歐姆表換擋原理試題賞析

2017-12-13 10:30:36湖北

教學考試(高考物理) 2017年5期

湖北陳宏

掌握核心原理，靈活解決問題。

歐姆表換擋原理試題賞析

多用表的使用是中學物理實驗中的重要實驗，多用表是高考《考試大綱》要求學生會使用的基本儀器，其原理是恒定電流這一章知識的綜合應用，多用電表的重中之重又是其中的歐姆表。有關歐姆表的考題切入點多、綜合性強，突出考查學生的電路分析能力，是實驗考查的難點所在。特別是關于多用表歐姆表換擋問題多數學生感到困惑。下面我們根據近幾年的高考物理模擬試題，篩選出與多用表換擋有關的試題并加以科學歸納、評析，從中領悟和欣賞命題專家的獨具匠心。

當Rx=+∞時，Ix=0。

可見，若兩個歐姆表的R中相等，則它們的刻度情況就完全相同(可以共用一個刻度盤)。換句話說：中值電阻唯一地決定了歐姆表的刻度。中值電阻一經確定，刻度盤的刻度便將全盤定局。由此可知，要改變歐姆表的測量范圍，實現歐姆表的不同倍率，只需改變中值電阻即可。例如使R中變為原來的10倍，則指針所對的刻度值也就變為了原來的10倍。

那么，又該如何改變中值電阻呢？

下面結合實例來幫助同學們理解這一問題。

【例1】某同學設計了一個簡易的多用表，內部電路如圖1甲所示，其中G為靈敏電流計，S為單刀多擲開關。

(1)當S置于1或2位置時用于測________，且S置于________時其量程較大；將開關置于5位置時用于測________；

(2)測電壓時，電流從________端流入多用表(填“紅”或“黑”)；

(3)如圖1乙和丙是另一位同學設計的兩種歐姆表的內部電路，改裝后的表盤如圖1丁所示，倍率分別為×10 Ω和×100 Ω。則設計合理的是圖________(填“乙”或“丙”)的電路，原因是________________________________；

(4)若電源E1的內阻不計，靈敏電流計表G內阻Rg=10 Ω，該多用電表功能選擇開關S接“1”時測電阻的倍率為“×10 Ω”，其中R1=________Ω。

【解析】(1)當S置于1或2位置時是將定值電阻與靈敏電流計并聯，是將靈敏電流計改裝成電流表，所以是用于測量電流，且S置于1時，并聯電阻較小，所以其量程較大；將功能鍵置于5位置時用于測量電阻;(2)多用表的紅、黑表筆只表示電流的方向是從紅表筆流入多用表，從黑表筆流出多用表；(3)圖乙中電源為E1，表頭滿偏電流一定，則歐姆表的內阻為定值，無法實現倍率的變換；(4)由表盤中間刻度可知該倍率時中值電阻(歐姆表內阻)為150 Ω，即R1+Rg=150 Ω由此可得R1=140 Ω。

【答案】(1)電流 1 電阻 (2)紅 (3)丙表頭滿偏電流一定，只有不同電源才能實現倍率的變換 (4)140 Ω

【評析】求解本題關鍵要知道多用表內部結構，知道電流擋是要與靈敏電流計并聯電阻，電壓擋是要串聯電阻，而歐姆擋必須有電源，且電源的正極與黑表筆相連；在歐姆表調零以后，歐姆表的總內阻等于中值電阻。要理解歐姆表換擋就是要改變中值電阻，本題電流表的滿偏電流是一定，只能改變電源的電動勢來實現換擋。

【例2】某同學將量程為Ig=1 mA、內阻為Rg=90 Ω的毫安表改裝成兩種倍率(“×1 Ω” 和“×10 Ω”)且表盤如圖2甲所示的歐姆表，設計電路如圖2乙所示。已知電源的電動勢為E=1.5 V，內阻很小，滑動變阻器最大阻值為R1=150 Ω,定值電阻R0=5.0 Ω;則當開關S合向________(填“a”或“b”)端時，歐姆表是“×10 Ω”倍率擋。由題給條件和數據可得：圖中Ra=________，Rb=________。