趙生武

(甘肅省永登縣第一中學(xué) 730300)

歐姆表的使用是歷年來高考電學(xué)實(shí)驗(yàn)的熱點(diǎn)，并且近年來高考命題趨勢(shì)從考查歐姆表的讀數(shù)、探測(cè)黑箱內(nèi)元件等逐步向考查歐姆表原理與實(shí)際操作過渡，體現(xiàn)試題的綜合性、應(yīng)用性和實(shí)踐性.筆者在一輪復(fù)習(xí)中遇到一道典型的歐姆表換擋試題，試題在考查歐姆表基本原理的基礎(chǔ)上，突出歐姆表的歐姆調(diào)零和切換倍率兩大亮點(diǎn).現(xiàn)將試題呈現(xiàn)，并從四個(gè)角度予以賞析，并提出試題改編建議.

一、試題呈現(xiàn)

某物理興趣小組設(shè)計(jì)了如圖1a所示的歐姆表電路，通過控制開關(guān)S和調(diào)節(jié)電阻箱，可以使歐姆表具有“×1”和“×10”兩種倍率，所用器材如下：

A.干電池(電動(dòng)勢(shì)E=1.5V，內(nèi)阻r=0.5 Ω)

B.電流表G(滿偏電流Ig=1mA，內(nèi)阻Rg=150Ω)

C.定值電阻R1(阻值為1200Ω)

D.電阻箱R2和R3(最大阻值為9999Ω)

E. 電阻箱R4(最大阻值為9999Ω)

F.開關(guān)一個(gè)，紅、黑表筆各一支，導(dǎo)線若干

(1)該實(shí)驗(yàn)小組按圖1(a)所示原理圖正確連接好電路，當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，將紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)電阻箱R2=Ω，使電流表達(dá)到滿偏，此時(shí)閉合電路的總電阻叫做歐姆表的內(nèi)阻R內(nèi)，則R內(nèi)=Ω，歐姆表是(填“×1”或“×10”)倍率.

(2)閉合開關(guān)S.

第一步：調(diào)節(jié)電阻箱R2和R3，當(dāng)R2=Ω 且R3=Ω時(shí)，將紅、黑表筆短接，電流表再次達(dá)到滿偏；

第二步:在紅、黑表筆間接入電阻箱R4，調(diào)節(jié)R4，當(dāng)電流表指針指向圖1(b)所示位置時(shí)，對(duì)應(yīng)的歐姆表的示數(shù)為Ω.

二、試題賞析

1.考查基礎(chǔ)性——?dú)W姆表的工作原理

(1)歐姆調(diào)零原理

(2)中值電阻

2.體現(xiàn)創(chuàng)新性——?dú)W姆表換擋

3.突出綜合性——電流表的改裝和閉合電路歐姆定律的綜合應(yīng)用

4.具有拓展性——?dú)W姆表換擋的進(jìn)一步思考

現(xiàn)以實(shí)驗(yàn)室常用的MF47型磁電式多用電表為例，如圖2所示，進(jìn)一步分析歐姆表的換擋原理.MF47系列磁電式多用電表歐姆擋的倍率分別是：“×1”， “×10”， “×100”， “×1K”， “×10K”， “×100K”， “×1M”，刻度盤的中值刻度數(shù)為16.5，表頭的滿偏電流為46.2μA.為計(jì)算方便，中值刻度數(shù)取15，表頭滿偏電流取0.1mA，若不改裝電流表，只通過改變電源電動(dòng)勢(shì)實(shí)現(xiàn)歐姆表換擋，由E=Ig·R內(nèi)求得各倍率對(duì)應(yīng)電源電動(dòng)勢(shì)分別為：1.5mV，15mV，150mV，1.5V，15V，150V，1500V.可見，電源電動(dòng)勢(shì)成10倍增長(zhǎng)變化，考慮結(jié)構(gòu)緊湊性、攜帶方便性、使用安全性等原則，顯然不現(xiàn)實(shí).

經(jīng)查MF47系列磁電式多用電表內(nèi)部有兩只電池：R14型2#1.5V和6F22型9V，并且說明書中指出：當(dāng)R×10K擋不能調(diào)至零位時(shí)，更換6F22型9V電池，R×1K及以下?lián)醪荒苷{(diào)至零位時(shí)，更換R14型2# 1.5V電池.可見，電動(dòng)勢(shì)為1.5V時(shí)，有“×1”， “×10”， “×100”， “×1K”倍率，電動(dòng)勢(shì)為9V時(shí)，有“×10K”， “×100K”， “×1M”倍率.

所以，MF47系列磁電式多用電表歐姆擋換擋原理綜合運(yùn)用兩種方法，且在同一電動(dòng)勢(shì)下，通過改裝電流表實(shí)現(xiàn)歐姆表換擋.

三、改編建議

本試題給出歐姆表具有“×1”和“×10”兩種倍率，兩種倍率下歐姆表的內(nèi)阻分別是150Ω和1500Ω.所以，歐姆表刻度盤的中值刻度為150，這與實(shí)驗(yàn)室常用MF47系列磁電式多用電表相差較大，又因常見歐姆表試題中的歐姆表刻度盤的中值刻度為15左右.所以，本試題中“×1”和“×10”倍率建議改為“×10”和“×100”兩種倍率，更加符合實(shí)際和學(xué)生的已有經(jīng)驗(yàn).