实验09　实验：电表改装（原卷版）-【同步实验课】2023-2024高中物理实验大盘点

学而优教有方实验09电表改装电表改装电表改装1．【两种改装的比较】表头G改装成电压表表头G改装成电流表改装电路改装原理串联大电阻分压并联小电阻分流改装后的量程U＝Ig(R＋Rg)I＝Ig＋eq\f(IgRg,R)接入的电阻由U＝Ig(Rg＋R)，解得R＝eq\f(U,Ig)－Rg由IgRg＝(I－Ig)R，解得R＝eq\f(IgRg,I－Ig)改装后的内阻RV＝Rg＋RRA＝eq\f(RRg,R＋Rg)校准电路[注意]改装后表头内阻Rg、表头的满偏电流Ig、满偏电压Ug都没有变，只是表头的刻度需要相应的调整。2．【多用电表的电路原理】多用电表的核心是一个直流灵敏电流计G，即表头。表头与电阻、开关等组成不同的测量电路。如图所示，是一种测量直流电流、电压和电阻的多用电表原理示意图。用多用电表测直流电流和电压的原理，实质上就是我们学过的分流和分压原理。在上图中，若将选择开关拨至触点“1”或“2”，可构成不同量程的电流表；若将选择开关拨至触点“3”或“4”，可构成不同量程的电压表；若将选择开关拨至触点“5”，可构成欧姆表。注意事项只能扩大量程，不能缩小量程。指针的偏角看表头，表的读数看整体。创新角度：综合考查【典例1】(2016·天津高考)某同学想要描绘标有“3.8V,0.3A”字样小灯泡L的伏安特性曲线，要求测量数据尽量精确、绘制曲线完整。可供该同学选用的器材除开关、导线外，还有：电压表V1(量程0～3V，内阻等于3kΩ)电压表V2(量程0～15V，内阻等于15kΩ)电流表A1(量程0～200mA，内阻等于10Ω)电流表A2(量程0～3A，内阻等于0.1Ω)滑动变阻器R1(0～10Ω，额定电流2A)滑动变阻器R2(0～1kΩ，额定电流0.5A)定值电阻R3(阻值等于1Ω)定值电阻R4(阻值等于10Ω)定值电阻R5(阻值等于1kΩ)电源E(E＝6V，内阻不计)(1)请画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁。(2)该同学描绘出的I­U图像应是下图中的________。创新点分析创新点分析通过描绘伏安特性曲线考查电表改装。【典例2】用以下器材可测量电阻Rx的阻值。待测电阻Rx，阻值约为600Ω；电源E，电动势约为6.0V，内阻可忽略不计；电压表V1，量程为0～500mV，内阻r1＝1000Ω；电压表V2，量程为0～6V，内阻r2约为10kΩ；电流表A，量程为0～0.6A，内阻r3约为1Ω；定值电阻R0，R0＝60Ω；滑动变阻器R，最大阻值为150Ω；单刀单掷开关S一个，导线若干。(1)测量中要求两只电表的读数都不小于其量程的eq\f(1,3)，并能测量多组数据，请在虚线框中画出测量电阻Rx的实验电路图。(2)若选择测量数据中的一组来计算Rx，则由已知量和测量物理量计算Rx的表达式为Rx＝________，式中各符号的意义是__________________________________________。(所有物理量用题中代表符号表示)创新点分析创新点分析通过伏安法测定值电阻考查电表改装。【典例1】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“2.5V0.5A”；电流表G1，满偏电流为1mA，内阻为30Ω；电流表G2，满偏电流为10mA，内阻为30Ω；电压表V，量程3V，内阻为9kΩ；标准电阻R1，阻值1Ω；标准电阻R2，阻值0.05Ω；滑动变阻器R，阻值范围为0～10Ω；学生电源E，电动势6V，内阻不计；开关S及导线若干。学习小组认为要想准确地描绘出小灯泡L完整的伏安特性曲线，需要重新改装电流表并设计电路。(1)电流表应该选________，标准电阻应该选________。(2)在虚线框中画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号。创新点分析创新点分析通过描绘伏安特性曲线考查电表改装。