2019版高考物理第十章恒定电流第4讲实验把电流表改装成电压表检测.docx

第4讲实验：把电流表改装成电压表基础巩固1.(2017北京海淀期末,11 )利用如图所示的电路测量一个满偏电流为300 A,内阻rg约为100 的电流表的内阻值,有如下的主要实验器材可供选择: A.滑动变阻器(阻值范围020 ) B.滑动变阻器(阻值范围01 750 )C.滑动变阻器(阻值范围030 k)D.电源(电动势1.5 V,内阻0.5 )E.电源(电动势8 V,内阻2 )F.电源(电动势12 V,内阻3 )(1)为了使测量尽量精确,在上述可供选择的器材中,滑动变阻器R应选用 ,电源E应选用 。(选填器材前面的字母序号)(2)实验时要进行的主要步骤有:A.断开S2,闭合S1B.调节R的阻值,使电流表指针偏转到满刻度C.闭合S2D.调节R的阻值,使电流表指针偏转到满刻度的三分之二E.记下此时R的阻值为190 则待测电流表的内阻rg的测量值为,该测量值(选填“大于”、“小于”或“等于”)电流表内阻的真实值。2.(2016北京西城二模,21)(1)用螺旋测微器测一金属丝的直径,示数如图1所示。由图可读出金属丝的直径为mm。(2)某同学要将一个电流表改装为电压表,他先需要精确测量待改装电流表的内电阻。实验中备用的器材有:A.待改装电流表(量程0300 A,内阻约为100 )B.标准电压表(量程03 V)C.电阻箱(阻值范围0999.9 )D.电阻箱(阻值范围099 999.9 )E.电源(电动势4 V,有内阻)F.电源(电动势12 V,有内阻)G.滑动变阻器(阻值范围050 ,额定电流1.5 A)H.开关两个、导线若干如果采用如图2所示的电路测定电流表G的内电阻,并且要想得到较高的精确度。那么从以上备用的器材中,可变电阻R1应选用 ,电源E应选用。(填选项前的字母符号)如果实验时要进行的步骤有A.闭合S1;B.闭合S2;C.观察R1的阻值是否最大,如果不是,将R1的阻值调至最大;D.调节R1的阻值,使电流表指针偏转到满刻度;E.调节R2的阻值,使电流表指针偏转到满刻度的一半;F.记下R2的阻值。进行实验的合理步骤顺序是(填字母代号)。如果在步骤F中所得R2的阻值为95.0 ,要将该电流表G改装成量程为03 V的电压表,则需要与电流表联一个阻值为的电阻。在测量电流表内阻的过程中,如果该同学将电阻R2的阻值从300 逐渐调小到0,则电阻R2上消耗的电功率P2随电阻R2的变化规律可能是图3四个图中的。图3图13.(1)甲同学根据图1所示电路采用“半偏法”测量一个量程为3 V的电压表内阻(约 3 k)。为使测量值尽量准确,在以下器材中,电阻箱R应选用,滑动变阻器R0应选用,电源E应选用(选填器材前的字母)。A.电阻箱(0999.9 )B.电阻箱 (09 999 ) C.滑动变阻器(050 )D.滑动变阻器(02 k)E.电源(电动势1.5 V)F.电源(电动势4.5 V)该同学检查电路连接无误后,在开关S1、S2均断开的情况下,先将R0的滑片P调至a端,然后闭合S1、S2,调节R0,使电压表指针偏转到满刻度,再断开开关S2,调节R的阻值,使电压表指针偏转到满刻度的一半。如果此时电阻箱R接入电路中的阻值为3 150 ,则被测电压表的内阻测量值为,该测量值实际值(选填“略大于”、“略小于”或“等于”)。图2(2)乙同学将一个电流计G改装成量程为3 V的电压表。该电流计G内部由表头和定值电阻r串联组成,其中表头电阻rg=100 ,r约为几千欧。为确定该电流计G的满偏电流Ig和r的阻值,他采用如图2所示电路进行测量。实验中使用的电源电动势E=3.0 V,电阻箱R的最大阻值为9 999 。具体操作步骤如下:a.将滑动变阻器R0的滑片P调到a端,电阻箱接入电路的阻值R调到5 000 ;b.闭合S,仅调节R0使电流计G满偏,记录此时电阻箱接入电路的阻值R和电压表的示数U;c.断开S,将滑动变阻器R0的滑片P再次调到a端,将电阻箱接入电路的阻值R减小1 000 ;d.重复步骤b、c,直到将电阻箱接入电路的阻值R调为0 ,断开S,结束实验。根据实验测量出的多组数据绘制电压表示数U随电阻箱接入电路中的阻值R变化的图像,如图3所示。图3现有如下三种量程的电压表,在该实验中为使电压的测量值尽可能准确,应选用量程为的电压表(选填选项前的字母)。A.015 VB.03 VC.00.5 V根据上述实验数据绘制出的图像,并考虑实验中存在的误差,可以推测出该表头的满偏电流Ig以及定值电阻r的值应为。