
核心考點聚焦
1.電壓表、電流表的改裝
2.螺旋測微器、游標卡尺的使用及讀數(shù)
3.電流表、電壓表的讀數(shù)
4.測量電路的設計
5.控制電路的設計
高考考點聚焦
知識點一、電壓表、電流表的改裝
1、小量程電流表(表頭)
①工作原理:主要由磁場和放入其中可轉(zhuǎn)動的線圈組成。當線圈中有電流通過時,線圈在安培力作用下帶動指針一起偏轉(zhuǎn),電流越大,指針偏轉(zhuǎn)的角度越大,從表盤上可直接讀出電流值。
②三個參數(shù):滿偏電流Ig,表頭電阻Rg,滿偏電壓Ug,它們的關(guān)系:Ug=IgRg。
總結(jié):電壓表和電流表實質(zhì)上都是電流表,依靠流過的電流使指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),并且還可以看做是一個特殊的電阻
2、電壓表、電流表的改裝
電流表、電壓表都是由小量程的電流表(表頭)改裝而成的。它們的改裝原理見下表:
知識點二、螺旋測微器、游標卡尺的使用及讀數(shù)
游標卡尺和螺旋測微器
關(guān)于兩尺的讀數(shù)圖解:
1、10分度游標卡尺(分度值為)
2、20分度游標卡尺(分度值)
3、50分度游標卡尺()
4、螺旋測微器(分度值)
知識點三、電流表、電壓表的使用及讀數(shù)
知識點、電路的設計
測量電路的設計:
1、電流表內(nèi)、外接法的比較
2.電流表的內(nèi)、外接法的選擇
控制電路的設計
1.滑動變阻器兩種接法的比較
注意:分壓式接法中電壓和電流的調(diào)節(jié)范圍大,但限流式接法較節(jié)能且電路簡單。
2.滑動變阻器兩種接法的選擇
(1)滑動變阻器必須采用分壓式接法的幾種情況
①要求電壓(或電流)能從零開始變化;
②當待測電阻Rx?R滑(R滑為滑動變阻器的最大阻值)時;
③若采用限流式接法,電路中的最小電流仍超過電路中電表、電阻的允許電流。
(2)除了上述三種情況外,如果滑動變阻器采用兩種接法都能滿足要求,則從節(jié)能、方便操作角度考慮,優(yōu)先選用限流式接法。
一、電壓表、電流表的改裝
1.(2022·遼寧高考)某同學要將一小量程電流表(滿偏電流為250 μA,內(nèi)阻為1.2 kΩ)改裝成有兩個量程的電流表,設計電路如圖a所示,其中定值電阻R1=40 Ω,R2=360 Ω。
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(1)當開關(guān)S接A端時,該電流表的量程為0~________ mA;
(2)當開關(guān)S接B端時,該電流表的量程比接在A端時________(填“大”或“小”);
(3)該同學選用量程合適的電壓表(內(nèi)阻未知)和此改裝電表測量未知電阻Rx的阻值,設計了圖b中的兩個電路,不考慮實驗操作中的偶然誤差,則利用________(填“甲”或“乙”)電路可修正由電表內(nèi)阻引起的實驗誤差。
【答案】(1)1 (2)大 (3)乙
【解析】(1)當開關(guān)S接A端時,由題圖a可知,R1和R2串聯(lián)接入電路,再和小量程電流表并聯(lián),滿偏時電流表兩端的電壓為Ug=Igrg=250×10-6×1.2×103 V=0.3 V,此時通過R1和R2的電流為I支= eq \f(Ug,R1+R2)= eq \f(0.3,40+360) A=0.75×10-3 A=0.75 mA,所以干路電流為I=Ig+I支=1 mA,即S接A端時,該電流表的量程為0~1 mA。
(2)當開關(guān)S接B端時,由題圖a可知,R1和小量程電流表串聯(lián),再和R2并聯(lián),滿偏時R2兩端電壓為Ug′=Ig(R1+rg)>Ug,流過R2的電流I支′= eq \f(Ug′,R2)>I支,則干路電流較大,所以開關(guān)S接在B端時,該電流表的量程比接在A端時大。
(3)圖甲是電流表的外接法,系統(tǒng)誤差是由于電壓表的分流引起的;圖乙是電流表的內(nèi)接法,系統(tǒng)誤差是由于電流表的分壓引起的。因為題目中電壓表內(nèi)阻未知,則利用圖甲電路無法修正由電表內(nèi)阻引起的實驗誤差,而改裝后的電流表內(nèi)阻可通過計算得到,則利用圖乙電路可以修正由電表內(nèi)阻引起的實驗誤差。
2.大量程電壓表、電流表都是由靈敏電流表G和變阻箱R改裝而成的,如圖為改裝后的電表,圖中靈敏電流表G的滿偏電流均為Ig,內(nèi)阻均為Rg,變阻箱R接入電路的阻值均為R0。下列說法正確的是( )
A.甲表是電壓表,改裝后的量程為Ig(Rg+R0)
B.甲表是電流表,若增大變阻箱R接入電路的阻值,則改裝表的量程減小
C.乙表是電流表,改裝后的量程為
D.乙表是電壓表,若減小變阻箱R接入電路的阻值,則改裝表的量程增大
【答案】B
【解析】AB.電流表的改裝需要并聯(lián)一個分流電阻,故改裝后甲表是電流表,改裝后量程為表頭G的電流滿偏時通過改裝表的總電流,即量程,所以并聯(lián)的分流電阻越大,其量程越小,故A錯誤、B正確;
