寒假作业06 电学实验1(巩固培优)高二物理人教版
2025-12-30
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内容正文:
限时练习:40min 完成时间: 月 日 天气:
作业06 电学实验1
考点1测量金属丝的电阻率
三层必刷:巩固提升+能力培优+创新题型
1.(2025•武功县校级模拟)某同学想通过实验测定一捆铜导线的实际长度,查得铜的电阻率ρ=1.7×10﹣8Ω•m,并用多用电表的欧姆挡粗测铜导线的电阻约为15Ω。请设计一个在不拆散整捆导线的情况下测定导线的实际长度的方案,除待测导线Rx外,实验室还提供了下列器材:
A.电源(电动势E=6V,内阻可以忽略)
B.电流表A1(量程为10mA,内阻)
C.电流表A2(量程为0.3A,内阻未知)
D.电阻箱R(0~9999.9Ω)
E.滑动变阻器RL(0~10Ω,额定电流为0.4A)
F.开关S、导线若干
已知所有电表均由同一表头改装,请回答下列问题:
(1)用螺旋测微器测量铜导线头上的导体横截面的直径,示数如图甲所示,则铜导线的直径d= mm。
(2)因实验室未提供电压表,故可以用电流表A1与电阻箱R (填“串联”或“并联”)来改装成量程为5V的电压表,通过计算可知电阻箱的阻值R= Ω。
(3)根据以上器材和粗测铜导线电阻值的情况下,完成对铜导线电阻Rx的精确测量,在图乙所示的虚线框中画出最优实验电路原理图。
(4)测量时发现两电流表的偏转角度总是相同,通过计算可知导线的实际长度L= m(保留三位有效数字)。
2.(2026•浙江一模)某兴趣小组要测量一个未知电阻,Rx的阻值,实验室提供的器材如下:
A.多用电表
B.恒压电源(输出电压为3V)
C.电压表(量程0~3V,内阻约为1kΩ)
D.电流表(量程0~3mA,内阻约为40Ω)
E.滑动变阻器(最大阻值20Ω)
F.定值电阻R1.R2.电阻箱R.灵敏电流表G
G.开关及导线若干
(1)该小组先用多用电表的电阻挡粗测Rx的阻值。选用“×10”挡试测时,指针如图a所示,于是决定换用 (选填“×1”或“×100”)倍率。换用另一倍率后,重新进行欧姆调零,方可再次进行测量指针如图b所示,测量值为 Ω。
(2)接下来该小组采用伏安法继续测量。
①为使电阻的测量结果尽量准确且在调节电路的过程中电压表示数的变化范围足够大,应选择以下哪个电路进行测量? 。
②下列关于伏安法测电阻实验误差的说法正确的是 。
A.由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差
B.若将电流表和电压表的内阻计算在内,可以消除偶然误差
C.用U﹣I图像处理数据求电阻Rx可以减小偶然误差
D.该小组选用合理电路进行测量,Rx的测量值小于真实值
(3)该小组又采用了实验电路如图c测量,连接好电路,先将滑动变阻器的阻值调至最大,闭合开关,调节滑动变阻器滑片位置,再调节电阻箱的阻值,直到灵敏电流表G的示数为零,读出此时电阻箱阻值R,R1和R2均为阻值已知的定值电阻,由以上数据可得Rx的阻值为 (用题中给的物理量的字母表示)。
3.(2024秋•咸阳期末)某同学通过实验测量一种合金丝的电阻率。
(1)如图甲所示,用螺旋测微器测量合金丝的直径。从图中的示数可读出合金丝的直径为 mm。
(2)按图乙所示的电路图测量合金丝的电阻Rx(阻值约为5Ω),实验中使用的器材还有:
A.电源(输出电压为4V)
B.电流表(量程0~0.6A,内阻约0.1Ω)
C.电压表(量程0~3V,内阻约3kΩ)
D.滑动变阻器(最大阻值10Ω)
E.开关、导线等
①根据图乙电路图,在图丙中将实物连线补充完整。
②实验时,开关S2应接 (选填“a”或“b”)端。
(3)正确连接电路后,闭合开关,调节滑动变阻器,某次测量电压表示数为U,电流表示数为I,接入电路的合金丝长度为L、直径为D,若将电表视为理想电表,则合金丝的电阻率ρ= 。(用已知或所测得的物理量符号表示)
4.(2025秋•重庆期中)在测定一根粗细均匀金属丝的电阻率的实验中:
(1) 某学生用螺旋测微器测定该金属丝的直径时,测得的结果如图1所示,则该金属丝的直径
d= mm。
(2)实验室提供了下列可选用的器材(电阻丝的总阻值大约为10Ω)
A.电源电压恒为E=3.0V,内阻不计
B.电压表V1(0~3V,内阻约3kΩ);
C.电压表V2(0~15V,内阻约15kΩ)
D.电流表A1(0~0.6A,内阻约0.125Ω);
E.电流表A2(0~3A,内阻约0.0255Ω)
F.滑动变阻器R1(0~5Ω,3A)
G.滑动变阻器R2(0~1750Ω,3A)
H.开关S、导线若干
①滑动变阻器应选 ,电流表应选 ,电压表应选 (选填选项前的字母);
②将器材如图2连接好后,在金属丝上夹一个可沿金属丝滑动的金属触头P,触头的位置可从刻度尺上读出。实验时改变触头P与金属丝接触的位置,多次改变金属丝接入电路的长度l,调节滑动变阻器滑动触头的位置,使电流表的读数达到某一相同值I时,记录电压表的示数U,从而得到多个的值,作出图像,如图3所示。
③由图3所给数据,可得金属丝的电阻率ρ= ;(用a、b、c、d表示)
④请从理论上分析并说明,③问求得的金属丝电阻率 (选填“存在”或“不存在”)因电表内阻带来的误差。
5.(2025秋•市中区校级期中)电阻率是用来表示各种材料导电性能的物理量。某同学在实验室测量一新材料制成的圆柱体的电阻率。
(1)用螺旋测微器测量其横截面直径,示数如图甲所示,可知其直径 mm;用游标卡尺测其长度,示数如图乙所示,可知其长度为 mm。
(2)用多用电表粗测其电阻约为6Ω。为了减小实验误差,需进一步用伏安法测量圆柱体的电阻,要求待测电阻两端的电压能从0开始连续可调。除待测圆柱体R0外,实验室还备有的实验器材如下:
A.电压表V1(量程3V,内阻约为6kΩ)
B.电压表V2(量程6V,内阻约为15kΩ)
C.电流表A1(量程0.6A,内阻约为1Ω)
D.电流表A2(量程30mA,内阻约为20Ω)
E.滑动变阻器R(阻值范围0~5Ω,2.0A)
D.直流电源E(电动势为5V)
E.开关
F.导线若干
则该实验电路应选择电压表 (填A或B),应选择的电流表 (填C或D),电路应选择如图丙电路中的 。
(3)根据正确的实验电路进行实物接线。根据实物接线图,闭合电键之前应该将滑动变阻器的滑片滑动到 端(填左或右)。
(4)某次实验测出圆管两端的电压为U,圆管中的电流为I,圆管的外直径为D,内直径为d,长度为L,则圆管的电阻率为ρ= 。(用本小问中给出的U、I、D、d、L表示,单位均已为国际单位)
6.(2024秋•衡阳期末)学习了测电阻的方法后,物理兴趣小组欲设计实验测量未知电阻Rx的阻值。
(1)先用多用电表欧姆挡粗测电阻,使用多用电表前要先进行 ,然后将换挡开关扳至欧姆挡×10倍率后,两表笔短接,进行欧姆调零,使指针指到 (填“电流”或“电阻”)刻度的最大处,指针指向为如图所示虚线位置,更换 (填“×1”或“×100”)倍率后, (填“需要”或“不需要”)重新欧姆调零,指针指到如图所示实线位置。
(2)实验室提供的器材有:
直流电源6V,内阻不计
电压表V1,量程为0~3V,内阻为3kΩ
电压表V2,量程为0~15V,内阻为15kΩ
电流表A1,量程为0~300mA,内阻约为1Ω
电流表A2,量程为0~3A,内阻约为0.1Ω
定值电阻R1为3kΩ
定值电阻R2为12kΩ
滑动变阻器R,最大阻值约为5Ω,允许通过的最大电流为2A
开关和导线若干
①根据以上器材,在下方虚线框中设计出测Rx的实验电路图,要求测量误差尽可能小并标明所选器材;
②某次小组同学记录的电压表的示数为2.40V,电流表的示数为240mA,则由此可得未知电阻Rx的阻值为 Ω(结果保留三位有效数字)。
考点2练习使用多用电表
三层必刷:巩固提升+能力培优+创新题型
1.(2025秋•重庆期中)(1)用多用电表的欧姆挡测量阻值约为十几万欧的电阻Rx,以下给出的是可能的操作步骤,其中S为选择开关,P为欧姆调零旋钮,把你认为正确的步骤选出来,并将其按合理的顺序填写在横线上 (填步骤前的字母);
A.旋转S使其尖端对准欧姆挡×10000
B.将两表笔分别连接到被测电阻的两端,读出Rx的阻值后,断开两表笔
C.旋转S使其尖端对准欧姆挡×1000
D.将两表笔短接,调节P使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度,断开两表笔
E.旋转S使其尖端对准交流500V挡,并拔出两表笔
根据图所示指针位置,此被测电阻的阻值约为 Ω;
(2)下列关于用多用电表欧姆挡测电阻的说法中正确的是 。
A.测量阻值不同的电阻时都必须重新调零
B.测量电阻时,电流从红表笔流入多用电表,再从黑表笔流出
C.测量电路中的某个电阻,应该把该电阻与电路断开
D.测电阻时如果指针偏转角过小,应将选择开关S拨至倍率较小的挡位,重新调零后测量
2.(2025•洮北区校级模拟)某同学在“练习使用多用电表”实验中,进行了以下测量:
(1)某次测量电压时,选择“直流电压50V”挡,指针偏转如图甲所示,则测量结果为 22.6 V。
(2)使用欧姆挡“×10”挡测量电阻时,由于电表长时间未使用,内部电源的电动势和内阻发生了变化,导致无法欧姆调零,该同学设置了如图乙所示电路测量电表内部电源的电动势,虚线框内为多用电表内部电路,a和b为多用电表的两个表笔。
①表笔a为 (填“红”或“黑”)表笔;
②调节电阻箱,获得多组电流表读数I和电阻箱读数R,使用图像法处理数据,若要使绘制图像为直线,应以“R”为纵坐标,以 (填“I”或“”)为横坐标,测得图像斜率为k,则现电表内部电源的电动势为 。不考虑偶然误差,则该电动势的测量值 (填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
3.(2025•广州模拟)电阻式触摸屏的原理可简化为:如图(a),按压屏幕时,相互绝缘的两层导电层就在按压点位置有了接触,两导电层便并联接入电路,简化过程如图(b)中虚线框内结构所示。
(1) 将一块电阻式触摸屏单元接入电路中,如图(b)。先将开关接“1”让电容器充电,足够长时间后,再将开关切换到“2”,通过电压传感器观察电容器两端的电压随时间变化的情况。图(c)中画出了按压和不按压两种情况下电容器两端的电压U随时间t变化的图像,则按压状态对应的图像应为图(c)中
的 (填“虚线”或“实线”)所示。
(2)为测定该触摸屏单元未按压状态下的电阻Rx,制作一个只有两种倍率(×10Ω,×100Ω)的简易欧姆表,如图中虚线框内电路图所示,实验器材有:
微安表(量程500μA,内阻为150Ω)
滑动变阻器R(最大阻值50Ω,额定电流2A)
电阻箱R0(最大阻值9999.9Ω)
电池组E(3.0V,2Ω)
开关及导线若干
请你完成以下内容:
①断开开关,将滑动变阻器滑片置于最右端时,即为欧姆挡的其中一个倍率;置于另一个位置M(图中未画出)时,则为另一个倍率。当滑片置于最右端时,闭合开关S,调节电阻箱R0直到微安表满偏,此时通过滑动变阻器的电流为 mA,电阻箱的阻值为 Ω,对应的挡位为 (填“×10”或“×100”)挡。
②实际测量时,发现指针偏转 (填“较大”或“较小”),应将滑动变阻器的滑片滑动到位置M完成换挡,进行规范的操作后,将P、Q接在待测电阻Rx两端,稳定后微安表指针偏转到满偏刻度的,Rx= Ω。
4.(2025•陕西模拟)某实验小组计划将量程为Ig=1mA、内阻Rg=80Ω的毫安表改装成简易欧姆表并测量电阻的阻值。
实验室提供以下器材:
(1)毫安表(参数如上)
(2)定值电阻若干(R1=10Ω,R2=100Ω,R3=1kΩ)
(3)滑动变阻器R4(最大阻值1kΩ)
