2020高考物理一轮总复习 第八章 恒定电流 实验课1 测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)练习(含解析

第八章 实验课1 测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)
1.利用如图所示的电路测定电流表的内阻，步骤如下：
①闭合开关S 1，调节R 1，使电流表指针偏转到满刻度；
②再闭合开关S 2，调节R 2，使电流表指针偏转到满刻度的一半；
③读出R 2的阻值，即认为R g ＝R 2.
已知电流表满偏电流为500 μA，其内阻约在100 Ω左右，实验室配有的可变电阻有：
A ．电阻箱(0～10 Ω)；
B ．电阻箱(0～9 999 Ω)；
C ．滑动变阻器(0～200 Ω)；
D ．滑动变阻器(0～20 kΩ)．
(1)电路图中R 1应选________，R 2应选________．
(2)若上述实验中，读得R 2的阻值为100 Ω，则电流表内阻的测量值和真实值相比________(选填“偏大”或“偏小”)．
解析：(1)电路中R 1阻值应远大于R g ，R 2的阻值比R g 稍大就行，但R 2必须是电阻箱，不然不能读数．故R 2应选B ，R 1应选D.
(2)S 1先闭合，调节R 1，使干路电流为I g ，再闭合S 2，调节R 2，使电流表半偏，即电流表示数为I g 2，此时因为回路中总电阻变小而干路电流I 变大，即I 比I g 稍大，I ＝I g 2＋I 2，这样通过R 2的电流I 2>I g 2
，如图所示，由并联电路电流和电阻关系知R 2<R g 真，所以读得R 2为100 Ω时，实际R g 比100 Ω要大，即测量值要比真实值偏小．
答案：(1)D B (2)偏小
2．有一待测电阻R x 约为几十欧姆，为更精确地测量其电阻，可供选择的器材如下： 电流表A 1(量程300 mA ，内阻约为2 Ω)；
电流表A 2(量程150 mA ，内阻约为10 Ω)；
电压表V 1(量程1 V ，内阻r ＝1 000 Ω)；
电压表V 2(量程15 V ，内阻约为3 000 Ω)；
定值电阻R 0＝1 000 Ω；
滑动变阻器R 1(最大阻值5 Ω)；
滑动变阻器R 2(最大阻值1 000 Ω)；
电源E (电动势约为4 V ，内阻r 约为1 Ω)；
开关，导线若干．
为了使测量尽量准确，测量时电表读数不得小于其量程的13
，并能测量多组数据，电压表应选________，电流表应选________，滑动变阻器应选________．(均填器材代号)根据你选择的器材，请在框内画出实验电路图．
1电表读数不得小于其量程的13
，使用电压表V 2量程又太大，可以把电压表V 1与定值电阻R 0串联，增大其量程进行实验，故电压表选择V 1，待测电阻两端的电压不能超过2 V ，最大电
流不超过100 mA，所以电流表选A2，为准确测量电阻阻值，应测多组实验数据，变阻器采用分压式接法，为保证电路安全方便实验操作，滑动变阻器应选R1.由于待测电阻阻值接近电流表内阻，所以采用电流表外接法．如图所示．
答案：V1A2R1电路图见解析
3．电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍．某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法)，实验室提供的器材如下：
待测电压表V (量程3 V，内阻约为3 000 Ω)，电阻箱R0(最大阻值为99 999.9 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值100 Ω，额定电流2 A)，电源E(电动势6 V，内阻不计)，开关2个，导线若干．
(1)虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分，将电路图补充完整．
(2)根据设计的电路，写出实验步骤：
__________________________________________________________________
______________________________________________________________.
(3)将这种方法测出的电压表内阻记为R V′，与电压表内阻的真实值R V相比，R V′________(填“>”“＝”或“<”)R V，主要理由是__________________________．解析：(1)由于R1的总阻值远小于测量电路总电阻，故控制电路采用分压式接法，电路图如图所示．
(2)移动滑动变阻器的滑片，以保证通电后电压表所在支路分压最小；闭合开关S1，S2，调节R1，使电压表的指针满偏；保持滑动变阻器滑片的位置不变，断开S2，调节电阻箱R0使电压表的指针半偏；读取电阻箱所示的电阻值，此即为测得的电压表内阻．
(3)断开S2，调节电阻箱使电压表成半偏状态，电压表所在支路总电阻增大，分得的电压也增大；此时R0两端的电压大于电压表的半偏电压，故R V′>R V.
答案：见解析
4．用伏安法测定一个待测电阻R x的阻值(阻值约为200 Ω)，实验室提供如下器材：电池组E：电动势3 V，内阻不计；
电流表A1：量程0～15 mA，内阻约为100 Ω；
电流表A2：量程0～300 μA，内阻为1 000 Ω；
滑动变阻器R1：阻值范围0～20 Ω，额定电流2 A；
电阻箱R2，阻值范围0～9 999 Ω，额定电流1 A；
开关S、导线若干．
要求实验中尽可能准确地测量R x的阻值，请回答下列问题：
(1)为了测量待测电阻两端的电压，可以将电流表________(填写器材代号)与电阻箱串联，并将电阻箱阻值调到________Ω，这样可以改装成一个量程为3.0 V的电压表．
(2)在图中画出完整测量R x阻值的电路图，并在图中标明器材代号．
(3)调节滑动变阻器R 1，两表的示数如图所示，可读出电流表A 1的示数是________mA ，电流表A 2的示数是________μA，测得待测电阻R x 的阻值是________．
解析：(1)把A 2和R 2串联起来充当电压表，此电压表量程为3.0 V ，R 2＝ 3.0300×10
－6 Ω－1 000 Ω＝9 000 Ω.
