(高中段)专题跟踪检测(二十五)强化高考命题热点电表的改装与校准2

专题跟踪检测〔二十五〕 强化高考热点——电表的改装与校准
1.[多项选择]如下图，电流表A 1(0～3 A)和A 2(0～0.6 A)是由两个相同的电流计改装而成。

现将这两个电流表并联后接入电路中，闭合开关S ，调节滑动变阻器。

以下说法中正确的选项是( )
A ．A 1、A 2的读数之比为1∶1
B ．A 1、A 2的读数之比为5∶1
C ．A 1、A 2的指针偏转角度之比为1∶1
D ．A 1、A 2的指针偏转角度之比为1∶5
解析：选BC 电流表A 1(0～3 A)和A 2(0～0.6 A)是由两个相同的电流计改装而成，都是并联电阻，在图中两电流计也是并联的，所以两表的指针偏角相同，故C 正确；它们的量程之比为5∶1，即总电阻之比为1∶5，所以并联时读数之比为5∶1，故B 正确。

2.如下图，其中电流表○的量程为0.6 A ，表盘均匀划分为30个小格，每一小格表示
0.02 A ；R 1的阻值等于电流表内阻的12
；R 2的阻值等于电流表内阻的2倍。

假设用电流表○的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值，那么以下分析正确的选项是( )
A ．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.04 A
B ．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示2 A
C ．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.06 A
D ．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.01 A
解析：选C 将接线柱1、2接入电路时，R 1的阻值等于电流表内阻的12
，通过电流表的电流为通过R 1的12
，接线柱1、2间流过的电流为电流表示数的3倍，每一小格表示0.06 A ，选项A 、B 错误；将接线柱1、3接入电路时，电流表先与R 1并联，再与R 2串联，而串联对电流没影响，故每一小格仍表示0.06 A ，应选项C 正确，D 错误。

3.一电流表的量程标定不准确，某同学利用图1所示电路测量该
电流表的实际量程I m 。

所用器材有：量程不准的电流表A 1，内阻r 1＝10.0 Ω，量程标称
为5.0 mA ；标准电流表A 2，内阻r 2＝45.0 Ω，量程为1.0 mA ；标准
电阻R 1，阻值为10.0 Ω；滑动变阻器R ，总电阻为300.0 Ω；电源E ，电动势为3.0 V ，内阻不计；保护电阻R 2；开关S ；导线假设干。

答复以下问题：
(1)根据图1所示的电路，在图2所示的实物图上画出连线。

(2)开关S闭合前，滑动变阻器的滑动端c应滑动至________端。

(3)开关S闭合后，调节滑动变阻器的滑动端，使电流表A1满偏；假设此时电流表A2的读数为I2，那么A1的量程I m＝________。

(4)假设测量时，A1未调到满偏，两电流表的示数如图3所示，从图中读出A1的示数I1＝________，A2的示数I2＝________；由读出的数据计算得A1的量程I m＝________。

(5)写出一条提高测量准确度的建议：_________________________________
________________________________________________________________________。

解析：(1)连线如下图。

(2)在滑动变阻器的限流接法中在接通开关前需要将滑动触头滑动到阻值最大端，即b 端。

(3)闭合开关调节滑动变阻器使待测电流表满偏，流过的电流为I m。

根据并联电路电压
相等有I m r1＝I2(r2＋R1)得I m＝I2(R1＋r2)
r1。

(4)待测表未满偏有I1r1＝I2(r2＋R1)，将A2的示数0.66 mA和其他条件代入有I1＝
I2(R1＋r2)
r1
＝错误!mA＝3.63 mA，但图中A1的示数为3.00 mA，量程为5.0 mA，根据电流
表的刻度是均匀的，那么准确量程为6.05 mA ，即I m ＝6.05 mA 。

答案：(1)见解析图 (2)b (3)I 2(R 1＋r 2)r 1
(4)3.00 mA 0.66 mA 6.05 mA (5)屡次测量取平均值
4．某同学想把满偏电流为1.0 mA 的电流表A 1改装成为双量程电压表，并用改装的电表去测量某电源的电动势和内阻：
(1)图甲是测量A 1内阻的实验原理图，其中A 2量程小于A 1，先闭合开关S 1，将S 2拨向接点a ，调节变阻器R 2直至A 2满偏。

(2)保持R 2滑片位置不动，将S 2拨向接点b ，调节R 1，直至A 2满偏，此时电阻箱旋钮位置如图乙所示，断开S 1，记录数据，那么可得A 1的内阻为________Ω。

(3)现用此电流表改装成0～3 V 和0～6 V 的双量程电压表，电路如图丙所示，那么R B ＝________Ω。

(4)用改装后的电压表的0～3 V 挡接在待测电源(内阻较大)两端时，电压表的示数为2.10 V ；换用0～6 V 挡测量，示数为2.40 V ，那么电源的电动势E 为________V ，内阻r 为________Ω。

