高中物理 第3章 从电表电路到集成电路 多用电表电路分析与设计学案 沪科版选修3-1

学案4多用电表电路分析与设计学习目标定位 1.掌握将小量程电流表改装成大量程电压表的原理，并进行有关计算.2.掌握将小量程电流表改装成大量程电流表的原理，并进行有关计算一、多用电表测电压电路1多用电表的表头是一个小量程的电流表，表头的内阻Rg为几百欧到几千欧，它的满偏电流Ig(指针偏转到最大刻度时的电流)为几微安到几十微安当表头通过满偏电流时，加在它两端的电压叫做满偏电压Ug.由欧姆定律可知，它的满偏电压仅为几毫伏到几十毫伏2利用串联电路的分压原理，将电流表串联一只适当阻值的电阻R，就可以改装成一定量程的电压表，若改装后的量程为U，则分压电阻RRg.二、多用电表测电流电路利用并联电路的分流原理，将电流表并联一只适当阻值的电阻R，就可以改装成一定量程的电流表，若改装后的量程为I，则分流电阻R.一、多用电表测电压电路问题设计有一个满偏电流Ig50 A，内阻Rg1 000 的电流表，现在想把它改装成量程为05 V的电压表，应如何做？答案将表头串联一个电阻R，当电流表满偏时，使串联电阻R和Rg两端总电压达到5 V，如图所示由UgIgRg得Ug50 mV再由Ig(RgR)U可得：RRg(1)Rg(1001)Rg9.9104 .要点提炼1要想把满偏电流为Ig、内阻为Rg的电流表改装成量程为U的电压表，需将表头串联一个分压电阻，如图1所示图1则UIgRgIgRx所以Rx.改装后的电压表内阻为RVRgRx.2要改装成双量程电压表，其表头需串联两个电阻，如图2所示图2二、多用电表测电流电路问题设计有一个满偏电流Ig50 A、内阻Rg1 000 的电流表，现在想把它改装成一个量程为03 A的电流表，应如何做？答案利用并联电阻的分流作用，可并联一个分流电阻R，使当表头满偏时，通过表头和R的总电流为3 A.如图所示，根据IgRgIRR，IRIIg得R 0.0167 要点提炼1小量程电流表改装成大量程电流表需并联一个分流电阻2满偏电流为Ig、内阻为Rg的电流表改装成量程为I的电流表的电路如图3所示图3则有：IgRg(IIg)RxRx改装后的电流表内阻为RA.3双量程电流表的电路中需接两个电阻，电路结构如图4所示图4三、伏安法测电阻问题设计电压表、电流表都是由小量程的电流表改装而成，电压表的内阻不是无穷大，电流表的内阻不是零，用伏安法测量电阻R时，电表的内阻对测量结果是否有影响？答案有影响要点提炼1电流表外接法：如图5甲所示，由于电压表的分流导致电流的测量值偏大，由R可知，R测R真(填“”、“”或“”)，R越大，电流表的分压越小，误差就会越小因此这种接法适用于测量大(填“大”或“小”)电阻一、电压表的改装例1有一个电流计G，内电阻Rg10 ，满偏电流Ig3 mA.(1)要把它改装成量程为3 V的电压表，应该串联一个多大的电阻？改装后电压表的内电阻是多大？(2)若要把它改装成量程为15 V的电压表，应该串联一个多大的电阻？改装后的电压表的内阻是多大？解析(1)表头G的满偏电压UgIgRg0.03 V分压电阻R1两端的电压UR1U1Ug2.97 V串联电阻的阻值为R1990 改装后的内阻为RV1 1 000 .(2)分压电阻R2两端的电压UR2U2Ug14.97 V.串联电阻的阻值R2 4 990 改装后的内阻RV2 5 000 .答案(1)990 1 000 (2)4 990 5 000 二、电压表的改装例2一个电流表的电阻RA为0.18 ，最大量程为10 A，刻度盘分为100个刻度现将其最大量程扩大为100 A，需_联一个_的电阻，此时刻度盘每个刻度表示_A；新的电流表的内阻为_.解析扩大电流表的量程，需要并联一个分流电阻，电路如图分流电阻为R0.02 ，扩大后每个刻度表示电流值为：I0 A1 A，扩大后电流表的内阻为R与RA的并联电阻：R内0.018 .