第2章 专题拓展1 电表的改装（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年高中物理必修第三册（教科版2019）

专题拓展1　电表的改装 物理观念 科学探究 科学态度与责任 　　知道常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表改装而成的，并会改装电流表及电压表。 　　探究并掌握改装电表的基本原理和方法。 　　培养利用原有知识进行改进和创新的能力。 探究点___电表的改装 (2016·海南卷节选)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。已知表头G满偏电流为100 μA，表头上标记的内阻值为900 Ω。R1、R2和R3是定值电阻。利用R1和表头构成1 mA的电流表，然后再将其改装为两个量程的电压表。若使用a、b两个接线柱，电压表的量程为1 V；若使用a、c两个接线柱，电压表的量程为3 V。则根据题给条件，定值电阻的阻值应选R1＝________ Ω，R2＝________ Ω，R3＝________ Ω。 [问题设计] 将小量程电流表改装成大量程电流表利用了什么原理？改装成大量程电压表利用了什么原理？ 提示：改装电流表利用了并联电路的分流原理；改装电压表利用了串联电路的分压原理。 1．将小量程的电流计改装成大量程的电流表 设灵敏电流计的内阻为Rg，满偏电流(最大刻度量程)为Ig。改装后的电流表量程为I，并联的定值电阻为R，则：R＝，改装后电流表的内阻RA＝，并联的定值电阻越小，改装后电流的量程越大，内阻越小。 2．将小量程的电流计改装成大量程的电压表 设灵敏电流计的内阻为Rg，满偏电流(最大刻度量程)为Ig。改装后的电压表量程为U，串联的定值电阻为R，则：R＝－Rg，改装后电压表的内阻RV＝Rg＋R，串联的定值电阻越大，改装后电压的量程越大，内阻越大。 3．改装后将表盘刻度换成对应的量程刻度 小结： 　两表改装 比较项目　　 小量程的表 头G(Ig，Rg) 改装成电压表 小量程的表 头G(Ig，Rg) 改装成电流表 内部电路 扩大后量程 U＝Ig(R＋Rg) I＝＋Ig R的作用 分压 分流 R的阻值 R＝－Rg R＝ 电表的 总内阻 RV＝Rg＋R或 RV＝ RA＝或 RA＝ 【例1】如图所示，有一个双量程电流表，其中小量程为1 A。已知表头G满偏电流Ig＝500 mA，R1＝20 Ω，R2＝180 Ω。求： (1)表头G的内阻Rg的值； (2)大量程电流表的量程IM的值。 答案：(1)200 Ω　(2)10 A 解析：(1)接公共与最右边的接线柱时量程为小量程，此时R1与R2串联为一支路，当G表头达到满偏时通过R1、R2的电流为 I1＝I－Ig＝1 A－0.5 A＝0.5 A 根据并联电路的特点可得 IgRg＝I1(R1＋R2) 解得Rg＝200 Ω。 (2)接公共与最左边的接线柱时量程为大量程，由欧姆定律有 IM＝＋Ig＝10 A。 [练1] 已知某一表头G，内阻Rg＝30 Ω，满偏电流Ig＝5 mA，要将它改装成量程为0～3 A的电流表，所做的操作是(　　) A．串联一个570 Ω的电阻 B．并联一个0.01 Ω的电阻 C．串联一个270 Ω的电阻 D．并联一个0.05 Ω的电阻 D　解析：根据电流表改装原理 I＝Ig＋＝3 A 解得R≈0.05 Ω 将它改装成量程为0～3 A的电流表，需并联一个0.05 Ω的电阻。D正确。 【例2】图甲为实验室中使用的电压表，图乙为其内部电路结构示意图。由图乙中数据可得出该电压表表头的满偏电流Ig和电压表在“0～15 V”量程时的内阻RV分别为(　　) A．1 A，100 Ω B．1 mA，2 900 Ω C．1 mA，14 900 Ω D．1 mA，15 000 Ω D　解析：当电压表量程为3 V时，根据串联电路规律有Ig(Rg＋R1)＝U 解得Ig＝ A＝1 mA “0～15 V”量程时的内阻RV为 RV＝12 000 Ω＋100 Ω＋2 900 Ω＝15 000 Ω。 [练2] 图1是有两个量程的电压表，当使用a、b两个端点时，量程为0～U1，当使用a、c两个端点时，量程为0～U2。