题目内容

7.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100μA,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1mA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1V;若使用a、c两个接线柱,电压表的量程为3V.则根据题给条件,定值电阻的阻值应选R1=100Ω,R2=910Ω,R3=2000Ω.
(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50Ω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M(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内阻的真实值大于(填“大于”或“小于”)900Ω.

分析 (1)根据串并联电路的知识求定值电阻的阻值
(2)在保证安全的前提下,为方便实验操作,应选择最大阻值较小的滑动变阻器
(3)分压电路,控制电路两端的电压由0开始增大,同时也起到保护作用
(4)改装表的读数比标准表的读数偏小,指针偏转的角度偏小,流过的表头的电流偏小,可能是表头电阻偏大

解答 解:(1)根据题意,${R}_{1}^{\;}$与表头G构成1mA的电流表,则:${I}_{g}^{\;}{R}_{g}^{\;}=(I-{I}_{g}^{\;}){R}_{1}^{\;}$,
代入数据:$100×1{0}_{\;}^{-6}×900=(1×1{0}_{\;}^{-3}-100×1{0}_{\;}^{-6})$${R}_{1}^{\;}$
整理得${R}_{1}^{\;}=100Ω$
若使用a、b两个接线柱,电压表的量程为1V,则${R}_{2}^{\;}=\frac{{U}_{ab}^{\;}-{I}_{g}^{\;}{R}_{g}^{\;}}{I}=\frac{1-0.09}{1×1{0}_{\;}^{-3}}Ω=910Ω$
若使用a、c两个接线柱,电压表的量程为3V,则${R}_{3}^{\;}=\frac{{U}_{ac}^{\;}-{I}_{g}^{\;}{R}_{g}^{\;}-I{R}_{2}^{\;}}{I}$=$\frac{3-0.09-1×1{0}_{\;}^{-3}×910}{1×1{0}_{\;}^{-3}}Ω=2000Ω$
(2)电压表与之并联之后,电阻小于2500Ω,对于分压式电路,要求滑动变阻器的最大值远小于并联部分,同时还要便于调节,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
故答案为:(1)100,910,2 000;(2)50;(3)M;(4)大于.

点评 本题关键是电压表和电流表的改装原理,分析清楚电路结构,应用串并联电路特点与欧姆定律即可正确解题.

练习册系列答案
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1.如图所示,用“碰撞实验器“可以验证动量守恒定律,即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系:先安装好实验装置,在地上铺一张白纸,白纸上铺放复写纸,记下重垂线所指的位置O.

接下来的实验步骤如下:
步骤1:不放小球2,让小球1从斜槽上A点由静止滚下,并落在地面上.重复多次,用尽可能小的圆,把小球的所有落点圈在里面,其圆心就是小球落点的平均位置;
步骤2:把小球2放在斜槽前端边缘位置B,让小球1从A点由静止滚下,使它们碰撞.重复多次,并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置;
步骤3:用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M、P、N离O点的距离,即线段OM、OP、ON的长度.
①对于上述实验操作,下列说法正确的是ACD
A.应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下       B.斜槽轨道必须光滑
C.斜槽轨道末端必须水平                       D.小球1质量应大于小球2的质量
②上述实验除需测量线段OM、OP、ON的长度外,还需要测量的物理量有C.
A.A、B两点间的高度差h1                      B.B点离地面的高度h2
C.小球1和小球2的质量m1、m2                   D.小球1和小球2的半径r
③当所测物理量满足表达式m1•OP=m1•OM+m2•ON(用所测物理量的字母表示)时,即说明两球碰撞遵守动量守恒定律.如果还满足表达式m1•(OP)2=m1•(OM)2+m2•(ON)2(用所测物理量的字母表示)时,即说明两球碰撞时无机械能损失.
④完成上述实验后,某实验小组对上述装置进行了改造,如图2所示.在水平槽末端与水平地面间放置了一个斜面,斜面的顶点与水平槽等高且无缝连接.使小球1仍从斜槽上A点由静止滚下,重复实验步骤1和2的操作,得到两球落在斜面上的平均落点M′、P′、N′.用刻度尺测量斜面顶点到M′、P′、N′三点的距离分别为l1、l2、l3.则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为m1$\sqrt{{l}_{2}}$=m1$\sqrt{{l}_{1}}$+m2$\sqrt{{l}_{3}}$(用所测物理量的字母表示).

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