2019年高考物理13個搶分實驗 專題13.2 測量電表的內阻搶分巧練.doc

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實驗13.2 測量電表的內阻 ◎考題實戰(zhàn) 掌握高考脈搏 1．(2015課標卷Ⅱ，23)電壓表滿偏時通過該表的電流是半偏時通過該表電流的兩倍．某同學利用這一事實測量電壓表的內阻(半偏法)，實驗室提供的器材如下： 待測電壓表(量程3 V，內阻約為3 000 Ω)，電阻箱R0(最大阻值為99 999.9 Ω)，滑動變阻器R1(最大阻值100 Ω，額定電流2 A)，電源E(電動勢6 V，內阻不計)，開關兩個，導線若干． (1)虛線框內為該同學設計的測量電壓表內阻的電路圖的一部分，將電路圖補充完整． (2)根據(jù)設計的電路，寫出實驗步驟： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. （3）將這種方法測出的電壓表內阻記為RV′，與電壓表內阻的真實值RV相比，RV′　________RV(填“＞”、“＝”或“＜”)，主要理由是________________________________ ________________________________________________________________________. 【解析】　(1)實驗電路圖如圖所示． (3)斷開S2，調節(jié)電阻箱R0使電壓表成半偏狀態(tài)，電壓表所在支路總電阻增大，分得的電壓也增大，此時R0兩端的電壓大于電壓表的半偏電壓，RV′＞RV. 【答案】　(1)見解析圖　(2)見解析　(3)＞　理由見解析 2．(2016課標卷Ⅱ，23)某同學利用圖(a)所示電路測量量程為2.5 V的電壓表的內阻(內阻為數(shù)千歐姆)，可供選擇的器材有：電阻箱R(最大阻值99 999.9 Ω)，滑動變阻器R1(最大阻值50 Ω)，滑動變阻器R2(最大阻值5 kΩ)，直流電源E(電動勢3 V)，開關1個，導線若干． 圖(a) 實驗步驟如下： ①按電路原理圖(a)連接線路； ②將電阻箱阻值調節(jié)為0，將滑動變阻器的滑片移到與圖(a)中最左端所對應的位置，閉合開關S； ③調節(jié)滑動變阻器，使電壓表滿偏； ④保持滑動變阻器滑片的位置不變，調節(jié)電阻箱阻值，使電壓表的示數(shù)為2.00 V，記下電阻箱的阻值． 回答下列問題： (1)實驗中應選擇滑動變阻器________(填“R1”或“R2”)． (2)根據(jù)圖(a)所示電路將圖(b)中實物圖連線． 圖(b) (3)實驗步驟④中記錄的電阻箱阻值為630.0 Ω，若認為調節(jié)電阻箱時滑動變阻器上的分壓不變，計算可得電壓表的內阻為________Ω(結果保留到個位)． (4)如果此電壓表是由一個表頭和電阻串聯(lián)構成的，可推斷該表頭的滿刻度電流為　________(填正確答案標號)． A．100 μA B．250 μA C．500 μA D．1 mA 【解析】　(1)本實驗測電壓表的內阻，實驗中電壓表示數(shù)變化不大，則接入電阻箱后電路的總電阻變化不大，故需要滑動變阻器的最大阻值較小，故選R1可減小實驗誤差． (2)滑動變阻器為分壓式，連接實物電路如圖所示： 【答案】　(1)R1　(2)見解析圖　(3)2 520　(4)D 3．(2016海南卷，12)某同學改裝和校準電壓表的電路圖如圖所示，圖中虛線框內是電壓表的改裝電路． (1)已知表頭G滿偏電流為100 μA，表頭上標記的內阻值為900 Ω.R1、R2和R3是定值電阻．利用R1和表頭構成1 mA的電流表，然后再將其改裝為兩個量程的電壓表．若使用a、b兩個接線柱，電壓表的量程為1 V；若使用a、c兩個接線柱，電壓表的量程為3 V．