高中物理实验：电表的改装与校对

电表的改装与校对1.【2019 高考全国I 卷·23】（10 分）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（b）中的实物连接。

（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，由此可以推测出改装的电表量程不是预期值，而是。

（填正确答案标号）A．18 mAB．21 mAC．25mAD．28 mA79 （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 ΩB. 微安表内阻测量错误，实际内阻小于 1200 ΩC ．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 = 。

【答案】（1）连线如图所示（3 分）（2）C （2 分）（3）AC （2 分）（4） 99（2 分） 【解析】（1）电表改装时，微安表应与定值电阻R 并联接入虚线框内，则实物电路连接如下图所示：（2）由标准毫安表的读数是 16.0mA,而图示中指针指的位置是 160μA.所以改装后的电流表， 实际量程被扩大的倍数为： n =16mA160⨯10-3 mA= 100 倍。

故当原微安表表盘达到满偏时，实际量程为： 250 ⨯10-3 ⨯100 = 25mA ，故选项C 正确；（3）改表是电阻和电表并联，二者电压相等，即： I g R g = (I - I g ) R ，得： I = ⎛1+ R g ⎫ I，改装后的量程偏大的原因可能是，原微安表内阻R ⎪g⎝ ⎭测量值偏小，即电表实际内阻R g 真实值，大于 1200Ω；或者因为定值电阻R 的计算有误，计算值偏大，实际接入定值电阻 R 阻值偏小。

故选AC ；（4）由于接入电阻R 时，改装后的表实际量程为 25mA ，故满足I g R g = (25 - I g ) R ；要想达到预期目的，即将微安表改装为量程为 20mA 电流表，应满足I g R g = (20 - I g )k R ， 其中I g = 250μA = 0.25mA ，联立解得： k = 1.25 或k =99。

792. 【2019 高考全国Ⅲ卷·23】(10 分)某同学欲将内阻为 98.5Ω、量程为 100uA 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 15kΩ刻度正好对应电流表表盘的 50uA 刻度。

可选用的器材还有：定值电阻 R 0（阻值 14k Ω），滑动变阻器 R 1（最大阻值 1500Ω），滑动变阻器 R 2（最大阻值 500Ω），电阻 箱（0~99999.9Ω），干电池（E =1.5V ， r =1.5Ω），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“R 1”或“R 2”）。

（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g 4 r + R + R + R 、 。

（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。

【答案】(1)(2)900(3)R 1(4)45(5)5(6)0(7) 35000.0【解析】（1）连线如图：根据欧姆表的改装原理，当电流计满偏时，则I g =E r + R 0 + R，解得R=900Ω；为了滑动变阻器的安全，则滑动变阻器选择 R 1；（2） 在a 处，1I =E，解得 R=45kΩ；4r + R 0 + R + R xa在b 处，则 3 I = E，解得 R 0 xb=5kΩ；（3） 校准：红黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指到0 kΩ处；由图可知，电阻箱接入的电阻为：R =35000.0Ω。

g xaxb3.【2016 海南卷.T12】(10 分)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900Ω。

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3V，内阻为2500Ω的标准电压表对改装表3V 挡的不同刻度进行校准。

所用电池的电动势 E为5V；滑动变阻器R 有两种规格，最大阻值分别为50Ω和5kΩ。

为了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”）900Ω。

【答案】（1）100 910 2 000（2）50 （3）M（4）大于【解析】（1）R1 与表头 G 构成1mA 的电流表，则：Ig Rg= (I -Ig)R1, 整理：R1=100Ω;若使 a、b 两个接线柱，电压表的量程为 1V，则R =Uab-IgRg1 I= 910Ω;若使用a、c 两个接线柱，电压表的量程为 3V，则R3=Uac-IgRg-IR2 = 2000Ω.I(1)电压表与之并联之后，电阻小于2500Ω，对于分压式电路，要求滑动变阻器的最大值远大于并联部分，同时还有便于调节，故滑动变阻器选择小电阻，即选择50Ω的电阻。

