实验题10半偏法测量电表内阻(解析版)

实验题10半偏法测量电表内阻时间：50分钟 满分：100分(8分)(2020・陕西省高三一模)某实验小组用下列器材设计了如图甲所示的欧姆表电路，通过调控电键S和调节电阻箱，可使欧姆表具有“X1”“X1O”两种倍率。黑表笔红表笔甲黑表笔红表笔甲干电池：电动势E=1.5V,内阻r=0.5Q电流表mA：满偏电流/=1mA，内阻R=1500g g定值电阻R1=1200Q电阻箱R2：最大阻值999.990定值电阻R3=15O0电阻箱R4最大阻值99990电键一个，红、黑表笔各1支，导线若干该实验小组按图甲所示正确连接好电路。当电键S断开时，将红、黑表笔短接，调节电阻箱R2,使电流表达到满偏电流，此时闭合电路的总电阻叫做欧姆表的内阻R『则R= 0,欧姆表的倍率是内内 (选填“x『或"10”)；闭合电键S第一步：调节电阻箱R2，当R2= 0时，再将红、黑表笔短接，电流表再次达到满偏电流；第二步：在红、黑表笔间接入电阻箱R4,调节R4,当电流表指针指向图乙所示的位置时，对应的欧姆表的刻度值为 0。【答案】1500 x10 14.5 50【解析】【分析】【详解】[1]由闭合电路欧姆定律可知内阻为E1.5R- - Q-1500Q内I0.001［2］故中值电阻应为15000,根据多用电表的刻度设置可知，表盘上只有两种档位，若为<1,贝帅性电阻太大，不符合实际，故欧姆表倍率应为“<10”（2）［3］为了得到“<1”倍率，应让满偏时对应的电阻为1500，电流I=15A=0.01A1150此时表头中电流应为0.001A；则与之并联电阻R3电流应为贝有I-(0.01-0.001)A-0.009A3E-IR1.5-0.009x150R+r= —= Q—15Q2 I 0.011所以R二15Q-0.5Q二14.5Q2［4］由图可知电流为0.75mA，总电阻R=空xl03Q=2000Q总0.75待测电阻R=2000Q-1500Q二50Q测对应的刻度应为50Q（12分）（2020・安徽省高三二模）某实验小组欲将电流表G］的量程由3mA改装为0.6A。实验器材如下：待测电流表G1（内阻约为100）；标准电流表G2（满偏电流为6mA）；滑动变阻器R（最大阻值为3kQ）；电阻箱R（阻值范围为0〜999.90）；电池组、导线、开关。实验小组根据图甲所示的电路测电流表G］的内阻，请完成以下实验内容：将滑动变阻器R调至最大，闭合S］；调节滑动变阻器R,使电流表G1满偏；再闭合S2,保持滑动变阻器R不变，调节电阻箱R',电流表G］指针的位置如图乙所示，此时电阻箱R的示数为4.50。可知电流表G1内阻的测量值为 ，与真实值相比 (选填“偏大”、“相等”或“偏小”)；为了更加准确地测量电流表G1的内阻，实验小组利用上述实验器材重新设计实验，请完成以下实验内容：完善图丙的实物图连接 ；实验小组根据图丙进行实验，采集到电流表G］、G2的示数分别为3.0mA、5.0mA，电阻箱的读数为15.00，则电流表G1内阻为 0；实验小组将电流表G1改装成量程为0.6A的电流表，要 (选填“串联”或“并联”)一个阻值Rx= Rx= 0的电阻(结果保留一位有效数字)。【答案】9.0偏小10.0并联0.05解析】分析】详解】(1)③［1］［2］.调节滑动变阻器R,使电流表G1满偏，即3mA；再闭合S2，保持滑动变阻器R不变，,则可认为总电流不变，调节电阻箱R'，电流表G］读数为1mA,可知通过电阻箱的电流为2mA，此时电