則根據(jù)題給條件，定值電阻的阻值應選R1＝________Ω，R2＝________　Ω，R3＝________Ω. (2)用量程為3 V，內阻為2 500 Ω的標準電壓表對改裝表3 V擋的不同刻度進行校準．所用電池的電動勢E為5 V；滑動變阻器R有兩種規(guī)格，最大阻值分別為50 Ω和5 kΩ.為方便實驗中調節(jié)電壓，圖中R應選用最大阻值為________Ω的滑動變阻器． (3)校準時，在閉合開關S前，滑動變阻器的滑動端P應靠近________(填“M”或“N”)端． (4)若由于表頭G上標記的內阻值不準，造成改裝后電壓表的讀數(shù)比標準電壓表的讀數(shù)偏小，則表頭G內阻的真實值________(填“大于”或“小于”)900 Ω. 【解析】　(1)根據(jù)題意，R1與表頭G構成1 mA的電流表，則IgRg＝(I－Ig)R1，整理可得，R1＝＝ Ω＝100 Ω；若使用a、b兩個接線柱，電壓表的量程為1 V，則R2＝＝ Ω＝910 【答案】　(1)100　910　2 000　(2)50　(3)M　(4)大于 4．(2017課標卷Ⅱ，23)某同學利用如圖(a)所示的電路測量一微安表(量程為100 μA，內阻大約為2 500 Ω)的內阻．可使用的器材有：兩個滑動變阻器R1、R2(其中一個阻值為20 Ω，另一個阻值為2 000 Ω)；電阻箱Rz(最大阻值為99 999.9 Ω)；電源E(電動勢約為1.5 V)；單刀開關S1和S2.C、D分別為兩個滑動變阻器的滑片． 圖(a) (1)按原理圖(a)將圖(b)中的實物連線． 圖(b) (2)完成下列填空： ①R1的阻值為________Ω(填“20”或“2 000”)． ②為了保護微安表，開始時將R1的滑片C滑到接近圖(a)中滑動變阻器的________端(填“左”或“右”)對應的位置；將R2的滑片D置于中間位置附近． ③將電阻箱Rz的阻值置于2 500.0 Ω，接通S1.將R1的滑片置于適當位置，再反復調節(jié)R2的滑片D的位置．最終使得接通S2前后，微安表的示數(shù)保持不變，這說明S2接通前B與D所在位置的電勢________(填“相等”或“不相等”)． ④將電阻箱Rz和微安表位置對調，其他條件保持不變，發(fā)現(xiàn)將Rz的阻值置于2 601.0 Ω時，在接通S2前后，微安表的示數(shù)也保持不變．待測微安表的內阻為________Ω(結果保留到個位)． (3)寫出一條提高測量微安表內阻精度的建議：__________________________________. 【解析】　(1)根據(jù)原理圖(a)，將圖(b)中的實物連線如圖所示． 圖甲　　　　　　　　　　　　圖乙 由于B、D兩點的電勢相等，對于圖甲，I1RμA＝I2R′ I1Rz1＝I2R，即＝ 對于圖乙，I1Rz2＝I2R′ I1RμA＝I2R，即＝ 所以＝ 所以RμA＝＝ Ω＝2 550 Ω. (3)提高測微安表內阻的精度，可減小系統(tǒng)誤差，如調節(jié)R1上的分壓，盡可能使微安表接近滿量程． 【答案】　(1)見解析圖　(2)①20　②左?、巯嗟? ④2 550　(3)調節(jié)R1上的分壓，盡可能使微安表接近滿量程 ◎考法模擬 悟透破題之道 5．(2017云南統(tǒng)測)要測量電壓表V1的內阻RV1，其量程為2 V，內阻約2 kΩ.實驗室提供的器材有： 電流表A，量程0.6 A，內阻約為0.1 Ω 電壓表V2，量程5 V，內阻約為5 Ω 定值電阻R1，阻值為30 Ω 定值電阻R2，阻值為3 kΩ 滑動變阻器R3，最大阻值為100 Ω，額定電流為1.5 A 電源E，電動勢6 V，內阻約0.5 Ω 開關S一個，導線若干 (1)某同學設想按圖(甲)所示電路進行測量，讀出電壓表V1和電流表A的示數(shù)后，用歐姆定律計算出RV1.