（3）在闭合开关S 前，滑动变阻器滑片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书比标准电压表的读书偏小，说明通过表头G 的电流偏小，则实际其电阻偏大，故其实际阻值大于900Ω.4.【2015 高考全国I 卷·23】（10 分）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100Ω．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 两个接线拄,电表量程为10mA．由题给条件和数据，可以求出R1= Ω，R2= Ω。

(2)现用一量程为3mA，内阻为150Ω的标准电流表A 对改装电表的3mA 挡进行校准，校准时需选取的刻度为0.5．1.0、I.5、2.0．2.5、3.0mA。

电池的电动势为1.5 V．内阻忽略不计；定值电阻R0 有两种2规格．阻值分别为 300Ω和 1000Ω：滑动变阻器R 有两种规格．最大阻值分别为 750Ω和 3000Ω，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 R 1 和 R 2 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：【答案】 （1）15（2 分） 35（2 分） （2）300（1 分） 3000（1 分）（3）c （1 分） 闭合开关时，若电表指针偏转，则损坏电阻是R 1， 若电表指针不动，则损坏电阻是R 2（2 分）【解析】（1）定值电阻和毫安表都是并联连接，电压相等，由欧姆定律变形式U = IR ，使用 a 、b 两个接线柱时有：I 满R 表=(I 表 1-I 满（) R 1+R 2）;使用a 和 c 两个接线柱时有：I 满（R 表+R 2）=(I 表 2-I 满) R 1 , I 表 1 和 I 表2 为改装电表的量程，解以上各式得：R 1 =15 Ω ,R 2 = 35Ω 。

（ ）根据R = EI 标准刻度，电流表校准时需选取的刻度为 0.5．1.0、1.5、2.0．2.5、3.0mA ，可知电路中总电阻最大为：R max = 1.5V0.0005 A = 3000Ω ,最小阻值为R min =1.5V0.0003A= 500Ω , 若定值电阻选用 1000Ω ，则无法校 准 3mA 的刻度，所以定值电阻选用 500Ω，由于最大电阻要达到3000Ω，所以变阻器要选择 3000Ω。

（3）因为只有一个电阻损坏，所以 d 点应与 c 连接。

原因是 R 1 与A 表并联，则当 R 1 损坏时电表 A 仍有示数指针偏转；而 R 2 与 A 表串联，则当R2损坏时电表A 无示数指针不动，据此闭合开关时，若电表指针偏转，则损坏电阻是R1，若电表指针不动，则损坏电阻是R2.【练习1】如图1 所示为一个多量程电压表的电路，其表头为动圈式直流电流计，量程I g=10mA、内阻R g=200Ω，R1、R2 为可调电阻。

（1）可调电阻应调为R1= Ω、R2= Ω；（2）现发现表头电流计已烧坏，我们要修复该电压表，手边只有一个“量程为2mA、内阻为40Ω”的电流计G′和一个电阻为10Ω的定值电阻R3．要使修复后电压表的满偏电流仍为10mA，请在虚框内画出该电压表的修复电路。

（3）修复后的电路中，可调电阻R2 应重新调为：R2′=Ω；（4）接着用图2 的电路对修复电压表的3V 量程表进行校对，V0 为标准电压表、V1 为修复电压表。

发现修复电压表V1 的读数始终比标准电压表V0 略大。

应用以下哪种方法进行微调。

A．只把R1 略微调小；B．只把R1 略微调大；【答案】（1）100、1200；（2）；（3）1200；（4）B。

【解析】（1）根据串联电阻特点结合欧姆定律可得：则R2=1300-100Ω=1200Ω（2））“量程为2mA、内阻为40Ω”改装成10mA 电流表，应并联定值电阻分流，据此画出改装电路图如图所示；（3）由串联电阻特点结合欧姆定律可得Ω则R2′=1492-292Ω=1200Ω（4）根据电压表改装原理可得串联的电阻阻值R= ，电压表示数偏大，说明R 太小，则电流表内阻测量值偏大。