高考物理实验12 测电流表内阻及电表的改装论文

《高考物理实验12 测电流表内阻及电表的改装论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理实验12 测电流表内阻及电表的改装论文（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、实验实验 12.测电流表内阻及电表的改装测电流表内阻及电表的改装 实验题，是物理高考的一个方面军，约占高考试卷总分的 17%；电学实验又是高考实 验题的重点，占实验题分数的 50%以上，因为一般两个实验题或力学、电学各一个，或电 学、光学各一个；而在电学实验题中，大家对“电阻的测量”和“电源电动势与内电阻的测 量”关注较多，而对“电表的改装”实验较少注意，本文来说说“电表的改装”实验题的方 方面面。 “电表的改装”实验一般分三步： 第一步：电流表（表头）内阻的测量， 第二步：把电流表改装为安培表（扩大量程）或电压表， 第三步：对改装好的电表进行校准。 高考中对电学实验通常考查： （1） 原理的

2、理解（包括原理图） （2） 步骤的掌握 （3） 器材的选择 （4） 电路的连接（实物图） （5） 误差的分析（显性或隐性）等 下面通过例题来说明。 例例 1 现有一块 59C2 型的小量程电流表 G （表头） ， 满偏电流为A50， 内阻约为 800850，把它改装成mA1、mA10的两量程电流表。 可供选择的器材有： 滑动变阻器R1，最大阻值 20； 滑动变阻器，最大阻值 2Rk100电阻箱R，最大阻值 定值电阻，阻值99990Rk1； 电池E1，电动势 1.5V；电池，电动势；电池，电动势； （所有电池内阻均不计） 2EV0 . 33EV5 . 4标准电流表 A，满偏电流； mA5 . 1

3、单刀单掷开关和，单刀双掷开关，电阻丝及导线若干。 1S2S3S（1） 采用如图 1 所示电路用半偏法测电流表的内阻，写出主要实验步骤，及如何求 得实验结果。 （2） 为提高测量精确度，选用的滑动变阻器为 ；选用的电池为 。 .GRS2 S1RE图 1 （3）将 G 改装成两量程电流表。现有两种备选电路，示于图 2 和图 3。图 为合用心 爱心 专心 理电路，另一电路不合理的理由是 。 .GRaRb10mAS3.1mAG . .S310mARcRd1mA图 2 图 3 （4）将改装后的电流表与标准电流表逐格进行核对（仅核对 1mA 量程） ，画出所用电路图，图中待核对的电流表符号用A来表示。 解

4、析解析： （1）在这个实验中，第一步，断开S2，闭合S1，调节R，使电流表满偏，第二步， 闭合S2，闭合S1，不调节R，仅调节R ，使电流表半偏，则电流表的内阻约等于电阻箱R 的阻值（即读数） 。 （2）答案是 （或最大阻值2Rk100） （或电动势 4.5V） 3E有同学不理解，待测电流表 G（表头）的满偏电流仅为A50，为什么要用大电动势的电池和大阻值的滑动变阻器呢？这要从半偏法测电流表的内阻的误差分析谈起。 因为第二步中认为电阻箱R1分流一半，也就是认为第二步与第一步中干路电流相等。 怎么会相等呢？明明是总电阻发生了变化（并联了电阻箱R ） ，这就要求并联了电阻箱R后对总电阻的影响可以忽

5、略不计。怎样才能忽略不计？要求RRA，在RA已确定的条件下，只能使滑动变阻器的阻值尽可能大，而要使滑动变阻器的阻值尽可能大，因为RA的满 偏电流是确定的，所以就要使电池的电动势尽可能大。 这个分析也可以用公式推导： 在第一步中，电流表的电流为RREIA， 在第二步中，根据并联分流公式，电流表的电流为2RRRRRRRREIAAA ； 从这两式可解得： RRRRRA，只有当RRA，即RR 时，才有，也就是电阻箱的读数为电流表的内阻。 RRA如果还不十分清楚的话，我们不妨代入数据计算一下。 如果使用E3、R2，设表头的内阻为 800，则在第一步中，根据RREIA，算得8920080010506ARI

6、R5 . 4E；第二步中，根据 RRRRREIAA计算得：用心 爱心 专心 AAI223.50892004005 . 4，当表头半偏时，,25AIA 则AIR223.25，因为，所以 800AR 793223.2525800RA AIIRR，这就是RA的测量值，与真实值RA=800相比，相对误差为%75. 8800793800； 如果使用E1、R2（用R1不可以，下面的计算可知） ，表头的内阻为 800，则在第一步中，根据RREI ，算得A2920010505 . 1ARIER8006；第二步中，根据RRRE RRIAA计算得：A675.A50292004005 . 1,AI， 当表头半偏时，

7、25IA 则AIR675.25，因为，所以 800AR779675.2525800RA AIIRR，这就是RA的测量值，与真实值RA=800相比，相对误差为800779800%25.26。 很显然，后者比前者误差大得多。所以选E3、R2。 （3）图 2 为合理电路； 图 3 电路在通电状态下，更换量程会造成两分流电阻都未并 联在表头两端，以致流过表头的电流超过其满偏电流而损坏。 （4）电路图为图 4。与 A 和 A串联的是定值电阻，阻值0Rk1，是起保护作用，因为改装后的电流表内阻很小，所以如无，则电流可能很大。 0RAAR1R0S1E1.图 4 为说明改装后的电流表内阻很小，不妨计算一下图

