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例题精讲 · 第 00557 题 · 量程由 R串 决定,校准点由满偏电流反推

以 Ig=100 μA、Rg=500 Ω 的自编示意表头为材料,求改装成 3.00 V 量程所需串联电阻,再按 2.00 V 校准点回代读数,并讨论少串 500 Ω 的系统偏差。

00557题号全 1000 篇 · 第 第93轮 / 第93册 轮
方向物理·实验六向之一
题型自编仿真题逐题精讲 · 采分点拆解

题目性质:自编仿真题——题目、材料、选项、数据与情境均为按课程标准与联招常见考点独立编写的原创仿真题,非真题原文,未取自任何题库、教辅或试卷;解析与采分点为教研整理,非官方评分标准。

例题精讲 · 物理实验

一、考点定位与做题顺序

把电流表头改成电压表,原理是串联一个大电阻分压:满偏时表头两端电压为 Ig·Rg,剩余电压全落在 R串 上,所以量程 V = Ig(Rg + R串),反解 R串 = V/Ig − Rg。

自编示意表头:满偏电流 Ig = 100 μA = 1.00×10⁻⁴ A,内阻 Rg = 500 Ω;目标量程 3.00 V。刻度按「满偏 = 3.00 V」线性标注,器件参数均为自编示意,不代表真实仪表。

二、逐题精讲

题1

题1 求改装成 3.00 V 电压表所需的串联电阻,并求外加 2.00 V 时表头电流占满偏的比例。

解析

R串 = V/Ig − Rg = 3.00/(1.00×10⁻⁴) − 500 = 30000 − 500 = 29500 Ω。

改装后总内阻 Rg + R串 = 30000 Ω。外加 2.00 V 时电流 I = 2.00/30000 = 6.667×10⁻⁵ A = 66.67 μA。

占满偏比例 = I/Ig = (2.00/30000)/(1.00×10⁻⁴) = 2/3,即 66.7%,指针落在满刻度的三分之二处,按线性刻度读 2.00 V,自洽。回代核验:Ig(Rg+R串) = 1.00×10⁻⁴×30000 = 3.0 V,正是设计量程。

答案 R串 = 29500 Ω;2.00 V 时电流 66.67 μA,占满偏 66.7%

采分点 写出 V=Ig(Rg+R串) 2 分;R串 = 29500 Ω 2 分;电流 66.67 μA 2 分;比例 66.7% 1 分;量程回代 1 分

易错点 漏减 Rg 直接写 30000 Ω;把 μA 当成 A 代入

题2

题2 若误串 29000 Ω(少 500 Ω),实际满偏电压是多少?仍按原 3.00 V 刻度读 2.00 V 真值时,读数变成多少、偏大多少?

解析

误串后总内阻 = 500 + 29000 = 29500 Ω,实际满偏电压 = Ig×29500 = 2.95 V,比标称 3.00 V 小。

外加真值 2.00 V 时电流 I = 2.00/29500 = 67.8 μA。但刻度仍按「满偏 100 μA = 3.00 V」标注,所以读数 = 3.00×(I/Ig) = 3.00×(2.00/29500)/(1.00×10⁻⁴) = 2.00×30000/29500 = 2.0339 V。

相对偏差 = (2.0339 − 2.00)/2.00 = 1.7%,读数偏大。原因是分母(实际总内阻)变小,同一真值电压给出的电流变大,而刻度分母仍用 30000 Ω。

回代核验:2.0339/2.00 = 30000/29500 = 1.0169,与偏差 1.7% 同源;若把 500 Ω 直接当成「少串 500 所以读数少 500/30000」,会得到约 1.7% 的反方向结论,符号正好错。

答案 实际满偏 2.95 V;读数 2.0339 V,偏大 1.7%;比值 30000/29500 = 1.0169

采分点 实际总内阻与满偏电压 2 分;电流 67.8 μA 1 分;按原刻度读数公式 2 分;2.0339 V 1 分;偏大方向与 1.7% 2 分;比值回代 1 分

易错点 把偏大说成偏小;用真值 2.00 V 当刻度分母

三、规律小结与对照表

量正确改装误串 29000 Ω后果
总内阻30000 Ω29500 Ω变小
满偏电压3.0 V2.95 V量程缩水
2.00 V 电流66.7 μA67.8 μA偏大
按原刻度读数2.00 V2.0339 V+1.7%

小结:R串 = V/Ig − Rg,本例 29500 Ω。少串 500 Ω 让满偏降到 2.95 V、2.00 V 真值读成 2.0339 V 偏大 1.7%。表头参数与读数均为自编示意,不代表真实仪表。

四、自测清单

  • 能用 V=Ig(Rg+R串) 求串联电阻
  • 能由真值电压求表头电流
  • 知道刻度按满偏电流线性标注
  • 能推导误差串阻后的读数
  • 能判断读数偏大还是偏小
  • 能用 30000/29500 回代偏差
编写说明与学科依据

本文为备考教研体例稿:题目系按课程标准与联招常见考点范围编写的仿真练习题,非真题原文;文中案例为示意内容,非真实记录;文末栏目为学科依据说明,非逐条引文。涉及报考、录取、证件、居留、资助等事项,一律以当年官方文件与学校正式通知为准。

学科依据:

  • 人教版高中教材(物理):交变电流、光学、动量、刚体转动、简谐振动与测量误差相关章节
  • 《普通高等学校联合招收华侨港澳台学生考试大纲(物理科)》:相关考点考查范围(仅作命题范围参照,本文题目未与真题逐题比对)
  • 编写说明:题目、选段、选项、数据与解析均为按常见考点独立编写的原创仿真题,未取自任何题库、教辅或试卷;采分点为教研整理,非官方评分标准

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联招物理·表头改装电压表:串联分压电阻算错,整条刻度都偏
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