电学专题实验——《电表的改装》专项提升

试卷日期：2024-11-04 考试类型：一轮复习

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一、典型例题方法赏析

1. 某实验小组欲将电流表G（量程为0~3mA）改装为欧姆表。实验器材如下：
电动势为 $1.5 V$ 的干电池1节、滑动变阻器（阻值范围为 $0 ~ 1000 Ω$ ）。将它们按如图甲所示连接。

(1)、将图甲中接线柱（填“P”或“Q”）接红表笔。

(2)、将图甲中P、Q两接线柱短接，调节滑动变阻器使电流表G满偏，则欧姆表的内阻 $R_{g} =$ $Ω$ 。

(3)、保持滑动变阻器不动，在P、Q间接入一电阻，电流表示数如图乙所示，此电阻的阻值为 $Ω$ 。

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2. 某同学在实验室先将一满偏电流 $I_{g} = 100 μ A$ 、内阻 $R_{g} = 900 Ω$ 的微安表G改装成量程为0~1mA的电流表，再将改装好的电流表改装成具有两个量程的电压表（如图虚线框内），其中一个较大的量程为0~3V。然后利用一个标准电压表，根据如图所示电路对改装后的电压表进行校准。已知 $R_{1}$ 、 $R_{2}$ 、 $R_{3}$ 均为定值电阻，其中 $R_{2} = 510 Ω$ 。

(1)、闭合开关S前，应将滑片P调至端（选填“M”、“N”）。

(2)、定值电阻的阻值 $R_{1} =$ $Ω$ ， $R_{3} =$ $Ω$ 。

(3)、当单刀双掷开关拨到2位置时，电压表的量程为V。

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3. 某兴趣小组修复一个量程为 $0 ~ 3 V ~ 15 V$ 的电压表，操作过程如下：

(1)、将电压表底座拆开后，展示其内部结构如图甲所示，图中 $a 、 b 、 c$ 是该表的3个接线柱，根据图甲画出如图乙所示的电路图。选择 $0 ~ 15 V$ 的量程时，应接入电路的两个接线柱是（填“ $a c$ ”或“ $b c$ ”）。

(2)、取出表头G发现表头完好，并用标准电流表测出表头G满偏电流为3mA。

(3)、测量表头G的内阻：按照如图丙所示电路图连接电路，闭合开关前，滑动变阻器滑片应移到端（填“e”或“f”），先闭合开关 $S_{1}$ ，调节，直至表头G指针满偏；再闭合开关 $S_{2}$ ，保持滑动变阻器阻值不变，仅调节电阻箱阻值，直至表头G示数为满偏示数的 $\frac{3}{5}$ ，此时电阻箱的示数为 $300 Ω$ ，则表头G的内阻为Ω。

(4)、经检测除 $R_{2}$ 损坏以外，其余元件均完好，要修复该电压表，需用Ω电阻替换 $R_{2}$ 。

(5)、步骤（3）测量表头G的内阻比实际值。（填“偏大”或“偏小”）

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4. 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 $100 μ A$ ，表头上标记的内阻值为 $900 Ω$ ， $R_{1}$ 和 $R_{2}$ 是定值电阻。利用 $R_{1}$ 和表头构成1mA的电流表，然后再将其改装为量程为3V的电压表。则根据题给条件，定值电阻的阻值应选 $R_{1} =$ $Ω$ ， $R_{2} =$ $Ω$ 。

(2)、用量程为3V、内阻为 $2500 Ω$ 的标准电压表V对改装电压表进行校准。在闭合开关S前，滑动变阻器的滑动端P应靠近端（填“A”或“B”）。

(3)、若表头G内阻的真实值小于 $900 Ω$ ，则会造成改装后电压表的读数与标准电压表的读数相比（填“偏大”或“偏小”）。

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二、夯实基础提升能力

5. 国家出台政策严整酒驾醉驾的乱象，酒精浓度介于 $0.2 \sim 0.8 m g / m L$ 为酒驾，达到 $0.8 m g / m L$ 或以上为醉驾.某兴趣小组同学想组装一个酒精浓度测试仪，其中用到一种酒精传感器的电阻 $R_{x}$ 随酒精浓度的变化规律如图10（a）所示.酒精浓度测试仪的调试电路如图10（b）所示.提供的器材有：
A.酒精传感器 $R_{x}$
B.直流电源（电动势为 $8 V$ ，内阻不计）
C.电压表（量程为 $6 V$ ，内阻非常大）
D.电阻箱（最大阻值为 $999.9 Ω$ ）
E.定值电阻R（阻值为 $10.0 Ω$ ）
F.单刀双掷开关一个，导线若干
图10

