三、电表的改装

三、电表的改装 2.2010·全国卷Ⅰ·23一电流表的量程标定不准确，某同学利用图1所示电路测量该电流表的实际量程。 所用器材有：量程不准的电流表，内阻=10.0，量程标称为5.0mA；电流表，内阻=45.0，量程1.0mA；标准电阻，阻值10.0；滑动变阻器R，总电阻为300.0；电源E，电动势3. 0V，内阻不计；保护电阻；开关S；导线。[来源:Z.xx.k.Com] 回答下列问： （1）在答题卡上（图2所示）的实物图上画出连线。 （2）开关S闭合前，滑动变阻器的滑动端c应滑动至 端。 （3）开关S闭合后，调节滑动变阻器的滑动端，使电流表满偏；若此时电流表的读数为，则的量程= 。 （4）若测量时，未调到满偏，两电流表的示数如图3所示，从图中读出的示数 = ，的示数 = ；由读出的数据计算得= 。（保留3位有效数字） （5）写出一条提高测量准确度的建议： 。 【答案】⑴连线如图 ⑵阻值最大 ⑶ ⑷6.05mA 【解析】⑴连线如图 ⑵在滑动变阻器的限流接法中在接通开关前需要将滑动触头滑动到阻值最大端 ⑶闭合开关调节滑动变阻器使待测表满偏，流过的电流为Im。根据并联电路电压相等有得 ⑷待测表未满偏有，将A2的示数0.66mA和其他已知条件代入有 Ma 但图中A1的示数3.0mA量程为5.0mA，根据电流表的刻度是均匀的，则准确量程为6.05mA ⑸ 5.（09天津理科综合）图示为简单欧姆表原理示意图，其中电流表的偏电流=300A,内阻Rg=100 ，可变电阻R的最大阻值为10 k，电池的电动势E=1.5 V,内阻r=0.5 ，图中与接线柱A相连的表笔颜色应是 色，接正确使用测量电阻Rx的阻值时，指针指在刻度盘的正中央，则Rx= k.若该欧姆表使用一段时间后，电池电动势变小，内阻变大，但此表仍能调零，按正确使用方法再测上述Rx其测量结果与原结果相比较 （填“变大”、“变小”或“不变”）。 答案：红，5，变大 解析：本题考查欧姆的结构、测量原理和相关计算，还涉及测量误差的。 欧姆表是电流表改装的，必须满足电流的方向“+”进“-”出，即回路中电流从标有“+”标志的红表笔进去，所以与A相连的表笔颜色是红色；当两表笔短接(即Rx=0)时，电流表应调至满偏电流Ig，设此时欧姆表的内阻为R内此时有关系 得；当指针指在刻度盘的正中央时I=Ig/2，有，代入数据可得；当电池电动势变小、内阻变大时，欧姆得重新调零，由于满偏电流Ig不变，由公式，欧姆表内阻 R内得调小，待测电阻的测量值是通过电流表的示数体现出来的，由，可知当R内变小时，I变小，指针跟原来的位置相比偏左了，欧姆表的示数变大了。 7.（09全国1）如图所示的电路中，1、2、3、4、5、6为连接点的标号。在开关闭合后，发现小灯泡不亮。现用多用电表检查电路故障，需要检测的有：电源、开关、小灯泡、3根 导线以及电路中的各点连接。 （1）为了检测小灯泡以及3根导线，在连接点1、2已接好的情况下，应当选用多用电表的 挡。在连接点1、2同时断开的情况下，应当选用多用电表的 挡。 （2）在开关闭合情况下，若测得5、6两点间的电压接近电源的电动势，则表明___ 可能有故障 （3）将小灯泡拆离电路，写出用多用表检测该小灯泡是否有故障的具体步骤。 答案（1）电压；欧姆 （2）开关或连接点5、6 （3）①调到欧姆档 ②将红、黑表笔相接,检查欧姆档能否正常工作 ③测量小灯泡的电阻,如电阻无穷大,表明小灯泡有故障. 解析：(1)在1、2两点接好的情况下,应当选用多用电表的电压档,在1、2同时断开的情况下,应选用欧姆档 (2)表明5、6两点可能有故障. (3) ①调到欧姆档②将红黑表笔相接,检查欧姆档能否正常工作③测量小灯泡的电阻,如电阻无穷大,表明小灯泡有故障. 11.（09宁夏理综）青岛奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充电，为路灯提供电能。用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关，实现自动控制。 光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化，作为简化模型，可以近似认为，照射光较强（如白天）时电阻几乎为0：照射光较弱（如黑天）时电阻接近于无穷大。