CD.電壓表的改裝需要串聯(lián)一個分壓電阻,故改裝后乙表是電壓表,改裝后量程為表頭G的電流滿偏時加在改裝表兩端的總電壓,即量程,所以串聯(lián)的分壓電阻越小,其量程越小,故CD錯誤。
故選B。
3.實驗小組找到一刻度清晰的微安表G,其滿偏電壓不到0.5V,該小組同學決定測量該微安表的內(nèi)阻,可供選擇器材如下:
A.微安表G(滿偏電流為150μA,內(nèi)阻未知);
B.滑動變阻器(0~5Ω,允許通過的最大電流為2A);
C.滑動變阻器(0~10Ω,允許通過的最大電流為1A);
D.電源E(電動勢約為6V);
E.電阻箱R(最大阻值為9999Ω);
F.開關(guān)兩個,導線若干。
(1)按圖甲所示的電路圖用筆畫線代替導線將圖乙中的實物連線。
(2)滑動變阻器應選擇 (填“B”或“C”)。
(3)實驗過程:將滑動變阻器的滑片移至 (填“左”或“右”)端,合上開關(guān)、,緩慢移動滑動變阻器的滑片,使微安表指針滿偏;保持滑片位置不變,僅斷開開關(guān),調(diào)節(jié)電阻箱使微安表指針半偏,此時電阻箱的四個旋鈕如圖丙所示,則微安表的內(nèi)阻為 Ω。
(4)若將該微安表改裝為量程為0.6A的電流表,需 (填“串”或“并”)聯(lián)一個 Ω(保留兩位小數(shù))的定值電阻。
(5)測量微安表G的內(nèi)阻時,在設計上存在系統(tǒng)誤差,這會導致(4)中電流表的測量值 (填“大于”“小于”或“等于”)真實值。
【答案】(1) (2)B (3) 左 2400 (4) 并 0.60 (5)大于
【解析】(1)按照電路圖連接實物如圖所示。
(2)滑動變阻器采用分壓式接法,為了提高實驗精度,滑動變阻器應選總阻值較小的,即選B。
(3)[1]閉合開關(guān)前將滑動變阻器的滑片移至左端,可以保護電路。
[2]微安表指針滿偏后,斷開開關(guān),可認為滑片與電源負極間的電壓保持不變,微安表指針半偏時,電阻箱兩端的電壓與微安表兩端的電壓相等,微安表的內(nèi)阻為2400Ω。
(4)[1]將該微安表改裝為量程為0.6A的電流表,需并聯(lián)一個定值電阻;[2]根據(jù)解得
(5)斷開開關(guān),電路中的總電阻變大,滑片與電源負極間的電壓略大于微安表的滿偏電壓,微安表指針半偏時,電阻箱兩端的電壓略大于微安表兩端的電壓,故微安表內(nèi)阻的測量值大于真實值,這會導致改裝后的電流表的測量值大于真實值。
解題歸納:改裝成大量程電壓表串聯(lián)較大電阻分壓,改裝成大量程電流表并聯(lián)較小電阻分流
二、螺旋測微器、游標卡尺的使用及讀數(shù)
4.(1)如圖甲、乙、丙所示的三把游標卡尺,它們的游標尺自左向右分別為10分度、20分度、50分度,它們的讀數(shù)依次為 mm、 mm、 mm。
(2)某同學用如圖丁所示的螺旋測微器測量小球的直徑時,他應先轉(zhuǎn)動 使F靠近小球,再轉(zhuǎn)動 使F夾住小球,直至聽到棘輪發(fā)出聲音為止,撥動 使F固定后讀數(shù)(填儀器部件字母符號)。正確操作后,螺旋測微器的示數(shù)如圖戊所示,則小球的直徑是 mm。
【答案】(1)17.6 23.25 3.20 (2)D H G 6.700
【解析】(1)題圖甲讀數(shù):整毫米是17 mm,不足1毫米數(shù)是6×0.1 mm=0.6 mm,最后結(jié)果是17 mm+0.6 mm=17.6 mm。
題圖乙讀數(shù):整毫米是23 mm,不足1毫米數(shù)是5×0.05 mm=0.25 mm,最后結(jié)果是23 mm+0.25 mm=23.25 mm。
題圖丙讀數(shù):整毫米是3 mm,不足1毫米數(shù)是10×0.02 mm=0.20 mm,最后結(jié)果是3 mm+0.20 mm=3.20 mm。
(2)用螺旋測微器測小球直徑時,先轉(zhuǎn)動粗調(diào)旋鈕D使測微螺桿F靠近被測小球,再轉(zhuǎn)動微調(diào)旋鈕H使測微螺桿F夾住小球,直到棘輪發(fā)出聲音為止,撥動止動旋鈕G使F固定后讀數(shù),讀數(shù)為6.5 mm+20.0×0.01 mm=6.700 mm。
5.某同學測量一個圓柱體的電阻率,需要測量圓柱體的尺寸和電阻。分別使用游標卡尺和螺旋測微器測量圓柱體的長度和直徑,某次測量的示數(shù)如圖甲和圖乙所示,長度為 mm,直徑為 mm;
正確連接電路后,測得電壓表、電流表示數(shù)如下,接3V量程時讀數(shù)為 V,接0.6A量程時讀數(shù)為 A。
【答案】 10.52 0.900/0.899/0.901 2.15 0.16
【解析】[1] 游標卡尺的精度為0.02mm,主尺示數(shù)為10mm,游標尺示數(shù)為26×0.02mm=0.52mm,故示數(shù)為10mm+0.52mm=10.52mm;
[2]螺旋測微器精度為0.01mm,螺旋測微器的讀數(shù)為0.5mm+40.0×0.01mm=0.900mm;
[3] [4]接3V量程時分度值為0.1V,讀數(shù)為2.15V;接0.6A量程時分度值為0.02A,讀數(shù)為0.16A.