(4)电源E(标称电动势1.5V,内阻未知)
(5)待测电阻Rx
(6)红表笔、黑表笔、导线若干
实验步骤如下:
(1)按图1所示的电路连接实验器材,其中A表笔应接 表笔(填“红”或“黑”),定值电阻应选 (填“R1”“R2”或“R3”)。
(2)将两表笔短接,调节滑动变阻器,使毫安表指针指向 (填“0mA”“0.5mA”或“1mA”)处。
(3)将待测电阻Rx接入两表笔之间,毫安表指针如图2所示,则待测电阻的测量值R测= Ω。
(4)经检查,该实验小组发现所用电源的电动势小于1.5V,则该电阻的测量值 (填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
(5)更换电动势为1.5V的标准电源后,在毫安表表盘上标出对应的电阻数值,使此欧姆表的倍率为“×100”。
(6)按图3所示的电路改装欧姆表,可以将欧姆表的倍率变为“×10”,则图中R5阻值为 Ω。
5.(2025•银川校级模拟)如图1所示,多用电表是一种多功能仪表,简单的多用电表可用来测量直流电流、直流电压、交变电流、交变电压以及电阻,部分多用电表还可以测量电容。图2是某个多用电表的电路图,该多用电表有6个挡位,直流电流1mA挡和2.5mA挡、直流电压1V挡和5V挡以及两个欧姆挡,表头G的满偏电流Ig=250μA,内阻rg=480Ω,其中R1、R2、R3、R4、R5均为定值电阻。
(1)定值电阻R2= Ω,R4= Ω。
(2)在图2中选择某一欧姆挡测量电阻,此时电源电动势E=1.5V,电源内阻未知,测量前先进行调零,然后测得表盘示数如图3所示,则选择的欧姆挡位为 (选填×1、×10、×100、×1k)。
(3)部分多用电表可测量电容器的电容值。将多用电表调至电容挡,用红黑表笔连接电容器,给电容器充电,测得电流I﹣t关系如图4所示,t=10s后红黑表笔电压恒为U=2V,则多用电表显示测得的电容值为 F(计算结果保留2位有效数字)。
6.(2025•漳平市校级模拟)小军同学学习了多用电表的原理后,自己设计了一个简易的可以用来测量电流和电阻的多用电表,并标定了刻度,其电路图如图。将欧姆表中央刻度值设计为“15”,通过调整S1、S2的开闭状态,可以形成“×1”、“×10”、“×100”三个挡位。所用的器材有:
电源E(电动势E=15V,内阻可忽略)
电流表A(量程IA=10mA,内阻RA=900Ω)
电阻箱R0(0~9999.9Ω)
定值电阻R1=100Ω,R2阻值未知
开关两个S1、S2,表笔两个a、b
导线若干。
回答下列问题:
(1)按照多用电表的使用规则,表笔a应为 红 (填“红”或“黑”)表笔。
(2)表笔b与接线柱“ ”(填“1”或“2”)连接时,多用电表为测电流的挡位。
(3)测量电流时,若将开关S1闭合、S2断开,电流表的量程被扩大至 mA。
(4)当使用欧姆表的“10”挡时,发现指针偏转幅度较大,此时应该换成“ ”(填“×1”或“100”)档。调整S1、S2的状态换成相应挡位后,应重新进行欧姆调零,调零后电阻箱的阻值为 Ω。
考点3伏安法测电阻
三层必刷:巩固提升+能力培优+创新题型
1.(2025秋•上饶期中)某同学使用两种不同的方式测量未知电阻阻值Rx。
(1)按照如图甲电路进行器材选择和电路连接。经正确操作,得到电流表示数为I1、电压表示数为U1,则该未知电阻的测量值为 ;理论上该测量值比被测电阻阻值 (填“偏大”或“偏小”);改变电阻箱阻值得到多组电流表、电压表示数,以电压为纵轴,电流为横轴对数据进行拟合,用斜率表示被测电阻阻值。这种用图像得到的被测阻值与真实阻值比较 (填“偏大”“偏小”或“相等”)。
(2)按照如图乙所示电路进行器材选择和电路连接。单刀双掷开关接通1,记录电流表示数I;再把单刀双掷开关接通2,调整电阻箱阻值,当阻值为R时,电流表示数为I,则被测电阻阻值为 。
2.(2025秋•新郑市期中)小明同学网购了一卷长度为100m,横截面积为1.5mm2的漆包铜线,他查阅了一下课本,得知铜的电阻率ρ=1.7×10﹣8Ω•m,他想知道这卷铜线是否为高纯度铜线,于是他把这卷铜线带到了实验室,他先测量了铜线的长度和横截面直径,经计算发现长度和横截面积都是准确的,接着他开始测量铜线的电阻,实验室有以下器材:
A.电流表A1(量程0~0.6A,内阻约为4Ω);
B.电流表A2(量程0~3A,内阻约为0.1Ω);
C.电压表V1(量程为0~3V,内阻约为6kΩ);
D.电压表V2(量程为0~15V,内阻约为30kΩ);
E.滑动变阻器R1(最大阻值为5Ω);
F.滑动变阻器R2(最大阻值为200Ω);
G.电源E(电动势为3.0V,内阻很小);
H.开关S一个,导线若干。
(1)为使测量尽量准确,电压表选择 ,电流表选择 ,滑动变阻器选择 (填器材前的字母代号);
(2)小明同学设计了两个实验电路,请你帮他选出本次实验的最佳电路为 ;
(3)某次小明在测量时,电压表、电流表的示数如图丙所示,电流表的读数为 A,电压表的读数为 V。则判断该导线 (填“是”或“不是”)高纯度铜线。
3.(2025秋•沙坪坝区校级期中)在电学实验中,利用电压表和电流表的测量读数来完成有关实验的方法常被称为“伏安法”,小明和小华两位同学对“伏安法”及其应用展开了一系列研究。
(1)小明设计了如图甲所示电路,用于测量未知电阻的阻值Rx、电源的电动势E和内阻r。实验中,他改变电阻箱的阻值,记录了多组电阻箱读数R及相应的电压表示数U和电流表示数I,得到的实验数据如表所示,根据表中数据在同一坐标系中分别作出U﹣I、U﹣I总图像,如图乙所示。据此可求得待测电阻的阻值Rx= Ω,电源的电动势E= V,内阻r Ω。(结果均保留2位有效数字)
R(Ω)
20
40
60
80
100
U(V)
0.63
0.79
0.87
0.91
0.94
I(mA)
12.7
15.8
17.4
18.2
18.8
44.1
35.6
31.9
29.5
28.2
(2)由于电压表内阻未知,(1)中得到的Rx测量值存在一定的系统误差。小华研究后发现,在不知道电流表和电压表内阻的情况下,通过优化电路设计,也可以得到较准确的Rx测量值,如图丙所示是他设计的优化实验电路,其中R0为定值电阻,电压表、电流表的内阻未知,两电表均可正常读数。简述利用图丙电路准确测量Rx的主要操作和需要读取的实验数据: 。利用读取的数据表示Rx测量值的表达式Rx= 。
4.(2025秋•泉州期中)某待测电阻约为500Ω,利用以下实验器材用“伏安法”进一步测量其阻值。
A.电流表A(量程0~10mA,内阻RA=10Ω)
B.电压表V(量程0~15V,内阻RV约为10kΩ)
C.滑动变阻器R(0~20Ω,额定电流1A)
D.电源E(15V,内阻约1Ω)
E.开关S、导线若干
(1)为减小实验误差,该实验的电路图应选用图中 。
(2)实验器材所给电流表量程不足,为了更准确测量,小浩准备将电流表量程扩大为30mA,则小浩需要给电流表 (填“串联”或“并联”)一个阻值为 Ω的定值电阻。
5.(2025秋•山西期中)小明同学网购了一卷长度为100m,横截面积为1.5mm2的漆包铜线,他查阅了一下课本,得知铜的电阻率ρ=1.7×10﹣8Ω•m,他想知道这卷铜线是否为高纯度铜线,于是他把这卷铜线带到了实验室,他先测量了铜线的长度和横截面直径,经计算发现长度和横截面积都是准确的,接着他开始测量铜线的电阻,实验室有以下器材:
A.电流表A1(量程0~0.6A,内阻约为4Ω)
B.电流表A2(量程0~3A,内阻约为0.1Ω)
C.电压表V1(量程为0~3V,内阻约为6kΩ)
D.电压表V2(量程为0~15V,内阻约为30kΩ)
E.滑动变阻器R1(最大阻值为5Ω)
F.滑动变阻器R2(最大阻值为200Ω)
G.电源E(电动势为3.0V,内阻很小)
H.开关S一个,导线若干
(1)为使测量尽量准确,电压表选择 ,电流表选择 ,滑动变阻器选择 (填器材前的字母代号)。
(2)小明同学设计了两个实验电路,请你帮他选出本次实验的最佳电路为 。
(3)某次小明在测量时,电压表、电流表的示数如图所示,电流表的读数为 A,电压表的读数为 V。则判断该导线 (填“是”或“不是”)高纯度铜线。
6.(2025秋•启东市期中)实验小组做“伏安法测定导体的电阻”实验,实验室提供的器材有:待测金属丝、电池组(电动势3V,内阻约1Ω)、电流表(内阻约0.1Ω)、电压表(内阻约3kΩ)、滑动变阻器R(0﹣10Ω,额定电流2A)、开关、导线若干。
(1)实验要求被测电阻两端的电压从0开始连续增大,应选用图1中 甲 图所示的电路图。
(2)图2是测量Rx的实验器材实物图,图中已连接了部分导线,请根据题(1)所选的电路图,用笔画线代替导线把电路连接完整。
(3)实验小组进行实验测量,记录数据如表:
次数
U/V
I/A
1
0.10
0.02
2
0.30
0.06
3
0.70
0.16
4
1.00
0.22
5
1.50
0.34
6
1.70
0.46
7
2.30
0.52
实验小组在坐标纸上作U﹣I图像,如图3所示。图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点。请你在图中标出第3、5、6次测量数据的坐标点,并描绘出U﹣I图线。由图线得到金属丝的阻值Rx= Ω(保留两位有效数字)。
(4)实验中产生误差的主要原因是 。
(5)按本实验所选用的电路做实验时,将滑动变阻器滑片P从一端滑向另一端,随滑片P移动距离x的增加,被测电阻Rx两端的电压U也随之增加(U不超过电表量程),下列反映U﹣x关系的示意图中可能正确的 。
考点4半偏法测电表内阻
三层必刷:巩固提升+能力培优+创新题型
1.(2024秋•庐阳区校级期末)某兴趣小组利用半偏法测量量程为100mA的电流表的内阻,实验电路如图甲所示。
实验步骤如下:
①按图连接好电路,将电阻箱R1的阻值调至最大;
②闭合开关S1、断开开关S2,调节电阻箱R1,使电流表满偏;
③保持电阻箱R1接入电路的电阻不变,再闭合开关S2,调节电阻箱R2使电流表示数为50mA,记录此时电阻箱R2的阻值。
(1)在步骤③中,若记录的电阻箱阻值R2=3.0Ω,则电流表的内阻为 Ω;
(2)将该电流表和电阻箱并联改装成一个量程为0.6A的新电流表,则电阻箱的阻值应该调整到 Ω;
(3)该小组用这个新电流表去测量一节干电池的电动势和内阻,除了待测干电池、新电流表、开关和若干导线之外,实验室还提供了以下器材:
A.电压表V(量程为3V、内阻约为1kΩ)
B.滑动变阻器R(0~20Ω,最大电流为2A)
该小组设计的电路图如图乙所示,为了准确测量干电池内阻,改装后的新电流表应该接在 (选填“a”或“b”)点。
(4)闭合开关S,改变滑动变阻器滑片的位置,记录多组电压表的示数U和新电流表的示数I,根据实验数据所绘制出的U﹣I图像如图丙所示。根据图像可得,被测干电池的电动势E= V,内阻r= Ω(结果均保留两位小数)。
2.(2025秋•浑南区校级期中)(1)某小组同学先用半偏法通过如图甲所示的电路来测量灵敏电流计G的内阻,滑动变阻器R1应 (填“远大于”或“远小于”)Rg;实验步骤如下:
①实验时,先断开开关S2,闭合开关S1,调节滑动变阻器R1,使得G的示数为Ig;
②保持R1的阻值不变,再闭合S2,调节电阻箱R2,使得G的示数为,此时电阻箱R2的示数如图乙所示,则G的内阻为 Ω;
根据实验方案可知:该实验中G的内阻测量值 (选填“大于”或“小于”)真实值。
(2)该小组同学又设计了图丙所示电路来测量某一电源电动势E和内阻r,其中E1是辅助电源。
实验步骤如下:
①闭合开关S1、S2,调节R1和R2,使灵敏电流计G的示数为零,读出电流表和电压表的示数I1和U1;
②改变R1、R2的阻值, ,读出电流表和电压表的示数I2和U2;
