高考专题复习—电表问题

高三复习集体备课材料高考专题复习—电表问题绍兴县钱清中学赵伟良一、电压表和电流表常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表（即G表）改装而成的。1、G表的构造、工作原理与特点1．1电流表的主要部件：是一块永久磁铁和一个能在永久磁铁的磁场中转动的线圈（如图所示）。1．2电流表的工作原理：当线圈中有电流通过时，线圈在磁场力的作用下带动指针一起偏转。蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的，不管线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感应线平行。当电流通过线圈时，线圈跟铁柱轴线平行的两边都受到安培力F，这两个力产生的力矩M使线圈发生转动。线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，产生一个阻碍线圈转动的力矩M’，其大小随线圈转动的角度成正比。这种阻碍力矩M’增大到同安培力F产生的力矩M相平衡时，线圈停止转动。线圈是由很细的导线绕成的,它的电阻Rg就是电流表的电阻，一般为几百到几千欧，这个线圈允许通过的最大电流Ig叫做电流表的满偏电流，一般只有几十微安到几毫安.。指针偏角θ∝I,(θ∝U=IRg)，故可用偏角示数(刻度板上标出的读数)来反映了电路中电流(或电路两端电压)的大小。1．3电流表的特点：1．电流表通过偏角θ的值可以反映I值的大小且电流表的刻度均匀。2．电流表是磁电式仪表，灵敏度很高，可以测出很微弱的电流。3．由于绕制线圈的导线很细，电流表允许通过的最大电流Ig很弱（几十微安到几毫安）。2、G表改装成伏特表与安培表2．1分压作用和电压表设问：因为IgRg一般很小，不能直接用电流表测量较大的电压，如果被测电压U大于IgRg，通过电流表的电流将超过Ig而将电流表烧坏。那么怎样解决这个问题呢？说明：如果给电流表串联一个分压电阻，分担一部分电压，就可以用来测量较大的电压了。加了分压电阻并在刻度板上标出电压值,就把电流表改装成了电压表。【例题】有一个电流表电阻Rg=1000欧，满偏电流Ig=100μA。要把它改装成量程为3V的电压表，应该串联多大的电阻呢?2．2分流作用和电流表(安培表)设问：因为Ig一般较小，不能直接电流表测量较大的电流。如何利用电流表测量较大的电流呢?说明：并联电阻可以分担一部分电流，并联电阻的这种作用叫做分流作用，作这种用途的电阻又叫做分流电阻。为了使电流表能够测量几个安培甚至更大的电流，可能给它并联一个分流电阻，分掉一部分电流，这样在测量大电流时，通过电流表的电流也不致超过满偏电流Ig。【例题】电阻Rg是1000欧，满偏电流Ig是100μA的电流表，要改装成量程为1A的电流表，应该并联一个多大的分流电阻？3、涉及安培表与伏特表的常见问题（或习题）例析3．1用伏特表判断电路故障电路不能正常工作，发生了故障。在高中物理中只讨论电路发生断路和短路的问题。一般用伏特表判断，如是断路，则在断的地方伏特表有读数；如是短路，则伏特表无读数。【例题】如右图所示电路中，若两只灯泡L1、L2均不亮，用电压表检查电路时，测得Uac=Ubd=0,且Ucd=Uab0，则故障的原因可能是（）A、L1灯丝烧断B、L1、L2灯丝均烧断C、变阻器R短路D、变阻器R断路3．2在电路动态分析电表问题由于滑动变阻器滑片的移动或开关的通断，造成电路结构的变化，以致电表的读数发生变化，解决这类问题时，要对电路的结构进行分析，以及如何看待电路中的电表（即是否考虑电表内阻），并画出等效电路图，同时要清楚电表测的是哪部分电流或电压。【例题】如图所示,当滑动变阻器的滑动片P向左端滑动时()A、安培表的示数增大,伏特表的示数减小B、安培表和伏特表示数都减小C、安培表和伏特表示数都增大D、安培表的示数减小,伏特表的示数增大【练习】如图所示,当滑线变阻器的滑动触点向上端移动时()A、伏特表V的读数增大,安培表A的读数减小B、伏特表V和安培表A的读数都增大C、伏特表V和安培表A的读数都减小D、伏特表V的读数减小,安培表A的读数增大如图所示，电池参数为E、r，当滑线电阻的动片P由a向b滑动的过程中，安培表、伏特表的示数变化情况[]A.安培表先减小后增大，伏特表先增大后减小B.安培表先增大后减小，伏特表先减小后增大C.安培表一直减小，伏特表一直增大D.安培表一直增大，伏特表一直减小3．3电表与伏安法测电阻伏安法测电阻，电流表与伏特表必须考虑电表的内阻，因此其电路结构有两种方式。A．安培表内接R测=U/I=R真+RA测量结果偏大，适宜于测大电阻，内、大、大。B．安培表外接R测=U/I=R真RV/（R真+RV）测量结果偏小，适宜于测小电阻，外、小、小。【例题】为了测量未知电阻Rx的值，使用内阻为2000Ω的电压表和内阻为4Ω的电流表，但误将电压表串联，电流表并联如下图(a)所示，此时电压表的读数为2V，电流表的读数1.5A，则Rx的阻值为多大?当正确连接如(b)图所示时，电压表和电流表的读数分别为多大?3．4电表的非常规接法电表的常规接法是：电流表串联接入电路中，电压表并联接在电路上.