电学实验基础2：改装电表及校准-2024届高考物理一轮复习讲义

电学实验基础2

要点1电压表和电流表的结构

i.表头的组成及特点

小量程电流表®(表头)的三个参数：

(1)电流表的内阻：电流表。的电阻Rg叫作电流表的内阻。

(2)满偏电流：指针偏转到最大刻度时的电流1g叫作满偏电流。

(3)满偏电压：电流表。通过满偏电流时，加在它两端的电压Ug叫作满偏电压。

2.电压表和电流表的电路结构

常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表⑥(表头)改装而成的。其本质相同，只不过

电压表内阻较大、电流较小；电流表内阻较小、电流较大。

电压表：由©串联分压电阻构成。

电流表：由©并联分流电阻构成。

要点2.电表的改装

L改装原则

①改成®串联电阻。

②改成©并联电阻。

③®①均也可实现相互改装。

④量程改大不改小

2.注意事项

LG无论改装成®还是⑪，其三个特征量Rg、lg、Ug保持不变。

2.用来改装的电表内阻已知。

3,量程不合适、内阻已知时、往往暗示需要改装。

4.改装后的电压表示数指表头及分压电阻的总电压；但G的实际电压为Rg分到的电压o

改装后的电流表示数指表头和分流电阻的总电流；但G的实际电压为Rg分到的电流。

3.改装示例及计算

1.改成电压表（串联电阻）

U=UR+U9=Ig(R9+R)RV=Rg+R=nRg

Ug_Rg_Ug^_Rg

R=-y-----R=(n—1)R

UjRR~U~R“agg

拓展应用

IV.IkQ2kQ

।----------------------------------------------------1

0-©00~0°---(V)—□□----0

JI=IV=1mA

IV.IkQ3VU=3V

1mA.1。2999。

O---(A)—CZI----O

°—(A)—°^==>°(y)—0：i=z^=imA

1mA,1«3Vu=sv

2.改成电流表(并联电阻)

RgR_Rg

I=IR+Ig

Rg+Rn

n=RRglg_Rg

Rgrg】RRg(E-Ig)(九—1)

拓展应用:

u=iy

r«

；IV、lkfiy1mA

HY)-

°~(y)—°°--(Ah--

141HZzMj

IV、IkQ

1000c1c

碱。七1。

4.复合电表

L双量程电压表

i____上_____L_....A....J

o(76b°C

小量程：LU=lg(Rg+Rl)大量程：U-=lg(Rg+Rl+R2)

2双.量程电流表

ia①

!'——IZZIIZZI

R]

R2-一」

r

小量程：L=lg+R：RzIg大量程：L=lg+*」

3电.压+电流的复合电表

-------(G)-------i-----1----©----4.%

10-1==h=±J

R3■"d___h-I---t-H"^V~\

R

人1人2'&

odoo66066

123abcd12345

量程分析：略

5.电表校准

1.校准原理

1.电压表校准

原理：

L改装后的电压表与标准电压表一一并联使用（并联电压相同）

2.从零开始校准采用--分压接法（依次对比0.5、1.0、1.5…）

原理：

L改装后的电流表与标准电流表-一串联使用（串联电流相同）

2.从零开始校准采用--分压接法（依次对比0.5、1.0、L5…）

2.误差分析

1.定值电阻串大了

2.电压表电阻取小了

若：改装表示数〉标准表示数一说明：量程改大了一•

»⑥1.定值电阻并小了

°2.电流表电阻取大了

百分比误差：6=里产100%

UO

Um-—改装后的满偏刻度U0---（Um时）标准表的读数

题型1.电表改装A.如果示数稍微小些，可在R上串联一

个比R小得多的电阻

1.基础电表改装

B.如果示数稍微小些，可在R上并联一

经典例题

个比R大得多的电阻

典例1

C.如果示数稍微大些，可在R上串联一

.电流表的内阻是Rg=200Q满刻度电流

个比R小得多的电阻

值是『500山\,现欲把这电流表改装成量程

D.如果示数稍微大些，可在R上并联一

为2.0V的电压表，正确的方法是（）

个比R大得多的电阻

A,应并联一个3800Q的电阻

【答案】AD

B,应串联一个3800Q的电阻【解析】如果示数稍微小些，说明通过分流电

阻的电流偏大，分流电阻偏小，为校准电流表，应

C,应并联一个0.05Q的电阻增加分流电阻阻值，可以在R上串联一个比R小得

多电阻，故A正确，B错误；如果示数稍微大，说

D,应串联一个0.05Q的电阻明通过分流电阻的电流偏小，分流电阻偏大，为校

准电流表，应减小分流电阻阻值，可以将分流电阻

【答案】B

变得稍小些即可，可以在R上并联一比R大得多的

【解析】把电流表改装成2V的电压表需要串

电阻，故C错误，D正确；故选AD.