假设实际改装过程中误将R A 和R B 位置互换了，那么对________(填“0～3 V 〞或“0～6 V 〞)量程的使用没有影响；电压表的另一量程正确使用时，电压测量值比真实值________。

(填“偏大〞或“偏小〞)
(5)将上述电源与两个完全相同的元件X 连接成电路图丁，X 元件的伏安特性曲线如图戊所示，那么通过X 元件的工作电流为________mA 。

解析：(2)A 1的内阻等于R 1的阻值，R 1的阻值为：
1×10 Ω＝10 Ω。

(3)由欧姆定律知
R B ＝6 V I g －3 V I g ＝61×10－3 Ω－31×10－3
Ω＝3 000 Ω。

(4)量程为3 V 的内阻R V1＝3 V I g ＝3 000 Ω；量程为6 V 的内阻为R V2＝6 V I g
＝6 000 Ω；分别接在电源上，由欧姆定律得E ＝U 1＋U 1R V1·r ，E ＝U 2＋U 2R V2
·r ，代入数据解得：E ＝2.80 V ，r ＝1 000 Ω。

误将R A 和R B 位置互换，对于大量程的电压表没有影响，但对3 V 的小量程，因其内阻变大，那么加同样的电压时电流变小，示数变小，那么测量值偏小。

(5)两完全相同的元件X 串联与电源相连，可看成电源的一半与一个元件连接，做出等效电源的I -U 图线，与元件X 的伏安特性曲线的交点即为工作电流，如下图为1.20 mA 。

答案：
5．某同学改装和校准电压表的电路图如下图，图中虚线框内是电压表的改装电路。

(1)表头G 满偏电流为100 μA ，表头上标记的内阻值为900 Ω。

R 1、R 2和R 3是定值电阻。

利用R 1和表头构成1 mA 的电流表，然后再将其改装为两个量程的电压表。

假设使用a 、b 两个接线柱，电压表的量程为1 V ；假设使用a 、c 两个接线柱，电压表的量程为3 V 。

那么根据题给条件，定值电阻的阻值应选R 1＝___________Ω，R 2＝________Ω，R 3＝________Ω。

(2)用量程为3 V ，内阻为2 500 Ω的标准电压表○对改装电压表3 V 挡的不同刻度进行校准。

所用电池的电动势E 为5 V ；滑动变阻器R 有两种规格，最大阻值分别为50 Ω和5 kΩ。

为了方便实验中调节电压，图中R 应选用最大阻值为______Ω的滑动变阻器。

(3)校准时，在闭合开关S 前，滑动变阻器的滑动端P 应靠近_______(选填“M 〞或“N 〞)端。

(4)假设由于表头G 上标记的内阻值不准，造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小，那么表头G 内阻的真实值_________(选填“大于〞或“小于〞)900 Ω。

解析：(1)R 1与表头G 构成1 mA 的电流表，那么：I g R g ＝(I －I g )R 1，解得：R 1＝100 Ω；
假设使用a 、b 两个接线柱，电压表的量程为1 V ，那么R 2＝U ab －I g R g I
＝910 Ω；假设使用a 、c 两个接线柱，电压表的量程为3 V ，那么R 3＝U ac －I g R g －IR 2I
＝2 000 Ω。

(2)标准电压表与之并联之后，电阻小于2 500 Ω，对于分压式电路，要求滑动变阻器的最大值远小于并联局部，同时还有便于调节，故滑动变阻器选择小电阻，即选择50 Ω的电阻。

(3)在闭合开关S 前，滑动变阻器滑片P 应靠近M 端，这样把并联局部电路短路，起到一种保护作用。

(4)造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小，说明通过表头G 的电流偏小，那么实际其电阻偏大，故其实际阻值大于900 Ω。

答案：(1)100 910 2 000 (2)50 (3)M (4)大于
6．(·二模)为了测量一电压表○的内阻，某同学设计了如图1所示的电路。

其中○V 0是标准电压表，R 0和R 分别是滑动变阻器和电阻箱，S 和S 1分别是单刀双掷开关和单刀单掷开关，E 是电源。

(1)用笔画线代替导线，根据如图1所示的实验原理图将如图2所示的实物图连接完整。

(2)实验步骤如下：
①将S 拨向接点1，接通S 1，调节________，使待测表头指针偏转到适当位置，记下此时________的读数U ；
②然后将S 拨向接点2，保持R 0不变，调节____________，使________________，记下此时R 的读数；
③屡次重复上述过程，计算R 读数的________，即为待测电压表内阻的测量值。

(3)实验测得电压表的阻值可能与真实值之间存在误差，除偶然误差因素外，还有哪些可能的原因，请写出其中一种可能的原因：___________________________________________。

解析：(1)根据电路图连接的实物图如下图。

(2)①将S拨向接点1，接通S1，调节R0，使待测电压表指针偏转到适当位置，记下此时电压表V0的读数U；
②然后将S拨向接点2，保持R0不变，调节电阻箱R的阻值，使标准电压表V0的示数仍为U，记下此时R的读数；
③屡次重复上述过程，计算R读数的平均值，即为待测电压表内阻的测量值。

