2021届高三物理二轮复习实验部分电表改装实验专题(含解析)
展开小阳同学要测量一圆柱体导体材料的电阻率(阻值约为150 Ω),他进行了如下实验:
(1)利用多用电表测该导体材料的电阻,小阳同学先用多用电表电阻挡“×100”测量时发现指针偏转角度过大,为了减小测量误差,下列选项中正确的操作及步骤顺序为________(填写选项前的字母)
A.将选择开关旋转到“×1 k”的位置
B.将选择开关旋转到“×10”的位置
C.用两表笔与导体材料连接好并读数
D.将两表笔短接,进行欧姆调零
(2)他按正确的实验操作,用多用电表电阻挡测量时指针停在图所示的位置,则此材料电阻的测量值为________Ω.
(3)若该材料的长度为L,直径为D,电阻为R,则该材料电阻率的表达式ρ=________.
(4)小阳同学发现该多用电表“直流50 V”挡损坏了,但“直流10 V”挡能正常使用.查阅资料知道,电压挡内部原理如图所示,表头A的满偏电流为1 mA.打开多用电表外壳发现电路板上的电阻R2被烧坏了,则应用阻值为________kΩ的电阻替换R2,就可以修好“直流50 V”挡.
实验室内有一电压表量程为150mV,内阻约为130Ω。现要将其改装成量程为10mA的电流表。为此,实验室提供如下器材:
A.干电池E(电动势为1.5V)
B.滑动变阻器R(最大阻值为10Ω)
C.电流表A(有1.5mA,15mA与150mA三个量程)
D.导线若干及开关K。
(1)对电表改装时必须知道电压表的内阻。虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路原理图的一部分,请将电路图补充完整。
(2)在既不损坏仪器又能使精确度尽可能高的条件下,电路中电流表A应选用的量程___mA。若合上K,调节滑动变阻器后测得电压表的读数为150mV,电流表A的读数为1.20mA,则电压表的内阻RmV为________Ω。
(3)要将该电压表mV改装成量程为10mA的电流表,那么应该在电压表上______联(填“串”或“并”)一个定值电阻,该电阻阻值R0=______Ω。(保留3位有效数字)
现有一个阻值大约为20Ω的电阻,为了更精确地测量其电阻,实验室给出了以下器材:
①电流表G1(0~50mA,内阻r1=3Ω)
②电流表G2(0~100mA,内阻r2=1Ω)
③定值电阻R1(R1=150Ω)
④定值电阻R2(R2=15Ω)
⑤滑动变阻器R(0~5Ω)
⑥干电池(1.5V,内阻不计)
⑦开关S及导线若干
(1)某同学设计了如图甲所示的电路图,其中A、B一个为被测电阻、一个为定值电阻,请问图中电阻_______为被测电阻(填“A”或“B”),定值电阻应选________(填“R1”或“R2”)
(2)若某次测得电流表G1、G2的示数分别为I1、I2。则被测电阻的大小为___________(用已知和测量物理量的符号表示)。
(3)若通过调节滑动变阻器,该同学测得多组I1、I2的实验数据,根据实验数据做出I1、I2的图象如图乙所示,并求得图象的斜率k =1.85,则被测电阻的大小为________Ω(保留三位有效数字)。
某同学想将一量程为1 mA的灵敏电流计G改装为多用电表,他的部分实验步骤如下:
(1)他用如图甲所示的电路测量灵敏电流计G的内阻
①请在图乙中将实物连线补充完整;
②闭合开关S1后,将单刀双掷开关S2置于位置1,调节滑动变阻器R1的阻值,使电流表G0有适当示数I0;然后保持R1的阻值不变,将开关S2置于位置2,调节电阻箱R2,使电流表G0示数仍为I0.若此时电阻箱阻值R2=200 Ω,则灵敏电流计G的内阻Rg=________ Ω.
(2)他将该灵敏电流计G按图丙所示电路改装成量程为3 mA、30 mA及倍率为“×1”、“×10”的多用电表.若选择电流30 mA量程时,应将选择开关K置于位置________(选填“a”“b”“c”或“d”),根据题给条件可得电阻R1=________ Ω,R2=________ Ω.
(3)已知图丙电路中两个电源的电动势均为3 V(内阻均可忽略),将选择开关置于位置a测量某电阻的阻值,若通过灵敏电流计G的电流为0.40 mA,则所测电阻阻值为________ Ω.
