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。
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 Ω | 29500 Ω | 变小 |
| 满偏电压 | 3.0 V | 2.95 V | 量程缩水 |
| 2.00 V 电流 | 66.7 μA | 67.8 μA | 偏大 |
| 按原刻度读数 | 2.00 V | 2.0339 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