高中物理电表问题

1、高中物理电表问题总汇一、 电表、电表的改装1.灵敏电流表g （1）三个主要参数内阻 rg:电流表线圈的电阻，大约几十欧到几百欧。满偏电流ig:指针批转到最大刻度时的电流，大约几十微安到几毫安。满偏电压ug:电流表通过ig 时两端的电压，大约零点几伏。（2）三个参数间的关系：由欧姆定律可知ug=igrg 注意：电表就是电阻。2.电压表（1）电压表的改装电流表 g 的电压量程ug=igrg ，当改装成量程为u 的电压表时，应串联一个电阻r 分去多余的电压u-ug ，电阻 r 叫分压电阻。（2）电压表的内阻：rv=rg+r 3.电流表的改装电流表 g 的电压量程ug=igrg ，当改装成量程为 i

2、的电流表时，应并联一个电阻r 分去多余的电流i-ig ，电阻 r 叫分流电阻。（2）电流表的内阻：ra=rgr/(r+rg) 4.电流表改装成欧姆表原理：闭合电路的欧姆定律如图1 所示，当红、黑表笔短接时，调节r，使电流表的指针达到满偏电流，此时指针所指表盘上满刻度处对应两表笔间电阻为零。这时有：当两表笔间接入电阻rx 时，电流表的电流为：当 rx 改变时， ix 随着改变，将电流表表盘上ix 处表上对应的rx 值，就构成了欧姆表。中值电阻：欧姆表的内阻即为中值电阻r 中 r 内 r+rg+r 因 ix 与 rx 不是线性关系，欧姆表表盘刻度不均匀。二、滑动变阻器的两种接法1.限流接法如图 2

3、 所示。用电器 rx 的电压调节范围：电路消耗的总功率为：ei 限流接法的选用原则：测量时电路中的电流或电压没有要求从零开始连续调节，只在小范围内变化，且待测电阻rx 与 r 接近时。电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压接法的要求时。两种方法都满足时优先选用限流接法。()gggggguuuirruurrug据串联电路的特点得：解得：griugugriu-ugr i-ig ugrir g+rer红表笔黑表笔rxg+rer红表笔黑表笔图 1 (0)xerxue rrxrrp arb s er图 2 s arbrx p 图 3 2.分压接法如图 3 所示rx 电压调节范围0uxe。

4、开关闭合前，p 应在 a端。分压接法的选用原则：测量时要求电流或电压从零开始连续调节时。待测电阻rx 远大于 r，且要求电压变化范围较大时。采用限流接法时，电路中实际电压或电流的最小值仍超过rx 的额定值或电表量程时。三、电阻的测量1.伏安法测电阻（1）原理：部分电路的欧姆定律。（2）电流表外接法，如图4 所示。误差分析：产生误差的原因：电压表v分流。适用 于 测 小阻值电阻，即rx 远小于 rv 时。（3）电流表内接法，如图5 所示。误差分析：产生误差的原因：电流表a 分压。适用于测大阻值电阻，即rx 远大于 ra时。（4）内、外接法的选用原则计算临界电阻：若 rxr0，待测电阻为大电阻，用

5、内接法若 rxr0，待测电阻为小电阻，用外接法即大电阻，内接法；小电阻，外接法。大内小外 。试触法确定内外接法：在不知道rv、ra、rx的大致值时，可用试触法，如图 6 所示触头分别接触a、b 两点：若v 变化大，说明a 分压大，应用外接法；若a 变化大说明v 分流大，应用内接法。例 1：某同学欲测一电阻rx 的阻值（约为300）可供选择的仪器有：电流表a1 ，量程10ma; 电流表a2，量程0.6a; 电压表v1，量程 3v; 电压表 v2，量程 15v ；电源电动势为4.5v。请同学们按图接好电路，闭合s1后，把开关s2拨至 a时，发现两电表的指针偏转的角度都在满偏的 4/5 处；再把开关

6、s2拨至 b 时，发现其中一个电表的指针偏转几乎不变，另一个电表的指针偏转的角度在满偏的3/4 处；该同学在实验中所选电压表的量程为（）所选电流表的量程为（）rx 的测量值为（）。2.安安法测电阻若电流表内阻已知，则可当作电流表、电压表及定值电阻来使用. （1）如图7 所示，当两电表所能测得的最大电压接近时，如果已知a1的内阻 r1，则可测得a2的内阻 r2=i1r1/i2. （2）如图 8 所示，当两电表的满偏ua2 ua1时， a1串联一电阻r1，同样则可测得r2的内阻 r2=i1（r1+r0)/i2. 3.伏伏法测电阻若电压表内阻已知，则可当作电流表、电压表及定值电阻来使用。（1） 如图