某同学要将一量程为100mA(内阻约30Ω)的毫安表改装为量程为0.6A的电流表,并借助一量程为0.6A的标准电流表,使用如图所示电路对改装后的电表进行校准。
(1)经估算后将电阻箱R调为6.0Ω。将R1阻值调到最大,闭合开关S,减小R1,发现标准电流表先达到满偏,说明改装没有达到预期。
(2)保持R阻值为6.0Ω不变,将R1阻值从较大值逐渐调小,记录下毫安表的读数I1和电流表的读数I2,数据如下表:
(3)该同学根据上表数据作出了I2−I1图像如图所示,根据图像可知,毫安表的内阻Rg=_____Ω,毫安表改装后的电流表实际量程为____A。(结果均保留两位有效数字)
(4)要达到预期目的,需要逐渐_____电阻箱R的数值,此过程I1将_____,I2将___(均选填“增大”、“减小”或“不变”),当I2I1=_______时,完成改装。
某同学要将一满偏电流为3 mA的毫安表G改装为量程为30 mA的电流表。他先测量出毫安表G的电阻,然后对表进行改装,最后再利用一标准毫安表,对改装后的电流表进行检测。
具体实验步骤如下:
①按电路原理图a连接线路;
②将R1的阻值调到最大,闭合开关S1后调节R1的阻值,使毫安表G的指针偏转到满刻度;
③闭合S2,保持R1不变,调节R2的阻值,使毫安表G的指针偏转到满刻度的三分之一的位置;
④记下R2的阻值。
回答下列问题:
(1)如果按正确操作步骤测得R2的阻值为90 Ω,则毫安表G内阻的测量值Rg=________Ω;与毫安表内阻的真实值Rg′相比,Rg________Rg′(填“>”、“=”或“<”)。
(2)若忽略实验的误差,将上述毫安表G改装成量程为30 mA的电流表,则需要并联一个阻值R=________Ω的电阻。
(3)根据图b所示电路对改装后的电表进行检测,当标准毫安表的示数为16.0 mA时,改装表的指针位置如图c所示,由此可以推测出改装的电表量程不是预期值,改装电流表的量程是________mA。
(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=________。
LED绿色照明技术已经走进我们的生活.某实验小组要精确测定额定电压为5V的LED灯泡正常工作时的电阻,已知该灯泡正常工作时电阻大约为500Ω,其电学符号与小灯泡电学符号相同.实验室提供的器材有
A.电流表A1(量程为60mA,内阻RA1,约为1Ω,读数记为I1)
B.电流表A2(量程为3mA,内阻RA2=20Ω,读数记为I2)
C.电压表V(量程0~15V,内阻RV=lkΩ,读数记为U)
D.定值电阻R1=980Ω
E.定值电阻R2=1980Ω
F.滑动变阻器R(0~20Ω)
G.蓄电池E(电动势为24V,内阻很小)
H.开关S,导线若干
(1)部分电路原理图如图所示,请选择合适的器材,电表1为____,电表2为____,定值电阻为____(填写器材前的字母编号)
(2)画出完整的实验电路原理图
(3)写出测量LED灯正常工作时的电阻表达式Rx=________(用巳知量和测量量表示),调节滑动变阻器滑片的位置.当表达式中的____(填字母)达到______,记下另一电表的读数代入表达式,其结果即为LED灯正常工作时的电阻.
某兴趣小组用量程为10 mA、内阻为100 Ω的表头按如图所示的电路改装成电压量程为3 V、电流量程为3 A的“双用电表”。图中R1和R2为定值电阻,S为开关。
(1)当开关S断开时,“双用电表”用于测量_________;当开关S闭合时,“双用电表”用于测量_________。(均选填“电流”或“电压”)
(2)表笔A应为_________(选填“红”或“黑”)表笔。
(3)定值电阻的阻值R1=_________Ω、R2=_________Ω。(结果均保留三位有效数字)
某同学要测量一节干电池的电动势和内电阻.
实验室除提供开关S和导线外,有以下器材可供选择:
电压表:V量程3V,内阻RV约为10kΩ
电流表:G量程3mA,内阻Rg=100Ω
滑动变阻器:R(阻值范围0~10Ω,额定电流2A
定值电阻: R0=0.5Ω
(1)该同学将电流表G与定值电阻R并联,实际上是进行了电表的改装,则他改装后的电流表对应的量程是______ A.
