课时作业(12) 实验器材选取及电路图的设计（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年高中物理必修第三册（粤教版2019）

课时作业(12)　实验器材选取及电路图的设计 [对应学生用书P178] 1．如图电路中，电压表和电流表的读数分别为10 V和0.1 A，已知电流表的内阻为0.2 Ω，下列说法正确的是(　　) A．电路的连接方法是外接法 B．Rx的真实值为100 Ω C．Rx的真实值为99.8 Ω D．Rx的真实值为100.2 Ω C　[根据电路图可知，该电路采用的是电流表内接法，则Rx的真实值为Rx＝－RA＝ Ω－0.2 Ω＝99.8 Ω.故选C.] 2．在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下： 待测金属丝Rx(阻值约4 Ω，额定电流约0.5 A)； 电压表V(量程0～3 V，内阻约3 kΩ)； 电流表A1(量程0～0.6 A，内阻约0.2 Ω)； 电流表A2(量程0～3 A，内阻约0.05 Ω)； 电源E1(电动势3 V，内阻不计)； 电源E2(电动势12 V，内阻不计)； 滑动变阻器R(最大阻值约20 Ω)； 螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线． 若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选________，电源应选________．(均填器材代号) 在虚线框内画出电路原理图． 解析　金属丝的额定电流约为0.5 A，所以电流表应选A1；又因为金属丝额定电压约为U＝IR＝0.5×4 V＝2.0 V，所以电源应选E1.电路原理图如图所示． 答案　A1　E1　见解析图 3．有一待测电阻Rx，其阻值在1 000～1 100 Ω之间，实验室准备用来测量该电阻值的实验器材有： 电压表V(量程0～15 V，内电阻约20 kΩ) 电流表A1(量程0～30 mA，内电阻约20 Ω) 电流表A2(量程0～300 mA，内电阻约40 Ω) 滑动变阻器R1(最大阻值为20 Ω，额定电流为1 A) 滑动变阻器R2(最大阻值为300 Ω，额定电流为0.1 A) 直流电源E(电动势为9 V、内电阻约为0.5 Ω) 开关及导线若干 甲　　　　　　　　　乙 丙　　　　　　　　　丁 实验要求电表读数从零开始变化，并能多测几组电流、电压值，以便画出电流—电压的关系图线，为了实验能正常进行，减小测量误差，还要求滑动变阻器便于调节． (1)电流表应选用________(填实验器材的代号)． (2)滑动变阻器应选用________(填实验器材的代号)． (3)甲、乙、丙、丁四个电路图中符合要求的电路图是________图． 解析　本题考查了电阻的测量实验． (1)本实验中的电流不会超过I＝＝A＝9 mA，为了测量的精确，电流表应选择A1. (2)为方便调节，滑动变阻器应选阻值小的，选R1. (3)本实验要求电流表读数从零开始变化，所以滑动变阻器应选用分压接法；＝＝20，＝＝50，所以<，故采用电流表的内接法．故选择丙图． 答案　(1)A1　(2)R1　(3)丙 4．用伏安法测电阻，可采用如图所示的甲、乙两种接法，若所用电压表内阻为5 000 Ω，电流表内阻为0.5 Ω. 甲　　　　　　乙 (1)当测量100 Ω左右的电阻时，宜采用________(选填“甲”或“乙”)电路． (2)现采用乙电路测量某电阻的阻值时，两电表的读数分别为10 V、0.5 A，则此电阻的测量值为________Ω，真实值为________Ω. 解析　(1)＝ Ω＝50 Ω<Rx，Rx为大电阻，故电流表采用内接法误差较小，应采用甲电路． (2)采用乙电路，则有： R测＝＝ Ω＝20 Ω， ＋＝I 解得Rx≈20.1 Ω. 