考点03 电流表、电压表的改装原理（解析版）—高中物理

这是一份考点03 电流表、电压表的改装原理（解析版）—高中物理，共9页。

电压表和电流表的电路结构
(1)小量程电流表G(表头)的三个参量

(2)电表改装原理
①电压表改装：将表头串联一个较大电阻，常被称作分压电阻，如图所示．
②电流表改装：将表头并联一个较小电阻，常被称作分流电阻，如图所示．
电表的两种改装的比较
更多课件 教案 视频 等优质滋源请 家 威杏 MXSJ663
典例1(电压表的改装)图为实验室常用的两个量程的电压表原理图．当使用O、A两接线柱时，量程为0～3 V；当使用O、B两接线柱时，量程为0～15 V，已知电流表的内阻Rg＝500 Ω，满偏电流Ig＝100 μA.求分压电阻R1和R2的阻值．
答案 2.95×104 Ω 1.2×105 Ω
解析 当使用O、A两接线柱时，量程为0～3 V，即当UOA＝3 V时，流过表头的电流为Ig，这时在表的内部只有R1与表头串联，R2不起作用，所以R1＝eq \f(UOA,Ig)－Rg，代入数据得R1＝2.95×104 Ω；当使用O、B两接线柱时，量程为0～15 V，即当UOB＝15 V时，流过表头的电流为Ig，这时在电表的内部R1、R2与表头串联，所以R2＝eq \f(UOB,Ig)－Rg－R1，代入数据得R2＝1.2×105 Ω.
典例2(电流表的改装)(多选)如图所示是有两个量程的电流表，当分别使用a和b、a和c接线柱时，此电流表有两个量程，其中一个量程为0～1 A，另一个量程为0～0.1 A，表头内阻Rg＝200 Ω，满偏电流Ig＝2 mA，则( )
A．当使用a、b时量程为0～1 A
B．当使用a、c时量程为0～1 A
C．电阻R1约为0.41 Ω
D．电阻R2约为0.41 Ω
答案 AC
解析 表头改装成电流表时需并联分流电阻，且分流电阻越小，改装后量程越大，可知使用a、b时量程为0～1 A，使用a、c时量程为0～0.1 A，故A正确，B错误；由并联电路各支路两端电压相等可得Ig(R2＋Rg)＝(I1－Ig)R1，IgRg＝(I2－Ig)(R1＋R2)，Ig＝2 mA，I1＝1 A，I2＝0.1 A，解得R1≈0.41 Ω，R2≈3.67 Ω，故C正确，D错误．
典例3(电表的校准)(2023·重庆·模拟预测)某同学要将一微安表先改装成量程为1mA的电流表，再改装成量程为3V的电压表，并与标准电压表对比校准.图甲是改装后电压表与标准电压表对比校准的电路图，虚线框中是改装后电压表电路，V0是量程为3V、内阻约为的标准电压表.已知微安表满偏电流为，标记的内阻为，电阻箱调节范围为.步骤如下：
(1)微安表改装.根据题给条件，图甲中电阻箱的阻值应分别调节到 ， ；
(2)选择合适的器材按照图甲正确连接电路.所用电池的电动势E为；滑动变阻器R有两种规格可选：
滑动变阻器：最大阻值
滑动变阻器：最大阻值
为了方便实验中调节电压，图中R应选用 （填器材的字母代号）；
(3)对比校准.当标准电压表的示数为时，微安表的指针位置如图乙所示，由此可以推测出改装的电压表量程不是预期值，而是 V（保留2位有效数字）；
(4)校正改装表.通过检测发现：电阻箱阻值是准确的，而微安表标记的内阻不准确.要使改装电压表量程的真实值为，不必重新测量微安表内阻，只需适当调节电阻箱.以下调节方案可行的有 （填序号）.
A．保持不变，将增大到合适值 B．保持不变，将减小到合适值
C．保持不变，将增大到合适值 D．保持不变，将减小到合适值
答案 200 2850 R3 2.5 AD/DA
解析 (1)[1]微安表改装成量程为的电流表，根据部分电路的欧姆定律可得
[2]电流表再改装成量程为的电压表，根据部分电路的欧姆定律可得
(2)[3]改装电压表的内阻为
所以两个电压表并联后的总电阻为
所以滑动变阻器应选择最大阻值为的，在其滑片移动时能较为显著的改变电压.
(3)[4]由图可知，当电压为时，微安表指针转过了32小格，则每一小格表示的电压值为,则量程为
(4)[5]已知改装电压表的实际量程为，由图乙可知电压为时微安表的示数为，设微安表的内阻为，则有
解得,即微安表的真实内阻比标记的内阻小.如果通过调节变阻箱来达到预期的量程，则在保持不变的情况下，要将增大到合适的阻值，使其分担更多的电压；或者保持不变，将减小到合适的阻值，使其分担更多的电流.故选AD.