解題歸納:無論游標卡尺還是螺旋測微器在讀數(shù)過程中,均是分兩步去讀數(shù),先讀主尺加副尺讀數(shù)之和,一定要注意尺的精確度。
三、電流表、電壓表的讀數(shù)
6.在“測定金屬絲電阻率”的實驗中,需要測出其長度L,直徑d。已知小張同學用電壓表(0~3V)、電流表(0~0.6A)測金屬絲的電壓、電流時,表盤如下圖所示,則電壓表的讀數(shù)為 V,電流表的讀數(shù)為 A。
【答案】 2.20 0.48
【解析】[1]電壓表的精度為0.1V,根據(jù)電壓表的讀數(shù)規(guī)律,該讀數(shù)為2.20V;
[2]電流表的精度為0.02A,根據(jù)電流表的讀數(shù)規(guī)律,該讀數(shù)為0.4+4×0.02A=0.48A
7.(1)圖甲使用0.6 A量程時,對應刻度盤上每一小格代表 A,圖中指針示數(shù)是 A;當使用3 A量程時,對應刻度盤上每一小格代表 A,圖中指針示數(shù)為 A。
(2)圖乙使用較小量程時,每小格表示 V,圖中指針的示數(shù)為 V;若使用的是較大量程,則這時表盤刻度每小格表示 V,圖中指針示數(shù)為 V。
(3)旋鈕式電阻箱如圖丙所示,電流從接線柱A流入,從B流出,則接入電路的電阻為 Ω。今欲將接入電路的電阻改為2 087 Ω,最簡單的操作方法是 。若用兩個這樣的電阻箱,即可得到的電阻值范圍為 。
【答案】 (1)0.02 0.44 0.1 2.20 (2)0.1 1.70 0.5 8.5 (3)1 987 將“×1 k”旋鈕調(diào)到2,再將“×100”旋鈕調(diào)到0 0~19 998 Ω
【解析】(1)使用0.6 A量程時,刻度盤上的每一小格為0.02 A,指針示數(shù)為0.44 A;當使用3 A量程時,每一小格為0.1 A,指針示數(shù)為2.20 A。
(2)電壓表使用3 V量程時,每小格表示0.1 V,指針示數(shù)為1.70 V;使用15 V量程時,每小格表示0.5 V,指針示數(shù)為8.5 V。
(3)電阻為1 987 Ω。最簡單的操作方法是將“×1 k”旋鈕調(diào)到2,再將“×100”旋鈕調(diào)到0。每個電阻箱的最大阻值是9 999 Ω,用這樣的兩個電阻箱串聯(lián)可得到的最大電阻是2×9 999 Ω=19 998 Ω。故用兩個這樣的電阻箱,可得到的電阻值范圍為0~19 998 Ω。
解題歸納:無論電流表還是電壓表的讀數(shù)先看量程,二看最小刻度值,三讀數(shù)注意是否需要估讀。
四、電路的設計與分析
8.為了更精確地測定某電學元件Rx的電阻(粗測阻值約為30Ω),小明收集到如下實驗器材:
①電動勢為3V的電源(內(nèi)阻可忽略); ②量程為0~3V,內(nèi)阻約為3kΩ的電壓表;
③量程為0~100mA,內(nèi)阻約為1Ω的電流表; ④阻值為0~5Ω的滑動變阻器;
⑤開關(guān)和導線若干。
為方便控制電路,盡可能地減小實驗誤差,采用如圖所示電路,則圖中P、Q點的接法最優(yōu)化的是( )
A.P點接b、Q點不接B.P點接c、Q點不接
C.P點接b、Q點接aD.P點接c、Q點接a
【答案】C
【解析】因為,所以,電流表應該采用外接法,故P點接b;由于滑動變阻器的最大阻值較小,因此采用分壓式接法,故Q點接a。
故選C。
9.(多選)用伏安法測未知電阻Rx時,若不知道Rx的大概值,為了選擇正確的電路接法以減小誤差,可將電路如圖所示連接,只空出電壓表的一個接頭S,然后將S分別與a,b接觸一下,觀察電壓表和電流表示數(shù)變化情況,那么有( )
A.若電流表示數(shù)有顯著變化,S應接a
B.若電流表示數(shù)有顯著變化,S應接b
C.若電壓表示數(shù)有顯著變化,S應接a
D.若電壓表示數(shù)有顯著變化,S應接b
【答案】BC
【解析】AB.若電流表示數(shù)有顯著變化,說明電壓表分流明顯,造成的誤差較大。則S應b,A錯誤,B正確;
CD.若電壓表示數(shù)有顯著變化,說明電流表分壓明顯,造成的誤差較大,則S應接a,C正確,D錯誤。
故選BC。
10.純凈水的電導率(電阻率的倒數(shù))是檢驗純凈水是否合格的一項重要指標。某學習小組通過實驗檢測某品牌純凈水的電導率是否合格,具體實驗步驟如下:
(1)該小組將采集的水樣注滿在圓柱形容器里,容器兩端用很薄的金屬圓片電極密封,金屬圓片的電阻不計,容器長度為L,水平放置并固定在底座上。利用螺旋測微器測量金屬圓片的直徑d,如圖甲所示,其讀數(shù)為 mm。
(2)利用圖乙所示的電路測量水樣的電導率(水樣的電阻約為1000Ω)。實驗室提供的器材有干電池2節(jié),滑動變阻器R,開關(guān)S和若干導線之外,還提供了如下電表:
A.電壓表(0~3V,內(nèi)阻約為1kΩ)
B.電壓表(0~15V,內(nèi)阻約為2.5kΩ)
C.電流表(0~3mA,內(nèi)阻約為40Ω)
D.電流表(0~0.6A,內(nèi)阻約為1Ω)
①電壓表應選 ,電流表應選 (選填器材的字母序號)。
②請根據(jù)圖乙在圖丙中用黑色筆跡代替導線把實物連接圖補畫完整。
(3)正確連接電路后,合上開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器,得到多組U和I數(shù)據(jù),小明同學作出圖像,測得圖像的斜率為k。則水樣電導率的表達式 (用k,d和L表示)。
【答案】(1)3.700 (2) A C (3)
【解析】(1)根據(jù)讀數(shù)規(guī)則可知螺旋測微器讀數(shù)為