③重复②中的操作,得到多组I和U,根据所得数据作出U﹣I图像如图丁所示;
由图丁可得:电源电动势E= V,内阻r= Ω(结果均保留2位小数)。
3.(2025•盐池县三模)某同学在实验室找到一批量程0~3mA但内阻未知的毫安表。为了后续便于改装,决定先测量出其准确的内阻值。
(1)某同学先按图甲所示的电路图连接电路,闭合开关S1,调节滑动变阻器使得毫安表G1指针满偏,再闭合开关S2,调节电阻箱Rx使得毫安表G1指针半偏,并记录下此时电阻箱的阻值。若将该阻值作为毫安表内阻的测量值,则该测量值 毫安表内阻的真实值(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
(2)实验中发现,闭合开关S2,调节电阻箱Rx时,毫安表G2在实验过程中示数变化较大,这是因为 。
A.电源电动势较小
B.定值电阻R1较大
C.电阻箱最大阻值较小
(3)为了减小测量误差,该同学采用了一种“补偿”电路进行测量,如图乙所示,操作步骤如下:
①闭合开关S1、S3,调节滑动变阻器RP至合适位置,记录下此时毫安表G1的示数I1=3mA;
②断开开关S3,闭合开关S4,调节滑动变阻器Rp′使毫安表G2示数为0,此时毫安表G1的示数为 3 mA;
③再闭合开关S2,调节电阻箱Rx与 (选填“RP”、“Rp′”)使得毫安表G2示数为0,记录下此时毫安表G1的示数I2=1.3mA,电阻箱的示数Rx=195Ω。
则毫安表内阻为 Ω。
4.(2025•奎文区校级开学)某物理兴趣小组要将一个内阻未知的电流表改装成量程为3V的电压表,为此他们用如图所示电路测定该电流表的内阻,实验室可提供的器材如下:
A.电流表G:满偏电流为300μA,内阻未知;
B.干电池E:电动势为3V,内阻未知;
C.滑动变阻器R1:最大阻值约为5kΩ,额定电流为1A;
D.滑动变阻器R2:最大阻值为16kΩ,额定电流为0.5A;
E.电阻箱R0:0~9999.9Ω;
F.开关两个,导线若干。
(1)滑动变阻器R应选用 (选填“C”或“D”),将开关S1、S2都断开,连接好实物图,使滑动变阻器接入电路的电阻达到最大后,闭合开关S1,移动滑动变阻器的滑片,使电流表G的示数为200μA。
(2)闭合开关S2,调节电阻箱R0的阻值为100Ω时,电流表G的示数为100μA,则电流表G的内阻r= Ω。
若仅考虑系统误差,则测量值比实际值略 (选填“偏大”或“偏小”)。
(3)为将该电流表改装成量程为3V的电压表,需串联电阻的阻值为 Ω。
5.(2025春•广东期末)某教师为提升自身实验操作水准,利用假期在实验室练习利用半偏法测量电压表的内阻。实验室提供以下器材:
电池(电动势约为4V,内阻可忽略不计);
滑动变阻器A(阻值范围为0~2000Ω);
滑动变阻器B(阻值范围为0~20Ω);
电阻箱(最大阻值为9999.9Ω);
待测电压表(量程为0~3V,内阻约为3000Ω);
开关及导线若干。
(1)该教师设计了如图所示的电路图,滑动变阻器应选择 (选填“A”或“B”);
(2)正确连接电路后进行如下操作:
①把滑动变阻器的滑片P滑到 (选填“a”或“b”)端,并将电阻箱的阻值调到零,闭合开关S;
②闭合开关S,调节滑动变阻器滑片的位置,使电压表的指针指到满刻度;
③保持开关S闭合、滑动变阻器滑片的位置不变,调整电阻箱的阻值,当电阻箱阻值为R1时,电压表的指针指在满刻度的处,即可认为该电压表的内阻为R1。
(3)该电压表的实际内阻 (选填“大于”“小于”或“等于”)R1;
(4)该教师通过录像分析实验操作时,发现在开关S闭合前,电阻箱阻值并未调到零,阻值为R2,后续操作均正确,则该电压表内阻应为 (用R1、R2表示)。
6.(2025•湖南模拟)某实验小组测量一电流计G的内阻,两位同学采用了不同的方法。
同学一采用如图甲所示的电路,实验步骤如下:
①按图甲连接好电路,将滑动变阻器的滑片调至正确的位置;
②先断开开关S2,闭合开关S1,调节滑动变阻器的滑片位置,使G满偏;
③再闭合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的示数为满偏的一半,记下此时电阻箱的阻值为R1;
④断开电路。
同学二采用如图乙所示的电路,实验步骤如下:
①按图乙连接好电路;
②闭合开关S,调节滑动变阻器R和电阻箱,使电流表A的示数为电流计G的3倍,记下此时电阻箱的阻值为R2;
③断开电路。
根据两位同学的实验操作,回答下列问题:
(1)两位同学在实验第1步中,滑动变阻器的滑片开始都应调至 端(填“a”或“b”);
(2)同学一测量的电流计G的内阻Rg1= ;
(3)同学二测量的电流计G的内阻Rg2= ;
(4)从系统误差的角度分析,两位同学的测量值的大小关系为Rg1 Rg2(填“>”“<”或“=”)。
1.(2024秋•重庆校级期中)某同学为了测量量程为0~1mA微安表G的内阻,并将该微安表改装成量程为0~3V的电压表,进行了如下操作。
该同学利用“半偏法”测量微安表G的内阻,现有器材如下:
A.滑动变阻器R1(0∼5kΩ)
B.滑动变阻器R2(0∼20kΩ)
C.电源E1(电动势为9V)
D.电源E2(电动势为3V)
E.电阻箱R0(0∼9999.9Ω)
F.开关、导线若干
具体实验步骤如下:
a.按图甲连接好电路;
b.将滑动变阻器R和电阻箱R0的阻值都调到最大,只闭合开关S1后调节R的阻值,使微安表G的指针满偏;
c.闭合S2,保持R不变,调节R0的阻值,使微安表G的指针半偏,此时R0的示数为300.0Ω。
回答下列问题:
(1)①为减小实验误差,实验中电源应选用 (填仪器前的字母代号),滑动变阻器应选用 。(填仪器前的字母代号)
②由实验操作步骤可知微安表G内阻的测量值Rg= Ω,该测量值 微安表内阻的真实值(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
(2)若按照(1)中测算的Rg,将上述微安表G改装成量程为0~3V的电压表,需要串联一个电阻箱R0,并将R0的阻值调为 Ω。
(3)用图乙所示的电路对改装电压表进行校准,由于微安表内阻测量造成的误差,当标准电压表示数为2.4V时,改装电压表中微安表G的示数为0.78mA,为了尽量减小电压测量误差,R0的阻值应调为 Ω(计算结果保留一位小数)。
2.(2024秋•德阳期末)某小组同学设计了如图甲所示电路同时测量电压表内阻RV与定值电阻Rx的阻值。现有的实验器材如下:
A.待测电压表(量程0~3V,RV未知)
B.待测电阻Rx(Rx约为300Ω)
C.滑动变阻器RP1(0~5Ω)
D.滑动变阻器Rp2(0~500Ω)
E.电阻箱R1(0~999.99Ω)
F.电阻箱R2(0~9999.9Ω)
G.电源(电动势为3V,内阻不计);
H.开关,导线若干。
(1)根据实验电路,为尽可能精确测量,滑动变阻器、电阻箱应该分别选用 ;(填器材前字母序号)
(2)该小组选定实验器材后进行了如下操作:
①先将电阻箱R调至零,先后闭合开关S2、S1,调节RP至电压表读数恰好如图乙所示,此时电压表示数为 V;
②断开开关S2;
③保持滑动变阻器位置不变,调节电阻箱R,记录此时电压表示数U与电阻箱示数R;
④多次改变电阻箱R阻值,重复步骤③;
⑤根据图像法科学分析、计算结果。
(3)该小组同学根据所测数据作出图像如图丙所示,根据该图像可计算出电压表内阻RV= kΩ,待测电阻Rx= kΩ。(保留两位有效数字)
3.(2025秋•南岗区校级期中)如图甲所示是多用电表欧姆挡内部的部分原理图,已知电源电动势E=1.5V,内阻r=1Ω,灵敏电流计满偏电流Ig=10mA,内阻rg=90Ω,表盘如图丙所示,欧姆表表盘中值刻度为“15”。
(1)多用电表的选择开关旋至“×10”Ω挡位时,其内部电路为图甲所示。将多用电表的红、黑表笔短接,进行欧姆调零,调零后多用电表的总内阻为 Ω。某电阻接入红、黑表笔间,表盘如图丙所示,则该电阻的阻值为 Ω。
(2)若将选择开关旋至“×1”Ω挡位时,其内部电路是在图甲电路的基础上将灵敏电流计 (选填“串联”或“并联”)一阻值为 Ω的电阻。
(3)某同学利用多用电表对二极管正接时的电阻进行粗略测量,如图乙所示,下列说法中正确的是 (填选项前的字母)。
A.欧姆表的表笔A、B应分别接二极管的C、D端
B.测量时双手捏住两表笔金属杆,则测量值将偏大
C.若采用“×100”倍率测量时,发现指针偏角过大,应换“×10”倍率,且要重新进行欧姆调零
D.若采用“×10”倍率测量时,发现指针位于刻度“15”与“20”的正中央,测量值应略大于175Ω
1.(2025秋•庐阳区校级期中)某实验小组准备利用表头Gx设计一个多挡位欧姆表,Gx量程为200μA,但不知道其内阻。为了精确测量表头内阻,小组首先采用“电桥法”进行测量。实验电路如图所示:
(1)闭合开关,将滑动变阻器滑片置于合适位置。调节R3,当灵敏电流计Gx中的电流为 (选填“满偏”、“半偏”或“0”)时,电阻箱R3的读数为1080.0Ω。已知定值电阻R1=50.0Ω,R2=30.0Ω,计算出RGx= Ω。
(2)将表头Gx改装成具有“×10”、“×100”或“×1k”三个挡位的欧姆表,如图乙所示。电源电动势E=3.0V,内阻忽略,R0为调节范围足够的滑动变阻器,且接线柱3未接电阻。表笔b为 (填“红”或“黑”)表笔;当开关S接接线柱3时,对应的倍率为 (填“×10”、“×100”或“×1k”);短接表笔a、b进行欧姆调零时,R0应调至 Ω。
(3)将开关拨至3测量某个电阻,进行欧姆调零后,将两表笔接待测电阻两端,示数如图丙所示,该电阻的阻值为 Ω。
2.(2025秋•大足区校级期中)某同学制作了一款测温计,该测温计的电路图如图甲所示,所使用器材:定值电阻R1为10Ω,定值电阻R2为50Ω,电阻箱R3(调节范围0~999.9Ω),金属热电阻R4,电动势为36V的直流电源(内阻很小可忽略不计),电压表V量程范围0~3V(内阻很大),开关,导线若干。金属热电阻的阻值随温度变化图像如图乙所示,操作步骤如下:
(1)先按图连接好电路,将传感器置于恒温箱中,将恒温箱温度调为210℃,调节R3的阻值为 Ω,此时电压表指针指到0刻线;
(2)降低恒温箱温度,电压表示数Uba=1.2V时,恒温箱的温度为 ;
(3)依次降低温度,将电压表刻度改为相应的温度刻度;
(4)该测温计能够测量的最低温度为 。
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作业06 电学实验1
考点1测量金属丝的电阻率
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1.(2025•武功县校级模拟)某同学想通过实验测定一捆铜导线的实际长度,查得铜的电阻率ρ=1.7×10﹣8Ω•m,并用多用电表的欧姆挡粗测铜导线的电阻约为15Ω。请设计一个在不拆散整捆导线的情况下测定导线的实际长度的方案,除待测导线Rx外,实验室还提供了下列器材:
A.电源(电动势E=6V,内阻可以忽略)
B.电流表A1(量程为10mA,内阻)
C.电流表A2(量程为0.3A,内阻未知)
D.电阻箱R(0~9999.9Ω)
E.滑动变阻器RL(0~10Ω,额定电流为0.4A)
F.开关S、导线若干
已知所有电表均由同一表头改装,请回答下列问题:
(1)用螺旋测微器测量铜导线头上的导体横截面的直径,示数如图甲所示,则铜导线的直径d= 1.130 mm。
(2)因实验室未提供电压表,故可以用电流表A1与电阻箱R 串联 (填“串联”或“并联”)来改装成量程为5V的电压表,通过计算可知电阻箱的阻值R= 497.5 Ω。