該方案實際上不可行，最主要的原因是______________________． (2)另一同學設計出如圖(乙)所示的電路來測量電壓表V1的內阻RV1. ①圖中R0應選________(選填“R1”或“R2”)． ②在圖(丙)中完成實物連線． ③接通電路后，調整滑動變阻器的滑動觸頭在適當?shù)奈恢茫妷罕鞻1的讀數(shù)為U1，電壓表V2的讀數(shù)為U2，定值電阻的阻值為R0，則計算電壓表V1的內阻RV1的表達式為RV1＝________________________. ③根據(jù)電路圖，由串并聯(lián)電路特點及歐姆定律可得 U2＝U1＋，則RV1＝. 【答案】(1)電流表量程太大 (2) ①R2?、谝娊馕觥、? 6．(2015唐山模擬)某同學欲將電流表改裝成電壓表，需要測量電流表的內阻，可供選擇的實驗器材有： A．待測電流表G1； B．一個標準電流表G2(G2的量程大于G1的量程)； C．電阻箱R′； D．滑動變阻器R； E．電池組、導線、開關．采用如圖7甲所示的電路測定電流表內阻時，該同學的實驗步驟為： ①按電路圖接好電路，將滑動變阻器R調至最大； ②閉合S1，斷開S2，調節(jié)滑動變阻器R，使電流表G1表頭指針滿偏； ③再閉合S2，保持滑動變阻器R不變，調節(jié)電阻箱R′，使表頭指針半偏．讀出此時電阻箱R′的示數(shù)． 甲　　　　　　　　　　乙　　 圖7 (1)用上述方法得到的電流表G1內阻的測量值與真實值相比 (填“偏大”、“偏小”或“相等”)． (2)為了使測量更準確，請你利用上述實驗器材重新設計實驗，從設計原理上看可以消除上述實驗中的系統(tǒng)誤差，請你在給定圖乙中完成實驗電路圖． (3)使用重新設計的實驗電路的測量數(shù)據(jù)，寫出電流表G1內阻表達式Rg＝ ，說明各測量量的物理意義 ． 【答案】　(1)偏小　(2)如圖所示 (3)　I2為G2的示數(shù)，I1為G1的示數(shù)，R′為電阻箱的示數(shù) 7．要測量一只量程已知的電壓表的內阻，所備器材如下： 　 甲 A．待測電壓表(量程為3 V，內阻未知)； B．電流表(量程為3 A，內阻為0.01 Ω)； C．定值電阻R(阻值為2 kΩ，額定電流為50 mA)； D．蓄電池E(電動勢略小于3 V，內阻不計)； E．多用電表； F．開關S1、S2，導線若干． 有一同學利用上面所給器材，進行如下實驗操作． (1)首先用多用電表進行粗測，選用“100 Ω”倍率，操作方法正確．若這時刻度盤上的指針位置如圖甲所示，則測量的結果是________Ω． (2)為了更精確地測出此電壓表的內阻，該同學設計了如圖乙、丙所示的實驗電路，你認為其中較合理的電路圖是________，理由是________________________． 乙　　　　　　　丙 (3) 用你選擇的電路進行實驗時，用所測物理量的符號表示電壓表的內阻，即RV＝________． 【解析】 【答案】(1)3000　 (2)丙　圖乙中電流表測量時的示數(shù)太小，誤差太大；圖丙中R的阻值與電壓表內阻接近，誤差小　 (3)R　 8．現(xiàn)有一塊靈敏電流表，量程為200 μA，內阻約為1000 Ω，要精確測出其內阻R1，提供的器材有： 電流表(量程為1 mA，內阻R2＝50 Ω)； 電壓表(量程為3 V，內阻RV約為3 kΩ)； 滑動變阻器R(阻值范圍為0～20 Ω)； 定值電阻R0(阻值R0＝100 Ω)； 電源E(電動勢約為4.5 V，內阻很小)； 單刀單擲開關S一個，導線若干． (1)請將上述器材全部用上，設計出合理的、便于多次測量的實驗電路圖，并保證各電表的示數(shù)超過其量程的．將電路圖畫在下面的虛框中． (4) 在所測量的數(shù)據(jù)中選一組，用測量量和已知量來計算表的內阻，表達式為R1＝________，表達式中各符號表示的意義是________________________． 【解析】 【答案】(1)如圖乙所示　 (2)　　I2表示表的示數(shù)，I1表示表的示數(shù)，R2表示表內阻，R0表示定值電阻　 9. 