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第2讲 电学实验
[高考统计·定方向] (教师授课资源)
以测电阻为核心的实验(5年9考)
1.(2018·全国卷Ⅱ·T22)某同学组装一个多用电表。可选用的器材有:微安表头(量程100 μA,内阻900 Ω);电阻箱R1(阻值范围0~999.9 Ω);电阻箱R2(阻值范围0~99 999.9 Ω);导线若干。
要求利用所给器材先组装一个量程为1 mA的直流电流表,在此基础上再将它改装成量程为3 V的直流电压表。组装好的多用电表有电流1 mA和电压3 V两挡。
回答下列问题:
(1)在虚线框内画出电路图并标出R1和R2,其中*为公共接线柱,a和b分别是电流挡和电压挡的接线柱。
(2)电阻箱的阻值应取R1=______Ω,R2=________Ω。(保留到个位)
[解析] (1)微安表头改装成电流表需要并联一个小电阻,电流表改装成一个电压表需要串联一个大电阻,所以并联的电阻箱应为R1,串联的电阻箱应为R2,电路如答案图所示。
(2)微安表头改装成电流表需要并联一个小电阻R1==2 910 Ω。=100 Ω,电流表改装成一个电压表应串联一个大电阻R2=
[答案] (1)如图所示
(2)100 2 910
2.(2019·全国卷Ⅰ·T23)某同学要将一量程为250 μA的微安表改装为量程为20 mA的电流表。该同学测得微安表内阻为1 200 Ω,经计算后将一阻值为R的电阻与该微安表连接,进行改装。然后利用一标准毫安表,根据图(a)所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表)。
(a) (b)
(1)根据图(a)和题给条件,将图(b)中的实物连线。
(2)当标准毫安表的示数为16.0 mA时,微安表的指针位置如图(c)所示。由此可以推测出所改装的电表量程不是预期值,而是________。(填正确答案标号)
(c)
A.18 mA
B.21 mA
C.25 mA
D.28 mA
(3)产生上述问题的原因可能是________。(填正确答案标号)
A.微安表内阻测量错误,实际内阻大于1 200 Ω
B.微安表内阻测量错误,实际内阻小于1 200 Ω
C.R值计算错误,接入的电阻偏小
D.R值计算错误,接入的电阻偏大
(4)要达到预期目的,无论测得的内阻值是否正确,都不必重新测量,只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可,其中k=________。
[解析] (1)量程为250 μA的微安表改装成量程为20 mA的电流表,量程扩大了80倍,需要将定值电阻与微安表并联,然后根据题图(a)的原理图连线。(2)当标准毫安表示数为16.0 mA时,对应的微安表读数为160 μA,说明量程扩大了100倍,因此所改装的电表量程是25 mA,选项C正确。(3)当标准毫安表示数为16.0 mA时,对应的微安表读数应为200 μA,而实际测量时微安表读数为160 μA,实际测量时微安表读数偏小,若R值计算无误,而微安表内阻测量错误,则说明微安表实际内阻大于1 200 Ω,选项A正确,B错误;若微安表内阻测量无误,而R值计算错误,则并联接入的电阻的阻值偏小,R的分流较大,导致微安表中电流较小,选项C正确,D错误。(4)预期目的是将量程为250 μA的微安表改装成量程为20 mA的电流表,量程扩大80倍,根据并联电路规律有IgRg=79IgkR;当标准毫安表示数为16.0 mA时,对应的微安表读数为160 μA,量程扩大了100倍,根据并联电路规律有IgRg=99IgR;联立解得k=。
[答案] (1)连线如图所示 (2)C (3)AC (4)
3.(2019·全国卷Ⅲ·T23)某同学欲将内阻为98.5 Ω、量程为100 μA的电流表改装成欧姆表并进行刻度和校准,要求改装后欧姆表的15 kΩ刻度正好对应电流表表盘的50 μA刻度。可选用的器材还有:定值电阻R0(阻值14 kΩ),滑动变阻器R1(最大阻值1 500 Ω),滑动变阻器R2(最大阻值500 Ω),电阻箱(0~99 999.9 Ω),干电池(E=1.5 V,r=1.5 Ω),红、黑表笔和导线若干。
(a)
(1)欧姆表设计
将图(a)中的实物连线组成欧姆表。欧姆表改装好后,滑动变阻器R接入电路的电阻应为________Ω;滑动变阻器选________(填“R1”或“R2”)。
(2)刻度欧姆表表盘
通过计算,对整个表盘进行电阻刻度,如图(b)所示。表盘上a、b处的电流刻度分别为25和75,则a、b处的电阻刻度分别为________、________。
(b)
(3)校准
红、黑表笔短接,调节滑动变阻器,使欧姆表指针指向________kΩ处;将红、黑表笔与电阻箱连接,记录多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量值,完成校准数据