(选填选项前的字母)A.30 A,2.4 kB.300 A,5.0 kC.300 A,2.4 kD.30 A,5.0 k乙同学参考中判断的结果,他若将电流计G联(选填“串”或“并”)一个阻值为k的电阻,就可以将该电流计G改装成量程为3 V的电压表。综合提能1.某同学在进行扩大电流表量程的实验时,需要知道电流表的满偏电流和内阻。他设计了一个用标准电流表G1来校对待测电流表G2的满偏电流和测定G2内阻的电路,如图所示。已知G1的量程略大于G2的量程,图中R1为滑动变阻器,R2为电阻箱。该同学顺利完成了这个实验。实验过程包含以下步骤,其合理的顺序依次为(填步骤的字母代号);A.合上开关S2B.分别将R1和R2的阻值调至最大C.记下R2的最终读数D.反复调节R1和R2的阻值,使G1的示数仍为I1,使G2的指针偏转到满刻度的一半,此时R2的最终读数为rE.合上开关S1F.调节R1使G2的指针偏转到满刻度,此时G1的示数为I1,记下此时G1的示数仅从实验设计原理上看,用上述方法得到的G2内阻的测量值与真实值相比(填“偏大”、“偏小”或“相等”);若要将G2的量程扩大为I,并结合前述实验过程中测量的结果,写出须在G2上并联的分流电阻RS的表达式,RS=。2.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“4.0 V.0.7 A”;电流表A1,量程3 A,内阻约为0.1 ;电流表A2,量程0.6 A,内阻r2=0.2 ;电压表V,量程3 V,内阻rV=9 k;标准电阻R1,阻值1 ;标准电阻R2,阻值3 k;滑动变阻器R,阻值范围010 ;学生电源E,电动势6 V,内阻不计;开关S及导线若干。甲同学设计了如图1所示的电路来进行测量,当通过L的电流为0.46 A时,电压表的示数如图2所示,此时L的电阻为。图1 图2乙同学又设计了如图3所示的电路来进行测量,电压表指针指在最大刻度时,加在L上的电压值是V。 图3 图4学习小组认为要想更准确地描绘出L完整的伏安特性曲线,需要重新设计电路。请你在乙同学的基础上利用所供器材,在图4所示的虚线框内补画出实验电路图,并在图上标明所选器材代号。答案精解精析基础巩固1.答案(1)CE(2)95小于解析(1)半偏法测电流表内阻的实验中为减小实验误差,需要选择最大阻值尽可能大的滑动变阻器和合适的电源,同时还要保证不损坏电路元件,所以滑动变阻器选用C,电源选用E。(2)电流表指针偏转到满刻度的三分之二,则流过电流表的电流为流过电阻箱电流的2倍,R的阻值是电流表内阻的2倍,故rg的测量值为95 ,测量值小于真实值。2.答案(1)1.515(0.002)(2)DFCADBEF串9905或9905.0D解析(1)螺旋测微器的读数为1.5 mm+1.50.01 mm=1.515 mm。(2)为减小系统误差,当G满偏时,R1连入电路的有效值越大越好,则EIgR。由此可知电源电动势为4 V时R1.3104 ,电源电动势为12 V时R4104 ,所以选用D、F。U=Ig(R串+Rg),所以R串=-Rg=9 905.0 I总=Ig,I2=I总所以P2=R2=R2=当R2=Rg时,P2最大,选D。3.答案(1)BCF3 150略大于(2)BC串7.5解析(1)该实验采用“半偏法”测量量程为3 V的电压表的内阻,为实现其满偏,电源E应选F;利用电阻箱读数反映电压表内阻,故电阻箱应选B;滑动变阻器为分压接法,故选C。根据“半偏法”原理可知被测电压表内阻的测量值为电阻箱R接入电路中的阻值,即3 150 ,但实际上,当R接入电路时,电路总电阻变大,总电流变小,故电源内阻及变阻器Pb部分分得的电压减小,故电压表与R串联后两端的总电压增大,故当电压表半偏时,加在R两端的电压比电压表两端电压略大,用R的读数代替电压表内阻测量值,则该测量值略大于实际值。(2)根据题意因电源电动势为3 V,故电压表应选用B。由题意可知U=Ig(rg+r+R),即U=IgR+Ig(rg+r),则U-R图像中斜率k=Ig,所以Ig=312 A纵轴截距b=Ig(rg+r),解得r=2.3 k在误差允许范围内,选项C符合题意。将电流计改装成电压表,应串联一个大电阻,n=4,所以R串=(n-1)(rg+r)=7.5 k。综合提能1.答案BEFADC相等解析实验首先要保证G1、G2不被烧坏,应先将R1、R2的阻值调至最大。实验中应保持合上S2与断开S2两种情况下G1的示数I1为G2的满偏电流Ig2,当合上S2时,G2示数为=,此时流过R2的电流也为,得R2=RG2。综上所述可知步骤为BEFADC。这种方法测量的G2的内阻与真实值相等。扩大G2量程时原理如图