高考物理总复习实验题知识专题讲解与训练10---半偏法测量电表内阻(解析版)

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高考物理总复习实验题知识专题讲解与训练 实验题 10 半偏法测量电表内阻
1.(8 分)(2020·陕西省高三一模)某实验小组用下列器材设计了如图甲所示的欧姆表 电路,通过调控电键 S 和调节电阻箱,可使欧姆表具有“×1”“×10”两种倍率。
A.干电池:电动势 E=1.5V,内阻 r=0.5Ω B.电流表 mA:满偏电流 Ig=1mA,内阻 Rg=150Ω C.定值电阻 R1=1200Ω D.电阻箱 R2:最大阻值 999.99Ω E.定值电阻 R3=150Ω F.电阻箱 R4 最大阻值 9999Ω G.电键一个,红、黑表笔各 1 支,导线若干 (1)该实验小组按图甲所示正确连接好电路。当电键 S 断开时,将红、黑表笔短接, 调节电阻箱 R2,使电流表达到满偏电流,此时闭合电路的总电阻叫做欧姆表的内阻 R 内,则 R 内=______Ω,欧姆表的倍率是______(选填“×1”或“×10”); (2)闭合电键 S 第一步:调节电阻箱 R2,当 R2=______Ω 时,再将红、黑表笔短接,电流表再次达 到满偏电流;
r=
E
− I3R3 I1
= 1.5

0.009 ×150 0.01

= 15Ω
所以
R2 = 15Ω − 0.5Ω = 14.5Ω
[4]由图可知电流为 0.75mA,总电阻
R总
=
1.5 0.75
×103 Ω
=
2000Ω
待测电阻
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R测 =2000Ω −1500Ω = 50Ω
对应的刻度应为 50 Ω 2.(12 分)(2020·安徽省高三二模)某实验小组欲将电流表 G1 的量程由 3mA 改装为
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【解析】
【分析】
【详解】
(1)用半偏法测电流表的内阻时,与电流表串联的滑动变阻器的阻值要尽可能大,
以减小测量误差,因此在回路电流不超过电流表量程的前提下,电源电动势应尽可能
大些,以保证滑动变阻器的阻值尽可能大,故变阻器应选 A,电源应选 D.
(2)闭合 S2 后,电流表与 R′并联,且并联 R′后总电阻认为不变,则总电流不变,
偏电流为 300µA,内阻 rg 约为几十到几百欧姆的电流表的内阻值,有如下的主要实
验器材可供选择:
A.滑动变阻器(阻值范围 0~30 kΩ) B.滑动变阻器(阻值范围 0~10 kΩ) C.电源(电动势 3V,内阻不计) D.电源(电动势 6V,内阻不计) (1)为了使测量尽量精确,在上述可供选择的器材中,滑动变阻器 R 应选用________, 电源 E 应选用__________.(选填器材前面的字母序号) (2)实验时要进行的主要步骤有: A.断开 S2,闭合 S1 B.调节 R 的阻值,使电流表指针偏转到满刻度 C.闭合 S2 D.调节电阻箱 R’的阻值,使电流表指针偏转到满刻度的三分之一 E.记下此时 R’的阻值为 90 Ω 则待测电流表的内阻 rg 的测量值为______ Ω,该测量值______电流表内阻的真实 值.(选填“大于”、“小于”或“等于”) 【答案】A D 180 小于
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①完善图丙的实物图连接________; ②实验小组根据图丙进行实验,采集到电流表 G1、G2 的示数分别为 3.0mA 、5.0mA , 电阻箱的读数为 15.0Ω ,则电流表 G1 内阻为________Ω ; ③实验小组将电流表 G1 改装成量程为 0.6A 的电流表,要_____(选填“串联”或“并 联”) 一个阻值 Rx=____________Ω 的电阻(结果保留一位有效数字)。
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第二步:在红、黑表笔间接入电阻箱 R4,调节 R4,当电流表指针指向图乙所示的位 置时,对应的欧姆表的刻度值为______Ω。 【答案】1500 ×10 14.5 50
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]由闭合电路欧姆定律可知内阻为
R内
=
E I
=
1.5 Ω 0.001
= 1500Ω
