内容正文:
专题08实验:测电源的电动势和内阻、多用电表
一、单选题
1.(25-26高二上·甘肃兰州·期中)某同学利用图甲所示的原理图组装了一个倍率为“”的欧姆表,所用表头G的满偏电流为。现用一系列标准电阻对欧姆表进行标定,并作出间接不同的标准电阻时表头的示数与的关系,如图乙所示,则( )
A.按照惯用标准,图甲中的为黑表笔
B.该同学所用电源电动势为
C.该欧姆表内阻
D.对表盘进行欧姆标度时,量程为0~3mA的表头G表盘上“2mA”处应标的数值为400Ω
二、多选题
2.(25-26高二上·山东烟台·月考)如图所示为简单欧姆表的原理示意图,其中电流表的满偏电流,内阻,可变电阻的最大阻值为,电池的电动势,内阻,下列说法正确的是( )
A.与接线柱A相连的是黑表笔
B.按正确使用方法测量电阻时,指针指在刻度盘的正中央,则
C.若该欧姆表使用一段时间后,电池电动势变小,但此表仍能调零,测量的阻值时,则测量值与真实值相等
D.测量电阻时,如果指针偏转角度过大,应将选择开关拨至倍率较小的挡位,重新欧姆调零后再测量
三、实验题
3.(2025·湖北襄阳·模拟预测)某学习小组用多用电表测定值电阻的阻值并进一步测量电源的电动势和内阻。实验器材有:待测定值电阻R0,待测电源,电阻箱R,多用电表一只,开关一个,导线若干。
(1)用多用电表“×10”的倍率挡进行 后测出了定值电阻R0的阻值,如图甲所示,则该定值电阻的阻值R0= Ω。
(2)然后用如图乙所示的电路测量电源的电动势和内阻,经正确操作后得到几组数据,并根据数据做出电压表示数U的倒数随电阻箱R的阻值的倒数变化的规律如图丙所示,则该电源的电动势E= V,内阻r= Ω。(结果均保留两位有效数字)
(3)若电压表的内阻为1000Ω,则该电源的电动势 V,内阻 Ω。(结果小数点后均保留1位数字)
4.(2025·河南信阳·模拟预测)若要制作一个刻度盘正中央刻度为15Ω的欧姆表,可以选择的器材如下:
①电池(电动势为3.0V,内阻为2.0Ω);
②电流表G(刻度线清晰,但刻度值不清晰,量程Ig未知,内阻未知);
③电压表V(量程为3V,内阻很大);
④滑动变阻器。R1(0~100Ω);
⑤滑动变阻器R2(0~20Ω);
⑥电阻箱R3(0~9999Ω);
⑦开关、导线若干。
(1)为测量电流表的量程及内阻,可选取所给器材设计如图甲所示的电路。闭合开关,调节滑动变阻器R1的滑片至合适位置,当电阻箱阻值调到9Ω时,电流表恰好满偏,此时电压表的示数为1.80V。将电阻箱阻值调到69Ω,调节滑动变阻器使电压表的示数仍为1.80V,发现电流表恰好半偏。由以上数据可得电流表的内阻Rg= Ω,电流表的量程Ig= mA。
(2)利用所给器材中的电池、电流表、滑动变阻器R2,电阻箱R3制作一个刻度盘正中央刻度为15Ω的欧姆表,请在图乙所示虚线框内将设计的电路图补充完整 ,电阻箱的阻值应调为 Ω。
5.(2025·浙江·高考真题)在测量一节干电池的电动势和内阻的实验中,
(1)为了减小测量误差,如图所示的电路中应该选择的是 (选填“甲”或“乙”);
(2)通过调节滑动变阻器,测得多组U、I数据,记录于下表。试在答题纸上的方格纸中建立合适的标度,描点并作出图像 ,由此求得电动势 V,内阻 。(结果均保留到小数点后两位)
次数
1
2
3
4
5
U/V
1.35
1.30
1.25
1.20
1.15
I/A
0.14
0.22
0.30
0.37
0.45
6.(2022·福建·高考真题)在测量某电源电动势和内阻时,因为电压表和电流表的影响,不论使用何种接法,都会产生系统误差,为了消除电表内阻造成的系统误差,某实验兴趣小组设计了如图甲实验电路进行测量。已知。
(1)按照图甲所示的电路图,将图乙中的器材实物连线补充完整 。
(2)实验操作步骤如下:
①将滑动变阻器滑到最左端位置
②接法Ⅰ:单刀双掷开关S与1接通,闭合开关,调节滑动变阻器R,记录下若干组数据的值,断开开关
③将滑动变阻器滑到最左端位置
④接法Ⅱ:单刀双掷开关S与2闭合,闭合开关,调节滑动变阻器R,记录下若干组数据的值,断开开关
⑤分别作出两种情况所对应的和图像
(3)单刀双掷开关接1时,某次读取电表数据时,电压表指针如图丙所示,此时 V。
(4)根据测得数据,作出和图像如图丁所示,根据图线求得电源电动势 V,内阻 Ω。(结果均保留两位小数)
(5)由图丁可知 (填“接法Ⅰ”或“接法Ⅱ”)测得的电源内阻更接近真实值。
(6)综合考虑,若只能选择一种接法,应选择 (填“接法Ⅰ”或“接法Ⅱ”)测量更合适。
7.(2024·甘肃·高考真题)精确测量干电池电动势和内阻需要考虑电表内阻的影响。可用器材有:电压表(量程1.5V,内阻约为)、电流表(量程0.6A)、滑动变阻器、开关、干电池和导线若干。某小组开展了以下实验。
(1)考虑电流表内阻影响
①用图1所示电路测量电流表的内阻。从图2电压表和电流表读数可得电流表内阻 (保留2位有效数字)。
②用图3所示电路测量干电池电动势和内阻。电压表读数、电流表读数、干电池内阻和电流表内阻分别用U、I、r和表示。则干电池电动势 (用I、r和表示)。
③调节滑动变阻器测得多组电表读数,作出图4所示的图像。则待测干电池电动势 V(保留3位有效数字)、内阻 (保留1位小数)。
(2)考虑电压表内阻影响
该小组也尝试用图5所示电路测量电压表内阻,但发现实验无法完成。原因是______(单选,填正确答案标号)。
A.电路设计会损坏仪器 B.滑动变阻器接法错误
C.电压太大无法读数 D.电流太小无法读数
8.(2024·辽宁·高考真题)某探究小组要测量电池的电动势和内阻。可利用的器材有:电压表、电阻丝、定值电阻(阻值为)、金属夹、刻度尺、开关S、导线若干。他们设计了如图所示的实验电路原理图。
(1)实验步骤如下:
①将电阻丝拉直固定,按照图(a)连接电路,金属夹置于电阻丝的 。(填“A”或“B”)端;
②闭合开关S,快速滑动金属夹至适当位置并记录电压表示数U,断开开关S,记录金属夹与B端的距离L;
③多次重复步骤②,根据记录的若干组U、L的值,作出图(c)中图线Ⅰ;
④按照图(b)将定值电阻接入电路,多次重复步骤②,再根据记录的若干组U、L的值,作出图(c)中图线Ⅱ。
(2)由图线得出纵轴截距为b,则待测电池的电动势 。
(3)由图线求得Ⅰ、Ⅱ的斜率分别为、,若,则待测电池的内阻 (用和表示)。
9.(2025·湖北·高考真题)某实验小组为测量一节干电池的电动势E和内阻r,设计了如图(a)所示电路,所用器材如下:干电池、智能手机、电流传感器、定值电阻R0、电阻箱、开关、导线等。按电路图连接电路,将智能手机与电流传感器通过蓝牙无线连接,闭合开关S,逐次改变电阻箱的阻值R,用智能手机记录对应的电流传感器测得的电流I。回答下列问题:
(1)R0在电路中起______(填“保护”或“分流”)作用。
(2)与E、r、R、R0的关系式为______。
(3)根据记录数据作出图像,如图(b)所示。已知R0=9.0Ω,可得E= V(保留三位有效数字),r= Ω(保留两位有效数字)
(4)电流传感器的电阻对本实验干电池内阻的测量结果 (填“有”或“无”)影响。
10.(2021·湖南·高考真题)某实验小组需测定电池的电动势和内阻,器材有:一节待测电池、一个单刀双掷开关、一个定值电阻(阻值为)、一个电流表(内阻为)、一根均匀电阻丝(电阻丝总阻值大于,并配有可在电阻丝上移动的金属夹)、导线若干。由于缺少刻度尺,无法测量电阻丝长度,但发现桌上有一个圆形时钟表盘。某同学提出将电阻丝绕在该表盘上,利用圆心角来表示接入电路的电阻丝长度。主要实验步骤如下:
(1)将器材如图(a)连接:
(2)开关闭合前,金属夹应夹在电阻丝的 端(填“a”或“b”);
(3)改变金属夹的位置,闭合开关,记录每次接入电路的电阻丝对应的圆心角和电流表示数,得到多组数据;
(4)整理数据并在坐标纸上描点绘图,所得图像如图(b)所示,图线斜率为,与纵轴截距为,设单位角度对应电阻丝的阻值为,该电池电动势和内阻可表示为 , (用、、、、表示)
(5)为进一步确定结果,还需要测量单位角度对应电阻丝的阻值。利用现有器材设计实验,在图(c)方框中画出实验电路图 (电阻丝用滑动变阻器符号表示);
(6)利用测出的,可得该电池的电动势和内阻。
11.(2025·河南·模拟预测)学习小组想较准确地测量一节干电池的电动势和内阻。
(1)先利用图甲所示的电路测量电流表的内阻,闭合开关,若滑动变阻器的滑片移到中间附近时,电流表的指针接近满偏,但电流表的指针偏转过小。经过调节后两个电流表的指针都接近满偏。下列调节恰当的是_______(填标号)。
A.减小电阻箱的阻值,滑动变阻器的滑片向右移
B.减小电阻箱的阻值,滑动变阻器的滑片向左移
C.增加电阻箱的阻值,滑动变阻器的滑片向右移
