路图（a）可看出表头右侧为正极，故表笔 a 为黑表笔； （3）将开关 S 置于“1”挡时，表头跟 R1、 R2串联后再跟R3并 联， 将开关 S 置于“2”挡时， 表头跟
15、R1串联后再跟 R2、 R3并联，故前 者的量程较大，故开关 S 置于“1”挡时，量程为 I1=10mA. （4）由（3）问的分析，结合欧姆定律可知 开关 S 置于“1”挡时，有 3121 R)II()RRR(I ggg ， 开关 S 置于“2”挡时，)RR()II()RR(I ggg3221 ， 代入已知数据可得 R2=225，R3=25.0。 （5） S 置于“2”挡时， 量程为 1mA， 表头示数为 156A ， 故所测量电流的值为 mA0.780mA1 200 156 . 7. 2012 年理综天津卷年理综天津卷 9.（3）某同学在进行扩大电流表量程的实验时，需要知道电流表的满偏电流和
16、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_ 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 D.反复调节 R1和 R2的阻值，使 G1的示数仍为 I1，使 G2的指 R1 E S1 R1 S2 G2 G1 S R3 R2 3 - + A 表笔 a 图(b) 表笔 b R1 A B 图(c) A R1 R2 R3 1 2 A B S 图(a) + S R
17、3 R2 3 - + A 表笔 a 答图 表笔 b R1 A B 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内阻的测量值与其真实值相比_（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=_ . 答案：正确顺序为 B、E、F、A、D、C。 相等 r II I RS 1 1 解析：在组装实验时正确操作是将所有开关断开，将滑动变阻器和电阻箱的电阻调到最
18、大，然后 闭合电源控制开关 S1，就可以校对待测表 G2，由于标准表和待测表串联流过的电流相等，这时就可以 调节 R1由小到大改变电流,对待测表的刻度逐个校对，直到待测表满偏。校对完成后闭合开关 S2构成半 偏法测量表头 G2内阻的电路，在没有 G1的情况下只调节 R2使待测表半偏，则表头内阻等于 R2此时的 读数，这种做法会造成 G1的示数增大（原理上是不变） ，误差大。由于有 G1可以方便观察干路电流的 变化，所以操作为闭合开关 S2反复调节 R1和 R2使标准表达到待测表满偏时的电流值，同时使待测表半 偏，则表头内阻等于 R2此时的读数。正确顺序为 B、E、F、A、D、C。 由于 G1测
19、量了干路电流，G2测量了支路电流，另一直流电流是两表示数之差，然后根据并联电 路电流电阻成反比准确计算。答案”相等”。 扩大电流表的量程需要并联一个电阻 根据并联关系有 S RIIrI)( 11 ，则 r II I RS 1 1 8.2015 年理综新课标年理综新课标 I 卷卷 23(9 分)图(a)为某同学改装和校准毫安表的电路图，其中虚线框内是毫 安表的改装电路。 (1)已知毫安表表头的内阻为 100，满偏电流为 1mA；R1和 R2为阻值固定的电阻。若使用 a 和 b 两个接线柱，电表量程为 3mA；若使用 a 和 c 两个接线柱，电表量程为 10mA。由题给条件和数据，可 求出 R1=
20、 ，R2= 。 (2)现用量程为 3mA、内阻为 150 的标准电流表 A 对改 装电表的3mA挡进行 校准，校准时需选取 的刻度为 0.5、1.0、 1.5、2.0、2.5、3.0mA。电池的电动势为 1.5V，内阻忽略不计；定值电阻 R0有两种规格，阻值分别为 300 和 1000；滑动变阻器 R 有两种规格，最大阻值分别为 750 和 3000。则 R0应选用阻值为 的电阻，R 应选用最大阻值为 的滑动变阻器。 (3)若电阻 R1和 R2中有一个因损坏而阻值变为无穷大，利用图（b)的电路可以判断出损坏的电阻。 图（b） R b c a d mA A R1 R2 R0 R a b c 图（
21、a） 图（b)中的 R 为保护电阻，虚线框内未画出的电路即为图(a) 虚线框内的电路。则图中的 d 点应和接线 柱 (填”b”或”c”)相连。判断依据是： 。 答案： （1）15 35 （2）300 3000 （3）c 闭合开关时，若电表指针偏转,则损坏的电阻是 R1；若电表指针不动,则损坏的电阻是 R2 解析： （1）定值电阻和毫安表都是并联关系，电压相等， 电流和电阻成反比，若使用 a 和 b 两个 接线柱，量程为 3mA，则通过 R1的电流为 2mA，电流比为 1:2，所以电阻比为 2:1，可得 50 2 1 21 g RRR。若使用 a 和 c 两个接线柱，电表量程为 10mA，通过 R1的电流为 9mA，电流 比为 1:9，可得电阻比为 9:1，即)RR(R g21 9 1 ，整理可得 1 15R ， 2 35R 。 （2）根据电流表校准的刻度，可知电路中总阻值最大为3000 0.5mA 1.5V ，最小为500 3mA 1.5V ， 若定值电阻选择 1000，折无法校准 3.0mA，所以定值电阻选择 500。由于最大阻值要达到 3000， 所以滑动变阻器要选择 3000。 （3）因为只有一个损坏，所以验证 R2是否损坏即可。所以 d 点应和接线柱“c”相连，若电表指针偏 转，则损坏的电阻是 R1（断路） ；若电表指针不动，则损坏的电阻是 R2（短路） 。
