2015-2016学年高中物理 第3章 从电表电路到集成电路 4 多用电表电路分析与设计导学案 沪科

合集下载

高中物理 第3章 从电表电路到集成电路 3.4 多用电表电路分析与设计教案1 沪科版选修3-1

高中物理 第3章 从电表电路到集成电路 3.4 多用电表电路分析与设计教案1 沪科版选修3-1

3.4多用电表电路分析与设计【教学目标】1.通过对欧姆表的讨论,提高应用闭合电路欧姆定律分析问题的能力,知道欧姆表侧电阻的原理。

2.了解欧姆表的内部结构和刻度特点。

【知识梳理】要点一 欧姆表的原理和选挡1.原理欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的测量电阻的仪表,可以直接读出电阻值,比用伏安法测电阻要方便得多.原理如图所示.调零时,I g =E R g +r +R =E R 内;测量时,I =E R 内+R x. 只要将对应R x 值的电流刻度I 改为阻值R x ,即为欧姆表.注意 红表笔接欧姆表内部电源负极,而黑表笔接内部电源的正极.2.欧姆表的选挡从理论上讲,欧姆表可直接测量从零至无限大之间任何阻值的电阻,但由于面板刻度不均匀,使得在零值附近和无限大值附近很难准确地读出被测电阻的数值(测量误差很大).一般来说,欧姆表刻度标尺长度的10%~90%之间为有效工作刻度.另外当R x =R 内,即在中值附近时,指针偏角Φ与R x 的关系比较接近线性,刻度较均匀,因此,在具体测量时,最好使指针位于中央附近,这就是选挡的依据.在使用欧姆表前,首先应估测待测电阻的大小,选择合适的挡位(通常按大量程向小量程挡位顺序选择).如果选择的挡位不合适,则应重新换挡,若指针偏角较小,则应选择倍率高一挡的挡位,反之则选低一挡的挡位.要点二 多用电表使用的注意事项1.表盘面上“+”“-”插孔表示直流电流挡、直流电压挡的正、负接线柱,因此,不管测什么,首先将红表笔插入“+”插孔,将黑表笔插入“-”插孔.那么用直流电流挡、直流电压挡时,电流从红表笔流入,从黑表笔流出;用电阻挡时由原理图可知,红表笔连接的是表内电源的负极.黑表笔连接的是表内电源的正极,因此,电流还是从红表笔流入,从黑表笔流出.2.测量前,应把选择开关旋到相应项目的适当量程上,读数时要注意挡位与刻度盘的对应.直流电流挡、直流电压挡跟电流表和电压表的使用方法一样.要注意所选的量程应大于用电器两端电压的估计值和通过用电器电流的估计值.3.欧姆挡的使用需要注意以下几点:①选挡接着调零(选挡的原则:指针越接近中值电阻,读数越精确);②换挡重新电阻调零;③示数要乘以倍率;④用完后将选择开关拨离欧姆挡,一般旋至交流电压最高挡或“OFF”挡上,长期不用时应把电池取出;⑤被测电阻要跟电源、其他元件分离.当堂检测一选择题1.如图所示为多用电表欧姆挡的原理示意图,其中电流表的满偏电流为300A μ,内阻100g R =Ω.调零电阻最大值50R K =Ω,串联的固定电阻050R =Ω.电池电动势1.5E V =,用它测量电阻x R ,能准确测量的阻值范围是 A 、30K Ω~80K Ω B 、3K Ω~8K ΩC 、 300Ω~800ΩD 、30Ω~80Ω2.用多用电表测直流电压U 和测电阻R 时,若红表笔插入多用表的(+)插孔,则( ) A.测U 时电流从红表笔流入多用表,测R 时电流从红表笔流出多用表B.测U 、R 电流均从红表笔流入多用表C.测U 、R 电流均从红表笔流出多用表D.测时U 电流从红表笔流出多用表,测R 时电流从红表笔流入多用表3.如图所示将一光敏电阻接入多用电表两表笔上,将多用电表的选择开关至于欧姆档,用光照光敏电阻时,表针的偏角为θ;先用手掌挡住部分光线,表针的偏角为θ',则可判断 ( )A.θ'=θ B.θ'<θ C.θ'>θ D.不能确定4. 用欧姆表测一个电阻R 的阻值,选择旋钮置于“×10”挡,测量时指针指在100与200刻度的正中间,可以确定 ( )A.150R =ΩB. 1500R =ΩC. 1000Ω<R <1500ΩD. 1500Ω<R <2000Ω5.实验桌上放着晶体二极管、电阻、电容器各一只,性能均正常,外形十分相似.现将多用电表转换开关拨到R ×100Ω挡,分别测它们的正负电阻加以鉴别:测甲元件时,0.5R R K ==Ω正反;测乙元件时,0.5R K =Ω正,100R K =Ω反;测丙元件时,开始指针0R X R偏转到0.5KΩ,接着读数逐渐增大,最后停在100KΩ上.则甲、乙、丙三个元件分别是( )A.电容、电阻、二极管B.电阻、电容、二极管C.电阻、二极管、电容D.二极管、电阻、电容课后练习与提高6.有一内阻未知(约25KΩ ~ 35KΩ)、量程未知(约25V ~ 35V),共有30个均匀小格的直流电压表○V.(1)某同学在研究性学习过程中想通过上述电压表测量一个多用表中欧姆档的内部电源的电动势,他们从多用表刻度盘上读出电阻刻度中间值为30.A.请你将他们的实验电路连接起来.他们在实验过程中,欧姆档的选择开关拨至倍率“×_______”.B.在实验中,同学读出电压表的读数为U,欧姆表指针所指的刻度为n,并且在实验过程中,一切操作都是正确的,请你导出欧姆表电池的电动势表达式.(2)若在实验过程中测得该电压表内阻为30KΩ,为了测出电压表的量程,现有下列器材可供选用,要求测量多组数据,并有尽可能高的精确度.标准电压表○V1:量程3V,内阻3KΩ电流表○A:量程0~3A,内阻未知滑动变阻器:总阻值1KΩ稳压电源E:30V,内阻不能忽略电键、导线若干A.在右边方框中画出实验电路图U= ______________.B.选用记录数据中任一组,写出计算量程的表达式g式中各字母的意义是:---------------------------------------------------------------------------. 7.使用中值电阻为25Ω(×1档)的多用电表测量两个定值电阻1R和2R,(已知1R和2R的阻值分别约为20Ω和30KΩ,在下列各项操作中选出尽可能准确地测量各阻值、并符合多用电表使用规则的操作:A.转动选择开关使其尖端对准“×1k”档B.转动选择开关使其尖端对准“×100”档D.转动选择开关使其尖端对准“×1”档。

2019高中物理 第三章 从电表电路到集成电路 3.4 多用电表电路分析与设计练习(含解析)沪科选修3-1

2019高中物理 第三章 从电表电路到集成电路 3.4 多用电表电路分析与设计练习(含解析)沪科选修3-1

多用电表电路分析与设计一、选择题(一)1.(多选)关于电压表,以下说法中正确的是()A.电压表与电流表有本质的不同B.由于电压表可视为一个电阻,所以对于流经电流表的不同电流,电流表两端有不同的电压值C.把电流表改装成电压表时,电压表量程越大,其内阻越大D.当用电压表测某电路两端的电压时,测量值总是大于真实值解析:电压表是由电流表串联上分压电阻而改装的,通过流经电流表的电流显示电压,选项A错误,选项B正确。

改装的电压表量程越大,所串联的分压电阻越大,所以选项C正确。

把电压表并联在某电路两端测电压时,由于电压表内阻不是无限大,导致测量值总小于真实值,故选项D错误。

答案:BC2.(多选)两个电压表V1和V2是由完全相同的电流表改装成的,V1的量程是5 V,V2的量程是15 V。

为了测量15 V~20 V的电压,拟将两电压表串联使用,这种情况下()A.两个电压表的读数相等B.两个电压表的指针偏转角度相等C.两个电压表的读数等于两电压表的内阻之比D.两个电压表指针偏转角度之比等于两电压表内阻之比解析:改装电压表时,需串联一个分压电阻,其阻值为R=(n-1)R g,用同样的表头改装成量程不同的电压表,量程越大,改装倍数n越大,需要的分压电阻越大,改装后电压表的内阻也将越大,故R1<R2,当两电压表串联时,根据串联电路中的分压原理,应有U1∶U2=R1∶R2,即内阻大的分压大,选项A错误,选项C正确。

两表的偏角取决于过表头的电流,将两电压表串联后的原理图如图:可见,两个表头也是串联关系,通过的电流应相同,故偏角相同,选项B正确,选项D错误。

答案:BC3.有一个电压表,它的内阻是100 Ω,量程为0.2 V,现要改装成量程为10 A的电流表,电压表上应()A.并联0.002 Ω的电阻B.并联0.02 Ω的电阻C.并联50 Ω的电阻D.串联4 900 Ω的电阻解析:改装前电压表的满偏电流为I g=U gU g =0.2100A=2×10-3A由电流表的改装原理可知需再并联一个电阻R x=U gU-U g =0.210-2×10-3Ω≈0.02Ω。

高中物理第3章从电表电路到集成电路3.4多用电表电路分析与设计学案选修

高中物理第3章从电表电路到集成电路3.4多用电表电路分析与设计学案选修

3.4 多用电表电路分析与设计[先填空]1.多用电表的表头2.电路设计(1)电阻组成:由表头和分压电阻组成.图3­4­1(2)分压电阻的确定:根据串联电路的特点U=U g+U R,即U=I g(R g+R)可得R=UI g-R g.[再判断]1.多用电表测电压的电路就是表头和适当的电阻并联.(×) 2.多用电表表头串联的电阻越大,电压表的量程越大.(√) 3.分压电阻的阻值等于电压表的量程与满偏电流的比值.(×)[后思考]电流计是根据可动线圈的偏转量来测量微弱电流或电流函数的仪器,如图3­4­2所示.电流计可以用来测电压吗?测量电压时,为什么要进行改装?图3­4­2【提示】 若知道了电流计的内阻R g ,由U =IR g 知,其两端电压与电流成正比,故可用来测电压,但量程较小(U g =I g R g ),一般不用来测电压.要测较大的电压,必须增大电流计的内阻,所以要给电流计串联分压电阻.[合作探讨]探讨1:多用电表中测电压的电路主要由什么元件组成? 【提示】 由表头和分压电阻组成.探讨2:如果分压电阻是表头电阻的n 倍,则可以将电表测电压的量程扩大到原来的多少倍?【提示】 扩大到n +1倍. [核心点击] 1.电路原理如果给小量程电流表串联一个分压电阻,就可以用来量度较大的电压.因此电压表就是一个串联了分压电阻的电流表,如图3­4­3所示.图3­4­32.分压电阻的计算由串联电路的特点U =I g R g +I g R 解得:R =UI g -R g =(U U g-1)R g .若电压表扩大量程的倍数n =U U g,则R =(n -1)R g . 3.规律总结电压表的内阻R V=UI g=R g+R,电压表量程越大,其分压电阻越大,电压表内阻R V越大.通常不做特别说明,都认为电压表内阻无穷大.1.电流表的内阻是R g=200 Ω,满刻度电流值是I g=500 μA,现欲把这电流表改装成量程为3.0 V的电压表,正确的方法是( )A.应串联一个1 800 Ω的电阻B.应并联一个0.1 Ω的电阻C.应串联一个5 800 Ω的电阻D.应并联一个1 800 Ω的电阻【解析】把电流表改装成3 V的电压表需要串联分压电阻,分压电阻阻值为:R=UI g -R g=3500×10-6Ω-200 Ω=5800 Ω.【答案】 C2.如图3­4­4所示为一双量程电压表的示意图.已知电流表G的量程为0~100 μA,内阻为600 Ω,则图中串联的分压电阻R1=________ Ω,R2=________ Ω.图3­4­4【解析】【答案】 4.94×104 1.0×1053.有一个电流计G,内电阻R g=10 Ω,满偏电流I g=3 mA.要把它改装成量程为0~3 V 的电压表,应该串联一个多大的电阻?改装后电压表的内电阻是多大?【解析】电流计的满偏电压为:U g=I g R g=3×10-3×10 V=0.03 V串联电阻需承担的电压为:U ′=U -U g =3 V -0.03 V =2.97 V串联电阻的阻值:R =U ′I g = 2.973×10-3Ω=990 Ω改装后的内阻为:R V =R +R g =1 000 Ω.【答案】 990 Ω 1 000 Ω[先填空]1.原理和电路组成当把电流表表头改装成量程为I 的电流表时,应当并联一个电阻,该电阻起分流作用,因此叫分流电阻,I =I g +I R ,即I =I g +I g R gR.图3­4­52.分流电阻的计算R =I g R gI -I g. [再判断]1.多用电表测电流的电路表头应和适当的电阻并联.(√)2.若将分流电阻并联在电流表两端改装成电流表后,分流电阻和电流表两端的电压相等.(√)3.多用电表的电流表分流电阻上的电流和表头上的电流相等.(×) [后思考]1.多用电表测电压的电路和测电流的电路有什么不同?【提示】 测电压的电路是将表头和分压电阻串联,测电流的电路是将表头和分流电阻并联.2.分压电阻和分流电阻阻值的大小有什么特点?【提示】 分压电阻阻值一般较大,分流电阻阻值一般很小.[合作探讨]如图3­4­6所示为一个满偏电流为3 mA,电阻为100 Ω的表头.图3­4­6探讨1:现在欲用它作为电压表测量3 V的电压,能直接测量吗?若不能,应采取什么措施?【提示】不能.因表头的满偏电压U g=I g R g=0.3 V,不能直接测量3 V的电压,应给表头串联一个为2700 Ω的分压电阻.探讨2:现在欲用它作为电流表测量6 mA的电流,应采取什么措施?【提示】应并联一个阻值为100 Ω的电阻.[核心点击]电表的改装问题,实际上是串、并联电路中电流、电压的计算问题,具体分析见表:压表4.(多选)如图3­4­7所示为一能够测电流和电压的两用电表,以下说法正确的是( )图3­4­7A .若开关S 1和S 2都闭合,它是一个电压表B .若开关S 1和S 2都闭合,它是一个电流表C .若开关S 1和S 2都断开,它是一个电流表D .若开关S 1和S 2都断开,它是一个电压表【解析】 当S 1、S 2都闭合时,R 1被短路,R 2和表头并联,为电流表电路,A 错误,B 正确.当S 1、S 2都断开时,R 2被断路,表头和R 1串联,为电压表电路,C 错误,D 正确.【答案】 BD5.一量程为0.6 A 的电流表,其刻度盘如图3­4­8所示,若此电流表的两端并联一个电阻,其阻值等于该电流表内阻,使其成为一个新的电流表,则新电流表的量程为________,用新电流表去测电流时,指针如图所示.电路中的电流为________.图3­4­8【解析】 并联电阻等于电流表的内阻,当电流表满偏时,通过并联电阻的电流也是0.6 A ,故整个并联电路的总电流为1.2 A ,即为新电流表的量程.指针的示数为1.00 A.【答案】 1.2 A 1.00 A6.有一个电流计G ,内电阻R g =10 Ω,满偏电流I g =3 mA.要把它改装成量程为0~3 A 的电流表,应该并联一个多大的电阻?改装后电流表的内阻是多大?【解析】 法一:电流计两端的电压为:U g =I g R g =3×10-3 A×10 Ω=0.03 V分流电阻分担的电流为:I R =I -I g =3 A -3×10-3 A =2.997 A由欧姆定律得分流电阻的阻值为:R =U g I R =0.03 V 2.997 A≈0.01 Ω并联后的总电阻为:R A =I g R gI=0.01 Ω. 法二:电流表的扩大倍数为n =3 A3 mA =1 000需并联的电阻为R =R gn -1=0.01 Ω改装后电流表的内阻为R A =I g R gI=0.01 Ω. 【答案】 0.01 Ω 0.01 Ω电表改装问题的三点提醒(1)无论表头G改装成电压表还是电流表,它的三个特征量U g、I g、R g是不变的,即通过表头的最大电流I g并不改变.(2)电表改装的问题实际上是串、并联电路中电流、电压的计算问题,只要把表头G看成一个电阻R g即可,切记通过表头的满偏电流I g是不变的.(3)改装后的电压表的表盘上显示的是表头和分压电阻两端的总电压,改装后的电流表表盘上显示的是通过表头和分流电阻的总电流.。