(2)该同学利用上述实验原理图测得数据,以电流表G读数为横坐标,以电压表V读数为纵坐标绘出了如图乙所示的图线,根据图线可求出电源的电动势E=______ V(结果保留三位有效数字),电源的内阻r=______Ω(结果保留两位有效数字)
(3)由于电压表内阻对电路造成影响,本实验电路测量结果电动势E ______ ,内阻______(选填“偏大”、“不变”或“偏小”)
为了描绘小灯泡的伏安特性曲线,实验室可供选择的器材如下:
A.待测小灯泡(6V,500mA)
B.电流表A(0~0.6A,内阻约0.5Ω)
C.电压表V(0~4V,内阻6kΩ)
D.滑动变阻器R1(0~5Ω,1.5A)
E.滑动变阻器R2(0~1kΩ,100mA)
F.电阻箱R3(0~9999.9Ω)
G.直流电源E(约6V,内阻不计)
H.开关S,导线若干
(1)将电压表量程扩大为6V,与它串联的电阻箱的阻值应调为______kΩ。
(2)图甲中画出了实验的部分电路,请你补全电路图;滑动变阻器应选用______(选填“R1”或“R2”)。
(3)实验中,测量出多组数据,描点作出小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示,由图可计算灯泡两端电压为2.5V时,其电阻为______Ω.若电压表V(0~4V内阻的实际阻值略大于6kΩ),则小灯泡实际的伏安特性曲线应在所画图线的______(选填“上方”或“下方”)。
在“测定电池的电动势和内阻”的实验中,备有如下器材:
A.干电池
B.电流表(0∼0.6A、内阻约0.1Ω)
C.灵敏电流计G(满偏电流、内阻
D.滑动变阻器(0∼20Ω、2.0A)
E.电阻箱R
F.开关、导线若干
(1)由于没有电压表,需要把灵敏电流计G改装成量程为2V的电压表,需串联一个阻值为_____Ω的电阻。
(2)改装后采用如图a所示电路进行测量。在闭合开关S前,将滑动变阻器的滑片移动至_____(填“a端”、“中央”或“b端”)。
(3)图b为该实验绘出的I1—I2图线则电源电动势E=______V,内电阻r=_____Ω。
实验室有一个破损的多量程直流电流表,有1 mA、10 mA、100 mA三挡,由一个单刀三掷开关转换,其内部电路如图所示。
(1)单刀三掷开关转换至触点2时,电流表的量程应为____mA挡位;
(2)已知电流表的表头已烧坏,无法知道其特性,但三个精密分流电阻完好,测得R1=90Ω,根据上述已知信息可以计算出R2=_________,R3=_______。
(3)在保留分流电阻R1、R2和R3的情况下,为修复该电流表需准备一个满偏电流为0.5 mA,内阻为________Ω表头G。
现有一满偏电流为500μA、内阻为1.0×103Ω的电流表,某同学想把它改装成中值电阻为500Ω的欧姆表,实验室提供如下器材:
A、一节干电池电动势为1.5V,内阻不计)
B、电阻箱R1(最大阻值99.99Ω)
C、电阻箱R2(最大阻值999.9Ω)
D、滑动变阻器R3(0−100Ω)
E、滑动变阻器R4(0−1KΩ )
F、导线若干及两个接线柱
(1)由于电力表的内阻较大,该同学先把电流表改装成量程为0~3.0mA的电流表,则电流表应______(填“串”或“并”)联一个电阻箱,将该电阻箱的阻值调为______Ω.
(2)将改装后的电流表改装成欧姆表,请选择适当的器材在方框内把改装后的电路图补画完整(含电流表的改装),并标注所选电阻箱和滑动变阻器的符号.
(3)用改装后的欧姆表测量一电阻,电流表的示数为200μA,则该电阻的阻值为______Ω;通过该电阻的电流为______mA.
