全程复习（广西专用）2014年高考物理一轮复习_第十章 实验三把电流表改装为电压表课件 新人教版课件

实验三 把电流表改装为电压表 1.用半偏法测电流表内阻 2.将电流表改装成为电压表 常用的灵敏电流表是磁电式电流表，其指针的偏转角度跟通过 表头的电流成正比（=kI）.由于表头线圈有一定的电阻，根 据欧姆定律Ug=IgRg，加在表头两端的电压也与指针偏转角成 正比.这种电流表有三个参数：满偏电流Ig，表头内阻Rg，满偏 时电流表两端的电压Ug.这三个参数中知道任何两个，便可根据 欧姆定律计算出第三个，一般表头满偏电流Ig都很小，约为几 十微安到几毫安， 内阻Rg也比较小，故Ug=IgRg也不大.如果用此表去测电压，则所 测电压最大值不能超过Ug，否则会将电表烧坏. 1.把电流表改装为电压表，根据串联电路的分压原理，应把电 流表与一电阻串联，串联阻值为R0=（U-Ug）/Ig= -Rg，其量程 就扩大了 2.“半偏法”测电流表的内阻.按如图所示连接电路，合上S1， 调节R，使电流表恰好满偏.再闭合S2，调节R，使电流表恰好 半偏，当RR时Rg=R 电流表、电阻箱、电池组、滑动变阻器、标准电压表、开关、 导线若干. 1.半偏法测电流表内阻 （1）连电路：将实物按原理图连好. （2）调满偏：闭合S1，断开S2，调节滑动变阻器，使电流表达 满偏Ig. （3）调半偏：保持滑动变阻器触头位置不变，闭合S2，调节变 阻箱使电流表半偏I= Ig. （4）读阻值：变阻箱示数为电流表内阻. 2.将电流表改为电压表 （1）计算出电流表改装成电压表需要串联的电阻值R1= -Rg. （2）将电阻箱R的阻值调到R1，与电流表串联构成量程为U的 电压表. 3.校准 （1）按图连接电路，并使变阻器R2的滑片在 分压值最小处，即U=0. （2）改变R2，使标准表示数分别为0.5 V， 1.0 V，1.5 V，2.0 V ，并核对改装的电压表示数是否正确. （3）算出改装的电压表满刻度时的百分误差（ %，其 中U为标准电压表的满偏电压，U0为改装后的电压表的满偏电压）. 1.在用半偏法测表头内阻的过程中,当闭合开关S2后,由于R与 电流表并联，R并Ig,导致流过电阻箱的电流IR=（I- Ig） Ig. 因为 IgRg=IRR,所以RRg,即表头内阻的测量值小于真实 值 2.根据电流表改装为电压表的原理,与电流表串联的分压电阻阻 值R= -Rg,由于内阻Rg的测量值小于真实值,使R的计算值偏大, 所以改装后的电压表的量程U也偏大一些 1.在调节滑动变阻器的阻值使电流表满偏时,滑动变阻器的阻值 要比电流表的内阻大得多 2.实验时选用旧电池比较好,此时电源的内阻比较大 3.校对改装后的电压表,使其达到满偏时,注意不要超过标准电 压表的量程.校对电路要采用分压式电路 4.闭合开关S1时,必须先将滑动变阻器R的阻值调至最大 5.闭合开关S2、调节电阻箱R时,应保持滑动变阻器R的阻值不 变 电流表内阻的测量 【例证1】（2011新课标全国卷）为了测量一微安表头A的内 阻，某同学设计了如图所示的电路.图中，A0是标准电流表，R0 和RN分别是滑动变阻器和电阻箱， S和S1分别是单刀双掷开关和单刀 开关，E是电池.完成下列实验步 骤中的填空： （1）将S拨向接点1，接通S1，调节_,使待测表头指针偏 转到适当位置，记下此时_的读数I； （2）然后将S拨向接点2，调节_, _使,记下此时RN 的读数； （3）多次重复上述过程，计算RN读数的_,此即为待测微 安表头内阻的测量值. 【规范解答】（1）将S拨向接点1，接通S1，通过调节滑动变阻 器R0，使待测表头指针偏转到适当位置，记下此时A0（或标准电 流表）的读数I；（2）然后将S拨向接点2，保持R0不变，调节 变阻箱RN，使A0（或标准电流表）的读数仍为I，记下此时RN的 读数，在实验期间，用RN代替了A表，而标准电流表A0的读数不 变，故此RN的读数就是待测表A的内阻；（3）为提高精确度， 实验时要多次重复上述过程，计算RN读数的平均值，此即为待 测微安表头内阻的测量值. 