图2是有两个量程的电流表，当使用a、b两个端点时，量程为0～I1，当使用a、c两个端点时，量程为0～I2。下列判断正确的是(　　) A．图1中，U1＞U2 B．图1中，U1∶U2＝R1∶R2 C．图2中，I1＞I2 D．图2中，I1∶I2＝R1∶R2 C　解析：由图示电路图可知： Ig(Rg＋R1)＝U1，Ig(Rg＋R1＋R2)＝U2 解得：＝＜1，故AB错误； 接a、b时，R1起分流作用为一支路，G与R2串联为一支路，此时量程为I1，而电流表的量程为当G表头达到满偏时通过两个支路的总电流，即为I1＝Ig＋，同理，接a、c时，(R1＋R2)为一支路起分流作用，G为一支路，此时量程为I2，则I2＝Ig＋，解得＝＞1，故C正确，D错误。 1．一电流表的满偏电流Ig＝1 mA，内阻为200 Ω。要把它改装成一个量程为0.5 A的电流表，则应在电流表上(　　) A．并联一个200 Ω的电阻 B．并联一个0.4 Ω的电阻 C．串联一个0.4 Ω的电阻 D．串联一个200 Ω的电阻 B　解析：要把小量程的电流表改装为大量程的电流表，需要并联一个电阻。改装后的电流表量程为0.5 A，则流过并联电阻的电流I＝(0.5－0.001)A＝0.499 A，并联部分的电压U＝IR＝0.001×200 V＝0.2 V，则需要并联的电阻R＝＝ Ω＝0.4 Ω。B正确。 2．一个电流表的满偏电流Ig＝1 mA，内阻Rg＝500 Ω，要把它改装成一个量程为10 V的电压表，则应在电流表上(　　) A．串联一个10 kΩ的电阻 B．并联一个10 kΩ的电阻 C．串联一个9.5 kΩ的电阻 D．并联一个9.5 kΩ的电阻 C　解析：要将电流表改装成电压表，必须在电流表上串联一个大电阻，串联电阻起分压作用，应串联电阻为R＝－Rg＝9.5 kΩ，C正确，ABD错误。 3．如图所示，两个定值电阻R1、R2串联后接在电压U稳定于12 V的直流电源上，有人把一个内阻不是远大于R1、R2的电压表接在R1两端，电压表的示数为8 V，如果他把电压表改接在R2两端，则电压表的示数将(　　) A.小于4 V B．等于4 V C．大于4 V小于8 V D．等于或大于8 V A　解析：电压表接在R1两端，电压表的示数为8 V，则此时R2两端的电压为4 V。把此表改接在两端R2时，由于电压表的内阻不是远大于R1 、R2，电压表与R2并联的阻值小于R2，而R1与并联部分串联，总电压U＝12 V，则R1的电压大于8 V，电压表与R2并联的电路的电压小于4 V。A正确。 4．如图所示，其中电流表A的量程为0.6 A，表盘均匀划分为30个小格，每一小格表示0.02 A，R1的阻值等于电流表内阻的；R2的阻值等于电流表内阻的2倍。若用电流表A的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值，则下列分析正确的是(　　) A．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.04 A B．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.02 A C．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.06 A D．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.01 A C　解析：由于电流表A的每个最小格表示0.02 A。当将接线柱1、2接入电路时。电流表A与电阻R1并联，当电流表中通过0.02 A的电流时，根据欧姆定律可知，流过R1的电路为0.04 A，故干路电流为0.06 A，即此时每一小格表示0.06 A。AB均错误；将接线柱1、3接入电路时，电流表与电阻R1并联后再与电阻R2串联，当电流表中通过0.02 A的电流时，R1中的电流仍是0.04 A，故干路电流就是0.06 A。所以通过接线柱I的电流值就是0.06 A。所以它表示每一小格表示0.06 A。C正确，D错误。 [课时梯级训练(11)见P152] 学科网（北京）股份有限公司 $$