2014年高中物理（广西）一轮复习课件第十章_实验三把电流表改装为电压表

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：,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，R0将增大，