利用光敏电阻作为传感器，借助电磁开关，可以实现路灯自动在白天关闭，黑天打开。电磁开关的内部结构如图所示。1、2两接线柱之间是励磁线圈，3、4两接线柱分别与弹簧片和触点连接。当励磁线圈中电流大于50mA时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，3、4断开；电流小于50mA时，3、4接通。励磁线圈中允许通过的最大电流为100mA。 （1）利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路，画出电路原理图。 光敏电阻,符号 灯泡L，额定功率40W，额定电压36V，符号 保护电阻,符号 电磁开关，符号 蓄电池E，电压36V，内阻很小；开关S，导线若干。 （2）回答下列问题： ①如果励磁线圈的电阻为200，励磁线圈允许加的最大电压为 V，保护电阻的阻值范围为 。 ②在有些应用电磁开关的场合，为了安全，往往需要在电磁铁吸合铁片时，接线柱3、4之间从断开变为接通。为此，电磁开关内部结构应如何改造？请结合本题中电磁开关内部结构图说明。 答： 。 ③任意举出一个其它的电磁铁应用的例子。 答： 。 解析：（1）电路原理如图所示 （2）①20 160～520 ②把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧，保证当电磁铁吸合铁片 时，3、4之间接通；不吸合时，3、4之间断开 ③电磁起重机 1.（08年高考全国I理综）Ⅰ.如图所示，两个质量各为m1和m2的小物块A和B，分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端，已知m1＞m2，现要利用此装置验证机械能守恒定律. （1）若选定物块A从静止开始下落的过程进行测量，则需要测量的物理量有 （在答题卡上对应区域填入选项前的编号） ①物块的质量m1、m2； ②物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间； ③物块B上升的距离及上升这段距离所用的时间； ④绳子的长度. （2）为提高实验结果的准确程度，某小组同学对此实验提出以下建议： ①绳的质量要轻： ②在“轻质绳”的前提下，绳子越长越好； ③尽量保证物块只沿竖直方向运动，不要摇晃； ④两个物块的质量之差要尽可能小. 以上建议中确实对提高准确程度有作用的是 。（在答题卡上对应区域填入选项前的编号） （3）写出一条上面没有提到的提高实验结果准确程度有益的建议 Ⅱ.一直流电压表，量程为1 V，内阻为1 000Ω,现将一阻值为5000~7000Ω之间的固定电阻R1与此电压表串联，以扩大电压表的量程.为求得扩大后量程的准确值，再给定一直流电源（电动势E为6~7 V，内阻可忽略不计），一阻值R2=2000Ω的固定电阻，两个单刀开关S1、S2及若干线. （1）为达到上述目的，将答题卡上对应的图连成一个完整的实验电路图. （2）连线完成以后，当S1与S2均闭合时，电压表的示数为0.90 V；当S1闭合，S2断开时，电压表的示数为0.70 V，由此可以计算出改装后电压表的量程为 V，电源电动势为 V. 解析：Ⅰ.（1）①②或①③ （2）①③ （3）例如：“对同一高度进行多次测量取平均值”；“选取受力后相对伸长尽量小的绳”；等等。 Ⅱ.（1）连线如图 （2）7 6.3 4.(08年高考上海卷物理)某同学利用图（a）所示的电路研究灯泡L1（6V，1.5W）、L2（6V，10W）的发光情况（假设灯泡电阻恒定），图（b）为实物图。 （1）他分别将L1、L2接入图（a）中的虚线框位置，移动滑动变阻器的滑片P，当电压表示数为6V时，发现灯泡均能正常发光。在图（b）中用笔线代替导线将电路连线补充完整。 （2）接着他将L1和L2串联后接入图（a）中的虚线框位置，移动滑动变阻器的滑片P，当电压表示数为6V时，发现其中一个灯泡亮而另一个灯泡不亮，出现这种现象的原因是 。 （3）现有如下器材：电源E（6V，内阻不计），灯泡L1（6V，1.5W）、L2（6V，10W），L2（6V，10W），单刀双掷开关S。