第28講.實(shí)驗(yàn)12：把電流表改裝成電壓表.教師版

錯(cuò)題不再錯(cuò)就無(wú)敵了！ 上課時(shí)間：學(xué)生姓名：實(shí)驗(yàn)上課時(shí)間：學(xué)生姓名：實(shí)驗(yàn)12：電流表改裝為電壓表2014年高考解決方案高考解決方案第一階段·模塊課程·實(shí)驗(yàn)·電流表改裝為電壓表Pageof10第28講實(shí)驗(yàn)12：電流表改裝電壓表22014年高考怎么考考點(diǎn)解讀2011年2012年2013年知識(shí)講解知識(shí)講解1．表頭（1）常用的電壓表和電流表都是由小量程電流表G（又稱(chēng)表頭）改裝而成的．小量程電流表由永磁體和放入其中的可轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈組成．當(dāng)線圈中有電流通過(guò)時(shí)，線圈在磁場(chǎng)力的作用下帶動(dòng)指針轉(zhuǎn)動(dòng)，電流越大，指針的偏轉(zhuǎn)角度越大．其電流的大小可由指針在刻度盤(pán)上所指的位置讀出．同理由歐姆定律，也可讀出其相當(dāng)于電壓的值．也就是說(shuō)，既是小量程的電流計(jì)，也是微小量程的電壓計(jì)．（2）小量程電流表中線圈的電阻叫電流表的內(nèi)阻．指針轉(zhuǎn)到最大刻線時(shí)的電流叫滿(mǎn)偏電流．通過(guò)滿(mǎn)偏電流時(shí)加在它兩端的電壓叫滿(mǎn)偏電壓，且．一般表頭的都很小，不能測(cè)較大的電壓和電流，故需改裝為較大量程的電壓表和電流表．2．電壓表的改裝：將表頭串聯(lián)一個(gè)較大的電阻就成為一個(gè)電壓表．如圖所示．根據(jù)歐姆定律有，設(shè)（為量程擴(kuò)大到的倍數(shù)），則，改裝后電壓表內(nèi)阻，由此可見(jiàn)，根據(jù)不同的需要，將表頭與不同的串聯(lián)，就可改裝成不同的電壓表．3．電流表的改裝：將表頭G并聯(lián)一個(gè)電阻就成為一個(gè)電流表．如圖所示，根據(jù)歐姆定律有設(shè)（為電流表量程擴(kuò)大到的倍數(shù)），則由此可見(jiàn)，根據(jù)不同的需要，將表頭與不同的并聯(lián)，就可改裝成不同的電流表．改裝后的電流表內(nèi)阻．4．理想電表和非理想電表的應(yīng)用問(wèn)題（1）理想電表①由改裝電流表的分流電阻和電壓表的分壓電阻可知，電流表的量程越大，其分流電阻越小，電流表的內(nèi)阻越?。浑妷罕淼牧砍淘酱?，其分壓電阻越大，電壓表內(nèi)阻也越大．因此通常電路中的電壓表和電流表，如無(wú)特別說(shuō)明，都認(rèn)為電流表內(nèi)阻為零，電壓表內(nèi)阻無(wú)窮大，即常說(shuō)的理想電流表和理想電壓表．②當(dāng)電流表和電壓表不能看成理想的電表時(shí)（即需要考慮表的內(nèi)阻時(shí)），電流表看成一個(gè)小電阻．電壓表看成一個(gè)大電阻．（2）非理想電表①把電流表看成一個(gè)小電阻，其示數(shù)即為流過(guò)此電阻的電流，則電流表兩端的電壓．同理，把電壓表看成一個(gè)大電阻，其示數(shù)即為此電阻兩端的電壓，則通過(guò)電壓表的電流．②電流表串聯(lián)在電路中測(cè)量電壓時(shí)（沒(méi)有電壓表的情況下），由于其內(nèi)阻的分壓作用，總是使其測(cè)量值小于真實(shí)值．同理，電壓表并聯(lián)在電路中測(cè)電流時(shí)（沒(méi)有電流表的情況下），由于其內(nèi)阻的分流作用，也總是使其測(cè)量值小于真實(shí)值，即考慮電表內(nèi)阻的影響，其測(cè)量值總小于真實(shí)值．二、把電流表改裝成電壓表1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆沼谩鞍肫ā睖y(cè)量電流表的內(nèi)阻，會(huì)把電流表改裝成電壓表2．