答案和解析
1.【答案】 (1)BDC (2)140 (3)πRD24L(4)40
【解析】解:(1)指针的偏转角过大,表明选用的倍率过大,应当减小倍率,更换档位之后,应重新进行欧姆调零,再进行测量读出数据,故合理的操作顺序为BDC。
(2)指针指示的示数与倍率的乘积即为白炽灯电阻的测量值,欧姆表的读数为:14×10=140Ω。
(3)根据电阻定律可得:R=ρLS
圆柱体导体材料的横截面积:S=π(D2)2
联立可得金属电阻率:ρ=πRD24L
(4)多用电表“直流10V”挡能正常使用,表头和电阻R1的总阻值为10kΩ,要想修好“直流50V”挡,电阻R2应由一个4倍表头和电阻R1的总阻值替换,即乙同学应用阻值为40kΩ。
故答案为:(1)BDC;(2)140;(3)πRD24L;(4)40。
(1)应用欧姆表测电阻时要选择合适的档位,使指针指针中央刻度线附近,欧姆表换挡后要重新进行欧姆调零,然后再测电阻阻值;
(2)图1所示位置为欧姆×100档,欧姆表指针示数与挡位的乘积是欧姆表示数;
(3)根据电阻定律结合欧姆定律,联立即可求出电阻率;
(4)依据表头的满偏电流不变,结合直流电压挡的倍数关系,即可求解。
考查电阻率的测量实验,要知道欧姆表的倍率的选取,掌握欧姆表的刻度读数,注意欧姆表的使用要求,并理解第(4)问,表头的满偏电流不变是解题的突破口。
2.【答案】(1)电路如图所示:;(2)1.5,125;(3)并,17.0。
【解析】
【分析】
本题考查了电压表内阻的测量与电流表的改装,掌握基础知识是解题的前提与关键,应用串并联电路特点与欧姆定律即可解题。
(1)根据题意确定滑动变阻器的接法,然后根据实验原理作出实验电路图;
(2)根据通过电压表的最大电流选择电流表量程;根据题意应用欧姆定律求出电压表内阻;
(3)把电压表改装成电流表需要并联分流电阻,应用并联电路特点与欧姆定律可以求出并联电阻阻值。
【解答】
(1)电源电动势为1.5V,为测多组实验数据滑动变阻器应采用分压接法,电路图如图所示;
;
(2)通过电压表的最大电流约为:I=URV=150×10−3V130Ω≈1.15×10−3A=1.15mA,电流表应选择1.5mA量程;电压表内阻:RmV=UI=150×10−3V1.20×10−3A=125Ω;
(3)将该电压表mV改装成量程为10mA的电流表,那么应该在电压表上并联一个定值电阻,该电阻阻值R0=UI−IV=150×10−3V10×10−3A−150×10−3V125Ω=17.0Ω;
故答案为:(1)电路如图所示:;(2)1.5,125;(3)并,17.0。
3.【答案】(1)B;R2;(2)I1r1+R2I2−I1;(3)21.2
【解析】
【分析】
本题考查了电表的改装,伏安法测电阻和图像问题,综合性较强,难度较大。从实验中没有给出电压表可判断应利用电流表改装为一大量程电压表,由此判断A、B电阻的用途;由串并联关系可计算出待测电阻阻值大小;利用串并联关系结合数学知识列出两电流关系式,结合图像判断斜率与待测电阻关系,即可计算阻值大小。
【解答】
(1)由于本实验没有给电压表,应利用两个灵敏电流表与一定值电阻串联改装为一量程接近1.5V的电压表,结合电路图可判断A为定值电阻,B为待测电阻,A的阻值为U−UgIg=U−Igr1Ig=27Ω,选择电阻R2测量比较准确,选择电阻R1误差会较大;
(2)由串并联关系可知I1r1+R2=I2−I1R,R=I1r1+R2I2−I1;
(3)由(2)问得到的关系式变形为I2=I1r1+R2R+I1=r1+R2+RRI1,k=r1+R2+RR,R=21.2Ω。
故答案为(1)B;R2;(2)I1r1+R2I2−I1;(3)21.2。
4.【答案】(1)① ;②200
(2)b;10;90
(3)150
【解析】
【分析】(1)①根据电路图连接实物电路图;②根据实验步骤与实验原理求出电流表内阻。
(2)根据图示电路图应用串并联电路特点与欧姆定律求出电阻阻值。
(3)欧姆定律的工作原理是闭合电路的欧姆定律,根据闭合电路欧姆定律求出电阻阻值。
本题考查了测电流表内阻、多用电表改装问题,理解实验原理是解题的前提与关键,分析清楚电路结构、应用串并联电路特点与欧姆定律即可解题。
【解答】
(1)①由原理图连线如图:
②由闭合电路欧姆定律可知,两情况下的电流相同,所以灵敏电流计G的内阻Rg=200 Ω;
(2)由表头改装成大量程的电流表原理可知,当开关接b时,表头与R2串联再与R1并联,此种情形比开关接c时电路总电流更大,故开关应接b;
由电流表的两种量程可知:
接c时有:R1+R2=200×10−32×10−3 Ω=100 Ω
接b时有:29×10−3R1=10−3×(200+R2)
联立解得:R1=10 Ω,R2=90 Ω;
(3)开关接a时,多用电表Imax=30 mA,多用电表的内阻为:R内=E1Imax=330×10−3 Ω=100 Ω,此时流过待测电阻的电流为I测=I+I(Rg+R2)R1=0.40 mA+0.40×(200+90)10 mA=12 mA,所以总电阻为:
R总=E1I测=312×10−3 Ω=250 Ω,
所以所测电阻阻值为R测=R总−R内=150 Ω.
