高中物理电学实验电表改装与校准专题练习(真题+模拟)

电表改装与校准
一、电表改装与校准
1、(2019·全国卷Ⅲ)某同学欲将内阻为98.5 Ω、量程为100 μA的电流表改装成欧姆表并进行刻度和校准，要求改装后欧姆表的15 kΩ刻度正好对应电流表表盘的50 μA刻度。

可选用的器材还有：定值电阻R0(阻值14 kΩ)，滑动变阻器R1(最大阻值1500 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值500 Ω)，电阻箱(0～99999.9 Ω)，干电池(E＝1.5 V，r＝1.5 Ω)，红、黑表笔和导线若干。

(1)欧姆表设计
将图a中的实物连线组成欧姆表。

欧姆表改装好后，滑动变阻器R接入电路的电阻应为________ Ω；滑动变阻器选________(填“R1”或“R2”)。

(2)刻度欧姆表表盘
通过计算，对整个表盘进行电阻刻度，如图b所示。

表盘上a、b处的电流刻度分别为25和75，则a、b处的电阻刻度分别为________、________。

(3)校准
红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向________ kΩ处；将红、黑表笔与电阻箱连接，记录多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量值，完成校准数据测量。

若校准某刻度时，电阻箱旋钮位置如图c所示，则电阻箱接入的阻值为________ Ω。

2、(2019·全国卷Ⅰ)某同学要将一量程为250 μA的微安表改装为量程为20 mA的电流表。

该同学测得微安表内阻为1200 Ω，经计算后将一阻值为R的电阻与该微安表连接，进行改装。

然后利用一标准毫安表，根据图a所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表)。

(1)根据图a和题给条件，将图b中的实物连线。

(2)当标准毫安表的示数为16.0 mA时，微安表的指针位置如图c所示。

由此可以推测出所改装的电表量程不是预期值，而是________。

(填正确答案标号)
A．18 mA B．21 mA C．25 mA D．28 mA
(3)产生上述问题的原因可能是________。

(填正确答案标号)
A．微安表内阻测量错误，实际内阻大于1200 Ω
B．微安表内阻测量错误，实际内阻小于1200 Ω
C．R值计算错误，接入的电阻偏小
D．R值计算错误，接入的电阻偏大
(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＝________。

3、(2019·福建南平二模)为了将小量程电流表改装成量程为3 V的电压表，实验器材如下：
A．电流表G：满偏电流为300 μA，内阻约100 Ω
B．干电池E：电动势为3 V，内阻未知
C．滑动变阻器R1：最大阻值为500 Ω，额定电流为1 A
D．滑动变阻器R2：最大阻值为15 kΩ，额定电流为0.5 A
E．电阻箱R0：最大值为999.9 Ω，额定电流为0.5 A
F．电阻箱R：最大值为9999.9 Ω，额定电流为0.5 A
G．开关两个，导线若干
请回答以下问题：
(1)为尽可能准确测量电流表的内阻，应选用甲图中的________(选填“A”或“B”)电路。

(2)根据所选电路完成实物电路连接。

闭合开关S1，调节滑动变阻器使电流表的示数为300 μA；接着保持滑动变阻器的滑片位置不变，闭合开关S2，调节电阻箱R0的阻值，当R0＝200 Ω时电流表示数如图乙所示，则流过电流表的电流为________ μA，电流表内阻的测量值为________ Ω。

(3)现将上述电流表与电阻箱R串联改装成量程为 3 V的电压表，则电阻箱R接入电路的阻值应为________kΩ。

(4)若用改装后的电压表测量某电路电压，则电压测量值________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。

4、(2019·四川泸州二诊)小聪想用满偏电流为600 μA的灵敏电流计G改装成0.6 A的电流表，操作步骤如下：
(1)用如图1所示的电路测量电流计G的内阻。

先闭合S1，调节滑动变阻器R，使电流计指针满偏；保持滑动变阻器的滑片位置不变，再闭合S2，调节电阻箱R′，使电流计指针半偏，读出此时R′的阻值为99.9 Ω，则测得灵敏电流计的内阻r g＝________ Ω。

(2)用这种方法测出的电流计内阻r g，与电流计内阻的真实值r g′相比有一定的误差，为减小此误差，应使R________(选填“≫”“≪”或“＝”)R′的读数。

