2019版高考物理一轮复习 主题七 恒定电流 7-1-4 实验：电表的改装和多用电表的使用

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[变式训练] (2017·四川彭州联考)用以下器材可测量待测电阻 Rx.(阻值 约为 600 Ω)的阻值． 电源 E，电动势约为 6.0 V，内阻可忽略不计； 电压表 V1，量程为 0～500 mV，内阻 r1 为 1000 Ω； 电压表 V2，量程为 0～6 V，内阻 r2 约为 10 kΩ； 电流表 A，量程为 0～0.6 A，内阻 r3 约为 1 Ω； 定值电阻 R0，阻值为 60 Ω； 滑动变阻器 R，最大阻值为 150 Ω； 单刀单掷开关 S 一个，导线若干．
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(1)该欧姆表的刻度值是按电池电动势为 1.5 V 刻度的，当电 池的电动势下降到 1.45 V、内阻增大到 4 Ω 时仍可调零．调零后 R0 阻值将变________(选填“大”或“小”)；若测得某电阻阻值 为 300 Ω，则这个电阻的真实值是________Ω.
(2)若该欧姆表换了一个电动势为 1.5 V，内阻为 10 Ω 的电池， 调零后测量某电阻的阻值，其测量结果________(选填“偏大”、 “偏小”或“准确”)．
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2．方法指南 (1)检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零位置．若 不指零，则可用小螺丝刀进行机械调零． (2)将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔． (3)测量 ①测电压：连好如图甲所示电路，将多用电表选择开关置于 相应直流电压挡，测小灯泡两端的电压．
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(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，则实际电阻偏大，故表头 G
内阻的真实值大于 900 Ω.
[答案] (1)100 910 2000 (2)50 (3)M (4)大于
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电表改装是高中物理难度较大的实验，这是因为改装原理和 实验电路都比较复杂，而攻克本实验的关键也正在于此：理解改 装原理，理清实验电路.
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c．读出指针在刻度盘上所指的数值，观察选择开关所对应 的电阻挡的倍率，用读数乘以倍率，即得测量结果．
d．测量完毕，应将选择开关置于“OFF”位置或交流电压最 高挡．
(4)用欧姆挡判断二极管的极性与好坏 ①首先明确两点： a．二极管的单向导电性：如图丙所示，电流从正极流入时 电阻较小，从正极流出时电阻较大．
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(1)测量中要求两只电表的读数都不小于其量程的13，并能测 量出多组数据，请画出测量待测电阻 Rx 的实验电路图．
(2)若选择测量数据中的一组来计算 Rx，则由已知量和测量 出的物理量计算 Rx 的表达式为 Rx＝________，式中各符号的意 义是______________________________________________．(所有 物理量用题中代表符号表示)
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[解析] (1)电路的最大电流 Imax＝6060VΩ＝0.01 A，电流表量 程太大，可以把电压表 V1 并联一个定值电阻改装成电流表，电 压表选择 V2 即可，要求测量多组数据，滑动变阻器需要用分压 式接法，实验电路图如图所示．
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(2)流过待测电阻 Rx 的电流为 I＝Ur11＋UR01＝U1RR00r＋1 r1，待测 电阻 Rx＝U2－I U1＝UU21－RU0＋1Rr10r1.
(2)mA
表的示数
I′ ＝ 49.5
mA
，
IP
＝
I－Ig I
I′
＝
60－60600×10－3×49.5 mA＝49.0 mA.
[答案] (1)II－gRIgg (2)49.5 49.0
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本题考查了电流表的改装，解决此类问题的关键是要充分理 解电表改装原理，并联电路的分流作用.注意表头 G 改装成电流 表后，通过表头的最大电流 Ig 并不改变.
