鲁科版高中物理选修3-1第四章第四章第二节多用电表的原理与使用同步检测试卷

鲁科版（2019）高中物理选修3-1.
第四章第二节多用电表的原理与使用同步检测试卷
1.某同学组装一个多用电表。可选用的器材有：微安表头（量程，内阻）；电阻箱（阻值范围）；电阻箱（阻值范围）；导线若干。
要求利用所给器材先组装一个量程为的直流电流表，在此基础上再将它改装成量程为的直流电压表。组装好的多用电表有电流和电压两挡。
回答下列问题：
（1）在虚线框内画出电路图并标出和，其中 * 为公共接线柱，a和b分别是电流挡和电压挡的接线柱。
（2）电阻箱的阻值应取R1= Ω，R2= Ω。（保留到个位）
答案：（1）如图所示
（2）100 2910
解析：（1）R1的电阻比较小，所以R1与表头并联构成大量程的的电流表，R2的阻值比较大，与改装后的电流表串联可充当大量程的电压表，设计电路图如图所示：
（2）改装电流表时需要并联一个电阻，要改装成1mA的电流表需要并联的电阻R1。
，所以电阻箱的阻值R1应取100Ω；
R1与表头并联电阻为
要改装成3V的电压表需要串联一个电阻R2，。
2.
图1是改装并校准电流表的电路图，已知表头的量程为Ig=600μA，内阻为Rg，是标准电流表，要求改装后的电流表量程为I=60mA。完成下列填空。
（1）图1中分流电阻Rp的阻值应为 （用Ig、Rg和I表示）。