靈敏電流計G,量程為100 μA,內阻1 kΩ左右,現(xiàn)要求測出該電流計的內阻值,實驗室中可提供下列器材: A.電阻箱Ra,最大阻值9 999.9 Ω,最大電流0.2 A; B.滑動變阻器Rb,最大阻值1 000 Ω,最大電流0.6 A; C.滑動變阻器Rc,最大阻值100 kΩ,最大電流0.2 A; D.普通干電池Ea,電動勢1.5 V,內阻未知; E.普通干電池組Eb,電動勢6 V,內阻未知; F.開關、導線足夠. (1)選用這些器材設計一個測量電路,畫出電路圖并標出所選用的器材代號。 (2)列出主要操作步驟并寫出測量結果。 【解析】(1)如圖所示,因為Rc總=100 kΩ?Rg=1 kΩ,所以可用恒流半偏法(因電源內阻未知,故不能用恒壓半偏),為達到Rc?Rg目的,電源電動勢要適當大些. 【答案】（1）如圖： （2）見解析 10．某同學設計用伏安法測量一節(jié)干電池的電動勢E和內電阻r.除待測干電池外，實驗室可供選擇的主要器材有： A．電流表G：測量范圍0～10 mA，內電阻未知； B．電流表A：測量范圍0～0.5 A，內電阻很小； C．電阻箱R0：電阻變化范圍0～999.9 Ω，最小精度0.1 Ω； D．滑動變阻器R：電阻變化范圍0～20 Ω； E．開關一個、導線若干． (1)實驗中，首先需將電流表G改裝成電壓表．該同學采用圖10所示的電路測定電流表G的內阻，其主要實驗步驟如下，請完成步驟中的填空： 圖10 ①將R0調到某一設定值，滑動變阻器R的滑動觸頭移到 (選填“左端”、“右端”或“任意”)位置，然后閉合開關； ②多次改變R0的大小，反復調節(jié)滑動變阻器的滑動觸頭位置，發(fā)現(xiàn)當R0＝5.0 Ω時，電流表G的示數(shù)為10.0 mA，電流表A的示數(shù)為0.210 A，則電流表G的內電阻為 Ω； ③拆開電路，采用電阻箱R0與電流表G串聯(lián)的方式，將電流表G改裝成量程為2 V的電壓表V，則R0的值應調為 Ω. (2)用改裝成的電壓表V和電流表A，采用圖11甲的電路測量干電池的電動勢和內電阻．根據(jù)電壓表V的示數(shù)U與電流表A的示數(shù)I，經(jīng)描點、連線得到UI圖象如圖11乙所示．根據(jù)圖象可求得該干電池的電動勢E＝ V；內電阻r＝ Ω.(保留三位有效數(shù)字) 甲　　　　　　　　　　　乙 圖11 【答案】　(1)①左端?、?00?、?00 (2)1.46(1.45～1.47)　0.920(0.900～0.940) 11.（河北省定州中學2017屆高三上學期第一次月考）實驗室備有以下實驗器材： 一個已校準的電流表A（量程lmA，內阻約幾百歐） 一個標準電壓表V（量程3V） 一個電源E（電動勢約為4 V） 一個電阻箱R1（阻值范圍：0～9999 Ω） 一個滑動變阻器R2（阻值范圍：0～20 Ω） 一個單刀單擲開關S、另有導線若干 （Ⅰ）現(xiàn)要先測出電流表A的內阻，然后將其改裝成量程也為3V的電壓表，最后利用上述標準電壓表對改裝成的電壓表V進行校對，則標準電壓表與改裝的電壓表 。（串聯(lián)或并聯(lián)） （Ⅱ）若要求只設計一個電路，既可以較精確地測量A表的內阻，又能對改裝后的電壓表進行校對。 ①請在虛線框中畫出你設計的實驗電路圖． ②若在測A表內阻的實驗中，調節(jié)電阻箱R1，使其接入電路中的電阻為R時，讀出A表和V表的示數(shù)分別為I和U，則電流表內阻的大小表達式為________。（用I、U和R表示） ③將A表改裝成量程為3V的電壓表后，在進行校對時，發(fā)現(xiàn)改裝后的電壓表的示數(shù)總比標準電壓表的示數(shù)小，這可能是因為電流表A的內阻測量值比實際值________（填“大”或“小”），應適當調節(jié)電阻箱使其接入的電阻值________（填“增大”或“減小”）。 