联分压电阻，串联电阻阻值为：

U2典例

R=一一R=----------^-200=3800Q3

4'500X1M;故B正确，ACD错误;

故选B.如图所示电流计的满偏电压为0.2V,内

典例2阻为200Q,Ri=1800Q,该改装的电表叫做

如图所示，用小量程电流表卷与一电阻（选填“电压表”或“电流表），改装后

并联可制成一电流表，在检测新制成的电

R的量程是o

流表时，如果发现它的示数总比准确值稍微

小一些或稍微大一些，那么应分别采取什么

措施加以修正（）

_©-【答案】电压表2V

【详解】

,-I-------1~!

山电流计与大阻值定值电阻串联，为电压表。

R

[2]根据串并联关系有

U

U=Ig（Ri+Rg）=^g（R]+Rg）（多选）如图所不，甲、乙两电路都是由

Kg

代入数据解得

一个灵敏电流表G和一个变阻器R组成的,

U=2V

巩固提升下列说法正确的是（）

巩固1

如图所示，虚线框内为改装好的电表，

M、N为新表的接线柱。已知灵敏电流计G的

满偏电流为lOOpA,内阻为490Q,电阻箱读

A.甲表是电流表，R增大时量程增大

数为10Q,根据以上数据计算可知改装的电

B.甲表是电流表，R增大时量程减小

C.乙表是电压表，R增大时量程增大

D.乙表是电压表，R增大时量程减小

【答案】BC

【解析】由电表的改装原理可知，电流表应是

G与R并联，改装后加在G两端的最大电压5=

A.电压表，量程为0~lmVIgRg不变，所以并联电阻R越大，l=lg+k越小，即

量程越小，A错误，B正确；电压表应是G与R串

B.电压表，量程为0〜500mV联改装后量程U=lgRg+|gR,可知R越大，量程

越大，C正确，D错误。

C.电流表，量程为0〜IpA

巩固3

D.电流表，量程为0〜5mA如图所示，电流表A1（0-3A）和A2

【答案】D

【详解】（0-0.6A）是由两个相同的电流计改装而成,

改装为大量程的电压表需要串联上一个大的电

现将这两个电流表并联后接入电路中。闭合

阻，改装为大量程的电压表需要并联上一个小的电

阻，如图所示电阻箱与电流计并联，可知改装为电开关S,调节滑动变阻器，下列说法中正确

流表，其量程为

的是（）

=5.0x10-3A=5mA_/

所以ABC错误；D正确；

故选D。

巩固2A.4、A2的读数之比为1：1

B.Ai、A2的读数之比为1：5D.改装时应串联一个2800Q的电阻,

CAi、A2的指针偏转角度之比为1：5被测电压的大小是1.2V

【答案】C

D.A］、A?的指针偏转角度之比为1：1

【分析】

【答案】D应用串联电路特点与欧姆定律可以求出串联电

阻阻值。本题考查了电压表与电流表的改装，知道

【解析】由电表Ai、A2量程之比5：1,则其

电表改装原理，应用串并联电路特点与欧姆定律可

以解题。

内阻由R=心可得内阻之比为1：5；A］、A2并联，

【详解】

将灵敏电流计改装为电压表，需串联一个电阻,

故流经Ai、A?电流之比等于内阻的反比，即流经A1、

阻值为

A2电流之比为5：1,所以读数之比为5：1,由电

表改装原理可得Ai、A?并联，故流经电流计电流计改装后的电压表的内阻为3000Q,被测的电压

的相等，两指针偏转角度相等，故A、B、C错误;大小为

D正确；U=IRv=0.6V

故选D。故C正确，ABD错误。

故选Co

拓展拔高

拓展2

拓展1

在如图所示的电路中，小量程电表头的

现有一个灵敏电流计，它的满偏电流为

内阻々=1000,满偏电流Ig=1mA,Ri

%=1mA,内阻Rg=200（1。现将它改装成

=290011,R2=20flo

量程为3V的电压表，并用改装后的电压表（1）当Si和邑均断开时，改装所成的表是

