欧姆表换挡原理试题赏析

2017-12-13 10:30湖北

教学考试(高考物理) 2017年5期

湖北陈宏

掌握核心原理，灵活解决问题。

欧姆表换挡原理试题赏析

多用表的使用是中学物理实验中的重要实验，多用表是高考《考试大纲》要求学生会使用的基本仪器，其原理是恒定电流这一章知识的综合应用，多用电表的重中之重又是其中的欧姆表。有关欧姆表的考题切入点多、综合性强，突出考查学生的电路分析能力，是实验考查的难点所在。特别是关于多用表欧姆表换挡问题多数学生感到困惑。下面我们根据近几年的高考物理模拟试题，筛选出与多用表换挡有关的试题并加以科学归纳、评析，从中领悟和欣赏命题专家的独具匠心。

当Rx=+∞时，Ix=0。

可见，若两个欧姆表的R中相等，则它们的刻度情况就完全相同(可以共用一个刻度盘)。换句话说：中值电阻唯一地决定了欧姆表的刻度。中值电阻一经确定，刻度盘的刻度便将全盘定局。由此可知，要改变欧姆表的测量范围，实现欧姆表的不同倍率，只需改变中值电阻即可。例如使R中变为原来的10倍，则指针所对的刻度值也就变为了原来的10倍。

那么，又该如何改变中值电阻呢？

下面结合实例来帮助同学们理解这一问题。

【例1】某同学设计了一个简易的多用表，内部电路如图1甲所示，其中G为灵敏电流计，S为单刀多掷开关。

(1)当S置于1或2位置时用于测________，且S置于________时其量程较大；将开关置于5位置时用于测________；

(2)测电压时，电流从________端流入多用表(填“红”或“黑”)；

(3)如图1乙和丙是另一位同学设计的两种欧姆表的内部电路，改装后的表盘如图1丁所示，倍率分别为×10 Ω和×100 Ω。则设计合理的是图________(填“乙”或“丙”)的电路，原因是________________________________；

(4)若电源E1的内阻不计，灵敏电流计表G内阻Rg=10 Ω，该多用电表功能选择开关S接“1”时测电阻的倍率为“×10 Ω”，其中R1=________Ω。

【解析】(1)当S置于1或2位置时是将定值电阻与灵敏电流计并联，是将灵敏电流计改装成电流表，所以是用于测量电流，且S置于1时，并联电阻较小，所以其量程较大；将功能键置于5位置时用于测量电阻;(2)多用表的红、黑表笔只表示电流的方向是从红表笔流入多用表，从黑表笔流出多用表；(3)图乙中电源为E1，表头满偏电流一定，则欧姆表的内阻为定值，无法实现倍率的变换；(4)由表盘中间刻度可知该倍率时中值电阻(欧姆表内阻)为150 Ω，即R1+Rg=150 Ω由此可得R1=140 Ω。

【答案】(1)电流 1 电阻 (2)红 (3)丙表头满偏电流一定，只有不同电源才能实现倍率的变换 (4)140 Ω

【评析】求解本题关键要知道多用表内部结构，知道电流挡是要与灵敏电流计并联电阻，电压挡是要串联电阻，而欧姆挡必须有电源，且电源的正极与黑表笔相连；在欧姆表调零以后，欧姆表的总内阻等于中值电阻。要理解欧姆表换挡就是要改变中值电阻，本题电流表的满偏电流是一定，只能改变电源的电动势来实现换挡。

【例2】某同学将量程为Ig=1 mA、内阻为Rg=90 Ω的毫安表改装成两种倍率(“×1 Ω” 和“×10 Ω”)且表盘如图2甲所示的欧姆表，设计电路如图2乙所示。已知电源的电动势为E=1.5 V，内阻很小，滑动变阻器最大阻值为R1=150 Ω,定值电阻R0=5.0 Ω;则当开关S合向________(填“a”或“b”)端时，欧姆表是“×10 Ω”倍率挡。由题给条件和数据可得：图中Ra=________，Rb=________。