(1)、按下列步骤进行调试：
①电路接通前，先将电阻箱调为 $40.0 Ω$ ，然后开关向（选填“a”或“b”）端闭合，将电压表此时指针对应的刻度线标记为 $m g / m L$ （保留两位有效数字）；
②逐步减小电阻箱的阻值，电压表的示数不断（选填“变大”或“变小”），按照图10（a）数据将电压表上“电压”刻度线标为对应的“酒精浓度”；
③将开关向另一端闭合，测试仪即可正常使用.

(2)、将调试好的酒精浓度测试仪进行酒精浓度测量，当电压表读数为 $1.6 V$ ，则测量的酒精浓度（选填“有”或“没有”）达到醉驾标准.

(3)、使用一段时间后，由于电源的电动势略微变小，内阻变大，导致酒精浓度的测量结果（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）.

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6. 小朗同学要将一满偏电流I_g为500μA的微安表G改装为毫安表。他先测量出微安表G的电阻，然后对微安表进行改装，最后再利用一标准电流表，对改装后的毫安表进行检测。

(1)、为测量出微安表 G 电阻，小朗同学设计了如图（a）所示电路，器材如下：
A电源E₁（电动势1.5V，内阻很小）
B电源E₂（电动势6.0 V，内阻很小）
C滑动变阻器R_a（阻值0~2000Ω）
D滑动变阻器 R_b（阻值0~15000Ω）
E电阻箱R₂（阻值0~600Ω）
F开关两个，导线若干
为提高测量精度，电源E和滑动变阻器R₁应该选择____。

A、电源E₁和滑动变阻器R_a B、电源E₂和滑动变阻器R_a C、电源E₁和滑动变阻器R_b D、电源E₂和滑动变阻器R_b

(2)、该实验操作的步骤有：
A按图（a）电路原理图连接线路；
B将R₁的阻值调到最大，闭合开关S₁后调节R₁的阻值，使毫安表G的指针偏转到满刻度；
C保持 R₁不变，再接通S₂ ，调节电阻R₂ ，使电流表G指针偏转到满刻度的一半，读出R₂的阻值为400Ω，即认为R_g=R₂ ，用此方法测得电流表内阻的测量值与真实值相比（选填“偏大”或“偏小”或“相等”）；

(3)、若忽略实验的误差，现通过并联一个阻值为R=80Ω的电阻把微安表改装成为一个特定量程的毫安表，则改装的电表量程为mA；

(4)、根据图（b）所示电路对改装后的电表进行检测，当标准毫安表的示数为1.6mA时，改装表的指针位置如图（c）所示，由此可以推测出改装的电表量程不是预期值，改装电流表的实际量程是mA；

(5)、要达到（3）的预期目的，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Ω的电阻即可。

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7. 某同学将一量程为1mA的毫安表改装成量程为0.6A的电流表。先将电阻丝 $R_{1}$ 与该毫安表并联进行改装，根据标示每1cm电阻丝的电阻为 $0.1 Ω$ ，然后选用合适的电源 $E$ 、滑动变阻器 $R_{2}$ 、定值电阻 $R_{3}$ 、开关S和标准电流表对改装后的电表进行检测，设计的电路如图所示。

(1)、该毫安表铭牌标示的内阻为 $30 Ω$ ，据此计算电阻丝 $R_{1}$ 接入的长度应为 $L =$ cm（结果保留1位有效数字）。

(2)、按照电路图连接电路，开关闭合前， $R_{2}$ 的滑片应移到最（填“左”或“右”）端。

(3)、开关闭合后，调节 $R_{2}$ 的滑片位置，毫安表有示数，但电流表示数变化不显著，故障原因可能是____（填选项前的字母）。

A、 $R_{1}$ 断路 B、 $R_{1}$ 短路

(4)、排除故障后，调节 $R_{2}$ 的滑片位置，当标准电流表的示数为0.42A时，毫安表的示数为0.60mA，由此可推测出改装的电流表量程（填“是”或“不是”）预期值。