高中物理 第3章 从电表电路到集成电路章末复习课学案 沪科版选修31

高中物理 第3章 从电表电路到集成电路章末复习课学案 沪科版选修31

第3章 从电表电路到集成电路[巩固层·知识整合][体系构建][核心速填] 1.电流(1)定义:自由电荷的定向移动形成电流. (2)方向:规定为正电荷定向移动的方向. (3)定义式:I =q t. (4)微观表达式:I =nqSv . 2.电阻(1)定义式:R =U I.(2)物理意义:导体的电阻反映了导体对电流的阻碍作用. 3.电阻定律(1)内容:同种材料的导体,其电阻与它的长度成正比,与它的横截面积成反比,导体电阻还与构成它的材料有关.(2)表达式:R =ρL S. 4.电阻率(1)计算式:ρ=RS L.(2)物理意义:反映导体的导电性能,是表征材料性质的物理量.5.串、并联电路的特点6(1)电压表的改装①电压表是根据串联电路的分压作用,在表头上串联一个分压电阻,并在表头的刻度上标出相应的数值后改装而成的,如图3­1所示.图3­1②若改装后的电压表量程为U ,则由U =U g +U g R g R ,得R =U -U g R gU g. (2)电流表的改装①电流表是根据并联电路的分流作用,在表头上并联一个分流电阻,并在表头的刻度上标出相应的数值后改装而成的,如图3­2所示.图3­2②若改装后电流表量程为I ,则由I g R g =(I -I g )R ,得R =I g R gI-I g . [提升层·能力强化]1.电阻定律的公式为R =ρS,其中L 为导体长度,S 为导体横截面积,ρ为导体材料的电阻率.2.当导体的形状发生改变时 (1)导体的电阻率不变.(2)导体总体积不变,根据V =SL ,当S 减小时,L 增大,因此要分析两方面的因素.如图3­3所示,P 是一个表面镶有很薄电热膜的长陶瓷管,其长度为L ,直径为D ,镀膜的厚度为d ,管两端有导电金属箍M 、N .现把它接入电路中,测得它两端电压为U ,通过它的电流为I ,则金属膜的电阻为多少?镀膜材料电阻率为多少?图3­3【解析】 由欧姆定律可得R =U I,沿着L 的方向将膜层展开,如图所示,则膜层等效为一电阻,其长为L ,横截面积为管的周长×厚度d .由电阻定律R =ρL S可得R =ρL 2πD 2·d =ρL πDd ,则U I =ρL πDd ,解得ρ=U πDd IL. 【答案】 U IU πDdIL导体的电阻由ρ、L 、S 共同决定,在同一段导体的拉伸或压缩形变中,导体的横截面积、长度都变,但总体积不变,电阻率不变.公式R =ρLS适用于温度一定、粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液.[针对训练]1.一根阻值为R 的均匀电阻丝,长为L 、横截面积为S ,设温度不变,在下列情况下其电阻值仍为R 的是( )【导学号:69682179】A .当L 不变、S 增大一倍时B .当S 不变、L 增大一倍时C .当L 和S 都缩短为原来的12D .当L 和横截面的半径都增大一倍时C [根据R =ρLS可知,当L 不变,S 增大一倍时,电阻变为原来的一半,选项A 错误;当S不变,L 增大一倍时,电阻变为原来的2倍,选项B 错误;当L 和S 都缩短为原来的12时,电阻不变,选项C 正确;当L 和横截面的半径都增大一倍时,S 变为原来的4倍,则电阻变为原来的一半,选项D 错误.故选C.]2.某用电器与供电电源距离L ,线路上的电流为I ,若要求线路上的电压损失不超过U ,已知输电导线的电阻率为ρ,那么,该输电导线的横截面积的最小值是( )A.ρLUI B.2ρLIUC.UρLID.2UL I ρB [根据欧姆定律得,R =U I,电阻定律R =ρ2L S ,解得S =2ρLI U.故B 正确,A 、C 、D 错误.故选B.]1反之则减小.2.并联电路的总电阻小于任意支路的电阻,并联支路的条数增多时,总电阻减小,反之则增大.3.不论串联电路还是并联电路或者是混联电路,只要某个电阻增大,总电阻就增大,反之则减小.滑动变阻器R ′和固定电阻R 接成如图3­4所示的电路,已知R 两端电压恰好等于R ′两端总电压U 的一半,那么变阻器滑动端P 的正确位置是在变阻器R ′的( )图3­4A .中点位置B .中点偏下C .中点偏上D .条件不足,无法确定C [已知R 两端电压恰好等于R ′两端总电压的一半,根据串联电路的分压规律有RR 下R +R 下=R 上,即有1R +1R 下=1R 上(R 上、R 下分别是变阻器上、下两部分的电阻),则R 下>R 上,变阻器滑动端P 应在变阻器R ′的中点偏上位置,故C 正确.]此题考查串联电路的分压规律;搞清电路的结构及电阻之间的串并联关系,根据串联电路的电阻的分压关系即可解答.[针对训练]3.如图3­5所示电路,将S 1、S 2都闭合后,则下列说法正确的是( )【导学号:69682180】图3­5A .能亮的灯是L 1、L 2、L 3,且它们是串联的B .能亮的灯是L 1、L 2、L 3,且它们是并联的C .只有灯L 1发光,因为闭合开关S 1后,灯L 2、L 3被短路D .电源被短路B [若S 1、S 2都闭合时,电流流向如图所示:从图中可以看出电流有3条回路,所以三盏灯并联.故选B.]4.如图3­6所示,有一个表头G ,满偏电流I g =500 mA ,内阻R g =200 Ω,将它改装为有0~1 A 和0~10 A 两种量程的电流表,求R 1、R 2的阻值各为多大?图3­6【解析】当公共端与“1 A”端接入电路时,满偏电流I1=1 A当公共端与“10 A”端接入电路时,满偏电流I2=10 A当公共端与“1 A”端接入电路时,电阻R1和R2串联,再与表头内阻R g并联.由并联电路的特点可得R1+R2=I gI1-I gR g代入I g、I1、R g的数值,可得R1+R2=200 Ω①当公共端与“10 A”端接入电路时,电阻R2与表头内阻R g串联,再与电阻R1并联.由并联电路的特点可得I g(R g+R2)=(I2-I g)R1代入I g、I2、R g的数值,可得R2+200 Ω=19R1 ②由①②解得R1=20 Ω,R2=180 Ω.【答案】R1=20 ΩR2=180 Ω1(1)将表头改装为大量程的电压表需串联一个分压电阻.(2)将表头改装为大量程的电流表需并联一个分流电阻.2.多用电表测电阻的方法(1)首先要选择合适的电阻挡,如×1,×10,×100…….(2)选挡后要调零.(3)读数后要乘以所选挡位的倍率.用如图3­7所示的多用电表测量电阻,要用到选挡开关K和两个部件S、T.请根据下列步骤完成电阻测量:图3­7(1)旋动部件________,使指针对准电流的0刻线.(2)将K旋转到电阻挡“×100”的位置.(3)将插入“+”“-”插孔的表笔短接,旋动部件____________,使指针对准电阻的________(选填“0刻线”或“∞刻线”).(4)将两表笔分别与待测电阻相接,发现指针偏转角度过小,为了得到比较准确的测量结果,请从下列选项中挑出合理的步骤,并按________的顺序进行操作,再完成读数测量.A.将K旋转到电阻挡“×1 k”的位置B.将K旋转到电阻挡“×10”的位置C.将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接D.将两表笔短接,旋动合适部件,对电表进行校准【解析】多用电表测量电阻时,在测量之前就要观察指针是否在零刻度线上,若指针不在零刻度线上,用螺丝刀小心转动调零螺丝S,使指针对准电流的0刻线.然后转动选择开关K,选择量程,再将两表笔短接,调整调零电阻的旋钮T,使指针对准满偏刻度(即电阻的0刻线),接下来才能将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接,测量被测电阻的阻值.若在测量过程中,发现指针偏转角度过小,表明被测的电阻阻值很大,这时要换用更高倍率的挡位.例如,本题就要从“×100”挡位更换到“×1 k”的挡位.【答案】(1)S (3)T 0刻线(4)ADC[针对训练]5.(1)用多用电表测直流电流时,应把选择开关旋至标有________处,并把多用电表________联接入被测电路中.当测直流电压时,应把选择开关旋至标有________处,并把多用电表与被测电路________联.测直流电压和电流时,都必须把红表笔接在________处,即电流从________表笔流进.(2)如图3­8所示Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条线分别表示多用电表指针的指示位置.图3­8①将多用电表选择开关置于“×1”挡,Ⅰ的示数为__________Ω,Ⅱ的示数为________Ω.②将选择开关置于直流“50 V”挡,Ⅰ的示数为______V,Ⅱ的示数为________V,Ⅲ的示数为________V.③选择开关置于直流“250 V”挡时,Ⅰ的示数为____V,Ⅱ的示数为________V.【导学号:69682181】【解析】(1)多用电表测直流电流时,选择开关应置于标有mA处,且把电表串联接入被测”处,且并联于被测电路两端.因红表笔与表电路中.测直流电压时,把选择开关置于标有“V-头正接线柱相连,黑表笔与表头负接线柱相连,因此测直流电压和直流电流时,都必须把红表笔接在高电势处,即电流从红表笔进入.(2)多用电表测电流或电压时,只要根据旋钮所指示的量程看表盘相对应的刻度弧线,根据读数规则,直接读出指针指示的读数即可,而欧姆表的刻度指示数乘以挡位倍率,才是电阻的测量值.【答案】(1)mA 串V并高电势红-(2)①2436 ②25.021.5 13.0 ③125.0107.5。

高中物理 第3章 从电表电路到集成电路 3.5 逻辑电路与

高中物理 第3章 从电表电路到集成电路 3.5 逻辑电路与

3.5 逻辑电路与集成电路[先填空]1.数字电路(1)处理数字信号的电路叫做数字电路又称逻辑电路.逻辑电路是由三种最基本的门电路构成的.(2)逻辑电路的信号只有两种状态:一种是“通”状态,用1表示;另一种是“断”状态,用0表示.2.如果一个事件的几个条件都满足后,该事件才能发生,我们把这种关系叫做“与”逻辑关系,具有“与”逻辑关系的电路称为“与”门电路,简称“与”门.3.若几个条件中只要有一个条件得到满足,某事件就会发生,这种关系叫做“或”逻辑关系,具有“或”逻辑关系的电路称为“或”门电路,简称“或”门.4.输出状态和输入状态呈相反的逻辑关系,叫做“非”逻辑关系,具有“非”逻辑关系的电路被称为“非”门电路,简称“非”门.[再判断]1.“与”电路中,只要AB两个输入端有一个是“1”时,输出端就是“1”.(×) 2.“非”门电路的逻辑关系是输出状态与输入状态相反.(√)3.输入端为“1”时输出端是“0”的电路就是“或”电路.(×)[后思考]图3­5­1某单位财务室为了安全,规定不准一个人单独进入.为此,在门上以如图3­5­1的方式安装了两把锁.只有甲与乙两个人同时打开各自的锁时,门才可以打开,这体现了什么逻辑关系?【提示】“与”逻辑关系.[合作探讨]探讨1:“与”门、“或”门、“非”门分别用什么符号表示?【提示】“与”门:;“或”门:“非”门:探讨2:如果输出端输出的是“1”,“与”门、“或”门、“非”门输入端各是什么状态?【提示】“与”门两个输入端都输入“1”.“或”门两个输入端必有一个输入“1”.“非”门输入端应输入“0”.[核心点击]三种门电路的比较1.为了保障行驶安全,一种新型双门电动公交车安装了如下控制装置:只要有一扇门没有关紧,汽车就不能启动.如果规定:车门关紧时为“1”,未关紧时为“0”;当输出信号为“1”时,汽车可以正常启动行驶,当输出信号为“0”时,汽车不能启动.能正确表示该控制装置工作原理的逻辑门是( )A .“与”门B .“或”门C .“非”门D .“与非”门【解析】 由题意知只要有一扇门没有关紧,汽车就不能启动,也就是说只有两扇门都关紧,汽车才能正常启动,所以该控制装置工作原理的逻辑门是“与”门,故A 正确.【答案】 A2.在车门报警电路中,两个按钮开关分别装在汽车的两扇门上,只要有开关处于断开状态,报警灯就发光.能实现此功能的电路是( )【解析】 根据逻辑电路可知,只要有开关处于断开状态,报警灯就发光属于或门电路,所以只有D 项正确.【答案】 D3.电动机的自动控制电路如图3­5­2所示,其中R H 为热敏电阻,R L 为光敏电阻,当温度升高时,R H 的阻值远小于R 1;当光照射R L 时,其阻值远小于R 2,为使电动机在温度升高或受到光照时能自动启动,电路中的虚线框内应选________门逻辑电路;若要提高光照时电动机启动的灵敏度,可以________R 2的阻值(选填“增大”或“减小”).图3­5­2【解析】为使电动机在温度升高或受到光照时能自动启动,即热敏电阻或光敏电阻的电阻值减小时,输入为1,输出为1,所以是“或”门.因为若要提高光照时电动机启动的灵敏度,需要在光照较小,即光敏电阻较大时输入为1,输出为1,所以要增大R2.【答案】或增大[先填空]1.逻辑电路的应用(1)电热水器的水位传感器和水温传感器连结的是“与”门电路.(2)车门报警器是“或”门电路.2.集成电路(1)组成:集成电路是将二极管、三极管、电阻和电容等元件,按照电路结构的要求制作在一小块半导体材料上,形成一个完整的、具有一定功能并经过封装而制成的电路.(2)优点:集成电路与由分立元件组装的普通电路相比,具有重量轻、体积小、性能好和省电等多项明显优势.[再判断]1.电热水器只有在水箱充满水,而且水温低于某一温度时,加热开关才接通,因此可采用“或”门电路.(×)2.汽车的两个车门其中一个被打开时,发光二极管就会报警,因此可以采用“或”门电路.(√)3.集成电路的优点是重量轻、体积小,性能好和省电等.(√)[后思考]楼梯上经常安装声控、光控开关来控制楼梯灯.这种灯的打开条件是,在无光的条件下,当有声音发出时,灯的开关被打开,这种电路是一种什么样的逻辑电路?【提示】“与”逻辑电路.[合作探讨]探讨1:由一个“与”门和“非”门组合的电路称为“与非”门.当“与”门的两个输入端都输入“1”时,“非”门的输出端是什么状态?【提示】“非”门输出端输出“0”.探讨2:联合国安理会每个常任理事国都拥有否决权,假设设计一个表决器,常任理事国投反对票时输入“0”,投赞成票或弃权时输入“1”,提案通过为“1”,通不过为“0”,所有常任理事国都不反对,提案才能通过,则这个表决器应具有哪种逻辑关系?【提示】应具有“与”门的逻辑关系.[核心点击]1.逻辑电路中“1”和“0”的意义“1”和“0”是分别代表两种相反状态的代码,例如开关断开代表“0”状态,接通代表“1”状态.对逻辑电路的输入、输出来说,一般是高电压为“1”,低电压为“0”.对具体的数字电路来说,电压高于某一值时为“1”,低于某一值时为“0”.2.复合门电路的真值表(1)与非门:由一个与门和一个非门组成.它具有的逻辑关系用真值表表示为:(2)或非门:由一个或门和一个非门组成.参考与非门,它具有的逻辑关系用真值表表示为:4.如图3­5­3,低电位报警器由两个基本的门电路与蜂鸣器组成,该报警器只有当输入电压过低时蜂鸣器才会发出警报.其中( )【导学号:29682020】图3­5­3A.甲是“与”门,乙是“非”门B.甲是“或”门,乙是“非”门C.甲是“与”门,乙是“或”门D.甲是“或”门,乙是“与”门【解析】由题图知乙为“非”门,如果蜂鸣器发出警报表明乙的输入端为低电压,即甲的输出端为低电压,而此时甲的输入端为低电压,故甲为“或”门或“与”门.若甲为“与”门,则甲的输入端为高电压时,蜂鸣器也发出警报,与题意不符,故甲为“或”门电路,故B正确.【答案】 B5.如图3­5­4所示为三个门电路符号,A输入端全为“1”,B输入端全为“0”.下列判断正确的是( )图3­5­4A.甲为“非”门,输出为“1”B.乙为“与”门,输出为“0”C.乙为“或”门,输出为“1”D.丙为“与”门,输出为“1”【解析】甲为“非”门,输出为“0”,乙为“或”门,输出为“1”,丙为“与”门,输出为“0”,故C正确.【答案】 C6.楼梯过道中的电灯往往采用如图3­5­5所示的电路控制,设高电压为“1”,低电压为“0”,试讨论灯泡L的亮暗情况,并列出真值表.图3­5­5【解析】B接低电压,灯不亮;A接低电压,B接高电压,灯亮;A接高电压,B接低电压,灯亮;A接高电压,B 接高电压,灯不亮.列出真值表如下.【答案】见解析复合门电路真值表的确定方法1.如果A、B输入分别经过一个“非”门电路,它们各自的输出Z1、Z2又组成一个“与”门电路或“或”门电路,最后输出Z,则Z的值直接取决于Z1、Z2.2.判断复合门电路的最终输出结果时,分析思路一般是“从前向后”,先分析第一个门电路的输出结果,再判断第二个,依此类推.。

高中物理第3章从电表电路到集成电路3.4多用电表电路分析与设计学案沪科版选修3_1

高中物理第3章从电表电路到集成电路3.4多用电表电路分析与设计学案沪科版选修3_1

3.4 多用电表电路分析与设计1.多用电表测电压电路多用电表表头是一个小量程电流表,一般微安电流表的内阻R g 为几百欧姆到几千欧姆,它的满偏电流I g (指针偏转到最大刻度时的电流)为几微安到几十微安。

由欧姆定律可知,它能承受的最大电压U g 仅为几毫伏到几十毫伏。

当把电流表改装为量程为U 的电压表时,应当串联一个电阻R ,该电阻起分压作用,因此叫分压电阻,U =U g +U R ,即 U =I g (R g +R )。

预习交流1两只完全相同的灵敏电流计改装成量程不同的电压表V 1、V 2,如将两表串联起来后去测某一线路的电压,则两只表( )。

A .读数相同B .指针偏转的角度相同C .量程大的电压表读数大D .量程大的电压表读数小 答案:BC2.多用电表测电流电路当把电流表改装成量程为I 的电流表时,应当并联一个电阻,该电阻起分流作用,因此叫分流电阻,I =I g +I R ,即gg g IR I IR=+。

预习交流2表头改装成量程为I 的电流表后,指针满偏时流过表头的电流是否仍是I g ?用此电流表测量某电流时,若指针在满刻度的一半处,则读数是否为I g /2?答案:表头改装成电流表后,指针满偏时流过表头的电流仍是I g 。

将此改装表测量的电流读数应为I /2而非I g /2,因为此电流应是表头和并联电阻的总电流。

一、将表头改装成电压表(1)利用表头能够测量的最大电流和最大电压分别是多大? (2)如何将表头改装成电压表?答案:(1)利用表头能够测量的最大电流是I g ,最大电压是U g =I g R g 。

(2)将表头改装成电压表①原理:表头G 的额定电压U g 较小,如果用于测电压,其量程太小,要想量度较大的电压,可以给电流表串联一个电阻R ,分担一部分电压,R 称为分压电阻,如图所示。