(3)实验测得电压表的阻值可能与真实值之间存在误差，除偶然误差因素外，还可能有(提供以下三种参考)：
①由于电阻箱的阻值不具有连续性，可能导致电阻箱的阻值与待测电压表之间存在着一定的误差；②电流通过电阻发热，导致电阻阻值发生变化；③电源连续使用较长时间，导致电动势降低、内阻增大等都有可能造成误差。

答案：(1)见解析图(2)①R0电压表V0②电阻箱R的阻值标准电压表V0的示数仍为U
③平均值(3)见解析
7．在物理课外活动中，小明同学制作了一个简单的多用电表，图甲为电表的电路原理图。

选用的电流表内阻R g＝10 Ω、满偏电流I g＝10 mA，中选择开关接3时为量程为250 V 的电压表。

该多用电表表盘如图乙所示，下排刻度均匀，C为上排刻度线的中间刻度，由于粗心上排刻度线对应数值没有标出。

(1)假设指针指在图乙所示位置，选择开关接1时其读数为__________；选择开关接3时其读数为__________。

(2)为了测该多用电表欧姆挡的电阻和表内电源的电动势，小明同学在实验室找到了一个电阻箱，设计了如下实验：
①将选择开关接2，红、黑表笔短接，调节R1的阻值使电表指针满偏。

②将多用电表红、黑表笔与电阻箱相连，调节电阻箱使多用电表指针指在C处，此时电阻箱示数如图丙所示，那么C处刻度应为__________ Ω。

③计算得到多用电表内电池的电动势为________ V。

(保存两位有效数字)
(3)调零后将电表红、黑表笔与某一待测电阻相连，假设指针指在图乙所示位置，那么待测电阻的阻值为________ Ω。

(保存两位有效数字)
解析：(1)选择开关接1时测电流，多用电表为量程是10 mA的电流表，其分度值为0.2 mA，示数为7.0 mA；选择开关接3时测电压，多用电表为量程是250 V的电压表，其分度值为5 V，其示数为175 V。

(2)②由题图丙所示电阻箱可知，电阻箱示数为0×1 000 Ω＋1×100 Ω＋5×10 Ω＋0×1 Ω＝150 Ω；
③由题图乙所示可知，指针指在C处时，电流表示数为5 mA＝0.005 A，C处电阻为中值电阻，那么电表内阻为150 Ω，电源电动势E＝I(R＋r×(150＋150)V＝1.5 V。

(3)根据第(1)问可知，表头所示电流为7.0 mA；调零后将电表红、黑表笔与某一待测电阻相连，此时电路中的电流值也为7.0 mA，而表内电池的电动势为E＝1.5 V，表内总电阻为150 Ω，由欧姆定律可知：R＝,0.007) Ω－150 Ω≈64 Ω；所以待测电阻的阻值为64 Ω。

答案：(1)7.0 mA175 V(2)②150③1.5(3)64
8．实际电流表有内阻，可等效为理想电流表与电阻的串联。

测量实际电流表G1的内阻r1的电路如图甲所示。

供选择的仪器如下：
①待测电流表G1(0～5 mA，内阻约300 Ω)；
②电流表G2(0～10 mA，内阻约100 Ω)；
③定值电阻R1(300 Ω)；
④定值电阻R2(10 Ω)；
⑤滑动变阻器R3(0～1 000 Ω)；
⑥滑动变阻器R4(0～20 Ω)；
⑦干电池(1.5 V)；
⑧开关S及导线假设干。

(1)定值电阻应选________，滑动变阻器应选________。

(在空格内填写序号)
(2)在图乙中把实物图补充连接完整。

(3)补全实验步骤：
①按电路图连接电路，将滑动变阻器的滑动触头移至最________端(填“左〞或“右〞)；
②闭合开关S，移动滑动触头至某一位置，记录G1、G2的读数I1、I2；
③屡次移动滑动触头，记录相应的G1、G2读数I1、I2；
④以I2为纵坐标，I1为横坐标，作出相应图线，如图丙所示。

(4)根据I2-I1图线的斜率k及定值电阻，写出待测电流表内阻的表达式______________。

解析：(1)因为G1的量程为0～5 mA，内阻约为300 Ω，G2的量程为0～10 mA，根据串并联电路的电流关系和欧姆定律可得并联的定值电阻应选R1，因为题图甲中滑动变阻器是分压式接法，应选择阻值较小的滑动变阻器，所以滑动变阻器选R4。

(3)①从平安角度考虑，在连接电路时，应将滑动变阻器的滑动触头移至最左端。

(4)由串并联电路的电流关系可得：I2＝I1＋r1
R1I1＝R1＋r1
R1I1，由题图丙可得：k＝
R1＋r1
R1
，
解得：r1＝(k－1)R1。

答案：(1)③⑥(2)如下图
(3)左(4)r1＝(k－1)R1。