(2)①[1]電源為兩節(jié)干電池,電動勢約為,為使電壓表可以偏轉(zhuǎn)三分之一以上減小實驗誤差,電壓表應選擇量程為0~3V的電壓表,故選A。
[2]通過電阻的最大電流約為,所以電流表選擇量程為0~3mA的電流表,故選C。
②[3]據(jù)題意的阻值遠大于滑動變阻器的最大阻值,為了方便調(diào)節(jié)電路測量多組實驗數(shù)據(jù),滑動變阻器采用分壓式接法,同時水樣的電阻約為1000Ω,滿足,,有
所以電流表采用內(nèi)接法,實物圖連接如下:
(3)圖像的斜率為k,由可知
根據(jù)電阻定律,又橫截面積為
則電導率為
解題歸納:在設計測量電路時,電流表內(nèi)接法通常是測量值大于真實值,應用于測量大電阻;電流表外接法是測量值小于真實值,通常應用于測小電阻。
控制電路的滑動變阻器在下列幾種情況下通常采用分壓式接法:
①要求電壓(或電流)能從零開始變化;
②當待測電阻Rx?R滑(R滑為滑動變阻器的最大阻值)時;
③若采用限流式接法,電路中的最小電流仍超過電路中電表、電阻的允許電流。
單選題:
1.如圖是有兩個量程的電壓表,當使用a、b兩個端點時,量程為0~10 V,當使用a、c兩個端點時,量程為0~100 V。已知電流表的內(nèi)阻Rg為500 Ω,滿偏電流Ig為1 mA,則電阻R1、R2的值為( )
A.9500 Ω 90000 Ω B.90000 Ω 9500 Ω
C.9500 Ω 9000 Ω D.9000 Ω 9500 Ω
【答案】A
【解析】接a、b時,由串聯(lián)電路特點有R總=R1+Rg= eq \f(U1,Ig),得R1= eq \f(U1,Ig)-Rg=9500 Ω。接a、c時,同理有R總′=R1+R2+Rg= eq \f(U2,Ig),得R2= eq \f(U2,Ig)-Rg-R1=90000 Ω,A正確。
2.用兩只完全相同的電流表分別改裝成一只電流表和一只電壓表。將它們串聯(lián)起來接入電路中,如圖所示,開關(guān)閉合時( )
A.由于串聯(lián),兩只電表的指針偏轉(zhuǎn)角相同
B.電流表指針的偏轉(zhuǎn)角小于電壓表指針的偏轉(zhuǎn)角
C.電流表指針的偏轉(zhuǎn)角大于電壓表指針的偏轉(zhuǎn)角
D.由于電壓表內(nèi)阻太大,兩只電表的指針都不偏轉(zhuǎn)
【答案】B
【解析】電流表改裝成電壓表是串聯(lián)較大的分壓電阻;電流表改裝成大量程電流表是并聯(lián)較小的分流電阻;兩表串聯(lián)后,通過電流表的總電流與電壓表的電流相等,由于電流表改裝成大量程電流表是并聯(lián)較小的分流電阻,所以大部分電流通過了分流電阻,通過表頭的電流很小,故電流表指針的偏轉(zhuǎn)角小于電壓表指針的偏轉(zhuǎn)角。
故選B。
3.用小量程表頭G改裝成雙量程的某種電表,電路如圖所示。改裝后經(jīng)校準發(fā)現(xiàn)接A、B兩端時讀數(shù)總是略偏小,接A、C兩個端點時讀數(shù)均準確,以上信息可知( )
A.接A、B兩個端點時,是量程較大電壓表
B.接A、C兩個端點時,是量程較大電流表
C.使兩擋量程都準確,需在上并聯(lián)一個大電阻,在上串聯(lián)一個小電阻
D.使兩擋量程都準確,需在上并聯(lián)一個大電阻,電阻無需改變
【答案】C
【解析】AB.接A、B兩個端點時,串聯(lián)的阻值較小,分壓較小,是量程較小的電壓表;接A、C兩個端點時,分壓較大,是量程較大的電壓表,AB錯誤;
CD.接A、B兩端時讀數(shù)總是略偏小,說明偏大導致分壓偏大,需在上并聯(lián)一個大電阻,使并聯(lián)后阻值減??;由于總阻值減小,則需在上串聯(lián)一個小電阻,使A、C兩個端點時讀數(shù)準確,C正確,D錯誤。
故選C。
4.如圖所示,甲,乙為測同一未知電阻阻值的兩個電路,其中電壓表內(nèi)阻約為,電流表內(nèi)阻約為,阻值約為。下列說法對的的是( )
A.甲電路測得阻值比真實值偏小 B.乙電路測得阻值比真實值偏大
C.測量阻值應選用乙電路 D.測量阻值應選用甲電路
【答案】C
【解析】A.甲電路中,電流表采用內(nèi)接法,由于電流表的分壓使得電壓表的示數(shù)大于的真實電壓,根據(jù)歐姆定律,可知甲電路測得阻值比真實值偏大,故A錯誤;
B.乙電路中,電流表采用外接法,由于電壓表的分流使得電流表的示數(shù)大于的真實電流,根據(jù)歐姆定律,可知乙電路測得阻值比真實值偏小,故B錯誤;
CD.根據(jù),可知待測電阻相對較小,為了減小誤差,電流表應采用外接法,則測量阻值應選用乙電路,故C正確,D錯誤。
故選C。
多項選擇題:
5.如圖所示,甲、乙兩個電路都是由一個靈敏電流計G.和一個可變電阻R組成,已知靈敏電流計的滿偏電流。,內(nèi)電阻,則下列說法正確的是( )
A.甲表是電流表,R減小時量程增大
B.乙表是電壓表,R減小時量程增大
C.在甲圖中,若改裝的電流表量程為0.6A,則R=0.5Ω
D.在乙圖中,若改裝的電壓表量程為3V,則R=1200Ω
【答案】AD
【解析】A.甲由一個靈敏電流表G和一個變阻器并聯(lián),利用并聯(lián)電阻的分流,改裝成電流表。電流表的量程為,可知當減小時量程增大,故A正確;
B.乙由一個靈敏電流表G和一個變阻器串聯(lián),利用串聯(lián)電阻的分壓,改裝成電壓表。電壓表的量程為,可知減小時量程減小,故B錯誤;
C.由公式,在甲圖中,若改裝成的電流表的量程為,則有,故C錯誤;
D.由公式,在乙圖中,若改裝成的電壓表的量程為,則有
,故D正確。
故選AD。
