考点39 电表改装原理——2021年高考物理专题复习附真题及解析

考点39 电表改装原理考情分析内容 要求 要点解读电表改装原理本部分内容是对多用电表工作原理的解读，是高考热点。

考点解读一、表头常用的电压表和电流表都是由表头改装而成的，表头是一个小量程的电流表G 。

1．表头内阻R g ：指电流表G 的内阻，一般为几百欧到几千欧。

2．满偏电流I g ：指电流表G 指针偏转到最大刻度时的电流（即电流表G 所能测量的最大电流值），一般为几毫安到几十毫安。

3．满偏电压U g ：指电流表G 通过满偏电流时它两端的电压，一般为几毫伏到几十毫伏。

由欧姆定律可知：U g =I g R g 。

二、电表的改装改装成电压表改装成电流表内部电路改装原理 串联分压 并联分流改装后的量程 g g ()U I R R =+gg R R I I R +=量程扩大的倍数gU n U =g I n I =接入电阻的阻值g g g(1)UR R n R I =-=- g g g g1I R R R I I n ==--改装后的总内阻 V g g R R R nR =+= g g A gR R R R R R n⋅==+校对电路改装成的电压表改装成的电流表1．构造：如图所示，欧姆表由电流表G 、电池、调零电阻R 和红黑表笔组成。

欧姆表内部：电流表、电池、调零电阻串联。

外部：接被测电阻R x 。

全电路电阻R 总=R g +R +r +R x 。

2．工作原理：闭合电路的欧姆定律I =xg R r R R E+++。

3．刻度的标定：红黑表笔短接（被测电阻R x =0）时，调节调零电阻R ，使I =I g ，电流表的指针达到满偏，这一过程叫欧姆调零。

（1）当I =I g 时，R x =0，在满偏电流I g 处标为“0”。

（图甲） （2）当I =0时，R x →∞，在I =0处标为“∞”。

（图乙） （3）当I =2g I 时，R x =R g +R +r ，此电阻是欧姆表的内阻，也叫中值电阻。

重点考向考向一 改装成电流表典例引领（2020·北京人大附中高一期末）如图所示，电流计的内阻R g =98Ω，满偏电流I g =1mA ，R 1=902Ω，R 2=2Ω，则下列说法正确的是（ ）A ．当S 1和S 2均断开时，虚线框中可等效为电流表，最大量程是1AB ．当S 1和S 2均断开时，虚线框中可等效为电压表，最大量程是1VC ．当S 1和S 2均闭合时，虚线框中可等效为电流表，最大量程是1AD ．当S 1和S 2均闭合时，虚线框中可等效为电压表，最大量程是1V 【参考答案】B【详细解析】AB ．由图示电路图可知，当S 1和S 2均断开时，G 与R 1串联，改装成的是电压表，电压表量程g g 10.001(98()902)V 1V U I R R =+=⨯+=，故A 错误，B 正确；CD ．由图示电路图可知，当S 1和S 2均闭合时，G 与R 2并联，改装成的是电流表，电流表量程g g g 20.001980.001A A 0.05A 2I R I I R ⨯=+=+= 故CD 错误。

故选B 。

变式拓展1．（2020·河北省河间四中高二期末）有一毫伏表，它的内阻是100Ω，量程为0.2V ，现要将它改装成量程为10A 的电流表，则毫伏表应（ ） A ．并联一个0.02Ω的电阻 B ．并联一个0.2Ω的电阻 C ．串联一个50Ω的电阻 D ．串联一个4900Ω的电阻【答案】A【解析】ABCD ．电表的满偏电流为0.2A=0.002A 100g g gU I R ==把它改装成量程为10A 的电流表需要并联一个分流电阻，并联电阻阻值为0.20.02100.002g gU R I I ==Ω≈Ω--BCD 错误A 正确。

故选A 。

2．（2020·北京高二期末）如图所示为将一灵敏电流计改装成电流表或电压表的实验电路图，R 1、R 2为定值电阻。

下列说法正确的是（ ）A ．此图是改装成电流表示意图；接A 、B 两端时量程较大 B ．此图是改装成电流表示意图；接A 、C 两端时量程较大 C ．此图是改装成电压表示意图；接A 、B 两端时量程较大D ．此图是改装成电压表示意图；接A 、C 两端时量程较大 【答案】A【解析】根据并联分流的规律可知，此图是改装成电流表的示意图；电阻越小分流越大，所以接A 、B 两端时，灵敏电流计和2R 串联，然后再和1R 并联改装成量程较大的电流表，而接A 、C 两端时，灵敏电流计和1R 、2R 串联的总电阻并联改装成量程较小的电流表，A 正确，BCD 错误。

故选A 。

考向二 改装成电压表典例引领（2020·北京人大附中朝阳学校高一月考）电流表的内阻是 R g =200Ω，满偏电流值是 I g =500μA ，现在欲把这电流表改装成量程为 1.0V 的电压表，正确的方法是（ ） A ．应串联一个 2000Ω 的电阻 B ．应并联一个 2000Ω 的电阻 C ．应串联一个 1800Ω 的电阻 D ．应并联一个 1800Ω 的电阻【参考答案】C【详细解析】电流表改装成电压表应串联一个电阻，起到分压的作用，串联后的总阻值-61.0=Ω=2000Ω50010g U R I =⨯总 串联电阻的阻值1800Ωg R R R =-=总C 正确，ABD 错误。