D.增加电阻箱的阻值,滑动变阻器的滑片向左移
(2)调节完成后,电流表的读数为,的读数为,此时电阻箱的阻值为,则电流表的内阻 。(用、和表示)
(3)利用图乙所示的电路测量电池的电动势和内阻。前述步骤测得电流表的内阻,与电流表并联的定值电阻。当电阻箱的阻值为时,电流表的读数为,改变电阻箱的阻值,得到多组数据。作出图像为一条直线,如图丙所示。则待测电源的电动势 ,内阻 。(结果均保留两位有效数字)
12.(2024·北京·高考真题)某兴趣小组利用铜片、锌片和橘子制作了水果电池,并用数字电压表(可视为理想电压表)和电阻箱测量水果电池的电动势E和内阻r,实验电路如图1所示。连接电路后,闭合开关S,多次调节电阻箱的阻值R,记录电压表的读数U,绘出图像,如图2所示,可得:该电池的电动势E = V,内阻r = kΩ。(结果保留两位有效数字)
13.(2025·湖南长沙·模拟预测)某实验小组要测量一节干电池的电动势和内阻,实验室提供了如下实验器材:干电池1节;电压表V(量程0~3V,内阻约为3kΩ);电流表A(量程0~0.6A,内阻约为0.5Ω);开关两个、导线若干。设计的电路图如图甲所示。
(1)按图甲电路图连接电路,闭合开关S2,闭合开关S1前将电阻箱接入电路的电阻调为 (填“零”或“最大”),闭合开关S1后调节电阻箱,使电流表的指针偏转较大,记录这时电压表的示数U0、电流表的示数I0、电阻箱的阻值,则测得电流表的内阻 ;
(2)断开开关S2,多次调节电阻箱,记录每次调节后电阻箱的阻值R及电流表的示数I,某次电流表的示数如图乙所示,这时电路中的电流为 A;根据测得的多组数据作图像,得到图像的斜率为k,图像与纵轴的截距为b,则得到电池的电动势E= 。内阻r= (用k、b、RA表示);
(3)实验小组内的小王同学用此装置实验时保持S2闭合,多次调节电阻箱,测得多组电压表和电流表的示数U、I,作U—I图像,根据图像的斜率及图像与纵轴的截距也求得电源的电动势和内阻,求得的电动势与真实值相比 (填“偏大”“偏小”或“两者相等”)。
1.某实验小组设计了如图甲所示的实验电路,来测量电源的电动势和内阻,实验器材有:待测电源,阻值为R0的定值电阻,内阻可忽略的电流表,总阻值为R0且阻值均匀的四分之一圆形变阻器,变阻器上有可指示滑片转过角度θ的刻度盘,开关、导线若干。回答下列问题:
(1)闭合开关,滑片在顺时针转动的过程中,电流表示数 (填“变大”或“变小”),电路消耗的总功率 (填“变大”或“变小”)。
(2)在实验中转动滑片,改变角度θ(弧度制),测量通过定值电阻R0的电流I,以为纵坐标,为横坐标,作出图像如图乙所示,已知图像的斜率为k,纵截距为b,则电源的电动势为E= 。(用k、b、R。表示)
(3)若时变阻器消耗的功率最大,则k和b应满足的关系式为b= 。
2.一实验小组利用图(a)所示的电路测量一电池的电动势E(约)和内阻r(小于)。图中电压表量程为,内阻:定值电阻;电阻箱R,最大阻值为;S为开关。按电路图连接电路。完成下列填空:
(1)为保护电压表,闭合开关前,电阻箱接入电路的电阻值可以选 (填“5.0”或“15.0”);
(2)闭合开关,多次调节电阻箱,记录下阻值R和电压表的相应读数U;
(3)根据图(a)所示电路,用R、、、E和r表示,得 ;
(4)利用测量数据,做图线,如图(b)所示:
(5)通过图(b)可得 V(保留2位小数), (保留1位小数);
(6)若将图(a)中的电压表当成理想电表,得到的电源电动势为,由此产生的误差为 %。
3.在“测定电池的电动势和内阻”实验中,
(1)用如图1所示的电路图测量,得到的一条实验数据拟合线如图2所示,则该电池的电动势E= V(保留3位有效数字);内阻r= (保留2位有效数字);
(2)现有如图3所示的实验器材,照片中电阻箱阻值可调范围为0~9999Ω,滑动变阻器阻值变化范围为0~10Ω,电流表G的量程为0~3mA、内阻为200Ω,电压表的量程有0~3V和0~15V。请在图3中选择合适的器材,在答题纸相应方框中画出两种测定一节干电池的电动势和内阻的电路图。
4.如图甲所示为某兴趣小组测量电池组的电动势和内阻的实验电路图。现提供器材如下:
A.待测电池组(电动势约为3V,内阻约为1Ω)
B.电压表V1(量程0~15V,内阻约10kΩ)
C.电压表V2(量程0~3V,内阻约3kΩ)
D.电阻箱R(0~99.9Ω)
E.定值电阻R1=2Ω
F.定值电阻R2=100Ω
G.开关和导线若干
依据实验电路图和实验室提供的器材,回答下列问题
(1)在闭合开关前,电阻箱应调到 (填“最大值”“中间值”“最小值”)。
(2)要准确测量电源的电动势和内阻,电压表V应选 (填“B”或“C”),定值电阻R0应选 (填“E”或“F”)。
(3)改变电阻箱的阻值R,记录对应电压表的读数U,作出的图像如图乙所示,图线与横坐标轴的截距为-0.37Ω-1,与纵坐标轴的截距为0.37V-1,则可得该电池组的电动势为 V,内阻为 Ω。(结果均保留两位有效数字)
5.用图1所示的甲、乙两种方法测量某电源的电动势和内电阻(约为1Ω)。其中R为电阻箱,电流表的内电阻约为0.1Ω,电压表的内电阻约为3kΩ。
(1)利用图1中甲图实验电路测电源的电动势E和内电阻r,所测量的实际是图2中虚线框所示“等效电源”的电动势和内电阻。若电流表内电阻用表示,请你用E、r和RA表示出、,并简要说明理由 。
(2)某同学利用图像分析甲、乙两种方法中由电表内电阻引起的实验误差。在图3中,实线是根据实验数据(图甲:U=IR,图乙:)描点作图得到的U-I图像;虚线是该电源的路端电压U随电流I变化的U-I图像(没有电表内电阻影响的理想情况)。
在图3中,对应图甲电路分析的U-I图像是: ;对应图乙电路分析的U-I图像是: 。
(3)综合上述分析,为了减小由电表内电阻引起的实验误差,本实验应选择图1中的 (填“甲”或“乙”)。
6.某物理兴趣小组想利用图甲所示的电路测量一水果电池的电动势和内阻。
(1)由于没有找到合适量程的电压表,小组同学决定利用一个最大阻值为999.9Ω的电阻箱将满偏电流为:内阻的表头改装成量程为0~2V的电压表,应将电阻箱与表头串联,同时将电阻箱的阻值调到 Ω;
(2)将改装后的电压表V按图甲连接好,闭合开关,实验中多次改变电阻箱的阻值R,从电压表中读出相应的电压U。
①一部分同学作出图像如图乙所示,图像的纵截距为、斜率为,如果不考虑电压表的分流作用,则电源的电动势和内阻的测量值分别为 、 ;
②另外一部分同学作出图像如图丙所示,图像的纵截距为、斜率的绝对值为,如果考虑电压表的分流作用,改装成的电压表的内阻用RV表示,则电源的电动势和内阻的测量值分别为 、 。
7.某同学利用如图甲所示的电路测量电源的电动势E和内阻r。提供的器材如下:
A.待测电源(电动势约为1.5V,内阻约几欧姆);
B.电压表(量程0~1V,内阻);
C.电压表(量程0~15V,内阻约为50kΩ);
D.电阻箱R(0~99.9Ω);
E.定值电阻;
F.开关和导线若干。
(1)为了使测量结果尽量准确,电压表V应选择 (填“B”或“C”);
(2)改变图甲电路中电阻箱的阻值R,读出对应电压表的示数U,多次测量,利用测量数据作出-R图线,如图乙所示。已知图像斜率,并且过点(15,1.20),通过图线可得电源电动势 V,内阻 Ω;(均保留2位有效数字)
(3)若将图甲中的电压表当成理想电表,通过图乙计算得到的电源电动势为E',则E' E(填“>”“<”或“”)。
8.利用如图所示①的电路测定电源的电动势和内电阻。
(1)若闭合电键S1,将单刀双掷电键S2掷向a,改变电阻箱R的阻值得到一系列的电压表的读数U,则由于未考虑电压表分流导致电动势的测量值与真实值相比 。(填“偏大”“相等”或“偏小”)
(2)若断开S1,将单刀双掷电键S2掷向b,改变电阻箱R的阻值得到一系列的电流表的读数I,则由于未考虑电流表分压导致内阻的测量值与真实值相比 。(填“偏大”“相等”或“偏小”)
(3)某同学分别按照以上两种方式完成实验操作之后,利用图线处理数据,得到如下两个图像(如图②和③所示),纵轴截距分别是b1、b2,斜率分别为k1、k2,综合两条图线的数据可以避免由于电压表分流和电流表分压带来的系统误差,则电源的电动势E= ,内阻r= 。
9.实验方案对实验测量的精度有直接的影响,某学习小组对“测量电源的电动势和内阻”的实验方案进行了探究.实验室提供的器材有:
干电池一节(电动势约1.5 V,内阻小于1 Ω);
电压表V(量程3 V,内阻约3 kΩ);
电流表A(量程0.6 A,内阻约1 Ω);
滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω);
定值电阻R1(阻值2 Ω);
定值电阻R2(阻值5 Ω);
开关一个,导线若干.
