2020-2021学年九年级物理22电压表和电流表的改装同步专题剖析含解析新版教科版

2020-2021学年九年级物理22电压表和电流表的改装同步专题剖析含解析新版教科版

1 专题 22 电压表和电流表的改装 1.小量程的电流表 G（表头） 表头的三个主要参数 ①内阻 Rg：小量程电流表 G 的电阻； ②满偏电流 Ig：小量程电流表 G 指针偏转到最大刻度时的电流； ③满偏电压 Ug：小量程电流表 G 通过满偏电流时，加在它两端的电压； 根据部分电路欧姆定律可知，满偏电流 Ig、内阻 Rg、满偏电压 Ug 满足关系：Ug=IgRg 注意：灵敏电流计的满偏电流 Ig、满偏电压 Ug 一般比较小，若通过电流计的电流大于 Ig，电流表会被烧坏 2.小量程电流表改装成电压表或大量程电流表 （1）将满偏电压为 Ug、内阻为 Rg 的小量程电流表改装成量程为 U 的电压表，需要串联一个电阻。 （2）将满偏电流为 Ig、内阻为 Rg 的小量程电流表改装成量程为 I 的电流表，需要并联一个电阻。 （3）小量程电流表改装成电压表或大量程电流表的比较： 改装成电压表 改装成电流表 内部电路 作用 分压 分流 改装 时需要 串联 或并 联的电 阻的 阻值 ( )g gU I R R  g g UR RI   ( ) 'g g gI R I I R  ' g g g I RR I I   电表的总内阻 V gR R R  ' ' g A g R RR R R   注意：关于电表改装的几点说明 2 1.电表改装实际上是串、并联电路中电流、电压的计算问题，只要把表头看成一个电阻 Rg 即可。 2.无论表头改装成电压表还是电流表，它的三个参量 Ug、Ig、Rg 是不变的。 3.改装后的电压表量程越大，则内阻越大；改装后的电流表量程越大，则内阻越小。 1.图甲是多用电表欧姆挡的原理示意图，其中电流表的满偏电流为 300μA ，内阻 g =100R  ，调零电阻的最 大值 0 =50kR  ，电池电压 1.5U  V。 (1)两表笔短接，调节 0R ，当电流表的示数满偏时，表示欧姆表调零，则欧姆表的内阻为多少？ (2)用它测量电阻 xR ，当电流计指针指在满刻度的三分之一时，待测电阻 xR 的阻值为多少？ (3)小明将图甲中的电流表改装成量程为“0～3V”的电压表，如图乙所示，则定值电阻 R 的阻值为多大？ 【答案】(1)5000Ω；(2) 41 10 Ω ；(3)9900Ω。 【解析】(1)两表笔短接，相当于所测量的电阻为零，电流表满偏，示数为 4300μA=3 10 A ，欧姆表内阻为 4 1.5V 5000Ω3 10 A Ur I    (2)当电流计指针指在满刻度的三分之一时，示数为 100μA ，此时电路中的总电阻为 4 4 1.5V= = 1.5 10 Ω1 10 A UR I   总 被测电阻阻值为 4 41.5 10 Ω 5000Ω=1 10 ΩxR R r     总 (3)将图甲中的电流表改装成量程为“0～3V”的电压表，当电流变满偏时，电压表示数为 3V，此时通过电压 3 表的电流为 300μA ，电压表两端的电压 3V，由欧姆定律变形式 UR I  可得 g 4 3V+ = 3 10 AR R  解得 9900ΩR  。 答：(1) 欧姆表的内阻为 5000Ω；(2) 当电流计指针指在满刻度的三分之一时，待测电阻 xR 的阻值为 41 10 Ω ； (3) 定值电阻 R 的阻值为 9900Ω。 2.如图为一电压表的电路图，其中电流表 G 满偏电流为 1mA，内阻为 100Ω；两个定值电阻阻值 R1=100Ω， R2=4950Ω，使用时将 AB 接线接入待测电路。 (1)求 AB 间的总电阻 RAB； (2)求该电压表的量程。 【答案】见解析所示 【解析】把电流表改装成电压表需要串联分压电阻，根据图示电路图应用串联电路特点和并联电路特点以及欧 姆定律即可解题。 解答：（1）如图所示，电流表 G 和 R1 并联，然后和 R2 组成串联电路，实则是混联电路，电流表 G 和 R1 的总电 阻的倒数为 1 1 1 1 1 1 1 1 100 100 50G GR R R      ，所以 1 50GR   ，AB 间的总电阻 1 2 50 4950 5000AB GR R R        ； （2）该电压表的量程为 0.001 5000 5ABU IR A V     . 