實(shí)驗(yàn)原理（1）“半偏法”測(cè)電流表的內(nèi)阻電路圖如圖所示，合上，調(diào)整，使電流表恰好滿(mǎn)偏；再閉合，調(diào)整，使電流表恰好半偏，當(dāng)時(shí)，．（2）電流表改裝為電壓表，根據(jù)串聯(lián)電阻分壓的原理可知，應(yīng)把電流表與一電阻串聯(lián)，其阻值為。3．實(shí)驗(yàn)器材電流表、電位器、電阻箱、開(kāi)關(guān)、電池組、滑動(dòng)變阻器、標(biāo)準(zhǔn)電壓表、導(dǎo)線若干．4．實(shí)驗(yàn)步驟（1）按實(shí)驗(yàn)原理中的半偏法測(cè)出電流表的內(nèi)阻．（2）讀出電流表的滿(mǎn)偏電流，根據(jù)改裝電壓表的量程計(jì)算改裝時(shí)所需串聯(lián)的電阻．（3）將電流表與電阻（由電阻箱調(diào)節(jié)可得）串聯(lián)，構(gòu)成改裝新表．（4）將改裝成的電壓表與標(biāo)準(zhǔn)電壓表并聯(lián)，按圖所示的電路圖校對(duì)．（5）根據(jù)校對(duì)結(jié)果測(cè)算滿(mǎn)偏刻度的百分誤差．5．注意事項(xiàng)（1）測(cè)電流表的內(nèi)阻時(shí)，在閉合前，應(yīng)將調(diào)至最大，以免燒壞電流表．（2）測(cè)量電流表內(nèi)阻時(shí)，閉合后，不能再調(diào)節(jié)，以保持電路中的總電流不變．（3）測(cè)電流表內(nèi)阻時(shí)，必須確保．6．實(shí)驗(yàn)誤差造成實(shí)驗(yàn)誤差的主要原因是實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)電路存在的系統(tǒng)誤差．由于并入電阻后，電路的總電流將變大，而流過(guò)電流計(jì)的電流為，所以通過(guò)電阻的電流要大于，即電阻中的電流大于電流計(jì)中的電流．因?qū)嶒?yàn)中把電流表的內(nèi)阻認(rèn)為等于，或．7．半偏法測(cè)電流表內(nèi)阻的分析“半偏法”測(cè)電流表內(nèi)阻的原理電路如圖所示，為被測(cè)電表，為滑動(dòng)變阻器，為電阻箱．?dāng)嚅_(kāi)時(shí)，調(diào)，使電流表中的電流達(dá)滿(mǎn)偏電流，在保證電路中的電流基本不變的前提下，閉合，調(diào)，使電流表中的電流為．此時(shí)的值即為電流表的測(cè)量值．具體測(cè)量方法如下：實(shí)驗(yàn)電路如圖所示．閉合開(kāi)關(guān)前，將的阻值調(diào)到最大，先閉合，調(diào)，使電路中的電流達(dá)到滿(mǎn)偏電流，再閉合，調(diào)，使電流表中的電流為滿(mǎn)偏電流的一半，此時(shí)電阻箱的阻值為電流表的內(nèi)阻，．因?yàn)殚]合開(kāi)關(guān)，調(diào)，電流表中的電流達(dá)到滿(mǎn)偏電流的一半時(shí)，電路中的電流已超過(guò)值，所以此種測(cè)量值要偏小，即．將一塊內(nèi)阻為600Ω，滿(mǎn)偏電流為50μA的電流表G改裝成量程為3V的電壓表，應(yīng)該（）A．串聯(lián)一個(gè)60.0KΩ的電阻 B．并聯(lián)一個(gè)60.0KΩ的電阻C．串聯(lián)一個(gè)59.4KΩ的電阻 D．并聯(lián)一個(gè)59.4KΩ的電阻【答案】C有一靈敏電流計(jì)，其表頭內(nèi)阻Rg=1000Ω，滿(mǎn)偏電流Ig=100μA，以下有關(guān)改表的說(shuō)法正確的是（）A．把它改成量程為1.5V的電壓表，應(yīng)串聯(lián)一個(gè)15