在图（c）中设计一个机动车转向灯的控制电路：当单刀双掷开关S与1相接时，信号灯L1亮，右转向灯L2亮而左转向灯L3不亮；当单刀双掷开关S与2相接时，信号灯L1亮，左转向灯L3亮而右转向灯L2不亮。 答案：（1）如图b （2）由于RL1比RL2小得多，灯泡L2分得的电压很小，虽然有电流渡过，但功率很小，不能发光。 （3）如图c 10.(08年高考上海卷物理)如图所示是测量通电螺线管A内部磁感应强度B及其与电流I关系的实验装置。将截面积为S、匝数为N的小试测线圈P置于螺线管A中间，试测线圈平面与螺线管的轴线垂直，可认为穿过该试测线圈的磁场均匀。将试测线圈引线的两端与冲击电流计D相连。拨动双刀双掷换向开关K，改变通入螺线管的电流方向，而不改变电流大小，在P中产生的感应电流引起D的指针偏转。 （1）将开关合到位置1，待螺线管A中的电流稳定后，再将K从位置1拨到位置2，测得D的最大偏转距离为dm，已知冲击电流计的磁通灵敏度为Dφ， Dφ＝，式中为单匝试测线圈磁通量的变化量。则试测线圈所在处磁感应强度B＝＿＿＿＿＿＿；若将K从位置1拨到位置2的过程所用的时间为Δt，则试测线圈P中产生的平均感应电动势ε＝＿＿＿＿。 实验次数 I（A） B（×10－3T） 1 0.5 0.62 2 1.0 1.25 3 1.5 1.88 4 2.0 2.51 5 2.5 3.12 （2）调节可变电阻R，多次改变电流并拨动K，得到A中电流I和磁感应强度B的数据，见右表。由此可得，螺线管A内部在感应强度B和电流I的关系为B＝＿＿＿＿＿＿＿＿。 （3）（多选题）为了减小实验误差，提高测量的准确性，可采取的措施有 （A）适当增加试测线圈的匝数N （B）适当增大试测线圈的横截面积S （C）适当增大可变电阻R的阻值 （D）适当拨长拨动开关的时间Δt 答案：（1）， （2）0.00125I（或kI） （3）A，B 15.（08年高考海南卷物理）一毫安表头 满偏电流为9.90 mA，内阻约为300 Ω．要求将此毫安表头改装成量程为1 A的电流表，其电路原理如图所示．图中， 是量程为2 A的标准电流表，R0为电阻箱，R为滑动变阻器，S为开关，E为电源． ⑴完善下列实验步骤： ①虚线框内的实物图按电路原理图连线； ②滑动变阻器的滑动头调至 端（填“a”或“b”），电阻箱R0的阻值调至零； ③合上开关； ④调节滑动变阻器的滑动头，增大回路中的电流，使标准电流表读数为1 A； ⑤调节电阻箱R0的阻值，使毫安表指针接近满偏，此时标准电流表的读数会 （填“增大”、“减小”或“不变”）； ⑥多次重复步骤④⑤，直至标准电流表的读数为 ，同时毫安表指针满偏． ⑵回答下列问题： ①在完成全部实验步骤后，电阻箱使用阻值的读数为3.1 Ω，由此可知毫安表头的内阻为 ． ②用改装成的电流表测量某一电路中的电流，电流表指针半偏，此时流过电阻箱的电流 为 ③对于按照以上步骤改装后的电流表，写出一个可能影响它的准确程度的因素： 。 答案：⑴①连线如图 ②b ⑤减小 ⑥1 A ⑵①310 Ω ②0.495（0.494～0.496均可） ③例如：电阻箱和滑动变阻器的阻值不能连续变化；标准表和毫安表的读数误差；电表指针偏转和实际电流的大小不成正比；等等 解析：（1）将滑动变阻器的滑动头调至b点是为了保护毫安表；在调节电阻箱时，由于接入回路的电阻增加，故电流表电流会减小；为了能成功改装为1A的量程的电流表，需要通过调节滑动变阻器使标准电流表示数回到1A；（2）电阻箱的电阻读数为3.1Ω，此时毫安表满偏，电阻箱上的电流为1000mA－9.9mA=990.1mA，根据并联电阻值与电流值成反比，可计算毫安表的内阻为310Ω；若毫安表半偏，电阻箱的电流也减半为495mA=0.495A；本实验可能因电阻箱和滑动变阻器的阻值不能连续变化，导致标准电流表的示数无法精准显示1A，还有电表本身读数上的误差，以及电表指针偏转本身不是随电流均匀偏转等都可能影响改装后的电流表的准确程度。 16.（2008年宁夏卷）右图为一正在测量中的多用电表表盘. （1）如果是用×10档测量电阻， 则读数为 。 （2）如果是用直流10 mA档测量电流， 则读数为 mA。 （3）如果是用直流5 V档测量电压，则读数为 V。 答案：Ⅰ．