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例題精講 · 第 00557 題 · 量程由 R串 決定,校準點由滿偏電流反推

以 Ig=100 μA、Rg=500 Ω 的自編示意表頭為材料,求改裝成 3.00 V 量程所需串聯電阻,再按 2.00 V 校準點回代讀數,並討論少串 500 Ω 的系統偏差。

00557題號全 1000 篇 · 第 第93輪 / 第93冊 輪
方向物理·實驗六向之一
題型自編仿真題逐題精講 · 采分點拆解

題目性質:自編仿真題——題目、材料、選項、數據與情境均為按課程標準與聯招常見考點獨立編寫的原創仿真題,非真題原文,未取自任何題庫、教輔或試卷;解析與採分點為教研整理,非官方評分標準。

例題精講 · 物理實驗

一、考點定位與做題順序

把電流表頭改成電壓表,原理是串聯一個大電阻分壓:滿偏時表頭兩端電壓為 Ig·Rg,剩餘電壓全落在 R串 上,所以量程 V = Ig(Rg + R串),反解 R串 = V/Ig − Rg。

自編示意表頭:滿偏電流 Ig = 100 μA = 1.00×10⁻⁴ A,內阻 Rg = 500 Ω;目標量程 3.00 V。刻度按「滿偏 = 3.00 V」線性標註,器件參數均為自編示意,不代表真實儀表。

二、逐題精講

題1

題1 求改裝成 3.00 V 電壓表所需的串聯電阻,並求外加 2.00 V 時表頭電流佔滿偏的比例。

解析

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

改裝後總內阻 Rg + R串 = 30000 Ω。外加 2.00 V 時電流 I = 2.00/30000 = 6.667×10⁻⁵ A = 66.67 μA。

佔滿偏比例 = I/Ig = (2.00/30000)/(1.00×10⁻⁴) = 2/3,即 66.7%,指針落在滿刻度的三分之二處,按線性刻度讀 2.00 V,自洽。回代核驗:Ig(Rg+R串) = 1.00×10⁻⁴×30000 = 3.0 V,正是設計量程。

答案 R串 = 29500 Ω;2.00 V 時電流 66.67 μA,佔滿偏 66.7%

採分點 寫出 V=Ig(Rg+R串) 2 分;R串 = 29500 Ω 2 分;電流 66.67 μA 2 分;比例 66.7% 1 分;量程回代 1 分

易錯點 漏減 Rg 直接寫 30000 Ω;把 μA 當成 A 代入

題2

題2 若誤串 29000 Ω(少 500 Ω),實際滿偏電壓是多少?仍按原 3.00 V 刻度讀 2.00 V 真值時,讀數變成多少、偏大多少?

解析

誤串後總內阻 = 500 + 29000 = 29500 Ω,實際滿偏電壓 = Ig×29500 = 2.95 V,比標稱 3.00 V 小。

外加真值 2.00 V 時電流 I = 2.00/29500 = 67.8 μA。但刻度仍按「滿偏 100 μA = 3.00 V」標註,所以讀數 = 3.00×(I/Ig) = 3.00×(2.00/29500)/(1.00×10⁻⁴) = 2.00×30000/29500 = 2.0339 V。

相對偏差 = (2.0339 − 2.00)/2.00 = 1.7%,讀數偏大。原因是分母(實際總內阻)變小,同一真值電壓給出的電流變大,而刻度分母仍用 30000 Ω。

回代核驗:2.0339/2.00 = 30000/29500 = 1.0169,與偏差 1.7% 同源;若把 500 Ω 直接當成「少串 500 所以讀數少 500/30000」,會得到約 1.7% 的反方向結論,符號正好錯。

答案 實際滿偏 2.95 V;讀數 2.0339 V,偏大 1.7%;比值 30000/29500 = 1.0169

採分點 實際總內阻與滿偏電壓 2 分;電流 67.8 μA 1 分;按原刻度讀數公式 2 分;2.0339 V 1 分;偏大方向與 1.7% 2 分;比值回代 1 分

易錯點 把偏大說成偏小;用真值 2.00 V 當刻度分母

三、規律小結與對照表

量正確改裝誤串 29000 Ω後果
總內阻30000 Ω29500 Ω變小
滿偏電壓3.0 V2.95 V量程縮水
2.00 V 電流66.7 μA67.8 μA偏大
按原刻度讀數2.00 V2.0339 V+1.7%

小結:R串 = V/Ig − Rg,本例 29500 Ω。少串 500 Ω 讓滿偏降到 2.95 V、2.00 V 真值讀成 2.0339 V 偏大 1.7%。表頭參數與讀數均為自編示意,不代表真實儀表。

四、自測清單

  • 能用 V=Ig(Rg+R串) 求串聯電阻
  • 能由真值電壓求表頭電流
  • 知道刻度按滿偏電流線性標註
  • 能推導誤差串阻後的讀數
  • 能判斷讀數偏大還是偏小
  • 能用 30000/29500 回代偏差
編寫說明與學科依據

本文為備考教研體例稿:題目系按課程標準與聯招常見考點範圍編寫的仿真練習題,非真題原文;文中案例為示意內容,非真實記錄;文末欄目為學科依據說明,非逐條引文。涉及報考、錄取、證件、居留、資助等事項,一律以當年官方文件與學校正式通知為準。

學科依據:

  • 人教版高中教材(物理):交變電流、光學、動量、剛體轉動、簡諧振動與測量誤差相關章節
  • 《普通高等學校聯合招收華僑港澳臺學生考試大綱(物理科)》:相關考點考查範圍(僅作命題範圍參照,本文題目未與真題逐題比對)
  • 編寫說明:題目、選段、選項、數據與解析均為按常見考點獨立編寫的原創仿真題,未取自任何題庫、教輔或試卷;採分點為教研整理,非官方評分標準

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聯招物理·表頭改裝電壓表:串聯分壓電阻算錯,整條刻度都偏
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