答案：（1）R0 A0（或标准电流表）（2）RN A0（或标准电流 表）的读数仍为I （3）平均值 仪器的选择与实验过程 【例证2】（2010北京高考）甲同学要把一个量程为200 A 的直流电流计 ，改装成量度范围是0 4 V的直流电压表. （1）她按如图所示电路，用半偏法测定 电流计 的内电阻Rg，其中电阻R0约为 1 k.为使Rg的测量值尽量准确，在以下器材中,电源E应选用 _，电阻器R1应选用_，电阻器R2应选用_（ 选填器材前的字母）. A.电源（电动势1.5 V） B.电源（电动势6 V） C.电阻箱（0999.9 ） D.滑动变阻器（0500 ） E.电位器（一种可变电阻，与滑动变阻器相当） （0 5.1 k） F.电位器（051 k） （2）该同学在开关断开情况下，检查电路连接无误后，将R2的 阻值调至最大.后续的实验操作步骤依次是：_， _ _， _, _,最后记录R1的阻值并整理好器材. （请按合理的实验顺序，选填下列步骤前的字母） A.闭合S1 B.闭合S2 C.调节R2的阻值，使电流计指针偏转到满刻度 D.调节R2的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半 E.调节R1的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半 F.调节R1的阻值，使电流计指针偏转到满刻度 （3）如果所得的R1的阻值为300.0 ，则图中被测电流计 的内阻Rg的测量值为_，该测量值实际值_（ 选填“略大于”、“略小于”或“等于”）. （4）给电流计 _联（选填“串”或“并”）一个阻 值为_k的电阻，就可以将该电流计 改装为量程 4 V的电压表. 【规范解答】（1）考虑到减小误差，电源应选电动势较大的 B.R1要选能读出接入电路的电阻值的电阻箱.R2在电路中是限流 连接，应选用总阻值大于30 k的电位器F. （2）电流半偏法的具体操作顺序是：a.S1断开,S2闭合；b.调节 R2,使电流计指针满偏;c.闭合S1；d.保持R2不变，调节R1，使电 流计指针半偏；e.读出R1，即为电流计内阻值. （3）根据半偏法原理，Rg=R1=300 .由于闭合S1后，干路电流 会略变大，故半偏时，流过R1的电流略大于流过电流计的电流 ，故R1的阻值略小于电流计的内阻. （4）把电流计改装成电压表，应串一个大电阻R， R= -Rg= -300 =19 700 =19.7 k. 答案：（1）B C F （2）B C A E （3）300 略小于 （4）串 19.7 1.如图所示，将一个改装的电流表接入 电路进行校准，发现待测表的读数比 标准表的读数偏大一些.若表头G的Ig 是准确的，出现的误差可能是因为（ ） Rg的测量值比真实值偏大 Rg的测量值比真实值偏小 并联的R并比公式R并= 计算出的R并小 并联的R并比公式R并= 计算出的R并大 A. B. C. D. 【解析】选C.待测电流表读数偏大，说明并联的分流电阻R0阻 值偏大.由于IgRg=（I-Ig）R0，所以R0= ，可见,Rg测量值 比真实值大时，按该式求出的R0值偏大.同样，在Rg测量准确的 情况下，实际并联的R0比应该并联阻值 偏大，也会使待测 电流表读数偏大. 2.要测量内阻较大的电压表的内阻， 可采用“电压半值法”，其实验电路 如图所示.其中电源两端的电压值大 于电压表的量程，电阻箱R2的最大阻 值大于电压表的内阻值.先将滑动变阻器R1的滑动头c调至最左 端，将R2的阻值调至最大，依次闭合S2和S1，调节R1使电压表满 偏，然后断开S2，保持滑动变阻器R1的滑动头c的位置不变，调 节R2使电压表半偏，此时R2的示数即可视为电压表的内阻值. （1）实验时，在断开S2调节R2的过程中，a点与滑动变阻器的滑 动头c之间的电压值_.