7、 9 所示，当两电表的满偏电流接近时，如果已知v1的内阻 r1，则可测得v2的内阻 r2=u2r1/u1. （2）如图 10 所示，当两电表的满偏电流iv2iv1时， v1并联一电阻r0，同样则可测得r2的内阻为4.电阻箱或定值电阻当电表用（1） 电阻箱作电压表用，如图11 所示：可测得电流表a2的内vvxvavxavurrurrirrii测真vvaxaaauuurrrrii测真var图 4 r待av图 5 0avrr r221110uruurra rx v s1s2a b r a var待b 图 6 a1 a2 图 7 a2 a1 r0 图 8 v2 v1 图9 1v2 r图 10 阻 r2

8、（ i1-i2)r/i2图中电阻箱r 可测得电压为（i1-i2)r （2）电阻箱作电流表用如图 12 所示，若已知r 及 rv,则测得干路电流为：5.比较法测电阻如图 13 所示，测得电阻箱r1的阻值及a1表、 a2表的示数i1、i2，可得 rx=i2r1/i1. 若考虑电表内阻的影响，则：i1(rx+ra1)=i2(r1+ra2) 6.替代法测电阻如图 14 所示， s 接 1，调节 r2，读出电流表示数为i ；s 接 2，保持 r2不变，调节电阻箱r1，使电流表示数也为i。由上可得： rx=r1该方法的优点是消除了电表内阻对测量结果的影响，缺点是电阻箱内阻不可以连续调节。7.半偏法测电阻（

9、1）半偏法测电流表内阻方法一：如图15 所示，测电流表g 的内阻：将电阻箱r 的电阻调到0；闭合 s 调节 r0，使电流表g 达到满偏电流i0；保持 r0不变，调节r 使电流表g 示数为 i0/2；由上可得rg=r 注意：当rgr0时，测量误差小，此方法适合测大阻值电流表内阻，且 测 量值偏大。方法二：如图16 所示测量电流表a 的内阻断开 s2，闭合 s1，调节 r0，使 a 表满偏为i0; 保持 r0不变，闭合s2，调节 r，使电流表读数为i0 由上得ra=r 注意：当 r0 ra时，测量误差小，此方法适合测小阻值电流表内阻，且测量值偏小。电源电动势宜大一些。（2）半偏法测电压表内阻方法一

10、：如图17 所示，测电压表v 的内阻：闭合 s,将电阻箱r 的电阻调到r1时，测得电压表示数为u1；调节电阻箱阻值为r2，使电压表v 的示数为u1/2；由上可得rv=r2-2r1方法二：如图18 所示，测电压表v 的内阻：将滑动变阻器的画片p 滑到最右端，电阻箱r 的阻值调到最大；闭合 s1、s2，调节 r0，使电压表示数指到满刻度；打开 s2，保持 r0不变，调节r，使电压表示数指到满刻度的一半；由上可得rv=r 8.欧姆表测电阻，如图19 所示：机械调零选档欧 姆 调 零 测电阻 rx.改换档位重新欧姆调零测电阻注意：待测电阻的读数 应 为 表 盘 读vuuirr图 15 s g r r0

11、 i r rv v 图 12 rx a2 a1 ur1 图 13 rrs r1 2 图 14 r a s1 s2 r0 图 16 v r er=0 s 图 17 s1 r0 r s2 v 图 18 g+rer红表笔黑表笔欧姆调零g+rer红表笔黑表笔rx测电阻图 19 数乘以倍数，指针应指在表盘刻度的1/32/3 的部分，否则需换 挡 ， 换挡后需重新欧姆调零。9.消除电表内阻对测量结果的影响例 4.伏安法测电阻电路由于电表内阻的影响，不论电表内接还是 外 接 都存在系统误差，为消除系统误差而设计的补偿电路如图所示，完 成 下 列实验步骤并写出待测电阻rx 的表达式。先将s1闭合。将s2与 1

12、 闭合，调节r，读出电压表读数u1， 安 培表读数 i1根据上述测量结果，算出rx四、实物图连线要求：导线不能有交叉、分支，导线必须接在接线柱上；电表的正负极与电源的正负极不能接错。例 5.为了测量一个“ 12v 、5w” 的小灯泡的不同电压下的功率，给定了以下器材：电源： 12v ，内阻不计；电流表：00.6a ，03a ，内阻可忽略；电压表： 03v ，015v ，内阻很大；滑动变阻器；阻值范围020，允许最大电流1a ；开关一个，导线若干。实验时要求加在灯泡两端的电压可从0v 调到 12v. 请在右框中画出实验电路图.按画出的电路图，在下面图3 的实物图上连接. 某位同学测得小灯泡的伏安