6.如圖所示,電流計的內(nèi)阻,滿偏電流,,,則下列說法正確的是( )
A.當S1和S2均斷開時,虛線框中可等效為電壓表,最大量程是1V
B.當S1和S2均斷開時,虛線框中可等效為電壓表,最大量程是2V
C.當S1和S2均閉合時,虛線框中可等效為電流表,最大量程是2A
D.當S1和S2均閉合時,虛線框中可等效為電流表,最大量程是1A
【答案】BD
【解析】AB.由圖示電路圖可知,當S1和S2均斷開時,G與R1串聯(lián),改裝成的是電壓表,電壓表量程為U=Ig(Rg+R1)=0.001×(100+1900)V=2V,故A錯誤,B正確;
CD.由圖示電路圖可知,當S1和S2均閉合時,G與R2并聯(lián),改裝成的是電流表,電流表量程為
,故C錯誤,D正確;
故選BD。
7.如圖所示,表頭G的量程為,表盤均勻劃分為30個小格,表頭G的內(nèi)阻是電阻的29倍,電阻是的30倍,下列說法正確的是( )
A.將接線柱1,2串聯(lián)接入電路時,該裝置可視為電流表,每一小格表示
B.將接線柱1,2串聯(lián)接入電路時,該裝置可視為電流表,每一小格表示
C.將接線柱1、3并聯(lián)接入電路時,該裝置可視為電壓表,每一小格表示
D.將接線柱1、3并聯(lián)接入電路時,該裝置可視為電壓表,每一小格近似為
【答案】BD
【解析】AB.將接線柱1,2串聯(lián)接入電路時,該裝置可視為電流表,若流過表頭?的電流為,流過的電流為,則此時的量程為,每一小格表示,故B正確,A錯誤;
CD.若將接線柱1、3并聯(lián)接入電路時,該裝置可視為電壓表,此時的量程為
每一小格表示,故D正確,C錯誤。
故選BD。
三、實驗題:
8.如圖所示為電壓表和電流表的刻度盤示意圖,指針位置分別如圖甲、乙所示。
(1)若使用的是0~3V量程的電壓表,讀數(shù)為 V;若使用的是0~15V量程的電壓表,讀數(shù)為 V。
(2)若使用的是0~0.6A量程的電流表,讀數(shù)為 A;若使用的是0~3A量程的電流表,讀數(shù)為 A。
(3)如圖丙所示,電阻箱的讀數(shù)為 。
【答案】 1.68 8.4 0.46 2.30 530.0Ω
【解析】(1)[2]對于電壓表,當選取0~3V量程時,每小格為0.1V,讀數(shù)為1.68V;
[2]當選取0~15V量程時,每小格為0.5V,讀數(shù)為8.4V。
(2)[3]對于電流表,當選取0~0.6A量程時,每小格為0.02A,讀數(shù)為0.46A;
[4]當選取0~3A量程時,每小格為0.1A,讀數(shù)為2.30A。
(3)[5]電阻箱的讀數(shù)為530.0Ω。
9.某同學要將量程為0~1V的電壓表V的量程擴大為0~3V。他先用半偏法測出電壓表V1的內(nèi)阻,然后進行改裝,最后再用一標準電壓表V2對改裝后的電壓表進行校準。
(1)利用半偏法測電壓表Vl的內(nèi)阻??晒┻x擇的器材有:待測電壓表、滑動變阻器R1(0~20Ω)、電阻箱R2,電源、兩個單刀單擲開關(guān)和若干導線。該同學設計了如圖(a)所示的電路圖,正確連線后進行如下操作:
①把滑動變阻器R1的滑片滑到a端,閉合開關(guān)S2,并將電阻箱R2的阻值調(diào)到最大;
②閉合開關(guān)S1,調(diào)節(jié)滑動變阻器R1的滑片位置,使電壓表V1的指針指到滿偏刻度;
③保持開關(guān)S1閉合,滑動變阻器R1滑片的位置不變,斷開開關(guān)S2,調(diào)整電阻箱R2的阻值,當電阻箱R2的阻值如圖(b)所示時電壓表V1示數(shù)為0.5V。
由此可得,電壓表V1的內(nèi)阻為 Ω;該測量值 (填“大于”“小于”或“等于”)真實值。
(2)利用電阻箱R2對電壓表V1進行改裝。需將電阻箱R2與電壓表V1 (填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”),并且將電阻箱R2調(diào)至 Ω。
(3)用標準電壓表V2與改裝后的電壓表并聯(lián)進行校準。當電壓表V2示數(shù)為1.5V時,電壓表V1示數(shù)為0.48V,則電阻箱R2的阻值應調(diào)至 Ω(結(jié)果保留1位小數(shù))。
【答案】(1) 835.4 大于 (2) 串聯(lián) 1670.8 (3)1572.5
【解析】(1)(1)③[1]利用“半偏法”測電阻時,當被測電壓表半偏時與之串聯(lián)的電阻箱的阻值為電壓表內(nèi)阻的測量值,由圖(b)可知電壓表V1的內(nèi)阻為835.4Ω。
[2]由于電阻箱的接入,測量電路部分的總電阻增大,分得的電壓增大,導致電阻箱的阻值大于被測電壓表的阻值,因此測量值大于真實值。
(2)[1]要想擴大電壓表V1的量程至0~3V,需要將電阻箱R2與之串聯(lián)。
[2]根據(jù)串聯(lián)分壓有解得R2=1670.8Ω
(3)用標準電壓表V2與改裝后的電壓表并聯(lián)進行校準,當電壓表V2示數(shù)為1.5V時,電壓表V2示數(shù)為0.48V,此時電阻箱分得的電壓為1.02V,設電壓表V1的真實阻值為,根據(jù)串聯(lián)分壓有
再根據(jù)
聯(lián)立,解得R2=1572.5Ω
10.某同學改裝和校準電壓表的電路圖如圖所示,圖中虛線框內(nèi)是電壓表的改裝電路。
(1)已知表頭G滿偏電流為,表頭上標記的內(nèi)阻值為,和是定值電阻。利用和表頭構(gòu)成1mA的電流表,然后再將其改裝為量程為3V的電壓表。則根據(jù)題給條件,定值電阻的阻值應選 , 。