(3)根据以上器材和粗测铜导线电阻值的情况下,完成对铜导线电阻Rx的精确测量,在图乙所示的虚线框中画出最优实验电路原理图。
(4)测量时发现两电流表的偏转角度总是相同,通过计算可知导线的实际长度L= 1.02×103 m(保留三位有效数字)。
【答案】(1)1.130;(2)串联,497.5;(3)
(4)1.02×103。
【解析】解:(1)根据图甲,可知铜导线的直径d=1.0mm+13.0×0.01mm=1.130mm
(2)将电流表改成电压表时,需要把电流表与电阻箱串联;根据欧姆定律,有
解得电阻箱的阻值R=497.5Ω。
(3)滑动变阻器的阻值为10Ω,使用分压式接入电路时,滑动变阻器处在干路上的部分电流会超过0.4A,故使用限流式接法,电路图如图所示。
(4)根据串、并联电路的特点,可得
化简可得
因两电流表的偏转角度相同,故有
解得铜导线的电阻
根据电阻定律有
其中导线的横截面积
联立解得铜导线的长度L≈1.02×103m
故答案为:(1)1.130;(2)串联,497.5;(3)
(4)1.02×103。
2.(2026•浙江一模)某兴趣小组要测量一个未知电阻,Rx的阻值,实验室提供的器材如下:
A.多用电表
B.恒压电源(输出电压为3V)
C.电压表(量程0~3V,内阻约为1kΩ)
D.电流表(量程0~3mA,内阻约为40Ω)
E.滑动变阻器(最大阻值20Ω)
F.定值电阻R1.R2.电阻箱R.灵敏电流表G
G.开关及导线若干
(1)该小组先用多用电表的电阻挡粗测Rx的阻值。选用“×10”挡试测时,指针如图a所示,于是决定换用 ×100 (选填“×1”或“×100”)倍率。换用另一倍率后,重新进行欧姆调零,方可再次进行测量指针如图b所示,测量值为 1000 Ω。
(2)接下来该小组采用伏安法继续测量。
①为使电阻的测量结果尽量准确且在调节电路的过程中电压表示数的变化范围足够大,应选择以下哪个电路进行测量? B 。
②下列关于伏安法测电阻实验误差的说法正确的是 C 。
A.由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差
B.若将电流表和电压表的内阻计算在内,可以消除偶然误差
C.用U﹣I图像处理数据求电阻Rx可以减小偶然误差
D.该小组选用合理电路进行测量,Rx的测量值小于真实值
(3)该小组又采用了实验电路如图c测量,连接好电路,先将滑动变阻器的阻值调至最大,闭合开关,调节滑动变阻器滑片位置,再调节电阻箱的阻值,直到灵敏电流表G的示数为零,读出此时电阻箱阻值R,R1和R2均为阻值已知的定值电阻,由以上数据可得Rx的阻值为 (用题中给的物理量的字母表示)。
【答案】(1)“×100”,1000;(2)B,C;(3)。
【解析】解:(1)由图可知,多用表的指针偏转幅度过小,故应更换大倍率的挡位,即更换为“×100”的倍率;
待测电阻的大小为Rx=10×100Ω=1000Ω
(2)①由于使用要求电压表示数的变化范围足够大,因此滑动变阻器应采用分压式接法;待测电阻的阻值,故应采用电流表的内接法,故B正确,ACD错误。
故选:B。
②A.由于电流表和电压表的内阻引起的误差属于系统误差,故A错误;
B.若将电流表和电压表的内阻计算在内,可以消除由测量仪表引起的系统误差,故B错误;
C.用图像处理数据能起到“平均”的作用,可以减小偶然误差但不能消除偶然误差,故C正确;
D.电流表内接法测量的电阻为RA+Rx,大于真实值,故D错误。
故选:C。
(3)由于灵敏电流计的示数为零,a、b两点的电势相等,则有Rx、R1两端的电压相等,设为U1,同理可知R、R2两端的电压也相等,设为U2,根据欧姆定律可得,
联立可得可得
即
故答案为:(1)“×100”,1000;(2)B,C;(3)。
3.(2024秋•咸阳期末)某同学通过实验测量一种合金丝的电阻率。
(1)如图甲所示,用螺旋测微器测量合金丝的直径。从图中的示数可读出合金丝的直径为 1.170 mm。
(2)按图乙所示的电路图测量合金丝的电阻Rx(阻值约为5Ω),实验中使用的器材还有:
A.电源(输出电压为4V)
B.电流表(量程0~0.6A,内阻约0.1Ω)
C.电压表(量程0~3V,内阻约3kΩ)
D.滑动变阻器(最大阻值10Ω)
E.开关、导线等
①根据图乙电路图,在图丙中将实物连线补充完整。
②实验时,开关S2应接 b (选填“a”或“b”)端。
(3)正确连接电路后,闭合开关,调节滑动变阻器,某次测量电压表示数为U,电流表示数为I,接入电路的合金丝长度为L、直径为D,若将电表视为理想电表,则合金丝的电阻率ρ= 。(用已知或所测得的物理量符号表示)
【答案】(1)1.170;(2)①如图
②b;(3)
【解析】解:(1)合金丝的直径d=1mm+17.0×0.01mm=1.170mm。
(2)①根据图乙电路图,完整的实物连线如图所示:
②某合金丝阻值约为5Ω,由于
可知电流表应采用外接法,则实验时开关S2应接b端;
(3)根据电阻定律可得又根据欧姆定律得
联立可得合金丝的电阻率为
故答案为:(1)1.170;(2)①如图
②b;(3)
4.(2025秋•重庆期中)在测定一根粗细均匀金属丝的电阻率的实验中:
(1)某学生用螺旋测微器测定该金属丝的直径时,测得的结果如图1所示,则该金属丝的直径d= 6.864 mm。
(2)实验室提供了下列可选用的器材(电阻丝的总阻值大约为10Ω)
A.电源电压恒为E=3.0V,内阻不计
B.电压表V1(0~3V,内阻约3kΩ);
C.电压表V2(0~15V,内阻约15kΩ)
D.电流表A1(0~0.6A,内阻约0.125Ω);
E.电流表A2(0~3A,内阻约0.0255Ω)
F.滑动变阻器R1(0~5Ω,3A)
G.滑动变阻器R2(0~1750Ω,3A)
H.开关S、导线若干
①滑动变阻器应选 F ,电流表应选 D ,电压表应选 B (选填选项前的字母);
②将器材如图2连接好后,在金属丝上夹一个可沿金属丝滑动的金属触头P,触头的位置可从刻度尺上读出。实验时改变触头P与金属丝接触的位置,多次改变金属丝接入电路的长度l,调节滑动变阻器滑动触头的位置,使电流表的读数达到某一相同值I时,记录电压表的示数U,从而得到多个的值,作出图像,如图3所示。
③由图3所给数据,可得金属丝的电阻率ρ= ;(用a、b、c、d表示)
④请从理论上分析并说明,③问求得的金属丝电阻率 不存在 (选填“存在”或“不存在”)因电表内阻带来的误差。
【答案】(1)6.864;(2)①F;D;B;③;④不存在。
【解析】解:(1)螺旋测微器的精确度为0.01mm,金属丝的直径d=6.5mm+36.4×0.01mm=6.864mm;
(2)①滑动变阻器采用分压式接法,为了保证电路安全,方便探究,滑动变阻器选择F;
电源电动势为3.0V,因此电压表选择B;
根据欧姆定律,电路中的最大电流,因此电流表选择D;
③根据电阻定律,金属丝的接入电阻
根据欧姆定律
联立解得
图像的斜率
解得电阻率
④根据上述③电阻率的求解过程可知,消除了电流表内阻引起的实验误差,因此求得的金属丝电阻率不存在因电表内阻带来的误差。
故答案为:(1)6.864;(2)①F;D;B;③;④不存在。
5.(2025秋•市中区校级期中)电阻率是用来表示各种材料导电性能的物理量。某同学在实验室测量一新材料制成的圆柱体的电阻率。
(1)用螺旋测微器测量其横截面直径,示数如图甲所示,可知其直径 0.920 mm;用游标卡尺测其长度,示数如图乙所示,可知其长度为 42.40 mm。
(2)用多用电表粗测其电阻约为6Ω。为了减小实验误差,需进一步用伏安法测量圆柱体的电阻,要求待测电阻两端的电压能从0开始连续可调。除待测圆柱体R0外,实验室还备有的实验器材如下:
A.电压表V1(量程3V,内阻约为6kΩ)
B.电压表V2(量程6V,内阻约为15kΩ)
C.电流表A1(量程0.6A,内阻约为1Ω)
D.电流表A2(量程30mA,内阻约为20Ω)
E.滑动变阻器R(阻值范围0~5Ω,2.0A)
D.直流电源E(电动势为5V)
E.开关
F.导线若干
则该实验电路应选择电压表 B (填A或B),应选择的电流表 C (填C或D),电路应选择如图丙电路中的 B 。
(3)根据正确的实验电路进行实物接线。根据实物接线图,闭合电键之前应该将滑动变阻器的滑片滑动到 右 端(填左或右)。
(4)某次实验测出圆管两端的电压为U,圆管中的电流为I,圆管的外直径为D,内直径为d,长度为L,则圆管的电阻率为ρ= 。(用本小问中给出的U、I、D、d、L表示,单位均已为国际单位)
【答案】(1)0.920、42.40;(2)B、C、B;
(3)右,实物图连接如下:
;
(4)。
【解析】解:(1)螺旋测微器,主尺为0.5mm,螺旋尺读42.0×0.01mm=0.420mm,最后读数为:0.5mm+0.420mm=0.920mm;
游标卡尺,主尺读数为4.2cm=42mm,游标卡尺第8格线与主尺对齐,读数为8×0.05mm=0.40mm,最后读数为:42mm+0.40mm=42.40mm;
(2)实验中电源电压为5V,待测电阻约为6Ω,所以电压表选择6V的量程就可以了,根据:,可以算出电流大约为0.83A,所以电流表选择0.6A的量程,故电压表选择B,电流表选择C;
根据,所以选择外接法,待测电阻小,选择分压式接法,故电路图选择B,故B正确,ACD错误;
故选:B。
(3)滑动变阻器在开关闭合前,要接入阻值最大,所以滑片滑到最右端;
实物图连接如下:
(4)根据电阻率公式:,代入数据解得:。
故答案为:(1)0.920、42.40;(2)B、C、B;
(3)右,实物图连接如下:
;
(4)。
6.(2024秋•衡阳期末)学习了测电阻的方法后,物理兴趣小组欲设计实验测量未知电阻Rx的阻值。
(1)先用多用电表欧姆挡粗测电阻,使用多用电表前要先进行 机械调零 ,然后将换挡开关扳至欧姆挡×10倍率后,两表笔短接,进行欧姆调零,使指针指到 电流 (填“电流”或“电阻”)刻度的最大处,指针指向为如图所示虚线位置,更换 ×1 (填“×1”或“×100”)倍率后, 需要 (填“需要”或“不需要”)重新欧姆调零,指针指到如图所示实线位置。
(2)实验室提供的器材有:
直流电源6V,内阻不计
电压表V1,量程为0~3V,内阻为3kΩ
电压表V2,量程为0~15V,内阻为15kΩ
电流表A1,量程为0~300mA,内阻约为1Ω
电流表A2,量程为0~3A,内阻约为0.1Ω
定值电阻R1为3kΩ
定值电阻R2为12kΩ
滑动变阻器R,最大阻值约为5Ω,允许通过的最大电流为2A
开关和导线若干
①根据以上器材,在下方虚线框中设计出测Rx的实验电路图,要求测量误差尽可能小并标明所选器材;
②某次小组同学记录的电压表的示数为2.40V,电流表的示数为240mA,则由此可得未知电阻Rx的阻值为 20.1 Ω(结果保留三位有效数字)。
【答案】(1)机械调零;电流;×1;需要;
(2)
;20.1。
【解析】解:(1)先用多用电表欧姆挡粗测电阻,使用多用电表前要先进行机械调零,然后将换挡开关扳至欧姆挡×10倍率后,两表笔短接,进行欧姆调零,使指针指到电流刻度的最大处,指针指向为图中虚线位置,发现指针偏转较大,说明是电阻较小,故需要更换×1倍率,之后需要重新欧姆调零,指针指到图中实线位置。
(2)①由题知,直流电源6V,电压表V2为量程为0~15V,大于于6V,误差较大;所以选用电压表V1,其量程为0~3V,小于6V,故需要将电压表V1与某一定值电阻串联改装成6V的电压表,根据改装原理有
解得R=3×103Ω=3kΩ
故定值电阻选R1;
由上一问可知Rx=19×1Ω=19Ω
回路中的最大电流为
故电流表选A1,由于改装电压表内阻已知,电流表采用外接法;
实验要求测量误差尽可能小,多测几组数据,滑动变阻器采用分压式接法,实验电路图如图所示:
②由题知,电压表的示数为2.40V,则流过电压的电流为
故Rx两端的电压为
流过Rx的电流为
故。
故答案为:(1)机械调零;电流;×1;需要;
(2)
;20.1。
考点2练习使用多用电表
三层必刷:巩固提升+能力培优+创新题型
1.(2025秋•重庆期中)(1)用多用电表的欧姆挡测量阻值约为十几万欧的电阻Rx,以下给出的是可能的操作步骤,其中S为选择开关,P为欧姆调零旋钮,把你认为正确的步骤选出来,并将其按合理的顺序填写在横线上 ADBE (填步骤前的字母);
A.旋转S使其尖端对准欧姆挡×10000
B.将两表笔分别连接到被测电阻的两端,读出Rx的阻值后,断开两表笔
C.旋转S使其尖端对准欧姆挡×1000
D.将两表笔短接,调节P使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度,断开两表笔
E.旋转S使其尖端对准交流500V挡,并拔出两表笔
根据图所示指针位置,此被测电阻的阻值约为 1.5×105 Ω;
(2)下列关于用多用电表欧姆挡测电阻的说法中正确的是 BC 。
A.测量阻值不同的电阻时都必须重新调零
B.测量电阻时,电流从红表笔流入多用电表,再从黑表笔流出
C.测量电路中的某个电阻,应该把该电阻与电路断开
D.测电阻时如果指针偏转角过小,应将选择开关S拨至倍率较小的挡位,重新调零后测量
【答案】(1)ADBE;1.5×105;(2)BC
【解析】解:(1)用多用电表的欧姆挡测量阻值约为十几万欧的电阻,应选择较大的倍率,合理的步骤为:先将旋转S使其尖端对准欧姆挡×10000,之后进行欧姆调零,再测量电阻,测量完成后将旋转开关旋至交流500V挡,并拔出两表笔。可得合理的顺序为:ADBE。
根据图所示指针位置,此被测电阻的阻值约为Rx=15×10000Ω=1.5×105Ω。
(2)A.测量阻值不同的电阻时只要不改变倍率,就不用重新欧姆调零,故A错误;
B.根据“红进黑出”的原则,测量电阻时,电流从红表笔流入多用电表,再从黑表笔流出,故B正确;
C.欧姆表内部有电源,测量电路中的某个电阻,要把该电阻与电路断开,故C正确;
D.测电阻时如果指针偏转角过小,说明测量的电阻值较大,应将选择开关S拨至倍率较大的挡位,重新调零后测量,故D错误。
故选:BC。
故答案为:(1)ADBE;1.5×105;(2)BC
2.(2025•洮北区校级模拟)某同学在“练习使用多用电表”实验中,进行了以下测量:
(1)某次测量电压时,选择“直流电压50V”挡,指针偏转如图甲所示,则测量结果为 22.6 V。
(2)使用欧姆挡“×10”挡测量电阻时,由于电表长时间未使用,内部电源的电动势和内阻发生了变化,导致无法欧姆调零,该同学设置了如图乙所示电路测量电表内部电源的电动势,虚线框内为多用电表内部电路,a和b为多用电表的两个表笔。
①表笔a为 黑 (填“红”或“黑”)表笔;
②调节电阻箱,获得多组电流表读数I和电阻箱读数R,使用图像法处理数据,若要使绘制图像为直线,应以“R”为纵坐标,以 (填“I”或“”)为横坐标,测得图像斜率为k,则现电表内部电源的电动势为 k 。不考虑偶然误差,则该电动势的测量值 等于 (填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
【答案】(1)22.6;(2)①黑;②;k;等于。
【解析】解:(1)测量电压时,选择“直流电压50V”挡,分度值为1V,读数为22.6V;
(2)①欧姆表的内部电流从黑表笔流出,红表笔流入,因此表笔a为黑表笔;
②根据闭合电路欧姆定律E=I(R+r)
变形得
若要使绘制图像为直线,应以“R”为纵坐标,以为横坐标;
图像的斜率表示电动势,电动势E=k
根据上述分析,电流和电阻均为真实值,实验无误差,不考虑偶然误差,则该电动势的测量值等于真实值。
故答案为:(1)22.6;(2)①黑;②;k;等于。
3.(2025•广州模拟)电阻式触摸屏的原理可简化为:如图(a),按压屏幕时,相互绝缘的两层导电层就在按压点位置有了接触,两导电层便并联接入电路,简化过程如图(b)中虚线框内结构所示。
(1)将一块电阻式触摸屏单元接入电路中,如图(b)。先将开关接“1”让电容器充电,足够长时间后,再将开关切换到“2”,通过电压传感器观察电容器两端的电压随时间变化的情况。图(c)中画出了按压和不按压两种情况下电容器两端的电压U随时间t变化的图像,则按压状态对应的图像应为图(c)中的 实线 (填“虚线”或“实线”)所示。
(2)为测定该触摸屏单元未按压状态下的电阻Rx,制作一个只有两种倍率(×10Ω,×100Ω)的简易欧姆表,如图中虚线框内电路图所示,实验器材有:
微安表(量程500μA,内阻为150Ω)
滑动变阻器R(最大阻值50Ω,额定电流2A)
电阻箱R0(最大阻值9999.9Ω)
电池组E(3.0V,2Ω)
开关及导线若干
请你完成以下内容:
①断开开关,将滑动变阻器滑片置于最右端时,即为欧姆挡的其中一个倍率;置于另一个位置M(图中未画出)时,则为另一个倍率。当滑片置于最右端时,闭合开关S,调节电阻箱R0直到微安表满偏,此时通过滑动变阻器的电流为 1.5 mA,电阻箱的阻值为 1460.5 Ω,对应的挡位为 ×100 (填“×10”或“×100”)挡。
②实际测量时,发现指针偏转 较大 (填“较大”或“较小”),应将滑动变阻器的滑片滑动到位置M完成换挡,进行规范的操作后,将P、Q接在待测电阻Rx两端,稳定后微安表指针偏转到满偏刻度的,Rx= 225 Ω。
【答案】(1)实线;(2)①1.5,1460.5,×100;②较大,225。
【解析】解:(1)按压状态时两层导电层就在按压点位置有了接触,并联进去电阻,总电阻减小,放电速度变快,根据图像可知,按压状态对应的图像应为实线。
(2)①当滑片置于最右端时,闭合开关S,调节电阻箱R0直到微安表满偏,此时滑动变阻器与电流表并联,则有
根据闭合电路欧姆定律有
总电阻为
对应的挡位为×100挡
②将滑动变阻器的滑片滑动到位置M完成换挡,即用小挡位测量,可见实际测量时,指针应偏转过大;
此时挡位为×10Ω,则内阻为150Ω,根据、
解得Rx=225Ω
故答案为:(1)实线;(2)①1.5,1460.5,×100;②较大,225。
4.(2025•陕西模拟)某实验小组计划将量程为Ig=1mA、内阻Rg=80Ω的毫安表改装成简易欧姆表并测量电阻的阻值。
实验室提供以下器材:
(1)毫安表(参数如上)
(2)定值电阻若干(R1=10Ω,R2=100Ω,R3=1kΩ)
(3)滑动变阻器R4(最大阻值1kΩ)
(4)电源E(标称电动势1.5V,内阻未知)
(5)待测电阻Rx
(6)红表笔、黑表笔、导线若干
实验步骤如下:
(1)按图1所示的电路连接实验器材,其中A表笔应接 红 表笔(填“红”或“黑”),定值电阻应选 R3 (填“R1”“R2”或“R3”)。
(2)将两表笔短接,调节滑动变阻器,使毫安表指针指向 1mA (填“0mA”“0.5mA”或“1mA”)处。
(3)将待测电阻Rx接入两表笔之间,毫安表指针如图2所示,则待测电阻的测量值R测= 2250 Ω。
(4)经检查,该实验小组发现所用电源的电动势小于1.5V,则该电阻的测量值 大于 (填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
(5)更换电动势为1.5V的标准电源后,在毫安表表盘上标出对应的电阻数值,使此欧姆表的倍率为“×100”。
(6)按图3所示的电路改装欧姆表,可以将欧姆表的倍率变为“×10”,则图中R5阻值为 120 Ω。
【答案】(1)红;R3;(2)1mA;(3)2250;(4)大于;(6)120
【解析】解:(1)由图1知,欧姆表内部电流方向为顺时针方向,电流从B表笔流出,从A表笔流入,故A为红表笔;
欧姆表中值电阻为Ω=1.5kΩ
Rg=80Ω,滑动变阻器的最大阻值为1kΩ,故定值电阻应选R3
(2)电阻调零时,两表笔短接,指针指向欧姆零刻度处,即电流表的满偏电流处,故为1mA。
(3)由图2可得,电路中的电流为0.40mA,2250Ω
(4)假设E'=1.4V,R'中=1.4kΩ
可得测量值大于真实值。
(6)原欧姆表的中值电阻为1.5kΩ,倍率为“×100“,欧姆表中央刻度为“15”,要将欧姆表的倍率改为“×10“,中值电阻为150Ω,改装后电流表的满偏电流为10mA,并联电阻阻值为:
解得R5=120Ω
故答案为:(1)红;R3;(2)1mA;(3)2250;(4)大于;(6)120
5.(2025•银川校级模拟)如图1所示,多用电表是一种多功能仪表,简单的多用电表可用来测量直流电流、直流电压、交变电流、交变电压以及电阻,部分多用电表还可以测量电容。图2是某个多用电表的电路图,该多用电表有6个挡位,直流电流1mA挡和2.5mA挡、直流电压1V挡和5V挡以及两个欧姆挡,表头G的满偏电流Ig=250μA,内阻rg=480Ω,其中R1、R2、R3、R4、R5均为定值电阻。
(1)定值电阻R2= 96 Ω,R4= 880 Ω。
(2)在图2中选择某一欧姆挡测量电阻,此时电源电动势E=1.5V,电源内阻未知,测量前先进行调零,然后测得表盘示数如图3所示,则选择的欧姆挡位为 ×100 (选填×1、×10、×100、×1k)。
(3)部分多用电表可测量电容器的电容值。将多用电表调至电容挡,用红黑表笔连接电容器,给电容器充电,测得电流I﹣t关系如图4所示,t=10s后红黑表笔电压恒为U=2V,则多用电表显示测得的电容值为 5.6×10﹣3 F(计算结果保留2位有效数字)。
【答案】(1)96,880;(2)×100;(3)5.6×10﹣3。
【解析】解:(1)由题意可知,选择开关接“1”时有
选择开关接“2”时,有
代入数据联立解得
R1=64Ω,R2=96Ω
当选择开关接“5”时,相当于量程为1mA的电流表与R4串联,改装成量程为1V的电压表;量程为1mA的电流表的内阻
当选择开关接“4”时,根据欧姆定律有
U2=I2m(RA2+R4)
代入数据解得
R4=880Ω
(2)根据中值电阻的定义,即电流为满偏电流的一半时,待测电阻阻值等于多用电表的内阻,则欧姆表的内阻为
则使用的挡位为欧姆“×100”挡。
(3)根据
q=It
可知图像与坐标轴围成的面积代表电荷量,可得
Q=0.4×10﹣3×0.8×35C=1.12×10﹣2C
根据电容的定义式可知
故答案为:(1)96,880;(2)×100;(3)5.6×10﹣3。
6.(2025•漳平市校级模拟)小军同学学习了多用电表的原理后,自己设计了一个简易的可以用来测量电流和电阻的多用电表,并标定了刻度,其电路图如图。将欧姆表中央刻度值设计为“15”,通过调整S1、S2的开闭状态,可以形成“×1”、“×10”、“×100”三个挡位。所用的器材有:
电源E(电动势E=15V,内阻可忽略)
电流表A(量程IA=10mA,内阻RA=900Ω)
电阻箱R0(0~9999.9Ω)
定值电阻R1=100Ω,R2阻值未知
开关两个S1、S2,表笔两个a、b
导线若干。
回答下列问题:
(1)按照多用电表的使用规则,表笔a应为 红 (填“红”或“黑”)表笔。
(2)表笔b与接线柱“ 1 ”(填“1”或“2”)连接时,多用电表为测电流的挡位。
(3)测量电流时,若将开关S1闭合、S2断开,电流表的量程被扩大至 100 mA。
(4)当使用欧姆表的“10”挡时,发现指针偏转幅度较大,此时应该换成“ ×1 ”(填“×1”或“100”)档。调整S1、S2的状态换成相应挡位后,应重新进行欧姆调零,调零后电阻箱的阻值为 6.0 Ω。
【答案】(1)红;(2)1;(3)100;(4)×1,6.0。
【解析】解:(1)按照多用电表的使用规则,表笔a与内部电源的负极连接,可知应为红表笔。