②分压电阻的计算 由串联电路的特点得:g ggU UR R R =+,解得:R =(1)g g U R U -。

高中物理 第3章 从电表电路到集成电路 3.1 学会使用多用电表教案2 沪科版选修31

高中物理 第3章 从电表电路到集成电路 3.1 学会使用多用电表教案2 沪科版选修31

3.1 《学会使用多用电表》知识梳理一、实验目的1.了解多用电表的构造和原理;2.使用多用电表测电阻;3.探测黑箱内的电学元件.二、实验原理1.多用电表的构造及功能多用电表可以用来测电流、电压和电阻,又称万用电表,其表面结构如图7-3-55所示.图7-3-55其表面分为上、下两部分,上半部分为表盘,共有三条刻度线,最上面的刻度线的左端标有“∞”,右端标有“0”,是用于测电阻的,中间的刻度线是用于测直流电流和直流电压的,其刻度是分布均匀的,最下面一条刻度线左侧标有“V”是用于测交流电压的,其刻度是不均匀的.多用电表表面的下半部分为选择开关,周围标有测量功能的区域和量程.将多用电表的选择开关旋转到电流挡,多用电表就测量电流;当选择开关旋转到其他功能区域时,就可测量电压或电阻.多用电表表面还有一对正、负插孔.红表笔插“+”插孔,黑表笔插“-”插孔,插孔上面的旋钮叫调零旋钮,用它可进行电阻调零.另外,在表盘和选择开关之间还有一个机械调零旋钮,用它可以进行机械调零,即旋转该调零螺丝,可使指针(在不接入电路中时)指在左端“0”刻线.2.多用电表是电流表、电压表和欧姆表的组合,测电流和电压的原理与电流表和电压表相同(1)直流电流挡:直流电流挡的几个挡位实际是由同一表头并联不同电阻改装而成的几个量程不同的电流表.(2)直流电压挡:直流电压挡的几个挡位实际是由同一表头串联不同电阻改装而成的几个量程不同的电压表.(3)测电阻的原理如图7-3-56所示.图7-3-56欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的测量电阻的仪表,可直接读出电阻值,比用伏安法测电阻方便.调零时rR R EI g g ++=测量时xg R r R R EI +++=只要将对应R x 值的电流刻度I 改为阻值R x 即为欧姆表. 由于I 与R 成非线性关系,表盘上电流刻度是均匀的,其对应的电阻刻度却是不均匀的,电阻的零刻度在电流满偏处.3.二极管的单向导电性二极管是用半导体材料制成的电子元件,它有两个引线,一根叫正极,另一根叫负极,二极管的表示符号是,当二极管的正极接高电势点、负极接低电势点,即加正向电压时,二极管电阻很小(与加反向电压比较),处于导通状态,相当于一个接通的开关;当给二极管加反向电压时,二极管的电阻无穷大,相当于一个断开的开关,这种特性叫二极管的单向导电性,已被广泛应用三、实验器材多用电表一只,干电池一节,电阻箱一个,定值电阻三个,黑箱一个,导线若干四、实验步骤1.用多用电表测电阻的步骤(1)调整定位螺丝,使指针指向电流的零刻度.(2)选择开关置于“Ω”挡的R ×1挡,短接红、黑表笔,调节欧姆调零旋钮,然后断开表笔,再使指针指到“0”欧姆位置.(3)将两表笔分别接触阻值为几十欧的定值电阻两端,读出指示的电阻值,然后断开表笔,再与标定值进行比较.(4)选择开关改置R ×100挡,重新进行欧姆调零.(5)再将两表笔分别接触标定值为几十千欧的电阻两端,读出指示的电阻值,然后断开表笔,与标定值进行比较.(6)测量完毕,将选择开关置于交流电压最高挡或OFF 挡 2.研究二极管的单向导电性(1)将二极管、小电珠、电键、直流电源按如图7-3-57甲所示电路连接起来,闭合电键S 后,小电珠正常发光.图7-3-57(2)将二极管、电键、小电珠等按如图7-3-57乙所示连接起来,闭合电键S 后,小电珠不发光.3.探测黑箱内电路,如图7-3-58所示.图7-3-58(1)操作程序作出初步判断后,再根据各接点间的测量值进行逻辑推理,判断黑箱内有哪些电学元件(电阻、电源、二极管等),最终确定元件的位置和连接方法.(2)操作步骤①机械调零:熟悉多用电表的表面结构,观察使用前指针是否指在刻度线左端0位置,若不指0,调整调零螺丝,使指针指0.②将多用电表选择开关旋转到直流电压挡,并置于500 V量程,用多用电表测量黑箱任意两个接线柱间的电压,若均无示数,说明箱内不含电源.③先选定欧姆挡的某一较小的挡,两表笔短接,进行调零.然后,用欧姆挡测A、B间正反向电阻.若两次所测阻值相等,则表明A、B间只含有电阻.若一次测量电阻值较小,另一次较大,说明A、B间有二极管,且测量阻值较小时,与黑表笔接触的那一端为二极管的正极.④用欧姆挡测B、C间正反接电阻.若两次所测阻值相等,则表明B、C间只含有电阻.若一次测量电阻值较小,另一次较大,说明B、C间有二极管,且测量阻值较小时,与黑表笔接触的那一端为二极管的正极.⑤根据前面所测结果,画出黑箱内电路.⑥使用完毕,将表笔从插孔中拔出,并将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡.五、使用欧姆挡进行测电阻时的注意事项1.为了提高测量的精度,在选择量程范围时,应尽可能使表针指示在满刻度的20%~80%弧长范围内,表针愈靠近刻度线的中点(即满刻度的1/2),测量的准确度愈高.例如,测量1 kΩ左右的电阻,应选择×100挡(这时表针指示在刻度线的中间位置,而不应选择×10或×1k挡(这时表针的指示远离中间位置).2.每次变换电阻的挡位以后,都要重调欧姆零点,否则测量结果不准确.如果旋动“调零旋钮”已无法使表针到达“0”位,则说明表内电池电压不足,应打开电表背面的电池盒盖板,换上同规格的新电池(注意电池的极性).3.测量电路中的电阻时,应先切断电源.如果待测电阻有并联支路存在,必须将待测电阻的一端脱开,然后再对它测量,否则电表的读数不是待测电阻的阻值,而是各支路电阻并联后的总阻值.如果电路中有大电容器存在,必须先将电容器放电完毕以后,才能进行测量.4.检查晶体管时,必须使用“×100”或“×1k”挡.不能使用“×1”或“×10 k”挡,因前者电流太大(100 mA左右),后者电压太高(9 V),都可能损坏晶体管.5.使用欧姆挡检查整流元件(晶体二极管)的正负极性时,必须注意到:万用电表内电池的“+”极是与黑表笔(即表面的“-”插孔)相连的.因此电流是从黑表笔流出,经外接元件后再回到红表笔去.如果忽视这一点,就会引起判断上的错误.6.使用欧姆挡的间歇中,不要让两表笔短路,以免损耗电池.表针长时间偏转,对电表的保养也不利.7.测电阻时,待测电阻要与电源以及其他电阻断开,且不能用手接触表笔.8.用多用电表测黑箱时,一定要先用电压挡判断其内部有无电源,确认无电源后才能使用欧姆挡测量.9.使用完毕,将表笔从插孔中拔出,并将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡 六、误差分析测量值偏大其主要原因可能是表笔与电阻两端接触欠紧而引入接触电阻,或者在连续测量过程中,表笔接触时间过长,引起电表内电池电动势下降,内阻增加.如果是高值电阻的测量值,则可能是人体电阻并入造成.欧姆表的刻度是按标准电池标出,当电池用旧了,电动势和内阻均发生变化,由此引起测量误差.交流与思考:使用欧姆挡,在选取量程时,为什么使指针指在中值电阻附近可提高测量准确度?提示:若指针偏转角度太大,由于读数太小而造成偶然误差增大;若指针偏转角度太小,由于刻度线太密集而使读数不准确,甚至无法读数.所以,只有指针指在中值电阻附近时才比较准确. 重难探究考点 欧姆表(挡)原理(1)原理图:(如图7-3-59所示)图7-3-G 是电流表,内阻为R g ,满偏电流为I g .电池的电动势为E ,内阻为r .电阻R 为可变电阻,也叫调零电阻. (2)欧姆表原理:xg R r R R EI +++=,即I 与R x 一一对应.(3)特点: A.R x =0,此时rR R EI g g ++=,指针偏转最大.B.红、黑表笔不接触,I =0,指针不偏转,刻度值为∞.C.测电阻R x 时,xg R r R R EI +++=.由于I 和R x 之间不成正比,所以欧姆表刻度是不均匀的.D.测量时被测电阻要与原电路断开.交流与思考:欧姆表的中值电阻与内阻有何关系?由此解释为何每次欧姆表换挡都要调零. 提示:由中内内R R EI R E I g g +==2,,解得R 内=R 中,即中值电阻等于欧姆表的内阻. 若换用不同的挡时,其中值电阻都是不同的,欧姆表对应的内阻也不相同.因此,在不同的挡位时,只有重新调零才能使指针指在满偏位置.【探究】 如图7-3-60所示为欧姆表的原理示意图,其中电流表的满偏电流为300 μA ,内阻R g =100 Ω,调零电阻最大阻值R =50 k Ω,串联的固定电阻R 0=50 Ω,电池电动势E =1.5 V ,用它测量电阻R x 能准确测量的阻值范围是_________________.图7-3-A.30 k Ω~80 k ΩB.3 k Ω~8 k ΩC.300 k Ω~800 k ΩD.3 000 k Ω~8 000 k Ω解析:当红、黑表笔短接时,根据0R R R r E I g +++=得Ω==+++k 50IER R R r g当指针指在中间时,被测电阻为R x ,则R x =R +R g +R +R 0=5 k Ω使用欧姆挡读数时,指针偏转范围为中中R R 5~5中,即1 k Ω~25 k Ω,所以,选项B 正确. 答案:B 典例精析1.多用电表的应用【例1】 一学生用多用电表测电阻,他在实验中有违反使用规则之处.他的主要实验步骤如下:(1)选择开关扳到欧姆挡“×1 k”上(2)把表笔插入测试笔插孔中,先把两根表笔相接触,旋转调零旋钮,使指针指在电阻刻度的零位上;(3)把两根表笔分别与某一待测电阻的两端相接,发现这时指针几乎满偏; (4)换用“×100”的欧姆挡,发现这时指针的偏转适中,随即记下欧姆数值; (5)把表笔从测试笔插孔中拔出后,就把多用表放回桌上原处,实验完毕. 这个学生在测量时已注意到:待测电阻与其他元件和电源断开,不用手碰表笔的金属杆.这个学生在实验中违反了哪一条或哪一些重要的使用规则?答:____________________________________________________________. 解析:使用欧姆表要注意的地方比较多.使用前要经过调整(机械调零,选择量程后要电阻调零),使用后要复位(拔出表笔,选择开关应置于“OFF”挡或交流高压挡),使用过程中换挡后要重新调零……这些往往都是考查的重点.答案:该题中不符合操作规则的是:换到合适的量程后,要重新调整调零旋钮;使用后不能把选择开关置于欧姆挡.点评:注重多用电表测电阻的原理、实际操作和探索意识,是提高学生实验能力、适应高考要求的有效学习策略. 巩固与拓展多用电表表头的示意图如图7-3-61所示.图7-3-61在正确操作的情况下:(1)若选择开关的位置如灰箭头所示,则测量的物理量是________,测量结果为________. (2)若选择开关的位置如白箭头所示,则测量的物理量是________,测量结果为________. (3)若选择开关的位置如黑箭头所示,则测量的物理量是________,测量结果为________. (4)若选择开关的位置如黑箭头所示,正确操作后发现指针的偏转角很小,那么接下来的正确操作步骤应该依次为:________________________________;________________________________;________________________________.(5)全部测量结束后,应将选择开关拨到________或者________.(6)无论用多用电表进行何种测量(限于直流),电流都应该从________色表笔经________插孔流入电表.答案:(1)直流电压 1.20 V(2)直流电流47 mA(3)电阻17 kΩ(4)换用×1 kΩ倍率,重新调零将红黑表笔分别接触被测电阻的两根引线,读出指针所指刻度再乘以倍率得测量值(5)OFF 交流电压500 V挡位置(6)红正2.使用多用电表探索黑箱内的电学元件【例2】如图7-3-62所示,已知黑箱外有A、B、C三只接线柱,黑箱内有一只定值电阻和一个二极管,它们的两端都直接接在接线柱上.用多用电表依次测三只接线柱间的阻值,结果如下表所示.请判定黑箱内的结构.思路点拨:电阻的正反向电阻相同,二极管的正反向电阻不同,且差距很大.欧姆表的黑表笔接内部电源的正极,红表笔接内部电源的负极.解析:定值电阻阻值与电流方向无关.二极管有单向导电性,其电阻与电流方向有关:其正向电阻较小,反向电阻很大.电流方向总是从红表笔流入多用电表,因此一定是从黑表笔流入被测电路的.A、B间电阻与电流方向无关,因此一定是定值电阻;B、C间电阻与电流方向有关,且阻值较小,说明二极管一定直接接在B、C间且C为正极.答案:黑箱内结构如图7-3-63所示.图7-3-63点评:电学黑箱是指内部要素和结构尚不清楚的系统,其研究方法是用多用电表进行探索和推理,从而发现内部电学元件的连接关系.这类问题解题方法是:(1)根据黑箱的输入、输出信息,用多用电表进行探测和推理;(2)猜想黑箱内与题给条件相容的结构模型;(3)分析、验证是否满足题目有关条件,同时注意是否有多解.。

高中物理 第3章 从电表电路到集成电路 3.5 逻辑电路与集成电路学案 沪科版选修31

高中物理 第3章 从电表电路到集成电路 3.5 逻辑电路与集成电路学案 沪科版选修31

3.5 逻辑电路与集成电路1.逻辑电路处理数字信号的电路叫做数字电路。

数字电路主要研究电路的逻辑功能。

逻辑电路是由基本逻辑门电路构成的。

逻辑电路的信号只有两种状态:一是高电位状态,用1表示;一是低电位状态,用0表示。

按输入、输出关系的不同,可以将基本的逻辑门电路分为“与”门、“或”门、“非”门等。

(1)如果一个事件的几个条件都满足后,该事件才能发生,我们把这种关系叫做“与”逻辑关系,具有“与”逻辑关系的电路称为“与”门电路,简称“与”门。

(2)若几个条件中只要有一个条件得到满足,某事件就会发生,这种关系叫做“或”逻辑关系,具有“或”逻辑关系的电路称为“或”门电路,简称“或”门。

(3)输出状态和输入状态呈相反的逻辑关系,叫做“非”关系,具有“非”逻辑关系的电路被称为“非”门电路,简称“非”门。

预习交流1汽车内燃机的电动机启动时,要保证两个车门都关紧,才可能正常启动,这是哪一种逻辑关系?日常生活中你还能遇到哪些这样的逻辑关系?答案:与门关系 2.逻辑电路的运用生活中的声控、光控开关,这种灯的打开条件是,在无光的条件下,当有声音发出时,灯的开关被打开,这应该是“与”逻辑电路。

电热水器中水箱水位水温的自动控制是由分别接入的水位传感器和温度传感器完成的,只有当水箱充满水而且水温低于某一温时,才接通电路给水加热,这是一个“与”门电路。

简单的车门报警器是只要不是按常规打开车门,就会报警,接入的逻辑电路应是:“或”门电路,因车有多个车门。

3.集成电路(1)自真空电子管发明以来,电子器件的发展经历了五代。

第一代为电子管,第二代为晶体管,第三代为集成电路,第四代为大规模集成电路,第五代为超大规模集成电路。

(2)集成电路是将二极管、三极管、电阻和电容等元件,按照电路结构的要求制作在一小块半导体材料上,形成一个完整的、具有一定功能并经过封装而制成的电路。

(3)集成电路与由分立元件组装的普通电路相比,具有重量轻、体积小、性能好和省电等多项明显优势。

高二物理 第三章 第4节 多用电表电路分析与设计

高二物理 第三章 第4节 多用电表电路分析与设计

嘴哆市安排阳光实验学校高二物理选修3—1第三章 第4节 多用电表电路分析与设计上科版【本讲教育信息】 一、教学内容选修3—1 多用电表电路分析与设计二、考点点拨本节课的相关内容在高考的实验考查中可以说是必考内容,是需要重点掌握的内容。

三、跨越障碍 (一)电表的改装 1、电压表的改装(1)将满偏电压为g U 、内阻为g R 的小量程电流表改装成量程为U 的电压表,需要串联一个大电阻。

(2)将量程为g U 、内阻为g R 的小量程电流表改装成量程为U 的电压表,量程扩大倍数为gU Un =,需要串联的电阻为R 串=(n -1)g R(3)改装后的电压表内阻很大,并联在电路中时,可作断路处理。

2、电流表的改装(1)将满偏电流为g I 、内阻为g R 的小量程电流表改装成量程为I 的电流表,需要并联一个小电阻。

(2)将满偏电流为g I 、内阻为g R 的小量程电流表改装成量程为I 的电流表,量程扩大倍数为gI I n =,需要并联的电阻为R 并=1-n R g 。

(3)改装后的电流表内阻很小,串联在电路中时,可作短路处理。

注意:电表的改装原理属于串并联电路特点的应用,改装电路的设计除要遵守串并联电路的规律之外,还要考虑电路的安全性和方便性。

注意:(1)电表改装的问题实际上是串并联电路中电流、电压的计算问题,只要把表头看成一个电阻g R 即可。

(2)无论表头改装成电压表还是电流表,它的三个参量g U 、g I 、g R 是不变的,即通过表头的最大电流并不改变。

(3)电表的校对按图所示的电路对改装成的电表进行校对,校对时注意搞清楚改装后电表刻度盘每一小格表示多大的数值。

(4)电流表、电压表在测量时对电路的影响a .测电压时,电压表由于并联在电路中,使整个电路的电阻减小,电压表量程越大,内阻越大,测量时对电路的影响越小。

b .测电流时,电流表由于串联在电路中,使整个电路的电阻增大,电流表量程越大,内阻越小,测量时对电路的影响越小。

高中物理 第3章 从电表电路到集成电路 3.4 多用电表电路分析与设计教案2 沪科版选修3-1-沪科

高中物理 第3章 从电表电路到集成电路 3.4 多用电表电路分析与设计教案2 沪科版选修3-1-沪科

3.4多用电表电路分析与设计一、教材分析“多用电表〞是人教版高中物理选修3-1第二章第八节的内容,它是电流表、电压表改装学完后,研究欧姆表的改装问题,又是闭合电路欧姆定律的深化和实际应用,学生通过本节课的学习,既能巩固电学问题的分析思路,加深对闭合电路欧姆定律的理解,激发学生的学习兴趣,培养学生合作、探究、交流能力,具有很重要的实际意义。