(2)用量程為3V、內(nèi)阻為的標準電壓表V對改裝電壓表進行校準。在閉合開關(guān)S前,滑動變阻器的滑動端P應靠近 端(填“A”或“B”)。
(3)若表頭G內(nèi)阻的真實值小于,則會造成改裝后電壓表的讀數(shù)與標準電壓表的讀數(shù)相比 (填“偏大”或“偏小”)。
【答案】(1) (2)A (3)偏大
【解析】(1)[1][2] 根據(jù)題意,與表頭G構(gòu)成1mA的電流表,則
解得
此時電流表的電阻為
然后再將其與串聯(lián)改裝為量程為3V的電壓表,則
聯(lián)立解得
(2)用量程為3V、內(nèi)阻為的標準電壓表V對改裝電壓表進行校準。在閉合開關(guān)S前,滑動變阻器的滑動端P應靠近A端,可以使電壓表從零開始逐漸變大。
(3)若表頭G內(nèi)阻的真實值小于,則實際通過表頭G的電流偏大,則會造成改裝后電壓表的讀數(shù)與標準電壓表的讀數(shù)相比偏大。
11.在學校社團活動中,某實驗小組先將一只量程為300μA的微安表頭G改裝為量程為0.3A的電流表,然后用改裝的電流表測量未知電阻的阻值??晒┻x擇的實驗器材有:
微安表頭G(量程300,內(nèi)阻約為幾百歐姆)
滑動變阻器R1(0~10)
滑動變阻器R2(0~50)
電阻箱R(0~9999)
電源E1(電動勢約為1.5V)
電源E2(電動勢約為9V)
開關(guān)、導線若干
(1)實驗小組先用如圖(a)所示電路測量表頭G的內(nèi)阻Rg,實驗方法是:
①實驗中電源應選用 ,滑動變阻器應選用 (選填儀器字母代號);
②測得表頭G的內(nèi)阻Rg= ,表頭內(nèi)阻的測量值較其真實值 (選填“偏大”或“偏小”);
(2)實驗測得G的內(nèi)阻Rg=500,要將表頭G改裝成量程為0.3A的電流表,應選用阻值為 的電阻與表頭G并聯(lián);
(3)實驗小組利用改裝后的電流表A,用圖(b)所示電路測量未知電阻Rx的阻值。測量時電壓表V的示數(shù)為1.20V,表頭G的指針指在原電流刻度的250處,則Rx= 。
【答案】(1) E2 R2 R0 偏小 (2)0.5 (3)4.3
【解析】(1)①[1][2]閉合S2開關(guān)時,認為電路電流不變,實際上閉合開關(guān)S2時電路總電阻變小,電路電流增大,電源電動勢越大、滑動變阻器阻值越大,閉合開關(guān)S2時微安表兩端電壓變化越小,實驗誤差越小,為減小實驗誤差,電源應選擇E2,滑動變阻器應選擇R2;
②[3] [4]閉合開關(guān)S2時,認為電路電流不變,流過微安表電流為滿偏電流的三分之二,則流過電阻箱的電流為滿偏電流的三分之一,微安表與電阻箱并聯(lián),流過并聯(lián)電路的電流與阻值成反比,則;閉合開關(guān)S2時整個電路電阻變小,電路電流變大,大于300μA,當表頭G示數(shù)為200μA時,流過電阻箱的電流大于100μA,電阻箱阻值小于表頭G電阻的一半,實驗認為電流表內(nèi)阻等于電阻箱阻值的一半,因此表頭G內(nèi)阻測量值偏??;
(2)把微安表改裝成0.3A的電流表需要并聯(lián)分流電阻,并聯(lián)電阻阻值為
(3)改裝后電流表內(nèi)阻為
微安表量程為300μA,改裝后電流表量程為0.3A,量程擴大了1000倍,微安表示數(shù)為250μA時,流過電流表的電流為
由圖乙所示電路圖可知,待測電阻阻值為
12.某同學用伏安法測定待測電阻Rx的阻值(約為10 kΩ),除了Rx、開關(guān)S、導線外,還有下列器材供選用:
A.電壓表(量程0~1 V,內(nèi)阻約10 kΩ)
B.電壓表(量程0~10 V,內(nèi)阻約100 kΩ)
C.電流表(量程0~1 mA,內(nèi)阻約30 Ω)
D.電流表(量程0~0.6 A,內(nèi)阻約0.05 Ω)
E.電源(電動勢1.5 V,額定電流0.5 A,內(nèi)阻不計)
F.電源(電動勢12 V,額定電流2 A,內(nèi)阻不計)
G.滑動變阻器R0(阻值范圍0~10 Ω,額定電流2 A)
(1)為使測量盡量準確,電壓表選用 ,電流表選用 ,電源選用 。(均填器材的字母代號)
(2)在虛線框內(nèi)畫出測量Rx阻值的實驗電路圖。
(3)該同學選擇器材、連接電路和操作均正確,從實驗原理上看,待測電阻測量值會 其真實值(填“大于”“小于”或“等于”),原因是
。
【答案】(1)B C F (2)見解析圖 (3)大于 電壓表測出的電壓為Rx與電流表串聯(lián)后兩端的電壓,電壓表的讀數(shù)大于待測電阻兩端的實際電壓(其他表述正確也可)
【解析】(1)若電源選用E,則通過Rx的最大電流為0.15 mA,電流表選用C,則指針偏轉(zhuǎn)角度太小,故電源應選用F。電壓表內(nèi)阻應盡可能與被測電阻阻值相差大一些且量程接近電源電壓,故電壓表選用B。由此可知電路中的電流約為1 mA,故電流表選用C。
(2)因為待測電阻阻值較大,所以電流表應采用內(nèi)接法。因為滑動變阻器的阻值很小,若采用限流接法接入電路起不到多大的限流作用,所以滑動變阻器應采用分壓接法,實驗電路圖如圖所示。
(3)因為電流表采用內(nèi)接法,電壓表測出的電壓為Rx與電流表串聯(lián)后兩端的電壓,U測>U實,而R=UI,所以R測>R實。
13.某同學通過實驗測量一個阻值約為5 Ω的定值電阻??晒┦褂玫钠鞑娜缦拢?br>A.待測電阻Rx≈5 Ω
B.電流表A1,量程0.6 A,內(nèi)阻約0.6 Ω
C.電流表A2,量程3 A,內(nèi)阻約0.12 Ω
D.電壓表V1,量程15 V,內(nèi)阻約15 kΩ