(1)该小组按照图甲所示的电路进行实验,通过调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接近满偏,记录此过程中电压表和电流表的示数,利用实验数据在U-I坐标纸上描点,如图乙所示,结果发现电压表示数的变化范围比较小,出现该现象的主要原因是____.(单选,填正确答案标号)
A.电压表分流
B.干电池内阻较小
C.滑动变阻器最大阻值较小
D.电流表内阻较小
(2)针对电压表示数的变化范围比较小的问题,该小组利用实验室提供的器材改进了实验方案,重新测量得到的数据如下表所示.
序号
1
2
3
4
5
6
7
I/A
0.08
0.14
0.20
0.26
0.32
0.36
0.40
U/V
1.35
1.20
1.05
0.88
0.73
0.71
0.52
请根据实验数据,回答以下问题:
①答题卡的坐标纸上已标出后3组数据对应的坐标点,请在答题卡的坐标纸上标出前4组数据对应的坐标点并画出U-I图像________________
②根据实验数据可知,所选的定值电阻为__________(填“R1”或“R2”).
③用笔画线代替导线,请在下图上按照改进后的方案,将实物图连接成完整电路.
10.某探究小组在实验室中要测量电池(内阻r已知)的电动势和电流表内阻。可利用的器材有:电流表(内阻R待测)、均匀电阻丝(单位长度电阻r0已知)、定值电阻(阻值R1已知)金属夹、刻度尺、开关S、导线若干。他们设计了如图所示的实验电路原理图。
(1)实验步骤如下:
①将电阻丝拉直固定,按照图(a)连接电路,金属夹置于电阻丝的___________端;
(填“A”或“B”)
②闭合开关S,快速滑动金属夹至适当位置,记录电流表示数I,断开开关S,记录金属夹与A 端的距离L;
③多次重复步骤②,根据记录的若干组I、L的值,作出图(c)中一条图线:
④)按照图(b)将定值电阻接人电路,多次重复步骤②,再根据记录的若干组I、L的值,再次作出图(c)中另一条图线,
(2) 图(b)对应的是图(c)中的图线(填“Ⅰ”或“Ⅱ ”)
(3)由图线得出斜率k,则待测电池的电动势E=___________
(4)由图线求得工、Ⅱ的截距分别为b1和b2,若,则待测电流表的内阻RA=______________(用n、r和R1表示)。
11.某实验小组的同学利用如图1所示的电路图完成了“测量电源的电动势和内阻的实验,实验室为其提供的实验器材如下:待测电源(电动势约1.5V,内阻约1Ω),电流表 A1(量程为3A),电流表A2(量程为0.6A),定值电阻R=2.5Ω,电阻丝ab,开关S导线等。请回答下列问题:
(1)为了减小实验误差,实验时电流表应选用________(填实验器材的符号),用笔画线代替导线将图2中的实物图连接起来。
(2)实验时,该小组同学在不同的位置测量电阻丝的直径,某次测量时螺旋测微器的读数如图3所示,则该次测量的电阻丝的直径为d=______________mm
(3)
该小组的同学连接好电路,通过改变电阻丝接入电路的长度L,并记录所对应的电流表的示数I,以为纵轴,L为横轴建立坐标系,将记录的数据描绘在坐标系中,并将数据点拟合成一条直线如图4所示,坐标系中的a、b、c为已知量,若忽略电流表的内阻电阻丝的电阻率为ρ,电阻丝的直径为d,定值电阻的电阻值为R0,则电源的电动势为E=__________,电源的内阻为r=__________。
(4)若考虑电流表内阻的影响,电源电动势的测量值_________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。电源内阻的测量值________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。
12.某学习小组用水果和两种金属电极做了一个“水果电池”,进行了以下实验:
(1)粗测水果电池电动势,某同学将多用电表直流电压2.5V量程直接进行测量,读数如图甲所示,读数为 V。
(2)按图乙所示电路图,测量水果电池的电动势和内阻,其中电压表和电流表均为数字电表,可认为是理想电表。连接好电路后闭合开关,调节滑动变阻器,记录电压表和电流表的示数。作出图像,如图丙中曲线所示。由图像求得水果电池的电动势 V,内阻 (结果保留两位有效数字);
(3)该同学用三个一样的水果电池串联形成一个电池组,能使某发光二极管正常发光,的图像如图丁中曲线所示,则正常发光时的电压 V(保留两位有效数字);
(4)在(3)中,正常发光时,该同学用普通电压表测量二极管两端电压,发现电压表示数小于正常发光时的电压且熄灭,造成电压减小原因可能是 。
13.某兴趣小组的同学用表盘如图甲所示的量程为、内阻为的表头,按如图乙所示电路自制一个由三个挡组成的简易多用电表,1、2两个挡位为电流挡,一个1mA挡,另一个10mA挡。图中和为定值电阻,S为转换开关。请经过计算回答下列问题。
(1)定值电阻的阻值为多少?
(2)连接电路后,装入电动势的电池,把开关S拨到挡位3,将红、黑两表笔短接,调节滑动变阻器使表头满偏,在电流表刻度为处标上0,则图甲中电流表刻度为处标上的阻值为多少欧姆?
(3)使用一段时间后,多用电表电源电动势降低,但仍能进行欧姆调零,用该欧姆表测量某一电阻时,请分析证明测量值比真实值偏大。
14.某实验兴趣小组为了研究电表的改装原理和练习使用多用电表,设计了如下实验。
(1)如图甲所示为欧姆表原理示意图,其中电流表的满偏电流,可变电阻的最大阻值为,电池的电动势,与接线柱相连的是 (选填“黑表笔”或“红表笔”),按正确使用方法测量电阻时,指针指在刻度盘的正中央,则 。
(2)某同学用多用电表粗测电阻时采用“100”倍率,结果多用电表表盘指针位置如图乙中虚线指针位置所示,为了测量更加准确,这时应该采用 (选填“×10”或“×1k”)倍率,欧姆调零后进行测量,如果此时读数如图乙中实线指针位置所示,则读数是 。
(3)一个多用电表的电池用久了,电动势由降成,电池内阻由变成,现用此电表欧姆调零后测量未知电阻,读数为,则其真实值为 。
15.某同学欲将内阻为98.5Ω、量程为100µA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15kΩ刻度正好对应电流表表盘的50µA刻度,可选用的器材还有:定值电阻R0(阻值14kΩ),滑动变阻器R1(最大阻值1500Ω),滑动变阻器R2(最大阻值500Ω),电阻箱(0~99999.9Ω),干电池(E=1.5V,r=1.5Ω),红、黑表笔和导线若干。
(1)欧姆表设计
将图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 、 。
(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,完成校准数据测量,若校准某刻度时,电阻箱旋钮位置如图所示,则电阻箱接入的阻值为 Ω。
16. (1)多用电表是电学实验常用的测量仪表,多用电表有红黑两只表笔,无论测量直流电压还是测量电阻,都是电流从红表笔流入电表、从黑表笔流出电表;在测量直流电压,红表笔电势 (选填“高于”或“低于”)黑红表笔电势;在测量电阻时红表笔电势 (选填“高于”或“低于”)黑红表笔电势。
(2)某同学用毫安表、滑动变阻器、一节干电池和两只表笔组成了一个简单的欧姆表,如图所示。所用毫安表满偏电流,干电池电动势,欧姆表表盘中央刻度称为中值电阻,这个欧姆表的中值电阻为 ,利用这只欧姆表测量电阻时,指针指在电流表刻度的刻度线,则 。
(3)利用这只欧姆表探究一个具有三个接线柱的黑箱,黑箱内没有电源、没有二极管,只有三只电阻,测量结果表格所示,
红表笔连接
端子1
端子1
端子2
黑表笔连接
端子2
端子3
端子3
测量值
83
133
150
则可判断端子、之间电阻为 ,、之间电阻为 ,,之间的电阻为 。
17.某实验小组准备利用量程为0~1mA的灵敏电流计G改装成一个简易多用电表,设计了如图甲所示的电路图。
(1)为较为准确地测得灵敏电流计G的内阻,他们利用如图乙所示的电路进行测量,各电阻箱的阻值分别为,当电阻箱的阻值调整到时,灵敏电流计的示数刚好为零,那么 。
(2)图甲中a、b分别是量程为0~100mA、0~10mA两挡电流表的接线柱,那么两定值电阻的阻值 , 。
(3)图甲中的电源电动势,内阻,当B接c时,使用图丙所示刻度盘的表盘中值刻度为15,这块欧姆表的挡位为 (选填“×1”、“×10”或“×100”)挡,欧姆调零后滑动变阻器接入电路的阻值为 Ω。
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专题08实验:测电源的电动势和内阻、多用电表
一、单选题
1.(25-26高二上·甘肃兰州·期中)某同学利用图甲所示的原理图组装了一个倍率为“”的欧姆表,所用表头G的满偏电流为。现用一系列标准电阻对欧姆表进行标定,并作出间接不同的标准电阻时表头的示数与的关系,如图乙所示,则( )
A.按照惯用标准,图甲中的为黑表笔