阻箱R的示数为4.50。可知电流表G]内阻的测量值为9.00；实际上，当闭合S2后回路电阻减小，则总电流变大，即大于3mA,则电流计读数为1mA,则电阻箱R的电流大于2mA,则此时实际上电流表阻值大于9.00，即测量值比真实值偏小；（2）①[3].图丙的实物图连接如图：②[4].由电路图可知，电流计G1的阻值rG1(IrG1(I-1)R2 1—I1(5-3)X15.030=10.00③[5][6].实验小组将电流表G1改装成量程为0.6A的电流表，要并联一个电阻，阻值为IrRIrR—ggixI—Ig3xl0-3xl00.6—3xl0-30沁0.050.（10分）（2020・北京高三学业考试）某同学为了测量一个量程为3V的电压表的内阻，进行了如下实验.（1）他先用多用表进行了正确的测量，测量时指针位置如图1所示，得到电压表的内阻为3.00x1030,此时电压表的指针也偏转了.已知多用表欧姆挡表盘中央刻度值为T5”，表内电池电动势为1.5V，贝y电压表的示数应为 V（结果保留两位有效数字）.楼电压表楼电压表（2）为了更准确地测量该电压表的内阻Rv，该同学设计了图2所示的电路图，实验步骤如下:断开开关S,按图2连接好电路；把滑动变阻器R的滑片P滑到b端；将电阻箱R0的阻值调到零；闭合开关S；移动滑动变阻器R的滑片P的位置，使电压表的指针指到3V的位置；F•保持滑动变阻器R的滑片P位置不变，调节电阻箱R0的阻值使电压表指针指到1.5V,读出此时电阻箱R的阻值，此值即为电压表内阻Rv的测量值；0vG.断开开关S.实验中可供选择的实验器材有：待测电压表滑动变阻器：最大阻值20000滑动变阻器：最大阻值100d电阻箱：最大阻值9999.90，阻值最小改变量为0.10电阻箱：最大阻值999.90，阻值最小改变量为0.10电池组：电动势约6V,内阻可忽略开关，导线若干按照这位同学设计的实验方法，回答下列问题：要使测量更精确，除了选用电池组、导线、开关和待测电压表外，还应从提供的滑动变阻器中选用—（填“b”或“c”），电阻选用 （填“d”或“e”）.R-R电压表内阻的测量值R测和真实值R真相比，R测 R真（填“〉'或“<”）；若Rv越大，则测》真越测 真 测 真 v R真 （填“大”或“小”）【答案】1.0V cd>小【解析】【分析】【详解】（1）［1］电压表的示数即为等效电路的路段电压，由表盘读数可知，现在的欧姆表用的是“X100”档，故现在的多用表内阻为15000，由闭合电路欧姆定律可得EU=R=1.0VR+r⑵［2］［3］①采用电压表半偏法测量电压表内电阻，要保证电压表与电阻箱的总电压保持不变，需要使电压表电阻远大于滑动变阻器的电阻，故滑动变阻器选择小电阻，即选择c；电阻箱最大电阻不能小于电压表电阻，电压表内电阻约为3000欧姆，故电阻箱选择d；[4][5]②由闭合电路欧姆定律可知，随着电阻箱的阻值变大，电源两端的路端电压随之变大，当电阻箱调至使电压表半偏时，此时电压表与变阻箱两端的总电压比变阻箱阻值为0时要大，故此时变阻箱的实际分压是大于电压表的，故有R、＞A,外电阻越大，干路电流越小，当外电阻变化时，路端电压的变化测真量越小，故测量误差也越小．（10分）（2020・江西省高三月考）某同学欲将量程为300PA的微安表头G改装成量程为0.3A的电流表。可供选择的实验器材有：微安表头G（量程300PA，内阻约为几百欧姆）B•滑动变阻器R1（0〜10kQ）C•滑动变阻器R（0〜50kQ）2电阻箱（0〜9999.9 ）电源E]（电动势约为1.5V）电源E2（电动势约为9V）开关、导线若干该同学先采用如图甲的电路测量G的内阻，实验步骤如下：按图甲连接好电路，将滑动变阻器的滑片调至图中最右端的位置；断开S2，闭合S],调节滑动变阻器的滑片位置，使G满偏；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200PA，记下此时电阻箱的阻值。回答下列问题：（1）实验中电源应选用 （填“代”或“勺”），滑动变阻器应选用—（填“叫”或“竹”）。（2）若实验步骤③中记录的电阻箱的阻值为R,则G的内阻Rg与R的关系式为Rg= 。gg（3） 实验测得G的内阻Rg=500Q,为将G改装成量程为0.3A的电流表，应选用阻值为 Q的电阻O与G并联。（保留一位小数）（4）接着该同学利用改装后的电流表A,按图乙电路测量未知电阻&的阻值。某次测量时电压表V的示数为1.20V,表头G的指针指在原电流刻度的250UA处，则R= Q。（保留一位小数）【答案】场 R2 2R0.5 4.3【解析】【分析】详解】（1）［1］［2］电流表G的内阻约为几百欧姆，为提高测量精度，滑动变阻器的阻值应大些，故选R2；为减小实验误差，电源电动势应尽可能大些，电源最好选用e2。⑵［3］步骤③中闭合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200yA,此时电阻箱的电流为100gA，则此时电阻箱的阻值应为电流计G阻值的2倍，即R=1Rg2⑶［4］实验测得G的内阻Rg=500Q，为将G改装成量程为0.3A的电流表，应选用阻值为OIRr= —a=0.5QI-1g的电阻与G并联。（4）［5］改装后的电流表的内阻为Rr