②测电流：连好如图乙所示电路，将选择开关置于相应电流 直流挡，测量通过小灯泡的电流．
③测电阻 a．根据被测电阻的大约阻值，选取合适的挡位，把两表笔 短接，观察指针是否指在电阻挡的“0 Ω”刻度位置，若不是， 则调节欧姆调零旋钮，使指针指在电阻挡的“0 Ω”刻度位置． b．将被测电阻接在两表笔之间，如果指针偏角过小(大)，则 需要更换较大(小)倍率的欧姆挡．切记，每次换挡后都要重新进 行欧姆调零．待指针稳定在表盘刻度中央附近后读数．
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(5)探索黑箱内的电学元件
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[知识诊断] 1．利用多用表测电压时，电流是从红表笔流入，测电阻时 是从黑笔流入( ) [答案] ×
2．欧姆表的刻度盘是不均匀的( )
[答案] √
3．红表笔连接欧姆表内电源的正极( ) [答案] × 4．多用表测电阻时，每次换挡均要机械调零( ) [答案] ×
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[思路点拨] (1)由闭合电路欧姆定律得知电动势减小时，两 表笔短接进行欧姆调零时，电流减小．
(2)明确阻值的大小与电流的对应关系．
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[尝试解答] (1)由闭合电路欧姆定律：Ig＝Rg＋Er＋R0得：R0
＝IEg－Rg－r，由已知得，式中 E 变小，r 变大，故 R0 将减小；因 为该欧姆表的刻度是按电池电动势为 E＝1.5 V 刻度的，测得某
主
题
恒定电流
七
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教材复习课
回归教材 落实双基
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课时四
实验：电表的改装和多用电表的使用
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基础自主落实 J
自主预习 自我诊断
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一、电表的改装
[知识梳理]
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二、多用电表的使用 1．实验原理 电流表 G 并联一个电阻就改装为电流表，串联一个电阻就改 装为电压表，串联一个电池和可调电阻就改装为欧姆表，所以电 流表 G 分别与相关的电阻、电池组合就能改装成多用电表，实现 共用一个表头测电流、测电压、测电阻，还可以判断二极管的极 性与好坏．
(1)图甲中②分流电阻 RP 的阻值应为________(用 Ig、Rg 和 I 表示)．
(2)在电表改装完成后的某次校准测量中，mA 表的示数如图 乙所示，由此读出流过 mA 电流表的电流为________mA.此时流 过分流电阻 RP 的电流为________mA(保留 1 位小数)．
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(2)电压表与改装电表并联之后，电阻小于 2500 Ω，对于分 压式电路，要求滑动变阻器的最大阻值小于并联部分，同时还要 便于调节，故滑动变阻器选择小电阻，即选择 50 Ω 的电阻．
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(3)在闭合开关 S 前，滑动变阻器的滑动端 P 应靠近 M 端， 使并联部分分压为零，起到保护作用．
(2)用量程为 3 V，内阻为 2500 Ω 的标准电压表 对改装表 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．
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(2)采用分压式时滑动变阻器一般选择小量程的阻值． (3)改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小的原因是 流动的电流偏小，即电阻偏大．
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[尝试解答] (1)根据题意，R1 与表头 G 构成 1 mA 的电流表， 则 IgRg＝(I－Ig)R1，得 R1＝100 Ω；若使用 a、b 两个接线柱，电 压表的量程为 1 V，则 R2＝Uab－I IgRg＝910 Ω；若使用 a、c 两个 接线柱，电压表的量程为 3 V，则 R3＝Uac－I IgRg－R2＝2000 Ω.
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(1)按图 1 在图 2 甲中将实物连线； (2)表笔 a 的颜色应为________色(填“红”或“黑”)； (3)将开关 S 置于“1”挡时，量程为________mA； (4)电路中电阻的阻值 R2＝________Ω，R3＝________Ω；(结 果取 3 位有效数字) (5)利用改装的电流表进行某次测量时，S 置于“2”挡，表头 指示如图乙所示，则所测量电流的值为________mA.
