2023屆高考物理一輪復(fù)習(xí)實驗熱點專題講座實驗08電流表和電壓表的改裝（原卷版）

2023屆高考物理一輪復(fù)習(xí)實驗熱點專題講座實驗八電流表和電壓表的改裝班級__________座號_____姓名__________分?jǐn)?shù)__________目錄TOC\o"1-3"\h\u一．實驗要點總結(jié) 11．電流表原理和主要參數(shù) 12．電壓表和電流表的改裝原理 13．雙量程電表 24．電流表與電壓表的校正 25．誤差分析 26．讀數(shù)與偏角問題 3二．典例例題精講分析 3題型一電表改裝的基本原理 3題型二定值電阻在電學(xué)實驗中的應(yīng)用 6四．優(yōu)質(zhì)模擬試題強化訓(xùn)練 9一．實驗要點總結(jié)1．電流表原理和主要參數(shù)①電流表G是根據(jù)通電線圈在磁場中受磁力矩作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原理制成的，且指什偏角θ與電流強度I成正比，即θ＝kI，故表的刻度是均勻的。②電流表的主要參數(shù)有——表頭內(nèi)阻Rg：即電流表線圈的電阻；滿偏電流Ig：即電流表允許通過的最大電流值，此時指針達到滿偏；滿偏電壓Ug：即指針滿偏時，加在表頭兩端的電壓，故Ug＝IgRg2．電壓表和電流表的改裝原理改裝后的電壓表或電流表，雖然量程擴大了，但通過電流表的最大電流或加在電流表兩端的最大電壓仍為電流表的滿偏電流Ig和滿偏電壓Ug，只是由于串聯(lián)電路的分壓及并聯(lián)電路的分流使表的量程擴大了。eq\o\ac(○,G)改裝成電壓表eq\o\ac(○,G)改裝成電流表原理圖原理串聯(lián)分壓并聯(lián)分流串聯(lián)（并聯(lián)）的電阻U＝Ig(Rg＋R)故IgRg＝(I－Ig)R故改裝后電表總內(nèi)阻,量程擴大的倍數(shù)越高，串聯(lián)的電阻值越大。,量程擴大的倍數(shù)越高，并聯(lián)阻值越小。3．雙量程電表雙量程電流表雙量程電壓表原理圖關(guān)系式1mA量程：R1＋R2=10mA量程：R1=（n為電流擴大的倍數(shù)）3V量程：R1=15V量程：R1＋R2=（n為電壓擴大的倍數(shù)）4．電流表與電壓表的校正(1)電壓表的校正電路如圖1所示，電流表的校正電路如圖2所示．(2)校正的過程是：先將滑動變阻器的滑動觸頭移到最左端，然后閉合開關(guān)，移動滑動觸頭，使改裝后的電壓表(電流表)示數(shù)從零逐漸增大到量程值，每移動一次記下改裝的電壓表(電流表)和標(biāo)準(zhǔn)電壓表(標(biāo)準(zhǔn)電流表)示數(shù)，并計算滿刻度時的百分誤差，然后加以校正．5．誤差分析eq\o\ac(○,G)改裝成電壓表eq\o\ac(○,G)改裝成電流表原理圖誤差讀數(shù)偏大讀數(shù)偏小讀數(shù)偏大讀數(shù)偏小原因串聯(lián)電阻偏小串聯(lián)電阻偏大并聯(lián)電阻偏大并聯(lián)電阻偏小改進串聯(lián)小電阻R并聯(lián)大電阻并聯(lián)大電阻R串聯(lián)小電阻6．讀數(shù)與偏角問題同一電流計改裝成的電流表和電壓表，讀數(shù)是電壓表（或電流表）實際值，偏角是通過表頭的電流。電壓表并聯(lián)電壓表串聯(lián)電流表并聯(lián)電流表串聯(lián)內(nèi)部原理讀數(shù)讀數(shù)相同讀數(shù)不同U1：U2=1：5讀數(shù)不同I1：I2=1：5讀數(shù)相同偏角偏角不同θ1：θ2=5：1偏角相同偏角相同偏角不同θ1：θ2=5：1二．