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8. 如图所示，为某物理兴趣小组改装电流表的电路。已知毫安表表头内阻为60Ω，满偏电流为2mA，R₁和R₂为定值电阻。若毫安表可改装成量程为4mA和15mA的电流表，则：

(1)、图中表笔A应为色（选填“红”或“黑”）。

(2)、选择开关S与（选填“a”或“b”）端相接时，电流表的量程为15mA。

(3)、由题给出的条件和数据，可以求出R₁＝Ω，R₂＝Ω。

(4)、若表头标记的内阻不准，造成改装后的电流表示数比标准电流表示数偏小，则表头内阻的真实值应（选填“大于”或“小于”）60Ω

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三、思维提升创新应用

9. 某同学要将一量程为3mA的毫安表改装为量程为3V的电压表，该同学测得毫安表内阻为300Ω，经计算后将一阻值为 $R_{0}$ 的电阻与毫安表连接进行改装。然后利用一标准电压表，根据图（a）所示电路对改装后的电压表进行检测（虚线框内是改装后的电压表）。

(1)、根据题给条件， $R_{0} =$ Ω。

(2)、根据图（a），将（b）中的实物连接补充完整。

(3)、当标准电压表的示数为2.0V时，毫安表的指针位置如图（c）所示，由此可以推测出，改装后电压表的量程不是预期值，而是V（保留2位有效数字）。

(4)、改装的电压表量程不是预期值，原因可能是____。（填正确答案标号）

A、毫安表内阻测量错误，实际内阻大于300Ω B、毫安表内阻测量错误，实际内阻小于300Ω C、 $R_{0}$ 值计算错误，接入的电阻偏小 D、 $R_{0}$ 值计算错误，接入的电阻偏大

(5)、经检查， $R_{0}$ 值计算正确，且接入电路的值无误，则毫安表的内阻为Ω。（保留3位有效数字）

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10. 某物理兴趣小组将一个量程 $I_{g} = 1 m A$ 的毫安表改装成量程 $U_{0} = 3 V$ 的电压表．

(1)、先利用欧姆表测量了毫安表的内阻 $R_{g}$ ，然后将合适的电阻 $R_{0}$ 与该毫安表串联，从而改装成量程 $U_{0} = 3 V$ 的电压表，请写出电阻 $R_{0}$ 的字母表达式 $R_{0} =$ （用 $I_{g} 、 R_{g} 、 U_{0}$ 表示）；此后利用一只同量程的标准电压表，连接成图甲所示电路，对改装后的电压表进行校对，但在滑动变阻器 $R$ 从左到右调节时，发现改装后的电压表示数总是比同量程的标准电压表的示数大，出现这种现象的可能原因是：（回答一条即可）；
图甲图乙图丙

(2)、为更进一步准确测量毫安表的内阻，利用图乙所示的电路进行了毫安表内阻的测量，具体步骤如下：
①闭合开关 $S$ ，调节滑动变阻器 $R_{1}$ 、电阻箱 $R_{2}$ ，分别记录毫安表的示数 $I_{1}$ 、电流表 $A$ 的示数 $I_{2}$ 及电阻箱的 $R_{2}$ 数值；
②重复①的操作，记录多组不同 $R_{2} 、 I_{1} 、 I_{2}$ ，作出 $\frac{I_{2}}{I_{1}} - \frac{1}{R_{2}}$ 图像，如图丙所示，则毫安表的内阻为 $Ω$ ．

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11. 某物理兴趣小组欲将电流表 $A_{1}$ 改装成量程为 $15 V$ 的电压表。小组同学先用如图甲所示的电路测量电流表 $A_{1}$ 的内阻，提供的实验器材有：
A．电流表 $A_{1}$ （量程为 $1 m A$ ，内阻约为 $290 Ω$ ）；

B．电流表 $A_{2}$ （量程为 $1.5 m A$ ，内阻约为 $200 Ω$ ）；

C．定值电阻（阻值为 $600 Ω$ ）；

D．定值电阻（阻值为 $60 Ω$ ）；

E.滑动变阻器R；

F.一节新的干电池E；

G.开关S及导线若干。

(1)、图甲中的电阻 $R_{0}$ 应选用（填“C”或“D”）。

(2)、根据图甲，用笔画线代替导线，补充完成图乙中实物间的连线。

(3)、正确连接线路后，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片，获得多组 $A_{1}$ 的示数 $I_{1}$ 和 $A_{2}$ 的示数 $I_{2}$ ，将对应的数据在 $I_{2} - I_{1}$ 坐标系中描点，作出 $I_{2} - I_{1}$ 图像如图丙所示， $A_{1}$ 的内阻为 $Ω$ （结果保留三位有效数字）。