测量电压时，指针指在表盘上原来0.2mA处。表（填“电流”或“电压；）。量程o

则以下说法正确的是（）

（2）当S］和邑均闭合时，改装所成的表是

A.改装时应并联一个280Q的电阻，被

表（填“电流"或‘‘电国'）。量程O

测电压的大小是0.6V

B.改装时应并联一个280Q的电阻，被

测电压的大小是1.2V

【答案】电压3V电流6mA

C.改装时应串联一个2800Q的电阻，

【详解】

根据串联电阻具有分压作用可知，，

被测电压的大小是0.6V

和S2断开时，电流计与1串联，改装的应是电压

表，由IgRgIgRg

Rp=詈==l.on

U=Ig（Rg+Ri）=3V

可知电压表的量程是3V；（2）[2]由图2知流过毫安表A表的电流为

⑵⑶⑷当，和S2均闭合时，电流表与电阻R249.5mAo

并联，改装的应是电流表，由

[3]设此时流过表头的电流为g,流过电阻Rp的

电流为％,由于表头电阻Rg和Rp并联，则有

所以电流表的量程是6mA；

拓展3igRg=ipRp,r=ig+ip

代入数据联立解得

图1是改装并校准电流表的电路图，已

Ip之49.0m

知表头a的量程为％=600RA内阻为Rg2.复合电表改装

=99Q,亳安表A是标准电流表，要求改装

经典例题

后的电流表量程为1=60mA。完成下列填空。

典例1

如图所示为双量程电压表的改装示意图,

当使用a、b两个接线柱时，量程为0〜3V,

图1

当使用a、c两个接线柱时，量程为0〜15V。

（1）图工中分流电阻Rp的阻值为

已知表头的内阻Rg=500Q,满偏电流

l=lmA,下列说法中正确的是（）

（2）在电表改装成后的某次校准测量g

中，毫安表A表的示数如图所是，由此读出

流过A电流表的电流为mAo此时0(7°b°C

3V15V

流过分流电阻的电流为（保

RpmAA.当使用a、b两个接线柱时，其对应

留一位小数）

的电压表的内阻为3500Q

【答案】1.0。49.549.0

【详解】B.当使用a、c两个接线柱时，其对应

（1）口]由于表头电阻Rg和Rp并联，则的电压表的内阻为15kQ

【gRg=ipRp,I=ig+ipC.定值电阻R[=2500Q

解得

D.定值电阻R2=14500Q

【答案】BC

程为10mA

【详解】

AC.当使用a、b两个接线柱时【答案】B

53【详解】

R?+R1=k="°C=3000(1

83、项：若使用和两个接线柱，毫安表

Ig10-ABab

即对应的电压表的内阻为3000Q,则定值电阻

与Rz串联再与R1并联，电表量程为：Imax=

Ri=2500Q

选项A错误，C正确；

IE(R+R2)+25mA故A错误，B正确；

BD.当使用a、c两个接线柱时K1

U15c、D项：若使用a和c两个接线柱，R1与R2

Rg+Ri+R2=厂2=——rfl=1500011

g1zIIO-3

g串联，再与毫安表并联，电表量程为：Imax=1g+

即对应的电压表的内阻为15kQ,定值电阻

R=12000Q

2普=5mA,故C、D错误.

选项B正确，D错误。

故选BCO故选B.

典例2典例3

某同学将一毫安表改装成双量程电流如图所示，其中电流表A的量程为0.6

表.如图所示，已知毫安表表头的内阻为

A,表盘均匀划分为30个小格，每小格表示

100Q,满偏电流为1mA；Ri和R2为定值电

0.02A；R]的阻值等于电流表内阻的一半；

阻，且R[=5Q,R2=20Q,则下列说法正确的

R2的阻值等于电流表内阻的2倍，若用电流

表A的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值,

则下列分析正确的是()

