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)

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；
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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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
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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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，
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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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）。
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”
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
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：
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
+
【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：
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
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
(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
r=
E
− I3R3 I1
= 1.5
−
0.009 ×150 0.01
Ω
= 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，
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）