kΩ的電阻B．把它改成量程為1.0A的電流表，應(yīng)并聯(lián)一個(gè)1Ω的電阻C．把它改成量程為1.0A的電流表，用它去測(cè)量某電流時(shí)讀數(shù)為0.5A，此時(shí)流過(guò)表頭的電流為50μAD．把它改成量程為1.5V的電壓表后，校對(duì)表時(shí)，發(fā)現(xiàn)讀數(shù)總是偏小，應(yīng)再串聯(lián)一個(gè)小電阻【答案】C有一塊滿(mǎn)偏電流，線圈電阻的小量程電流表．（1）把它改造成滿(mǎn)偏電壓的電壓表．（2）把它改造成滿(mǎn)偏電流的電流表．要求畫(huà)出電路圖，計(jì)算出有關(guān)數(shù)據(jù)．【解析】（1）小量程電流表的滿(mǎn)偏電壓，因此需要串聯(lián)一個(gè)適當(dāng)?shù)姆謮弘娮瑁纯蓪⑵涓难b成電壓表，改裝成的電壓表的電路如圖所示；根據(jù)串聯(lián)分壓原理有，即解得（2）原電流表的滿(mǎn)偏電流，要將其改裝成大量程的電流表，應(yīng)并聯(lián)一個(gè)適當(dāng)?shù)姆至麟娮瑁鐖D所示，根據(jù)并聯(lián)分流原理有，即．解得【答案】（1）（2）一個(gè)電壓表由電流表G與電阻R串聯(lián)而成，若在使用中發(fā)現(xiàn)電壓表讀數(shù)總比正確值稍小一些，采用哪種方法可以改進(jìn)（ ）A．在R上串聯(lián)一個(gè)比R小得多的電阻B．在R上串聯(lián)一個(gè)比R大得多的電阻C．在R上并聯(lián)一個(gè)比R小得多的電阻D．在R上并聯(lián)一個(gè)比R大得多的電阻【答案】D如圖所示，用小量程電流表與一電阻并聯(lián)改裝為電流表，在檢測(cè)新制成的電流表時(shí)，發(fā)現(xiàn)它的示數(shù)總比準(zhǔn)確值小一些或稍大一些．那么應(yīng)分別采取下列哪種措施加以修正（）A．如果示數(shù)稍小，可在上串聯(lián)一個(gè)比小得多的電阻B．如果示數(shù)稍小，可在上并聯(lián)一個(gè)比大得多的電阻C．如果示數(shù)稍大，可在上串聯(lián)一個(gè)比小得多的電阻D．如果示數(shù)稍大，可在上并聯(lián)一個(gè)比大得多的電阻【解析】示數(shù)稍小，說(shuō)明通過(guò)表頭的電流偏小，只有減小通過(guò)的電流才行，這樣必使增大，而的增大只能串聯(lián)電阻，又因?yàn)殡娏髦荒馨l(fā)生稍許變化，所以只能串聯(lián)一個(gè)阻值比小得多的電阻．示數(shù)稍大，說(shuō)明通過(guò)表頭的電流偏大，只有增大通過(guò)的電流才行，這樣必使減小，而的減小只能并聯(lián)電阻，又因?yàn)殡娏髦荒馨l(fā)生稍許變化，所以只能并聯(lián)一個(gè)阻值比大得多的電阻．【答案】AD在把電流表改裝成電壓表的實(shí)驗(yàn)中，要將量程為的電流表改裝成量程為的電壓表．①先利用如圖甲所示的電路，采用“半偏法”測(cè)出電流表的內(nèi)電阻．在測(cè)量的實(shí)驗(yàn)中，有如下的主要實(shí)驗(yàn)器材供選擇：A.滑動(dòng)變阻器（阻值范圍）B．滑動(dòng)變阻器（阻值范圍）C．電阻箱（阻值范圍）D．電阻箱（阻值范圍）E．電源（電動(dòng)勢(shì)，內(nèi)阻）F．電源（電動(dòng)勢(shì)，內(nèi)阻）在上述可供選擇的器材中，可變電阻，應(yīng)選擇________，為提高測(cè)量精度，可變電阻應(yīng)選用________，電源最好選用________．（填字母代號(hào)）②用“半偏法”測(cè)出的電流表的內(nèi)電阻與真實(shí)值相比________（填“偏大”、“偏小”或“相等”）③若測(cè)得，為完成上述改裝，需要用一個(gè)_______的電阻與電流表串聯(lián)．20090505④用改裝并校對(duì)后的電壓表，按圖乙所示的電路測(cè)量未知電阻．若測(cè)量未知電阻時(shí)，電流表的讀數(shù)為，而改裝后的電壓表的表頭（刻度盤(pán)仍為原電流表的刻度）示數(shù)如圖丙所示，那么的測(cè)量值為_(kāi)_________.20090505【答案】（2）①C、D、F；②偏小；③（）；④．