典例例題精講分析題型一電表改裝的基本原理【例1】(2019·全國卷Ⅰ·23)某同學(xué)要將一量程為250μA的微安表改裝為量程為20mA的電流表.該同學(xué)測得微安表內(nèi)阻為1200Ω，經(jīng)計算后將一阻值為R的電阻與該微安表連接，進行改裝.然后利用一標(biāo)準(zhǔn)毫安表，根據(jù)圖(a)所示電路對改裝后的電表進行檢測(虛線框內(nèi)是改裝后的電表).(1)根據(jù)圖(a)和題給條件，將圖(b)中的實物連線.(2)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)毫安表的示數(shù)為16.0mA時，微安表的指針位置如圖所示，由此可以推測出改裝的電表量程不是預(yù)期值，而是________.(填正確答案標(biāo)號)A.18mA B.21mAC.25mA D.28mA(3)產(chǎn)生上述問題的原因可能是________.(填正確答案標(biāo)號)A.微安表內(nèi)阻測量錯誤，實際內(nèi)阻大于1200ΩB.微安表內(nèi)阻測量錯誤，實際內(nèi)阻小于1200ΩC.R值計算錯誤，接入的電阻偏小D.R值計算錯誤，接入的電阻偏大(4)要達到預(yù)期目的，無論測得的內(nèi)阻值是否正確，都不必重新測量，只需要將阻值為R的電阻換為一個阻值為kR的電阻即可，其中k＝________.【以題說法】1.電壓表、電流表的改裝及其特點項目小量程電流表G改裝成大量程電壓表V小量程電流表G改裝成大量程電流表A電路結(jié)構(gòu)R的作用分壓分流擴大量程的計算U＝Ig(R＋Rg)R＝eq\f(U,Ig)－RgIgRg＝(I－Ig)RR＝eq\f(Ig,I－Ig)Rg電表的總內(nèi)阻RV＝Rg＋RRA＝eq\f(RRg,R＋Rg)使用并聯(lián)在被測電路中，“＋”接線柱接電勢較高的一端串聯(lián)在被測支路中，電流從“＋”接線柱流入2.電表改裝問題的兩點提醒(1)無論表頭G改裝成電壓表還是電流表，它的三個特征量Ug、Ig、Rg是不變的，即通過表頭的最大電流Ig并不改變。(2)改裝后電壓表的量程指小量程電流表表頭滿偏時對應(yīng)的R與表頭串聯(lián)電路的總電壓；改裝后電流表的量程指小量程電流表表頭滿偏時對應(yīng)的R與表頭并聯(lián)電路的總電流?！咀兪接?xùn)練1】有一個電流計G，內(nèi)電阻Rg＝10Ω，滿偏電流Ig＝3mA。(1)要把它改裝成量程為0～3V的電壓表，應(yīng)該串聯(lián)一個多大的電阻？改裝后電壓表的內(nèi)電阻是多大？(2)要把它改裝成量程為0～3A的電流表，應(yīng)該并聯(lián)一個多大的電阻？改裝后電流表的內(nèi)電阻是多大？【針對訓(xùn)練2】(多選)(2022·嘉興市五中高三期中)如圖所示的甲、乙兩個電路，都是由一個靈敏電流計G和一個變阻器R組成，它們之中一個是測電壓的電壓表，另一個是測電流的電流表，那么以下結(jié)論中正確的是()A.甲表是電流表，R增大時量程增大B.甲表是電流表，R增大時量程減小C.乙表是電壓表，R增大時量程增大D.乙表是電壓表，R增大時量程減小題型二定值電阻在電學(xué)實驗中的應(yīng)用【例2】(2021·湖南卷·12)某實驗小組需測定電池的電動勢和內(nèi)阻，器材有：一節(jié)待測電池、一個單刀雙擲開關(guān)、一個定值電阻(阻值為R0)、一個電流表(內(nèi)阻為RA)、一根均勻電阻絲(電阻絲總阻值大于R0，并配有可在電阻絲上移動的金屬夾)、導(dǎo)線若干．