二、教学目标1、知识目标(1)知道常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表G(表头)改装而成的,了解电流表(表头)的原理,知道什么是电流表满偏电流和满偏电压;(2)理解表头改装成常用电压表和电流表的原理,会用万用表测量电路元件上的电压、电流、电阻等电学量;(3)会用多用表判断二极管的质量和极性等;(4) 会用多用表查找电路故障。

2、过程与方法(1)通过多用电表原理的分析过程,认识物理学分析、研究实际问题的方法;;(2)经历学会使用多用电表的探究过程,认识科学探究的意义,认识物理实验在物理学发展过程中的作用。

3、情感态度与价值观通过本节课的教学活动,要培养学生的应用意识,培养学生尊重客观事实、理论联系实际、实事求是的科学态度和人生观。

引导学生关心实际问题,获得成功的喜悦,立志于把所学物理知识应用到实际中去。

还要引导学生养成良好的生活习惯,爱护器材,节约能源。

三、教学重点难点重点:(1)将表头G改装成大量程电压表和电流表的原理,理解改装后电压表和电流表的量程的物理意义;(2)学会使用多用电表。

难点:(1)理解改装后电压表和电流表的量程的物理意义;(2)量程的选择。

〔3〕欧姆表刻度的确定四、学情分析1.知识基础分析:①掌握了闭合电路欧姆定律,并已熟练掌握了电路串并联的规律,会利用该定律列式求解相关问题。

②掌握了电流表改装成大量程电流表和电压表的原理和刻度方法。

2.学习能力分析:①学生的观察、分析能力不断提高,能够初步地、独立发现事物内在联系和一般规律的能力。

②具有初步的概括归纳总结能力、逻辑推力能力、综合分析能力。

高中物理第3章从电表电路到集成电路3_4多用电表电路分析与设计学业分层测评沪科版选修3-1

高中物理第3章从电表电路到集成电路3_4多用电表电路分析与设计学业分层测评沪科版选修3-1

精选教学设计多用电表电路剖析与设计(建议用时: 45 分钟 )[ 学业达标 ]1. (多项选择 )以下对于电流表与电压表的说法中,正确的选项是()A.都是电流表G 与电阻并联改装而成的B.都是电流表G 与电阻串连改装而成的C.它们自己都有内阻,不过电流表的内阻一般很小,而电压表的内阻一般很大D.电流表的内阻一定比用来改装的电流表G 的内阻小,而电压表的内阻一定比用来改装的电流表G 的内阻大【分析】把电流表G 改装成量程较大的电流表时,是给电流表G 并联一个分流电阻,而把电流表G 改装成电压表时,是给电流表G 串连一个分压电阻,故 A 、 B 选项错误.由于串连总电阻大于每一个电阻,并联总电阻小于每个电阻,故C、D 选项正确.【答案】CD2. (多项选择)(2016·塔城高二检)测图如3-4-9所示,甲、乙两个电路,都是由一个敏捷电流表 G 和一个变阻器R 构成,以下说法正确的选项是()甲乙图 3-4-9A.甲表是电流表,R 增大时量程增大B.甲表是电流表,R 增大时量程减小C.乙表是电压表,R 增大时量程增大D.乙表是电压表,R 增大时量程减小【分析】由电流表原理可知甲为电流表,且R 增大时,干路电流减小,量程减小, B 正确.乙为电压表且R 越大,量程U= I g(R g+ R)越大,C正确.【答案】BC3.把一只量程为10 mA 、内阻为 100 欧的电流表改装成一只量程为10 V 的电压表,则应当给这只电流表()A.串连一个阻值为900 欧的电阻B.串连一个阻值为100 欧的电阻C.并联一个阻值为900 欧的电阻D.并联一个阻值为100 欧的电阻【分析】串连电阻 R=10 V/10 mA-100Ω=900Ω.【答案】 A4.一个电流表的刻度盘的每 1 小格代表1μ A,内阻为R g.假如把它改装成量程较大的电流表,刻度盘的每一小格代表nμA,则()【导学号: 37930037】A.给它串连一个电阻,阻值为nR gB.给它串连一个电阻,阻值为(n-1) R gR gC.给它并联一个电阻,阻值为nR gD.给它并联一个电阻,阻值为n-1n 倍,故应并联分流电阻R=1【分析】电流表的量程变成本来的R g.选项D正确.n -1 【答案】 D5.如图 3-4-10 所示,将一个电流计G 和一个电阻串连能够改装成电压表,将一个电流计 G 和一个电阻并联能够改装成电流表,要使它们的量程增大,R 、R 应怎样变化()1 2图 3-4-10A.R1增大,R2增大B.R1减小,R2减小C.R 增大, R 减小D.R减小,R增大1 2 1 2【分析】电流计改装为电压表应串连一个电阻,改装为电流表应并联一个电阻,电压表量程为 U= I g(R g+R1),电流表量程为I g R g,故应增大 R1,减小 R2. I= I g+R2【答案】 C6.一电流表的满偏电流I g=1 mA ,内阻为 200 Ω . 要把它改装成一个量程为 0.5 A 的电流表,则应在电流表上 ( )A.并联一个200Ω的电阻B.并联一个Ω的电阻C.串连一个Ω的电阻D.串连一个200Ω的电阻由 I g R=(I- I g)r 并得 r 并=I g R 0.001 × 200【分析】=Ω≈ 0.4 ΩB,对.I- I g 0.5 -【答案】 B7 . (多项选择 )两只完整同样的敏捷电流表改装成量程不一样的电压表和,若将改装后的两表串连起往来测某一电路的电压,则两表()【导学号: 37930038】A.读数同样B.指针偏转角度同样C.量程大的电压表读数大D.量程大的电压表读数小【分析】因为两个电压表是用同样的电流表改装的,当两个电压表串连使用时,经过两表的电流是同样的,因此表头指针偏转的角度是同样的,刻度盘上的示数表示的是电压表两头的电压,因此其示数是不一样的.【答案】BC8.某电流表串连一个9.5 kΩ的电阻后,可丈量的最大电压是10 V .假如给它串连一个 49.5 kΩ的电阻,可丈量的最大电压是50 V .求电流表的内阻R g和满偏电流I g.【分析】10 V 量程时: 10 =I g (9 500 +R g );50 V 量程时: 50 =I g (49 500 +R g),联立得 R g=0.5 kΩI,g=1 mA.【答案】0.5 kΩ1 mA[ 能力提高 ]9.一电流表 (表头 )并联一个分流电阻后就改装成一个大批程的电流表,当把它和标准电流表串连后去测某电路中的电流时,发现标准电流表读数为 1 A ,而改装电流表的读数为1.1 A ,略微偏大一些,为了使它的读数正确,应()A.在原分流电阻上再并联一个较大的电阻B.在原分流电阻上再串连一个较小的电阻C.在原分流电阻上再串连一个较大的电阻D.在原分流电阻上再并联一个较小的电阻【分析】改装电流表示数偏大,说明改装成电流表时并联的分流电阻偏大.故要使内阻略微变小一些,需要在原分流电阻上再并联一个较大的电阻,故 A 正确.【答案】 A10 . (2013·全国卷Ⅱ)某同学用量程为1 mA 、内阻为120 Ω的表头按图3-4-11甲所示电路改装成量程分别为 1 V 和 1 A 的多用电表.图中R1和 R2为定值电阻,S为开关.回答以下问题:甲乙图 3-4-11(1)依据图甲所示的电路,在图乙所示的实物图上连线.(2) 开关 S 闭合时,多用电表用于丈量________(选填“电流”“电压”或“电阻”) ;开关 S 断开时,多用电表用于丈量________选(填“电流”“电压”或“电阻”) .【分析】(1) 实物图上连线要依据先串后并的原则,连线如下图.(2) 开关 S 闭合时,并联了一个支路,多用电表用于丈量较大的电流,开关S 断开时,串连电阻 R2起分压作用,多用电表用于丈量较大的电压.【答案】看法析11. 如图 3-4-12所示,有一个表头G,满偏电流为I g=1 mA,内阻 R g=100Ω,用它改装为有 5 V 和 50 V 两种量程的电压表,求R1、 R2的阻值各为多大?图 3-4-12【分析】当公共端与 5 V 端接入被测电路时,量程为U1=5 V,当公共端与50V 端接入被测电路时,量程为U2=50 V.由串连电路的电压分派关系可知:U1 5- 100)1 =-g =( -3 ΩR I R 1 ×10g= 4900 Ω= 4.9 k ΩR =U2 50 Ω-R =( -3- 100)2 I g 1× 10g= 49 900 Ω= 49.9 k Ω.【答案】 4.9 k Ω49.9 k Ω12 .某电流表内阻R g为200 Ω,满偏电流 I g为2 mA,如图3-4-13 甲、乙改装成量程为 0.1 A 和 1 A 的两个量程的电流表,试求:甲乙图 3-4-13(1)图甲中, R1和 R2各为多少?(2)图乙中, R3和 R4各为多少?(3)从安全角度剖析,哪一种改装方法较好?【分析】(1) 按图甲接法,由并联电路中电流跟电阻成反比,可得I g 2 ×-310R1=R g=-3× 200 Ω=0.1 -I g0.1 - 2 × 104.08 ΩI - 32× 10g R =-3× 200 Ω=Ω.R =2 g1 -I g 1- 2× 10(2) 按图乙接法,量程为 1 A 时,R和R g串连后与R并联;量程为0.1A 时,R和R4 3 34 串连后与 R g并联,分别得I g( R g+R4)=(1- I g)R3I g R g=- I g)(R3+ R4)解得 R3=ΩR,4=Ω.(3)乙图接法较好.甲图中,若开关S 接触不良而没有接通,或换量程的过程中,电流将所有流经表头,可能把表头烧坏.【答案】ΩΩ Ω3. 67Ω (3)看法析。

沪教版高中物理选修3-1第三章 从电表电路到集成电路 3.4多表电表电路分析与使用(共13张PPT)

沪教版高中物理选修3-1第三章 从电表电路到集成电路 3.4多表电表电路分析与使用(共13张PPT)
2.多用电表是怎样将这个表头改装为0-5V的电压表去测电压的?
?
把n=U/Ug叫做电压量程 的放大倍数
RV=Rg+R
练习1:已知电流表G的量程为50μA,内阻
为2000Ω,改装为量程为10V的电压表,应
串联一个R1= 198000Ω的电阻,改装为50V
的电压表应串联R2= 998000Ω的电阻.
若改装为双量程电流表,画出电路图,标明 阻值。
改装电压表 改装电流表
电路图
R的作用
R的计算
改装后电 表电阻
分压
U=Ig(R+Rg)
R=IUg-Rg
RV Rg R
分流
RA
Rg R Rg R
能力提升: 4、有两个量程的电压表,当使用a、b两个端点时,
量程为10V,当使用a 、 c 两个端点时,量程为 100V。已知表头内阻为Rg=500Ω,满偏电流为 Ig=1mA,求电阻R1、R2的值。
mA
2、三个主要参数 • 内阻Rg—电流计本身的电阻
(几百欧到几千欧)
• 满偏电流 Ig—指针偏到最大刻度
时的电流
• 满偏电压Ug —电流计通过满偏电流 时,加在它两端的电压
U g I g Rg
3、电路图符号:
G
讨论与思考:
1. 有一个多用电流表头G,内阻Rg=1000Ω,满偏电流 Ig=50uA。表头两端允许加的最大电压是多少?
3.4 多用电表电路分析与设计
复习:
串联电路
I R1
R2
U1
U2
U
并联电路
I1 R1
I
I2 R2
U
串联电路中电阻起分压作用 并联电路中电阻起分流 作用
多用电表既 能测电压, 又能测电流 ,还能测电 阻,而且具 有多个量程 ,它是怎样 实现这些功 能的?

高中物理第3章从电表电路到集成电路3.4多用电表电路分析与设计沪科版选修3_1

高中物理第3章从电表电路到集成电路3.4多用电表电路分析与设计沪科版选修3_1

有一个电流表 G,内电阻 Rg=10 Ω,满偏电流 Ig=3 mA.要把它改 装成量程为 0~3 V 的电压表,应该串联一个多大的电阻?改装后电压表的内电 阻是多大?
思路点拨:解答本题可以按照以下思路进行分析:
【解析】
电流表的满偏电压为:
Ug=IgRg=3×10-3×10 V=0.03 V 串联电阻需承担的电压为: U′=U-Ug=3 V-0.03 V=2.97 V U′ 2.97 V 串联电阻的阻值:R= I = =990 Ω -3 3×10 A g 改装后的内阻为:Rv=R+Rg=1 000 Ω.
知 识 脉 络
[自 主 预 习· 探 新 知]
[知识梳理] 一、多用电表测电压电路 1.多用电表的表头
2.电路设计 (1)电路组成:由表头和 分压电阻 组成.
图 341 (2)分压电阻的确定:根据串联电路的特点 U= Ug+UR
U -Rg I ( R + R ) g g I ,即 U= 可得 R= g
【提示】 (1)× 多用电表测电压电路表头和分压电阻串联. (3)× 分压电阻的阻值等于量程与满偏电流的比值减去表头内阻. (6)× 分流电阻和表头并联.两者电流不相等.
2.电流表的内阻是 Rg=200 Ω,满刻度电流值是 Ig=500 μA,现欲把这电 流表改装成量程为 3.0 V 的电压表,正确的方法是( ) 【导学号:69682159】 A.应串联一个 1 800 Ω 的电阻 B.应并联一个 0.1 Ω 的电阻 C.应串联一个 5 800 Ω 的电阻 D.应并联一个 1 800 Ω 的电阻
C [把电流表改装成 3 V 的电压表需要串联分压电阻,分压电阻阻值为:R 3 U =I -Rg= Ω-200 Ω=5 800 Ω.] 500×10-6 g

2015年沪科版物理课件(选修3-1)第3章《从电表电路到集成电路》

2015年沪科版物理课件(选修3-1)第3章《从电表电路到集成电路》

自我检测
学案8
章末总结
(2)用欧姆挡检查: 断开 选填“断开”或“闭合”). ①测试前,应将开关 S______(
用欧姆挡检查时,测试前应首先将开关 S 断开.
网络构建
章末总结
电压表示数 有示数 有示数 无示数 有示数 B.灯 B 短路 D.d、 f 段断路
专题整合
因合上开关 S 后, A、 B 灯都不亮, 又只有某一项有故障, 所以只发生 断路的故障 .根据测试结果, a、 b 间有示数, 说明 a→电源 →b 完好; c、 b 间有示数,说明 c→a→电源 →b 完好; c、d 无示数,说明 c→ 灯 A→d 间完好; d、 f 有示数,说 明 d→c→a→电源 →b→f 完好 .综 上分析应是 d、 f 段断路 .
U 解析 由欧姆定律有 R= ,在并 I 联电路中,电压相等,所以有 1 1 1 1 1 1 R1∶R 2∶R3= ∶ ∶ = ∶ ∶ I1 I2 I3 1 2 3 = 6∶3∶ 2.
网络构建
专题整合
自我检测
学案8
章末总结
二、电路故障的分析方法 1.用电压表检查故障:(1)断路故障判断:用电压表与电源并联,若 有示数,再逐段与电路并联,若电压表示数与电源电动势相等, 则说明该段电路中有断点 .(2)短路故障判断:用电压表与电源并 联,若有示数,再逐段与电路并联,若电压表示数为零,则说明 该段电路被短路. 2.用欧姆表检查故障:用欧姆表检查故障,一定要注意将待测部分 与电路断开.若测得某段电路的电阻为零,说明该部分短路;若 测得某段电路的电阻无穷大,说明该部分断路.
答案 (1)3.75 V 15 45 (2) V V 7 7
11.25 V
网络构建
专题整合
自我检测