1.(多选)关于将表头G改装成大量程电流表或电压表，下列说法正确的是( )
A．改装成电压表时应给表头串联一个阻值较大的电阻
B．改装成电流表时应给表头并联一个阻值较小的电阻
C．改装后表头G的自身电阻会发生变化
D．改装后表头G本身的参量均不会发生变化
答案 ABD
解析 把表头G改装成电压表时应给表头串联一个阻值较大的电阻，选项A正确；改装成电流表时应给表头并联一个阻值较小的电阻，选项B正确；改装后表头G本身的参量均不会发生变化，选项C错误，D正确．
2.(2023·山西·期末)一个电流表的满偏电流Ig＝1 mA，内阻为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
答案 C
解析 把电流表改装成电压表，需要串联一个分压电阻，根据欧姆定律可得串联电阻阻值：R＝eq \f(U,Ig)－Rg＝eq \f(10,0.001) Ω－500 Ω＝9 500 Ω＝9.5 kΩ.
3.一电压表由电流表G和电阻R串联而成．若在使用过程中发现此电压表的读数总比准确值稍小一些，采用下列哪种措施可以改进( )
A．在R上串联一个比R大得多的电阻
B．在R上串联一个比R小得多的电阻
C．在R上并联一个比R小得多的电阻
D．在R上并联一个比R大得多的电阻
答案 D
解析 若电压表读数总比准确值稍小一些，说明串联电阻R稍大些，应在R上并联一个比R大得多的电阻．
4.(2023·马鞍山·期末)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的内阻Rg＝30 Ω，满偏电流Ig＝5 mA，要将它改装为量程为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570 Ω的电阻
C．串联一个0.05 Ω的电阻
D．并联一个0.05 Ω的电阻
答案 D
解析 改装成电流表是要扩大电流表的量程，利用并联电路的分流原理，要并联电阻的阻值为：R并＝eq \f(IgRg,I－Ig)＝eq \f(5×10－3×30,3－5×10－3) Ω≈0.05 Ω.
5.(2023·惠州·期末)如图所示的甲、乙两个电路，都是由一个灵敏电流计G和一个电阻箱R组成，它们之中一个是测电压的电压表，另一个是测电流的电流表，那么以下结论中正确的是( )
A．G甲是电流表，R增大时量程增大
B．G甲是电压表，R增大时量程增大
C．G乙是电流表，R增大时量程增大
D．G乙是电压表，R增大时量程增大
答案 D
解析 由题图甲可知，G甲与R并联，是电流表，R增大时，R分得的电流减小，电流表量程减小，故A、B错；由题图乙可知，G乙与R串联，是电压表，R增大时，R分得的电压增大，电压表量程增大，故C错，D对．
6.(多选)某电流表的内阻为Rg，满偏电流为Ig，那么下列说法正确的是( )
A．该电流表也可以并联在电路中测电压，只是量程较小，Ug＝Ig·Rg
B．如果串联一个阻值为nRg的定值电阻，就可以改装为最大电压是(n＋1)IgRg的电压表
C．如果并联一个阻值为eq \f(1,n－1)Rg的定值电阻，就可以改装为最大电流为nIg的电流表
D．在电流表两端并联一个小电阻将电流表改装成一个较大量程的电流表，通过原电流表的最大电流将增大
答案 ABC
解析 已知内阻的电流表可以当电压表用，电压可以通过欧姆定律计算出，Ug＝Ig·Rg，故A正确；电流表串联一个阻值为nRg的定值电阻后，该定值电阻的最大分压为U′＝Ig·nRg，则改装后电压表的最大电压为(n＋1)IgRg，故B正确；给电流表并联一个阻值为eq \f(1,n－1)Rg的定值电阻后，根据并联分流原则，该电阻能分得的最大电流为(n－1)Ig，则改装后电流表的最大电流为nIg，故C正确；电流表改装成大量程的电流表后通过原电流表的最大电流不变，故D错误．
7.两只电压表和是由完全相同的两个电流表改装成的，表的量程是5 V，表的量程是15 V，把它们串联起来接入电路中，则( )
A．它们的示数相等，指针偏转角度也相等
B．它们的示数之比为1∶3，指针偏转角度相等
C．它们的示数相等，指针偏转角度之比为1∶3
D．它们的示数之比、指针偏转角度之比均为1∶3
答案 B
解析 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；刻度盘上的示数表示的是电压表两端的电压，与量程成正比，故选项B正确，A、C、D错误．
8．(2023·湖南·期中)如图所示是一个双量程电流表．已知表头的内阻Rg＝1 000 Ω，满偏电流Ig＝1 mA，电阻R1＝50 Ω，R2＝200 Ω，则使用 A、B两个端点时，电流表的量程为( )
A．0～8 mA B．0～50 mA
C．0～12 mA D．0～25 mA
答案 D
解析 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I＝Ig＋eq \f(IgRg＋R2,R1)＝1 mA＋eq \f(1×1 000＋200,50) mA＝25 mA，故电流表的量程为0～25 mA，D正确，A、B、C错误．