5.【答案】(3)33(32∼34);0.65(0.63∼0.67);(4)增大;增大;减小;6
【解析】
【分析】
(3)由电路规律得出I1与I2的表达式,结合图象进行分析;结合电流表的改装原理进行分析;
(4)结合电流表的改装原理分析电阻箱R的阻值变化情况;结合闭合电路欧姆定律及电路规律进行动态的分析。
本题主要考查电表的改装,掌握电流表的改装原理是关键。
【解答】
(3)由题意可知I2=I1+I1RgR,可得I2=R+RgRI1,结合图象可得6+Rg6=,可得毫安表的内阻为Rg≈33Ω;改装后的实际量程为I=Ig+IgRgR=0.10A+336×0.1A=0.65A;
(4)由题意可知改装后电流表的量程偏大,根据I=Ig+IgRgR可知,应该逐渐增大电阻箱R的数值,则电路的总电阻增大,根据闭合电路欧姆定律可知总电流减小,即I2减小,则内电压、电流表A两端电压、滑动变阻器两端电压均减小,所以毫安表两端电压增大,所以I1增大;当电流表改装好后,其量程应该为0.6A,此时应该有:
I1=Ig=0.1A
I2=I=I1+IR=0.6A
则有:I2I1=6
故答案为:(3)33(32∼34);0.65(0.63∼0.67);(4)增大;增大;减小;6
6.【答案】(1)180;<;
(2)20;
(3)32;
(4)2927
【解析】
【分析】
解实验题的关键是明确电表改装的原理,先根据物理规律列出方程,再进行误差分析即可。
(1)(2)根据微安表量程与图(c)所示表盘确定其分度值,根据指针位置读出其示数,然后根据害优网改装原理求出改装后电流表的量程。
(3)把微安表改装成大量程的电流表需要并联分流电阻,根据题意与改装原理分析实验误差。
(4)根据电流表的改装原理与题意求出并联电阻阻值。
【解答】
(1)由于指针指在三分之一的位置,说明R2分得电流为电流计电流的两倍,所以电流计电阻是R2的两倍,为180Ω。闭合S2后,R2与Rg的并联值R并
所以IR2大于三分之二满偏电流,所以2R2
(3)指针在中间位置对应的电流为16.0 mA,说明量程为32mA;
(4)R=IgRgI−Ig求出两个量程对应的电阻,两式相除得出k=2927。
故答案为:(1)180;<;
(2)20;
(3)32;
(4)2927。
7.【答案】(1)C B E
(2)
(3) I2(R2+RA2)URV−I2 I2 2.5mA
【解析】
【分析】
(1)实验需要测出LED灯两端的电压与通过它的电流,根据实验器材与电路图结合实验原理选择电表。
(2)根据LED灯的内阻与滑动变阻器最大阻值的关系确定滑动变阻器的接法,然后完善电路图。
(3)LED灯在额定电压下正常工作,根据串并联电路特点与欧姆定律可以求出LED灯正常发光时电表2的示数。
本题的难点在于电流表的量程偏小,无法测电流,电压表的量程偏大,测量电压偏大,最后需通过改装,用电流表测电压,电压表测电流。
【解答】
(1)要精确测定额定电压为5V的LED灯正常工作时的电阻,需测量LED灯两端的电压和通过LED灯的电流,由于电压表的量程较大,测量误差较大,不能用已知的电压表测量LED两端的电压,可以将电流表A2与定值电阻串联改装为电压表测量电压,故电表2选B;
LED灯正常工作时的电流约为:I=UR=5V500Ω=0.01A=10mA,电流表A1的量程太大,不能用A1测量电流,可以把已知内阻的电压表串联接入电路测电流,故电表1选C;
LED的额定电压为5V,可以把表2改装成量程为6V的电压表,改装后电压表内阻为:R=UI2=63×10−3Ω=2000Ω,定值电阻阻值为:2000Ω−20Ω=1980Ω,定值电阻应选择E;
(2)因为滑动变阻器阻值远小于LED的电阻,所以滑动变阻器采用分压式接法。电路图如图所示:
(3)根据闭合电路欧姆定律知,LED两端的电压:U2LED=I2(R2+RA2),
通过LED的电流:I=URV−I2,所以LED灯正常工作时的电阻:RX=ULEDI=I2(R2+RA2)URV−I2。
改装后的电压表内阻为:RV=2000Ω,则当I2=2.5mA时,LED灯两端的电压为5V,
达到额定电压,测出来的电阻为正常工作时的电阻。
故答案为:(1)C;B;E;(2)电路图如上图所示;(3)I2(R2+RA2)URV−I2;I2;2.5mA。
8.【答案】(1)电压;电流;
(2)黑;
(3)200;1.00。
【解析】
【分析】
本题主要考查多用电表的构造与原理,知道各类表的改装原理是解题的关键,难度一般。
【解答】
(1)开关S断开时,R1与表头串联,用于测量电压;
当开关S闭合时,R2与表头并联,用于测量电流;
(2)电流表与电压表连接在电路中时,都是电流从红笔流入,从黑笔流出,由表头的极性可知,表笔A应为黑笔;
(3)当开关S断开时,为3V电压表,由于电压表满足串联分压原理,故由图可得:Ig(Rg+R1)=U,解得:R1=200Ω。
当开关S闭合时,为3A的电流表,故R2=Ig(Rx+R1)I−Ig=1.00Ω.
9.【答案】(1)0.6;(2)1.48;0.84;(3)偏小;偏小。
【解析】
【分析】
(1)根据并联电路的特点求解改装后的电流表对应的量程;
(2)根据电流表G读数与改装后电流表读数的关系,由闭合电路欧姆定律求出电源的电动势和内阻;
(3)利用“等效电源法”进行误差分析即可明确误差情况。
测量电源的电动势和内电阻的实验,采用改装的方式将表头改装为量程较大的电流表,再根据原实验的研究方法进行分析研究,注意数据处理的方法。
【解答】
(1)改装后电流表量程:I=Ig+IgRgR3=0.003+0.003×100.5A=0.603A≈0.6A;
(2)由上可知,改装后电流表的量程是电流表G量程的200倍,图象的纵截距b等于电源的电动势,由图读出电源的电动势为:E=1.48V,
图线的斜率大小k=r,由数学知识知:k=ΔUΔI=1.48−×10−3×200=0.84,则电源的内阻为:r=k=0.84Ω;
(3)可用“等效电源法”分析误差大小:可以把电源与电压表看做一等效电源,则电动势测量值等于外电路断开时“等效电源”两极间的电压,由于电压表不是理想电表,所以有电流通过“电源”,因而路端电压要小于电动势,所以电动势测量值小于真实值即偏小;同理,此电路测得的内电阻是“等效电源”的内阻,即电压表与电池内阻的并联电阻,所以测得的内阻也小于真实值。
故答案为:(1)0.6;(2)1.48; 0.84;(3)偏小; 偏小。
10.【答案】(1)3;(2);R1;(3)507;下方。
【解析】
【分析】
(1)根据欧姆定律求解与电压表串联的电阻箱的阻值;
(2)为使测量尽量准确,要求进行多次测量,滑动变阻器采用分压接法,选择小电阻;
(3)根据图线得出电压为2.5V时的电流,结合欧姆定律求出灯泡的电阻。根据实验电路图,抓住电流相同情况下,灯泡电压值的测量误差确定灯泡实际的伏安特性曲线的位置。
解决本题的关键掌握器材选择的原则,以及知道滑动变阻器分压式接法和限流式接法的区别,电流表内外接的区别。
【解答】
(1)电压表V(0~4V,内阻6kΩ),设将电压表量程扩大为6V,需串联电阻箱的阻值为R,则根据欧姆定律应有:6R+6×6=4,代入数据可得R=3kΩ,即电阻箱的阻值应调为3kΩ;
(2)为使测量尽量准确,要求进行多次测量,滑动变阻器采用分压接法,选择小电阻,即选R1。
由于灯泡电阻远小于电压表内阻,所以采用电流表外接法,电路图:
(3)由图可知,灯泡两端电压为2.5V时,流过的电流为0.35A,由欧姆定律R=UI解得R=507Ω。