(4)、给 $A_{1}$ 串联一个阻值为 $k Ω$ （结果保留三位有效数字）的定值电阻，可将 $A_{1}$ 改装成量程为 $15 V$ 的电压表V。

(5)、用标准电压表 $V_{0}$ 与V并联进行校准。当 $V_{0}$ 的示数为 $12.4 V$ 时， $A_{1}$ 的示数为 $0.80 m A$ ，则V的实际量程为V（结果保留三位有效数字）。

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12. 某同学要将量程为3mA的毫安表G改装成量程为30mA的电流表。他先测量出毫安表G的内阻，然后对电表进行改装，最后再利用一标准毫安表对改装后的电流表进行校准，可供选择的器材如下：毫安表头G（量程3mA，内阻约为几百欧姆）
A．滑动变阻器R₁（0~1kΩ）；

B．滑动变阻器R₂（0~10kΩ）；

C．电阻箱R（0~9999.9Ω）；

D．电源E₁（电动势约为1.5V）；

E.电源E₂（电动势约为9V）；开关、导线若干具体实验步骤如下：

①按电路原理图a连接电路；

②将滑动变阻器的阻值调到最大，闭合开关S₁后调节滑动变阻器的阻值，使毫安表G的指针满偏；

③闭合S₂ ，保持滑动变阻器不变，调节电阻箱的阻值，使毫安表G的指针偏转到量程的三分之一位置；

④记下电阻箱的阻值

回答下列问题：

(1)、为减小实验误差，实验中电源应选用（填器材前的字母），滑动变阻器应选用（填器材前的字母）；

(2)、如果按正确操作步骤测得电阻箱的阻值为90.0Ω，则毫安表G内阻的测量值Rg=Ω，与毫安表内阻的真实值R_g'相比，R_g（填“＞”“=”或“＜”）R_g'；

(3)、若按照第（2）问测算的R_g ，将上述毫安表G并联一个定值电阻R改装成量程为30mA的电流表，接着该同学对改装后的电表按照图b所示电路进行校准，当标准毫安表的示数为16.0mA时，改装表的指针位置如图c所示，由此可以推测出改装的电表量程不是预期值，要想达到实验目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，只需要将定值电阻R换成一个阻值为kR的电阻即可，其中k=；

(4)、若用该电流表量程3mA，内阻按照第（2）问测算的R_g按正确的步骤改装成欧姆表并测标准电阻Rx的阻值时（如图d），理论上其测量结果与标准电阻Rx实际阻值相比较（填“偏大”“偏小”或“相等”）。

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四、直击高考达成素养

13. 某实验小组要将电流表 G（铭牌标示：I_g=500μA，R_g=800Ω）改装成量程为 1V 和 3V的电压表，并用标准电压表对其进行校准。选用合适的电源、滑动变阻器、电阻箱、开关和标准电压表等实验器材，按图⑴所示连接电路，其中虚线框内为改装电路。

(1)、开关S₁闭合前，滑片 P 应移动到（填“M”或“N”）端。

(2)、根据要求和已知信息，电阻箱R₁的阻值已调至1200，则R₂的阻值应调至。

(3)、当单刀双掷开关S₂与 a 连接时，电流表 G 和标准电压表 V 的示数分别为 I、U，则电流表 G 的内阻
可表示为。（结果用 U、I、R₁、R₂表示）

(4)、校准电表时，发现改装后电压表的读数始终比标准电压表的读数偏大，经排查发现电流表 G 内阻的真实值与铭牌标示值有偏差，则只要____即可。（填正确答案标号）

A、增大电阻箱R₁的阻值 B、减小电阻箱R₂的阻值 C、将滑动变阻器的滑片 P 向 M 端滑动

(5)、校准完成后，开关S₂与 b 连接，电流表 G 的示数如图（2）所示，此示数对应的改装电压表读数为V。（保留 2 位有效数字）

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电学专题实验——《电表的改装》专项提升

一、典型例题 方法赏析

二、夯实基础 提升能力

三、思维提升 创新应用

四、直击高考 达成素养

一、典型例题方法赏析

二、夯实基础提升能力

三、思维提升创新应用

四、直击高考达成素养