故答案为：（1）5000  ；（2）5V。 3.如图所示为一满偏电流 Ig=100μA 的灵敏电流计，用一个 9900Ω的电阻与其改装成一个量程为 0~1V 的电压 表.求： (1)灵敏电流计的内阻为多少； 4 (2)若将这个灵敏电流计改装成量程为 0~15V 的电压表，应再串联一个多大的电阻 Rx? 【答案】100Ω 149900Ω 【解析】(1)改装成电压表要串联电阻分压,串联总阻值为：R 总 1= 6 1 100 10g U V I A  =10000Ω 则灵敏电流计的 内阻为 Rg=R 总 1 - R=10000Ω-9900Ω=100Ω；（2）若将这个灵敏电流计改装成量程为 0~15V 的电压表，应再串联 一个电阻 Rx= U gI  Rg= 6 15 100100 10 V A  Ω=149900Ω 4.有一个量程为 0~ 1mA 的小量程电流表 G，内阻 Rg=30Ω，选择一定值电阻 R0 与它并联起来，如图所示。将 A、 B 两端接入电路（图中 I 表示电流表 G 与电阻 R0 并联后的总电流）。 (1)调节电路，使电流表的指针指在最大刻度处（即 1mA），这时电流 I 为 0.6A，求电阻 R0 的值（计算结果保留 两位小数）； (2)继续调节电路，使电流表的指针指在刻度盘中央（即 0.5mA），此时电流 I 变为多少？ 【答案】(1)0.05Ω (2)0.3A 【解析】(1)电流表两端电压 0.001A 30Ω 0.03Vg g gU I R    电流表 G 与电阻 R0 并联，故 R0 两端电压 U0=Ug=0.03V 通过 R0 的电流 0 0.6A 0.001A 0.599AgI I I    R0 的阻值为 0 0 0 0.03V 0.05Ω0.599A UR I    (2)电流表的示数为 0.5mA 时，Rg 两端电压 g g ' g 0.0005A 30Ω 0.015VU I R    R0 两端电压 5 ' ' 0 0.015VgU U  通过 R0 的电流 ' 0 0 0.015 0.2995A0.03V 0.599A gU VI R     干路中总电流为 g 0 0.2995A 0.0005A 0.3AI I I       答：(1)电阻 R0 的值为 0.05Ω； (2)继续调节电路，使电流表的指针指在刻度盘中央（即 0.5mA），此时电流 I 变为 0.3A。 5.现一只满偏电流 g 3mAI  的电流计 G，已知其电阻 g 100R   ，现在需要把它改装成一只量程 3AcI  的 电流表，如图 a 所示. 求：（1）电阻 xR 的阻值 （2）求改装后的电流表电阻 cR 的阻值， （3）如图 b 所示，将改装后的电流表接入电路中.已知电源电压 10VU  ，电阻 1 5R  .闭合开关 S，移动 滑动变阻器的滑片 P，使电流表的示数 1.0AI  .求此时滑动变阻器接入电路中的阻值 2R ，以及通过原电流计 G 的电流 1I . 【答案】（1） 0.1 ；（2）0.1Ω；（3）4.9Ω， 310 A 【解析】（1）通过 xR 的电流： 3A 3mA 2.997Ax c gI I I     由欧姆定律 UI R  ，电流计的电压： 6 g g 100 0.003A 0.3VU R I     根据并联电路电压的规律和欧姆定律，则 0.3V 100 0.12.997A 999x x UR I       （2）由欧姆定律 UI R  ，改装后的电流表电阻 cR 的阻值： 0.3V 0.13Ac c UR I     ； （3）由图 b 可知，电流表电阻与 1R 和变阻器串联，由欧姆定律 UI R  ，电路的总电阻： 10V 101.0A UR I     根据电阻的串联，滑动变阻器接入电路中的阻值： 2 1 10 0.1 5 4.9cR R R R           改装后的电流表中，原电流计与 xR 并|联，根据分流原理，通过电流计的电流与 xR 电流之比等于 xR 与 gR 之 比，即： 1 x x B RI I R  ， 1 100 999 100x I I    根据并联电路电流的规律： 1 1.0AxI I I   通过原电流计的电流： 3 1 10 AI 