若电压表的实际阻值大于6kΩ,则在相同电流情况下,灯泡实际电压比测量值偏大,则小灯泡实际的伏安特性曲线在所画图线的下方。
故答案为:(1)3;(2);R1;(3)507;下方。
11.【答案】(1)9500; (2)a ; (3)1.47 (1.46∼1.49均可), 0.80 (0.80∼0.87均可)
【解析】
【分析】
要掌握改装电压表串联内阻的计算方法,应用图象求电源电动势与内阻时,从图象上求出电流值,然后应用欧姆定律求出电源电动势与内阻。
【解答】
(1)根据欧姆定律有U=Ig(rg+R)
解得R=9500Ω
即需串联一个阻值为9500Ω的电阻。
(2)闭合开关S前应将滑动变阻器的滑动片运动a端,以使电路中的电流最小而保护电流表;
(3)根据闭合电路欧姆定律有E=(I1+I2)r+I1(rg+R)
可得 I1=−rr+rg+R⋅I2+Er+rg+R
根据图象求出纵轴截距为147μA,则有Er+rg+R=147×10−6A
图象斜率大小为k=80×10−6
即rr+rg+R=80×10−6
两式联立解得r=0.80Ω(0.80∼0.87均可)
E=1.47V(1.46∼1.49均可)
12.【答案】(1)10;
(2)9;1;
(3)100
【解析】
【分析】
本题考查了多用电表的原理及其使用;明确各量程的对应电路进行分析。
由所给的三个量程可得三个电路,由串并联电路知识分析各电路要满足的条件综合分析可得。
【解答】
(1)根据电流表改装原理可知,并联电阻越大,量程越小,单刀三掷开关转换至触点2时,电流表的量程应为10mA档位;
(2)设原表头的满刻度电流为I0(mA),内阻为r,输入1mA电流时可得:I01−I0=R1+R2+R3rg;
10mA档和100mA档电流时,分别输入10mA,100mA的电流时,可得下列关系:
I010−I0=R2+R3rg+R1 ,I0100−I0=R3rg+R1+R2;
将R1=90Ω代入,解得:R2=9Ω,R3=1Ω;
(3)当I0=0.5mA时,由I01−I0=R1+R2+R3rg可得:rg=100Ω。
故答案为:(1)10;(2)9;1;(3)100。
13.【答案】(1)并;200;(2)如图所示;(3)750;1.2.
【解析】解:(1)将电流表改装为3mA的电流表应该并联一个分流电阻,
并联电阻阻值:R=IgRgI−Ig=500×10−6×1×1033×10−3−500×10−6=200Ω;
(2)改装后的电流表内阻:R=IgRgI=500×10−6×1×1033×10−3≈167Ω,
把表头改装成中值电阻为500Ω的欧姆表,则需要串联的电阻R″=500−167=333Ω,
所以选择电阻箱R2(最大阻值999.9Ω)和滑动变阻器R4(0−1kΩ),实验电路图如图所示:
(3)改装后电流表量程是原电流表G量程的:3×10−3500×10−6=6倍,
电流表G的示数为200μA,电路电流:I=200μA×6=1200μA=1.2mA;
待测电阻阻值:RX=UI−R内=1.51.2×10−3−500=750Ω;
故答案为:(1)并;200;(2)如图所示;(3)750;1.2.
(1)把电流表改装成大量程电流表需要并联分流电阻,应用并联电路特点与欧姆定律可以求出并联电阻阻值.
(2)欧姆表的工作原理是闭合电路的欧姆定律,根据实验器材与欧姆表结构作出电路图.
(3)根据电流计示数求出通过电阻的电流,然后应用闭合电路欧姆定律求出待测电阻阻值.
本题主要考查了电流表和欧姆表的改装,要注意明确实验原理,能正确应用欧姆定律和串并联电路的特点进行分析,难度适中.
I1/mA
20
40
60
80
I2/A
0.13
0.26
0.40
0.52
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