(2)表笔b与接线柱1连接时,多用电表为测电流的挡位。
(3)测量电流时,若将开关S1闭合、S2断开,则IARA=(I﹣IA)R1
解得I=100mA
即电流表的量程被扩大至100mA。
(4)当使用欧姆表的“×10”挡时,发现指针偏转幅度较大,说明倍率挡选择过高,此时应该换成“×1”挡。
当S1闭合时,根据闭合电路欧姆定律可得中值电阻
因中值刻度为15,可知为“×10”挡;则当S2闭合时为“×1”挡,此时中值电阻,即欧姆表内阻
R中2=R内=15Ω
根据闭合电路欧姆定律可知此时电流表量程为
则电流表内阻
可知整S1、S2的状态换成相应挡位后,调零后电阻箱的阻值为15Ω−9Ω=6.0Ω。
故答案为:(1)红;(2)1;(3)100;(4)×1,6.0。
考点3伏安法测电阻
三层必刷:巩固提升+能力培优+创新题型
1.(2025秋•上饶期中)某同学使用两种不同的方式测量未知电阻阻值Rx。
(1)按照如图甲电路进行器材选择和电路连接。经正确操作,得到电流表示数为I1、电压表示数为U1,则该未知电阻的测量值为 ;理论上该测量值比被测电阻阻值 偏小 (填“偏大”或“偏小”);改变电阻箱阻值得到多组电流表、电压表示数,以电压为纵轴,电流为横轴对数据进行拟合,用斜率表示被测电阻阻值。这种用图像得到的被测阻值与真实阻值比较 偏小 (填“偏大”“偏小”或“相等”)。
(2)按照如图乙所示电路进行器材选择和电路连接。单刀双掷开关接通1,记录电流表示数I;再把单刀双掷开关接通2,调整电阻箱阻值,当阻值为R时,电流表示数为I,则被测电阻阻值为 R 。
【答案】(1),偏小,偏小;(2)R。
【解析】解:(1)甲图为伏安法测电阻,电流表外接,由于电压表的分流作用,电流表的测量值偏大,根据,可知测量值比真实值小;
图像法可以减小偶然误差,但不能消除系统误差,所以用斜率表示被测电阻阻值。这种用图像得到的被测阻值与真实阻值相比仍然偏小。
(2)乙图为等效替代法测电阻,当电流表示数相等时电路中电阻相等,所以Rx=R。
故答案为:(1),偏小,偏小;(2)R。
2.(2025秋•新郑市期中)小明同学网购了一卷长度为100m,横截面积为1.5mm2的漆包铜线,他查阅了一下课本,得知铜的电阻率ρ=1.7×10﹣8Ω•m,他想知道这卷铜线是否为高纯度铜线,于是他把这卷铜线带到了实验室,他先测量了铜线的长度和横截面直径,经计算发现长度和横截面积都是准确的,接着他开始测量铜线的电阻,实验室有以下器材:
A.电流表A1(量程0~0.6A,内阻约为4Ω);
B.电流表A2(量程0~3A,内阻约为0.1Ω);
C.电压表V1(量程为0~3V,内阻约为6kΩ);
D.电压表V2(量程为0~15V,内阻约为30kΩ);
E.滑动变阻器R1(最大阻值为5Ω);
F.滑动变阻器R2(最大阻值为200Ω);
G.电源E(电动势为3.0V,内阻很小);
H.开关S一个,导线若干。
(1)为使测量尽量准确,电压表选择 C ,电流表选择 B ,滑动变阻器选择 E (填器材前的字母代号);
(2)小明同学设计了两个实验电路,请你帮他选出本次实验的最佳电路为 甲 ;
(3)某次小明在测量时,电压表、电流表的示数如图丙所示,电流表的读数为 0.40 A,电压表的读数为 1.20 V。则判断该导线 不是 (填“是”或“不是”)高纯度铜线。
【答案】(1)C,B,E;(2)甲;(3)0.40,1.20,不是。
【解析】解:(1)电源电动势约为3V,电压表选择0~3V量程,即选C;
根据电阻定律有
若用电流表A1,电路中的最大电流约为,若用电流表A2,电路中的最大电流约为,为了减小误差,电流表选择0~0.6A量程,即选A;为了减小误差,滑动变阻器选择接近电源内阻的,即选E;
(2)因Rx=1Ω,属小电阻,采用电流表外接法可减小系统误差,故最佳电路为甲;
(3)电流表的最小分度值为0.1A,读数为0.40A,电压表的最小分度值为0.1V,读数为1.20V,电阻为1Ω,故导线不是高纯度铜线。
故答案为:(1)C,B,E;(2)甲;(3)0.40,1.20,不是。
3.(2025秋•沙坪坝区校级期中)在电学实验中,利用电压表和电流表的测量读数来完成有关实验的方法常被称为“伏安法”,小明和小华两位同学对“伏安法”及其应用展开了一系列研究。
(1)小明设计了如图甲所示电路,用于测量未知电阻的阻值Rx、电源的电动势E和内阻r。实验中,他改变电阻箱的阻值,记录了多组电阻箱读数R及相应的电压表示数U和电流表示数I,得到的实验数据如表所示,根据表中数据在同一坐标系中分别作出U﹣I、U﹣I总图像,如图乙所示。据此可求得待测电阻的阻值Rx= 34 Ω,电源的电动势E= 1.3 V,内阻r 15 Ω。(结果均保留2位有效数字)
R(Ω)
20
40
60
80
100
U(V)
0.63
0.79
0.87
0.91
0.94
I(mA)
12.7
15.8
17.4
18.2
18.8
44.1
35.6
31.9
29.5
28.2
(2)由于电压表内阻未知,(1)中得到的Rx测量值存在一定的系统误差。小华研究后发现,在不知道电流表和电压表内阻的情况下,通过优化电路设计,也可以得到较准确的Rx测量值,如图丙所示是他设计的优化实验电路,其中R0为定值电阻,电压表、电流表的内阻未知,两电表均可正常读数。简述利用图丙电路准确测量Rx的主要操作和需要读取的实验数据: 仅闭合S,调节滑动变阻器R,记下此时电压表、电流表示数U1和I1,同时闭合S和S1,调节滑动变阻器R,记下此时电压表、电流表示数U2和I2 。利用读取的数据表示Rx测量值的表达式Rx= 。
【答案】(1)34,1.3,15;(2)仅闭合S,调节滑动变阻器R,记下此时电压表、电流表示数U1和I1,同时闭合S和S1,调节滑动变阻器R,记下此时电压表、电流表示数U2和I2,。
【解析】解:(1)由欧姆定律有U=IRx,可知U﹣I图像的斜率等于Rx,故
根据闭合电路欧姆定律有U=E﹣I总r,可知U﹣I总图像斜率的绝对值等于电源的内阻,故
选取I总=35.6mA,U=0.79V
根据闭合电路欧姆定律
(2)仅闭合S,调节滑动变阻器R,记下此时电压表、电流表示数U1和I1,同时闭合S和S1,调节滑动变阻器R,记下此时电压表、电流表示数U2和I2
设电压表与定值电阻并联后的总阻值为R′,仅闭合S,根据欧姆定律有
同时闭合S和S1,根据欧姆定律有
联立可得Rx测量值的表达式为
故答案为:(1)34,1.3,15;(2)仅闭合S,调节滑动变阻器R,记下此时电压表、电流表示数U1和I1,同时闭合S和S1,调节滑动变阻器R,记下此时电压表、电流表示数U2和I2,。
4.(2025秋•泉州期中)某待测电阻约为500Ω,利用以下实验器材用“伏安法”进一步测量其阻值。
A.电流表A(量程0~10mA,内阻RA=10Ω)
B.电压表V(量程0~15V,内阻RV约为10kΩ)
C.滑动变阻器R(0~20Ω,额定电流1A)
D.电源E(15V,内阻约1Ω)
E.开关S、导线若干
(1)为减小实验误差,该实验的电路图应选用图中 D 。
(2)实验器材所给电流表量程不足,为了更准确测量,小浩准备将电流表量程扩大为30mA,则小浩需要给电流表 并联 (填“串联”或“并联”)一个阻值为 5 Ω的定值电阻。
【答案】(1)D;(2)并联,5。
【解析】解:(1)电流表的内阻已知,应采用电流表内接法,滑动变阻器总阻值远小于待测电阻,应采用分压式,故D正确,ABC错误。
故选:D。
(2)要把10mA的电流表改装成量程为30mA的电流表,需要并联的电阻为
故答案为:(1)D;(2)并联,5。
5.(2025秋•山西期中)小明同学网购了一卷长度为100m,横截面积为1.5mm2的漆包铜线,他查阅了一下课本,得知铜的电阻率ρ=1.7×10﹣8Ω•m,他想知道这卷铜线是否为高纯度铜线,于是他把这卷铜线带到了实验室,他先测量了铜线的长度和横截面直径,经计算发现长度和横截面积都是准确的,接着他开始测量铜线的电阻,实验室有以下器材:
A.电流表A1(量程0~0.6A,内阻约为4Ω)
B.电流表A2(量程0~3A,内阻约为0.1Ω)
C.电压表V1(量程为0~3V,内阻约为6kΩ)
D.电压表V2(量程为0~15V,内阻约为30kΩ)
E.滑动变阻器R1(最大阻值为5Ω)
F.滑动变阻器R2(最大阻值为200Ω)
G.电源E(电动势为3.0V,内阻很小)
H.开关S一个,导线若干
(1)为使测量尽量准确,电压表选择 C ,电流表选择 A ,滑动变阻器选择 E (填器材前的字母代号)。
(2)小明同学设计了两个实验电路,请你帮他选出本次实验的最佳电路为 A 。
(3)某次小明在测量时,电压表、电流表的示数如图所示,电流表的读数为 0.40 A,电压表的读数为 1.20 V。则判断该导线 不是 (填“是”或“不是”)高纯度铜线。
【答案】(1)C,A,E;(2)甲;(3)0.40,1.20,不是
【解析】解:(1)由于电源电动势为3V,因此电压表选择C;若为铜导线则电阻,最大电流,若用电流表A1,最大电流约为0.6A,若用电流表A2最大电流约为2.5A,因此电流表应选择A;滑动变阻器选择阻值较小的电阻,便于调节电路的电压电流,选择E。
(2)由于被测电阻较小,电路图应选甲。
(3)电流表读数为0.40A,电压表读数为1.20V,,可知该铜线不是高纯度铜线。
故答案为:(1)C,A,E;(2)甲;(3)0.40,1.20,不是
6.(2025秋•启东市期中)实验小组做“伏安法测定导体的电阻”实验,实验室提供的器材有:待测金属丝、电池组(电动势3V,内阻约1Ω)、电流表(内阻约0.1Ω)、电压表(内阻约3kΩ)、滑动变阻器R(0﹣10Ω,额定电流2A)、开关、导线若干。
(1)实验要求被测电阻两端的电压从0开始连续增大,应选用图1中 甲 图所示的电路图。
(2)图2是测量Rx的实验器材实物图,图中已连接了部分导线,请根据题(1)所选的电路图,用笔画线代替导线把电路连接完整。
(3)实验小组进行实验测量,记录数据如表:
次数
U/V
I/A
1
0.10
0.02
2
0.30
0.06
3
0.70
0.16
4
1.00
0.22
5
1.50
0.34
6
1.70
0.46
7
2.30
0.52
实验小组在坐标纸上作U﹣I图像,如图3所示。图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点。请你在图中标出第3、5、6次测量数据的坐标点,并描绘出U﹣I图线。由图线得到金属丝的阻值Rx= 4.50 Ω(保留两位有效数字)。
(4)实验中产生误差的主要原因是 电压表有分流作用 。
(5)按本实验所选用的电路做实验时,将滑动变阻器滑片P从一端滑向另一端,随滑片P移动距离x的增加,被测电阻Rx两端的电压U也随之增加(U不超过电表量程),下列反映U﹣x关系的示意图中可能正确的 A 。
【答案】(1)甲;(2)
(3)4.5;
(4)电压表有分流作用;(5)A。
【解析】解:(1)实验要求被测电阻两端的电压从0开始连续增大,滑动变阻器采用分压式接法,则应选用图1中甲电路图;
(2)根据选择的电路图连接实物图如下
(3)在坐标系中描出第3、5、6次测量数据的坐标点,用直线连接各点,使大部分点落在直线上,未落在直线上的点均匀分布在直线两侧,远离的点舍去,作出图像如下
由图像斜率可知
(4)产生误差的主要原因是电压表与待测电阻并联,电压表有分流作用,电流测量值偏大;
(5)被测电阻两端的电压U随滑片P移动距离x的增加而增加,但这种增加不是线性的,因为滑动变阻器的电阻变化不是线性的。因此,正确的U﹣x关系示意图应该是曲线,且随着x的增加,U的增加速度加快。故A正确,BC错误。
故选:A。
故答案为:(1)甲;(2)