13、特性曲线如图4 所示。某次测量时，电流表指针位置如图5 所示，电流表读数为 a，此时小灯泡的实际功率为w。练习： 1.现有器材：电压表（量程3v，内阻约几千欧），电压表（量程15v，内阻约几十千欧），定值电阻（3.0kw ），滑动变阻器r（01750w ），直流电源（约6v，内阻不计），开关、导线若干，要求利用这些器材测量电压表的电阻值（1）在方框中画出实验电路图（2）用已知量和直接测得量表示的电压表内阻的表达式为 r _式中各直接测得量的意义是：2.用伏安法测定一个阻值约1k的电阻，要求测量结果尽量准确（1）下列器材中应选用的是（用字母代号表示）a电池组 （6v ，内阻很小） b电流表（ 0

14、10ma ，内阻 10）c电流表（ 01ma ，内阻 100）d电压表（ 0 3v，内阻 5k ）e电压表（ 06v ，内阻 10k）f滑动变阻器（020，1a ）g滑动变阻器（0200，0.3a ）h开关、导线（2）在方框中画出实验电路图。（3）将实物连接成实验电路。3.在做 “ 描绘小灯泡的伏安特性曲线” 的实验中，采用的仪器有：电源e（电动势6v，内阻不计）；额定电压 4.0v 的小灯泡l；电流表a（量程 0.6a ，内阻约2）；电压表表v（量程5v，内阻约15k）；滑动变阻器r（最大阻值15）；开关s，导线若干。实验中要求加在小灯泡上的电压从零到小灯泡的额定电压连续可调。i在做实验时，

15、连成的实物电路图如下：请你指出上述实验电路图中的错误之处：请你在虚线方框中画出实验所用的正确电路原理图。如图所示为某同学根据正确的实验电路图所测的几组数 据 画练习 1 图r1rx 2avs2 r0 s1 出的 iu 图象。图象是一条曲线而不是直线的原因是；从图象中可求得小灯泡正常发光时的电阻是。4使用万用电表欧姆挡测电阻时：测量前应检查指针是否停在“” 刻度线的 “ ” 处；每一次换档位，都要重新进行一次“ 欧姆调零 ” ；在外电路，电流是从黑表笔流经被测电阻到红表笔的。测量时，若指针偏转很小(靠近附近)，应换倍率较大的档位再测。以上做法正确的是（）abcd5.测量电流表内阻的电路图如图所示

16、，实验的操作步骤如下：将电阻箱r 的电阻调到零；闭合开关，调节滑动变阻器r1 的滑片，使得电流表达到满偏电流i0；保持滑动变阻器的滑片位置不变，调节电阻箱的电阻，使得电流表的示数为i0/2；读出电阻箱的电阻值rx，可以认为电流表的内阻rrx。关 于此实验的操作方面：（1）请用铅笔线代表导线，将示意图中的 实物 连 成 测 量 电路。（2）已知电流表的量程 是2ma ，内阻约是40。电池的电动势约为6v。可供选择的滑动变阻器有（a）阻值010，额定电流2a（b）阻值 0 50，额定电流1.5a；可供选择的电阻箱有（c）阻值 0 99.9（d）阻值 0999。为了比较准确地测量出电流表的内阻，应选

17、用的滑动变阻器r1是；电阻箱 r 是。 （填仪器前的字母代号）（3）本实验中电流表的测量值r 测与电流表内阻的真实值r 真相比，有 () (a)r测r真(b)r测r真(c)r测r真(d)r测可能大于，也可能小于r真（4）如果提高电池的电动势，用此电路测出的电流表的内阻的误差将。（填“ 增大 ” 、“ 减小 ” 或 “ 不变 ” ）arsr1+-习题答案例 1、3v 、10ma 、320例 2、答案：（ 1）原理图如图所示。（2）设两电流表a1和 a2的读数为i1、i2，待测电阻r1阻值的计算公式为：例 3、答案：（ 1）原理图如图所示：（2）待测电阻rx阻值的计算公式为：例 4、答案：将s2与