由于缺少刻度尺，無法測量電阻絲長度，但發(fā)現(xiàn)桌上有一個圓形時鐘表盤．某同學(xué)提出將電阻絲繞在該表盤上，利用圓心角來表示接入電路的電阻絲長度．主要實驗步驟如下：(1)將器材如圖(a)連接；(2)開關(guān)閉合前，金屬夾應(yīng)夾在電阻絲的________端(填“a”或“b”)；(3)改變金屬夾的位置，閉合開關(guān)，記錄每次接入電路的電阻絲對應(yīng)的圓心角θ和電流表示數(shù)I，得到多組數(shù)據(jù)；(4)整理數(shù)據(jù)并在坐標(biāo)紙上描點繪圖，所得圖像如圖(b)所示，圖線斜率為k，與縱軸截距為d，設(shè)單位角度對應(yīng)電阻絲的阻值為r0，該電池電動勢和內(nèi)阻可表示為E＝________，r＝________；(用R0、RA、k、d、r0表示)(5)為進一步確定結(jié)果，還需要測量單位角度對應(yīng)電阻絲的阻值r0.利用現(xiàn)有器材設(shè)計實驗，在圖(c)方框中畫出實驗電路圖(電阻絲用滑動變阻器符號表示)；(6)利用測出的r0，可得該電池的電動勢和內(nèi)阻．【以題說法】定值電阻在電路中的主要作用(1)保護作用：保護電表，保護電源．(2)測量作用：已知電壓的定值電阻相當(dāng)于電流表，已知電流的定值電阻相當(dāng)于電壓表，主要有如圖所示兩種情況：圖甲中流過電壓表V2的電流：I2＝eq\f(U1－U2,R)；圖乙中電流表A2兩端的電壓U2＝(I1－I2)R；(3)擴大作用：測量電路中用來擴大電表量程；當(dāng)待測電阻過小時，可串聯(lián)定值電阻用來擴大待測量．【變式訓(xùn)練】某校實驗小組同學(xué)在改裝一電流表時，要先測出某小量程電流表G的內(nèi)阻，實驗器材如下：A．待測電流表G(量程為500μA，內(nèi)阻約為200Ω)；B．電源(5V，內(nèi)阻不計)；C．電壓表V(量程為5V，內(nèi)阻約為4kΩ)；D．標(biāo)準(zhǔn)定值電阻R1(200Ω)；E．標(biāo)準(zhǔn)定值電阻R2(1Ω)；F．滑動變阻器(最大電阻為20Ω)；G．滑動變阻器(最大電阻為2kΩ)；H．開關(guān)S1、S2，導(dǎo)線若干．(1)某同學(xué)設(shè)計了一實驗電路如圖所示，另一同學(xué)提出所給實驗器材中滑動變阻器不能滿足前面這位同學(xué)設(shè)計的實驗電路，請你在給出的方框中畫出修改滑動變阻器后的電路圖．然后使用改變后的實驗電路．實驗時，定值電阻應(yīng)選擇________，滑動變阻器應(yīng)選擇________(均填實驗器材前的標(biāo)號)．(2)實驗時，先將滑動變阻器輸出電壓調(diào)至最小，斷開S2，閉合S1，調(diào)節(jié)滑動變阻器使電流表滿偏時，電壓表示數(shù)為2.0V．閉合S2，調(diào)節(jié)滑動變阻器使電流表回到滿偏時，電壓表示數(shù)為4.2V．則待測電流表的內(nèi)阻為________Ω.(3)若將電流表G改裝成量程為3V的電壓表，則應(yīng)將電流表G與阻值為________Ω的電阻________(選填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)．四．優(yōu)質(zhì)模擬試題強化訓(xùn)練1.(2022·宣威市九中高三期中)一個電流表的滿偏電流Ig＝1mA，內(nèi)阻Rg＝500Ω，要把它改裝成一個量程為10V的電壓表，則應(yīng)在電流表上()A.串聯(lián)一個10kΩ的電阻B.