B.该同学所用电源电动势为
C.该欧姆表内阻
D.对表盘进行欧姆标度时,量程为0~3mA的表头G表盘上“2mA”处应标的数值为400Ω
【答案】C
【详解】A.欧姆表测电阻时,需要让电流从黑表笔流出从红表笔流进,故黑表笔接电源的正极,红表笔接电源的负极,图甲中的B为红表笔,故A错误;
BC.根据欧姆表的测量原理,当时,流过电路的电流达到满偏即
设欧姆表内阻为
则有当,流过电表的电流为
联立解得,,故B错误,C正确;
D.根据闭合电路欧姆定律
解得
因欧姆表倍率为×10,则量程为0~3mA的表头G表盘上“2mA”处应标的数值为50Ω,故D错误。
故选C。
二、多选题
2.(25-26高二上·山东烟台·月考)如图所示为简单欧姆表的原理示意图,其中电流表的满偏电流,内阻,可变电阻的最大阻值为,电池的电动势,内阻,下列说法正确的是( )
A.与接线柱A相连的是黑表笔
B.按正确使用方法测量电阻时,指针指在刻度盘的正中央,则
C.若该欧姆表使用一段时间后,电池电动势变小,但此表仍能调零,测量的阻值时,则测量值与真实值相等
D.测量电阻时,如果指针偏转角度过大,应将选择开关拨至倍率较小的挡位,重新欧姆调零后再测量
【答案】BD
【详解】A.通过多用表的电流方向是“红入黑出”,所以与接线柱A相连的是红表笔,故A错误;
B.按正确使用方法测量电阻时,指针指在刻度盘的正中央,则,
所以,故B正确;
C.当电池电动势变小时,欧姆表要重新调零,由于满偏电流不变,由可知欧姆表内阻变小,待测电阻的测量值是通过电流表的示数体现出来的,由
由于变小,电流I变小,指针跟原来的位置相比偏左了,欧姆表的示数变大了,即测量值比真实值大,故C错误;
D.测量电阻时,如果指针偏转角度过大,则说明待测电阻较小,应将选择开关拨至倍率较小的挡位重新调零后再进行测量,故D正确。
故选BD。
三、实验题
3.(2025·湖北襄阳·模拟预测)某学习小组用多用电表测定值电阻的阻值并进一步测量电源的电动势和内阻。实验器材有:待测定值电阻R0,待测电源,电阻箱R,多用电表一只,开关一个,导线若干。
(1)用多用电表“×10”的倍率挡进行 后测出了定值电阻R0的阻值,如图甲所示,则该定值电阻的阻值R0= Ω。
(2)然后用如图乙所示的电路测量电源的电动势和内阻,经正确操作后得到几组数据,并根据数据做出电压表示数U的倒数随电阻箱R的阻值的倒数变化的规律如图丙所示,则该电源的电动势E= V,内阻r= Ω。(结果均保留两位有效数字)
(3)若电压表的内阻为1000Ω,则该电源的电动势 V,内阻 Ω。(结果小数点后均保留1位数字)
【答案】(1) 欧姆调零 40
(2) 10 9.1
(3) 10.5 11.6
【详解】(1)[1]用多用电表测定值电阻的阻值,先对多用电表机械调零,再将选择开关调到电阻×10Ω挡,红黑表笔短接,进行欧姆调零。
[2]由图可知,定值电阻的阻值R0=4×10Ω=40Ω
(2)[1]根据闭合电路欧姆定律
整理得
由图丙可知 ,
[2]图像斜率,
(3)[1][2]由实验原理,电动势测量值,内阻测量值
代入数据可得电源的电动势,内阻
4.(2025·河南信阳·模拟预测)若要制作一个刻度盘正中央刻度为15Ω的欧姆表,可以选择的器材如下:
①电池(电动势为3.0V,内阻为2.0Ω);
②电流表G(刻度线清晰,但刻度值不清晰,量程Ig未知,内阻未知);
③电压表V(量程为3V,内阻很大);
④滑动变阻器。R1(0~100Ω);
⑤滑动变阻器R2(0~20Ω);
⑥电阻箱R3(0~9999Ω);
⑦开关、导线若干。
(1)为测量电流表的量程及内阻,可选取所给器材设计如图甲所示的电路。闭合开关,调节滑动变阻器R1的滑片至合适位置,当电阻箱阻值调到9Ω时,电流表恰好满偏,此时电压表的示数为1.80V。将电阻箱阻值调到69Ω,调节滑动变阻器使电压表的示数仍为1.80V,发现电流表恰好半偏。由以上数据可得电流表的内阻Rg= Ω,电流表的量程Ig= mA。
(2)利用所给器材中的电池、电流表、滑动变阻器R2,电阻箱R3制作一个刻度盘正中央刻度为15Ω的欧姆表,请在图乙所示虚线框内将设计的电路图补充完整 ,电阻箱的阻值应调为 Ω。
【答案】(1) 51 30
(2) 9
【详解】(1)[1][2]根据题意有,
联立解得,
(2)[1]题意可知欧姆表内的最大电流为
可知需要G表与变阻箱R3并联改装成大量程电流表,同时电路需串联一个调零电阻R2,故电路图如下
[2]G表与变阻箱R3并联改装成大量程电流表,则有
联立解得
5.(2025·浙江·高考真题)在测量一节干电池的电动势和内阻的实验中,
(1)为了减小测量误差,如图所示的电路中应该选择的是 (选填“甲”或“乙”);
(2)通过调节滑动变阻器,测得多组U、I数据,记录于下表。试在答题纸上的方格纸中建立合适的标度,描点并作出图像 ,由此求得电动势 V,内阻 。(结果均保留到小数点后两位)
次数
1
2
3
4
5
U/V
1.35
1.30
1.25
1.20
1.15
I/A
0.14
0.22
0.30
0.37
0.45
【答案】(1)甲
(2) 1.44/1.45/1.43 0.65/0.66/0.64
【详解】(1)因乙电路中电流表内阻对电源内阻的测量影响较大,则为了减小测量误差,如图所示的电路中应该选择的是甲;
(2)根据实验数据做出电源的U-I图像如图
[1][2]由结合图像可知
内阻
6.(2022·福建·高考真题)在测量某电源电动势和内阻时,因为电压表和电流表的影响,不论使用何种接法,都会产生系统误差,为了消除电表内阻造成的系统误差,某实验兴趣小组设计了如图甲实验电路进行测量。已知。
(1)按照图甲所示的电路图,将图乙中的器材实物连线补充完整 。
(2)实验操作步骤如下:
①将滑动变阻器滑到最左端位置
②接法Ⅰ:单刀双掷开关S与1接通,闭合开关,调节滑动变阻器R,记录下若干组数据的值,断开开关
③将滑动变阻器滑到最左端位置
④接法Ⅱ:单刀双掷开关S与2闭合,闭合开关,调节滑动变阻器R,记录下若干组数据的值,断开开关
⑤分别作出两种情况所对应的和图像
(3)单刀双掷开关接1时,某次读取电表数据时,电压表指针如图丙所示,此时 V。
(4)根据测得数据,作出和图像如图丁所示,根据图线求得电源电动势 V,内阻 Ω。(结果均保留两位小数)
(5)由图丁可知 (填“接法Ⅰ”或“接法Ⅱ”)测得的电源内阻更接近真实值。
(6)综合考虑,若只能选择一种接法,应选择 (填“接法Ⅰ”或“接法Ⅱ”)测量更合适。
【答案】 见解析 1.30 1.80 2.50 接法Ⅱ 接法Ⅱ
【详解】(1)[1]根据图甲所示的电路图,实物连接如图所示
(3)[2]量程为的电压表分度值为,需要估读到分度值的下一位,由图丙可知电压表读数为
(4)[3]当单刀双掷开关接1时,电流表示数为零时,电压表测量准确,故电动势为的纵轴截距,则有
[4]当单刀双掷开关接2时,电压表示数为零时,电流表测量准确,由图像可知此时电路电流为,根据闭合电路欧姆定律可知
解得内阻为
(5)[5]由图丁可知图像的斜率为
解得
由图丁可知图像的斜率为
解得
可得
故接法Ⅱ测得的电源内阻更接近真实值。
(6)[6]由电路图可知接法Ⅰ的误差来源是电流表的分压,接法Ⅱ的误差来源是电压表的分流,由于电源内阻较小,远小于电压表内阻,结合(5)问分析可知,若只能选择一种接法,应选择接法Ⅱ更合适。
7.(2024·甘肃·高考真题)精确测量干电池电动势和内阻需要考虑电表内阻的影响。可用器材有:电压表(量程1.5V,内阻约为)、电流表(量程0.6A)、滑动变阻器、开关、干电池和导线若干。某小组开展了以下实验。
(1)考虑电流表内阻影响
①用图1所示电路测量电流表的内阻。从图2电压表和电流表读数可得电流表内阻 (保留2位有效数字)。
②用图3所示电路测量干电池电动势和内阻。电压表读数、电流表读数、干电池内阻和电流表内阻分别用U、I、r和表示。则干电池电动势 (用I、r和表示)。
③调节滑动变阻器测得多组电表读数,作出图4所示的图像。则待测干电池电动势 V(保留3位有效数字)、内阻 (保留1位小数)。
(2)考虑电压表内阻影响
该小组也尝试用图5所示电路测量电压表内阻,但发现实验无法完成。原因是______(单选,填正确答案标号)。
A.电路设计会损坏仪器 B.滑动变阻器接法错误
C.电压太大无法读数 D.电流太小无法读数
【答案】(1) 1.0 1.40 1.0
(2)D
【详解】(1)[1]由图2可知,电压表读数为
电流表读数为
根据欧姆定律可得电流表内阻为
[2]由闭合电路欧姆定律可知,干电池电动势的表达式为
[3][4]根据变形为
根据图像可知,纵截距
斜率的绝对值
所以待测干电池电动势为
电源内阻为
(2)由于将电压表串联接在电路中,电压表内阻很大,电路中电流太小,故无法完成实验的原因可能是电流太小无法读数。
故选D。
8.(2024·辽宁·高考真题)某探究小组要测量电池的电动势和内阻。可利用的器材有:电压表、电阻丝、定值电阻(阻值为)、金属夹、刻度尺、开关S、导线若干。他们设计了如图所示的实验电路原理图。
(1)实验步骤如下:
①将电阻丝拉直固定,按照图(a)连接电路,金属夹置于电阻丝的 。(填“A”或“B”)端;