【典例2】用伏安法测定一个待测电阻Rx的阻值(阻值约为200Ω)，实验室提供如下器材：电池组E：电动势3V，内阻不计；电流表A1：量程0～15mA，内阻约为100Ω；电流表A2：量程0～300μA，内阻为1000Ω；滑动变阻器R1：阻值范围0～20Ω，额定电流2A；电阻箱R2，阻值范围0～9999Ω，额定电流1A；开关S、导线若干。要求实验中尽可能准确地测量Rx的阻值，请回答下列问题：(1)为了测量待测电阻两端的电压，可以将电流表________(填写器材代号)与电阻箱串联，并将电阻箱阻值调到________Ω，这样可以改装成一个量程为3.0V的电压表。(2)在图中画出完整测量Rx阻值的电路图，并在图中标明器材代号。(3)调节滑动变阻器R1，两表的示数如图所示，可读出电流表A1的示数是________mA，电流表A2的示数是________μA，测得待测电阻Rx的阻值是________。创新点分析创新点分析通过伏安法测定值电阻考查电表改装。1．(2021·1月重庆市学业水平选择性考试适应性测试，12)某同学拟将量程为Ig＝1mA，内阻约为几十欧姆的电流表G改装成量程为1V的电压表。(1)他首先设计了如图所示电路来测量电流表G的内阻Rg，图中E为电源电动势。现有最大阻值分别为100Ω和2600Ω的滑动变阻器，则R2应选用最大阻值为________Ω的滑动变阻器。开关S1接通，S2未接通时，调节R2使电流表G示数为1.00mA；接通S2后，保持滑动变阻器R2的滑片位置不变，调节电阻箱R1，当其阻值为50Ω时，电流表G的示数为0.50mA，则电流表G的内阻Rg为________Ω；(2)为了将电流表G改装成量程为1V的电压表，需要________(选填“串联”或“并联”)一个大小为________Ω的电阻。2．常用的多用电表是由小量程的电流表(表头)改装而成的。有一块满偏电流为50μA、内阻为800Ω的小量程电流表，现要将它改装成0～1mA、0～10mA两个量程的电流挡，某同学设计了如图2、图3所示的两个电路。在图2所示的电路中R1____R2(选填“＞”或“＜”)；从保护表头的角度，请你分析说明图2、图3哪种设计更合理：______________。3．某实验小组要测量一个用电器L的额定功率(额定电压为10V、额定功率在12～15W之间)，测量电路的部分导线已经接好(如图所示)．实验室有下列器材可供选用：直流电源：E1(电动势为3V，内阻很小)E2(电动势为15V，内阻很小)直流电流表：A1(量程0～0.6A，内阻约为0.5Ω)A2(量程0～3A，内阻约为0.1Ω)直流电压表：V(量程为3V、内阻为3kΩ)滑动变阻器：R1(阻值范围0～20Ω)R2(阻值范围0～200Ω)定值电阻：R3＝3kΩ、R4＝9kΩ、R5＝25kΩ开关一个，导线若干为使测量尽可能准确、方便，请回答下列问题：(1)电源应该选择________(填“E1”或“E2”)；(2)电流表应该选择________(填“A1”或“A2”)；(3)滑动变阻器应该选择________(填“R1”或“R2”)；(4)由于电压表的量程不够，要利用一个定值电阻进行改装．请选择合适的定值电阻，在图中用笔画线代替导线连接好测量电路的剩余部分．4．某同学要测量一个未知电阻的阻值，实验室提供的器材有：A．电流表A1：量程为0～3mA，内阻r1约为15ΩB．电流表A2：量程为0～1.5mA，内阻r2为25ΩC．定值电阻R1：R1＝9975ΩD．定值电阻R2：R2＝1975ΩE．滑动变阻器R3：最大阻值为10ΩF．电源E，电动势为3V，内阻很小但不可忽略G．开关S及导线若干(1)该同学根据实验器材设计了如图所示的测量电路，闭合开关S之前，滑动变阻器R3的滑片应置于________(填“最左端”或“最右端”)．(2)实验中需要量程为0～3V的电压表，则电路图中的电流表①应选择________，定值电阻R应选择________(均填器材前面的字母)．(3)调节滑动变阻器，将滑动变阻器的滑片置于合适的位置，若此时电流表A1的示数为I1，电流表A2的示数为I2，则待测电阻Rx＝________(用物理量的符号表示)．