如果没有特别声明，可把电表理想化(即RA=0,RV=∞)，电表的接入和取出对电路不产生影响。实际使用的电流表内阻很小但不为零，电压表内阻很大但不为无穷大。实验时，电表可以采用非常规接法，即电流表并联在用电器两端，电压表串联在电路上。对电表的非常规接法，高考也多次考查。A．电压表的串联接法【例题】(1997年高考题)：某电压表的内阻在20kΩ～50kΩ之间，现要测量其内阻，实验室提供下列可选用的器材。待测电压表V(量程3V)电流表A1(量程200μA)电流表A2(量程0.6mA)电流表A3(量程0.6A)滑动变阻器R(最大阻值1kΩ)电源E(电动势4V)开关S(1)所提供的电流表中，应选用_______(填写字母代号)(2)为了尽量减小误差，要求测量多组数据，试画出符合要求的实验电路图。【例题】一只电压表，量程已知，内阻为RV，另有一电池(电动势未知，但不超过电压表的量程，内阻可忽略不计)。请用这只电压表和电池，再和一个开关以及一些连接用导线，设计测量某一高值电阻Rx的实验方法.(已知Rx的值与RV相差不大)B．电流表的并联接法电路两端电压很小，把电流表并联在电路上，流过电流表的电流小于量程，这种非常规接法仍然可行.如2000年高考16题，电流表必须并联。【例题】（2000年高考题)：从下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表A1的内阻r1，要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据。器材(代号)规格电流表(A1)量程10mA,内阻r1,待测(约40Ω)电流表(A2)量程500μA,内阻r2+750Ω)电压表(V)量程10V,内阻r3=10kΩ电阻(R1)阻值约100Ω,作保护电阻用滑动变阻器(R2)总阻值约50Ω电池(E)电动势1.5V,内阻很小开关(S)导线若干(1)画出电路图，标明所用器材的代号。(2)若选测量数据中的一组来计算r1，则所用的表达式为____式中各符号的意义是_______。4．多用电表4．1刻度特点多用表面板如图所示直流电流、电压的刻度是均匀的，交流电流、电压和欧姆挡刻度是不均匀的.4．2使用多用表欧姆挡粗测电阻A．原理如图所示调0时Ig=E/(Rg+r+R)=E/R内①，测量时I=E/(R内+Rx)②只要将对应Rx值的电流刻度I改为阻值Rx，即为欧姆表.B．使用步骤及注意事项：①用螺丝刀进行机械调0(左侧0).②选挡.测电流、电压时选择合适量程；测电阻时选择合适的倍率.以使指针指在中央1/3刻度范围，可用比估计值低1个数量级的倍率，如估计值为200Ω就应该选×10的倍率.③用调0旋钮(电阻)进行调0(表笔直接接触，指针指右侧0刻度).④将红黑表笔接被测电阻两端进行测量.⑤将指针示数乘以倍率得测量值.⑥将选择开关扳到OFF或交流电压最高档.C．注意：①用欧姆挡测电阻，如果指针偏转角度太小，应增大倍率；如果指针偏转角度太大，应减小倍率.②每次换挡后都要重新进行电阻调0.【例题】用多用电表的欧姆挡测量一未知电阻的阻值，若将选择倍率的旋钮拨至“×100Ω”的挡时，测量时指针停在刻度盘0Ω附近处，为了提高测量的精确性，有下列可供选择的步骤：A.将两根表笔短接.B.将选择开关拨至“×1kΩ”挡.C.将选择开关拨至“×10Ω”挡.D.将两根表笔分别接触待测电阻的两端，记下读数.E.调节调0电阻，使指针停在0Ω刻度线上.F.将选择开关拨至交流电压最高挡上.【例题】有一内阻未知（约25kΩ~35kΩ）、量程未知（约25V~35V），共有30个均匀小格的直流电压表○V．（1）某同学在研究性学习过程中想通过上述电压表测量一个多用表中欧姆档的内部电源的电动势，他们从多用表刻度盘上读出电阻刻度中间值为30．A．请你将他们的实验电路连接起来．他们在实验过程中，欧姆档的选择开关拨至倍率“×_______”．B．在实验中，同学读出电压表的读数为U，欧姆表指针所指的刻度为n，并且在实验过程中，一切操作都是正确的，请你导出欧姆表电池的电动势表达式．（2）若在实验过程中测得该电压表内阻为30kΩ，为了测出电压表的量程，现有下列器材可供选用，要求测量多组数据，并有尽可能高的精确度．标准电压表○V：量程3V，内阻3kΩ电流表○A：量程0~3A，内阻未知滑动变阻器：总阻值1kΩ稳压电源E：30V，内阻不能忽略电键、导线若干A．在右边方框中画出实验电路图B．选用记录数据中任一组，写出计算量程的表达式Ug=______________．式中各字母的意义是____________________________________________．思路分析与参考答案：（1）A．电路如图所示，测电阻时应尽量使指针指在中间值附近，所以应选“×1k”．B．欧姆表中值电阻为R中=30×1kΩ=30000Ω，欧姆表指n刻度，则电压表内电阻RV=1000n，流过电压表电流IV=U/RV=U/(1000n)，根据多用表红表笔黑表笔电压表多用表红表笔黑表笔电压表闭合电路欧姆定律电池电动势E=U+IVR中=nn30U．（2）A．如图所示．mARuIv13000030，所以不能用电流表；又电压表的量程较小于电源电动势，所以滑动变阻器应用分压接法．B．Ug=NU1300，其中N：○V表指针所指格数，U1：○V表读数．VV1S电源