②闭合开关S,快速滑动金属夹至适当位置并记录电压表示数U,断开开关S,记录金属夹与B端的距离L;
③多次重复步骤②,根据记录的若干组U、L的值,作出图(c)中图线Ⅰ;
④按照图(b)将定值电阻接入电路,多次重复步骤②,再根据记录的若干组U、L的值,作出图(c)中图线Ⅱ。
(2)由图线得出纵轴截距为b,则待测电池的电动势 。
(3)由图线求得Ⅰ、Ⅱ的斜率分别为、,若,则待测电池的内阻 (用和表示)。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)为了保护电路,闭合开关前,金属夹置于电阻丝的最大阻值处,由图可知,应该置于端。
(2)对于电路图(a),根据闭合电路欧姆定律有
设金属丝的电阻率为,横截面积为,结合欧姆定律和电阻定律
联立可得
整理可得
对于电路图(b),根据闭合电路欧姆定律有
结合欧姆定律和电阻定律
联立后整理
可知图线的纵轴截距
解得
(3)由题意可知
又
联立解得
9.(2025·湖北·高考真题)某实验小组为测量一节干电池的电动势E和内阻r,设计了如图(a)所示电路,所用器材如下:干电池、智能手机、电流传感器、定值电阻R0、电阻箱、开关、导线等。按电路图连接电路,将智能手机与电流传感器通过蓝牙无线连接,闭合开关S,逐次改变电阻箱的阻值R,用智能手机记录对应的电流传感器测得的电流I。回答下列问题:
(1)R0在电路中起______(填“保护”或“分流”)作用。
(2)与E、r、R、R0的关系式为______。
(3)根据记录数据作出图像,如图(b)所示。已知R0=9.0Ω,可得E= V(保留三位有效数字),r= Ω(保留两位有效数字)
(4)电流传感器的电阻对本实验干电池内阻的测量结果 (填“有”或“无”)影响。
【答案】(1)保护
(2)
(3) 1.47 1.3
(4)有
【详解】(1)R0与电阻箱串联,可知,R0在电路中起保护作用。
(2)根据闭合电路欧姆定律
化简可得
(3)[1][2]结合上述有
结合图(b)有,
解得,
(4)当电流传感器有内阻时,所测的电源内阻
导致电源内阻测量值偏大,即电流传感器的电阻对本实验干电池内阻的测量结果有影响。
10.(2021·湖南·高考真题)某实验小组需测定电池的电动势和内阻,器材有:一节待测电池、一个单刀双掷开关、一个定值电阻(阻值为)、一个电流表(内阻为)、一根均匀电阻丝(电阻丝总阻值大于,并配有可在电阻丝上移动的金属夹)、导线若干。由于缺少刻度尺,无法测量电阻丝长度,但发现桌上有一个圆形时钟表盘。某同学提出将电阻丝绕在该表盘上,利用圆心角来表示接入电路的电阻丝长度。主要实验步骤如下:
(1)将器材如图(a)连接:
(2)开关闭合前,金属夹应夹在电阻丝的 端(填“a”或“b”);
(3)改变金属夹的位置,闭合开关,记录每次接入电路的电阻丝对应的圆心角和电流表示数,得到多组数据;
(4)整理数据并在坐标纸上描点绘图,所得图像如图(b)所示,图线斜率为,与纵轴截距为,设单位角度对应电阻丝的阻值为,该电池电动势和内阻可表示为 , (用、、、、表示)
(5)为进一步确定结果,还需要测量单位角度对应电阻丝的阻值。利用现有器材设计实验,在图(c)方框中画出实验电路图 (电阻丝用滑动变阻器符号表示);
(6)利用测出的,可得该电池的电动势和内阻。
【答案】
【详解】(2)[1]开关闭合前,为了保护电路中的元件,应将电阻丝的最大阻值接入电路,根据电阻定律可知电阻丝接入越长,接入电阻越大,金属夹应夹在电阻丝的端。
(4)[2]设圆心角为时,电阻丝接入电路中的电阻为,根据闭合电路欧姆定律可知
整理得
结合图象的斜率和截距满足
,
解得电源电动势和内阻为
(5)[3]实验器材中有定值电阻和单刀双掷开关,考虑使用等效法测量电阻丝电阻,如图
原理的简单说明:
① 将开关置于位置,读出电流表示数;
② 将开关置于电阻丝处,调节电阻丝的角度,直到电流表示数为,读出此时角度θ ;
③ 此时,即可求得的数值。
11.(2025·河南·模拟预测)学习小组想较准确地测量一节干电池的电动势和内阻。
(1)先利用图甲所示的电路测量电流表的内阻,闭合开关,若滑动变阻器的滑片移到中间附近时,电流表的指针接近满偏,但电流表的指针偏转过小。经过调节后两个电流表的指针都接近满偏。下列调节恰当的是_______(填标号)。
A.减小电阻箱的阻值,滑动变阻器的滑片向右移
B.减小电阻箱的阻值,滑动变阻器的滑片向左移
C.增加电阻箱的阻值,滑动变阻器的滑片向右移
D.增加电阻箱的阻值,滑动变阻器的滑片向左移
(2)调节完成后,电流表的读数为,的读数为,此时电阻箱的阻值为,则电流表的内阻 。(用、和表示)
(3)利用图乙所示的电路测量电池的电动势和内阻。前述步骤测得电流表的内阻,与电流表并联的定值电阻。当电阻箱的阻值为时,电流表的读数为,改变电阻箱的阻值,得到多组数据。作出图像为一条直线,如图丙所示。则待测电源的电动势 ,内阻 。(结果均保留两位有效数字)
【答案】(1)B
(2)
(3) 1.5V 1.5
【详解】(1)在保证电流表的电流基本不变的情况下,增加电流表的电流,需要电阻箱分担更多的电流,所以需减小电阻箱的阻值。若只减小电阻箱的阻值,并联电阻减小,分压减小,电流表的示数减小,这时需减小滑动变阻器的阻值,可让电流表的读数再次接近满偏,电流表的读数也会增加。若调节合适,两个电流表的指针都接近满偏。
故选B。
(2)通过电阻箱的电流为,电阻箱两端的电压为,电流表的电压等于电阻箱两端的电压。由欧姆定律可得,电流表的内阻
(3)[1][2]电流表与定值电阻的并联电阻为
通过电池的电流
当电阻箱的阻值为时,由闭合电路欧姆定律可知
两边同时取倒数,可得
即
可得
可知图像为一条直线,直线的斜率
可得
与纵轴的截距
可知
12.(2024·北京·高考真题)某兴趣小组利用铜片、锌片和橘子制作了水果电池,并用数字电压表(可视为理想电压表)和电阻箱测量水果电池的电动势E和内阻r,实验电路如图1所示。连接电路后,闭合开关S,多次调节电阻箱的阻值R,记录电压表的读数U,绘出图像,如图2所示,可得:该电池的电动势E = V,内阻r = kΩ。(结果保留两位有效数字)
【答案】 1.0 3.3
【详解】[1][2]由闭合电路欧姆定律得,解得
结合题图2可得
,
13.(2025·湖南长沙·模拟预测)某实验小组要测量一节干电池的电动势和内阻,实验室提供了如下实验器材:干电池1节;电压表V(量程0~3V,内阻约为3kΩ);电流表A(量程0~0.6A,内阻约为0.5Ω);开关两个、导线若干。设计的电路图如图甲所示。
(1)按图甲电路图连接电路,闭合开关S2,闭合开关S1前将电阻箱接入电路的电阻调为 (填“零”或“最大”),闭合开关S1后调节电阻箱,使电流表的指针偏转较大,记录这时电压表的示数U0、电流表的示数I0、电阻箱的阻值,则测得电流表的内阻 ;
(2)断开开关S2,多次调节电阻箱,记录每次调节后电阻箱的阻值R及电流表的示数I,某次电流表的示数如图乙所示,这时电路中的电流为 A;根据测得的多组数据作图像,得到图像的斜率为k,图像与纵轴的截距为b,则得到电池的电动势E= 。内阻r= (用k、b、RA表示);
(3)实验小组内的小王同学用此装置实验时保持S2闭合,多次调节电阻箱,测得多组电压表和电流表的示数U、I,作U—I图像,根据图像的斜率及图像与纵轴的截距也求得电源的电动势和内阻,求得的电动势与真实值相比 (填“偏大”“偏小”或“两者相等”)。
【答案】(1) 最大
(2) 0.50
(3)偏小
【详解】(1)[1]闭合开关前将电阻箱接入电路的电阻调为最大,以保护电路;
[2]根据电阻定义式可得
(2)[1] 电流表的示数为0.50A
[2][3] 根据闭合电路欧姆定律则有
解得
根据图像的意义可得,
解得,
(3)由于电压表的分流,小王同学测得的电动势比真实值小。
1.某实验小组设计了如图甲所示的实验电路,来测量电源的电动势和内阻,实验器材有:待测电源,阻值为R0的定值电阻,内阻可忽略的电流表,总阻值为R0且阻值均匀的四分之一圆形变阻器,变阻器上有可指示滑片转过角度θ的刻度盘,开关、导线若干。回答下列问题:
(1)闭合开关,滑片在顺时针转动的过程中,电流表示数 (填“变大”或“变小”),电路消耗的总功率 (填“变大”或“变小”)。
(2)在实验中转动滑片,改变角度θ(弧度制),测量通过定值电阻R0的电流I,以为纵坐标,为横坐标,作出图像如图乙所示,已知图像的斜率为k,纵截距为b,则电源的电动势为E= 。(用k、b、R。表示)
(3)若时变阻器消耗的功率最大,则k和b应满足的关系式为b= 。
【答案】(1) 变小 变大
(2)
(3)
【详解】(1)[1]滑片顺时针转动,变阻器接入电路的阻值变小,外电阻变小,路端电压变小,电流表示数变小;
[2]因为外电阻减小,可知电路总电阻减小,故干路电流变大,电路消耗的总功率
可知电路消耗的总功率P变大。
(2)由闭合电路欧姆定律可知
整理可得
所以,
解得,
(3)将电源与支路等效为一个新电源,当等效内阻等于对应的电阻时,变阻器消耗的功率最大,故
又因为