【解析】 （I）利用標準電壓表對改裝成的電壓表V進行校對時，標準電壓表與改裝的電壓表應該并聯(lián)；（II）①電路圖如圖； ②又歐姆定律可知，電流表內阻的大小為；③電壓表的示數(shù)偏小，則所串聯(lián)的電阻阻值太大，則電流表內阻測量值偏小，要糾正則應減小電阻箱阻值。 【答案】（I）并聯(lián)（II）①電路圖如圖；② ③??；減小 12．現(xiàn)要測量電流表G1的內阻，給出下列器材：電流表G1(量程5 mA，內阻r1約為150 Ω) 電流表G2(量程10 mA，內阻r2約為100 Ω) 定值電阻R1＝100 Ω　定值電阻R2＝10 Ω 滑動變阻器R3(0～200 Ω) 干電池E(1.5 V，內阻未知) 單刀單擲開關S　導線若干 (1)定值電阻選________； (2)如圖所示，在虛線框中已畫出部分實驗電路設計圖，請補充完整，并標明所用器材的代號； (3)若選測量數(shù)據(jù)中的一組計算r1，所用的表達式為r1＝________　，式中各符號的意義是__________________________________________________________________________. 【解析】　(1)若選R2，則其阻值太小，電流過大，而R1與G1內阻相當，故選R1. (2)電路圖如圖所示．G2的示數(shù)減去G1的示數(shù)為通過R1的電流值． 【答案】　(1)R1　(2)見解析圖 (3)　I1、I2分別表示電流表G1、G2的讀數(shù)，R1表示定值電阻R1的阻值 13．(2016河北三市聯(lián)考)某探究小組要盡可能精確地測量電流表的滿偏電流，可供選用的器材如下： A．待測電流表(滿偏電流Im約為800 μA、內阻r1約為100 Ω，表盤刻度均勻、總格數(shù)為N) B．電流表(量程為0.6 A、內阻r2＝0.1 Ω) C．電壓表(量程為3 V、內阻RV＝3 kΩ) D．滑動變阻器R(最大阻值為20 Ω) E．電源E(電動勢為3 V、內阻r約為1.5 Ω) F．開關S一個，導線若干 (1)該小組設計了圖甲、圖乙兩個電路圖，其中合理的是________(選填“圖甲”或“圖乙”)。 (2)所選合理電路中虛線圖處應接入電表________(選填“B”或“C”)。 (3)在開關S閉合前，應把滑動變阻器的滑片P置于________端(選填“a”或“b”)。 (4)在實驗中，若所選電表的讀數(shù)為Z，電流表的指針偏轉了n格，則可算出待測電流表的滿偏電流Im＝________。 【答案】(1)圖乙　(2)C　(3)b　(4)(也對) 14．理想電壓表內阻無窮大，而實際電壓表并非如此，現(xiàn)要測量一個量程為0～3 V、內阻約為3 kΩ的電壓表的阻值．實驗室備有以下器材： A．待測電壓表V1：量程為0～3 V、內阻約為3 kΩ B．電壓表V2：量程為0～6 V、內阻約為6 kΩ C．滑動變阻器R1：最大值20 Ω、額定電流1 A D．定值電阻R0 E．電源：電動勢6 V，內阻約為1 Ω F．開關一個、導線若干 (1)利用以上器材設計如圖甲所示測量電路，請你按圖示電路將圖乙的實驗儀器連接起來． (2)請寫出按該電路測量電壓表V1內阻RV的表達式，并指出表達式中各物理量的含義： ________________________________________________ ________________________________________________. (3)在正確連接電路后，閉合開關S，不斷地調節(jié)變阻器R1滑片位置，記錄多組電壓表V1、V2示數(shù)，作出U2－U1圖線如圖丙所示．若R0＝1 480 Ω，由圖線上的數(shù)據(jù)可得RV＝________Ω. 【解析】（1）如圖所示： 【答案】(1)見解析 (2)RV＝R0，其中U1、U2分別為電壓表V1、V2的示數(shù)，R0是定值電阻的阻值　(3)2 960 15. 