大学电表改装实验报告（高考电学实验中电表的改装）

高考电学实验中电表的改装

摘要：四个电学实验中都有电表的选择和使用问题。那么顺带考查电表的改装的几率就非常大。2019年的高考刚刚过去，我们发现今年的高考全国卷I理科综合的物理电学实验中有对电表的改装问题。再查找往年的高考全国卷I理科综合，发现2017年和2015年都有电表的改装问题，五年三考。在今年和往年的高考全国卷Ⅱ和高考全国卷Ⅲ以及其他省份和地区高考试卷都时有涉及。所以对此类问题要让学生熟记。下面就以今年的高考试题为例，进行分析电表的改装问题。

关键字：高考、理科综合、电表、改装

高考实验中电学实验是考查的重点、热点。试题注重联系实验操作的考查，如试验线路的连接、测量仪器的读数、电表和其他电学元件的选择问题等都是实验操作的仿真模拟，需要考生具备良好的动手实践经验。“设计和完成实验的能力”在理科综合《考试说明》中指出的考试目标之一。是近几年高考物理实验命题的趋势。

一个完整的实验要经历很多环节。在实际考查中一般不会考查所有环节，而是考查其中的几个环节。有的题目给出条件和器材，考查实验原理。有的给出实验电路图要求领会原理，让考生确定需要测量的物理量和公式。有的要求考生根据操作步骤及测定的物理量判断出实验原理。有的在实验中现有电表不能满足实验所需，要求对器材进行改装并对参数进行考查……虽然考查方式不同、侧重点不同，但目前高考中绝大部分电学试验题都有一个共同特点，就是以不同方式或多或少的对实验原理有一定的提示，在给出实验器材的前提下进行考查。

2019年的考纲在考核目标指导方针有微调。考核目标、考试范围及题型示例部分第一段第一句，由原来的“根据普通高等学校对新生文化素质的要求”变为“根据普通高等学校对新生思想道德素质和科学文化素质的要求”。这部分第二段中，由原来的“注意物理知识在生产、生活等方面的广泛应用”，变为“注意物理知识在日常学习生活、生产劳动实践等方面的广泛应用”，大力引导学生从“解题”向“解决问题”转变。这一变化是物理核心素养中科学思维要素的具体表现。所以，高考命题会更加注重对学生物理核心素养的考查，那些联系学习生活和生产劳动实践、考查学生解决问题能力的题目数量可能会有所增加，实验中可能会增加一些设计性实验，考查学生创新思维能力。

我们的省份使用的是高考全国卷I。近几年高考全国卷I理科综合能力测试中实验考查一般是两个实验，一个力学实验和一个电学实验。高考涉及的四个电学实验 1测定金属的电阻率 ，2描绘小电珠的伏安特性曲线， 3测定电源电动势和内阻， 4练习使用多用电表。四个电学实验中都有电表的选择和使用问题。那么顺带考查电表的改装的几率就非常大。2019年的高考刚刚过去，我们发现今年的高考全国卷I理科综合的物理电学实验中有对电表的改装问题。再查找往年的高考全国卷I理科综合，发现2017年和2015年都有电表的改装问题，五年三考。在今年和往年的高考全国卷Ⅱ和高考全国卷Ⅲ以及其他省份和地区高考试卷都时有涉及。所以对此类问题要让学生熟记。下面就以今年的高考试题为例，进行分析电表的改装问题。下图为电表改装的基本原理和校正的电路图。

例题分析【2019全国卷I第23题（10分）】

某同学要将一量程为250μA的微安表改装为量程为20 mA的电流表。该同学测得微安表内阻为1 200 Ω，经计算后将一阻值为R的电阻与微安表连接，进行改装。然后利用一标准毫安表，根据图（a）所示电路对改装后的电表进行检测（虚线框内是改装后的电表）。

（1）根据图（a）和题给条件，将（b）中的实物连接。

（2）当标准毫安表的示数为16.0 mA时，微安表的指针位置如图（c）所示，由此可以推测出改装的电表量程不是预期值，而是 。（填正确答案标号）

A．18 mA A．21 mA

C．25mA D．28 mA

（3）产生上述问题的原因可能是 。（填正确答案标号）

A．微安表内阻测量错误，实际内阻大于1 200 Ω

B．微安表内阻测量错误，实际内阻小于1 200 Ω

C．R值计算错误，接入的电阻偏小

D．R值计算错误，接入的电阻偏大

（4）要达到预期目的，无论测得的内阻值是都正确，都不必重新测量，只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可，其中k= 。

解析：（1）题干已经给出条件了，是把小量程的电流表改装成大量程电流表，所以根据并联分流原理应当把电阻R并联在微安表两端，电阻箱串联在干路上。连接时要注意电表的正负极问题。如下图：

（2）根据图（c）可读得此时微安表上示数为160.0μA。则定值电阻R上通过的电流为：16.0mA-0.16mA=15.84mA 可求出定值电阻和微安表的电流值比为15.84/0.16=99/1，所以n=99+1=100

根据I/I_g =n得I=100I_g=25 mA所以选C

（3）根据第二问的结果可以知道此时的量程比预设的量程变大了，由R= R_g/(n-1)得n-1=R_g/R。n变大了有两种可能，要么分子变大了，要么分母变小了，所以选A、C

（4）由I/I_g =n得n_1=100，n_2=80再由R= R_g/(n-1)得R_1=R_g/99，R_2=R_g/79，R_2=kR_1得k=R_2/R_1 =99/79

因此，此类实验要求掌握全（部分）电路的欧姆定律，不同电表间的改装原理——串联分压和并联分流关系的大小计算。由改装后电流表的总电阻和分流电阻可以知道，电流表的量程越大，其分流电阻越小，电流表的内组越小。如果没有特别说明，可以认为电流表的内阻为零，画等效电路图时，把电流表视为短路。由改装后电压表的总电阻和串联的分压电阻R=可以知道，电压表的量程越大，其分压电阻越大，电压表的总内阻越大。如果没有特别说明，都认为电压表的内阻无穷大，画等效电路图时，把电压表视为断路。无论是将表头改装成电流表还是电压表，都没有改变表头的参数。即表头的满偏电流、满偏电压都不发生变化，只是由分流电阻或分压电阻承担了部分电流或电压。此类实验全面考查了电学实验的基本技能---电流表的内外接，限流和分压电路的选取，实验器材的选择，实物电路的连接及实验误差分析。对能力的考查要求较高——考查了学生判断推理的逻辑思维能力，考查了学生的实际操作能力，考查学生的分析概括能力，考查学生的创新思维能力等。同时也验证了考试大纲的变化与要求。

参考文献：

1、《物理选修3-1》人民教育出版社、2007年1月第二版

2、《2019年普通高等学校招生全国统一考试大纲》理科、高等教育出版社、2018.12

3、《高考理科试题分析》2019理科综合分册、高等教育出版社、2018.12