(3)4.5;
(4)电压表有分流作用;(5)A。
考点4半偏法测电表内阻
三层必刷:巩固提升+能力培优+创新题型
1.(2024秋•庐阳区校级期末)某兴趣小组利用半偏法测量量程为100mA的电流表的内阻,实验电路如图甲所示。
实验步骤如下:
①按图连接好电路,将电阻箱R1的阻值调至最大;
②闭合开关S1、断开开关S2,调节电阻箱R1,使电流表满偏;
③保持电阻箱R1接入电路的电阻不变,再闭合开关S2,调节电阻箱R2使电流表示数为50mA,记录此时电阻箱R2的阻值。
(1)在步骤③中,若记录的电阻箱阻值R2=3.0Ω,则电流表的内阻为 3.0 Ω;
(2)将该电流表和电阻箱并联改装成一个量程为0.6A的新电流表,则电阻箱的阻值应该调整到 0.6 Ω;
(3)该小组用这个新电流表去测量一节干电池的电动势和内阻,除了待测干电池、新电流表、开关和若干导线之外,实验室还提供了以下器材:
A.电压表V(量程为3V、内阻约为1kΩ)
B.滑动变阻器R(0~20Ω,最大电流为2A)
该小组设计的电路图如图乙所示,为了准确测量干电池内阻,改装后的新电流表应该接在 a (选填“a”或“b”)点。
(4)闭合开关S,改变滑动变阻器滑片的位置,记录多组电压表的示数U和新电流表的示数I,根据实验数据所绘制出的U﹣I图像如图丙所示。根据图像可得,被测干电池的电动势E= 1.48 V,内阻r= 1.43 Ω(结果均保留两位小数)。
【答案】(1)3.0;(2)0.6;(3)a;(4)1.48,1.43。
【解析】解:(1)闭合开关S2,调节电阻箱R2使电流表示数为50mA,根据并联电路电阻与电流关系可知RA=R2=3.0Ω
(2)根据并联电路规律有
代入数据有
(3)由于电流表内阻已知,为了准确测量干电池内阻,改装后的新电流表应该接在a点;
(4)根据闭合电路欧姆定律有
变形可得U=E﹣I(0.5+r)
根据图像的斜率与截距有E=1.48V,
解得r=1.43Ω
故答案为:(1)3.0;(2)0.6;(3)a;(4)1.48,1.43。
2.(2025秋•浑南区校级期中)(1)某小组同学先用半偏法通过如图甲所示的电路来测量灵敏电流计G的内阻,滑动变阻器R1应 远大于 (填“远大于”或“远小于”)Rg;实验步骤如下:
①实验时,先断开开关S2,闭合开关S1,调节滑动变阻器R1,使得G的示数为Ig;
②保持R1的阻值不变,再闭合S2,调节电阻箱R2,使得G的示数为,此时电阻箱R2的示数如图乙所示,则G的内阻为 48.0 Ω;
根据实验方案可知:该实验中G的内阻测量值 小于 (选填“大于”或“小于”)真实值。
(2)该小组同学又设计了图丙所示电路来测量某一电源电动势E和内阻r,其中E1是辅助电源。
实验步骤如下:
①闭合开关S1、S2,调节R1和R2,使灵敏电流计G的示数为零,读出电流表和电压表的示数I1和U1;
②改变R1、R2的阻值, 仍使灵敏电流计的示数为零 ,读出电流表和电压表的示数I2和U2;
③重复②中的操作,得到多组I和U,根据所得数据作出U﹣I图像如图丁所示;
由图丁可得:电源电动势E= 1.44 V,内阻r= 1.33 Ω(结果均保留2位小数)。
【答案】(1)远大于;②48.0,小于;(2)②仍使灵敏电流计的示数为零;③1.44,1.33。
【解析】解:(1)用半偏法测量灵敏电流计G的内阻,为减小系统误差,使闭合开关S2前后,干路电流不变,应使滑动变阻器R1的有效阻值远大于Rg,同时使电流表能达到满偏,电源也应选电动势较大的。
②闭合S2前后认为干路电流不变,调节电阻箱R2,使得G的示数为,此时电阻箱R2的电流也为,故电流表内阻与电阻箱的阻值相等,如图乙所示
电阻箱的读数为:0×100Ω+4×10Ω+8×1Ω+0×0.1Ω=48.0Ω,则G的内阻Rg=48.0Ω。
闭合开关时电流表与电阻箱并联,电路总电阻减小,由闭合电路的欧姆定律可知,干路电流变大,当电流表半偏时流过电阻箱的电流大于流过电流表的电流,
电阻箱阻值小于电流表内阻,实验认为电流表内阻等于电阻箱阻值,则电流表内阻的测量值小于真实值。
(2)②根据实验原理,每次改变R1、R2的阻值,都应使灵敏电流计G的示数为零,则灵敏电流计上下两端点等势。
③根据闭合电路欧姆定律E=U+Ir
变形可得 U=E﹣Ir
由图丁可得纵截距表示电源电动势 E=1.44V
内阻为
故答案为:(1)远大于;②48.0,小于;(2)②仍使灵敏电流计的示数为零;③1.44,1.33。
3.(2025•盐池县三模)某同学在实验室找到一批量程0~3mA但内阻未知的毫安表。为了后续便于改装,决定先测量出其准确的内阻值。
(1)某同学先按图甲所示的电路图连接电路,闭合开关S1,调节滑动变阻器使得毫安表G1指针满偏,再闭合开关S2,调节电阻箱Rx使得毫安表G1指针半偏,并记录下此时电阻箱的阻值。若将该阻值作为毫安表内阻的测量值,则该测量值 小于 毫安表内阻的真实值(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
(2)实验中发现,闭合开关S2,调节电阻箱Rx时,毫安表G2在实验过程中示数变化较大,这是因为 A 。
A.电源电动势较小
B.定值电阻R1较大
C.电阻箱最大阻值较小
(3)为了减小测量误差,该同学采用了一种“补偿”电路进行测量,如图乙所示,操作步骤如下:
①闭合开关S1、S3,调节滑动变阻器RP至合适位置,记录下此时毫安表G1的示数I1=3mA;
②断开开关S3,闭合开关S4,调节滑动变阻器Rp′使毫安表G2示数为0,此时毫安表G1的示数为 3 mA;
③再闭合开关S2,调节电阻箱Rx与 Rp (选填“RP”、“Rp′”)使得毫安表G2示数为0,记录下此时毫安表G1的示数I2=1.3mA,电阻箱的示数Rx=195Ω。
则毫安表内阻为 255 Ω。
【答案】(1)小于。(2)A。(3)①3,②RP,③255。
【解析】解:(1)闭合S2后,电路中总电阻减小,总电流增大,大于原来的满偏电流Ig,而电流计中电流为,则通过电阻箱的电流大于。根据可知测量值比真实值偏小。
(2)闭合开关S2,调节电阻箱Rx时,毫安表G2在实验过程中示数变化较大,说明电路中总电流变化较大,这是因为电源电动势较小,电路总电阻相对较小,使得开关S2闭合前后电路总电阻变化比例较大。
(3)断开开关S3,闭合开关S4后,毫安表G2和R1的总电流,可视为左侧电源输出电流和右侧电源输出电流的差,当毫安表G2示数为0时,说明左侧电源电流和右侧电源电流相等,毫安表G1的示数仍为3mA。闭合开关S2后,若不调节滑动变阻器RP',则右侧电源输出电流不变,仍为3mA,此时调节电阻箱Rx与滑动变阻器RP再次使得毫安表G2示数为0时,可以保证左侧电源输出电流也为3mA。再根据并联分流的规律有,解得Rg=255Ω。
故答案为:(1)小于。(2)A。(3)①3,②RP,③255。
4.(2025•奎文区校级开学)某物理兴趣小组要将一个内阻未知的电流表改装成量程为3V的电压表,为此他们用如图所示电路测定该电流表的内阻,实验室可提供的器材如下:
A.电流表G:满偏电流为300μA,内阻未知;
B.干电池E:电动势为3V,内阻未知;
C.滑动变阻器R1:最大阻值约为5kΩ,额定电流为1A;
D.滑动变阻器R2:最大阻值为16kΩ,额定电流为0.5A;
E.电阻箱R0:0~9999.9Ω;
F.开关两个,导线若干。
(1)滑动变阻器R应选用 D (选填“C”或“D”),将开关S1、S2都断开,连接好实物图,使滑动变阻器接入电路的电阻达到最大后,闭合开关S1,移动滑动变阻器的滑片,使电流表G的示数为200μA。
(2)闭合开关S2,调节电阻箱R0的阻值为100Ω时,电流表G的示数为100μA,则电流表G的内阻r= 100 Ω。
若仅考虑系统误差,则测量值比实际值略 偏小 (选填“偏大”或“偏小”)。
(3)为将该电流表改装成量程为3V的电压表,需串联电阻的阻值为 9900 Ω。
【答案】(1)D;(2)100;偏小;(3)9900
【解析】解:(1)干电池电动势为E=3V,被测电流表G的满偏电流为Ig=300μA=3.00×10﹣4A,由闭合电路欧姆定律可得电路的总电阻最小值为R11×104Ω=10kΩ,滑动变阻器R应选用最大阻值为16kΩ的滑动变阻器R2(选填D)。
(2)闭合开关S2,调节电阻箱R0的阻值为100Ω时,电流表G的示数为100μA,可认为干路电流仍等于之前电流表G的示数200μA,则电阻箱R0的分流为200μA﹣100μA=100μA,即此时流过电阻箱R0的电流与电流表G的相等,可得电流表G的内阻等于此时电阻箱R0的阻值,即:r=100Ω;
仅考虑系统误差,由于闭合开关S2后电阻箱R0与电流表G是并联关系,电路总电阻变小,则实际干路电流大于200μA,可知电阻箱R0的分流实际上大于100μA,由并联分流的特点可知电流表G的内阻实际上大于此时电阻箱R0的阻值,则测量值比实际值略偏小。
(3)将该电流表改装成量程为3V的电压表,设需串联电阻的阻值为R,则有:
U=Ig(R+r),代入数据得:3V=3.00×10﹣4A×(R+100Ω),解得:R=9900Ω
故答案为:(1)D;(2)100;偏小;(3)9900
5.(2025春•广东期末)某教师为提升自身实验操作水准,利用假期在实验室练习利用半偏法测量电压表的内阻。实验室提供以下器材:
电池(电动势约为4V,内阻可忽略不计);
滑动变阻器A(阻值范围为0~2000Ω);
滑动变阻器B(阻值范围为0~20Ω);
电阻箱(最大阻值为9999.9Ω);
待测电压表(量程为0~3V,内阻约为3000Ω);
开关及导线若干。
(1)该教师设计了如图所示的电路图,滑动变阻器应选择 B (选填“A”或“B”);
(2)正确连接电路后进行如下操作:
①把滑动变阻器的滑片P滑到 a (选填“a”或“b”)端,并将电阻箱的阻值调到零,闭合开关S;
②闭合开关S,调节滑动变阻器滑片的位置,使电压表的指针指到满刻度;
③保持开关S闭合、滑动变阻器滑片的位置不变,调整电阻箱的阻值,当电阻箱阻值为R1时,电压表的指针指在满刻度的处,即可认为该电压表的内阻为R1。
(3)该电压表的实际内阻 小于 (选填“大于”“小于”或“等于”)R1;
(4)该教师通过录像分析实验操作时,发现在开关S闭合前,电阻箱阻值并未调到零,阻值为R2,后续操作均正确,则该电压表内阻应为 R1﹣2R2 (用R1、R2表示)。
【答案】(1)B;(2)①a;(3)小于;(4)R1﹣2R2。
【解析】解:(1)滑动变阻器采用分压式接法,为了保证电路安全和方便调节,滑动变阻器选择B;
(2)①为了保证电路安全,闭合开关前,滑动变阻器的滑动片应位于a端;
(3)当电阻箱阻值为R1时,电压表支路的电阻增大,电路中的总电阻增大,总电流减小,滑动变阻器滑动片右端电阻和电源内阻分得的电压减小,滑动变阻器滑动片左端电阻分得的电压增大,即电压表支路的总电压增大;
当电压表示数为时,电阻箱两端的真实电压大于
根据串联电路电压的分配与电阻的关系,电压表内阻的真实值小于R1;
(4)电阻箱阻值并未调到零,阻值为R2,电压表满偏时,支路的电压
由于滑动变阻器的滑动片位置不变,电压表支路的电压不变,电压表半偏时,支路的电压
联立解得RV=R1﹣2R2。
故答案为:(1)B;(2)①a;(3)小于;(4)R1﹣2R2。
6.(2025•湖南模拟)某实验小组测量一电流计G的内阻,两位同学采用了不同的方法。
同学一采用如图甲所示的电路,实验步骤如下:
①按图甲连接好电路,将滑动变阻器的滑片调至正确的位置;
②先断开开关S2,闭合开关S1,调节滑动变阻器的滑片位置,使G满偏;
③再闭合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的示数为满偏的一半,记下此时电阻箱的阻值为R1;