9.(多选)(2023·长沙·期中)如图所示，虚线框内为改装好的电表，M、N为新电表的接线柱．已知灵敏电流计G的满偏电流为200 μA，内阻为495.0 Ω，电阻箱读数为5.0 Ω.根据以上数据计算可知改装好的电表( )
A．电压量程为1 mV B．电压量程为99 mV
C．电流量程为20 mA D．电流量程为2 μA
答案 BC
解析 灵敏电流计与电阻箱并联，此为电流表，M、N两端电压为：U＝IgRg＝200×10－6×495.0 V＝0.099 V＝99 mV，电表电流量程为：I＝Ig＋eq \f(U,R)＝200×10－6 A＋eq \f(0.099,5.0) A＝0.02 A＝20 mA，故B、C正确，A、D错误．
10.(多选)(2023·福建省厦门一中模拟)如图所示，把两只完全相同的表头进行改装，已知表头内阻为100 Ω，下列说法正确的是( )
A．由甲图可知，该表头满偏电流Ig＝2 mA
B．甲图是改装成的双量程电压表，其中b量程为9 V
C．乙图中R1＝eq \f(10,9) Ω，R2＝10 Ω
D．乙图中R1＝5 Ω，R2＝45 Ω
答案 BC
解析 由题图甲可知Ig＝eq \f(U,Rg＋R)＝eq \f(3,100＋2.9×103) A＝0.001 A＝1 mA，b的量程为U′＝Ig(Rg＋R＋R′)＝0.001×(100＋2.9×103＋6×103) V＝9 V，故A错误，B正确；在题图乙中，改装为I1＝10 mA＝0.01 A电流表时，并联电阻的分流电流为I′＝I1－Ig＝10 mA－1 mA＝9 mA＝0.009 A，分流电阻的阻值为R1＋R2＝eq \f(IgRg,I′)＝eq \f(0.001×100,0.009) Ω＝eq \f(100,9) Ω，改装为I2＝100 mA＝0.1 A电流表时，可得分流电阻的阻值R1＝eq \f(IgRg＋R2,I2－Ig)，联立解得R1＝eq \f(10,9) Ω，R2＝10 Ω，故D错误，C正确．
11.(多选)(2023·福建·联考)将两个相同的表头分别改装成A1(0～3 A)和A2(0～0.6 A)两个电流表，把两个电流表并联接入电路中测量电流，如图所示，则下列说法正确的是( )
A．A1的指针半偏时，A2的指针也半偏
B．A1的指针还没半偏时，A2的指针已经半偏
C．A1的读数为1.0 A时，A2的读数为0.2 A
D．A1的读数为1.0 A时，干路的电流为2.0 A
答案 AC
解析 A1(0～3 A)和A2(0～0.6 A)是由两个相同的表头改装而成的，只是它们并联的电阻不同．当两个电流表并联时，加在两电流表上的电压相等，所以通过两表头的电流也相等，选项A正确，B错误；A1的读数为1.0 A时，A2的读数应为eq \f(1,3)×0.6 A＝0.2 A，通过干路的电流为1.2 A，选项C正确，D错误．
12.(多选)(2023·天津·期中)把两个相同的小量程电流表，分别改装成两个量程不同的大量程电流表A1、A2，若把A1、A2分别采用并联或串联的方式接入电路，如图所示，则闭合开关后，下列有关电表的示数和指针偏转角度的说法正确的是( )
A．图甲中的A1、A2的示数相同
B．图甲中的A1、A2的指针偏角相同
C．图乙中的A1、A2的示数相同，指针偏角不同
D．图乙中的A1、A2的指针偏角相同
答案 BC
解析 两电流表并联时电路如图所示，根据并联电路的特点可知两表头两端的电压相同，通过两表头的电流相同，故两表指针偏角相同，量程大的示数大，故B正确，A错误；两电流表串联时电路如图所示，根据串联电路的特点可知两电流表的示数相同，量程大的偏角小，故C正确，D错误．
13.(多选)四个相同的小量程电流表(表头)分别改装成两个电流表A1、A2和两个电压表V1、V2.已知电流表A1的量程大于A2的量程，电压表V1的量程大于V2的量程，改装好后把它们按如图所示连接法连入电路，则( )
A．电流表A1的读数大于电流表A2的读数
B．电流表A1指针的偏转角小于电流表A2指针的偏转角
C．电压表V1的读数小于电压表V2的读数
D．电压表V1指针的偏转角等于电压表V2指针的偏转角
答案 AD
解析 电流表A1与电流表A2由相同表头与不同电阻并联改装而成，并联在电路中，电流表A1与电流表A2的指针偏转角相同，电流表A1的量程较大，则电流表A1的读数较大，A正确，B错误；电压表V1与电压表V2由相同表头与不同电阻串联改装而成，串联在电路中，通过表头的电流相同，故指针的偏转角相同，因V1量程较大，所以电压表V1的读数大于电压表V2的读数，C错误，D正确．改装成大量程电压表
改装成大量程电流表
内部电路
改装原理
串联分压
并联分流
所需电阻阻值
R＝eq \f(U,Ig)－Rg
R＝eq \f(Ug,I－Ig)
改装后的量程
U＝Ig(Rg＋R)
I＝eq \f(R＋Rg,R)Ig
校准电路