(3)将此灵敏电流计与R0＝________ Ω的定值电阻并联，就可以改装成量程为0.6 A的电流表。

(4)采用如图2所示电路，用满偏电流为0.6 A的标准电流表A校对上述改装的电流表，由于测量电流计内阻的系统误差，会导致改装的电流表测得的电流________(选填“大于”“小于”或“等于”)标准电流表测得的电流。

5、(2015·课标卷Ⅰ，23)图(a)为某同学改装和校准毫安表的电路图，其中虚线框内是毫安表的改装电路．
(1)已知毫安表表头的内阻为100 Ω，满偏电流为1 mA；R1和R2为阻值固定的电阻．若使用a和b两个接线柱，电表量程为3 mA；若使用a和c两个接线柱，电表量程为10 mA.由题给条件和数据，可以求出R1＝________ Ω，R2＝________ Ω.
(2)现用一量程为3 mA、内阻为150 Ω的标准电流表对改装电表的3 mA挡进行校准，校准时需选取的刻度为0.5 mA、1.0 mA、1.5 mA、2.0 mA、2.5 mA、3.0 mA.电池的电动势为1.5 V，内阻忽略不计；定值电阻R0有两种规格，阻值分别为300 Ω和1 000 Ω；滑动变阻器R 有两种规格，最大阻值分别为750 Ω和3 000 Ω.则R0应选用阻值为________ Ω的电阻，R 应选用最大阻值为________ Ω的滑动变阻器．
(3)若电阻R1和R2中有一个因损坏而阻值变为无穷大，利用图(b)的电路可以判断出损坏的电阻．图(b)中的R′为保护电阻，虚线框内未画出的电路即为图(a)虚线框内的电路．则图中的d 点应和接线柱________(填“b”或“c”)相连．判断依据是：
________________________________________________________________________.
6、(2016·海南卷，12)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．
(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.
(2)用量程为3 V，内阻为2 500 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．
(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.
电表测量与改装答案
1、答案 (1)如图所示 900 R 1(2)45 5 (3)0 35000.0
解析 (1)欧姆表内各元件串联，且红表笔接电源负极，黑表笔接电源正极。

欧姆表的中值刻度为欧姆表的内阻，即R 内＝r ＋R 0＋R A ＋R ＝15 kΩ，解得R ＝900 Ω。

由于滑动变阻器R 2的最大阻值为500 Ω，所以滑动变阻器选R 1。

(2)根据闭合电路欧姆定律，得I a ＝E R 内＋R a 和I b ＝E R 内＋R b
，代入数据解得R a ＝45 kΩ，R b ＝5 kΩ。

(3)使用欧姆表测量电阻时，首先要进行电阻调零，此时应将红、黑表笔短接，调整滑动变阻器，使欧姆表指针指向0 kΩ处。

电阻箱的阻值为(0.1×0＋1×0＋10×0＋100×0＋1000×5＋10000×3) Ω＝35000.0 Ω。

2、答案 (1)图见解析 (2)C (3)AC (4)9979
解析 (1)微安表改装为大量程的电流表，应并联电阻R ，实物连线如图所示。

(2)串联电路中电流处处相等，毫安表示数为16.0 mA 时，对应微安表的示数为160 μA ，根据比例关系得，当微安表指针指到满量程250 μA 时，毫安表的示数应为25 mA ，即为改装后电表的量程，C 正确。

(3)根据I g R g ＝(I －I g )R ，得I ＝I g R g R
＋I g 。

产生上述问题的原因可能是微安表内阻测量错误，实际内阻大于1200 Ω，或者并联的电阻R 值计算错误，接入的电阻偏小，A 、C 正确。

(4)设微安表的满偏电压为U ，则对并联的电阻R 有U ＝(25－0.25)×10－
3 A×R ；对并联的电阻kR 有U ＝(20
－0.25)×10－3 A×kR ；解得k ＝9979。

3、答案 (1)B (2)200 100 (3)9.9 (4)小于
解析 (1)由“半偏法”测量电流表内阻的原理可知，先闭合S 1，调节滑动变阻器的阻值，使电流表满偏；然后闭合开关S 2，调节电阻箱的阻值，使电流表半偏，读出电阻箱的阻值即为电流表的内阻。