所以
2.一实验小组利用图(a)所示的电路测量一电池的电动势E(约)和内阻r(小于)。图中电压表量程为,内阻:定值电阻;电阻箱R,最大阻值为;S为开关。按电路图连接电路。完成下列填空:
(1)为保护电压表,闭合开关前,电阻箱接入电路的电阻值可以选 (填“5.0”或“15.0”);
(2)闭合开关,多次调节电阻箱,记录下阻值R和电压表的相应读数U;
(3)根据图(a)所示电路,用R、、、E和r表示,得 ;
(4)利用测量数据,做图线,如图(b)所示:
(5)通过图(b)可得 V(保留2位小数), (保留1位小数);
(6)若将图(a)中的电压表当成理想电表,得到的电源电动势为,由此产生的误差为 %。
【答案】 15.0 1.58 2.0 5
【详解】(1)[1]为了避免电压表被烧坏,接通电路时电压表两端的电压不能比电表满偏电压大,则由并联电路分压可得
代入数据解得
因此选。
(3)[2]由闭合回路的欧姆定律可得
化简可得
(5)[3][4]由上面公式可得
由图象计算可得
代入可得
将代入解析式可得
解得
(6)[5]如果电压表为理想电压表,则可有
则此时
因此误差为
3.在“测定电池的电动势和内阻”实验中,
(1)用如图1所示的电路图测量,得到的一条实验数据拟合线如图2所示,则该电池的电动势E= V(保留3位有效数字);内阻r= (保留2位有效数字);
(2)现有如图3所示的实验器材,照片中电阻箱阻值可调范围为0~9999Ω,滑动变阻器阻值变化范围为0~10Ω,电流表G的量程为0~3mA、内阻为200Ω,电压表的量程有0~3V和0~15V。请在图3中选择合适的器材,在答题纸相应方框中画出两种测定一节干电池的电动势和内阻的电路图。
【答案】 1.46(1.45~1.47均可) 0.64(0.63~0.67均可)
【详解】(1)[1]根据闭合电路欧姆定律可得
将题干中得图线延长与横纵轴分别相交,如图
可知图像与纵轴交点即为电动势,即
[2]图像斜率的绝对值为电源内阻,即
(2)[3]电流表量程太小,使用电阻箱和电压表代替电流表进行测量,电路图如图
根据闭合电路欧姆定律
变形得
绘制图像,可知图像斜率为,与纵轴截距为,从而求解电动势和内阻;
也可以通过电阻箱改装电流表,扩大电流表得量程,实现电流得测量,电路图如图
I为改变量程之后的电流表示数,根据闭合电路欧姆定律
可以绘制图像求解电动势和内阻。
4.如图甲所示为某兴趣小组测量电池组的电动势和内阻的实验电路图。现提供器材如下:
A.待测电池组(电动势约为3V,内阻约为1Ω)
B.电压表V1(量程0~15V,内阻约10kΩ)
C.电压表V2(量程0~3V,内阻约3kΩ)
D.电阻箱R(0~99.9Ω)
E.定值电阻R1=2Ω
F.定值电阻R2=100Ω
G.开关和导线若干
依据实验电路图和实验室提供的器材,回答下列问题
(1)在闭合开关前,电阻箱应调到 (填“最大值”“中间值”“最小值”)。
(2)要准确测量电源的电动势和内阻,电压表V应选 (填“B”或“C”),定值电阻R0应选 (填“E”或“F”)。
(3)改变电阻箱的阻值R,记录对应电压表的读数U,作出的图像如图乙所示,图线与横坐标轴的截距为-0.37Ω-1,与纵坐标轴的截距为0.37V-1,则可得该电池组的电动势为 V,内阻为 Ω。(结果均保留两位有效数字)
【答案】(1)最大值
(2) C E
(3) 2.7 0.70
【详解】(1)为保护电路,在闭合开关前,电阻箱应调到最大值,使电路初始电流最小。
(2)[1] 电池组电动势约为3V,所以电压表应选C,量程为,更匹配,测量更准确;
[2] 电池组内阻约为,定值电阻R0应选E,R1=2Ω,与内阻数量级匹配,便于实验测量;若选F,阻值过大,电路电流过小,电压表读数变化不明显。
(3)[1][2] 根据闭合电路欧姆定律有
变形得
所以在图像中,纵轴截距为
解得该电池组的电动势为
同理有斜率为
解得该电池组的内阻为
5.用图1所示的甲、乙两种方法测量某电源的电动势和内电阻(约为1Ω)。其中R为电阻箱,电流表的内电阻约为0.1Ω,电压表的内电阻约为3kΩ。
(1)利用图1中甲图实验电路测电源的电动势E和内电阻r,所测量的实际是图2中虚线框所示“等效电源”的电动势和内电阻。若电流表内电阻用表示,请你用E、r和RA表示出、,并简要说明理由 。
(2)某同学利用图像分析甲、乙两种方法中由电表内电阻引起的实验误差。在图3中,实线是根据实验数据(图甲:U=IR,图乙:)描点作图得到的U-I图像;虚线是该电源的路端电压U随电流I变化的U-I图像(没有电表内电阻影响的理想情况)。
在图3中,对应图甲电路分析的U-I图像是: ;对应图乙电路分析的U-I图像是: 。
(3)综合上述分析,为了减小由电表内电阻引起的实验误差,本实验应选择图1中的 (填“甲”或“乙”)。
【答案】 ,,理由见解析 C A 乙
【详解】(1)[1]将电源和电流表视为等效电源,电源电动势是电源本身具有的属性,电流表不具有产生电动势的本领,所以等效电源的电动势仍然为
而电流表的内阻和电动势的内阻作为等效电源的内阻,即
(2)[2]对甲图,考虑电表内阻时,根据闭合电路欧姆定律得
变形得
直接通过实验获得数据,可得
图像与纵轴截距均为电源电动势,虚线对应的斜率大小为,实线对应的斜率大小为,所以对应图甲电路分析的图像是C;
[3]对乙图,考虑电表内阻时(即虚线对应的真实情况),根据闭合电路欧姆定律得
变形得
直接通过实验获得数据,可得
虚线对应的斜率大小为,实线对应的斜率大小为,虚线对应的纵轴截距为,实线对应的纵轴截距为;两图线在时,对应的短路电流均为,所以对应图乙电路分析的图像是A。
(3)[4]图甲虽然测量的电源电动势准确,但电流表分压较为明显,所以内阻测量的误差很大;图乙虽然电动势和内阻测量均偏小,但是电压表内阻很大,分流不明显,所以电动势和内阻的测量误差较小,所以选择图乙可以减小由电表内电阻引起的实验误差。
6.某物理兴趣小组想利用图甲所示的电路测量一水果电池的电动势和内阻。
(1)由于没有找到合适量程的电压表,小组同学决定利用一个最大阻值为999.9Ω的电阻箱将满偏电流为:内阻的表头改装成量程为0~2V的电压表,应将电阻箱与表头串联,同时将电阻箱的阻值调到 Ω;
(2)将改装后的电压表V按图甲连接好,闭合开关,实验中多次改变电阻箱的阻值R,从电压表中读出相应的电压U。
①一部分同学作出图像如图乙所示,图像的纵截距为、斜率为,如果不考虑电压表的分流作用,则电源的电动势和内阻的测量值分别为 、 ;
②另外一部分同学作出图像如图丙所示,图像的纵截距为、斜率的绝对值为,如果考虑电压表的分流作用,改装成的电压表的内阻用RV表示,则电源的电动势和内阻的测量值分别为 、 。
【答案】(1)200
(2)
【详解】(1)利用电阻箱和表头改装成电压表,应该将电阻箱与表头串联分压,根据
可得电阻箱电阻的阻值为
(2)①[1][2]根据闭合电路欧姆定律,不考虑电压表分流时有
化简得
从而有
解得
②[3][4]如果考虑电压表的分流,则根据闭合电路欧姆定律可得
变形得
从而有
解行
7.某同学利用如图甲所示的电路测量电源的电动势E和内阻r。提供的器材如下:
A.待测电源(电动势约为1.5V,内阻约几欧姆);
B.电压表(量程0~1V,内阻);
C.电压表(量程0~15V,内阻约为50kΩ);
D.电阻箱R(0~99.9Ω);
E.定值电阻;
F.开关和导线若干。
(1)为了使测量结果尽量准确,电压表V应选择 (填“B”或“C”);
(2)改变图甲电路中电阻箱的阻值R,读出对应电压表的示数U,多次测量,利用测量数据作出-R图线,如图乙所示。已知图像斜率,并且过点(15,1.20),通过图线可得电源电动势 V,内阻 Ω;(均保留2位有效数字)
(3)若将图甲中的电压表当成理想电表,通过图乙计算得到的电源电动势为E',则E' E(填“>”“<”或“”)。
【答案】(1)B
(2) 1.8 4.3
(3)<
【详解】(1)待测干电池的电动势约为1.5V,故电压表选用B。
(2)[1][2]由闭合电路的欧姆定律可得
化简可得
可知-R图线的斜率
解得
图线过点(15,1.20),代入以上方程,则有
解得
(3)若将图中的电压表当成理想电表,则有
解得
则有
解得
根据上述有
即有
由于,可知。
8.利用如图所示①的电路测定电源的电动势和内电阻。
(1)若闭合电键S1,将单刀双掷电键S2掷向a,改变电阻箱R的阻值得到一系列的电压表的读数U,则由于未考虑电压表分流导致电动势的测量值与真实值相比 。(填“偏大”“相等”或“偏小”)
(2)若断开S1,将单刀双掷电键S2掷向b,改变电阻箱R的阻值得到一系列的电流表的读数I,则由于未考虑电流表分压导致内阻的测量值与真实值相比 。(填“偏大”“相等”或“偏小”)
(3)某同学分别按照以上两种方式完成实验操作之后,利用图线处理数据,得到如下两个图像(如图②和③所示),纵轴截距分别是b1、b2,斜率分别为k1、k2,综合两条图线的数据可以避免由于电压表分流和电流表分压带来的系统误差,则电源的电动势E= ,内阻r= 。
【答案】(1)偏小;(2)偏大;(3);
