一道欧姆表换挡试题赏析

赵生武

(甘肃省永登县第一中学 730300)

欧姆表的使用是历年来高考电学实验的热点，并且近年来高考命题趋势从考查欧姆表的读数、探测黑箱内元件等逐步向考查欧姆表原理与实际操作过渡，体现试题的综合性、应用性和实践性.笔者在一轮复习中遇到一道典型的欧姆表换挡试题，试题在考查欧姆表基本原理的基础上，突出欧姆表的欧姆调零和切换倍率两大亮点.现将试题呈现，并从四个角度予以赏析，并提出试题改编建议.

一、试题呈现

某物理兴趣小组设计了如图1a所示的欧姆表电路，通过控制开关S和调节电阻箱，可以使欧姆表具有“×1”和“×10”两种倍率，所用器材如下：

A.干电池(电动势E=1.5V，内阻r=0.5 Ω)

B.电流表G(满偏电流Ig=1mA，内阻Rg=150Ω)

C.定值电阻R1(阻值为1200Ω)

D.电阻箱R2和R3(最大阻值为9999Ω)

E. 电阻箱R4(最大阻值为9999Ω)

F.开关一个，红、黑表笔各一支，导线若干

(1)该实验小组按图1(a)所示原理图正确连接好电路，当开关S断开时，将红、黑表笔短接，调节电阻箱R2=Ω，使电流表达到满偏，此时闭合电路的总电阻叫做欧姆表的内阻R内，则R内=Ω，欧姆表是(填“×1”或“×10”)倍率.

(2)闭合开关S.

第一步：调节电阻箱R2和R3，当R2=Ω 且R3=Ω时，将红、黑表笔短接，电流表再次达到满偏；

第二步:在红、黑表笔间接入电阻箱R4，调节R4，当电流表指针指向图1(b)所示位置时，对应的欧姆表的示数为Ω.

二、试题赏析

1.考查基础性——欧姆表的工作原理

(1)欧姆调零原理

(2)中值电阻

2.体现创新性——欧姆表换挡

3.突出综合性——电流表的改装和闭合电路欧姆定律的综合应用

4.具有拓展性——欧姆表换挡的进一步思考

现以实验室常用的MF47型磁电式多用电表为例，如图2所示，进一步分析欧姆表的换挡原理.MF47系列磁电式多用电表欧姆挡的倍率分别是：“×1”， “×10”， “×100”， “×1K”， “×10K”， “×100K”， “×1M”，刻度盘的中值刻度数为16.5，表头的满偏电流为46.2μA.为计算方便，中值刻度数取15，表头满偏电流取0.1mA，若不改装电流表，只通过改变电源电动势实现欧姆表换挡，由E=Ig·R内求得各倍率对应电源电动势分别为：1.5mV，15mV，150mV，1.5V，15V，150V，1500V.可见，电源电动势成10倍增长变化，考虑结构紧凑性、携带方便性、使用安全性等原则，显然不现实.

经查MF47系列磁电式多用电表内部有两只电池：R14型2#1.5V和6F22型9V，并且说明书中指出：当R×10K挡不能调至零位时，更换6F22型9V电池，R×1K及以下挡不能调至零位时，更换R14型2# 1.5V电池.可见，电动势为1.5V时，有“×1”， “×10”， “×100”， “×1K”倍率，电动势为9V时，有“×10K”， “×100K”， “×1M”倍率.

所以，MF47系列磁电式多用电表欧姆挡换挡原理综合运用两种方法，且在同一电动势下，通过改装电流表实现欧姆表换挡.

三、改编建议

本试题给出欧姆表具有“×1”和“×10”两种倍率，两种倍率下欧姆表的内阻分别是150Ω和1500Ω.所以，欧姆表刻度盘的中值刻度为150，这与实验室常用MF47系列磁电式多用电表相差较大，又因常见欧姆表试题中的欧姆表刻度盘的中值刻度为15左右.所以，本试题中“×1”和“×10”倍率建议改为“×10”和“×100”两种倍率，更加符合实际和学生的已有经验.