| 电表的改装 题目答案及解析

稿件来源:高途

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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

某同学欲将内阻为$R_{g}=98.5\;\rm \Omega$、量程为$I_{g}=100\;\rm \mu A$的电流表改装成欧姆表,并标记刻度和进行校准。要求改装后欧姆表的$15\;\rm k\Omega$刻度正好对应电流表表盘的$50\;\rm \mu A$刻度。可选用的器材还有:定值电阻$R_{0}$(阻值$10\;\rm k\Omega$),滑动变阻器$R$(最大阻值$5000\;\rm \Omega$),电阻箱($0\sim 99999.9\;\rm \Omega$),干电池($E=1.5\;\rm V$$r=1.5\;\rm \Omega$),红、黑表笔和导线若干。

欧姆表设计:将图($a$)中的实物连线组成欧姆表                ,欧姆表改装好并完成欧姆调零后,滑动变阻器$R$接入电路的电阻应为                $\;\rm \Omega$

[["

图像见解析 ;$4900$

"]]

电路如图所示

根据闭合电路欧姆定律$I_{\text{g}}=\dfrac{E}{R_{\text{g}}+r+R_{0}+R}$ ,解得$R=4900\;\rm \Omega$

标记欧姆表表盘刻度:通过计算,对整个表盘进行电阻刻度,如图($b$)所示。表盘上$a$$b$ 处的电流刻度分别为$30\;\rm \mu A$$75\;\rm \mu A$,则$a$$b$ 处的电阻刻度分别为                 $\;\rm k\Omega$                 $\;\rm k\Omega$

[["$35$","$5$"]]

根据闭合电路欧姆定律$30\;{\rm \mu A}=\dfrac{E}{R_{\text{g}}+r+R_{0}+R +R_{30}}$$75\;{\rm \mu A}= \dfrac{E}{R_{\text{g}}+r+R_{0}+R+R_{75}}$

解得$R_{30}=35\;\rm k\Omega$$R_{75}=5\;\rm k\Omega$

校准:红、黑表笔短接,调节滑动变阻器,使欧姆表指针指向$0\;\rm k\Omega$刻度;将红、黑表笔与电阻箱连接,记录多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量值,完成校准。校准完成后,过一段时间再次欧姆调零后校准某刻度时,电阻箱旋钮位置如图($c$)所示,但此时指针所指刻度为$37.5\;\rm k\Omega$。某同学推测这是由于使用的电源电动势并不等于$1.5\;\rm V$导致的。若该同学的推测为真,此时电源电动势为                 $\;\rm V$。(保留两位有效数字)

[["$1.4$"]]

电阻箱的示数是$35\;\rm k\Omega$。同一刻度,电流强度相同,根据闭合电路欧姆定律得$\dfrac{1.5}{R_{\text{g}}+r+R_{0}+R+37.5 \times 10^{3}}=\dfrac{E_{2}}{R_{\text{g}}+r+R_{0}+R+35 \times 10^{3}}$

解得$E_{2}=1.4\;\rm V$

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