11.4 第2课时　电压表和电流表—2022学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第三册）（word版含答案）

第11章 电路及其应用
4　串联电路和并联电路
第2课时　电压表和电流表
[学习目标]
1.掌握小量程电流表改装成电压表和大量程电流表的原理.
2.会分析电流表内接法和外接法的误差情况，会正确选择电路．
[基础梳理]
一、小量程电流表G的三个参量
1．电流表的内阻：表头的电阻Rg叫作电流表的内阻．
2．满偏电流：指针偏到最大刻度时的电流Ig叫作满偏电流．
3．满偏电压：表头通过满偏电流时，加在它两端的电压Ug叫作满偏电压．
二、电表改装原理
1．电压表改装：将表头串联一个较大电阻，如图1所示：
图1
2．电流表改装：将表头并联一个较小电阻，如图2所示：
图2
[能力拓展]
一、电压表和电流表的电路结构
电压表、电流表的改装及其特点
项目 小量程电流表G改装成大量程电压表V 小量程电流表G改装成大量程电流表A
电路结构
R的作用 分压 分流
扩大量程的计算 U＝Ig(R＋Rg) R＝－Rg IgRg＝(I－Ig)R R＝Rg
电表的总内阻 RV＝Rg＋R RA＝
二、电流表的内接法和外接法
1．两种接法的比较
内接法 外接法
电路
误差分析 电压表示数： UV＝UR＋UA＞UR 电流表示数：IA＝IR R测＝＞＝R真 电压表示数：UV＝UR 电流表示数： IA＝IR＋IV＞IR R测＝＜＝R真
误差来源 电流表的分压作用 电压表的分流作用
适用情况 测大电阻 测小电阻
2.电流表内、外接的选择方法
(1)直接比较法：当Rx RA时，采用内接法，当Rx RV时，采用外接法，可记忆为“大内小外”．
(2)公式计算法
当<即当Rx＞时，用电流表内接法，
当>即当Rx＜时，用电流表外接法，
当Rx＝时，两种接法效果相同．
(3)试触法：
如图，把电压表的可动接线端分别试接b、c两点，观察两电表的示数变化，若电流表的示数变化明显，说明电压表的分流作用对电路影响大，应选用内接法，若电压表的示数有明显变化，说明电流表的分压作用对电路影响大，所以应选外接法．
[随堂演练]
1．电流表的内阻是Rg＝100Ω，满刻度电流值是Ig＝1mA，现欲把这电流表改装成量程为5V的电压表，正确的方法是（ ）
A．应串联一个0.1Ω的电阻 B．应并联一个0.1Ω的电阻
C．应串联一个4900Ω的电阻 D．应并联一个4900Ω的电阻
2．如图所示是有两个量程的电流表.已知表头的内阻，满偏电流，电阻，，则使用A、B两个端点时，电流表的量程为（　　）
A． B． C． D．
3．在图（a）所示电路中，V1、V2都是有0~3 V和0~15 V两个量程的电压表。当闭合开关后，两个电压表指针偏转均如图（b）所示，则电阻R1、R2两端的电压分别为（　　）
A．9.6 V，2.4 V
B．12 V，2.4 V
C．2.4 V，12 V
D．2.4 V，9.6 V
4．如图所示，电流表A1（0~3 A）和A2（0~0.6 A）是由两个相同的灵敏电流计改装而成，现将这两个电流表并联后接入电路中。闭合开关S，调节滑动变阻器，下列说法中正确的是（　　）
①A1、A2的读数之比为1∶1
②A1、A2的读数之比为5∶1
③A1、A2的指针偏转角度之比为5∶1
④A1、A2的指针偏转角度之比为1∶1
A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
5．磁电式电流表（表头）最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈，由于线圈的导线很细，允许通过的电流很弱，所以在使用时还要扩大量程。已知某一表头G，内阻Rg＝30Ω，满偏电流Ig＝5mA，要将它改装为量程为0~3A的电流表，所做的操作是（　　）
A．串联一个570Ω的电阻 B．并联一个0.01Ω的电阻
C．串联一个270Ω的电阻 D．并联一个0.05Ω的电阻
6．两个完全相同的灵敏电流计改装成两个不同量程的电压表、，如将两表串联起来后去测某一线路的电压，则两只表（　　）
