2020年高考物理实验题强化专练-电表改装解析版

实验题强化专练-电表改装
一总分
题号
得分
一、实验题（本大题共5小题，共45.0分）
1.如图所示是一个电流、电压两用表的电路，电流表G的量
程是100μA，内阻是100Ω，电阻R1＝0.01Ω，R2＝99900Ω
，当双刀双掷开关接到a、b上时，电流表改装成为
表，其量程是；当双刀双掷开关接到c、d上
时，电流表改装成为表，其量程是。

2.现有一满偏电流为500μA，内阻为1.2×103Ω的灵敏电
流计，某同学想把它改装成中值电阻为600Ω的欧姆
表，实验室提供如下器材：
A、一节干电池（电动势为1.5V）
B、电阻箱R1（最大阻值99.99Ω）
C、电阻箱R2（最大阻值999.9Ω）
D、滑动变阻器R3（0-100Ω）
E、滑动变阻器R4（0-1kΩ）
F、导线若干及两个接线柱
（1）请在方框内把改装后的电路图补画完整，并标注所选电阻箱和滑动变阻器的符号（B～E）．
（2）电路中的电阻箱，阻值应调为______ Ω．
（3）用改装后的欧姆表测一待测电阻，读出电流计的示数为200μA，则待测电阻阻值为______ Ω．
3.把电流表改装成电压表的实验中，所用电流表G的满
偏电流I g为200μA，内阻估计在400～600Ω之间。

（1）按图测定电流表G的内阻R g，需要选用合适的器
材，现有供选用的器材如下：
（A）滑动变阻器（阻值范围0-200Ω）
（B）滑动变阻器（阻值范围0～175Ω）
（C）电阻箱（阻值范围0-999Ω）
（D）电阻箱（阻值范围0～99999Ω）
（E）电源（电动势6V，内阻0.3Ω）
（F）电源（电动势12V，内阻0.6Ω）
按实验要求，R最好选用______，R′最好选用______，E最好选用______。

（填入选用器材的字母代号）
（2）根据以上实验测得的电流表内阻值比真实值______（选填“大”或“小”）。

（3）假定由上述步骤已测出电流表内阻R g=500Ω，现在通过串联一个24.5kΩ的电阻把它改装成为一个电压表，此电压表的量程为______。

4.乙同学将一个电流计改装成量程为3V的电压表。

其表盘刻度如图1所示，下方
是分别标有“-”、“G0”、“G1”字样的三个接线柱。

在使用G1挡时，电流计的内阻约为几千欧，为确定这一内阻，采用如图2所示电路进行测量。

实验中使用的
电源电动势为3V，电阻箱最大阻值为9999Ω．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R的阻值调到0Ω；
b．调节R0使电流表满偏，记录此时电压表（理想）示数为0.75V；
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R的阻值调到5000Ω；
d．闭合S，调节R0使电流表再次满偏，记录此时电压表示数2.25V，断开S；
①根据上述实验数据，可计算出该电流计的满偏电流I g=______μA，使用G1挡时，
灵敏电流计的内阻为R g=______Ω；
②该灵敏电流计内部由表头和一个定值电阻r串联组成，其中表头电阻为r g=100Ω．
由此可知，定值电阻r=______Ω；
③在确定灵敏电流计的上述参数后，乙同学准备将其改装量程为3V的电压表，但
实验室只有r1=2Ω、r2=10Ω、r3=20Ω和r4=50Ω的标准电阻各一只可供选用。

为此，乙同学不得不将该表外壳拆开，在内部电路中接入了恰当的电阻成功完成改装。

通过分析可知，乙同学选择的电阻是______（选填所需的标准电阻的字母符号，可以同时选取多个定值电阻进行组合使用。

）
（4）若用改装后表测电压，发现测量值总是略偏小（表盘刻度准确），为了提高该表精确度，应在原改装电阻上______
A．串联大电阻B．串联小电阻C．并联大电阻D．并联小电阻。