18、 2 闭合，调节r，读出电压表读数u2， 电 流表读数 i2 例 5、答案：电路图如右图所示电流表选0.6a 量程，电压表选15v 量程。实物图连接如下图所示：0.402.4 练习 1、（ 1）如右图（2）（3）u1为电压表 v1的示数， u2为电压表v2的示数练习 2、 【答案】（ 1） abefh （ 2）图像注意：分压式和外接法（3）略练习 3、 【答案】i电流表没有接成外接电路 滑 动 变 阻 器没 有 接 成 分 压 电路。见右图灯丝电阻随温度而改变（灯丝电阻随 i 或随 u 改变亦可）10（ 9.5到 10.5之间都给分）【答案】（ 1）图略（2）a； c（3）a（4）减小【例 5

19、待测电阻 rx（阻值约为25k）电流表 a1：（量程 100a，内阻 2k）电流表 a2：（量程 500a，内阻 300）电压表 v1：（量程 10v，内阻 100k）电流表 v2：（量程 50v，内阻 500k）电源 e：（电动势15v，允许最大电流1a）滑动变阻器r：（最大阻值1k）电键 s（1）电流表应选 _，电压表应选 _（2【变式】用以下器材测量一待测电阻rx的阻值（ 9001000电源 e，具有一定内阻，电动势约为9.0v；电压表 v1，量程为 1.5v，内阻 r1=750电压表 v2，量程为 5v，内阻 r2=250011121irrii1212xuurii滑线变阻器r，最大阻值

20、约为100；单刀单掷开关s，导线若干的13， 试画出测量电阻rx的一种（1）测量中要求电压表的读数不小于其量程实验电路原理图(原理图中的元件要用题图中的相（2） 根据你所画的电路原理图在题给的实物图511（3）若电压表v1的读数用u1表示，电压表v2的读数用 u2表示，则由已知量和测得量表示rx的公式为rx=_【例 6】为了测定电流表a1的内阻，采用如图514 所示的电路其中：a1是待测电流表，量程为300a，内阻约为 100； a2是标准电流表， 量程为 200a；r1是电阻箱，阻值范围是0999.9；r2是滑动变阻器； r3是保护电阻； e 是电池组，电动势为4v，内阻不计； s1是单刀掷

21、开关 s2图 514 图 515 （1）根据电路图，请在图515（2）连接好电路，将开关s2扳到接点a处，接通开关s1，调整滑动变开关 s2扳到接点 b 处，保护 r2阻器 r2使电表 a2的读数是150a；然后将不 变 ， 调 节 电 阻r1， 使a2的 读 数 仍 为150a若此时电阻箱各旋钮的位置如图5 16 所示，电阻箱的阻值是_，则待测电流表a1的内阻 r1=_（3）上述实验中， 无论怎样调整滑动变阻器 r2的滑动端位置， 都要保证两块电流表的安全 在下面提供的四个电阻中，保 护 电 阻r3应 选 用 ：_（填写阻值相应的字母）a200kb20kc15kd20（4） 下面提供最大阻值

22、不同的四个滑动变阻器供选用既要满足上述实验要求，又要调整方便，滑动变阻器_a1kb5kc10k d25k【例 7】现有一块 59c2 型的小量程电流表g （表头） ，满偏电流为50a， 内阻约为800850， 把它改装成1ma、10ma滑动变阻器r1，最大阻值20；滑动变阻器r2，最大阻值100k电阻箱 r，最大阻值9999；定值电阻 r0，阻值 1k电池 e1，电动势 1.5v；电池 e2，电动势 3v；电池 e3，电动势 4.5v；（所有电池内阻不计），标准电流表a，满偏电流 1.5ma；单刀单掷开关s1和 s2；单刀双掷开关s3（1）采用如图518（甲）所示电路测量表头的内阻，为提高测量

23、精确度，选用的滑动变阻器为_ _，选用的电池为 _甲乙丙图 518 （2）将 g 改装成两量程电流表，现有两种备选电路，如图518（乙）、（丙）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1ma 量程），画出所用电路图，图中待核对的电流表符号用a【例 8】（ 1）一个电压表va的内阻 ra=1000，量程为 1.0v，现要利用电阻箱扩大它的量程，改装成量程为3.0v 的电压表改装后，再用一量程为3.0v 的精确的电压表 vb对改装后的电压表的所有刻度进行校准除了这两个电压表va、vb外，还有下列e（电动势约为6v ，内阻较小）变阻器 r（总

24、电阻约10）图 511 图 516 图 5 20 电阻箱 r0（09999）开关 s导线若干如图 520 所示是以上器材和两个电压表va、vb的实物示意图，试在图中画出连线，连成进行校准时的实验电路图中电阻箱的取值等于_（2）用上述电压表vb和改装后并已校准过的电压表（以下称之为vc）以及一个开关和一些导线，去测量一个电动势大约为2v 的电源的内阻r用测得的量表达r 的公式应为r =_18有以下可供选用的器材及导线若干条,a被测电流表a1：满偏电流约700800a，内阻约 100，刻度均匀、总格数为nb电流表a2：量程 0.6a，内阻 0.1c电压表 v：量程 3v ，内阻 3kd滑动变阻器r