【学案导学设计】2014-2015学年高中物理 第3章 从电表电路到集成电路 多用电表电路分析与设计

【学案导学设计】2014-2015学年高中物理 第3章 从电表电路到集成电路 多用电表电路分析与设计

学案4 多用电表电路分析与设计[学习目标定位] 1.掌握将小量程电流表改装成大量程电压表的原理,并进行有关计算.2.掌握将小量程电流表改装成大量程电流表的原理,并进行有关计算.一、多用电表测电压电路1.多用电表的表头是一个小量程的电流表,表头的内阻Rg 为几百欧到几千欧,它的满偏电流Ig(指针偏转到最大刻度时的电流)为几微安到几十微安.当表头通过满偏电流时,加在它两端的电压叫做满偏电压Ug.由欧姆定律可知,它的满偏电压仅为几毫伏到几十毫伏. 2.利用串联电路的分压原理,将电流表串联一只适当阻值的电阻R ,就可以改装成一定量程的电压表,若改装后的量程为U ,则分压电阻R =UIg -Rg.二、多用电表测电流电路利用并联电路的分流原理,将电流表并联一只适当阻值的电阻R ,就可以改装成一定量程的电流表,若改装后的量程为I ,则分流电阻R =IgRgI -Ig.一、多用电表测电压电路 [问题设计]有一个满偏电流Ig =50 μA ,内阻Rg =1 000 Ω的电流表,现在想把它改装成量程为0~5 V 的电压表,应如何做?答案 将表头串联一个电阻R ,当电流表满偏时,使串联电阻R 和Rg 两端总电压达到5 V ,如图所示由Ug =IgRg 得Ug =50 mV 再由Ig(Rg +R)=U 可得:R =U -Ug U ·Rg =(U Ug-1)Rg =(100-1)Rg =9.9×104 Ω.[要点提炼]1.要想把满偏电流为Ig 、内阻为Rg 的电流表改装成量程为U 的电压表,需将表头串联一个分压电阻,如图1所示.图1则U =IgRg +IgRx 所以Rx =U -IgRgIg.改装后的电压表内阻为RV =Rg +Rx.2.要改装成双量程电压表,其表头需串联两个电阻,如图2所示.图2二、多用电表测电流电路 [问题设计]有一个满偏电流Ig =50 μA 、内阻Rg =1 000 Ω的电流表,现在想把它改装成一个量程为0~3 A 的电流表,应如何做?答案 利用并联电阻的分流作用,可并联一个分流电阻R ,使当表头满偏时,通过表头和R 的总电流为3 A.如图所示,根据IgRg =IR·R ,IR =I -Ig 得 R =IgRg I -Ig =50×10-6×1 0003-50×10-6Ω≈0.0167 Ω [要点提炼]1.小量程电流表改装成大量程电流表需并联一个分流电阻.2.满偏电流为Ig 、内阻为Rg 的电流表改装成量程为I 的电流表的电路如图3所示.图3则有:IgRg =(I -Ig)RxRx =IgRg I -Ig改装后的电流表内阻为RA =RxRgRx +Rg.3.双量程电流表的电路中需接两个电阻,电路结构如图4所示.图4三、伏安法测电阻 [问题设计]电压表、电流表都是由小量程的电流表改装而成,电压表的内阻不是无穷大,电流表的内阻不是零,用伏安法测量电阻R 时,电表的内阻对测量结果是否有影响? 答案 有影响. [要点提炼]1.电流表外接法:如图5甲所示,由于电压表的分流导致电流的测量值偏大,由R =UI 可知,R 测<R 真(填“>”、“<”或“=”),R 越小,电压表分流越小,误差越小,因此这种接法适合测小(填“大”或“小”)电阻.图52.电流表内接法:如图乙所示,由于电流表的分压,导致电压U 的测量值偏大.由R =UI 得R 测>R 真(填“>”、“<”或“=”),R 越大,电流表的分压越小,误差就会越小.因此这种接法适用于测量大(填“大”或“小”)电阻.一、电压表的改装例1 有一个电流计G ,内电阻Rg =10 Ω,满偏电流Ig =3 mA.(1)要把它改装成量程为3 V 的电压表,应该串联一个多大的电阻?改装后电压表的内电阻是多大?(2)若要把它改装成量程为15 V 的电压表,应该串联一个多大的电阻?改装后的电压表的内阻是多大?解析 (1)表头G 的满偏电压Ug =IgRg =0.03 V 分压电阻R1两端的电压UR1=U1-Ug =2.97 V 串联电阻的阻值为R1=UR1Ig=990 Ω改装后的内阻为RV1=U1Ig =30.003 Ω=1 000 Ω.(2)分压电阻R2两端的电压UR2=U2-Ug =14.97 V . 串联电阻的阻值R2=UR2Ig =14.970.003 Ω=4 990 Ω改装后的内阻RV2=U2Ig =150.003Ω=5 000 Ω.答案 (1)990 Ω 1 000 Ω (2)4 990 Ω 5 000 Ω 二、电压表的改装例2 一个电流表的电阻RA 为0.18 Ω,最大量程为10 A ,刻度盘分为100个刻度.现将其最大量程扩大为100 A ,需________联一个________Ω的电阻,此时刻度盘每个刻度表示______A ;新的电流表的内阻为________Ω.解析 扩大电流表的量程,需要并联一个分流电阻,电路如图.分流电阻为R =IARAI -IA =0.02 Ω,扩大后每个刻度表示电流值为:I0=100100 A =1 A ,扩大后电流表的内阻为R 与RA 的并联电阻:R 内=RRAR +RA =0.018 Ω.答案 并 0.02 1 0.018三、伏安法测电阻例3 用电流表和电压表测量电阻Rx 的阻值.如图6所示,分别将图(a)和(b)两种测量电路连接到电路中,按照(a)图时,电流表示数为4.60 mA ,电压表示数为2.50 V ;按照(b)图时,电流表示数为5.00 mA ,电压表示数为2.30 V ,比较这两次结果,正确的是( )图6A .电阻的真实值更接近543 Ω,且大于543 ΩB .电阻的真实值更接近543 Ω,且小于543 ΩC .电阻的真实值更接近460 Ω,且大于460 ΩD .电阻的真实值更接近460 Ω,且小于460 Ω解析 比较题图(a)、(b)的电压读数,可知ΔU =0.20 V ,则ΔU U =0.202.50=0.08;电流变化ΔI =0.40 mA ,则ΔI I =0.404.60≈0.087,可见ΔI I >ΔUU ,即电流变化明显一些,可见电压表内阻带来的影响比电流表内阻带来的影响大,故应采取内接法,即按照(a)图所示电路测量电阻Rx ,Rx =2.5 V4.60×10-3 A =543 Ω,此法测量值偏大,因此选项B 正确.答案 B1.(电表的改装)将分压电阻串联在电流表上,改装成电压表,下列说法中正确的是( ) A .接上分压电阻后,增大了原电流表的满偏电压B .接上分压电阻后,电压按一定比例分配在电流表和分压电阻上,电流表的满偏电压不变C .如分压电阻是表头内阻的n 倍,则电压表量程扩大到n 倍D .通电时,通过电流表和分压电阻的电流一定相等 答案 BD解析 电流表改装成电压表后,电压按一定比例分配在电流表和分压电阻上,电流表的满偏电压并不改变,并且电流表和分压电阻是串联关系,通过的电流一定相等,故选项A 错误,选项B 、D 正确.如分压电阻是表头内阻的n 倍,则电压表量程扩大到(n +1)倍,故选项C 错误.2.(电表改装原理)如图7所示,甲、乙两个电路,都是由一个灵敏电流计G 和一个变阻器R 组成,它们之中一个是测电压的电压表,另一个是测电流的电流表,那么以下结论中正确的是( )图7A .甲表是电流表,R 增大时量程增大B .甲表是电流表,R 增大时量程减小C .乙表是电压表,R 增大时量程减小D .上述说法都不对 答案 B解析 电压表中电阻分压,串联;电流表中电阻分流,并联.甲表为电流表,乙表为电压表.并联电路电阻大时分流少,所以R 增大时量程减小;串联电路电阻大时分压多,所以R 增大时量程增大.3.(伏安法测电阻)如图8所示的电路中,电压表和电流表的读数分别为10 V 和0.1 A ,电流表的内阻为0.2 Ω,那么有关待测电阻Rx 的下列说法正确的是( )图8A .Rx 的测量值比真实值大B .Rx 的测量值比真实值小C .Rx 的真实值为99.8 ΩD .Rx 的真实值为100.2 Ω 答案 AC解析 因为电流表和Rx 直接串联,所以电流表读数I′等于流过Rx 的真实电流I ,电压表并联在电流表和Rx 串联电路的两端,故电压表读数U′大于Rx 两端的真实电压U ,所以Rx 的测量值Rx′=U′I′大于真实值Rx =U I ,故A 对.Rx 的真实值为:Rx =U I =U′-I′RA I′=10-0.1×0.20.1Ω=99.8 Ω,故C 对.4.(电流表的改装)有一个量程为0.5 A 的电流表,与阻值为1 Ω的电阻并联后通入0.6 A 的电流,电流表的示数为0.4 A ,若将该电流表的量程扩大为5 A ,则应________联一个阻值为________ Ω的电阻. 答案 并 0.056 解析 电流表内阻Rg =0.6-0.4×10.4Ω=0.5 Ω,当量程扩大为5 A 时,Ig′=0.5 A ,分流电流IR =(5-0.5) A =4.5 A ,所以分流电阻R =Ug′/IR =Ig′Rg IR =0.5×0.54.5Ω≈0.056 Ω.题组一电压表的改装1.把表头G改装成电压表时,下列说法正确的是()A.改装的原理是串联电阻有分压作用B.改装成电压表后,原电流表本身允许通过的最大电流值也随着变大了C.改装后原电流表自身的电阻也增大了D.改装后使用时,加在原电流表两端的电压的最大值不变答案AD解析电流表改装成电压表的原理是串联电路的分压作用,故A正确;电流表改装成电压表后Rg、Ig、Ug均不变,故B、C错误,D正确.2.一个电压表由表头○G与分压电阻R串联而成,如图1所示,若在使用中发现此电压表的读数总是比准确值稍小一些,采用下列哪种措施可以加以改进()图1A.在R上串联一个比R小得多的电阻B.在R上串联一个比R大得多的电阻C.在R上并联一个比R小得多的电阻D.在R上并联一个比R大得多的电阻答案 D解析若在R上再串联一个电阻,只会导致电压表的内阻更大,读数比实际值更小,误差更大,不可行;若在R上并联一个电阻,可以引起总电阻的减小,但若并联一个比R小得多的电阻,并联的总电阻也会比R小得多,会引起电压表的示数比实际值大,造成更大的误差.所以只能在R上并联一只比R大得多的电阻,使并联的总电阻稍小于R,可以满足要求.综上可知,选项D正确.3.有一只满偏电流Ig=5 mA,内阻Rg=400 Ω的电流表G.若把它改装成量程为10 V的电压表,应________联一个________Ω的分压电阻.该电压表的内阻为________Ω.答案串 1 600 2 000解析改装成电压表时应串联一个分压电阻.由欧姆定律得U=Ig(Rg+Rx),分压电阻Rx=UIg-Rg=105×10-3Ω-400 Ω=1 600 Ω,该电压表内阻RV=Rg+Rx=2 000 Ω.4.一量程为100 μA的电流表,内阻为100 Ω,表盘刻度均匀,现串联一个9 900 Ω的电阻将它改装成电压表,则该电压表的量程为______ V.用它来测量电压时,表盘指针位置如图2所示,此时电压表的读数大小为______ V.图2答案 1 0.8题组二 电流表的改装5.把表头G 改装成大量程电流表时,下列说法正确的是( ) A .改装原理为并联电阻能增大通过G 的电流B .改装成电流表后,表头G 本身允许通过的最大电流并不改变C .改装后,表头G 自身的电阻减小了D .改装后使用时,表头G 本身的参量都不改变,整个并联电路允许通过的电流增大了 答案 BD解析 把表头G 改装成大量程的电流表时,只是并联了一个分流电阻,使整体并联电路允许通过的最大电流增大,但表头的各特征量都不变,故B 、D 对,A 、C 错. 6.一个电流表的刻度盘的每1小格代表1 μA ,内阻为Rg.如果把它改装成量程较大的电流表,刻度盘的每一小格代表n μA ,则( ) A .给它串联一个电阻,阻值为nRg B .给它串联一个电阻,阻值为(n -1)Rg C .给它并联一个电阻,阻值为RgnD .给它并联一个电阻,阻值为Rgn -1答案 D7.一个电流表由小量程的电流表G 与电阻R 并联而成.若在使用中发现此电流表读数比准确值稍小些,下列采取的措施正确的是( ) A .在R 上串联一个比R 小得多的电阻 B .在R 上串联一个比R 大得多的电阻 C .在R 上并联一个比R 小得多的电阻 D .在R 上并联一个比R 大得多的电阻 答案 A解析 电流表读数比准确值稍小些,是由于并联的电阻R 阻值偏小,而使流经小量程的电流表的电流偏小造成的,所以应该给电阻R 串联一个阻值比R 小的多的电阻,从而使通过G 的电流变大. 题组三 综合题组8.用两个相同的小量程电流表,分别改装成了两个量程不同的大量程电流表A1、A2,若把A1、A2分别采用串联或并联的方式接入电路,如图3所示,则闭合电键后,下列有关电流表的示数和电流表指针偏转角度的说法正确的是( )图3A .图(a)中的A1、A2的示数相同B .图(a)中的A1、A2的指针偏角相同C .图(b)中的A1、A2的示数和偏角都不同D .图(b)中的A1、A2的指针偏角相同 答案 B解析 电表的示数是由通过电流表A1、A2的电流决定的,而电表指针的偏角是由通过内部小量程电流表的电流决定的.两个电流表并联时,两个相同的小量程电流表是并联关系,所以,通电时,两小量程的电流表中通过的电流相同,A1、A2的指针偏角相同,B 正确; A1、A2的内阻不同,并联时,A1、A2中通过的电流不同,A1、A2的示数不相同,A 不正确;A1、A2两表串联时,通过电流表的电流相同,示数相同;但是,由于电流表内阻不同,通过小量程电流表的电流不同,A1、A2的指针偏角不同,故C 、D 错误.9.两个定值电阻R1、R2串联接在U =12 V 的稳压直流电源上,有人把一个内阻不是远大于R1、R2的电压表接在R1的两端,如图4所示,电压表示数为8 V .如果把它改接在R2的两端,则电压表的示数将( )图4A .小于4 VB .等于4 VC .大于4 V 而小于8 VD .等于或大于8 V 答案 A解析 电压表指针的偏转角度取决于通过电压表的电流大小,电压表的示数等于通过电压表的电流与电压表内阻RV 的乘积,当电压表并联在电阻R1两端时,ab 间的电阻是R1与电压表内阻RV 并联后的等效电阻Rab ,根据电阻并联的公式推知它将小于R1,由于ac 间电压为12 V ,于是由电压表的读数8 V 可推出电阻R2两端电压为4 V ,由此根据欧姆定律就推出Rab ∶R2=2∶1,这样由Rab<R1得出R1∶R2>2∶1.由于ac 之间的电压稳定在12 V 不变,由此根据串联电路的分压原理可以推断,当不用电压表测量时,电阻R2两端的电压小于4 V ;当把电压表并联在R2两端时,bc 间的电阻Rbc 为R2和RV 的并联电阻,所以Rbc<R2,因而,电压表示数一定小于4 V .所以本题的正确选项是A.10.图5是改装并校准电流表的电路图,已知表头a 的量程为Ig =600 μA ,内阻为Rg ,A 是标准电流表,要求改装后的电流表量程为I =60 mA.完成下列填空. (1)图中分流电阻Rp 的阻值为________.图5 图6(2)在电表改装成后的某次校准测量中,A 表的示数如图6所示,由此读出流过A 电流表的电流为______mA.此时流过分流电阻Rp 的电流为______mA(均保留一位小数). 答案 (1)Rg99(2)49.5 49.011.如图7为实验室常用的两个量程的电压表原理图.当使用O 、A 两接线柱时,量程为3 V ;当使用O 、B 两接线柱时,量程为15 V .已知电流计的内阻Rg =500 Ω,满偏电流Ig =100 μA.求分压电阻R1和R2的阻值.图7答案 2.95×104 Ω 1.2×105 Ω解析 串联分压电路的特点就是电流相同.在改装的电压表中,各量程达到满偏电压时,经过“表头”的电流均为满偏电流.接O 、A 时:Ig =U1Rg +R1即R1=U1Ig -Rg =(310-4-500) Ω=2.95×104 Ω接O 、B 时:Ig =U2Rg +R1+R2即R2=U2Ig -Rg -R1=(1510-4-500-2.95×104) Ω≈1.2×105 Ω12.已知电流表的内阻Rg =120 Ω,满偏电流Ig =3 mA ,要把它改装成量程是6 V 的电压表,应串联多大的电阻?要把它改装成量程是3 A 的电流表,应并联多大的电阻? 答案 1 880 Ω 0.12 Ω解析 量程为6 V 的意思是当电压表(电流表串联电阻后的整体)两端电压为6 V 时,通过电流表的电流为满偏电流,指针指在最大刻度处,我们在最大刻度处标以6 V. 依以上分析,设串联电阻的阻值为R ,则 Ug =IgRg =3×10-3×120 V =0.36 V , UR =U -Ug =6 V -0.36 V =5.64 V .根据串联电路中的电压分配关系可得R =UR Ug Rg =5.640.36×120 Ω=1 880 Ω.量程为3 A 的意思是通过电流表(表头并联电阻后的整体)的电流为3 A 时,通过表头的电流为满偏电流,指针指在最大刻度处,在此处标以3 A. 设应并联电阻的阻值为R′,则其分担的电流为 IR′=I -Ig =3 A -3×10-3 A =2.997 A. 根据并联电路中的电流分配关系可得 R′=Ig IR′Rg =0.0032.997×120 Ω≈0.12 Ω.13.一块满偏电流Ig =1 mA 、线圈电阻Rg =100 Ω的小电流表.(1)把它改装成满偏电压U =10 V 的电压表;(2)把它改装成满偏电流I =0.6 A 的电流表,请分别画出电路图,并算出有关数据. 答案 见解析解析 (1)小量程电流表的满偏电压Ug =IgRg =0.1 V<U ,因此需要串联一个适当的分压电阻,可将其改装成电压表,改装的电路如图所示,由欧姆定律U =Ig(Rg +Rx),解得Rx =UIg-Rg =9 900 Ω.(2)小量程电流表的满偏电流Ig<I ,要将其改装成大量程的电流表,应给其并联一个适当的分流电阻,改装的电路如图所示,由并联电压相等得:IgRg=(I-Ig)Rx′解得:Rx′=IgI-IgRg≈0.167 Ω.。