r=g=0.5Q

内R+rg表头G的指针指在原电流刻度的250gA处，此处对应的实际电流为0.3x250A=0.25A300电压表V的示数为1.20V，则R= —r=4.30XI内（8分）（2020•山东省山东师范大学附中高三月考）利用如图所示的电路测量一个满偏电流为300〃A，内阻：约为几十到几百欧姆的电流表的内阻值，有如下的主要实验器材可供选择：O滑动变阻器（阻值范围0〜30kQ）B•滑动变阻器（阻值范围0〜10kQ）电源（电动势3V,内阻不计）电源（电动势6V,内阻不计）（1） 为了使测量尽量精确，在上述可供选择的器材中，滑动变阻器R应选用 ，电源E应选用 ．（选填器材前面的字母序号）（2） 实验时要进行的主要步骤有：断开S2，闭合S]调节R的阻值，使电流表指针偏转到满刻度闭合S2调节电阻箱R'的阻值，使电流表指针偏转到满刻度的三分之一记下此时R'的阻值为90Q则待测电流表的内阻：的测量值为 Q,该测量彳 电流表内阻的真实值.（选填“大于”、“小于”或“等于”）【答案】A D180小于【解析】【分析】【详解】（1）用半偏法测电流表的内阻时，与电流表串联的滑动变阻器的阻值要尽可能大，以减小测量误差,因此在回路电流不超过电流表量程的前提下,电源电动势应尽可能大些，以保证滑动变阻器的阻值尽可能大故变阻器应选A,电源应选D.（2）闭合S2后，电流表与尺并联，且并联尺后总电阻认为不变，则总电流不变，则通过尺的电流为总2IR电流的，故J:IG二2:1，因是并联关系：珀=g，则Rg=l80°.闭合S2后，电路总电阻变小，3 RG IR gG电路总电流变大，通过尺的电流大于原来电流的三分之二，则该实验测出的电表内阻要小于电流表内阻

的真实值．（8分）（2020•山东省章丘四中高三月考）某探究小组要尽可能精确地测量电流表舛的满偏电流，可供选用的器材如下：待测电流表舛（满偏电流Ig约为80OpA、内阻ri约为1000，表盘刻度均匀、总格数为N）电流表A2（量程为0.6A、内阻r=0.10）22电压表V（量程为3V、内阻R=3kQ）V滑动变阻器R（最大阻值为200）电源E（电动势有3V、内阻r约为1.50）开关S一个，导线若干厂二~图爭图爭该小组设计了图甲、图乙两个电路图，其中合理的是 （选填“图甲”或“图乙”）；所选合理电路中虚线圈处应接入电表 （选填“B”或“C”）；在开关S闭合前，应把滑动变阻器的滑片P置于 端（选填“a”或“b”）；在实验中，若所选电表的读数为Z,电流表A］的指针偏转了n格，则可算出待测电流表舛的满偏电TOC\o"1-5"\h\z流Ig= .ZNZN【答案】图乙Cb （或 ）【口案】图乙 CbnR 3000nV【解析】【分析】【详解】（1） 因为变阻器的全电阻小于电流表内阻,所以变阻器应采用分压式接法,所以合理的是图乙电路;U3（2） 因为电压表V的满偏电流1=—=3000=°.001A=1mA=1000yA，与待测电流表量程800pAV3000接近,所以虚线处应接电表C;

