高中 | 电表的改装 题目答案及解析

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选修3-1

第二章 恒定电流

2.4 串联电路和并联电路

电表的改装

根据要求完成作答。

张生同学用如图(a)所示的螺旋测微器测圆柱体的直径为                 $\;\rm mm$;用如图($b$)所示的游标卡尺测量圆柱体的长度为                 $\;\rm cm$

[["$6.124$","$10.235$"]]

螺旋测微器的分度值为$0.01\;\rm mm$,需要估读到分度值的下一位,则直径的读数为:

$6\;\rm mm+12.4\times 0.01\;\rm mm=6.124\;\rm mm$

游标卡尺的分度值为$0.05\;\rm mm$,不需要估读,则圆柱体的长度为:

$10.2\;\rm cm+0.05\times 7\;\rm mm=102.350\;\rm mm=10.235\;\rm cm$

该同学要将一量程为$250\;\rm \mu A$的微安表改装为量程为$20\;\rm mA$的电流表。测得微安表内阻为$1200\;\rm \Omega$,经计算后将一阻值为$R$的电阻与该微安表连接,进行改装。然后利用一标准毫安表,根据图($c$)所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表)。

①当标准毫安表的示数为$16.0\;\rm mA$时,微安表的指针位置如图($d$)所示。由此可以推测出所改装的电表量程不是预期值,而是                 。(填正确答案标号)

$A$$18\;\rm mA$

$B$$21\;\rm mA$

$C$$25\;\rm mA$

$D$$28\;\rm mA$

②(多选)产生上述问题的原因可能是                 

$\rm \rm A$.微安表内阻测量错误,实际内阻大于$1200\;\rm \Omega$

$\rm B$.微安表内阻测量错误,实际内阻小于$1200\;\rm \Omega$

$\rm C$$R$值计算错误,接入的电阻偏小

$\rm D$$R$值计算错误,接入的电阻偏大

③要达到预期目的,无论测得的内阻值是否正确,都不必重新测量,只需要将阻值为$R$的电阻换为一个阻值为$kR$的电阻即可,其中$k=$                 

[["①$\\rm C$","②$\\rm AC$","③$\\dfrac{99}{79}$"]]

①微安表量程为$250\mu A$,由图($c)$所示表盘可知,其分度值为$5\;\rm \mu A$,其示数为$160\;\rm \mu A$

电流表示数为$16.0\;\rm mA$,电流表示数为微安表示数的$\dfrac{16.0 \times 10^{- 3}}{160 \times 10^{- 6}} =100$倍,

改装后电流表量程为:$250\times 10^{-6}\times 100\;\rm A=25\times 10^{-3}\;\rm A=25\;\rm mA$,故$\rm C$正确,$\rm ABD$错误;

故选:$\rm C$

②根据上述分析可知改装后电流表量程偏大,则流过分流电阻的电流偏大,由并联电路特点可知,分流电阻阻值偏小,把微安表改装成电流表需要并联分流电阻,并联电阻阻值:$R= \dfrac{I_{g}R_{g}}{I - I_{g}}$

$\rm AB$、如果微安内阻$R_{g}$测量值错误,并联分流电阻阻值$R$偏小,则微安内阻$R_{g}$测量值偏小,微安表内阻实际阻值大于测量值$1200\;\rm \Omega$,故$\rm A$正确,$\rm B$错误;

$\rm CD$、如果$R$值计算错误,接入的电阻偏小会导致改装后电流表量程偏大,故$\rm C$正确,$\rm D$错误;

故选:$\rm AC$

③把微安表改装成电流表需要并联分流电阻,并联电阻阻值:$R= \dfrac{I_{g}R_{g}}{I - I_{g}}$

由($2)$可知,流过分流电阻电流为流过微安表电流的$99$倍,则并联电阻:$R= \dfrac{R_{g}}{99}$$R_{g}=99R$

把微安表改装成$20\;\rm mA$的电流表,并联电阻阻值:$R_{并}= \dfrac{I_{g}R_{g}}{I - I_{g}}$

联立解得$R_{并}= \dfrac{99R}{79} =kR$

则:$k= \dfrac{99}{79}$

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