A.若使用a和b两个接线柱，电表量

程为24mA

A.将接线柱1、2接入电路时，每一小格

B.若使用a和b两个接线柱，电表量

表示0.06A

程为25mA

B,将接线柱1、2接入电路时，每一小格

C.若使用a和c两个接线柱，电表量

表示0.02A

程为4mA

C,将接线柱1、3接入电路时，每一小格

D.若使用a和c两个接线柱，电表量

表示0.06A

D,将接线柱1、3接入电路时，每一小9:1,即Ri=/Rg+R2),整理可得R2=35Q,RI

格表示0.01A=150;

【答案】AC

巩固

【解析】AB.当接线柱1、2接入电路时，电流2

表A与L并联，根据串并联电路规律可知，七分

实验室常用的双量程电流表（0.6A量程

流为1.2A,故量程为1.2A+0.6A=1.8A,故每一

小格表示。06A,故A正确,B错误;

和3A量程）的内部构造如图所示。已知表

CD.当接线柱1、3接入电路时，人与比并联后

与Rz串联，电流表的量程仍为1.8A,故每一小格

头内阻Rg=20Q,满偏电流*=200mA,下

表示0.06A,故C正确，D错误.

列说法正确的是（）

巩固提升

巩固1

某同学对毫安表进行改装.

6A6B6C

当使用A、B两个端点时，电流表的量

程为0.6A

如图所示，已知毫安表表头的内阻为

电阻

100Q,满偏电流为工mA；R1和R2为阻值固B.R1=6Q,R2=24Q

电阻

定的电阻.若使用a和b两个接线柱，电表C.Ri=5Q,R2=20Q

量程为3mA；若使用a和c两个接线柱，电D.电阻R1=2Q,R2=8Q

【答案】D

表量程为10mA.则表头中电阻％=【详解】

A.接A、B时，Ri起分流作用为一支路，R

Q,R2=Q.g

【答案】

1535与R2串联为一支路，此时的量程为

【解析】

定值电阻和毫安表都是并联关系，电压相等，.T上Ig（Rg+R2）

L=Ig+

电流和电阻成反比，若使用a和b两个接线柱，量

程为3mA,贝IJ通过Ri和R2的为2mA,电流比为1:2,当接A、C时，也与R2串联起分流作用为一支

所以电阻比为2:1,可得&+1<2=｝力=50。.若路，Rg为一支路，此时的量程为

使用和两个接线柱，电表量程为通过*Rg

ac10mA,12=%+六£

Ri的电流为9mA,电流比为1:9,可得电阻比为比较可知

h>12

可知当使用A、B两个端点时，电流表的量程n=ioon；当接0、b接线柱时当电压表用，根据

为3A,故A错误;

串联电路得特点得：％Rg+iR2=u；解得：R2=

BCD.由

£RgUTgRg3-100x10-6x900

I2=Ig+二：=0.6A-lxlO-3-Q=2910Q故B正确，ACD

Ri+R2

错误，故选B.

TJ(Rg+R2)

[i=】g+-R；=3A

代入数据联立解得拓展拔高

Ri=2Q

拓展1

R2=811

故D正确，BC错误。如图所示是三量程直流电表的原理图，

故选D。

已知表头G的满偏电流％=6mA,内阻Rg

巩固3

=10Q,定值电阻R]=0.1Q、R2=9.9Q、

某同学用一个微安表头(量程1005内阻

R3=995Q。当使用a、b两个端点时，是量

900Q)；电阻箱网和电阻箱R2组装一个多用

程为Ii的电流表，当使用a、c两个端点时，

电表，有电流1mA和电压3V两挡，改装电是量程为b的电流表；当使用a、d两个端点

路如图所示，则Ri、R2应调到多大阻值(时，是量程为U的电压表。求量程II、打、U

的值。

)

!-I\—'

:：

[000!

!•ab!

【答案】h=1.2A;I2=12mA;U=12V

A.Ri=100,R=3000

2【详解】

根据并联电路电压规律和欧姆定律有

B.%=100,R=2910

2*Rg=(12-口(R1+R2)

R

%出+Rg)=Ch-lg)i

C.Ri=90,R2=3000

_(R1+R2)Rg_

K_(Ri+Rz)+Rg-J”

D.Ri=90,R2=2910

u=I2(R+R3)

【答案】B

联立解得II=1.2AI=12mAU=12V

【详解】2

微安表并联一个小电阻改装成大量程得电流表,

拓展

串联一个大电阻改装成大量程的电压表.根据改装2

图所示：当接。、a接线柱时当电流表用，根据并某同学改装电压表的电路图如图所示，

联电路特点得：IgRg=(I一%)点图中虚线框内是电压表的改装电路。已知表

6头G满偏电流为200|JA,表头上标记的内

代入数据解得：％=品100xlQ-x900

lxl0-3-100xl0-6

0

阻值为400Q。Ri、R2和R3是定值电阻。禾U

T中h--T

&R?