（填变化情况） （2）实验室备有如下四个滑动变阻器，它们的最大阻值分别为 A.10 B.1 k C.10 k D.100 k 为减小测量误差，本实验中的滑动变阻器R1应选择_.（填序 号） 【解析】由于滑动变阻器电阻远小于电压表电阻，故S2闭合和 断开时，a、c间电压几乎不变. 答案：（1）保持不变 （2）A 3.（2011海南高考）图1是改装并校准电流表的电路图，已知 表头A的量程为Ig=600 A，内阻为Rg,mA是标准电流表，要求 改装后的电流表量程为I=60 mA.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 ） （2）在电表改装完成后的某次校准测量中，mA表的示数如图2 所示，由此读出流过mA电流表的电流为_mA.此时流过分 流电阻RP的电流为_mA（保留一位小数）. 【解析】（1）IR=I-Ig，IgRg=IRRP=（I-Ig）RP，解得 （2）由图2可知，电流表的读数是49.5 mA，设通过分流电阻的 电流为IP，则有：IPRP=（49.5 mA-IP）Rg，即 =（ 49.5 mA-IP）Rg，代入数据解得IP=48.9 mA. 答案：（1） （2）49.5 48.9 4.（1）要测出干电池的电动势和内阻，除待测电池、开关、若 干导线外，还需要选用的仪器组合为下列的_或 _（填仪器组合序号字母）. A.一个电流表，一个电阻箱 B.一个电压表，一个电阻箱 C.一个电流表，一个电压表 D.一个电流表，一个滑动变阻器 （2）某同学想用伏安法较精确地测量一个未知电阻Rx的阻值， 实验室提供的器材如下： 电电源E：电动势电动势 3 V 待测电测电 阻Rx：阻值值在 700800 之间间 电电流表A1：量程0 5 mA,内阻不详详，但不 超过过10 电电流表A2：量程0 1 mA，内阻50 滑动变动变 阻器R：最大阻 值为值为 50 电电阻箱R:阻值值0 9 999.9 开关S导线导线 若干 该同学先将其中一只电流表改装成了量程为03 V的电压表 ，则该同学是用电流表_（填表的代号）进行改装的， 与该表串联的电阻箱的电阻应该调到_. 请在虚线框内画出该同学用伏安法测量电阻Rx的电路图. 【解析】（1）由U=E-Ir，可知至少要测两组数据才能得出E、r ，所以只用一个电流表和一个电阻箱或只用一个电压表和一个 电阻箱也可以完成测电源的电动势和内阻的实验. （2）由于电流表A1内阻未知，所以只能改装电流表A2，为将 电流表A2改装为电压表，需要与之串联的电阻箱的电阻调至 R= =2 950 . 由于待测电阻Rx ，为减小系统误差， 应选电流表内接法；又由于滑动变阻器的阻值相对较小,所以采 取分压式接法，电路如图所示. 答案：（1）A B （2）A2 2 950 见解析图 5.（2012柳州模拟）一毫安表头满偏 电流为9.90 mA,内阻约为300 .要求 将此毫安表头改装成量程为1 A的电流 表，其电路原理如图所示.图中A是量 程为2 A的标准电流表，R0为电阻箱， R为滑动变阻器，S为开关，E为电源. （1）完善下列实验步骤： 将图中实物图按电路原理图连线； 将滑动变阻器的滑动头调至端 _（填“a”或“b”），电阻箱 R0的阻值调至零； 合上开关； 调节滑动变阻器的滑动头，增大回路中的电流，使标准电流 表读数为1 A; 调节电阻箱R0的阻值，使毫安表指针接近满偏，此时标准电 流表的读数会_（填“增大”、“减小”或“不变”）； 多次重复步骤，直至标准电流表的读数为_，同 时毫安表指针满偏. （2）回答下列问题： 在完成全部实验步骤后，电阻箱使用的阻值读数为3.1 ,由 此可知毫安表头的内阻为_. 用改装成的电流表测量某一电路中的电流，电流表指针半偏 ，此时流过电阻箱的电流为_A. 对于按照以上步骤改装后的电流表，写出一个可能影响它的 准确程度的因素：_. 【解析】由于电路采用限流接法，所以开始时要使滑动变阻器 阻值最大，即把滑动头调至b端，调节R0，使毫安表满偏