答案　(1)甲　(2)20　20.1 5．某同学用伏安法测定待测电阻Rx的阻值(约为10 kΩ)，除了Rx、开关S、导线外，还有下列器材供选用： A．电压表(量程0～1 V，内阻约为10 kΩ) B．电压表(量程0～10 V，内阻约为100 kΩ) C．电流表(量程0～1 mA，内阻约为30 Ω) D．电流表(量程0～0.6 A，内阻约为0.05 Ω) E．电源(电动势为1.5 V，额定电流为0.5 A，内阻不计) F．电源(电动势为12 V，额定电流为2 A，内阻不计) G．滑动变阻器R0(阻值范围0～10 Ω，额定电流为2 A) ①为使测量尽量准确，电压表选用________，电流表选用________，电源选用________．(均填器材的字母代号) ②请在虚线框中画出测量Rx阻值的实验电路图． ③该同学选择器材、连接电路和操作均正确，从实验原理上看，待测电阻测量值会________其真实值(填“大于”“小于”或“等于”)，原因是________． 解析　①由于Rx的阻值约为10 kΩ，所以电压表内阻应远大于10 kΩ，故电压表应选B；电路电流最大值约为1 mA，故电流表应选C；电源应选F. ②因Rx>，属于大电阻，故电流表采用内接法，而滑动变阻器R0的阻值远小于Rx，则滑动变阻器R0采用分压式接法，答案如图所示． ③由于电压表的读数为电阻Rx和电流表内阻的分压和，而电流表的读数是流过Rx的实际电流，故待测电阻测量值会大于其真实值． 答案　①B　C　F　②如图所示　③大于　电压表的读数大于待测电阻两端实际电压(其他正确表述也可) 6．用以下器材测量待测电阻Rx的阻值． 待测电阻Rx，阻值约为100 Ω； 电源E，电动势约为6.0 V，内阻可忽略不计； 电流表A1，量程为0～50 mA，内阻R1约为20 Ω； 电流表A2，量程为0～300 mA，内阻R2约为4 Ω； 定值电阻R0，阻值为20 Ω； 滑动变阻器R，最大阻值为10 Ω； 单刀单掷开关S，导线若干． (1)现测量中要求两电流表的读数都不小于其量程的，且可以测量多组数据，试在方框中画出测量电阻Rx的实验电路原理图(原理图中的元件用题干中相应的英文字母标注)． (2)若某次测量中电流表A1的示数为I1，电流表A2的示数为I2，则由已知量和测量量计算Rx的表达式为Rx＝________. 解析　(1)在尝试设计电路时，很容易设计出图甲所示的测量电路，而通过代入已知数据估算可得，此时电流表A2的最大电流值只能是70 mA，远小于其量程的三分之一，所以不满足实验要求． 另一种测量电路如图乙所示，其中电流表A1和待测电阻的串联阻值约是120 Ω，该等效电阻和定值电阻R0的比是6∶1，通过电流表A2的最大电流值接近量程最大值，所以这个电路符合要求，由于实验要测量多组数据，故滑动变阻器应用分压式，最终的电路图如图丙所示． (2)用字母表示待测电阻阻值可得Rx＝R0－R1. 答案　(1)见解析图丙　(2)R0－R1 7．实际电流表有内阻，可等效为理想电流表与电阻的串联．测量实际电流表G1内阻r1的电路如图所示．现可供选择的仪器如下： ①待测电流表G1(0～5 mA，内阻约300 Ω)， ②电流表G2(0～10 mA，内阻约100 Ω)， ③定值电阻R1(300 Ω)， ④定值电阻R2(10 Ω)， ⑤滑动变阻器R3(0～1 000 Ω)， ⑥滑动变阻器R4(0～20 Ω)， ⑦干电池(1.5 V)， ⑧开关S及导线若干． (1)定值电阻应选________，滑动变阻器应选________．(在空格内填写序号) (2)用连线连接实物图： (3)补全实验步骤： ①按电路图连接电路，________________； ②闭合开关S，移动滑动触头至某一位置．