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b．欧姆表中电流的方向：从黑表笔流出，经过待测电阻， 从红表笔流入．
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②测正向电阻：将选择开关置于欧姆表的“×10”挡，欧姆 调零，然后黑表笔接二极管正极、红表笔接二极管负极，如图丁 所示，即可测出正向阻值．
③测反向电阻：将选择开关置于欧姆表的“×1 k”挡，欧姆 调零，然后黑表笔接二极管负极、红表笔接二极管正极，如图戊 所示，即可测出反向阻值．
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核心要点突破 H
精研教材 重难突破
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要点一 电流表 G 改装成电流表 [要点深化]
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[典例剖析] 如图所示是①改装并校准电流表的电路图．已 知表头 μA 的量程为 Ig＝600 μA、内阻为 Rg，mA 是标准电流表， 要求改装后的电流表的量程为 I＝60 mA.完成下列填空：
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(1)已知表头 G 满偏电流为 100 μA，表头上标记的内阻值为 900 Ω.R1、R2 和 R3 是定值电阻．利用 R1 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．若使用 a、b 两个 接线柱，电压表的量程为 1 V；若使用 a、c 两个接线柱，电压表 的量程为 3 V．则根据题给条件，定值电阻的阻值应选 R1＝ ________Ω，R2＝________Ω，R3＝________Ω.
[答案] (1)见解析图 (2)UU21－RU0＋1Rr10r1 U1 为电压表 V1 的读数，U2 为电压表 V2 的 读数，r1 为电压表 V1 的内阻的阻值，R0 为定值电阻的阻值
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要点三 电流表 G 改装成欧姆表 [要点深化]
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[典例剖析] 如图是一个多用表欧姆挡内部电路示意图．电流表满偏电流 0.5 mA、内阻 10 Ω；电池电动势 1.5 V、内阻 1 Ω；变阻器 R0 阻 值 0～5000 Ω.
(3)校准时，在闭合开关 S 前，滑动变阻器的滑动端 P 应靠近 ________(填“M”或“N”)端．
(4)若由于表头 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，则表头 G 内阻的真实值 ________(填“大于”或“小于”)900 Ω.
[思路点拨] (1)由电表改装原理结合串并联电流、电压特点 列方程求解．
(5)开关置于“2”挡，量程为 1 mA，结合表盘示数 Ig′＝156 μA，可得电流为 0.780 mA.
[答案] (1)见解析 (2)黑 (3)10 (4)225 25.0 (5)0.780
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要点二 电流表 G 改装成电压表 [要点深化]
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[典例剖析] (2016·海南卷)某同学改装和校准电压表的电路 图如图所示，图中虚线框内是电压表的改装电路．
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[审题指导] ①电流表的改装分为两步，第一步为计算需并 联的分流电阻值；第二步是对原表头的刻度值(不是刻度线)进行 改写，以便于直接读数．
②利用并联电路两端的电压相等，计算出需并联的电阻阻 值．
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[尝试解答] 由 IgRg＝(I－Ig)RP 得 RP＝II－gRIgg.
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[解析] (1)由电路图连接实物，如图所示．
(2)电流由 B 接线柱流入，由 A 接线柱流出，故 a 表笔的颜 色应为黑色．
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(3)开关置于“1”挡时，通过电阻 R3 的电流较大，故改装后的 电流表量程较大，此时的量程为 10 mA.
(4)开关置于“1”挡时根据部分电路的欧姆定律可得 Ig(Rg＋R1 ＋R2)＝(I1－Ig)R3；开关置于“2”挡时根据部分电路的欧姆定律可 得 Ig(Rg＋R1)＝(I2－Ig)(R3＋R2)，联立解得 R2＝225 Ω，R3＝25 Ω.
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[变式训练] (2017·贵州模拟)某同学将量程为 200 μA、内阻为 500 Ω 的 表头 改装成量程为 1 mA 和 10 mA 的双量程电流表．设计电路 如图 1 所示．定值电阻 R1＝500 Ω，R2 和 R3 的值待定，S 为单刀 双掷开关，A、B 为接线柱．回答下列问题：