25、1：最大阻值200e滑动变阻器r2：最大阻值1kf电源 e：电动势 3v、内阻 1.5g开关一个（1）在虚线框内画出实验电路图,并在每个选用的仪器旁标上题目所给的字母序号（2）测量过程中测出多组数据,其中一组数据中待测电流表a 的指针偏转了n 格，可算出满偏电流ig=_，式中除 n、n 外,其他字母符号代表的物理量是_19电池 e（电动势约10v、内阻 r 约 1）标准电流表a1（量程 300ma ，内阻 r1约为 5）电阻箱 r1（最大阻值999.9，阻值最小改变量为0.1）滑动变阻器r2（最大阻值10）开关 s要求设计个测定电流表a2（量程 250ma ，内阻 r2约为 5（1）在方框中画

26、出测量电路，并在每个仪器旁标上英文代号（2）要直接测出的物理量是_，用这些物理量表示待测电流表a2内阻的计算公式是 _20如图 541电源 e（电动势为12v，内阻不计）；木板 n（板上从下往上依次叠放白纸、复写纸、导电纸各一张）；两个金属条a、b（平行放置在导电纸上，与导电纸接触良好， 用作电极） ；滑线变阻器r（其总电阻值小于两平行电极直流电压表 （量程为 6v ，内阻很大， 其负接线柱与 b 极相连，正接线柱与探针 p 相连）；开关 s现要用图中仪器描绘两平行金属条ab 间电场中的等势线ab 间的电压要求取为6v（1（2ab_c合上 s，并将探针p 与 ad_图 541 e用探针压印的方

27、法把a、b 的位置标记在白纸上，画一线段连接ab 两极，在连线上选取间距大致相等的5 个点作为基准点，用探针把它f将探针与某一基准点相接触，_，这一点是此基准点的等势点用探针把这一点的位置g重复步骤f，找出其他4 个基准点的等势点，取出白纸画出各条等势线21a干电池e（电动势约为1.5v，内阻小于1.0）b电流表 a1（满偏电流3ma，内阻 r1=10）c电流表 a2（00.6a，内阻 0.1）d滑线变阻器r1（020，10ae滑线变阻器r2（0100，10a）f定值电阻r3（990g（1）为方便且能较准确地进行测量，其中应选用的滑线变阻器是_（2）请在虚线框内画出利用本题提供的器材所设计的测

28、量电池电动势和内阻的实验电路图22实验室内有一电压表，量程为150mv ，内阻约为150现要将其改成量程为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，滑线变阻器r，电流表（有1.5ma，15ma 与 150ma 三个量程）及开关s（1）对电表改装时必须知道电压表的内阻可用如图543 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s，调节滑线变阻器后测得电压表的读数为150mv，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)图 543 （2）在对改装成的电流表进

29、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（滑线变阻器作限流使用），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_23一只量程为1v，内阻 rv约为 900的电压表是由小量程电流表改装而成的，现在要测量它的内阻并对该表进a待测电压表b标准电压表（量程1v ）c滑动变阻器（最大阻值1000，额定电流 1a）d滑动变阻器（最大阻值10，额定电流 1a）e电阻箱（最大阻值9999，最小改变量0.1）f电阻箱（最大阻值999，最小改变量 0.1）g电池组（电动势约3v，内阻约 1）h（1）为了用半偏法测量该电压表的内阻，某同

30、学设计了两种电路，如图5 44 甲、乙所示，要使测量较精确，应选择 _（填“甲”或“乙”）电路在器材的选择上，除了电池组、导线、开关和待测电压表外，还应从提供的器材中选用_用上述方法测出的电压表内阻的测量值rv_（填“大于”、“等于”或“小于”）电压表内阻的真实值图 544 图 545 （2）在对该电压表进行校正时，该同学已经选择好器材，如图545 所示若要求对电压表的每一条刻度线都进行校正，请你将这些器材连接成测量电路，并标出所选滑动变阻器的序号字母24量程为 3v 的电压表 v 内阻约为 3k电阻箱 ra（最大值 9999.9，阻值最小改变量0.1滑线变阻器rb（最大阻值 1000，允许最大电流0.2a电源 e（开路电压约为5v开关 s（1（2）列出测量步骤，并写出计算电压表内阻的最后公式答案18（1）首先来分析电路的测量部分由于电流表a2量程与待测电流表a1