1.(2021·辽宁高考)某同学将一量程为250μA的微安表改装成量程为1.5V的电压表。先将电阻箱R1与该微安表串联进行改装，然后选用合适的电源E、滑动变阻器R2、定值电阻R3、开关S和标准电压表对改装后的电表进行检测，设计电路如图所示。(1)微安表铭牌标示内阻为0.8kΩ，据此计算R1的阻值应为__________kΩ。按照电路图连接电路，并将R1调为该阻值。(2)开关闭合前，R2的滑片应移动到__________端。(3)开关闭合后，调节R2的滑片位置，微安表有示数，但变化不显著，故障原因可能是__________。(填选项前的字母)A．1、2间断路B．3、4间断路C．3、5间短路(4)排除故障后，调节R2的滑片位置，当标准电压表的示数为0.60V时，微安表的示数为98μA，此时需要__________(填“增大”或“减小”)R1的阻值，以使改装电表的量程达到预期值。2.(2019·全国卷Ⅰ)某同学要将一量程为250μA的微安表改装为量程为20mA的电流表。该同学测得微安表内阻为1200Ω，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16.0mA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．18mAB．21mAC．25mAD．28mA(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1200ΩB．微安表内阻测量错误，实际内阻小于1200ΩC．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kR的电阻即可，其中k＝________。3.(2021·全国甲卷)某同学用图(a)所示电路探究小灯泡的伏安特性，所用器材有：小灯泡(额定电压2.5V，额定电流0.3A)电压表(量程300mV，内阻300Ω)电流表(量程300mA，内阻0.27Ω)定值电阻R0滑动变阻器R1(阻值0～20Ω)电阻箱R2(最大阻值9999.9Ω)电源E(电动势6V，内阻不计)开关S、导线若干。完成下列填空：(1)有3个阻值分别为10Ω、20Ω、30Ω的定值电阻可供选择，为了描绘小灯泡电流在0～300mA的U-I曲线，R0应选取阻值为________Ω的定值电阻。(2)闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的________(填“a”或“b”)端。(3)在流过电流表的电流较小时，将电阻箱R2的阻值置零，改变滑动变阻器滑片的位置，读取电压表和电流表的示数U、I，结果如图(b)所示。当流过电流表的电流为10mA时，小灯泡的电阻为________Ω(保留1位有效数字)。(4)为使得电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3V，该同学经计算知，应将R2的阻值调整为______Ω，然后调节滑动变阻器R1，测得数据如下表所示：U/mV24.046.076.0110.0128.0152.0184.0216.0250.0I/mA140.0160.0180.0200.0220.0240.0260.0280.0300.0(5)由图(b)和上表可知，随流过小灯泡电流的增加，其灯丝的电阻______(填“增大”“减小”或“不变”)。(6)该同学观测到小灯泡刚开始发光时流过电流表的电流为160mA，可得此时小灯泡电功率P1＝____W(保留2位有效数字)；当流过电流表的电流为300mA时，小灯泡的电功率为P2，则eq\f(P2,P1)＝________(保留至整数)。4.(2017·全国卷Ⅰ)某同学研究小灯泡的伏安特性。所使用的器材有：小灯泡L(额定电压3.8V，额定电流0.32A)；电压表(量程3V，内阻3kΩ)；电流表(量程0.5A，内阻0.5Ω)；固定电阻R0(阻值1000Ω)；滑动变阻器R(阻值0～9.0Ω)；电源E(电动势5V，内阻不计)；开关S；导线若干。(1)实