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期末复习总动员·高中
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1.(2010年北京理综-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04V的直流电压表。

①他按图所示电路、用满半偏法测定电流计的内电阻rg,其中电阻R0约为1kΩ。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(0999.9Ω

D.滑动变阻器(0500Ω

E.电位器(一种可变电阻,与滑动变阻器相当)(05.1kΩ

F.电位器(051kΩ

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:                ,最后记录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,则图1中被测电流计的内阻rg的测量值为   Ω,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     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。请你画完图方框中的校准电路图。

②实验中,当定值电阻R选用17.0kΩ时,调整滑动变阻器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7.0kΩ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    ,满偏电流Ig    mA。若要将表改装为量程是15V的电压表,应配备一个   的电阻。

解析:本题以“电流计改装成电压表”为背景,主要考查“半偏法”测电阻的原理与方法步骤及电表改装的方法与步骤。

1)满半偏法测电阻的实验原理是并联电路的分流关系:两并联支路电流相等时其电阻箱等。实验要求电阻箱与电流计并联前后,干路总电流保持不变,为此,应该使电路的总电阻主要由与电流计串联的滑动变阻器接入电路的电阻决定,这就要求滑动变阻器接入电路的电阻远远大于并联部分的电阻。这样选择后,电路的总电阻很大,为获得适当的电流(电流计满偏),电源的电动势应该较大些。所以,电源选B,电阻箱选C,滑动变阻器选F

测电流计电阻实验的操作步骤是:BCAE

当调节电阻箱,使电流表半偏时,由于干路电流几乎未变,电阻箱与电流计中的电流相等,电阻必然相等。如果所得的R1的阻值为300.0Ω,则图中被测电流计的内阻rg的测量值为300.0Ω。实际上电阻箱并入后的,电路的总电阻减小了,干路电流增大了,电流计半偏时,流过电阻箱的电流大于流过电流计的电流,电阻箱接入的电阻小于电流计的电阻。所以,该测量值“略小于”实际值。

将电流计改装成电压表,应串联接入一分压电阻R,由欧姆定律及串联电路分压规律有:,代入数据解得:R=19.7kΩ

2)校对改装成的电压表,应将电压表与标准电压表并联接入电路,使电路两端的电压从零开始变化,观察两表示数的差值,确定对改装时串接给电流计的分压电阻增大些还是减小些。所以滑动变阻器应采用分压式接法,校对电路如图所示。

对电压表,由欧姆定律有:,带入两次的R、标准电压表示数U解得:

若要改装成量程为15V的电压表,由欧姆定律及串联电路分压规律有:,代入数据解得,应串联的分压电阻为:R=27kΩ

2.(2010年全国大纲卷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Im。所用器材有:量程不准的电流表A1,内阻r1=10.0Ω,量程标称为5.0mA;标准电流表A2,内阻r2=45.0Ω,量程1.0mA;标准电阻R1,阻值10.0Ω;滑动变阻器R,总电阻为300.0Ω;电源E,电动势3. 0V,内阻不计;保护电阻R2;开关S;导线。

1)将图2所示实物连成实验电路。

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A1满偏;若此时电流表A2的读数为I2,则A1的量程Im=     

4)若测量时,A1未调到满偏,两电流表的示数如图所示,从图中读出A1的示数I1 =     A2的示数I2 =      ;由读出的数据计算得Im=     。(保留3位有效数字)

5)写出一条提高测量准确度的建议:     

解析:连线如图

2)在滑动变阻器的限流接法中,为保护电路元件,在接通开关前需要将滑动触头滑动到阻值最大端。即b端。

3)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:6ec8aac122bd4f6e,解得:6ec8aac122bd4f6e

4)待测表未满偏时有:6ec8aac122bd4f6e,将A2的示数0.66mA和其它已知条件代入解得:6ec8aac122bd4f6emA

图中A1的示数是3.0mA,量程为5.0mA,由于电流表的刻度是均匀的,则准确量程为6.05mA

5)应多次测量,取平均值;电表读数应大于满偏值一半,等等。

【点评】电表的改装,首先是内阻的测量,其次是分压或分流电阻阻值的计算,三是对量程的校正。

3.(2012年天津理综) 某同学在进行扩大电流表量程的实验时,需要知道电流表的满偏电流和内阻。他设计了一个用标准电流表G1来校对待测电流表G2的满偏电流和测定G2内阻的电路,如图所示。已知G1的量程略大于G2的量程,图中R1为滑动变阻器,R2为电阻箱。该同学顺利完成了这个实验。

实验过程包含以下步骤,其合理的顺序依次为__________(填步骤的字母代号);

A.合上开关S2

B.分别将R1R2的阻值调至最大

C.记下R2的最终读数

D.反复调节R1R2的阻值,使G1的示数仍为I1,使G2的指针偏转到满刻度的一半,此时R2的最终读数为r

E.合上开关S1

F.调节R1使G2的指针偏转到满刻度,此时G1的示数为I1,记下此时G1的示数

仅从实验设计原理上看,用上述方法得到的G2内阻的测量值与真实值相比____________(填偏大偏小相等);

若要将G2的量程扩大为I,并结合前述实验过程中测量的结果,写出须在G2上并联的分流电阻RS的表达式,RS=____________

解析:只闭合S1S2不闭合),标准电流表G1与待测电流表G2串联,通过两表的电流相同,使待测电流表G2满偏即可由标准电流表G1读出其满偏电流I1。再闭合S2后,反复调节R1R2的阻值,使G1的电流仍为I1,而G2的电流为I1,则此时通过电阻箱R2的电流也为I1,据并联电路的特点知,电阻箱R2的阻值与G2的内阻相等。

从实验设计的原理上,可准确得到待测电流表G2的内阻。

若要将G2的量程扩大为I,需并联一个分流电阻RSG2满偏时通过分流电阻RS的电流应为I-I1,此时分流电阻RS两端的电压与G2的满偏电压相等,为I1r,所以