其中当闭合开关S 2时，认为电路中的总电流不变，这样必须要求滑动变阻器的阻值比电流表的内阻大得多，即滑动变阻器应选R 2，电路应选择B 。

(2)由图可知，电流表读数为200 μA ，则通过电阻箱的电流为100 μA ，则电阻箱R 0的阻值等于电流表内阻的2倍，即电流表内阻为100 Ω。

(3)将上述电流表与电阻箱R 串联改装成量程为3 V 的电压表，则电阻箱R 接入电路的阻值应为R ＝U I g
－r g ＝3
300×10－6
Ω－100 Ω＝9900 Ω＝9.9 kΩ。

(4)若用改装后的电压表测量某电路电压，当电压表并联到被测电路上后，此部分电路总电阻减小，则电压表两端的电压减小，即电压测量值小于真实值。

4、答案 (1)99.9 (2)≫ (3)0.1 (4)小于
解析 (1)用半偏法测电阻，若并联电路电流相同，则电阻相同，电流计内阻等于电阻箱阻值，为99.9 Ω。

(2)因总电阻变小，电路中总电流变大，则电阻箱所在支路的电流大于原电流的一半，则电阻箱阻值小于电流计的内阻，即测量值偏小；若R ≫R ′，则电路中的电流增加量几乎可以忽略不计，可以减小实验的误差。

(3)将此灵敏电流计改装成电流表要并联电阻，由欧姆定律可得：(I －I g )R 0＝I g r g ；解得R 0＝0.1 Ω。

(4)由于电流计内阻的测量值偏小，所以由公式得出的与电流计并联的R 0偏小，导致改装的电流表的量程偏大，所以实际的读数偏小，即改装的电流表测得的电流小于标准电流表测得的电流。

5、答案：(1)15 35 (2)300 3 000 (3)c 见解析
解析：(1)定值电阻和毫安表表头是并联关系，电压相等，电流和电阻成反比．若使用a 和b 两个接线柱，量程为3 mA ，则通过R 1、R 2的电流为2 mA ，则通过毫安表表头和R 1、R 2的电流比为1∶2，所以电阻比为
2∶1，可得R 1＋R 2＝12
R g ＝50 Ω；若使用a 和c 两个接线柱，电表量程为10 mA ，通过R 1的电流为9 mA ，电流比为1∶9，可得电阻比R g ＋R 2R 1＝91，即R 1＝19
(R g ＋R 2)，整理可得R 1＝15 Ω，R 2＝35 Ω. (2)根据电流表校准的刻度，可知电路中总阻值最大为 1.50.000 5 Ω＝3 000 Ω，最小阻值为1.50.003
Ω＝500 Ω.若定值电阻R 0选择为1 000 Ω，则无法校准3.0 mA ，所以选用的定值电阻R 0的阻值应为300 Ω，由于最大阻值要达到3 000 Ω，所以选用的滑动变阻器R 的最大阻值为3 000 Ω.
(3)d 接b 时，R 1和R 2串联，不论是R 1还是R 2损坏，电流表都有示数且示数相同，故d 点应和接线柱“c ”相连；闭合开关时，若电流表无示数，则说明R 2断路，若电流表有示数，则说明R 1断路．
6、答案：(1)100 910 2 000 (2)50 (3)M (4)大于
解析：(1)根据题意，R 1与表头G 构成1 mA 的电流表，则I g R g ＝(I －I g )R 1，整理可得，R 1＝I g R g I －I g ＝900×1001 000－100
Ω＝100 Ω；若使用a 、b 两个接线柱，电压表的量程为1 V ，则R 2＝U ab －I g R g I ＝1－0.091×10－3
Ω＝910 Ω；若使用a 、c 两个接线柱，电压表的量程为3 V ，则R 3＝U ab －I g R g －IR 2I ＝3－0.09－1×10－
3×9101×10
－3 Ω＝2 000 Ω. (2)电压表与改装电表并联之后，电阻小于2 500 Ω，对于分压式电路，要求滑动变阻器的最大阻值远小于并联部分，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．
(3)在闭合开关S 前，滑动变阻器的滑动端P 应靠近M 端，这样把并联部分电路短路，起到一种保护作用．
(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内阻的实际阻值大于900 Ω.。