并聯(lián)一個10kΩ的電阻C.串聯(lián)一個9.5kΩ的電阻D.并聯(lián)一個9.5kΩ的電阻2.(2022·杭州高級中學(xué)高三開學(xué)考)磁電式電流表(表頭)最基本的組成部分是磁鐵和放在磁鐵兩極之間的線圈，由于線圈的導(dǎo)線很細(xì)，允許通過的電流很弱，所以在使用時還要擴大量程。已知某一表頭G，內(nèi)阻Rg＝30Ω，滿偏電流Ig＝5mA，要將它改裝為量程為0～3A的電流表，所做的操作是()A.串聯(lián)一個570Ω的電阻B.并聯(lián)一個570Ω的電阻C.串聯(lián)一個0.05Ω的電阻D.并聯(lián)一個0.05Ω的電阻3.(2022·陜西西安中學(xué)高三期末)如圖所示，其中電流表A的量程為0.6A，表盤均勻劃分為30個小格，每一小格表示0.02A；R1的阻值等于電流表內(nèi)阻的eq\f(1,3)；R2的阻值等于電流表內(nèi)阻的2倍。若用電流表A的表盤刻度表示流過接線柱1的電流值，則下列分析正確的是()A.將接線柱1、2接入電路時，每一小格表示0.08AB.將接線柱1、2接入電路時，每一小格表示0.02AC.將接線柱1、3接入電路時，每一小格表示0.06AD.將接線柱1、3接入電路時，每一小格表示0.01A4.(2022·安徽省高三模擬)(多選)四個相同的小量程電流表(表頭)分別改裝成兩個電流表A1、A2和兩個電壓表V1、V2.已知電流表A1的量程大于A2的量程，電壓表V1的量程大于V2的量程，改裝好后把它們按如圖所示連接法連入電路，則()A．電流表A1的讀數(shù)大于電流表A2的讀數(shù)B．電流表A1指針的偏轉(zhuǎn)角小于電流表A2指針的偏轉(zhuǎn)角C．電壓表V1的讀數(shù)小于電壓表V2的讀數(shù)D．電壓表V1指針的偏轉(zhuǎn)角等于電壓表V2指針的偏轉(zhuǎn)角5.(2022·浙江溫州市月考)李偉同學(xué)在學(xué)習(xí)電表改裝的原理以后，想找器材實踐一下，于是他從學(xué)校實驗室找來了一個小量程電流計G(表頭)，查閱說明書，知道了該電流表滿偏電流為50μA，內(nèi)阻為800Ω，他想把該電流計改裝成0～1mA和0～10mA的雙量程電流表，電路圖如圖所示．下列說法正確的是()A．改裝后開關(guān)接2時量程為0～1mAB．改裝后的電流表量程均隨電阻R2的阻值增大而減小C．改裝后的電流表量程均隨電阻R1的阻值增大而減小D．改裝后開關(guān)接2時電流表內(nèi)阻大于開關(guān)接1時的內(nèi)阻6.(2022·河北省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試，11)如圖所示，電流表A1(0～3A)和A2(0～0.6A)由兩個相同的電流計改裝而成，現(xiàn)將這兩個電流表并聯(lián)后接入電路中．閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動變阻器，下列說法中正確的是()A．A1、A2的讀數(shù)之比為1∶1B．A1、A2的讀數(shù)之比為1∶5C．A1、A2的指針偏轉(zhuǎn)角度之比為1∶5D．A1、A2的指針偏轉(zhuǎn)角度之比為1∶17.(2022·汕頭市金山中學(xué)高三期末)如圖，虛線框內(nèi)為改裝好的電表，M、N為新電表的接線柱，其中靈敏電流計G的滿偏電流為200μA，已測得它的內(nèi)阻為490Ω，圖中電阻箱讀數(shù)為10Ω?