5.某同学要将一满偏电流为3mA的毫安表G改装为量程为30mA的电流表。

他先测
量出毫安表G的电阻，然后对表进行改装，最后再利用一标准毫安表，对改装后的电流表进行检测。

具体实验步骤如下：
①按电路原理图a连接线路；
②将R1的阻值调到最大，闭合开关S1后调节R1的阻值，使毫安表G的指针偏转
到满刻度；
③闭合S2，保持R1不变，调节R2的阻值，使毫安表G的指针偏转到满刻度的三分
之一的位置；
④记下R2的阻值。

回答下列问题：
（1）如果按正确操作步骤测得R2的阻值为90Ω，则毫安表G内阻的测量值
R g=______Ω；
与毫安表内阻的真实值R g′相比，R g______R g′（填“＞”、“=”或“＜”）。

（2）若忽略实验的误差，将上述毫安表G改装成量程为30mA的电流表，则需要并联一个阻值R=______Ω的电阻。

（3）根据图b所示电路对改装后的电表进行检测，当标准毫安表的示数为16.0mA 时，改装表的指针位置如图c所示，由此可以推测出改装的电表量程不是预期值，改装电流表的量程是______mA。

（4）要达到预期目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可，其中k=______。

答案和解析
1.【答案】电流；；电压；
【解析】【分析】
本题考查电表的改装原理，明确量程与所联电阻器的关系，会求出新的量程。

先确定接在不同位置时电流表与电阻是串联还是并联关系，若是并联为电流表，若是串联为电压表，再据所联的阻值求得相应的量程。

【解析】
解：接到a，b上时为与并联为电流表
其量程为
接c，d上时为与串联为电压表
其量程为
故填：电流；；电压；。

2.【答案】300；900
【解析】解：（1）电路设计：因中值电阻小于电流表的
内阻，故要给电流表并联一电阻箱；再串一变阻器调节
是欧姆表内总电阻．
不防先设并联R2，串联R4，求出两者的阻值再具体确定
用哪个器材．完整电路如图所示：
（2）I=I1+I g当R x=600Ω时，I g=250uA=0.25mA，此时有
（1）
当Rx=0Ω时，Ig=500uA=500×10-6A，此时有（2）
由（1）（2）可得：R4=360Ω，R2=300Ω；则电阻箱的阻值为300Ω，符合所给的器材的阻值范围．
（3）因==4 得：I1=4I g
又I=I1+I g得：I=5I g
所以改装后，当电流表读数为200uA时，
表头两端电压为：Ug=I g×R g=0.2mA×1.2kΩ=0.24V，I=5I g=1mA
所以有
解得：R x=900Ω：
故答案为：（1）如图；（2）300；（3）900
因中值电阻为欧姆表总内阻，而电流表内阻已大于中值电阻，故要给电流表并联一电阻，根据中值电阻的阻值列出Rx分别取0、600时两电路的电流电压关系方程，求出并联的阻值和串联变阻器的阻值，从而确定要并联的电阻大小．即选择电阻箱和选择滑动变阻器；并选择必要器材：电池，导线若干及两相接线柱．
该题难度极大，要先设出并联电阻值与串联电阻值，再据串并联电路的电压电流与电阻关系列方程求出具体值方可选择器材，所以要变换一下解题顺序，这有违常规．但必须这样做．
3.【答案】D C F小 5V
【解析】解：（1）应用半偏法测电表内阻实验时，电源电动势越大，实验误差越小，因此电源应选：F，内阻估计在400～600Ω之间，与电表并联的电阻箱R′应选：C，为保护电路安全，电阻箱R选D。

（2）应用半偏法测电阻时，应先调节R的阻值，使电流表的指针偏转到满刻度，然后闭合K2，保持R不变，调节R′的阻值，使电流表的指针偏转到满刻度的一半，再记下R′的阻值，最后求出电表内阻，实验时认为电流不变，而实际电流要变大，则能过R′的电流要大于G的电流，则测量值偏小。

（3）把电流表改装成电压表，需要串联一个分压电阻，改装后的量程：U=I g（R g+R）=200×10-6×（500+24500）v=5V
故答案为：（1）D C F；（2）小；（3）5V
（1）根据半偏法测电笔内阻的原理选择实验器材。