答案并0.0210.018三、伏安法测电阻例3用电流表和电压表测量电阻Rx的阻值如图6所示，分别将图(a)和(b)两种测量电路连接到电路中，按照(a)图时，电流表示数为4.60 mA，电压表示数为2.50 V；按照(b)图时，电流表示数为5.00 mA，电压表示数为2.30 V，比较这两次结果，正确的是()图6A电阻的真实值更接近543 ，且大于543 B电阻的真实值更接近543 ，且小于543 C电阻的真实值更接近460 ，且大于460 D电阻的真实值更接近460 ，且小于460 解析比较题图(a)、(b)的电压读数，可知U0.20 V，则0.08；电流变化I0.40 mA，则0.087，可见，即电流变化明显一些，可见电压表内阻带来的影响比电流表内阻带来的影响大，故应采取内接法，即按照(a)图所示电路测量电阻Rx，Rx543 ，此法测量值偏大，因此选项B正确答案B1(电表的改装)将分压电阻串联在电流表上，改装成电压表，下列说法中正确的是()A接上分压电阻后，增大了原电流表的满偏电压B接上分压电阻后，电压按一定比例分配在电流表和分压电阻上，电流表的满偏电压不变C如分压电阻是表头内阻的n倍，则电压表量程扩大到n倍D通电时，通过电流表和分压电阻的电流一定相等答案BD解析电流表改装成电压表后，电压按一定比例分配在电流表和分压电阻上，电流表的满偏电压并不改变，并且电流表和分压电阻是串联关系，通过的电流一定相等，故选项A错误，选项B、D正确如分压电阻是表头内阻的n倍，则电压表量程扩大到(n1)倍，故选项C错误2(电表改装原理)如图7所示，甲、乙两个电路，都是由一个灵敏电流计G和一个变阻器R组成，它们之中一个是测电压的电压表，另一个是测电流的电流表，那么以下结论中正确的是()图7A甲表是电流表，R增大时量程增大B甲表是电流表，R增大时量程减小C乙表是电压表，R增大时量程减小D上述说法都不对答案B解析电压表中电阻分压，串联；电流表中电阻分流，并联甲表为电流表，乙表为电压表并联电路电阻大时分流少，所以R增大时量程减小；串联电路电阻大时分压多，所以R增大时量程增大3(伏安法测电阻)如图8所示的电路中，电压表和电流表的读数分别为10 V和0.1 A，电流表的内阻为0.2 ，那么有关待测电阻Rx的下列说法正确的是()图8ARx的测量值比真实值大BRx的测量值比真实值小CRx的真实值为99.8 DRx的真实值为100.2 答案AC解析因为电流表和Rx直接串联，所以电流表读数I等于流过Rx的真实电流I，电压表并联在电流表和Rx串联电路的两端，故电压表读数U大于Rx两端的真实电压U，所以Rx的测量值Rx大于真实值Rx，故A对Rx的真实值为：Rx 99.8 ，故C对4(电流表的改装)有一个量程为0.5 A的电流表，与阻值为1 的电阻并联后通入0.6 A的电流，电流表的示数为0.4 A，若将该电流表的量程扩大为5 A，则应_联一个阻值为_ 的电阻答案并0.056解析电流表内阻Rg 0.5 ，当量程扩大为5 A时，Ig0.5 A，分流电流IR(50.5) A4.5 A，所以分流电阻RUg/IR 0.056 .题组一电压表的改装1把表头G改装成电压表时，下列说法正确的是()A改装的原理是串联电阻有分压作用B改装成电压表后，原电流表本身允许通过的最大电流值也随着变大了C改装后原电流表自身的电阻也增大了D改装后使用时，加在原电流表两端的电压的最大值不变答案AD解析电流表改装成电压表的原理是串联电路的分压作用，故A正确；电流表改装成电压表后Rg、Ig、Ug均不变，故B、C错误，D正确2一个电压表由表头与分压电阻R串联而成，如图1所示，若在使用中发现此电压表的读数总是比准确值稍小一些，采用下列哪种措施可以加以改进()图1A在R上串联一个比R小得多的电阻B在R上串联一个比R大得多的电阻C在R上并联一个比R小得多的电阻D在R上并联一个比R大得多的电阻答案D解析若在R上再串联一个电阻，只会导致电压表的内阻更大，读数比实际值更小，误差更大，不可行；若在R上并联一个电阻，可以引起总电阻的减小，但若并联一个比R小得多的电阻，并联的总电阻也会比R小得多，会引起电压表的示数比实际值大，造成更大的误差所以只能在R上并联一只比R大得多的电阻，使并联的总电阻稍小于R，可以满足要求综上可知，选项D正确3有一只满偏电流Ig5 mA，内阻Rg400 的电流表G.若把它改装成量程为10 V的电压表，应_联一个_的分压电阻该电压表的内阻为_.答案串1 6002 000解析改装成电压表时应串联一个分压电阻由欧姆定律得UIg(RgRx)，分压电阻RxRg 400 1 600 ，该电压表内阻RVRgRx2 000 .4一量程为100 A的电流表，内阻为100 ，表盘刻度均匀，现串联一个9 900 的电阻将它改装成电压表，则该电压表的量程为_ V用它来测量电压时，表盘指针位置如图2所示，此时电压表的读数大小为_ V.