④断开电路。
同学二采用如图乙所示的电路,实验步骤如下:
①按图乙连接好电路;
②闭合开关S,调节滑动变阻器R和电阻箱,使电流表A的示数为电流计G的3倍,记下此时电阻箱的阻值为R2;
③断开电路。
根据两位同学的实验操作,回答下列问题:
(1)两位同学在实验第1步中,滑动变阻器的滑片开始都应调至 b 端(填“a”或“b”);
(2)同学一测量的电流计G的内阻Rg1= R1 ;
(3)同学二测量的电流计G的内阻Rg2= 2R2 ;
(4)从系统误差的角度分析,两位同学的测量值的大小关系为Rg1 < Rg2(填“>”“<”或“=”)。
【答案】(1)b;(2)R1;(3)2R2;(4)<。
【解析】解:(1)为了保护电路安全为前提,开始都应将滑动变阻器阻值调至最大,再结合电路图可以看出滑片开始应调至b端;
(2)根据题意可以看出同学一采用了半偏法测电流计G的内阻,则电流计G的内阻测量值为Rg1=R1
(3)同学二操作中让电流表A的示数为电流计G的3倍,则电阻箱的电流是电流计G电流的2倍,由于并联两端电压相等,则有Rg2=2R2
(4)同学一的半偏法误差为测量值小于真实值,同学二没有系统误差,故有Rg1<Rg2
故答案为:(1)b;(2)R1;(3)2R2;(4)<。
1.(2024秋•重庆校级期中)某同学为了测量量程为0~1mA微安表G的内阻,并将该微安表改装成量程为0~3V的电压表,进行了如下操作。
该同学利用“半偏法”测量微安表G的内阻,现有器材如下:
A.滑动变阻器R1(0∼5kΩ)
B.滑动变阻器R2(0∼20kΩ)
C.电源E1(电动势为9V)
D.电源E2(电动势为3V)
E.电阻箱R0(0∼9999.9Ω)
F.开关、导线若干
具体实验步骤如下:
a.按图甲连接好电路;
b.将滑动变阻器R和电阻箱R0的阻值都调到最大,只闭合开关S1后调节R的阻值,使微安表G的指针满偏;
c.闭合S2,保持R不变,调节R0的阻值,使微安表G的指针半偏,此时R0的示数为300.0Ω。
回答下列问题:
(1)①为减小实验误差,实验中电源应选用 C (填仪器前的字母代号),滑动变阻器应选用 B 。(填仪器前的字母代号)
②由实验操作步骤可知微安表G内阻的测量值Rg= 300.0 Ω,该测量值 小于 微安表内阻的真实值(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
(2)若按照(1)中测算的Rg,将上述微安表G改装成量程为0~3V的电压表,需要串联一个电阻箱R0,并将R0的阻值调为 2700.0 Ω。
(3)用图乙所示的电路对改装电压表进行校准,由于微安表内阻测量造成的误差,当标准电压表示数为2.4V时,改装电压表中微安表G的示数为0.78mA,为了尽量减小电压测量误差,R0的阻值应调为 2623.1 Ω(计算结果保留一位小数)。
【答案】(1)C,B,300.0,小于;(2)2700.0;(3)2623.1。
【解析】解:(1)①本实验误差来自闭合开关S2后,电阻箱R0并入干路电流会发生变化,为使干路电流变化较小,应使干路中滑动变阻器接入电路的阻值尽量大,为使电流表能够满偏,相应的电源电动势应较大,故电源选择电动势为9V的电源E1,故电源应选用C;
毫安表G的满偏电流为1mA,则干路中滑动变阻器接入电路的最小阻值约为
故滑动变阻器应选用B。
②由实验操作步骤可知,通过微安表的电流等于通过电阻箱的电流,可知两部分电阻相等,即微安表G内阻的测量值
Rg=300.0Ω
因闭合开关S2,电阻箱R0并入电路后,电路的总电阻变小,干路电流会变大,即干路电流大于Ig,而流过微安表G的电流为,则流过电阻箱R0的电流大于,即流过电阻箱R0的电流大于流过微安表G的电流,根据并联电路的特点,可知微安表G内阻真实值大于电阻箱R0的阻值,可知测量值偏小,即测量值小于微安表内阻的真实值。
(2)若按照(1)中测算的Rg,将上述微安表G改装成量程为3V的电压表需要串联一个的电阻,阻值为
(3)当微安表G的示数为0.78mA时,有
若想调整准确,则需将微安表读数变为0.8mA,则
即将改装后的电压表内阻减小76.9Ω,即将R0的阻值变为
2700.0Ω﹣76.9Ω=2623.1Ω
故答案为:(1)C,B,300.0,小于;(2)2700.0;(3)2623.1。
2.(2024秋•德阳期末)某小组同学设计了如图甲所示电路同时测量电压表内阻RV与定值电阻Rx的阻值。现有的实验器材如下:
A.待测电压表(量程0~3V,RV未知)
B.待测电阻Rx(Rx约为300Ω)
C.滑动变阻器RP1(0~5Ω)
D.滑动变阻器Rp2(0~500Ω)
E.电阻箱R1(0~999.99Ω)
F.电阻箱R2(0~9999.9Ω)
G.电源(电动势为3V,内阻不计);
H.开关,导线若干。
(1)根据实验电路,为尽可能精确测量,滑动变阻器、电阻箱应该分别选用 C、F ;(填器材前字母序号)
(2)该小组选定实验器材后进行了如下操作:
①先将电阻箱R调至零,先后闭合开关S2、S1,调节RP至电压表读数恰好如图乙所示,此时电压表示数为 2.00 V;
②断开开关S2;
③保持滑动变阻器位置不变,调节电阻箱R,记录此时电压表示数U与电阻箱示数R;
④多次改变电阻箱R阻值,重复步骤③;
⑤根据图像法科学分析、计算结果。
(3)该小组同学根据所测数据作出图像如图丙所示,根据该图像可计算出电压表内阻RV= 3.6 kΩ,待测电阻Rx= 0.40 kΩ。(保留两位有效数字)
【答案】(1)C、F;(2)2.00;(3)3.6,0.40。
【解析】解:(1)实验中滑动变阻器采用分压式接法,应选用最大阻值较小的滑动变阻器,选C;
电阻箱要能够调节电路中的电流,电压表内阻较大,而待测电阻的阻值约为300Ω,电阻箱的阻值应该大一些,即选F。
(2)①电压表的分度值为0.1V,此时电压表示数为2.00V;
(3)由欧姆定律有
整理有
结合题图可知,对于图像有,
解得RV=3.6kΩ,Rx=0.40kΩ
故答案为:(1)C、F;(2)2.00;(3)3.6,0.40。
3.(2025秋•南岗区校级期中)如图甲所示是多用电表欧姆挡内部的部分原理图,已知电源电动势E=1.5V,内阻r=1Ω,灵敏电流计满偏电流Ig=10mA,内阻rg=90Ω,表盘如图丙所示,欧姆表表盘中值刻度为“15”。
(1)多用电表的选择开关旋至“×10”Ω挡位时,其内部电路为图甲所示。将多用电表的红、黑表笔短接,进行欧姆调零,调零后多用电表的总内阻为 150 Ω。某电阻接入红、黑表笔间,表盘如图丙所示,则该电阻的阻值为 70 Ω。
(2)若将选择开关旋至“×1”Ω挡位时,其内部电路是在图甲电路的基础上将灵敏电流计 并联 (选填“串联”或“并联”)一阻值为 10 Ω的电阻。
(3)某同学利用多用电表对二极管正接时的电阻进行粗略测量,如图乙所示,下列说法中正确的是 AC (填选项前的字母)。
A.欧姆表的表笔A、B应分别接二极管的C、D端
B.测量时双手捏住两表笔金属杆,则测量值将偏大
C.若采用“×100”倍率测量时,发现指针偏角过大,应换“×10”倍率,且要重新进行欧姆调零
D.若采用“×10”倍率测量时,发现指针位于刻度“15”与“20”的正中央,测量值应略大于175Ω
【答案】(1)150;70;(2)并联;10;(3)AC。
【解析】解:(1)多用电表欧姆挡的内阻等于中值电阻,欧姆挡的倍率为“×10”Ω挡位时,欧姆表的内阻R内=R中=15×10Ω=150Ω
待测电阻Rx=7×10Ω=7Ω
(2)若将选择开关旋至“×1”Ω挡位时,中值电阻R中′=15×1Ω=15Ω
此时欧姆表的内阻R内′=R中′=15Ω
改装电流表的满偏电流
将小量程电流表改成成大量程电流表需要并联一个电阻,根据并联电路特点和欧姆定律Igrg=(I﹣Ig)R
代入数据解得并联电阻R=10Ω
(3)A.欧姆表的内部电流从黑表笔A流出,二极管的C端为正极,对二极管正接时的电阻进行粗略测量时,欧姆表的表笔A、B应分别接二极管的C、D端,故A正确;
B.测量时双手捏住两表笔金属杆,人体与二极管并联,则测量值将偏小,故B错误;
C.若采用“×100”倍率测量时,发现指针偏角过大,欧姆表指针对应示数小,应换“×10”倍率,且要重新进行欧姆调零,故C正确;
D.由于欧姆表的刻度不均匀,越往左刻度越密,若采用“×10”倍率测量时,发现指针位于刻度“15”与“20”的正中央,测量值应略小于175Ω,故D错误。
故选:AC。
故答案为:(1)150;70;(2)并联;10;(3)AC。
1.(2025秋•庐阳区校级期中)某实验小组准备利用表头Gx设计一个多挡位欧姆表,Gx量程为200μA,但不知道其内阻。为了精确测量表头内阻,小组首先采用“电桥法”进行测量。实验电路如图所示:
(1)闭合开关,将滑动变阻器滑片置于合适位置。调节R3,当灵敏电流计Gx中的电流为 0 (选填“满偏”、“半偏”或“0”)时,电阻箱R3的读数为1080.0Ω。已知定值电阻R1=50.0Ω,R2=30.0Ω,计算出RGx= 1800 Ω。
(2)将表头Gx改装成具有“×10”、“×100”或“×1k”三个挡位的欧姆表,如图乙所示。电源电动势E=3.0V,内阻忽略,R0为调节范围足够的滑动变阻器,且接线柱3未接电阻。表笔b为 黑 (填“红”或“黑”)表笔;当开关S接接线柱3时,对应的倍率为 ×1k (填“×10”、“×100”或“×1k”);短接表笔a、b进行欧姆调零时,R0应调至 13200 Ω。
(3)将开关拨至3测量某个电阻,进行欧姆调零后,将两表笔接待测电阻两端,示数如图丙所示,该电阻的阻值为 19000 Ω。
【答案】(1)0,1800;
(2)黑,×1k,13200;
(3)19000。
【解析】解:(1)只有电桥﹣﹣灵敏电流计Gx中的电流为0时,其两端电势相等,据欧姆定律,才有,代入数据得;
(2)据红进黑出,表笔b电流流出为黑表笔,,得;,而15000Ω=15×1000Ω=15kΩ,故选×1k挡;
(3)示数×倍率119×1000Ω=19000Ω。
故答案为:(1)0,1800;
(2)黑,×1k,13200;
(3)19000。
2.(2025秋•大足区校级期中)某同学制作了一款测温计,该测温计的电路图如图甲所示,所使用器材:定值电阻R1为10Ω,定值电阻R2为50Ω,电阻箱R3(调节范围0~999.9Ω),金属热电阻R4,电动势为36V的直流电源(内阻很小可忽略不计),电压表V量程范围0~3V(内阻很大),开关,导线若干。金属热电阻的阻值随温度变化图像如图乙所示,操作步骤如下:
(1)先按图连接好电路,将传感器置于恒温箱中,将恒温箱温度调为210℃,调节R3的阻值为 32 Ω,此时电压表指针指到0刻线;
(2)降低恒温箱温度,电压表示数Uba=1.2V时,恒温箱的温度为 114℃ ;
(3)依次降低温度,将电压表刻度改为相应的温度刻度;
(4)该测温计能够测量的最低温度为 18℃ 。
【答案】(1)32;(2)114℃;(4)18℃
【解析】解:(1)由图可得金属热电阻的阻值随温度变化函数为,
则t=210℃时,R4=160Ω,此时电压表指针指到0刻线,即φa=φb,有
可得:,代入电阻值解得:R3=32Ω
(2)电动势为U=36V的直流电源(内阻很小可忽略不计),则有
,
当电压表示数Uba=1.2V时,故有:
解得:R4=128Ω,代入到函数,可得温度为:t=114℃
(4)该测温计能够测量的最低温度时,电压表的示数为3V,有:,解得:R4=96Ω,代入到函数,得最低温度为:t=18℃
故答案为:(1)32;(2)114℃;(4)18℃
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