E.電壓表V2,量程3 V,內(nèi)阻約3 kΩ
F.滑動變阻器R,總電阻10 Ω
G.直流電源E,電動勢3 V,內(nèi)阻不計
H.開關(guān)S,導線若干
(1)用伏安法測量該定值電阻阻值時,應當選擇電流表 (選填“A1”或“A2”),選擇電壓表 (選填“V1”或“V2”)。
(2)請根據(jù)所設計的測量電路圖,將下列實物圖連接完整(滑動變阻器采用限流接法)。
(3)某次測量的電表示數(shù)如圖所示,其中電壓表示數(shù)為 V,電流表示數(shù)為 A。
(4)根據(jù)上述所測量的實驗數(shù)據(jù),計算得待測電阻Rx= Ω(計算結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。
【答案】(1)A1 V2 (2) (3)1.73 0.32 (4)5.41
【解析】(1)由于電源的電動勢為3 V,因此電壓表選擇量程為3 V,即選V2,待測電阻約為5 Ω,則電路中最大電流為0.6 A,因此電流表選擇量程為0.6 A,即選A1。
(2)由于RVRx?RxRA,因此應采用電流表外接法,具體實物圖如圖所示:
(3)由圖可知,電壓表讀數(shù)為1.73 V,電流表讀數(shù)為0.32 A。
(4)根據(jù)測量的實驗數(shù)據(jù),計算得待測電阻為Rx=UI≈5.41 Ω。
14.用伏安法測定一個待測電阻Rx的阻值(阻值約為200 Ω),實驗室提供如下器材:
電池組E:電動勢為3 V,內(nèi)阻不計;
電流表A1:量程為0~15 mA,內(nèi)阻約為100 Ω;
電流表A2:量程為0~300 μA,內(nèi)阻為1 000 Ω;
滑動變阻器R1:阻值范圍為0~20 Ω,額定電流為2 A;
電阻箱R2:阻值范圍為0~9 999 Ω,額定電流為1 A;
開關(guān)S、導線若干。
要求實驗中盡可能準確地測量Rx的阻值,請回答下列問題:
(1)為了測量待測電阻兩端的電壓,可以將電流表 (填寫器材代號)與電阻箱串聯(lián),并將電阻箱阻值調(diào)到 Ω,這樣可以改裝成一個量程為3.0 V的電壓表。
(2)在圖中畫出測量Rx阻值的完整電路圖,并在圖中標明器材代號。
(3)調(diào)節(jié)滑動變阻器R1,兩表的示數(shù)如圖所示,可讀出電流表A1的示數(shù)是 mA,電流表A2的示數(shù)是 μA,測得待測電阻Rx的阻值是 Ω。
【答案】(1)A2 9 000 (2) (3)8 150 191
【解析】(1)電流表A2內(nèi)阻已知,可將其與電阻箱串聯(lián)組成電壓表,改裝后電壓表量程是3 V,則電阻箱的阻值R2=U-Ig2RA2Ig2=9 000 Ω。
(2)滑動變阻器最大阻值較小,應采用分壓接法,改裝的電壓表內(nèi)阻可求,RV=9 000 Ω+1 000 Ω=10 000 Ω,電流表A1應采用外接法,電路圖如圖所示。
(3)由題圖可知,電流表A1的示數(shù)為8 mA,電流表A2的示數(shù)是150 μA;根據(jù)歐姆定律可得Rx=IA2RVIA1-IA2=191 Ω。
15.(1)如圖甲所示為某同學用20分度的游標卡尺測量一個圓柱體的高度的示意圖,由圖可知,該圓柱體的高為 cm。
(2)螺旋測微器(千分尺)的旋鈕每旋轉(zhuǎn)一周,測微螺桿便沿著旋轉(zhuǎn)軸線方向前進或后退 mm??蓜涌潭壬系目潭葹?0等份,每一小格表示 mm,用螺旋測微器測量金屬絲的直徑,其中某一次測量結(jié)果如圖乙所示,其讀數(shù)應為 mm。
【答案】(1)6.170 (2)0.5 0.01 5.666(5.665~5.668均可)
【解析】(1)圓柱體的高為61 mm+14×0.05 mm=61.70 mm=6.170 cm。
(2)螺旋測微器(千分尺)的旋鈕每旋轉(zhuǎn)一周,測微螺桿便沿著軸線方向前進或后退0.5 mm。可動刻度上的刻度為50等份,每一小格表示0.01 mm。其讀數(shù)為5.5 mm+16.6×0.01 mm=5.666 mm。
16.某同學想要準確測量一阻值約為5 Ω的電阻Rx的阻值,實驗室提供了下列器材:
A.電流表A(量程為6 mA,內(nèi)阻300 Ω)
B.電壓表V(量程為3 V)
C.滑動變阻器R1(0~5 Ω)
D.滑動變阻器R2(0~1 000 Ω)
E.電阻箱R0(0~999.9 Ω)
F.電源(電動勢E=3 V)
G.開關(guān)
H.導線若干
(1)為盡可能獲取多組數(shù)據(jù)和操作方便,滑動變阻器應選擇 (填“R1”或“R2”);為將電流表A改裝成量程為0.6 A的電流表,把電流表A與電阻箱R0并聯(lián),需要將電阻箱R0的阻值調(diào)為 Ω(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。
(2)根據(jù)實驗室提供的器材,設計實驗電路并將如圖甲所示的電路圖補充完整。
(3)閉合開關(guān)前,滑動變阻器的滑片應調(diào)到 (選填“最左端”或“最右端”)。
(4)閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片,記錄下電壓表的示數(shù)U和電流表的示數(shù)I',換算出通過待測電阻的電流I,在方格紙上作出如圖乙所示的U-I曲線,則待測電阻的阻值Rx= Ω(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。
【答案】(1)R1 3.0 (2)(3)最左端 (4)4.50(4.45~4.55均可)