【分析】(1)开关接a时,采用电压表与电阻箱并联的方式测量电动势和内电阻,明确电表内阻的影响,根据闭合电路欧姆定律进行分析列出对应的表达式,从而确定误差情况;
(2)开关接b时,采用电流表与电阻箱串联的方式测量,根据闭合电路欧姆定律进行分析列出对应的表达式,从而确定误差情况;
(3)分析两种方式所得出的准确值表达式,从而分析与电表内阻无关的物理量,从而确定真实值。
【详解】解:(1)根据闭合电路欧姆定律:
变形得:
因此图像的纵轴截距
则电动势
图像的斜率,则电源内阻 r=kE;
由图示电路图可知,由于电压表的分流作用,通过电源的电流大于这是造成系统误差的原因;若考虑电源电压表内阻,则表达式为
变形得:;则由数学规律可知,电动势E偏小;内阻偏小;
(2)根据闭合电路欧姆定律E=I(R+r)变形,得到与R的关系式,
根据数学知识得知,图像的斜率的倒数等于电源的电动势E,纵轴截距的绝对值等于电源的内阻r与电动势的比值,则可知,电动势的测量值与真实值相比相等,没有考虑电流表的内阻,即实际内阻r=bE﹣RA,所以内电阻的测量值与真实值相比偏大;
(3)由以上分析可知,小题(2)中电动势是准确的,所以;而小题(1)图像的斜率;联立解得:
9.实验方案对实验测量的精度有直接的影响,某学习小组对“测量电源的电动势和内阻”的实验方案进行了探究.实验室提供的器材有:
干电池一节(电动势约1.5 V,内阻小于1 Ω);
电压表V(量程3 V,内阻约3 kΩ);
电流表A(量程0.6 A,内阻约1 Ω);
滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω);
定值电阻R1(阻值2 Ω);
定值电阻R2(阻值5 Ω);
开关一个,导线若干.
(1)该小组按照图甲所示的电路进行实验,通过调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接近满偏,记录此过程中电压表和电流表的示数,利用实验数据在U-I坐标纸上描点,如图乙所示,结果发现电压表示数的变化范围比较小,出现该现象的主要原因是____.(单选,填正确答案标号)
A.电压表分流
B.干电池内阻较小
C.滑动变阻器最大阻值较小
D.电流表内阻较小
(2)针对电压表示数的变化范围比较小的问题,该小组利用实验室提供的器材改进了实验方案,重新测量得到的数据如下表所示.
序号
1
2
3
4
5
6
7
I/A
0.08
0.14
0.20
0.26
0.32
0.36
0.40
U/V
1.35
1.20
1.05
0.88
0.73
0.71
0.52
请根据实验数据,回答以下问题:
①答题卡的坐标纸上已标出后3组数据对应的坐标点,请在答题卡的坐标纸上标出前4组数据对应的坐标点并画出U-I图像________________
②根据实验数据可知,所选的定值电阻为__________(填“R1”或“R2”).
③用笔画线代替导线,请在下图上按照改进后的方案,将实物图连接成完整电路.
【答案】(1)B
(2)①见解析 ②R1 ③见解析
【解析】 (1)电压表示数变化过小,则原因是外电阻比内阻大的多,即电源内阻偏小,故选B.
(2)①根据数据做出U-I图像如图;
②由图像可知r+R定==2.63 Ω,电源内阻小于1 Ω,则定值电阻大于1.63 Ω,可知定值电阻为R1;
③定值电阻与电源串联,电路如图;
10.某探究小组在实验室中要测量电池(内阻r已知)的电动势和电流表内阻。可利用的器材有:电流表(内阻R待测)、均匀电阻丝(单位长度电阻r0已知)、定值电阻(阻值R1已知)金属夹、刻度尺、开关S、导线若干。他们设计了如图所示的实验电路原理图。
(1)实验步骤如下:
①将电阻丝拉直固定,按照图(a)连接电路,金属夹置于电阻丝的___________端;
(填“A”或“B”)
②闭合开关S,快速滑动金属夹至适当位置,记录电流表示数I,断开开关S,记录金属夹与A 端的距离L;
③多次重复步骤②,根据记录的若干组I、L的值,作出图(c)中一条图线:
④)按照图(b)将定值电阻接人电路,多次重复步骤②,再根据记录的若干组I、L的值,再次作出图(c)中另一条图线,
(2) 图(b)对应的是图(c)中的图线(填“Ⅰ”或“Ⅱ ”)
(3)由图线得出斜率k,则待测电池的电动势E=___________
(4)由图线求得工、Ⅱ的截距分别为b1和b2,若,则待测电流表的内阻RA=______________(用n、r和R1表示)。
【答案】(1)B (2)I (3) (4)
【解析】(1)为了保护电路,闭合开关前,金属夹置于电阻丝的最大阻值处,由图可知,应该置于B端。
(2)(3)(4)对于电路图(a),根据闭合电路欧姆定律有 E=I(RA+r0+R1),整理可得:。同理对电路图(b)可得:,故图(b)对应的是图(c)中的图线I;故k=。又,且,联立得RA=。
11.某实验小组的同学利用如图1所示的电路图完成了“测量电源的电动势和内阻的实验,实验室为其提供的实验器材如下:待测电源(电动势约1.5V,内阻约1Ω),电流表 A1(量程为3A),电流表A2(量程为0.6A),定值电阻R=2.5Ω,电阻丝ab,开关S导线等。请回答下列问题:
(1)为了减小实验误差,实验时电流表应选用________(填实验器材的符号),用笔画线代替导线将图2中的实物图连接起来。
(2)实验时,该小组同学在不同的位置测量电阻丝的直径,某次测量时螺旋测微器的读数如图3所示,则该次测量的电阻丝的直径为d=______________mm
(3)
该小组的同学连接好电路,通过改变电阻丝接入电路的长度L,并记录所对应的电流表的示数I,以为纵轴,L为横轴建立坐标系,将记录的数据描绘在坐标系中,并将数据点拟合成一条直线如图4所示,坐标系中的a、b、c为已知量,若忽略电流表的内阻电阻丝的电阻率为ρ,电阻丝的直径为d,定值电阻的电阻值为R0,则电源的电动势为E=__________,电源的内阻为r=__________。
(4)若考虑电流表内阻的影响,电源电动势的测量值_________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。电源内阻的测量值________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。
【答案】(1)A(1分) 如图所示(1分)
(2)0.613(±0.002,2分)
(3)
(2分);(2分)
(4) 等于(1分);大于(1分)
【详解】(1)由电路图可知,回路中电流的最大值为,所以电流表应选择 A,依据电路图1依次将实物图连线,如图所示。
(2)螺旋测微器的精确值为0.01mm,具体读数由固定刻度和可动刻度组成,由题图3可知电阻丝的直径为d=0.5 mm+11.3 x0.0l mm=0.613 mm。
(3)由闭合电路欧姆定律得E=I(r+R0+R),又由电阻定律得,电阻丝的横截面积为整理得,结合图4得,电源的电动势为,又,电源的内阻为r=
(4)若考虑电流表的内阻,则有E=I(r+R0+RA+R),
整理得,电源电动势的真实值,内阻的真实值为,显然电源电动势的测量值等于真实值,电源内阻的测量值大于真实值。
12.某学习小组用水果和两种金属电极做了一个“水果电池”,进行了以下实验:
(1)粗测水果电池电动势,某同学将多用电表直流电压2.5V量程直接进行测量,读数如图甲所示,读数为 V。
(2)按图乙所示电路图,测量水果电池的电动势和内阻,其中电压表和电流表均为数字电表,可认为是理想电表。连接好电路后闭合开关,调节滑动变阻器,记录电压表和电流表的示数。作出图像,如图丙中曲线所示。由图像求得水果电池的电动势 V,内阻 (结果保留两位有效数字);
(3)该同学用三个一样的水果电池串联形成一个电池组,能使某发光二极管正常发光,的图像如图丁中曲线所示,则正常发光时的电压 V(保留两位有效数字);
(4)在(3)中,正常发光时,该同学用普通电压表测量二极管两端电压,发现电压表示数小于正常发光时的电压且熄灭,造成电压减小原因可能是 。
【答案】(1)1.00
(2) 0.97 0.75
(3)2.1/2.0
(4)由于电压表内阻与LED灯的电阻相差不多,电压表的分流作用明显,导致干路电流增大,内电压增大,路端电压减小。
【详解】(1)根据多用表的读法可知,水果电池的电动势为
(2)[1][2]根据闭合电路的欧姆定律可得
整理可得
故在图像中,纵截距即为电源的电动势,则有
斜率为电源的内阻,则有
(3)当三个一样的水果电池串联形成一个电池组时,作出该电源的I-U图线,如图所示
两图线的交点横坐标即为LED正常发光时的电压,即
(4)由于电压表内阻与LED灯的电阻相比较小,电压表的分流作用明显,导致干路电流增大,内电压增大,路端电压减小。
13.某兴趣小组的同学用表盘如图甲所示的量程为、内阻为的表头,按如图乙所示电路自制一个由三个挡组成的简易多用电表,1、2两个挡位为电流挡,一个1mA挡,另一个10mA挡。图中和为定值电阻,S为转换开关。请经过计算回答下列问题。
(1)定值电阻的阻值为多少?