(3)由题图可知，电流表A 1的示数为8.0 mA ，电流表A 2的示数是150 μA，待测电阻阻值为
R x ＝150×10－6
× 1 000＋9 0008.0×10－3－150×10
－6 Ω＝191 Ω. 答案：(1)A 2 9 000 (2)电路如图所示
(3)8.0 150 191 Ω
5．电流表A1的量程为0～200 μA、内电阻约为500 Ω，现要测其内阻，除若干开关、导线之外还有器材如下：
电流表A2：与A1规格相同；
滑动变阻器R1：阻值0～20 Ω；
电阻箱R2：阻值0～9 999 Ω；
保护电阻R3：阻值约为3 kΩ；
电源：电动势E约1.5 V、内电阻r约2 Ω.
(1)如图所示，某同学想用替代法测量电流表内阻，设计了部分测量电路，在此基础上请你将滑动变阻器接入电路中，使实验可以完成．
(2)电路补充完整后，请你完善以下测量电流表A1内电阻的实验步骤．
a．先将滑动变阻器R1的滑动端移到使电路安全的位置，再把电阻箱R2的阻值调到
________(选填“最大”或“最小”)．
b．闭合开关S1、S，调节滑动变阻器R1，使两电流表的指针在满偏附近，记录电流表A2的示数I.
c．断开S1，保持S闭合、R1不变，再闭合S2，调节R2，使电流表A2的示数________，读出此时电阻箱的阻值R0，则电流表A1内电阻r＝________.
解析： (1)滑动变阻器的阻值远小于待测电流表内阻，因此必须采用分压接法，电路图如图所示．
(2)a.实验前R2应该调节到最大，以保证电表安全．c.替代法最简单的操作是让A2示数不变，则可直接从R2的读数得到电流表的内阻值．
答案：(1)图见解析
(2)a.最大c．再次为I(或仍为I) R0
6．用以下器材测量待测电阻R x的阻值．
A．待测电阻R x：阻值约为200 Ω；
B．电源E：电动势为3.0 V，内阻可忽略不计；
C．电流表A1：量程为0～10 mA，内电阻r1＝20 Ω；
D．电流表A2：量程为0～20 mA，内电阻约为r2≈8 Ω；
E．定值电阻R0：阻值R0＝80 Ω；
F．滑动变阻器R1：最大阻值为10 Ω；
G．滑动变阻器R2：最大阻值为200 Ω；
H．单刀单掷开关S，导线若干．
(1)为了测量电阻R x，现有甲、乙、丙三位同学设计了以下的实验电路图(如图)，你认为正确的是________(选填“甲”“乙”或“丙”)．
(2)滑动变阻器应该选________；在闭合开关前，滑动变阻器的滑片P 应置于________(选填“a ”或“b ”)端．
(3)若某次测量中电流表A 1的示数为I 1，电流表A 2的示数为I 2，则R x 的表达式为R x ＝________.
解析：(1)所给的三个电路图中，乙图可明确确定两支路的电流值和含有电流表的支路的电阻值，由此可确定待测阻值，故乙图正确．
(2)因乙图为滑动变阻器的分压式接法，则应用小阻值的变阻器，故应选R 1；闭合开关前要让测量电路电压由小变大，故滑片P 应置于b 端．
(3)由并联电路特点
R x (I 2－I 1)＝(R 0＋r 1)I 1得R x ＝I 1R 0＋r 1I 2－I 1
. 答案：(1)乙 (2)R 1 b (3)I 1R 0＋r 1I 2－I 1
7.如图为测量电阻R x 的电路原理图，R 为电阻箱，R ′为起保护作用的滑动变阻器，电源E 的电动势约为6 V ，S 为单刀双掷开关，电流表量程为0.6 A.
(1)以下四种规格的滑动变阻器，最适合本实验的是________．
A．1 ΩB．10 Ω
C．100 Ω D．1 000 Ω
(2)请在图中以笔画线代替导线按实验原理图将实物图补充完整．
(3)请简述测量待测电阻R x的实验步骤_______________________________
________________________________________________________________.
(4)一同学想利用本实验电路测电源电动势，需将开关掷于________位置．该电路滑动变阻器R′接入电路部分的电阻未知，能否测出电源的内阻r？________.
解析：(1)由实验电路可知，滑动变阻器在电路中起限流作用，因为电源E的电动势约为6 V，电流表量程为0.6 A，要想滑动变阻器起到保护作用，合适的应该是10 Ω的滑动变阻器．
(2)根据电路图可将实物图补充完整，如图所示．
(3)在测量R x时，先将开关掷于a，记下电流表示数I；再将开关掷于b，调节电阻箱R，使电流表示数达到I，电阻箱读数即为R x阻值．
(4)要测电源电动势，需将开关掷于b位置，保持R′接入电路中的阻值不变，调节电阻箱取不同阻值，记录不同阻值及对应电流值，根据闭合电路欧姆定律列式联立可求得电源电动势，而如果不知道滑动变阻器接入电路部分的电阻，就只能求出电源内阻和滑动变阻器接入电路部分的电阻之和，无法测出电源的内阻．
答案：(1)B (2)图见解析
(3)将开关S掷于a，记下电流表示数I；将开关S掷于b，调节电阻箱R，使电流表示数达到I，电阻箱读数即为R x阻值
(4)b不能
11。