高中物理第3章从电表电路到集成电路学习使用多用电表学案沪科选修31

高中物理第3章从电表电路到集成电路学习使用多用电表学案沪科选修31

学案1 学习使用多用电表[学习方针定位] 1.认识多用电表及其表盘,了解使用多用电表前应注意的事项.2.会用多用电表测直流电压、直流电流及导体的电阻.3.会用多用电表判断晶体二极管的极性.一、认识多用电表1.多用电表是一种可以测量电流、电压以及电阻等多个电学量的仪器.2.多用电表的构造:多用电表主要由表头、电路板和旋钮组成.(1)电表表头是由一个小量程的电流表和电路元件组成的.(2)面板的上半部为表盘,分别标有电压、电流和电阻的刻度线,用于读取这些电学量的测量值.(3)面板中央的定位螺丝用于调节指针的“0”位.(4)面板下半部中间的旋钮是功能选择开关,周围标有各种测量功能及量程.二、使用多用电表1.测量直流电压:(1)选择直流电压挡合适的量程.(2)将电表与被测电路并联,红表笔要接高(填“高”或“低”)电势端.(3)按照挡位所指的量程以及指针所指的刻度值,读出电压表的示数.2.测量直流电流:(1)选择直流电流挡合适的量程.(2)将被测电路导线卸开一端,把多用电表串联在电路中,让电流从“+”插孔流入电表.(3)按照挡位所指的量程以及指针所指的刻度值,读出电流表的示数.3.测量导体的电阻:(1)将功能选择开关扳到电否决上,选择好量程后,用电否决的调零旋钮把指针调到电阻刻度线的“0”位置上.(2)测电阻时指针示数乘以相应的倍率,就是所测电阻的电阻值.(3)改变电否决的量程时,需要重新调整电否决调零旋钮.三、判断晶体二极管的正负极1.二极管有两根引线,一根叫正极,一根叫负极.2.晶体二极管的符号:.3.二极管具有单向导电性.当给二极管加上必然的正向电压时,它的电阻值很小(填“大”或“小”);当给二极管加上反向电压时,它的电阻值变得很大(填“大”或“小”).按照二极管的这种特性,可以用多用电表来判断它的正负极.一、用多用电表测量直流电压1.将功能选择开关旋到直流电压挡.图12.按照待测电压的估计值选择量程.如果难以估测待测电压值,应按照从大到小的按次,先将功能选择开关旋到最大量程上试测,然后按照测量出的数值,重新确定适当的量程再进行测量.3.测量时,用红、黑表笔使多用电表跟小灯泡H并联,注意应使电流从“+”插孔流入多用电表,从“-”插孔流出多用电表,检查无误后再闭合开关S,如图1所示.4.按照挡位所指的量程以及指针所指的刻度值,读出电压表的示数.二、用多用电表测量直流电流图2测量直流电流的步骤与测量直流电压的步骤基本相同,分歧之处是:将功能选择开关旋到直流电流挡,且将多用电表串联在电路中.电路图如图2所示.三、用多用电表测量导体的电阻1.机械调零:欧姆表在使用前,应检查指针是否停在刻度线左端“0”位置.如果没有停在“0”位置,要用螺丝刀轻轻转动机械调零旋钮使指针指在“0”.2.将红、黑表笔分别插入“+”、“-”插孔.3.选挡:一般欧姆表都有多个挡位,测量时要进行合理选挡,使指针在中值刻度附近.4.电阻调零:将红、黑表笔短接,调节电阻调零旋钮,使指针指向右端电阻零刻度处.5.测量:将待测电阻与别的元件断开,必然不要用手接触表笔的金属端,将红、黑表笔接到被测电阻两端进行测量.6.读数:用指针示数乘以相应的倍率,即得待测电阻的阻值.7.若需要测量新的电阻需要重新进行电阻调零.8.实验完毕,将表笔从插孔中拔出,并将功能选择开关旋转到交流电压挡的最大量程或“off”处,长期不用时,应将多用电表中的电池取出.一、多用电表的使用例1如图3所示为多用电表的示意图,试回答下列问题:图3(1)被选择开关位置旋至“mA”挡中的“10”挡位时,则测量的是____________________.(2)被选择开关位置旋至“V”挡中的“50”挡位时,则测量的是____________________.(3)被选择开关位置旋至“Ω”挡中的“×100”挡位时,则测量的是____________________.(4)被选择开关位置旋至“Ω”挡中的“×100”挡位时,正确操作后发现指针的偏转角很小,那么正确的操作步骤依次是:①________,②________,③________.(5)无论用多用电表进行何种(直流)操作测量,电流都应该是从________表笔经“________”插孔流入电表.解析当多用电表的选择开关置于相应的物理量区域时,则多用电表就可以测量该量,开关所指的数值就是所测量的量程,需要注意的是:由于测电阻的原理和测电流、电压的原理分歧,被选择开关在测电阻区域时,对应的数值是倍率,而不是量程.当然,倍率越大,测量的电阻也就越大;倍率越小,测量的电阻就越小.由于测电阻是按照闭合电路的欧姆定律,每次换挡位时,都会改变闭合电路的阻值,因此换挡位后必需进行欧姆调零.多用电表在测量时,红表笔要插入“+”插孔,黑表笔要插入“-”插孔,这样,在测量电路中,电流应从红表笔流入或红表笔接电势高的点.答案(1)量程为0~10 mA的直流电流(2)量程为0~50 V的直流电压(3)电阻大小等于读数×100(4)①换挡位“×1 k”②将表笔短接重新进行调零③将电阻与其他元件断开后进行测量(5)红+例2如图4所示为一可供使用的多用电表,S为选择开关,Q为欧姆调零旋钮.现在要用它测量两个电阻的阻值图4(图中未画电阻),阻值分别约为R1=60 Ω,R2=470 kΩ.下面提出了在测量过程中一系列可能的操作,请你选出尽可能准确地测定各阻值和符合多用电表安全使用轨则的各项操作,并且将它们按合理按次填写在后面的横线上.A.旋动S尖端对准电否决×1 kB.旋动S尖端对准电否决×100C.旋动S尖端对准电否决×10D.旋动S尖端对准电否决×1E.旋动S尖端对准off挡F.将两表笔分别接到R1的两端,读出R1的阻值,随后立即断开G.将两表笔分别接到R2的两端,读出R2的阻值,随后立即断开H.两表笔短接,调节Q使表针对准电否决刻度盘上的0,随后立即断开所选操作及其按次应为________.(操作步骤可以反复选用)解析用多用电表测量电阻时,量程的选择应使指针指在中央附近,由表盘中值电阻为150可知,测R1的电阻时,应选“×1”挡;测R2的电阻时,应选“×1 k”挡,并且在每次选定量程后,都必需将两表笔短接,进行欧姆调零,所以标题问题中所给操作H需反复选用.在测量过程中对R1与R2测量的先后没有什么限制,但测量完毕后,功能选择开关必需旋离电否决,拨至交流(V)最高挡或“off”挡,所以合理的操作及按次为AHGDHFE或DHFAHGE. 答案AHGDHFE或DHFAHGE二、用多用电表测量二极管的反向电阻例3某同学利用多用电表测量二极管的反向电阻.完成下列测量步骤:(1)检查多用电表的机械零点.(2)将红、黑表笔分别插入正、负表笔插孔,将选择开关拨至电否决适当的量程处.(3)将红、黑表笔________,进行欧姆调零.(4)测反向电阻时,将________表笔接二极管正极,将________表笔接二极管负极,读出电暗示数.(5)为了获得准确的测量结果,应让电表指针尽量指向表盘________(填“左侧”、“右侧”或“中央”),否则,在可能的条件下,应重新选择量程,并反复步骤(3)、(4).解析用多用电表测二极管的反向电阻,应将黑表笔接二极管的负极.选择欧姆挡位后应将红、黑表笔短接进行调零,使指针指在最右端零位.为测量准确应使指针尽量指向表盘的中央.测量完毕后,应将选择开关指向“off”挡.答案(3)短接(4)红黑(5)中央1.(多用电表的使用)关于多用电表的使用,下列说法正确的是()A.测电流、电压时将多用电表并联在电路中B.测电流、电压时,应使电流由红表笔经“+”插孔流入电表C.测电阻时,应将选择开关置于合适的倍率挡D.只用多用电表判断二极管的极性时,应将选择开关置于直流电压挡答案BC2.(多用电表测电阻)甲、乙两同学使用多用电表欧姆挡测同一个电阻时,他们都把选择开关旋到“×100”挡,并能正确操作.他们发现指针偏角太小,于是甲把选择开关旋到“×1 k”挡,乙把选择开关旋到“×10”挡,但乙重新调零,而甲没有重新调零.则以下说法正确的是() A.甲选挡错误,而操作正确B.乙选挡正确,而操作错误C.甲选挡错误,操作也错误D.乙选挡错误,而操作正确答案 D解析在使用多用电表的欧姆挡时必然要先进行欧姆调零,再测量;同时为了减小误差,要尽量使指针指在中间刻度附近,即要合理地选择倍率挡位.3.(多用电表的读数)如图5所示为一多用电表表盘.图5(1)如果用直流10 V挡测量电压,则读数为________ V.(2)如果用直流100 mA挡测量电流,则读数为_____________________ mA.(3)如果用×100挡测电阻,则读数为________ Ω.答案(1)6.6(2)66(3)800解析电压、电流读数时用中间刻度线,电压表读数为6.6 V,电流表读数为66 mA,欧姆表读数用上面刻度线,读数为800 Ω.题组一多用电表的使用1.在使用多用电表的欧姆挡测量电阻时,若()A.双手捏住两表笔金属杆,测量值将偏大B.测量时发现指针偏转角度过小,则必需减小倍率,重新调零后再进行测量C.选择“×10”倍率测量时发现指针位于20与30正中间,则测量值小于25 ΩD.欧姆表内的电池使用时间太长,虽然完成调零,但测量值将略偏大答案 D2.关于多用电表表盘上的刻度,下列说法正确的是()A.直流电流刻度和直流电压刻度都是均匀的,可以共用一个刻度B.电阻刻度是不均匀的C.交流电压刻度是不均匀的D.电阻刻度上的零刻度与直流电流的最大刻度相对应答案ABD解析电流表与电压表是通过改变流过表头的电流来测量电流与电压的,其指针的偏转角度是与电流或电压的大小成正比的,故A正确,C错误;而多用电表电否决内的电流与待测电阻之间是非线性关系,即刻度是不均匀的,故B正确;电否决的零刻度对应的是表头的满偏电流,即与直流电流的最大刻度相对应,故D正确.3.在练习使用多用电表的实验中,某同学连接的电路如图1所示.图1(1)若旋转选择开关,使尖端对准直流电流挡,此时测得的是通过________的电流;(2)若断开电路中的电键,旋转选择开关使其尖端对准欧姆挡,此时测得的是________的电阻;(3)若旋转选择开关,使尖端对准直流电压挡,闭合电键,并将滑动变阻器的滑片移至最左端,此时测得的是________两端的电压.答案(1)R1(2)R1和R2串联(3)R2(或电源)4.用多用电表欧姆挡“×100”测试三只晶体二极管,其结果依次如图2中的①、②、③所示.由图可知,图________中的二极管是好的,该二极管的正极是________端.图2答案② a解析二极管的特性是:正向电阻很小,反向电阻极大.由题图可知,②图中的二极管是好的,由于电流由a流向b时二极管的电阻很小,故二极管的正极是a端.题组二多用电表的读数5.一多用电表的工作状态如图3所示,则此时的测量值为________,如果选择开关指在底部250挡,则此时的测量值为________,选择开关指在底部10挡的测量值应该是________,选择开关指在左侧100挡处测量值应该为________,如果指在左侧10挡处测量值应该为________,在测量电阻时,要想使指针向左侧偏转一些,应该把选择开关换选________的挡位(填“更大”或“更小”),而在换挡之后重新测量之前要再次进行________.图3答案 4 Ω200 V8 V80 mA8 mA更小欧姆调零解析题图中选择开关指在欧姆表×1挡,仔细观察指针指的刻度附近可以知道,两个刻度暗示1 Ω,可以读出示数为4,电阻值为4×1 Ω=4 Ω.被选择开关指在底部250挡时测的是直流电压,且量程为250 V,应该读中间均匀刻度线,可选0~250这组数值来读,读得电压为200 V.选择开关指在底部10挡时测的也是直流电压,且量程为10 V.可选0~10这组数值来读,读得电压为8 V.选择开关指在左侧100挡时测的是直流电流,且量程为100 mA,也应读中间均匀刻度线,可选0~10这组数值来读,读得电流为8×10 mA=80 mA.选择开关指在左侧10挡时测的是直流电流,且量程为10 mA.可选0~10这组数值来读,读得电流为8 mA.在测量电阻时,要想使指针向左侧偏转一些,即使电阻在盘上的指示值大一些,应该把选择开关换选更小的挡位,而在换挡之后重新测量之前要重新进行欧姆调零.题组三综合题组6.为确定某电子元件的电气特性,做如下测量.(1)用多用表测量该元件的电阻,选用“×100”倍率的电否决测量,发现多用表指针偏转过大,因此需选择________(填:“×10”或“×1k”)倍率的电否决,并________再进行测量,多用电表的示数如图4所示,测量结果为________Ω.图4(2)将待测元件(额定电压9 V)、蓄电池、滑动变阻器、电流表、多用表、电键及若干导线连接成电路如图5所示.添加连线,使电路能测量该元件完整的伏安特性.图5本实验中使用多用电表测电压,多用电表的选择开关应调到____________(填:“直流电压10 V”或“直流电压50 V”)挡.解析(1)用多用电表测量该元件的电阻,选用“×100”倍率的电否决测量,发现多用电表指针偏转过大,说明电阻较小,因此需选择×10倍率的电否决,并欧姆调零后再进行测量,多用电表的示数如题图所示,测量结果为70 Ω.(2) 要测量该元件完整的伏安特性,必需连接成分压电路.本实验中使用多用电表测电压,多用电表的选择开关应调到直流电压10 V挡.答案(1)×10欧姆调零70(2)电路如图所示直流电压10 V图67.如图6所示的黑箱中有三只完全相同的电学元件,小明使用多用电表对其进行探测.(1)在使用多用电表前,发现指针不在左边“0”刻度线处,应先调整图7中多用电表的________(选填“A”、“B”或“C”).图7(2)在用多用电表的直流电压挡探测黑箱a、b接点间是否存在电源时,一表笔接a,另一表笔应________(选填“短暂”或“持续”)接b,同时观察指针偏转情况.(3)在判定黑箱中无电源后,将选择开关旋至“×1”挡,调节好多用电表,测量各接点间的阻值.测量中发现,每对接点间正反向阻值均相等,测量记录如下表.两表笔分别接a、b时,多用电表的示数如图7所示.两表笔接的接点多用电表的示数a、b ________Ωa、c 10.0 Ωb、c 15.0 Ω答案(1)A(2)短暂(3)5.0电路如图所示8.在黑箱内有一由四个阻值相同的电阻构成的串、并联电路,黑箱面板上有三个接线柱1、2和3.用欧姆表测得1、2接线柱之间的电阻为1 Ω,2、3接线柱之间的电阻为1.5 Ω,1、3接线柱之间的电阻为2.5 Ω.(1)在虚线框中画出黑箱中的电阻连接方式.(2)如果将1、3接线柱用导线连接起来,1、2接线柱之间的电阻为________Ω.解析(1)三次测量电阻分歧,三个接线柱里电阻连接必定不是对称关系,电阻连接方式如图所示,每个电阻为1 Ω.(2)如果将1、3接线柱用导线连接起来,1、2接线柱之间的电阻可等效为1 Ω电阻和1.5 Ω电阻并联,阻值为0.6 Ω.答案(1)见解析(2)0.69.用如图8所示的多用电表测量电阻,要用到选择开关K和两个部件S、T.请按照下列步骤完成电阻测量:图8(1)旋动部件________,使指针对准电流的“0”刻线.(2)将K旋转到电否决“×100”的位置.(3)将插入“+”“-”插孔的表笔短接,旋动部件________,使指针对准电阻的________(选填“0刻线”或“∞刻线”).(4)将两表笔分别与待测电阻相接,发现指针偏转角度过小,为了获得比力准确的测量结果,请从下列选项中挑出合理的步骤,并按________的按次进行操作,再完成读数测量.A.将K旋转到电否决“×1 k”的位置B.将K旋转到电否决“×10”的位置C.将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接D.将两表笔短接,旋动合适部件,对电表进行校准解析用多用电表测量电阻时,在测量之前就要观察指针是否在零刻度线上,若指针不在零刻度线上,用螺丝刀小心旋动指针定位螺丝S,使指针对准电流的“0刻线”.然后旋动选择开关K,选择量程,再将两表笔短接,调整调零电阻的旋钮T,使指针对准满偏刻度(即电阻的“0刻线”),接下来才能将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接,测量被测电阻的阻值.若在测量过程中,发现指针偏转角度过小,表白被测的电阻阻值很大,这时要换用更高倍率的挡位,例如,本题就要从“×100”挡位改换到“×1 k”挡位.答案(1)S(3)T0刻线(4)ADC。