闭合电键前，应将变阻器的滑片置于输出电压最小的b端,ZnNZ⑷根据电流关系可知：R二Ng，解得：VI-gnRVNZ故本题答案是：乙；C；b；1二gnRV(10分)(2020・成都七中嘉祥外国语学校高三二模)某同学要将一满偏电流为3mA的毫安表G改装为量程为30mA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：按电路原理图a连接线路将列的阻值调到最大，闭合开关斗后调节鸟的阻值，使毫安表G的指针偏转到满刻度闭合S2,保持£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记下R2的阻值回答下列问题：如果按正确操作步骤测得R2的阻值为900，则毫安表G内阻的测量值Rg=—。，与毫安表内阻的2g真实值R相比,Rg R(填“>”、“—或“<”)g gg若忽略实验的误差，将上述毫安表G改装成量程为30mA的电流表，则需要并联一个阻值R=—0的电阻根据图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16.0mA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= 答案】18020 32答案】18020 32【解析】【详解】（1） [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1800。闭合S2后,R2与R/勺并联值A<Rg，所以I£>/g,而此时G的示数为满偏电流的三2 2 g 并g 总g分之一，所以IR2大于三分之二满偏电流，所以2R2<r，即Rg<RR2 2g gg（2） [2]由并联电路分流特点，得IRR= IRR= ―g-I-1g3xl8030-30=200（3） [3]标准毫安表的示数为16.0mA时，改装后的电表显示为刻度盘的中值刻度，故改装电流表的量程为32mA；4）[4]把毫安表改装成电流表需要并联分流电阻，并联电阻阻值IRTOC\o"1-5"\h\zR= ―g-I-1g当量程为32mA时，则有3xl0-3R 3RR= g——=g（32-3）x10-3 29当量程为30mA时，则有kR=3x10-3R 3RkR=（30-3）x10-3_17联立解得k=27（10分）（2020・河北承德第一中学高三月考）（1）小明准备将电流表G改装成电压表，需要测量电流表的内阻R，他采用如图（a）所示的电路，实验步骤如下：g连接好电路，闭合开关叫前，滑块变阻器叫的滑片应置于 （填“a”或“b”）端附近.闭合S’，断开S,调节R使电流表G满偏.121闭合S,保持^阻值不变，调节电阻箱r2的阻值，使电流表G的指针指到满刻度的读出电阻箱2123示数R二104・00，则测得电流表G的内阻R= 0.2g查阅说明书后，知电流表G的内阻R二53.0Q，量程1二1mA，其改装成量程为15V的电压表,gg串联的电阻箱R2的阻值电压表应调到 将改装后电压表标准后，用如图(b)所示的电路测量电源的电动势和内阻，已知定值电阻R=5°，根据实验测得数据作出电压表读数U与电流表A读数I的关系图像如图(c),则电源电动势E= V，内阻尸 Q,(结果保留到小数点后2位).【答案】a 52.0 14947.0 12.10 1.05【解析】【分析】【详解】①为保护电路，连接电路时，滑动变阻器滑片应该移到阻值最大处，所以滑片应滑至a端；21电流表g的指针指到满刻度的3，则电阻箱的电流为电流表满偏的3，根据并联电路反比分流，电流表的内阻为电阻箱阻值的一半，为52.00；根据电表的改装原理可知，应串联的电阻为：15R= —53.0=14947.001x10-3因内阻约为10；故为了便于调节，滑动变阻器选择较小的H即可；同时为了保护电路，应接入阻值较小的J；根据闭合电路欧姆定律可知，U=E—Ir，故图象与纵轴的交点表示电源的电动势，故有：E=12.10V12.10r12.10r=—5=1.050(10分)(2020・天津南开中学高三月考)在“把电流表改装为电压表的实验”中，需要利用如图所示的电路测定电流表的内阻，步骤如下：合开关S],调节人1，使电流表指针偏转到满刻度；再闭合开关S2,调节人2,使电流表指针偏转到满刻度的一半；读出R2的阻值，即认为rg=R2；已知电源的电动势为3V,内阻不计；电流表满偏电流为500yA，其内阻约在100Q左右。实验室配有的可变电阻有：电阻箱(0〜100)电阻箱(0〜99990)C•滑动变阻器(0〜2000)D•滑动变阻器(0~20k0)电路图中R1应选 ,R2应选 ；若上述实验中，读得R2的阻值为1000,则电流表内阻的测量值和真实值相比 (填“偏大”或“偏小”)；若将此电流表改装成量程为2V的电压表，应 联一个阻值为 0的电阻。【答案】D B偏小串3900解析】【分析】【详解】[1][2]电流表的满偏电流Tg=500gA=0.0005A电路最小电阻Er= = =6000QR最小I0.0005Ag则变阻器R1阻值的最小阻值R1最小=R最小-rg=60000-1000=59000则变阻器R1应选D；电阻箱可以直接读出接入电路的阻值，因为采用替代法，故R2应选电阻箱B(0〜999.9Q)。⑵［3］接通S2时，整个电路阻值变小，电路电流变大，大于接通S2前的电路电流，即大于电流表的满偏电流；调节R2,使电流表指针偏转到满刻度的一半，电阻箱R2的电流大于11，根据欧姆定律可知，222g电阻箱和表头两端电压相同，电阻箱电流大，电阻箱示数小于表头内阻，所以测量值小于真实值。电流表内阻的测量值和真实值相比偏小。⑶［4］［5］根据替代法可知，表头内阻为1000，将电流表改装成电压表，应串联一个电阻，电压表内阻U2R= = Q=4000QVI0.0005g串联电阻的阻值R=R-R=40000-1000=39000串g（8分）（2020・河北省高三月考）某小组设计实验对电流表内阻进行测量，电路如图甲，其中A］是标准电流表（量程100mA，内阻约150），电流表A2（量程略小于100mA，内阻约180）表刻度盘刻度完整但缺少刻度值。R「R2为电阻箱，实验步骤如下：使用螺丝刀，调整a2机械调零旋钮，使指针指向“0”刻度；分别将R1和R2的阻值调至最大断开S2,合上开关调节R1使A2的指针达到满偏刻度，记下此时舛的示数I0开关S2接到1,反复调节R1和R2,使舛的示数仍为记录不同R2阻值和对应电流表A2示数为I0的n倍（n<1）即nI0o做出n-1—R-1图象，如图乙所示。（1）根据图甲和题给条件，将图丙中的实物连线补充完整； )