在“測(cè)定電流表內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)中備用的器材有A．小量程電流表（量程）B．標(biāo)準(zhǔn)電壓表（量程）C．電阻箱（阻值范圍）D．電阻箱（阻值范圍）E．電源（電動(dòng)勢(shì)，有內(nèi)阻）F．電源（電動(dòng)勢(shì)，有內(nèi)阻）G．滑動(dòng)變阻器（阻值范圍，額定電流）還有若干開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線①如果采用圖甲所示的電路測(cè)定小量程電流表的電阻且要求達(dá)到較高的精確度，那么從上述器材中，可變電阻應(yīng)選用___________，可變電阻可選用___________，電源應(yīng)選用__________．（用字母代號(hào)填寫(xiě)）②如果實(shí)驗(yàn)時(shí)要進(jìn)行的步驟有：A．合上開(kāi)關(guān)；B．合上開(kāi)關(guān)；C．觀察的阻值是否最大，如果不是，將的阻值調(diào)至最大；D．調(diào)節(jié)的阻值，使電流表的指針偏轉(zhuǎn)到滿(mǎn)刻度；E．調(diào)節(jié)的阻值，使電流表的指針偏轉(zhuǎn)到滿(mǎn)刻度的一半；F．記下的阻值把以上步驟的代號(hào)按照實(shí)驗(yàn)的合理順序填寫(xiě)在下面的橫線上________________．③如果在步驟中所得的阻值為，則圖甲中的電流表的內(nèi)電阻的測(cè)量值為_(kāi)____．（2）如果將第（1）小題中的電流表改裝成量程為的電壓表，則改裝的方法是將電流表串聯(lián)一個(gè)阻值為_(kāi)______的電阻．（3）如圖丙所示的器件中，一部分是將小量程電流表改裝成電壓表所需的，其余是為了把改裝成的電壓表跟標(biāo)準(zhǔn)電壓表進(jìn)行校對(duì)所需的．首先在圖乙虛線框中畫(huà)出改裝和核對(duì)都包括在內(nèi)的電路圖（要求對(duì)的所有刻度都能在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行核對(duì)），然后在圖丙上畫(huà)出連線，將所示器材按上述要求連接成實(shí)驗(yàn)電路．【解析】（1）①關(guān)于儀器、器材的選擇Ⅰ．可變電阻的選擇：用半偏法測(cè)電流表內(nèi)阻時(shí)，設(shè)圖甲中的電源電動(dòng)勢(shì)為，內(nèi)阻為，當(dāng)電阻箱未并聯(lián)上時(shí)，調(diào)節(jié)電阻箱使電表滿(mǎn)偏，有關(guān)系式①合上，并聯(lián)電阻箱，并調(diào)節(jié)使電表指針半偏時(shí)，又有關(guān)系式②①②兩式相比，得③若所用電源內(nèi)阻較小時(shí)，③式可近似為如實(shí)驗(yàn)中滿(mǎn)足條件，由上式最后可得：這就是實(shí)驗(yàn)的依據(jù)．可見(jiàn)，只有在的條件下，才可認(rèn)為電流表的內(nèi)阻等于電阻箱的阻值．因此應(yīng)選用D，應(yīng)選C．Ⅱ．電源的選擇：電源可以這樣考慮：對(duì)應(yīng)于電源電動(dòng)勢(shì)和，使電流表滿(mǎn)偏時(shí)全電路的電阻分別為：，電源的內(nèi)阻和電流表的內(nèi)阻一般并不很大，因此全電路的電阻值主要取決于串聯(lián)電阻的大?。疄榱巳菀诐M(mǎn)足的條件，應(yīng)該使得滿(mǎn)刻度時(shí)全電路的電阻盡量大，因此電源應(yīng)該選電動(dòng)勢(shì)較高的電源F．②實(shí)驗(yàn)的合理步驟：在實(shí)驗(yàn)中，考慮到所給出的電流表滿(mǎn)偏時(shí)的電流較小，為了避免電路接通時(shí)突然受到大電流的沖擊，開(kāi)始時(shí)應(yīng)使電路的電阻有最大值（當(dāng)時(shí)，可估計(jì)出電路中的電流約為），以后再逐漸調(diào)小，從而使電流增大，因此合理的步驟是：CADBEF③（2）改裝計(jì)算：由于在步驟F中得到，根據(jù)半偏法的原理，電流表的內(nèi)阻，為了把這個(gè)電流表改裝成量程為的電壓表，需要串聯(lián)的電阻值為（3）校對(duì)刻度：改裝后的電壓表必須逐點(diǎn)校核．