（2）在电表改装完成后的某次校准测量中，表的示数如图2所示，由此读出流过电流表的电流为_______mA。此时流过分流电阻RP的电流为_______mA（保留1位小数）
答：（1） （2）49.5 49.0
【解析】（1）电流表改装，
（2）由图示可得，电流表读数为49.5mA，实际流经表头的电流为500μA即0.5mA，此时流过分流电阻RP的电流为（49.5－0.5）mA=49.0mA。
3.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，表头上标记的内阻值为900Ω。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。
（2）用量程为3V，内阻为2500Ω的标准电压表对改装表3V挡的不同刻度进行校准。所用电池的电动势E为5V；滑动变阻器R有两种规格，最大阻值分别为50Ω和5kΩ。为了方便实验中调节电压，图中R应选用最大阻值为______Ω的滑动变阻器。
（3）校准时，在闭合开关S前，滑动变阻器的滑动端P应靠近_______（填“M”或“N”）端。
（4）若由于表头G上标记的内阻值不准，造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小，则表头G内阻的真实值_________（填“大于”或“小于”）900Ω。
【答案】（1）100 910 2 000 （2）50 （3）M （4）大于
【解析】（1）根据题意，R1与表头G构成1mA的电流表，则：IgRg=(I-Ig) R1，整理得R1=100Ω；
若使用a、b两个接线柱，电压表的量程为1V，则；
若使用a、c两个接线柱，电压表的量程为3V，则。
（2）电压表与之并联后，电阻小于2500Ω，对于分压式电路，要求滑动变阻器的最大阻值远小于并联部分，同时还有便于调节，故滑动变阻器选择小电阻，即选择50Ω的电阻。
（3）在闭合开关S前，滑动变阻器的滑动端P应靠近M端，这样把并联部分电路短路，起到一种保护作用。
（4）造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小，说明通过表头G的电流偏小，则实际其电阻偏大，故其实际阻值大于900Ω。
4.某同学用量程为1 mA、内阻为120Ω 的表头按图(a)所示电路改装成量程分别为1V和1A的多用电表。图中R1和R2为定值电阻，S为开关。回答下列问题:
(1)根据图(a)所示的电路，在图(b)所示的实物图上连线。
(2)开关S闭合时，多用电表用于测量__________(填“电流”、“电压，或“电阻”)；
开关S断开时，多用电表用于测量__________(填“电流”、“电压”或“电阻”)。
(3)表笔A应为_______色(填“红”或“黑”)。
(4)定值电阻的阻值R1＝________Ω，
R2＝________Ω。（结果取3位有效数字）
答案：(7分)
(1)连线如图所示 (2分)
(2)电流 电压 (2分。每空1分)
(3)黑 (1分)
(4)1.00 880 (2分。每空1分)
解析：(1)根据图(a)连线：电流表与R2串联、开关与R1串联，然后两支路并联分别接表笔A、B。
(2) 开关S闭合时，R1与电流表支路并联分流，多用电表用于测量电流；开关S断开时，R2与电流表串联分压，多用电表用于测量电压 。
(3)表笔A接电流表负极，应该是黑色的。
(4)(先后顺序不能错)先计算分压电阻R2，有，解得R2=880Ω；
再计算分流电阻R1，，解得R1=1.00Ω。
5.某同学将量程为200μA、内阻为500Ω的表头μA改装成量程为1mA和10mA的双量程电流表，设计电路如图（a）所示。定值电阻R1=500Ω，R2和R3的值待定，S为单刀双掷开关，A、B为接线柱。回答下列问题：
（1）按图（a）在图（b）中将实物连线；
（2）表笔a的颜色为 色（填“红”或“黑”）
（3）将开关S置于“1”挡时，量程为 mA；
（4）定值电阻的阻值R2= Ω，R3= Ω。（结果取3位有效数字）
（5）利用改装的电流表进行某次测量时，S置于“2”挡，表头指示如图（c）所示，则所测量电流的值为 mA。
答案：(1)如图； (2)黑； (3)10； (4)225，25.0； (5)0.780(0.78同样给分)
解析：（1）实物连线图见答图；
（2）红表笔接电源的正极，电流由红表笔流入，由电路图（a）可看出表头右侧为正极，故表笔a为黑表笔；
（3）将开关S置于“1”挡时，表头跟R1、 R2串联后再跟R3并联，将开关S置于“2”挡时，表头跟R1串联后再跟R2、R3并联，故前者的量程较大，故开关S置于“1”挡时，量程为I1=10mA.
（4）由（3）问的分析，结合欧姆定律可知
开关S置于“1”挡时，有，
开关S置于“2”挡时，，
代入已知数据可得R2=225Ω，R3=25.0Ω。
（5）S置于“2”挡时，量程为1mA，表头示数为156μA ，故所测量电流的值为.
6.
某同学在进行扩大电流表量程的实验时，需要知道电流表的满偏电流和内阻。他设计了一个用标准电流表G1来校对待测电流表G2的满偏电流和测定G2内阻的电路，如图所示。已知G1的量程略大于G2的量程，图中R1为滑动变阻器。R2为电阻箱。该同学顺利完成了这个实验。
①实验过程包含以下步骤，其合理的顺序依次为__________________
A.合上开关S2
B.分别将R1和R2的阻值调至最大
C.记下R2的最终读数
D.反复调节R1和R2的阻值，使G1的示数仍为I1，使G2的指针偏转到满刻度的一半，此时R2的最终读数为r
E.合上开关S1
F.调节R1使G2的指针偏转到满刻度，此时G1的示数为I1，记下此时G1的示数
②仅从实验设计原理上看，用上述方法得到的G2内阻的测量值与其真实值相比_______（填偏大、偏小或相等）
③若要将G2的量程扩大为I，并结合前述实验过程中测量的结果，写出须在G2上并联的分流电阻RS的表达式，RS=________________ .
答案：①正确顺序为B、E、F、A、D、C。 ②相等 ③
解析：①在组装实验时正确操作是将所有开关断开，将滑动变阻器和电阻箱的电阻调到最大，然后闭合电源控制开关S1，就可以校对待测表G2，由于标准表和待测表串联流过的电流相等，这时就可以调节R1由小到大改变电流,对待测表的刻度逐个校对，直到待测表满偏。校对完成后闭合开关S2构成半偏法测量表头G2内阻的电路，在没有G1的情况下只调节R2使待测表半偏，则表头内阻等于R2此时的读数，这种做法会造成G1的示数增大（原理上是不变），误差大。由于有G1可以方便观察干路电流的变化，所以操作为闭合开关S2反复调节R1和R2使标准表达到待测表满偏时的电流值，同时使待测表半偏，则表头内阻等于R2此时的读数。正确顺序为B、E、F、A、D、C。
②由于G1测量了干路电流，G2测量了支路电流，另一直流电流是两表示数之差，然后根据并联电路电流电阻成反比准确计算。答案”相等”。
③扩大电流表的量程需要并联一个电阻
根据并联关系有，则
7. (9分)图(a)为某同学改装和校准毫安表的电路图，其中虚线框内是毫安表的改装电路。
(1)已知毫安表表头的内阻为100Ω，满偏电流为1mA；R1和R2为阻值固定的电阻。若使用a和b两个接线柱，电表量程为3mA；若使用a和c两个接线柱，电表量程为10mA。由题给条件和数据，可求出R1= Ω，R2= Ω。
(2)现用—量程为3mA、内阻为150Ω的标准电流表A对改装电表的3mA挡进行校准，校准时需选取的刻度为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0mA。电池的电动势为1.5V，内阻忽略不计；定值电阻R0有两种规格，阻值分别为300Ω和1000Ω；滑动变阻器R有两种规格，最大阻值分别为750Ω和3000Ω。则R0应选用阻值为 Ω的电阻，R应选用最大阻值为 Ω的滑动变阻器。
(3)若电阻R1和R2中有一个因损坏而阻值变为无穷大，利用图（b)的电路可以判断出损坏的电阻。图（b)中的R' 为保护电阻，虚线框内未画出的电路即为图(a) 虚线框内的电路。则图中的d点应和接线柱 (填”b”或”c”)相连。判断依据是： 。
答案：（1）15 35 （2）300 3000
（3）c 闭合开关时，若电表指针偏转,则损坏的电阻是R1；若电表指针不动,则损坏的电阻是R2
解析：（1）定值电阻和毫安表都是并联关系，电压相等， 电流和电阻成反比，若使用a和b两个接线柱，量程为3mA，则通过R1的电流为2mA，电流比为1:2，所以电阻比为2:1，可得。若使用a和c两个接线柱，电表量程为10mA，通过R1的电流为9mA，电流比为1:9，可得电阻比为9:1，即，整理可得，。
（2）根据电流表校准的刻度，可知电路中总阻值最大为，最小为，若定值电阻选择1000Ω，折无法校准3.0mA，所以定值电阻选择500Ω。由于最大阻值要达到3000Ω，所以滑动变阻器要选择3000Ω。
（3）因为只有一个损坏，所以验证R2是否损坏即可。所以d点应和接线柱“c”相连，若电表指针偏转，则损坏的电阻是R1（断路）；若电表指针不动，则损坏的电阻是R2（短路）。



a

c

b

M

N

P

E

S

R

表笔A

表笔B

R2

R1

S

图(b)

+

R2

R1

S

表笔A

表笔B

图(a)

表笔A

表笔B

R2

R1

S

图(b)

S


R3


R2


-


+


μA


表笔a


图(b)


表笔b


R1


A


B


S


R3


R2


-


+


μA


表笔a


答图


表笔b


R1


A


B


R1

R2

R0

R

a

b

c

图（a）