故选C 。

变式拓展1．实验室有一破损的双量程动圈式电压表，两量程分别是50 V 和500 V ，其内部电路如图1所示，因电压表的表头G 已烧坏，无法知道其电学特性，但两个精密电阻R 1、R 2完好，测得R 1=49.9 kΩ，R 1=499.9 kΩ，现有两个表头，外形都与原表头G 相同，已知表头G 1的满偏电流为1 mA ，内阻为60 Ω；表头G 2的满偏电流0.5 mA ，内阻为100 Ω，又有两个定值电阻r 1=40 Ω，r 2=20 Ω，若保留R 1、R 2的情况下，对电压表进行修复，则：（1）原表头G 满偏电流I g =__________，内阻r g =__________。

（2）用于修复电压表的器材有：__________（填器材符号）。

（3）在虚线框中画出修复后的电路。

【答案】（1）I g =1 mA r g =100 Ω （2）G 1 r 1 （3）如图所示【解析】（1）由图示电路图可知，电压表量程g g 1()50V I r R +=，g g 2()500V I r R +=，代入数据解得：I g =1 mA ，r g =100 Ω。

（2）修复电压表，表头满偏电流为，I g =1 mA ，阻应为：r g =100 Ω，需要的实验器材为G 1、r 1。

（3）电路图如图所示：2．某同学欲将量程为200 μA的电流表G改装成电压表。

（1）该同学首先采用如图所示的实验电路测量该电流表的内阻R g，图中R1、R2为电阻箱。

他按电路图连接好电路，将R1的阻值调到最大，闭合开关S1后，他应该正确操作的步骤是。

（选出下列必要的步骤，并将其序号排序）a．记下R2的阻值b．调节R1的阻值，使电流表的指针偏转到满刻度c．闭合S2，调节R1和R2的阻值，使电流表的指针偏转到满刻度的一半d．闭合S2，保持R1不变，调节R2的阻值，使电流表的指针偏转到满刻度的一半（2）如果按正确操作步骤测得R2的阻值为500 Ω，则R g的阻值大小为；（填写字母代号）A．250 ΩB．500 ΩC．750 ΩD．1 000 Ω（3）为把此电流表G改装成量程为2.0 V的电压表，应选一个阻值为Ω的电阻与此电流表串联。

【答案】（1）bda （2）B （3）9 500【解析】（1）根据电路图判断此为半偏法测内阻，先断开2S，调节滑动变阻器1R使电流表达到满偏，即b，然后闭合2S，调节电阻箱2R使电流表半偏，即d，记下此时2R的阻值即电流表内阻，即a。

（2）电阻箱和电流表并联，电流表电流变为一半量程，说明电阻箱分走一半电流，所以二者电流相等，所以电阻相等，选项B对。

⨯Ω+，解得串联的电阻（3）电流表改装为电压表，那么改装后的量程2V=0.0002A(500)RR=Ω。

95000考向三欧姆表的原理典例引领【2019·第二次全国大联考新课标Ⅰ卷】研究小组欲将电流表改装成欧姆表，他们在实验室中找到的器材如下：干电池E（电动势1.5 V，内电阻0.1 Ω）电阻箱R1（阻值范围为0~999 Ω）电流表A（量程0~0.6 A，内阻1 Ω）电阻箱R2（阻值范围为0~999.9 Ω）开关S 导线若干定值电阻R=3 Ω（10 Ω，电阻箱的阻值应调整为__________Ω，则0.2 A 应标注__________Ω。

（2）研究小组发现上述改装成的欧姆表测电阻阻值越大，指针偏转角越小。

为了能让测电阻的阻值越大，指针偏转角也越大，请在方框内重新设计电路。

【参考答案】（1）R2 1.4 5 （2）如图所示【详细解析】（1）根据欧姆定律，E=I g R总，R总=r+R g+R′，联立可得R′=1.4 Ω。

由于需要用到0.1 Ω，故需选R2；由前面的分析可知，当0.6 A标注为0 Ω时，电阻箱示数应为1.4 Ω。

当电流表示数为0.2 A时，E=I g（r+R g+R′+R x），可得5xR=Ω。

（2）要使所测电阻阻值越大，电流表示数越大，可采用并联接法，如答案图所示，定值电阻R为保护电阻。

变式拓展1．（2020·北京市陈经纶中学高二期中）某同学利用一块表头和三个定值电阻设计了如图所示的电表，该电表有1、2两个量程．关于该电表，下列说法中正确的是A．测电压时，量程1一定小于量程2，与R1、R2和R3的阻值无关B．测电流时，量程1一定大于量程2，与R1、R2和R3的阻值无关C．测电压时，量程1与量程2间的大小关系与R1、R2和R3的阻值有关D ．测电流时，量程1与量程2间的大小关系与R 1、R 2和R 3的阻值有关 【答案】B【解析】A 、C 、表头与电阻串联构成电压表，而且串联的电阻阻值越大，量程越大，由电路可知量程为21()g g U I R R =+，113()g g U I R R R =++，量程1一定大于量程2，量程1与量程2间的大小关系与R 1、R 3和R g 的阻值有关，与R 2无关，则A 、C 均错误；B 、D 、表头与电阻并联构成电流表，而且并联的电阻阻值越小，分流越多，量程越大，由电路可知1312()()g g g I R R R I I R ++=-，1223()()()g g g I R R I I R R +=-+，解得12312()g g I R R R R I R +++=,123223()g g I R R R R I R R +++=+;量程1并的电阻小，量程更大，23122R R I I R +=,则量程1与量程2间的大小关系只与R 2和R 3的阻值有关，故B 正确，D 错误；故选B ．【点睛】电表改装的原理，掌握欧姆定律的应用，注意灵敏电流计的最大电压、电阻与最大电流均是恒定的．2．（2020·江苏省高三模拟）有一个简易的多用电表，内部电路如图所示。