用R1和表头构成1mA的电流表，然后再将□006d

12345

其改装为两个量程的电压表。若使用a、b⑴若使用1、2接线柱电路可做表。

两个接线柱，电压表的量程为工V；若使用a、⑵若使用1、5接线柱电路可做表,

c两个接线柱，电压表的量程为3V。则根据量程为

题给条件，定值电阻的阻值应选【答案】电流电压5V

Ri=Q,R2=Q,R3=Qo【详解】

⑴⑴使用1、2接线柱，N作为分流电阻，则

氏R3

©■<--------可做电流表；

R,⑵⑵使用1、5接线柱电路可做电压表;

［3］根据并联电路，电流与电阻成反比有

【答案】1009202000%Rg=h（Ri+口2）

【详解】解得

口］表头改装成量程为l=lmA的电流表，需要IgRg1x10-3X80

mA=4X10-3mA

并联的小电阻为Ri+R210+10

电压表的量程

R-IgRg200X10—6x400

10011

1x10-3-200x10-6=U=IgRg+(lg+h)(R3+R4)

代入数据

［2］改装成量程为U尸IV的电压表，需要串联

的电阻U=1x10-3x80V+(1+4)x10-3

x(194+790)V

Ui-IRg1-200x10-6*400

0=920。解得

R2=­F1xIO-3

网改装成量程为U=3V电压表，需要串联的U=5V

电阻题型2.电表改装及校准

6

U2-IgRg3-200X10-X400

R2+R3Q

I1X10-3

=2920。经典例题

联立解得

典例1

R3=2000Q

小明同学在改装电表时发现，电压表由

拓展3

如图所示，电路由电流计与四个电阻连灵敏电流计G和电阻R串联而成。若使用过

接而成，电流计内阻Rg=80Q,满偏电流%程中发现这个电压表的读数总比标准电压表

读数低一些，为了使它读数更加准确，应当

=1mA,Ri=10Q,R=10。，R3=19411,

2在原电路中（）

R4=790£lo

A.在电阻R两端串联一个比R大得多

的电阻所示，图中虚线框内是电压表的改装电路。

B.在电阻R两端并联一个比R大得多(1)已知表头G满偏电流为100nA,

表头上标记的内阻值为%、和

的电阻900QoR2R3

C.在电阻R两端并联一个比R小得多是定值电阻。利用&和表头构成量程为1

mA的电流表，然后再将其改装为两个量程

的电阻

的电压表。若使用a、b两个接线柱，电压

D.在电阻R两端串联一个比R小得多

表的量程为1V；若使用a、c两个接线柱，

的电阻

【答案】B电压表的量程为3V。则根据题给条件，定

【详解】

值电阻的阻值应选&=Q,R=

根据电压表的改装及读数原理可知，若电压表2

读数偏小，说明通过电压表的电流偏小，所以只需Q,R3=Q0

减小电压表的内阻即可，根据串并联的特点可知，

应在R上并联一比R大得多的电阻即可，故B正确,

ACD错误。

故选Bo

典例2

将一个表头并联一个电阻R就改装成了

(2)用量程为3V,内阻为2500Q的标

一个大量程的电流表.把改装后的电表和一

准电压表⑦对改装表3V挡的不同刻度进行

个标准电流表串联后去测量电流，发现标准

校准。所用电池的电动势E为5V；滑动变

电表的示数为1A,改装电表的示数为

阻器R有两种规格，最大阻值分别为50Q

0.95A.为了使改装表与标准电表测量值一

和为了方便实验中调节电压，图中

致，下列说法正确的是5kQ,R

应选用最大阻值为的滑动变阻器。

A.在R上并联一个阻值很大的电阻Q

⑶校准时，在闭合开关S前，滑动变阻

B.在R上并联一个阻值很小的电阻

器的滑动端P应靠近_____(填“M，或“N”)端。

C.在R上串联一个阻值很大的电阻