[2]故中值电阻应为 1500Ω,根据多用电表的刻度设置可知,表盘上只有两种档位,
【答案】9.0 偏小
10.0 并联 0.05
【解析】 【分析】 【详解】 (1)③[1][2].调节滑动变阻器 R,使电流表 G1 满偏,即 3mA;再闭合 S2,保持滑 动变阻器 R 不变,,则可认为总电流不变,调节电阻箱 R′,电流表 G1 读数为 1mA, 可知通过电阻箱的电流为 2mA,此时电阻箱 R′的示数为 4.5Ω 。可知电流表 G1 内 阻的测量值为 9.0Ω; 实际上,当闭合 S2 后回路电阻减小,则总电流变大,即大于 3mA,则电流计读数 为 1mA,则电阻箱 R′的电流大于 2mA,则此时实际上电流表阻值大于 9.0Ω,即测 量值比真实值偏小; (2)①[3].图丙的实物图连接如图:
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Rx=_______Ω。(保留一位小数)
【答案】E2 R2
1R 2
0.5 4.3
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2]电流表 G 的内阻约为几百欧姆,为提高测量精度,滑动变阻器的阻值应大
些,故选 R2;为减小实验误差,电源电动势应尽可能大些,电源最好选用 E2。
(2)[3]步骤③中闭合 S2,保持滑动变阻器的滑片位置不变,调节电阻箱的阻值,使 G
的示数为 200µA,此时电阻箱的电流为 100µA,则此时电阻箱的阻值应为电流计 G
阻值的 2 倍,即
Rg
=
1 2
R
(3)[4]实验测得 G 的内阻 Rg=500Ω,为将 G 改装成量程为 0.3A 的电流表,应选用
阻值为
的电阻与 G 并联。
r = Ig Rg = 0.5Ω I − Ig
(4)[5]改装后的电流表的内阻为
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②[4].由电路图可知,电流计 G1 的阻值
rG1
=
(I2
− I1)R I1
=
(5 − 3) ×15.0 3

= 10.0Ω
③[5][6].源自文库验小组将电流表 G1 改装成量程为 0.6A 的电流表,要并联一个电阻,
阻值为
Rx
=
I g rG1 I − Ig
=
3×10−3 ×10 0.6 − 3×10−3
留两位有效数字).
(2)为了更准确地测量该电压表的内阻 Rv,该同学设计了图 2 所示的电路图,实
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验步骤如下: A.断开开关 S,按图 2 连接好电路; B.把滑动变阻器 R 的滑片 P 滑到 b 端; C.将电阻箱 R0 的阻值调到零; D.闭合开关 S; E.移动滑动变阻器 R 的滑片 P 的位置,使电压表的指针指到 3V 的位置; F.保持滑动变阻器 R 的滑片 P 位置不变,调节电阻箱 R0 的阻值使电压表指针指到 1.5V,读出此时电阻箱 R0的阻值,此值即为电压表内阻 Rv 的测量值; G.断开开关 S. 实验中可供选择的实验器材有: a.待测电压表 b.滑动变阻器:最大阻值 2000Ω c.滑动变阻器:最大阻值 10Ω d.电阻箱:最大阻值 9999.9Ω,阻值最小改变量为 0.1Ω e.电阻箱:最大阻值 999.9Ω,阻值最小改变量为 0.1Ω f.电池组:电动势约 6V,内阻可忽略 g.开关,导线若干 按照这位同学设计的实验方法,回答下列问题: ①要使测量更精确,除了选用电池组、导线、开关和待测电压表外,还应从提供的 滑动变阻器中选用____(填“b”或“c”),电阻选用_____(填“d”或“e”). ②电压表内阻的测量值 R 测和真实值 R 真相比,R 测____R 真(填“>”或“<”);若 Rv
r内
=
Rg r Rg + r
=
0.5Ω
表头 G 的指针指在原电流刻度的 250µA 处,此处对应的实际电流为 0.3 × 250A = 0.25A 300
电压表 V 的示数为 1.20V,则
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Rx
=
U I
− r内=4.3Ω
5.(8 分)(2020·山东省山东师范大学附中高三月考)利用如图所示的电路测量一个满
(2)[2][3]①采用电压表半偏法测量电压表内电阻,要保证电压表与电阻箱的总电压保
持不变,需要使电压表电阻远大于滑动变阻器的电阻,故滑动变阻器选择小电阻, 即选择 c;电阻箱最大电阻不能小于电压表电阻,电压表内电阻约为 3000 欧姆,故 电阻箱选择 d; [4][5]②由闭合电路欧姆定律可知,随着电阻箱的阻值变大,电源两端的路端电压随