记录G1、G2的读数I1、I2； ③________________________________________________________________________； ④以I2为纵坐标，I1为横坐标，作出相应图线，如图所示． (4)根据I2­I1图线的斜率k及定值电阻，写出待测电流表内阻的表达式________． 解析　(1)定值电阻R1阻值与待测电流表内阻大约相同，实验中两电流表可同时达到满偏，读数误差较小；滑动变阻器为分压式接法，R4阻值小，调节方便． (2)如图所示： (3)为保证开关S闭合前待测电流表的电压为零，应将滑动变阻器滑动触头移至最左端；实验中要多次测量，减小偶然误差． (4)由串并联规律：I2＝I1＋＝I1(1＋)，所以I2­I1图线斜率k＝1＋，r1＝(k－1)R1. 答案　(1)③　⑥　(2)见解析图　(3)①将滑动触头移至最左端　③多次移动滑动触头，记录相应的G1、G2的读数I1、I2　(4)r1＝(k－1)R1 8．如图所示是用半偏法测量电压表内阻的电路图．以下是备用仪器： A．待测电压表(3 V，内阻1 500 Ω左右) B．电源E(4 V,2 A，内阻很小) C．电阻箱(0～999.9 Ω) D．电阻箱(0～9 999.9 Ω) E．滑动变阻器(0～20 Ω，3 A) F．滑动变阻器(0～2 000 Ω，2 A) G．开关两个，导线若干 (1)为保证测量精度，电阻箱应选________；滑动变阻器应选________．(填代号) (2)完善下列实验步骤： a．闭合开关K2并将滑动变阻器的滑片调至________，然后闭合开关K1； b．调节滑动变阻器使电压表恰好满偏； c．________，使电压表的指针恰好指在中间刻度(半偏)，此时电阻箱的示数为R.那么，该电压表内阻的测量值为________． 解析　(1)在半偏法测电阻的实验中，电阻箱的阻值应与待测电压表的阻值相近，故电阻箱应选D，而滑动变阻器采用分压式接法，为了调节方便，故滑动变阻器应选最大阻值较小的E. (2)a.在测量数据时，电压要从较小数值开始变化，因而滑动变阻器的滑片开始时应在最左端．c.由于采用半偏法测量，因而应断开开关K2，调节电阻箱的阻值，使电压表的指针恰好指在中间刻度，即半偏，由串联电路知识可知，电压表与电阻箱电压近似相等、电流相等，因而电压表的内阻的测量值为R. 答案　(1)D　E　(2)a.最左端　c．断开开关K2，调节电阻箱的阻值　R 9．有一电流表A，量程为1 mA，内阻rg约为100 Ω，要求测量其内阻．可选用的器材有：电阻箱R1，最大阻值为99 999.9 Ω；滑动变阻器甲，最大阻值为10 kΩ；滑动变阻器乙，最大阻值为2 kΩ；电源E1，电动势约为2 V，内阻不计；电源E2，电动势约为6 V，内阻不计；开关2个，导线若干． 实验采用的测量电路图如图所示， 步骤如下： a．断开S1和S2，将R调到最大； b．闭合S1，调节R使电流表A满偏； c．闭合S2，调节R1使电流表A半偏，此时可以认为电流表A的内阻rg＝R1. 试问： (1)为了使测量尽量精确，滑动变阻器R应该选择______；电源E应该选择________． (2)认为内阻rg＝R1，此结果与真实值相比________(选填“偏大”“偏小”或“相等”)． 解析　(1)为减小误差，电流表的电阻应远远小于滑动变阻器的电阻，因而要求R的阻值很大，故R应选滑动变阻器甲，电源选择电动势较大的E2，此时误差较小． (2)根据闭合电路的欧姆定律及电路特点可得：闭合S1，调节R使电流表满偏，Ig＝；闭合S2，调节R1使电流表半偏，电路中的总电流I＝，故I>Ig.通过电阻箱的电流I1>Ig，根据并联电路的特点知rg>R1，若认为内阻rg＝R1，则结果比真实值偏小． 答案　(1)滑动变阻器甲　E2　(2)偏小 学科网（北京）股份有限公司 $$