2020学年高中物理第3章从电表电路到集成电路4多用电表电路分析与设计学案沪科版选修3_1

2020学年高中物理第3章从电表电路到集成电路4多用电表电路分析与设计学案沪科版选修3_1

多用电表电路分析与设计1.了解将小量程电流表改装成大量程电压表的原理,并进行有关计算.(重点)2.了解将小量程电流表改装成大量程电流表的原理,并进行有关计算.(重点)一、多用电表测电压电路1.多用电表的表头(1)多用电表的表头是一个小量程的电流表,表头内阻R g为几百欧至几千欧.(2)满偏电流I g:表头指针偏转到最大刻度时的电流.(3)满偏电压U g:当表头通过满偏电流时,加在它两端的电压叫做满偏电压,且U g=I g R g.2.将表头改装成大量程电压表如图所示,利用电路的分压原理可将表头串联一个电阻改装成电压表.1.(1)电压表中的串联电阻的作用是分去一部分电流.( )(2)改装后的电压表的内阻等于分压电阻的阻值.( )提示:(1)×(2)×二、多用电表测电流电路如图所示,利用电路的分流原理给表头并联一个电阻,即可把小量程的电流表改装成大量程的电流表.2.(1)电流表中的并联电阻的作用是分去一部分电压.( )(2)改装后的电流表的内阻等于分流电阻的阻值.( )提示:(1)×(2)×将电流表改装成电压表学案导引1.电流表改装成电压表的原理是什么?2.改装后电压表的量程由什么决定?3.改装后的电压表,内阻变大了还是变小了?1.电流表改装电压表的原理将电流表的示数根据欧姆定律U g =I g R g 换算成电压值,可直接用于测电压,只是量程U g 很小.如果给小量程电流表串联一个分压电阻,就可以用来度量较大的电压.因此电压表就是一个串联了分压电阻的电流表,如图所示.2.分压电阻的计算由串联电路的特点U =I g R g +I g R ,解得:R =UI g-R g =⎝ ⎛⎭⎪⎫U I g R g -1R g =⎝ ⎛⎭⎪⎫U U g -1R g,因为电压扩大量程的倍数n =UU g,所以R =(n -1)R g .有一个电流表G ,内电阻R g =10 Ω,满偏电流I g =3 mA .要把它改装成量程为0~3 V 的电压表,应该串联一个多大的电阻?改装后电压表的内电阻是多大?[思路点拨] 解答本题可以按照以下思路进行分析:[解析] 电流表的满偏电压为:U g =I g R g =3×10-3×10 V =0.03 V串联电阻需承担的电压为:U ′=U -U g =3 V -0.03 V =2.97 V串联电阻的阻值:R =U ′I g = 2.97 V 3×10-3 A=990 Ω 改装后的内阻为:R V =R +R g =1 000 Ω. [答案] 990 Ω 1 000 Ω电压表的改装关键看分压电阻所需要承担的电压,分压电阻承担的电压越大,电压表的量程就越大,或者说电压表的量程越大,分压电阻就越大,改装后电压表的内阻就越大.1.把电流表G 改装成电压表,一般首先测定( )A .电流表的内阻和满偏电压B .电流表的满偏电流和满偏电压C .电流表的满偏电流和内阻D .电流表的电压和额定功率解析:选C .测定表头的满偏电流I g 和内阻R g ,满偏电压可通过欧姆定律计算得出.小量程电流表改装成大量程电流表学案导引将小量程电流表改装成大量程电流表的原理是什么?如何计算改装后的内阻?1.电流表改装的原理给小量程电流表并联一个分流电阻,就可以用来量度较大的电流,即扩大了电流表的量程,如图所示.2.分流电阻的计算由并联电路的特点:I g R g =(I -I g )R , 解得:R =I g R g I -I g =R gII g-1. 因为电流扩大量程的倍数n =I I g,所以R =R g n -1.有一个电流表G ,内电阻R g =10 Ω,满偏电流I g =3 mA ,要把它改装成量程为0~3 A 的电流表,应该并联一个多大的电阻?改装后电流表的内电阻是多大?[思路点拨] 解答本题可以按照以下思路进行分析:[解析] 电流表两端的电压为:U g =I g R g =3×10-3 A ×10 Ω=0.03 V分流电阻分担的电流为:I R =I -I g =3 A -3×10-3 A =2.997 A由欧姆定律得分流电阻的阻值为:R =U g I R =0.03 V 2.997 A≈0.01 Ω 并联后的总电阻为:R A =RR g R +R g =0.01×100.01+10Ω≈0.009 99 Ω.[答案] 0.01 Ω 0.009 99 Ω解决这类问题除了应用电路的特点外,还可以利用R =R gn -1进行求解.2.一电流表的满偏电流I g =1 mA ,内阻为200 Ω.要把它改装成一个量程为0.5 A 的电流表,则应在电流表上( )A .并联一个200 Ω的电阻B .并联一个0.4 Ω的电阻C .串联一个0.4 Ω的电阻D .串联一个200 Ω的电阻解析:选B .小量程电流表改装为一个大量程电流表应并联一分流电阻.由I g R =(I -I g )r得:r=I g RI -I g =0.001×2000.5-0.001Ω≈0.4 Ω,B对.典型问题——电流表内接法和外接法的探究1.电流表两种接法误差分析内接法外接法电路误差分析电压表示数U V=U R+U A>U R电流表示数I A=I RR测=U VI A>U RI R=R真电压表示数U V=U R电流表示数I A=I R+I V>I RR测=U VI A<U RI R=R真误差来源电流表的分压作用电压表的分流作用2.(1)直接比较法:适用于R x、R A、R V的大小大致可以估计的情况,当R x≫R A时,采用内接法,当R x≪R V时,采用外接法,即大电阻用内接法,且测量值偏大;小电阻用外接法,且测量值偏小,可记忆为“大内偏大,小外偏小”.(2)公式计算法:当R x>R A R V时,用内接法;当R x<R A R V时,用外接法;当R x=R A R V时,两种接法都可以.(3)试触法:适用于R x、R V、R A的阻值关系都不能确定的情况,如图所示,把电压表的可动接线端分别试接b、c两点,观察两电表的示数变化,若电流表的示数变化明显,说明电压表的分流对电路影响大,应选用内接法,若电压表的示数有明显变化,说明电流表的分压作用对电路影响大,所以应选外接法.(多选)用如图所示的电路测量待测电阻R x的阻值时,下列关于由电表产生误差的说法中,正确的是( )A.电压表的内电阻越小,测量越精确B.电流表的内电阻越小,测量越精确C.电压表的读数大于R x两端真实电压,R x的测量值大于真实值D.由于电流表的分流作用,使R x的测量值小于真实值[解析] 该电路中电流表的读数为通过R x的电流真实值,电压表的读数为R x两端的电压与电流表的分压之和,大于R x两端的真实电压,根据欧姆定律知,R x的测量值大于真实值,C对、D 错.该电路中,R x 的测量值实际上为R 测=R x +R A ,故电流表的内电阻越小,测量越精确,A 错、B 对.[答案] BC如图所示,用电流表和电压表测量电阻R x 的阻值,c 端与b 端相连时,电流表示数为 4.60 mA ,电压表示数为2.50 V ,c端与a 端相连时,电流表示数为5.00 mA ,电压表示数为2.30 V ,比较这两次结果正确的是( )A .电阻的真实值更接近543 Ω,且大于543 ΩB .电阻的真实值更接近543 Ω,且小于543 ΩC .电阻的真实值更接近460 Ω,且大于460 ΩD .电阻的真实值更接近460 Ω,且小于460 Ω解析:选B .比较两次的电压读数,可知ΔU =0.20 V ,则ΔU U =0.202.50=0.08;电流变化ΔI =0.40 mA ,则ΔI I =0.404.60≈0.087,可见ΔI I >ΔU U,即电流变化明显一些,可见电压表内阻带来的影响比电流表内阻带来的影响大,故应采用内接法,R x = 2.50 V4.60×10-3A ≈543 Ω,此法测量值偏大,因此选项B 正确.[随堂检测]1.如图所示的电路,是用一个灵敏电流计G 和一个变阻器R 改装的量程更大的电表,下列判断正确的是( )A .改装成了电流表,R 减小时量程增大B .改装成了电流表,R 增大时量程增大C .改装成了电压表,R 减小时量程增大D .改装成了电压表,R 增大时量程增大解析:选A .改装成了电流表,R 减小电流表量程增大,R 增大时电流表量程减小,故A 正确,B 错误;把电流计改装成电压表应给电流计串联一个分压电阻,串联电阻越大,电压表量程越大,由图示电路图可知,电流计与电阻R 并联,改装后电压表量程不变,故C 、D 错误.2.一个电流表刻度盘的每一小格代表1 μA ,内阻为R g ,如果把它改装成量程较大的电流表,刻度盘的每一小格代表n μA ,则( )A .给它串联一个电阻,阻值为nR gB .给它串联一个电阻,阻值为(n -1)R gC .给它并联一个电阻,阻值为R g nD .给它并联一个电阻,阻值为R gn -1解析:选D .改装成量程较大的电流表,需并联一个较小的电阻,A 、B 错.刻度盘的每一小格由1 μA 变成了n μA ,即改装后的量程为原来的n 倍.设并联的电阻为R ,则R g =(n -1)R ,R =1n -1R g ,D 对. 3.电流表G 的内阻为R g ,用它测量电压时,量程为U ,用它改装的较大量程的电流表内阻为R A ,量程为I ,这几个量的关系是( )A .R A >R g ,U /I >R gB .R A >R g >U /IC .R A <R g ,U /I <R gD .R A <R g =U /I解析:选C .将电流表G 改装成较大量程的电流表,需并联一个分流电阻,因此其内阻减小,即R A <R g ;由题知R g =U /I g .所以R g >U /I .4.(多选)两只电压表V 1和V 2是由完全相同的两只电流表改装而成的,V 1的量程是5 V ,V 2的量程是15 V .为了测量15~20 V 的电压,我们把V 1和V 2串联起来,在这种情况下( )A .V 1和V 2的读数相等B .V 1和V 2指针偏转角度相等C .V 1和V 2读数之比等于两只电压表的内阻之比D .V 1和V 2指针偏转角度之比等于两只电压表的内阻之比解析:选BC .当把V 1和V 2串联使用时,组成电压表的电流表和分压电阻都是串联关系,通过完全相同的两只电流表电流也相等,指针偏转角度相等.两只电压表是串联使用,根据串联电路的电压分配关系,分配在V 1和V 2两端电压,即V 1和V 2读数之比等于两只电压表的内阻之比.5. 一只满偏电流I g =1 mA ,线圈电阻R g =100 Ω的小量程电流表. (1)把它改装成满偏电压U =10 V 的电压表;(2)把它改装成满偏电流I =0.6 A 的电流表,请画出电路图,并算出有关数据. 解析:图1(1)小量程电流表的满偏电压U g =I g R g =0.1 V <U ,因此需要串联一个适当的分压电阻,从而将其改装成电压表,改装的电路如图1所示,由欧姆定律U =I g (R g +R x ),解得R x =UI g-R g=9 900 Ω.(2)图2小量程电流表的满偏电流I g<I,要将其改装成大量程的电流表,应给其并联一个适当的分流电阻,改装的电路如图2所示,由并联电路电压相等得:I g R g=(I-I g)R x解得:R x=I g I-I gR g≈0.17 Ω.答案:(1)串联一个9 900 Ω的电阻(2)见解析图2并联一个0.17 Ω的电阻[课时作业]一、单项选择题1.一个电流表,内阻为R g,满偏电流为I g,若把它作为电压表使用,量程为( ) A.I g R g B.I g/R gC.R g/I g D.不能作为电压表使用解析:选A.量程即为满偏电压U g=I g R g.2.一电压表由电流表G与电阻R串联而成,如图所示.若在使用中发现此电压表的读数总比准确值稍小一些,采用下列哪种措施可能加以改进( )A.在R上串联一个比R小得多的电阻B.在R上串联一个比R大得多的电阻C.在R上并联一个比R小得多的电阻D.在R上并联一个比R大得多的电阻解析:选D.改装后的电压表读数不准,说明串联的电阻不准确,所以应使串联电阻有所改变.若减小电阻时,可并联一个比R大得多的电阻,若增大电阻,可串联一个很小的电阻.电压表的读数比准确值小了一些,说明流经电压表的电流稍小些,串联的电阻稍大了一些,要使电压表读数准确,应使电流比原来稍大些,串联电阻的总阻值稍小些,故选D.3.磁电式电流表(表头)最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈,由于线圈的导线很细,允许通过的电流很弱,所以在使用时还要扩大量程.已知某一表头G,内阻R g =30 Ω,满偏电流I g=5 mA,要将它改装为量程为0~3 A的电流表,所做的操作是( ) A.串联一个570 Ω的电阻B.并联一个570 Ω的电阻C.串联一个0.05 Ω的电阻D.并联一个0.05 Ω的电阻解析:选D.电流表改装较大量程的电流表需并联一个分流电阻,改装后量程为3 A .所以R=R gn-1=3035×10-3-1Ω≈0.05 Ω,故D正确.4.有两只完全相同的电流表,被改装成一只电流表和一只电压表,一位同学在做实验时误将这两只表(电流表和电压表)串联起来连接在电路中,则两只表上的指针可能出现下列哪些现象( )A.两表指针的偏角相同B.两表的指针都不偏转C.电压表的指针有偏转,电流表的指针几乎不偏转D.电流表的指针有偏转,电压表的指针几乎不偏转解析:选C.由于通过两表头G的电流不同,故指针偏角不同.由于电流表是表头G与分流电阻并联的,而电压表是表头G与分压电阻串联,故通过电压表头的电流大于流过电流表头的电流,又因为两表串联起来总电阻很大,总电流很小,所以电压表的指针有偏转,电流表的指针几乎不偏转,故C正确,A、B、D错误.5.如图所示的甲、乙两个电路,都是由一个小量程电流表G和一个变阻器R组成,它们之中一个是测电压的电压表,另一个是测电流的电流表,那么以下结论中正确的是( )A.甲表是电流表,R增大时量程增大B.甲表是电流表,R增大时量程减小C.乙表是电压表,R增大时量程减小D.上述说法都不对解析:选B.小量程电流表改装成大量程电流表的原理是并联一个小的分流电阻,且并联的电阻越小,分流电阻分担的电流值就越大,即改装后的量程就越大,故A错误,B正确;小量程电流表改装电压表的原理是串联一个大的分压电阻,且串联的分压电阻越大,改装后的量程就越大,故C错误;因为B正确,故D错误.6.如图所示电路,G是电流表,R1、R2是两个可变的电阻,调节可变电阻R1,可以改变电流表G的示数.当MN间的电压为6 V时,电流表的指针刚好偏转到最大刻度,将MN间的电压改为5 V时,若要电流表G的指针偏转到最大刻度,下列方法中可行的是( )A .保持R 1不变,增大R 2B .增大R 1,减小R 2C .减小R 1,增大R 2D .保持R 2不变,减小R 1解析:选B .串联电路中电压和电阻成正比,当总电压减小,而使R 1电压不变,在四个选项提供的方法中,只能是增大R 1减小R 2.故选项B 正确.7.如图所示,其中电流表A 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.若用电流表A 的表盘刻度表示流过接线柱1 的电流值,则下列分析正确的是( )A .将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.04 AB .将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.02 AC .将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.06 AD .将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.01 A解析:选C .设电流表A 的内阻为R A ,用电流表A 的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值时,若将接线柱1、2接入电路,根据并联电路的特点,(I 1-I A )R 1=I A R A ,解得I 1=3I A =0.06 A ,则每一小格表示0.06 A ;若将接线柱1、3接入电路,则(I 2-I A )R 1=I A R A ,解得I 2=3I A =0.06 A ,则每一小格表示0.06 A .选项C 正确.二、多项选择题8.如图所示的电路中,R 1、R 2是两个定值电阻,R 1阻值很大,R 2阻值很小,G 是一个小量程电流表,S 1、S 2为开关,下列判断中正确的是( )A .只闭合S 1时,MN 之间是一个电压表B .S 1、S 2都闭合时,MN 之间是一个电流表C .只闭合S 1时,MN 之间是一个电流表D .S 1、S 2都断开时,MN 之间是一个电流表解析:选AB .只闭合S 1时,电流计与R 2并联,再与R 1串联分压,故为电压表;当S 1、S 2都闭合时,R 1被短路,只有R 2与电流计并联分流,故为电流表;当S 1、S 2都断开时,电流计与R 1串联分压,故为电压表.9.如图所示,将一个改装的电流表接入电路和标准表进行校准,发现待测表的读数比标准表的读数偏大一些,如果通过表头G 的电流I g 是准确的,出现的误差可能是下述哪种原因引起的( )A .R g 的测量值比真实值偏大B .R g 的测量值比真实值偏小C.所并联的R并比公式R并′=I g R gI-I g计算出的R并′偏小D.所并联的R并比公式R并′=I g R gI-I g计算出的R并′偏大解析:选AD.改装成的电流表(待测表)比标准表的读数偏大,说明流经表头G的电流偏大些,根据并联电路的特点,所并联的R并越大,流经表头G的电流越大,所以R并比公式R并′=I g R gI-I g计算出的R并′偏大.同样如果R g测量值比真实值偏大,也会使R并′偏大,故选项A、D正确.10.用四个相同的小量程电流表,分别改装成了量程不同的大量程电流表A1、A2和量程不同的电压表V1、V2,且电流表A1的量程大于电流表A2的量程,电压表V1的量程大于电压表V2的量程,若把电表分别采用并联的方式接入电路,如图甲、乙所示,则闭合开关后,下列有关说法正确的是( )A.图甲中的A1、A2的示数相同B.图甲中的A1、A2的指针偏角相同C.图乙中的V1、V2的示数相同D.图乙中的V1、V2的指针偏角相同解析:选BC.题图甲中电流表A1、A2并联,电压相同,表头的电流,指针偏转角度相同,由于电流表A1的量程大于A2的量程,则电流表A1的读数大于电流表A2的读数,故A错误,B 正确;V1、V2并联,流过表头的电流不相同,指针偏转的角度不相同,但因是并联电压相同,则读数相同,则C正确,D错误.三、非选择题11.为了使用方便,实验室中的电压表通常有两个量程,如图所示为表头G改装成两个量程为0~3 V、0~15 V的电压表的电路图.若已知R2是阻值为24 kΩ的电阻,表头G的内阻为500 Ω,则R1的阻值和灵敏电流计的满偏电流各是多少?解析:设电流计的满偏电流为I g,内阻为r g,则应有:3 V=I g(r g+R1),15 V =I g (r g +R 1+R 2),联立可得R 1=5.5 k Ω,I g =0.5×10-3A =500 μA . 答案:5.5 k Ω 500 μA12.某电流表内阻R g 为200 Ω,满偏电流I g 为2 mA ,按如图甲、乙改装成量程为0~0.1 A 和0~1 A 的两个量程的电流表,试求在图甲、乙两种情况下,R 1和R 2各为多少?解析:根据串联电路的分压作用和并联电路的分流作用去求解. 按图甲接法,由并联电路中电流跟电阻成反比,可得R 1=I g I -I g R g =2×10-30.1-2×10-3×200 Ω=4.08 Ω. R 2=I g I ′-I g R g =2×10-31-2×10-3×200 Ω=0.40 Ω. 按图乙接法,量程为0~1 A 时,R 2和R g 串联后与R 1并联;量程为0~0.1 A 时,R 1和R 2串联后与R g 并联,分别得:I g (R g +R 2)=(1-I g )R 1,I g R g =(0.1-I g )(R 1+R 2).解得:R 1=0.41 Ω,R 2=3.67 Ω.答案:图甲R 1=4.08 Ω R 2=0.40 Ω图乙R 1=0.41 Ω R 2=3.67 Ω。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