8、2 中 1mA 档的电流表的内阻。 在图 2 中，总电流，表头电流mAI1AIG50，所以并联电阻R并（图 2 中的 R1+R2） 为R并=4250100050 GIR800GG II， 所 以 电 流 表 的 内 阻 为404242 RRRRrGG 800800， 如 果 没 有 R0， 当 电 压 为 1.5V 时 ， 电 流 可 达用心 爱心 专心 mAAA75.1801875. 040405 . 1（计算中设标准表A的内阻也是 40） ，远远超过了电流表的量程。 点评：点评：本题考查了半偏法测电流表内阻的实验原理（隐性地考，没明确要求写原理，但 要懂原理才能做） 、实验步骤（显性地考，

9、明确要求写出）以及器材的选择（显性地考，明 确要求写出）和误差的分析（隐性地考） 。后者，看起来简单，其实很复杂。也考查了电表 的改装及校准的电路，特别提出了两量程的电流表，是课本上没讲的，但是实验中常用的。 例例 2利用图 1 所示的电路测量电流表mA的内阻RA。图中R1、R2为电阻，K1、K2为电键，B是电源（内阻可忽略） 。 根据图 1 所给出的电路原理图，在图 2 的实物图上连线。 已知R1=140，R2=60。当电键K1闭合、K2断开时，电流表读数为 6.4mA；当K1、K2均闭合时，电流表读数为 8.5mA。由此可以求出RA= 。 （保留 2 位有效数字） 解析解析：(1)图略 (

10、2)根据电路欧姆定律和电路分析，有，解得R )140(105 . 8)()60140(104 . 6)(3 123 211AAAA RRRIERRRRIEA=43. 点评点评：本题考查用安阻法（用电流表和两个电阻）测电流表的内阻。也具体考查了实物图 的连线和实验数据的处理方法（考实际数字的计算） ，还考查了电路的分析。 例例 3. 利用图中给定的器材测量电压表 V 的内阻 Rv。图中 B 为电源（内阻可忽略 不计）, R 为电阻箱，K 为电键。 将图中实物连接为测量所用的电路。 用心 爱心 专心 写出实验中必须记录的数据（用符号表示）, 并指出各符号的意义： _ 用 中记录的数据表示RV的公式

11、为RV=_。 解析：.连线如图所示。 改变电阻箱的阻值（至少 2 次） ，测出相应的电压，R1、R2是电阻箱的两次读数；U1、U2, 是相应的电压表的两次读数。 根据全电路欧姆定律，有 22 211 1RRUUERRUUEVV，解得： RV=U2R2U1R1 U1U2。 点评：点评：本题考查用伏阻法（用电阻箱和电压表）测电压表的内阻。本题具体考查了实物图 的连线和实验数据的处理方法（考公式的推导，不考实际数字的计算） 。 例例 4将满偏电流Ig=300A、内阻未知 的电流表G改装成电压表并进行核对 (1)利用如图所示的电路测量电流表G的内阻(图中电源的电动势E=4V )：先闭合S ，调节R，使

12、电流表指 针偏转到满刻度；再闭合S ，保持R不变，调节R， ，12用心 爱心 专心 32， 读出此时R的阻值为 200， 则电流表内阻的测量值Rg= (2)将该表改装成量程为 3V的电压表， 需 (填 “串联” 或 “并联” )阻值为R0= 的电阻 (3)把改装好的电压表与标准电压表进行核对，试在答题卡上画出实验电路图和实物连 接图 解 析 ： （解 析 ： （ 1 ） 设 电 流 表 的 满 偏 电 流 为I， 则 根 据 并 联 分 流 的 原 理 ， 有1003231200 IIIIRRGg。 （2）串联电阻为 9900。计算方法如下：串联电路电流相等。有0RRIUGG GI，所以103

13、990010030060G GRIUR。 （3）如下图 E r S G R0 V R 点评：点评：本题对半偏法有发展，用了32偏法，只要懂得原理，就能灵活应变，这就考查了学生的应变能力和知识迁移能力。而不能死记硬背“电流表内阻等于电阻箱读数” 的结 论。本题还考查了电流表改装为电压表以及改装后的电压表的校准。 例例 5 （ （2010 全国卷全国卷 1。3） ） （16 分）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测量该电流表的实际量程mI。 用心 爱心 专心 所用器材有：量程不准的电流表，内阻=10.01A1r，量程标称为 5.0mA；标准电流表，内阻=45

14、.0，量程 1.0mA；标准电阻2A2r1R，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2R；开关 S；导线。 回答下列问题： （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1A2A2I，则的量程1AmI= 。 （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1A1A1I = ，的示数2A2I = ；由读出的数据计算得mI= 。 （保留 3 位有效数字） （5）写出一条提高测量准确度的建议： 用心 爱心 专心 。 【答案】连线如图 阻值最大 1212)( rrRIIm 6.05mA 【解析】连线如图 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 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)(1221RrIrIm1212)( rrRIIm 待测表未满偏有)(12211RrIrI，将A2的示数 0.66mA和其他已知条件代入有 63. 310)4510(66