专题7 知能达标训练-2022高考物理 新编大一轮总复习(word)人教版
展开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,电路如图所示。
(2)微安表头改装成电流表需要并联一个小电阻R1=eq \f(Igrg,I-Ig)=100 Ω,电流表改装成一个电压表应串联一个大电阻R2=eq \f(UIgrg,I)=2 910 Ω。
[答案] (1)如图所示 (2)100 2 910
2.某同学改装和校准电压表的电路图如图所示,图中虚线框内是电压表的改装电路。
(1)已知表头G满偏电流为100 μA,表头上标记的内阻值为900 Ω。R1、R2和R3是定值电阻。利用R1和表头构成1 mA的电流表,然后再将其改装为两个量程的电压表。若使用a、b两个接线柱,电压表的量程为1 V;若使用a、c两个接线柱,电压表的量程为3 V。则根据题给条件,定值电阻的阻值应选R1=__________ Ω,R2=__________ Ω,R3=__________ Ω。
(2)用量程为3 V,内阻为2 500 Ω的标准电压表V对改装表3 V挡的不同刻度进行校准。所用电池的电动势E为5 V;滑动变阻器R有两种规格,最大阻值分别为50 Ω和5 kΩ。为方便实验中调节电压,图中R应选用最大阻值为____________ Ω的滑动变阻器。
(3)校准时,在闭合开关S前,滑动变阻器的滑动端P应靠近____________(选填“M”或“N”)端。
(4)若由于表头G上标记的内阻值不准,造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小,则表头G内阻的真实值____________(选填“大于”或“小于”)900 Ω。
[解析] (1)根据题意,R1与表头G构成1 mA的电流表,则IgRg=(I-Ig)R1,整理可得,R1=eq \f(IgRg,I-Ig)=eq \f(900×100,1 000-100) Ω=100 Ω;若使用a、b两个接线柱,电压表的量程为1 V,则R2=eq \f(Uab-IgRg,I)=eq \f(1-0.09,1×10-3) Ω=910 Ω;若使用a、c两个接线柱,电压表的量程为3 V,则R3=eq \f(Uab-IgRg-IR2,I)=eq \f(3-0.09-1×10-3×910,1×10-3) Ω=2 000 Ω。
(2)电压表与之并联之后,电阻小于2 500 Ω,对于分压式电路,要求滑动变阻器的最大阻值小于并联部分,同时还有便于调节,故滑动变阻器选择小电阻,即选择50 Ω的电阻。
(3)在闭合开关S前,滑动变阻器的滑动端P应靠近M端,这样把并联部分电路短路,起到一种保护作用。
(4)造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小,说明通过表头G的电流偏小,则其实际电阻偏大,故其实际阻值大于900 Ω。
[答案] (1)100 910 2 000 (2)50 (3)M (4)大于
3.为测量“12 V,5 W”的小灯泡在不同电压下的功率,给定了以下器材:
电源(12 V,内阻不计);
电流表(量程0~0.6 A、0~3 A,内阻约为0.2 Ω);
电压表(量程0~3 V、0~15 V,内阻约为15 kΩ);
滑动变阻器(0~20 Ω,允许最大电流1 A);
开关一个,导线若干。
实验要求加在小灯泡上的电压可从零开始调节。
(1)如图所示的四个电路图中你认为最合适的是__________(填选项前的字母)。
(2)在本实验中,电流表的量程可选____________。
[解析] (1)小灯泡上的电压可从零开始调节,滑动变阻器应采用分压法;灯泡正常发光时的电阻R=eq \f(U2,P)=eq \f(122,5) Ω=28.8 Ω,eq \f(R,RA)=eq \f(28.8 Ω,0.2 Ω)=144,eq \f(RV,R)=eq \f(15 000 Ω,28.8 Ω)≈520.8,则eq \f(RV,R)>eq \f(R,RA),电流表应采用外接法,故选图A所示电路。(2)灯泡正常发光时的电流I=eq \f(P,U)=eq \f(5,12) A≈0.42 A,故电流表应选0~0.6 A量程。
[答案] (1)A (2)0~0.6 A
4.某物理实验小组利用实验室提供的器材测定电压表V1的内阻,可选用的器材如下:
A.待测电压表V1(量程0~3 V,内阻约为3 kΩ);
B.电压表V2(量程0~15 V,内阻约为20 kΩ);
C.电流表A(量程0~3 A,内阻约为0.1 Ω);
D.定值电阻R0(9.0 kΩ);
E.滑动变阻器R1(0~200 Ω);
F.滑动变阻器R2(0~2 kΩ);
G.电源E(电动势约为12 V,内阻忽略不计);
H.开关、导线若干。
(1)为了准确测量电压表V1的内阻,两位同学根据上述实验器材分别设计了如图甲和乙两个测量电路,你认为
____________(选填“甲”或“乙”)更合理,请在图丙中用笔画线代替导线将实物图补充完整。
(2)该实验中滑动变阻器应该选用________________(选填“R1”或“R2”)。
(3)用已知量R0和V1、V2的示数U1、U2来表示电压表V1的内阻:RV1=____________。
[解析] (1)甲图中,因为电压表V2的内阻准确值不知,所以电压表V2与R0并联后的电阻准确值不知,根据eq \f(U1,U2)=eq \f(RV1,R并)可知,无法求出RV1,而乙图中,根据eq \f(U2,U1)=eq \f(R0+RV1,RV1)可知,可以求出RV1=eq \f(U1R0,U2-U1),故用乙电路较合理,电路连接见答案。
(2)实验中滑动变阻器要用分压接法,故应选取阻值较小的R1。
(3)根据欧姆定律可知RV1=eq \f(U1,\f(U2-U1,R0))=eq \f(U1R0,U2-U1)。
[答案] (1)乙 连线如图所示
(2)R1 (3)eq \f(U1R0,U2-U1)
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