学案4 多用电表电路分析与设计[目标定位] 1.掌握将小量程电流表改装成大量程电压表的原理,并进行有关计算.2.掌握将小量程电流表改装成大量程电流表的原理,并进行有关计算.一、多用电表测电压电路 [问题设计]实验室有一表头G ,满偏电流为5 mA ,电阻为100 Ω,现在欲用它作为电压表测量5 V 的电压,能直接测量吗?若不能,应采取什么措施?答案 不能直接测量.由于表头的满偏电压U g =I g R g =0.5 V ,小于要测量的电压,应给表头串联一分压电阻. [要点提炼]1.小量程电流表G(表头)的三个参数(1)电流表的内阻:电流表G 的电阻R g 叫做电流表的内阻. (2)满偏电流:指针偏转到最大刻度时的电流I g 叫做满偏电流.(3)满偏电压:电流表G 通过满偏电流时,加在它两端的电压U g 叫做满偏电压.2.把满偏电流为I g 、内阻为R g 的电流表改装成量程为U 的电压表,需将表头串联一个分压电阻,如图1所示.图1(1)由U =I g R g +I g R x 得R x =U -I g R gI g. (2)改装后的电压表内阻为R V =R g +R x .3.要改装成双量程电压表,其表头需串联两个电阻,如图2所示.图2二、多用电表测电流电路 [问题设计]有一个满偏电流I g =50 μA 、内阻R g =1 000 Ω的电流表,现在想把它改装成一个量程为0~3 A 的电流表,应如何做?答案 利用并联电阻的分流作用,可并联一个分流电阻R ,使当表头满偏时,通过表头和R 的总电流为3 A.如图所示,根据I g R g =I R ·R ,I R =I -I g 得R =I g R g I -I g =50×10-6×1 0003-50×10-6Ω ≈0.0167 Ω [要点提炼]1.小量程电流表改装成大量程电流表需并联一个分流电阻.2.满偏电流为I g 、内阻为R g 的电流表改装成量程为I 的电流表的电路如图3所示.图3(1)由I g R g =(I -I g )R x 得R x =I g R gI -I g(2)改装后的电流表内阻为R A =R x R gR x +R g. 3.双量程电流表的电路中需接两个电阻,电路结构如图4所示.图4三、伏安法测电阻 [问题设计]电压表、电流表都是由小量程的电流表改装而成,电压表的内阻不是无穷大,电流表的内阻不是零,用伏安法测量电阻R 时,电表的内阻对测量结果是否有影响? 答案 有影响. [要点提炼]1.电流表外接法:如图5甲所示,由于电压表的分流导致电流的测量值偏大,由R =U I可知,R 测<R 真(选填“>”“<”或“=”),R 越小,电压表分流越小,误差越小,因此这种接法适合测小(填“大”或“小”)电阻.图52.电流表内接法:如图乙所示,由于电流表的分压,导致电压U 的测量值偏大.由R =U I得R测>R 真(选填“>”“<”或“=”),R 越大,电流表的分压越小,误差就会越小.因此这种接法适用于测量大(填“大”或“小”)电阻.一、电压表的改装例1 有一个电流计G ,内电阻R g =10 Ω,满偏电流I g =3 mA.(1)要把它改装成量程为3 V 的电压表,应该串联一个多大的电阻?改装后电压表的内电阻是多大?(2)若要把它改装成量程为15 V 的电压表,应该串联一个多大的电阻?改装后的电压表的内阻是多大?解析 (1)表头G 的满偏电压U g =I g R g =0.03 V 分压电阻R 1两端的电压U R 1=U 1-U g =2.97 V 串联电阻的阻值为R 1=U R 1I g=990 Ω 改装后的内阻为R V1=U 1I g =30.003Ω=1 000 Ω.(2)分压电阻R 2两端的电压U R 2=U 2-U g =14.97 V 串联电阻的阻值R 2=U R 2I g =14.970.003Ω=4 990 Ω改装后的内阻R V2=U 2I g =150.003Ω=5 000 Ω.答案 (1)990 Ω 1 000 Ω (2)4 990 Ω 5 000 Ω 二、电流表的改装例2 一个电流表的电阻R A 为0.18 Ω,最大量程为10 A ,刻度盘分为100个刻度.现将其最大量程扩大为100 A ,需________联一个________Ω的电阻,此时刻度盘每个刻度表示______A ;新的电流表的内阻为________Ω.解析 扩大电流表的量程,需要并联一个分流电阻,电路如图. 分流电阻为R =I A R AI -I A=0.02 Ω, 扩大后每个刻度表示电流值为:I 0=100100 A =1 A ,扩大后电流表的内阻为R 与R A 的并联电阻:R 内=RR AR +R A=0.018 Ω.答案 并 0.02 1 0.018针对训练 有一只满偏电流I g =5 mA ,内阻R g =400 Ω的电流表G.若把它改装成量程为10 V 的电压表,应__________联一个________ Ω的分压电阻.该电压表的内阻为________ Ω;若把它改装成量程为3 A 的电流表,应________联一个________ Ω的分流电阻,该电流表的内阻为________ Ω.答案 串 1 600 2 000 并 0.668 0.667解析 改装成电压表时应串联一个分压电阻.由欧姆定律得U =I g (R g +R 1),分压电阻R 1=U I g-R g =105×10-3 Ω-400 Ω=1 600 Ω,该电压表内阻R V =R g +R 1=2 000 Ω. 改装成电流表时应并联一个分流电阻,由并联电路两端电压相等得I g R g =(I -I g )R 2. 分流电阻R 2=I gI -I g R g =5×10-3×4003-5×10-3 Ω≈0.668 Ω.该电流表内阻R A =R 2R gR 2+R g ≈0.667 Ω. 三、伏安法测电阻例3 用电流表和电压表测量电阻R x 的阻值.如图6所示,分别将图(a)和(b)两种测量电路连接到电路中,按照(a)图时,电流表示数为4.60 mA ,电压表示数为2.50 V ;按照(b)图时,电流表示数为5.00 mA ,电压表示数为2.30 V ,比较这两次结果,正确的是( )图6A.电阻的真实值更接近543 Ω,且大于543 ΩB.电阻的真实值更接近543 Ω,且小于543 ΩC.电阻的真实值更接近460 Ω,且大于460 ΩD.电阻的真实值更接近460 Ω,且小于460 Ω解析 比较题图(a)、(b)的电压读数,可知ΔU =0.20 V ,则ΔU U =0.202.50=0.08;电流变化ΔI =0.40 mA ,则ΔI I =0.404.60≈0.087,可见ΔI I >ΔUU ,即电流变化明显一些,可见电压表内阻带来的影响比电流表内阻带来的影响大,故应采取内接法,即按照(a)图所示电路测量电阻R x ,R x = 2.5 V4.60×10-3A=543 Ω,此法测量值偏大,因此选项B 正确. 答案B多用电表电路—⎪⎪⎪⎪⎪⎪ —测电压电路—⎪⎪⎪—改装原理——串联分压知识—计算分压电阻——I gR g+Rx=U—改装后的内阻R V=R g+Rx —测电流电路—⎪⎪⎪⎪—改装原理——并联分流知识—计算分流电阻——I g R g =I -IgR x—改装后的内阻R A=R g RxR g+R x1.(电表的改装)将分压电阻串联在电流表上,改装成电压表,下列说法中正确的是( ) A.接上分压电阻后,增大了原电流表的满偏电压B.接上分压电阻后,电压按一定比例分配在电流表和分压电阻上,电流表的满偏电压不变C.如分压电阻是表头内阻的n 倍,则电压表量程扩大到n 倍D.通电时,通过电流表和分压电阻的电流一定相等 答案 BD解析 电流表改装成电压表后,电压按一定比例分配在电流表和分压电阻上,电流表的满偏电压并不改变,并且电流表和分压电阻是串联关系,通过的电流一定相等,故选项A 错误,选项B 、D 正确.如分压电阻是表头内阻的n 倍,则电压表量程扩大到(n +1)倍,故选项C 错误.2.(电表改装原理)如图7所示,甲、乙两个电路,都是由一个灵敏电流计G 和一个变阻器R 组成,它们之中一个是测电压的电压表,另一个是测电流的电流表,那么以下结论中正确的是( )图7A.甲表是电流表,R 增大时量程增大B.甲表是电流表,R 增大时量程减小C.乙表是电压表,R 增大时量程减小D.上述说法都不对 答案 B解析 电压表中电阻分压,串联;电流表中电阻分流,并联.甲表为电流表,乙表为电压表.并联电路电阻大时分流少,所以R 增大时量程减小;串联电路电阻大时分压多,所以R 增大时量程增大.3.(伏安法测电阻)如图8所示的电路中,电压表和电流表的读数分别为10 V 和0.1 A ,电流表的内阻为0.2 Ω,那么有关待测电阻R x 的下列说法正确的是( )图8A.R x 的测量值比真实值大B.R x 的测量值比真实值小C.R x 的真实值为99.8 ΩD.R x 的真实值为100.2 Ω 答案 AC解析 因为电流表和R x 直接串联,所以电流表读数I ′等于流过R x 的真实电流I ,电压表并联在电流表和R x 串联电路的两端,故电压表读数U ′大于R x 两端的真实电压U ,所以R x 的测量值R x ′=U ′I ′大于真实值R x =U I ,故A 对.R x 的真实值为:R x =U I =U ′-I ′R A I ′=10-0.1×0.20.1Ω=99.8 Ω,故C 对.4.(电流表的改装)有一个量程为0.5 A 的电流表,与阻值为1 Ω的电阻并联后通入0.6 A 的电流,电流表的示数为0.4 A ,若将该电流表的量程扩大为5 A ,则应________联一个阻值为________ Ω的电阻.答案并0.056解析电流表内阻R g=-0.4Ω=0.5 Ω,当量程扩大为5 A时,I g′=0.5 A,分流电流I R=(5-0.5) A=4.5 A,所以分流电阻R=U g′I R=I g′R gI R=0.5×0.54.5Ω≈0.056 Ω.题组一电压表的改装1.把表头G改装成电压表时,下列说法正确的是( )A.改装的原理是串联电阻有分压作用B.改装成电压表后,原电流表本身允许通过的最大电流值也随着变大了C.改装后原电流表自身的电阻也增大了D.改装后使用时,加在原电流表两端的电压的最大值不变答案AD解析电流表改装成电压表的原理是串联电路的分压作用,故A正确;电流表改装成电压表后R g、I g、U g均不变,故B、C错误,D正确.2.一个电压表由表头与分压电阻R串联而成,如图1所示,若在使用中发现此电压表的读数总是比准确值稍小一些,采用下列哪种措施可以加以改进( )图1A.在R上串联一个比R小得多的电阻B.在R上串联一个比R大得多的电阻C.在R上并联一个比R小得多的电阻D.在R上并联一个比R大得多的电阻答案 D解析若在R上再串联一个电阻,只会导致电压表的内阻更大,读数比实际值更小,误差更大,不可行;若在R上并联一个电阻,可以引起总电阻的减小,但若并联一个比R小得多的电阻,并联的总电阻也会比R小得多,会引起电压表的示数比实际值大,造成更大的误差.所以只能在R上并联一只比R大得多的电阻,使并联的总电阻稍小于R,可以满足要求.综上可知,选项D正确.3.电流表的内阻R g=200 Ω,满刻度电流值I g=500 μA,现欲把此电流表改装成量程为1 V 的电压表,正确的方法是( )A.应串联一个0.1 Ω的电阻B.应并联一个0.1 Ω的电阻C.应串联一个1 800 Ω的电阻D.应并联一个1 800 Ω的电阻 答案 C解析 电流表改装成电压表,应串联电阻.电阻两端的电压U ′=U -U g =1 V -200×500×10-6V =0.9 V ,串联的电阻阻值为R =U ′I g=1 800 Ω. 题组二 电流表的改装4.把表头G 改装成大量程电流表时,下列说法正确的是( ) A.改装原理为并联电阻能增大通过G 的电流B.改装成电流表后,表头G 本身允许通过的最大电流并不改变C.改装后,表头G 自身的电阻减小了D.改装后使用时,表头G 本身的参量都不改变,整个并联电路允许通过的电流增大了 答案 BD解析 把表头G 改装成大量程的电流表时,只是并联了一个分流电阻,使整体并联电路允许通过的最大电流增大,但表头的各特征量都不变,故B 、D 对,A 、C 错.5.一个电流表的刻度盘的每1小格代表1 μA ,内阻为R g .如果把它改装成量程较大的电流表,刻度盘的每一小格代表n μA ,则( ) A.给它串联一个电阻,阻值为nR g B.给它串联一个电阻,阻值为(n -1)R g C.给它并联一个电阻,阻值为R gnD.给它并联一个电阻,阻值为R gn -1答案 D6.一个电流表由小量程的电流表G 与电阻R 并联而成.若在使用中发现此电流表读数比准确值稍小些,下列采取的措施正确的是( ) A.在R 上串联一个比R 小得多的电阻 B.在R 上串联一个比R 大得多的电阻 C.在R 上并联一个比R 小得多的电阻 D.在R 上并联一个比R 大得多的电阻 答案 A解析 电流表读数比准确值稍小些,是由于并联的电阻R 阻值偏小,而使流经小量程的电流表的电流偏小造成的,所以应该给电阻R 串联一个阻值比R 小得多的电阻,从而使通过G的电流变大.题组三伏安法测电阻7.在图2中,甲、乙两图分别为测灯泡电阻R的电路图,下列说法正确的是( )图2A.甲图的接法叫电流表外接法,乙图的接法叫电流表内接法B.甲中R测>R真,乙中R测<R真C.甲中误差由电压表分流引起,为了减小误差,应使R≪R V,故此法测较小电阻好D.乙中误差由电流表分压引起,为了减小误差,应使R≫R A,故此法测较大电阻好答案ACD8.某同学用伏安法测电阻,分别采用电流表内接法和外接法,测量某R x的阻值分别为R1和R2,则测量值R1、R2和真实值R x之间的关系是( )A.R1>R x>R2B.R1<R x<R2C.R1>R2>R xD.R1<R2<R x答案 A解析采用内接法时,电流表与待测电阻串联,故电流表是准确的;而由于电流表的分压使电压表测量值偏大,故由欧姆定律求得的测量值偏大,故R1>R x;当采用外接法时,电压表与待测电阻并联,故电压表是准确的;而由于电压表的分流使电流表测量值偏大,故由欧姆定律求得的测量值偏小,故R x>R2.故选A.题组四综合题组9.用两个相同的小量程电流表,分别改装成了两个量程不同的大量程电流表A1、A2,若把A1、A2分别采用串联或并联的方式接入电路,如图3所示,则闭合开关后,下列有关电流表的示数和电流表指针偏转角度的说法正确的是( )图3A.图(a)中的A1、A2的示数相同B.图(a)中的A1、A2的指针偏角相同C.图(b)中的A1、A2的示数和偏角都不同D.图(b)中的A1、A2的指针偏角相同答案 B解析电表的示数是由通过电流表A1、A2的电流决定的,而电表指针的偏角是由通过内部小量程电流表的电流决定的.两个电流表并联时,两个相同的小量程电流表是并联关系,所以,通电时,两小量程的电流表中通过的电流相同,A1、A2的指针偏角相同,B正确; A1、A2的内阻不同,并联时,A1、A2中通过的电流不同,A1、A2的示数不相同,A不正确;A1、A2两表串联时,通过电流表的电流相同,示数相同;但是,由于电流表内阻不同,通过小量程电流表的电流不同,A1、A2的指针偏角不同,故C、D错误.10.两个定值电阻R1、R2串联接在U=12 V的稳压直流电源上,有人把一个内阻不是远大于R1、R2的电压表接在R1的两端,如图4所示,电压表示数为8 V.如果把它改接在R2的两端,则电压表的示数将( )图4A.小于4 VB.等于4 VC.大于4 V而小于8 VD.等于或大于8 V答案 A解析电压表指针的偏转角度取决于通过电压表的电流大小,电压表的示数等于通过电压表的电流与电压表内阻R V的乘积,当电压表并联在电阻R1两端时,ab间的电阻是R1与电压表内阻R V并联后的等效电阻R ab,根据电阻并联的公式推知它将小于R1,由于ac间电压为12 V,于是由电压表的读数8 V可推出电阻R2两端电压为4 V,由此根据欧姆定律就推出R ab∶R2=2∶1,这样由R ab<R1得出R1∶R2>2∶1.由于ac之间的电压稳定在12 V不变,由此根据串联电路的分压原理可以推断,当不用电压表测量时,电阻R2两端的电压小于4 V;当把电压表并联在R2两端时,bc间的电阻R bc为R2和R V的并联电阻,所以R bc<R2,因而,电压表示数一定小于4 V.所以本题的正确选项是A.11.图5是改装并校准电流表的电路图,已知表头a的量程为I g=600 μA,内阻为R g,A是标准电流表,要求改装后的电流表量程为I=60 mA.完成下列填空.(1)图中分流电阻R p的阻值为________.图5 图611 (2)在电表改装后的某次校准测量中,A 表的示数如图6所示,由此读出流过A 电流表的电流为______mA.此时流过分流电阻R p 的电流为__________mA(均保留一位小数).答案 (1)R g 99(2)49.5 49.0 12.如图7为实验室常用的两个量程的电压表原理图.当使用O 、A 两接线柱时,量程为3 V ;当使用O 、B 两接线柱时,量程为15 V.已知电流计的内阻R g =500 Ω,满偏电流I g =100 μA.求分压电阻R 1和R 2的阻值.图7答案 2.95×104 Ω 1.2×105 Ω解析 串联分压电路的特点就是电流相同.在改装的电压表中,各量程达到满偏电压时,经过“表头”的电流均为满偏电流.接O 、A 时:I g =U 1R g +R 1 即R 1=U 1I g -R g =(310-4-500) Ω=2.95×104 Ω 接O 、B 时:I g =U 2R g +R 1+R 2即R 2=U 2I g-R g -R 1=(1510-4-500-2.95×104) Ω≈1.2×105Ω 13.一块满偏电流I g =1 mA 、线圈电阻R g =100 Ω的小电流表.(1)把它改装成满偏电压U =10 V 的电压表;(2)把它改装成满偏电流I =0.6 A 的电流表,请分别画出电路图,并算出有关数据.答案 见解析解析 (1)小量程电流表的满偏电压U g =I g R g =0.1 V<U ,因此需要串联一个适当的分压电阻,可将其改装成电压表,改装的电路如图所示,由欧姆定律U =I g (R g +R x ),解得R x =U I g-R g =9 900 Ω.(2)小量程电流表的满偏电流I g <I ,要将其改装成大量程的电流表,应给其并联一个适当的分流电阻,改装的电路如图所示,由并联电压相等得: I g R g =(I -I g )R x ′解得:R x ′=I gI -I g R g ≈0.167 Ω.。

相关文档
最新文档