Question

11．實(shí)際測(cè)量中使用的大量程電流表是由小量程電流表改裝而成的，圖中G是滿偏電流（即小量程電流表允許通過(guò)的最大電流）I_g=1mA 的電流表，其電阻 R_g=50Ω．
（1）如把它當(dāng)成一個(gè)小量程的電壓表，其量程是多少？
（2）如圖為某同學(xué)改裝后的電流表電路圖，已知 R₁=1.5Ω，R₂ 為定值電阻，若使用A和C兩個(gè)接線柱時(shí)，電表的量程為3mA，求R₂的阻值．
（3）若使用A和B兩個(gè)接線柱時(shí)，求電表的量程．

Answer 1

分析 （1）知道電流表的內(nèi)阻和滿偏電流，根據(jù)歐姆定律求出最大電壓，然后得出電壓表的量程；
（2）使用A和C連個(gè)接線柱時(shí)，R₁與R₂串聯(lián)后再與R_g并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)求出電流表滿偏時(shí)通過(guò)串聯(lián)支路的電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律求出串聯(lián)支路的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出R₂的阻值；
（3）使用A和B兩個(gè)接線柱時(shí)，R_g與R₂串聯(lián)后再與R₁并聯(lián)，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電流表滿偏時(shí)并聯(lián)部分的電壓，再根據(jù)歐姆定律求出通過(guò)R₁的電流，利用并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)求出干路電流即為電表的量程．

解答 解：（1）由I=$\frac{U}{R}$可得，該電流表兩端的最大電壓：
U_g=I_gR_g=1×10^-3A×50Ω=0.05V，
如把它當(dāng)成一個(gè)小量程的電壓表，其量程是0～0.05V；
（2）使用A和C連個(gè)接線柱時(shí)，R₁與R₂串聯(lián)后再與R_g并聯(lián)，
此時(shí)電表的量程為3mA，即干路電流最大為3mA，
因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，
所以，電流表滿偏時(shí)通過(guò)串聯(lián)支路的電流：
I₁₂=I-I_g=3mA-1mA=2mA；
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，
所以，串聯(lián)支路的總電阻：
R=$\frac{{U}_{g}}{{I}_{12}}$=$\frac{0.05V}{2×1{0}^{-3}A}$=25Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，R₂的阻值：
R₂=R-R₁=25Ω-1.5Ω=23.5Ω；
（3）使用A和B兩個(gè)接線柱時(shí)，R_g與R₂串聯(lián)后再與R₁并聯(lián)，
則電流表滿偏時(shí)并聯(lián)部分的電壓：
U_并=I_g（R_g+R₂）=1×10^-3A×（50Ω+23.5Ω）=0.0735V，
通過(guò)R₁的電流：
I₁=$\frac{{U}_{并}}{{R}_{1}}$=$\frac{0.0735V}{1.5Ω}$═0.049A=49mA，
則干路的最大電流：
I′=I_g+I₁=1mA+49mA=50mA，即電表的量程為50mA．
答：（1）如把它當(dāng)成一個(gè)小量程的電壓表，其量程是0.05V；
（2）R₂的阻值為23.5Ω；
（3）若使用A和B兩個(gè)接線柱時(shí)，電表的量程為50mA．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串并聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律的應(yīng)用，明確電路的連接方式和知道電流表的滿偏電流不變是關(guān)鍵，體現(xiàn)了與高中物理知識(shí)的銜接．