图2答案10.8题组二电流表的改装5把表头G改装成大量程电流表时，下列说法正确的是()A改装原理为并联电阻能增大通过G的电流B改装成电流表后，表头G本身允许通过的最大电流并不改变C改装后，表头G自身的电阻减小了D改装后使用时，表头G本身的参量都不改变，整个并联电路允许通过的电流增大了答案BD解析把表头G改装成大量程的电流表时，只是并联了一个分流电阻，使整体并联电路允许通过的最大电流增大，但表头的各特征量都不变，故B、D对，A、C错6一个电流表的刻度盘的每1小格代表1 A，内阻为Rg.如果把它改装成量程较大的电流表，刻度盘的每一小格代表n A，则()A给它串联一个电阻，阻值为nRgB给它串联一个电阻，阻值为(n1)RgC给它并联一个电阻，阻值为D给它并联一个电阻，阻值为答案D7一个电流表由小量程的电流表G与电阻R并联而成若在使用中发现此电流表读数比准确值稍小些，下列采取的措施正确的是()A在R上串联一个比R小得多的电阻B在R上串联一个比R大得多的电阻C在R上并联一个比R小得多的电阻D在R上并联一个比R大得多的电阻答案A解析电流表读数比准确值稍小些，是由于并联的电阻R阻值偏小，而使流经小量程的电流表的电流偏小造成的，所以应该给电阻R串联一个阻值比R小的多的电阻，从而使通过G的电流变大题组三综合题组8用两个相同的小量程电流表，分别改装成了两个量程不同的大量程电流表A1、A2，若把A1、A2分别采用串联或并联的方式接入电路，如图3所示，则闭合电键后，下列有关电流表的示数和电流表指针偏转角度的说法正确的是()图3A图(a)中的A1、A2的示数相同B图(a)中的A1、A2的指针偏角相同C图(b)中的A1、A2的示数和偏角都不同D图(b)中的A1、A2的指针偏角相同答案B解析电表的示数是由通过电流表A1、A2的电流决定的，而电表指针的偏角是由通过内部小量程电流表的电流决定的两个电流表并联时，两个相同的小量程电流表是并联关系，所以，通电时，两小量程的电流表中通过的电流相同，A1、A2的指针偏角相同，B正确； A1、A2的内阻不同，并联时，A1、A2中通过的电流不同，A1、A2的示数不相同，A不正确；A1、A2两表串联时，通过电流表的电流相同，示数相同；但是，由于电流表内阻不同，通过小量程电流表的电流不同，A1、A2的指针偏角不同，故C、D错误9两个定值电阻R1、R2串联接在U12 V的稳压直流电源上，有人把一个内阻不是远大于R1、R2的电压表接在R1的两端，如图4所示，电压表示数为8 V如果把它改接在R2的两端，则电压表的示数将()图4A小于4 VB等于4 VC大于4 V而小于8 VD等于或大于8 V答案A解析电压表指针的偏转角度取决于通过电压表的电流大小，电压表的示数等于通过电压表的电流与电压表内阻RV的乘积，当电压表并联在电阻R1两端时，ab间的电阻是R1与电压表内阻RV并联后的等效电阻Rab，根据电阻并联的公式推知它将小于R1，由于ac间电压为12 V，于是由电压表的读数8 V可推出电阻R2两端电压为4 V，由此根据欧姆定律就推出RabR221，这样由Rab21.由于ac之间的电压稳定在12 V不变，由此根据串联电路的分压原理可以推断，当不用电压表测量时，电阻R2两端的电压小于4 V；当把电压表并联在R2两端时，bc间的电阻Rbc为R2和RV的并联电阻，所以RbcR2，因而，电压表示数一定小于4 V所以本题的正确选项是A.10图5是改装并校准电流表的电路图，已知表头a的量程为Ig600 A，内阻为Rg，A是标准电流表，要求改装后的电流表量程为I60 mA.完成下列填空(1)图中分流电阻Rp的阻值为_ 图5图6(2)在电表改装成后的某次校准测量中，A表的示数如图6所示，由此读出流过A电流表的电流为_mA.此时流过分流电阻Rp的电流为_mA(均保留一位小数)答案(1)(2)49.549.011如图7为实验室常用的两个量程的电压表原理图当使用O、A两接线柱时，量程为3 V；当使用O、B两接线柱时，量程为15 V已知电流计的内阻Rg500 ，满偏电流Ig100 A.求分压电阻R1和R2的阻值图7答案2.95104 1.2105 解析串联分压电路的特点就是电流相同在改装的电压表中，各量程达到满偏电压时，经过“表头”的电流均为满偏电流接O、A时：Ig即R1Rg(500) 2.95104 接O、B时：Ig即R2RgR1(5002.95104) 1.2105 12已知电流表的内阻Rg120 ，满偏电流Ig3 mA，要把它改装成量程是6 V的电压表，应串联多大的电阻？要把它改装成量程是