【解析】(1)為使測量數(shù)據(jù)多,滑動變阻器應選分壓式接法,可以使測量電壓、電流從零開始變化,為使操作方便,應選阻值小的,故滑動變阻器選R1。由電流表改裝原理知并聯(lián)電阻分流,則R0x=IgRgIA-Ig=6×10-3×3000.6?6×10-3 Ω≈3.0 Ω,需要將電阻箱R0的阻值調(diào)為3.0 Ω。
(2)根據(jù)提供的器材,設計實驗電路補充完整,如圖所示。
(3)為保護電表及使電表示數(shù)從零開始增大,故閉合開關(guān)前,滑動變阻器的滑片應調(diào)到最左端。
(4)由測量原理知,U-I曲線的斜率等于Rx和改裝后電流表內(nèi)阻的和,則Rx+RA=k=ΔUΔI=3.00.4 Ω=7.5 Ω,解得Rx=k-RA=7.5 Ω-IgRgIA=7.5 Ω-6×10-3×3000.6 Ω=4.50 Ω。因從圖中讀出的數(shù)據(jù)存在誤差,故計算結(jié)果在4.45~4.55 Ω都對。
17.某實驗小組要測量一個阻值約為3 kΩ的電阻Rx,實驗室提供了下列器材:
A.電壓表V(量程3 V,內(nèi)阻約5 kΩ)
B.電流表A(量程1 mA,內(nèi)阻約60 Ω)
C.靈敏電流計G(量程0.3 mA,內(nèi)阻約100 Ω)
D.滑動變阻器R1(最大阻值為100 Ω,額定電流為1 A)
E.電阻箱R2(阻值0~9 999 Ω)
F.電阻箱R3(阻值0~999.9 Ω)
G.電源(電動勢為3 V,內(nèi)阻很?。?br>H.開關(guān)、導線若干
(1)采用如圖甲所示的電路進行測量,電阻箱應選用 (選填“R2”或“R3”);
(2)請用筆畫線代替導線將圖甲的實物圖連接完整;
(3)測量數(shù)據(jù)如下表所示,請在圖乙中作出圖像,并根據(jù)圖像求出電阻Rx= kΩ(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。
【答案】(1)R2 (2) (3) 2.8
【解析】(1)由題意可知,待測電阻阻值很大,由用圖甲所示的電路測量可知,要調(diào)節(jié)電阻箱的電阻值使電表的示數(shù)有明顯變化,電阻箱應選用與待測阻值差不多的電阻箱,這樣改變電阻箱的阻值時,電壓表示數(shù)變化明顯,因此選R2。
(2)由于Rx>RARV,待測電阻的阻值較大,因此電流表要用內(nèi)接法,實物圖連接如圖所示。
(3)由測量數(shù)據(jù),在圖乙中描點作圖,如圖所示。
由U-I圖像可得待測電阻值Rx=×10-3 Ω=2 800 Ω=2.8 kΩ。
三、計算題:
18.如圖所示,把兩只完全相同的表頭分別改裝為雙量程電壓表和電流表,已知表頭內(nèi)阻,求:
(1)表頭的滿偏電流;
(2)電阻和的阻值。(結(jié)果可保留分數(shù))
【答案】(1);(2),
【解析】(1)對圖甲可得
(2)由歐姆定律,對圖乙可得
聯(lián)立解得,
目錄
考點聚焦:核心考點+高考考點,有的放矢
重點速記:知識點和關(guān)鍵點梳理,查漏補缺
難點強化:難點內(nèi)容標注與講解,能力提升
學以致用:真題經(jīng)典題+提升專練,全面突破
常考考點
真題舉例
電壓表、電流表的改裝
2022遼寧卷高考真題
螺旋測微器、游標卡尺的使用及讀數(shù)
2021·福建高考高考真題
測量電路的設計
2020·全國卷Ⅰ、2021·海南高考真題
測量、控制電路的設計
2020·海南高考高考真題
改裝成電壓表
改裝成大量程電流表
原理
串聯(lián)較大電阻分壓
并聯(lián)較小電阻分流
改裝原理圖
分壓電阻或分流電阻
U=Ig(Rg+R)
所以R= eq \f(U,Ig)-Rg=(n-1)Rg
n= eq \f(U,Ug)
IgRg=(I-Ig)·R
所以R= eq \f(IgRg,I-Ig)= eq \f(Rg,n-1)
n= eq \f(I,Ig)
改裝后電表內(nèi)阻
RV=Rg+R=nRg>Rg
(n為量程擴大倍數(shù))
RA= eq \f(RRg,R+Rg)= eq \f(Rg,n)
這是一份第05講 專題 測量電阻的八種方法(原卷版+解析版) (自主復習)2024年新高二物理暑假提升精品講義(人教版2019),共19頁。試卷主要包含了最基礎的測電阻方法——伏安法,靈活的測電阻方法——安安法,靈活的測電阻方法——伏伏法,6 A,內(nèi)阻r4=0,9 Ω;,由以上兩式解得等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份第05講 動量(原卷版+解析版)(自主預習) 2024年新高二物理暑假提升精品講義(人教版2019),共13頁。試卷主要包含了實驗演示,利用滑軌完成一維碰撞實驗,單位,矢量性,1 kg的小球從1,關(guān)于動量,下列說法中正確的是等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份第04講 電磁波的發(fā)現(xiàn)及應用(原卷版+解析版)(自主預習) 2024年新高二物理暑假提升精品講義(人教版2019),文件包含第04講電磁波的發(fā)現(xiàn)及應用原卷版自主預習2024年新高二物理暑假提升精品講義人教版2019docx、第04講電磁波的發(fā)現(xiàn)及應用解析版自主預習2024年新高二物理暑假提升精品講義人教版2019docx等2份試卷配套教學資源,其中試卷共36頁, 歡迎下載使用。
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