，F(xiàn)將MN接入某電路，發(fā)現(xiàn)靈敏電流計G剛好滿偏，則根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算可知()A.M、N兩端的電壓為1mVB.M、N兩端的電壓為100mVC.流過M、N的電流為2μAD.流過M、N的電流為10mA8.(2022·伊寧市八中高二期中)如圖所示，有一個表頭G，滿偏電流Ig＝500mA，內(nèi)阻Rg＝200Ω，將它改裝為有0～1A和0～10A兩種量程的電流表，則R1=________________、R2=______________.9.（2022屆河南省許昌市普通高中高三（下）階段性測試（四）（二模）理綜物理試題）某同學(xué)改裝和校準(zhǔn)雙量程電流表的電路圖如圖1所示，圖中虛線框內(nèi)是電流表的改裝電路。（1）電路改造已知表的量程為200、內(nèi)阻為500Ω，現(xiàn)要改裝成量程為1mA和10mA的雙量程電流表，設(shè)計電路如圖1所示。定值電阻R1=500Ω，，R2和R3的值待定，S為單刀雙擲開關(guān)，A、B為接線柱。①將開關(guān)S置于“2”擋時，量程為___________mA；②定值電阻的阻值R2=_________Ω，R3=_________Ω；（2）刻度盤改造利用改裝的電流表進行某次測量時，S置于“1”擋，表頭指示如圖2所示，則所測量電流的值為_________mA；（3）電路校準(zhǔn)S置于“1”擋時，現(xiàn)用一標(biāo)準(zhǔn)電流表A對改裝電流表進行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)時，在閉合開關(guān)S1前，滑動變阻器的滑片P應(yīng)靠近________（填“M"或“N"）端。標(biāo)準(zhǔn)電流表A（有1.5mA、15mA與150mA三個量程）應(yīng)選用的量程為_________mA。10.(2022屆福建省三明市普通高中高三（上）期末質(zhì)量檢測物理試題)某同學(xué)要將一量程為3mA的毫安表改裝為較大量程的電流表，其改裝的電路如圖甲所示。（1）圖甲中“表頭”線圈由銅線制作，阻值會隨溫度升高而增大，定值電阻由錳銅或鎳鉻合金制作，阻值幾乎不隨溫度變化。若改裝后的電流表放到高溫環(huán)境下使用，會造成測量結(jié)果_______（填“偏大”、“偏小”或“不變”）；（2）為了校正電表因溫度變化產(chǎn)生的測量誤差，如圖乙所示，將表頭與一個溫度補償電阻串聯(lián)后接入電路。為保證測量的準(zhǔn)確，溫度補償電阻的阻值需隨溫度升高而________（選填“增大”、“減小”或“不變”）；（3）見圖乙改裝的電流表，當(dāng)使用O、A兩接線柱，量程為0.6A，當(dāng)使用O、B兩接線柱，量程為3A，已知，，則________（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。11.（2022屆貴州省高三（下）4月高考適應(yīng)性測試?yán)砭C物理試題）李老師為了讓同學(xué)們更好地理解電表的改裝原理，將量程為0~3V~15V的電壓表底座拆開后，展示其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如圖甲所示。圖中a、b、c是該表的3個接線柱，李老師已根據(jù)圖甲畫出如圖乙所示的電路圖。（1）根據(jù)圖乙可以判斷，當(dāng)需要選擇0~3V的量程時，應(yīng)接入電路的兩個接線柱是__________；（2）若電壓表的表頭內(nèi)阻為200Ω，滿偏電流為600μA，