位有效数字)—同学认为该电路可以进一步测量电流表舛内阻，他把单刀双掷开关接到2,调整电阻箱R1和R2阻值，使电流表A］和电流表A2示数恰当，并分别记下电流表示数/］, I2，请用R］、R2、I1和I2表示分析】详解】(1)［1］．电路连线如图：⑵［2］.使A2的指针达到满偏刻度时，此时A］的示数/0,可知电流表A2的量程为I0；［3］．根据电路的结构可得10A22可得1R

n二~RA所以n-1-R-1图象斜率表示A2内阻，内阻为

RA2=k=2.0-1.0Q=200RA20.05（3）［4］．当单刀双掷开关接到2，根据并联关系IR 1——二2—I—IR+R211所以R=tR—R—RI2121（6分）（2020・嘉祥县第一中学高三一模）在学校社团活动中，某实验小组先将一只量程为300yA的微安表头G改装为量程为0.3A的电流表，然后用改装的电流表测量未知电阻的阻值。可供选择的实验器材有：微安表头G（量程300pA，内阻约为几百欧姆）滑动变阻器列（0〜10kQ）滑动变阻器R2（0〜50kQ）电阻箱R（0〜99990）电源d（电动势约为1.5V）电源左2（电动势约为9V）开关、导线若干（1）实验小组先用如图（a）所示电路测量表头G的内阻Rg