因此滑動(dòng)變阻器必須采用分壓電路．原理圖和實(shí)物圖分別如圖丁、戊所示．【答案】（1）①DCF②CADBEF③（2）（3）如圖丁、戊所示為了測(cè)量一微安表頭A的內(nèi)阻，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的電路。圖中A0是標(biāo)準(zhǔn)電流表，R0和RN分別是滑動(dòng)變阻器和電阻箱，S和S1分別是單刀雙擲開(kāi)關(guān)和單刀開(kāi)關(guān)，E是電池。完成下列實(shí)驗(yàn)步驟中的填空：（1）將S撥向接點(diǎn)1，接通S1，調(diào)節(jié)________，使待測(cè)表頭指針偏轉(zhuǎn)到適當(dāng)位置，記下此時(shí)_____的讀數(shù)I；（2）然后將S撥向接點(diǎn)2，調(diào)節(jié)________，使________，記下此時(shí)RN的讀數(shù)；（3）多次重復(fù)上述過(guò)程，計(jì)算RN讀數(shù)的________，此即為待測(cè)微安表頭內(nèi)阻的測(cè)量值?！敬鸢浮浚?）R0、標(biāo)準(zhǔn)電流表A0；（2）RN，標(biāo)準(zhǔn)電流表A0的示數(shù)為I；（3）平均值實(shí)際電流表有內(nèi)阻，可等效為理想電流表與電阻的串聯(lián)。測(cè)量實(shí)際電流表內(nèi)阻的電路如圖所示。供選擇的儀器如下：待測(cè)電流表（，內(nèi)阻約300Ω）電流表（，內(nèi)阻約100Ω）定值電阻（300Ω）定值電阻（10Ω）滑動(dòng)變阻器（Ω）滑動(dòng)變阻器（Ω）干電池（1.5V）電鍵S及導(dǎo)線若干（1）定值電阻應(yīng)選___________，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選___________。（在空格內(nèi)填寫(xiě)序號(hào)）（2）用連線連接實(shí)物圖。（3）補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)步驟：①按電路圖連接電路，______________________；②閉合電鍵S，移動(dòng)滑動(dòng)觸頭至某一位置，記錄，的讀數(shù)，；③___________________________________________；④以為縱坐標(biāo)，為橫坐標(biāo)，作出相應(yīng)圖線，如圖所示。（4）根據(jù)圖線的斜率及定值電阻，寫(xiě)出待測(cè)電流表內(nèi)阻的表達(dá)式______________________?！敬鸢浮浚?）③，⑥；（2）見(jiàn)圖（3）①將滑動(dòng)觸頭移至最左端（寫(xiě)最小給分，最大不給分）③多次移動(dòng)滑動(dòng)觸頭，記錄相應(yīng)的，讀數(shù)（4）現(xiàn)有一量程為3V的電壓表，內(nèi)阻約3kΩ．為了較為準(zhǔn)確地測(cè)量其內(nèi)阻值，在沒(méi)有電流表的情況下，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的電路其中的最大電阻為20Ω，電阻箱的電阻最大值為9999Ω請(qǐng)按順序?qū)懗鰧?shí)驗(yàn)步驟．【答案】實(shí)驗(yàn)步驟為：①按圖連接電路并移動(dòng)變阻器觸頭至最左端；②閉合開(kāi)關(guān)、后移動(dòng)滑動(dòng)觸頭位置至電壓表示數(shù)為2V；③保持觸頭位置不變，斷開(kāi)是，調(diào)節(jié)電阻箱