(2)连接电路后,装入电动势的电池,把开关S拨到挡位3,将红、黑两表笔短接,调节滑动变阻器使表头满偏,在电流表刻度为处标上0,则图甲中电流表刻度为处标上的阻值为多少欧姆?
(3)使用一段时间后,多用电表电源电动势降低,但仍能进行欧姆调零,用该欧姆表测量某一电阻时,请分析证明测量值比真实值偏大。
【答案】(1)
(2)
(3)略(见详解)
【详解】(1)开关拨到挡位2时,电流表量程为,则有
代入数据解得
(2)当开关S拨到挡位3时,欧姆表的内阻
当表头电流为时,根据欧姆定律得
解得
(3)设原电源电动势为,调零后欧姆表内阻为。测量电阻时,电流
当电源电动势降低为(),调零后新的内阻
此时测量同一电阻,电流
由于,则
因此。而欧姆表的刻度是基于原电动势标定的,电流越小对应的刻度阻值越大,故测量值比真实值偏大。
14.某实验兴趣小组为了研究电表的改装原理和练习使用多用电表,设计了如下实验。
(1)如图甲所示为欧姆表原理示意图,其中电流表的满偏电流,可变电阻的最大阻值为,电池的电动势,与接线柱相连的是 (选填“黑表笔”或“红表笔”),按正确使用方法测量电阻时,指针指在刻度盘的正中央,则 。
(2)某同学用多用电表粗测电阻时采用“100”倍率,结果多用电表表盘指针位置如图乙中虚线指针位置所示,为了测量更加准确,这时应该采用 (选填“×10”或“×1k”)倍率,欧姆调零后进行测量,如果此时读数如图乙中实线指针位置所示,则读数是 。
(3)一个多用电表的电池用久了,电动势由降成,电池内阻由变成,现用此电表欧姆调零后测量未知电阻,读数为,则其真实值为 。
【答案】(1) 红表笔 5
(2) 120
(3)150
【详解】(1)[1]在电源外部电流由正极流向负极,而电流由红表笔流入多用电表,由黑表笔流出多用电表,与接线柱A相连的是红表笔;
[2]测电阻时指针指在刻度盘的正中央,则等于欧姆表的内阻,即
(2)[1]用“”倍率测电阻时,指针偏角太大,说明电阻较小,为了测量更准确,应换用更小的倍率,即换用“”倍率;
[2]由图乙实线指针位置可知,读数是
(3)由题意知
又,
根据闭合电路欧姆定律有,
联立解得
15.某同学欲将内阻为98.5Ω、量程为100µA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15kΩ刻度正好对应电流表表盘的50µA刻度,可选用的器材还有:定值电阻R0(阻值14kΩ),滑动变阻器R1(最大阻值1500Ω),滑动变阻器R2(最大阻值500Ω),电阻箱(0~99999.9Ω),干电池(E=1.5V,r=1.5Ω),红、黑表笔和导线若干。
(1)欧姆表设计
将图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 、 。
(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,完成校准数据测量,若校准某刻度时,电阻箱旋钮位置如图所示,则电阻箱接入的阻值为 Ω。
【答案】(1) 900 R1
(2) 45 5
(3) 0 35000.0
【详解】(1)[1]连线如图
[2]根据欧姆表的改装原理,当电流计满偏时,有
解得
[3]为了滑动变阻器的安全,则滑动变阻器选择R1。
(2)[1]在a处,有
解得
[2]在b处,有
解得
(3)[1]校准时应将红黑表笔短接,调节滑动变阻器,使欧姆表指针指到0kΩ处;
[2]由图可知,电阻箱接入的电阻为
16. (1)多用电表是电学实验常用的测量仪表,多用电表有红黑两只表笔,无论测量直流电压还是测量电阻,都是电流从红表笔流入电表、从黑表笔流出电表;在测量直流电压,红表笔电势 (选填“高于”或“低于”)黑红表笔电势;在测量电阻时红表笔电势 (选填“高于”或“低于”)黑红表笔电势。
(2)某同学用毫安表、滑动变阻器、一节干电池和两只表笔组成了一个简单的欧姆表,如图所示。所用毫安表满偏电流,干电池电动势,欧姆表表盘中央刻度称为中值电阻,这个欧姆表的中值电阻为 ,利用这只欧姆表测量电阻时,指针指在电流表刻度的刻度线,则 。
(3)利用这只欧姆表探究一个具有三个接线柱的黑箱,黑箱内没有电源、没有二极管,只有三只电阻,测量结果表格所示,
红表笔连接
端子1
端子1
端子2
黑表笔连接
端子2
端子3
端子3
测量值
83
133
150
则可判断端子、之间电阻为 ,、之间电阻为 ,,之间的电阻为 。
【答案】(1) 高于 低于
(2)
(3)
【详解】(1)[1][2]测量直流电压时,红笔接正极,电流从红表笔流入,黑表笔流出,因此红表笔电势高。测量电阻时,电流也是电流从红表笔流入,黑表笔流出,表针才不会出现反偏。欧姆表的电池在欧姆表内部,由于必须遵循电流从红表笔流入、黑表笔流出的原则,黑表笔电势要高于红表笔电势。
(2)[1]毫安表满偏时有
解得欧姆表的中值电阻为
[2]当电流表刻度的,有
解得
(3)[1][2][3]推断黑盒子内部电阻连接如图所示
则端子、之间电阻为
端子、之间电阻为
端子,之间的电阻为
联立解得,,
则黑盒子内部电阻连接如图所示
则端子、之间电阻为100,、之间电阻为200,,之间的电阻为300
17.某实验小组准备利用量程为0~1mA的灵敏电流计G改装成一个简易多用电表,设计了如图甲所示的电路图。
(1)为较为准确地测得灵敏电流计G的内阻,他们利用如图乙所示的电路进行测量,各电阻箱的阻值分别为,当电阻箱的阻值调整到时,灵敏电流计的示数刚好为零,那么 。
(2)图甲中a、b分别是量程为0~100mA、0~10mA两挡电流表的接线柱,那么两定值电阻的阻值 , 。
(3)图甲中的电源电动势,内阻,当B接c时,使用图丙所示刻度盘的表盘中值刻度为15,这块欧姆表的挡位为 (选填“×1”、“×10”或“×100”)挡,欧姆调零后滑动变阻器接入电路的阻值为 Ω。
【答案】(1)36
(2) 0.4 3.6
(3) ×10 145.8
【详解】(1)[1]根据惠斯通电桥平衡方程可知
代入数据解得
(2)[2][3]接a接线柱,电流表满偏时有
接b接线柱,电流表满偏时有
联立解得
(3)[4][5]欧姆调零后,短接表笔,灵敏电流计满偏,则有
解得
欧姆表内阻为
B接c时,使用图丙所示刻度盘的表盘中值刻度为15,此时内外阻值应相等,则欧姆表应为“×10”挡位。
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