（2）根据实验原理确定出测量误差。

（4）把电流表改装成电压表吸引串联一个分压电阻，应用串联电路特点与欧姆定律求出量程。

本题考查半偏法测电流表内阻的原理和电压表的改装原理，难点是对半偏法测电流表内阻原理的解释。

4.【答案】（1）300 ；2500
（2）2400
（3）r1、r2、r3
（4）C
【解析】解：（1）由题意可知，I g R g=0.75V；
I g（5000+R g）=2.25V
联立解得：I g=3×10-4A=300μA；
R g=2500Ω
（2）电流表总电阻为2500Ω，则由串联电路规律可知，定值电阻r=2500Ω-100Ω=2400Ω；
（3）根据给出的四个电阻可知，无法直接利用串联大电阻的方式扩大量程，故可以通过与表头并联的形式扩大电流，则定值电阻分压增大，也可以达到3V的量程；
由题意可知，原电表电压值为0.75V，将量程扩大至3V，即扩大4倍；根据串并联电路的规律可知，应将r1、r2、r3三个电阻串联后与表头并联，即可得到3V的量程；
故选择电阻为：r1、r2、r3；
（4）改装后表测电压，发现测量值总是略偏小，说明串联的电阻偏大，故应并联大电阻修正，故选：C
故答案为：（1）300，2500；（2）2400；（3）r1、r2、r3；（4）C。

（1）根据电流表的改装原理及欧姆定律可列出bd两步中对应的表达式，联立可求得满偏电流及内阻；
（2）根据串联电路规律可求得定值电阻的阻值；
（3）根据改装原理可分析如何将量程扩大到3V，注意分析所给出的电阻结合改装原理进行分析。

（4）改装后表测电压，发现测量值总是略偏小，说明串联的电阻偏大，故应并联大电阻修正，
本题考查电表的改装原理，要注意第（3）小问比较新颖，我们之前的改装均是用大电表串联的方式增大电压量程，本题只能通过扩大电流的方式来实现。

5.【答案】180 ＜ 20 32
【解析】解：（1）闭合S2，保持R1不变，认为电路电流不变，等于毫安表的满偏电流，调节R2的阻值，使毫安表G的指针偏转到满刻度的三分之一的位置，由并联电路特点可知，流过R2的电流为G满偏电流的三分之二，流过R2的电流为流过G电流的2倍，由并联电路特点可知，G的内阻为R2阻值的2倍，则毫安表内阻测量值：
R g=2R2=2×90Ω=180Ω；闭合S2，电路总电阻减小，电路电流变大，大于G的满偏电流，当G的示数为满偏电流的三分之一时，流过R2的电流大于流过G电流的2倍，R2的阻值小于G内阻的2倍，实验认为R g=2R2，由于R2偏小，则毫安表内阻测量值小于真实值，即R g＜R g′。

（2）把毫安表G改装成量程为30mA的电流表，需要并联电阻阻值：R=
Ω=20Ω。

（3）由图c所示可知，指针指在表盘中央刻度线上，示数为满偏电流的一半，毫安表的量程为3mA，指针示数为1.5mA，
流过电流表的电流为16mA，则流过电流表的电流是流过毫安表电流的：=倍，
改装后电流表量程为：3mA×=32mA；
（4）把毫安表改装成电流表需要并联分流电阻，并联电阻阻值：R=，
由（2）可知，流过分流电阻电流为流过微安表电流的-1═=倍，则并联电阻：R=
=，R g=R，
把微安表改装成30mA的电流表，并联电阻阻值：R并====R= R=kR，则：k=；
故答案为：（1）180；＜；（2）20；（3）32；（4）。

（1）根据实验步骤应用并联电路特点求出毫安表内阻，根据实验步骤应用并联电路特点与欧姆定律分析实验误差。

（2）根据并联电路特点与欧姆定律求出并联电阻阻值。

（3）根据微安表量程与图c所示表盘确定其分度值，根据指针位置读出其示数，然后根据电流表改装原理求出改装后电流表的量程。

（4）根据电流表的改装原理与题意求出并联电阻阻值。

本题考查了电流表的改装问题，把毫安表改装成大量程的电流表需要并联分流电阻，应用并联电路特点与欧姆定律可以求出并联电阻阻值，掌握基础知识是解题的前提与关键，根据题意应用基础知识即可解题。