（1）60 （2）7.18 （3）3.59 解析：欧姆档在最上面的一排数据读取，读数为6×10Ω=60Ω；电流档测量读取中间的三排数据的最底下一排数据，读数为7.18mA；同样直流电压档测量读取中间的三排数据的中间一排数据较好，读数为35.9×0.1V=3.59V。 9．2010· 北京·21(1)甲同学要把一个量程为200μA的直流电流计，改装成量范围是0~4V的直流电压表。 ①她按图1所示电路、用半偏法测定电流计的内电阻rg，其中电阻R0约为1k。为使rg的测量值尽量准确，在以下器材中，电源E应选用 ，电阻器R1应选用 ，电阻器R2应选用 （选填器材前的字母）。 A.电源（电动势1.5V） B.电源（电动势6V） C.电阻箱(0~999.9) D.滑动变阻器(0~500) E.电位器（一种可变电阻，与滑动变阻器相当）(0~5.1k) F.电位器（0~51k） ②该同学在开关断开情况下，检查电路连接无误后，将R2的阻值调至最大。后续的实验操作步骤依次是： , , , ,最后R1的阻值并整理好器材。（请按合理的实验顺序，选填下列步骤前的字母） A.闭合S1 B.闭合S2 C.调节R2的阻值，使电流计指针偏转到满刻度 D.调节R2的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半 E.调节R1的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半 F.调节R1的阻值，使电流计指针偏转到满刻度 ③如果所得的R1的阻值为300.0，则图1中被测电流计的内阻r的测量值为 ，该测量值 实际值（选填“略大于”、“略小于”或“等于”）。 ④给电流计 联（选填“串”或“并”）一个阻值为 k的电阻，就可以将该电流计改装为量程4V的电压表。 (2)乙同学要将另一个电流计改装成直流电压表，但他仅借到一块标准电压表、一个电池组E、一个滑动变阻器R′和几个待用的阻值准确的定值电阻。 ①该同学从上述具体条件出发，先将待改装的表直接与一个定值电阻R相连接，组成一个电压表；然后用标准电压表校准。请你画完图2方框中的校准电路图。 ②实验中，当定值电阻R选用17.0k时，高整滑动变阻器R′的阻值，电压表的示数是4.0V时，表的指针恰好指到满量程的五分之二；当R选用7.0k时，调整R′的阻值，电压表的示数是2.0V，表的指针又指到满量程的五分之二。 由此可以判定，表的内阻rg是 k，满偏电流Ig是 mA。若要将表改装为量程是15V的电压表，应配备一个 k的电阻。 【答案】⑴①B C F ②B C A E ③ 300.0 略小于 ④ 串 19.7 ⑵3.0 0.50 27.0 【解析】⑴①半偏法测量表头内阻时，首先选择滑动变阻器（必须大于电路所需的最小电阻），根据电路的电压为电动势，电路的最大电流为表头的满偏电流，则最小电阻为或，考虑到保护，则可知调节滑动变阻器使表头满偏时滑动变阻器的阻值分别接近29kΩ或6.5kΩ，电路图中R2是滑动变阻器，不能选择D和E只能选择F。表头满偏时滑动变阻器的阻值越大，实验的误差越小，所以电源选择电动势为6V的B，而且滑动变阻器F的阻值也满足调节所需。而R1是用来测量表头内阻的电阻箱只能选C。 ②实验步骤为：第一步闭合S2（B），第二步调节R2的阻值，使电流计满偏（C），第三步闭合S1（A），第四步调节R1的阻值，使电流计半偏（E），第五步读出R1的示数为待测表头的内阻。 ③R1的示数为待测表头的内阻是300.0。闭合S1后，电路的总电阻减小，当表头半偏时干路电流就大于表头的满偏电流，流过电阻箱的电流就大于流过表头的电流，所以电阻箱的阻值略小于表头内阻。 ④给表头串联一个电阻可以改装为电压表，改装电压表的内阻为，则串联电阻大小为。 ⑵本实验是对改装电压表进行校准的，将改装电压表和标准电压表并联后要求电压从0到满偏变化，所以滑动变阻器采用分压接法。表头的刻度均匀。当指针恰好指到满量程的五分之二时，流过改装电压表的电流是0.4Ig，根据欧姆定律分别有 和 解得表头内阻为3.0kΩ，满偏电流为0.50mA 量程是15V的改装电压表的内阻为，所以改装时串联的定值电阻是。 R1 R2 A A mA ＋ － R0 S E