或“ R2 ”)。 (2)若实验步骤③中记录的电阻箱的阻值为 R,则 G 的内阻 Rg 与 R 的关系式为 Rg=______。 (3)实验测得 G 的内阻 Rg=500Ω,为将 G 改装成量程为 0.3 A 的电流表,应选用 阻值为_____Ω 的电阻与 G 并联。(保留一位小数) (4)接着该同学利用改装后的电流表 A,按图乙电路测量未知电阻 Rx 的阻值。某 次测量时电压表 V 的示数为 1.20V,表头 G 的指针指在原电流刻度的 250 µA 处,则
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R测 − R真 越大,则 R真
越____(填“大”或“小”)
【答案】1.0V c d > 小
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]电压表的示数即为等效电路的路段电压,由表盘读数可知,现在的欧姆表用的 是“×100 ”档,故现在的多用表内阻为 1500Ω,由闭合电路欧姆定律可得
U = E R = 1.0V R+r
②断开 S2 ,闭合 S1 ,调节滑动变阻器的滑片位置,使 G 满偏; ③闭合 S2,保持滑动变阻器的滑片位置不变,调节电阻箱的阻值,使 G 的示数为 200 µA ,记下此时电阻箱的阻值。 回答下列问题:
(1)实验中电源应选用_____(填“ E1 ”或“ E2 ”),滑动变阻器应选用____(填“ R1”
若为×1,则中性电阻太大,不符合实际,故欧姆表倍率应为“×10”
(2)[3]为了得到“×1”倍率,应让满偏时对应的电阻为 150Ω,电流
I1
=
1.5 150
A
=
0.01A
此时表头中电流应为 0.001A;则与之并联电阻 R3 电流应为
I3 = (0.01− 0.001)A = 0.009A
则有
R2
+
0.6A。实验器材如下: A.待测电流表 G1(内阻约为 10Ω); B.标准电流表 G2(满偏电流为 6mA ); C.滑动变阻器 R(最大阻值为 3kΩ ); D.电阻箱 R'(阻值范围为 0~999.9 Ω); E.电池组、导线、开关。
(1)实验小组根据图甲所示的电路测电流表 G1 的内阻,请完成以下实验内容: ①将滑动变阻器 R 调至最大,闭合 S1; ②调节滑动变阻器 R,使电流表 G1 满偏; ③再闭合 S2,保持滑动变阻器 R 不变,调节电阻箱 R′,电流表 G1 指针的位置如 图乙所示,此时电阻箱 R′的示数为 4.5Ω 。可知电流表 G1内阻的测量值为_______, 与真实值相比______(选填“偏大”、“相等”或“偏小”); (2)为了更加准确地测量电流表 G1 的内阻,实验小组利用上述实验器材重新设计实 验,请完成以下实验内容:
程为 0.3A 的电流表。可供选择的实验器材有: A.微安表头 G(量程 300 µA ,内阻约为几百欧姆)
B.滑动变阻器 R1(0 ~10 kΩ )
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C.滑动变阻器 R2 (0~50 kΩ ) D.电阻箱(0~9999.9 Ω ) E.电源 E1 (电动势约为 1.5V) F.电源 E2 (电动势约为 9V) G.开关、导线若干 该同学先采用如图甲的电路测量 G 的内阻,实验步骤如下: ①按图甲连接好电路,将滑动变阻器的滑片调至图中最右端的位置;
之变大,当电阻箱调至使电压表半偏时,此时电压表与变阻箱两端的总电压比变阻 箱阻值为 0 时要大,故此时变阻箱的实际分压是大于电压表的,故有 R 测>R 真,外
电阻越大,干路电流越小,当外电阻变化时,路端电压的变化量越小,故测量误差
也越小. 4.(10 分)(2020·江西省高三月考)某同学欲将量程为 300 µA 的微安表头 G 改装成量
Ω ≈ 0.05Ω
3.(10 分)(2020·北京高三学业考试)某同学为了测量一个量程为 3V 的电压表的内阻,
进行了如下实验. (1)他先用多用表进行了正确的测量,测量时指针位置如图 1 所示,得到电压表的 内阻为 3.00×103Ω,此时电压表的指针也偏转了.已知多用表欧姆挡表盘中央刻度值 为“15”,表内电池电动势为 1.5V,则电压表的示数应为______________V(结果保
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