測定電流表內阻的實驗中備用的器材如下： A．電流表（量程0～100 μA，內阻約為幾百歐）； B．標準伏特表（量程0～5 V）； C．電阻箱（阻值范圍0～999.9 Ω）； D．電阻箱（阻值范圍0～99999.9 Ω）； E．電源（電動勢2 V，內阻不為零）； F．電源（電動勢6 V，內阻不為零）； G．滑動變阻器（阻值范圍0～50 Ω，額定電流1.5 A）；電鍵和導線若干。 （1）采用圖所示的電路測定電流表A的內阻，且要求較高的測量精確，那么從以上備用的器材中，電阻箱R1應選用______，電阻箱R2應選用______，電源E應選用______。（填寫字母代號） S2 S1 G （2）實驗時要進行的步驟有： A．閉合S1； B．閉合S2； C．將R1的阻值調至最大； D．調節(jié)R1的阻值，使電流表指針偏轉到滿刻度； E．調節(jié)R2的阻值，使電流表指針偏轉到滿刻度的一半； F．記下R2的阻值。 把以上步驟的字母代號按實驗的合理順序填寫在下面橫線上的空白處： ①______；②______；③______；④______；⑤______；⑥______。 （3）如果在步驟F中R2的阻值為600 Ω，則圖1中電流表內阻Rg的測量值為______Ω。 （4）如果要將第（3）小題中的電流表A改裝成量程為0～5 V的伏特表，則改裝的方法是與電流表___聯(lián)一個阻值為______Ω的電阻。 （5）圖所示器材中，一部分是將電流表改裝為伏特表所需的，其余是為了把改裝成的伏特表跟標準伏特表進行核對所需的（要求對0～5 V的所有刻度都能在實驗中進行核對）。試在圖的實物圖中畫出連線。 【解析】 （1）從上述原理可知，S2打開與閉合，近似認為干路中電流不變，前提是R>>Rg．故實驗器材選擇應滿足①電源電動勢盡可能大，②R盡可能大．所以R1選用大量程的電阻箱D，R2選用較小的電阻箱C，電源選用電動勢較大的F． （2）根據(jù)半偏法測量原理，則操作步驟為：按圖所示的電路圖連接好電路；將R1的阻值調到最大；合上 【答案】(1)D C F (2)C A D B E F (3) 600 (4)串 49400 (5) 16．（2016湖南省長沙市第一中學高三上期月考五）某同學為了將一量程為3V的電壓表改裝成可測量電阻的儀表：歐姆表 （1）先用如圖a所示電路測量該電壓表的內阻，圖中電源內阻可忽略不計，閉合開關，將電阻箱阻值調到3kΩ時，電壓表恰好滿偏；將電阻箱阻值調到12kΩ時，電壓表指針指在如圖b所示位置，則電壓表的讀數(shù)為_________V.由以上數(shù)據(jù)可得電壓表的內阻=_________kΩ （2）將圖a的電路稍作改變，在電壓表兩端接上兩個表筆，就改裝成了一個可測量電阻的簡易歐姆表，如圖c所示，為將表盤的電壓刻度轉換為電阻刻度，進行了如下操作：閉合開關，將兩表筆斷開，調節(jié)電阻箱，使指針指在“3.0V”處，此處刻度應標阻值為________（填“0”或“∞”）；再保持電阻箱阻值不變，在兩表筆間接不同阻值的已知電阻找出對應的電壓刻度，則“1V”處對應的電阻刻度為_______kΩ， （3）若該歐姆表使用一段時間后，電池內阻不能忽略且變大，電動勢不變，但將兩表筆斷開時條件電阻箱，指針仍能滿偏，按正確使用方法再進行測量，其測量結果將________ A、偏大 B、偏小 C、不變 D、無法確定 【解析】 （1）由圖（b）所示電壓表表盤可知，其分度值為0.1V，示數(shù)為1.50V；電源內阻不計，由圖（a）所示電路圖可知，電源電動勢為：，由題意可知：，解得：； （2）兩表筆斷開，處于斷路情況，相當于兩表筆之間的電阻無窮大，故此處刻度應標阻值為，當指針指 歐姆表用一段時間調零時有， 測量電阻時 比較可知，所以若電流相同則，即測量結果不變，C正確； 【答案】（1）1.50V、（2）∞、1（3）C