A．读数相同 B．指针偏转的角度相同
C．量程大的电压表角度大 D．量程大的电压表读数小
7．（1）灵敏电流计G的满偏电流Ig=100μA、内阻Rg=900Ω，某实验小组学习多用电表原理后将G改装成一个1mA的电流表，然后利用电流表改装成量程为3V的电压表，实验室提供的定值电阻有R1=100Ω、R2=2000Ω、R3=2910Ω、R4=8100Ω，应选定值电阻________和________完成改装。
（2）用改装的电压表测量某电阻两端的电压，G的指针位置如图甲所示，则电压为________V。
（3）①将改装后的电压表与标准电压表校对，用笔画线完成乙图电路________。
②校对时，闭合S前滑片应在________（a或b）端。
8．某同学把量程为500mV但内阻未知的电压表改装成量程为5V的电压表，步骤如下：
（1）测量电压表的内阻，测量电路如图甲所示，将R1的滑片移至最左侧闭合开关S1、S2，滑动R1的滑片，使电压表的指针指在500mV处；断开S2，调节电阻箱R2，使电压表的指针指在300mV处，此时电阻箱R2的示数如乙图所示为_________，则电压表的内阻RV=_________；
（2）为把电压表改装成量程为5V的电压表需要_________（选填“并”或“串”）联一个电阻R0的阻值为_________的电阻；
（3）用丙图所示电路对改装电压表进行校对，由于内阻测量造成的误差，当标准电压表示数为5V时，改装电压表示数为0.49V。为了尽量消除改装后的电压表测量电压时带来的误差，R0的阻值应调至_________（小数点后面保留一位）。
试卷第1页，总3页
参考答案
1．C
【详解】
根据串并联电路的电压电流特点，电流表改装成电压表需要串联一个电阻，设串联一个阻值为R的电阻，可以把电流变改装成量程为5V的电压表，则由
得
故选C。
2．D
【详解】
使用A、B两个端点时，当表头达到满偏电流时，电路中的总电流为
故电流表的量程为，故D正确，ABC错误。
故选D。
3．A
【详解】
由(a)图可知，电压表V1测的是电源两端的电压，为两电阻上电压之和，电压表V2测的是R2两端的电压，故V1的量程是0~15V的，V2的量程是0~3V的，由（b）图读出电压表V1、V2的读数分别为12V、2.4V，由（a）图分析得知，电阻R1两端的电压等于两电压表读数之差，即为
12V－2.4V＝9.6V
电阻R2两端的电压等于电压表V2的读数2.4V，A正确。
故选A。
4．D
【详解】
图中的A1、A2并联，表头的电压相等，电流相等，指针偏转的角度相同，所以A1、A2的指针偏转角度之比为1：1，电流表A1的量程为3A，A2的量程为0.6A，当偏转角相同时，A1、A2的读数之比为5：1，故D正确ABC错误。
故选D。
5．D
【详解】
改装成电流表是要扩大电流的量程，使用并联电路的分流原理，要并联的阻值为
故选D。
6．B
【详解】
BC．由于两个电压表是用相同的电流表改装的，当两个电压表串联使用时，通过两表的电流是相同的，所以表头指针偏转的角度是相同的，选项B正确，C错误；
AD．刻度盘上的示数表示的是电压表两端的电压，所以其示数是不同的，量程大的电压表读数大，选AD错误。
故选B。
7．R1 R3 1.5 a端
【详解】
(1)[1][2] 改装成电流表
改装后电流表内阻
把电流表改装成电压表，串联电阻
(2)[3] 用改装的电压表测量某电阻两端的电压，G的指针位置如图甲所示，量程为3V，则电压为1.5V。
(3) ①[4] 将改装后的电压表与标准电压表校对，应并联，用笔画线完成乙图电路
②[5] 校对时，闭合S前滑片应在a端，使并联部分电压为零。
8．580 870 串 7830 7656.4
【详解】
(1)[1][2]此时电阻箱R2的示数如乙图所示为580，由欧姆定律可得
可得电压表的内阻RV=870。
(2)[3][4]由欧姆定律可得
可得R0=7830，即要串联一个分压电阻R0，阻值为7830。
(3)[5]当电压表示数为0.49V时，电压表所在支路电流为
电压表的实际内阻为
当电压表正常显示0.5V时应满足
联立解得
故R0的阻值应调至7656.4。