专题69电表内阻的测量与改装（原卷版+解析版）-2023届高考物理一轮复习知识点精讲与最新高考题模拟题同步训练

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2023高考一轮知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练第十二章  恒定电流专题69  电表内阻的测量与改装第一部分  知识点精讲一、半偏法测量电表内阻1．半偏法测电流表内阻(1)实验电路图，如图所示。(2)实验步骤。①按如图所示的电路图连接实验电路；②断开S2，闭合S1，调节R1，使电流表读数等于其量程Im；③保持R1不变，闭合S2，调节R2，使电流表读数等于Im，然后读出R2的值，则RA＝R2。(3)实验条件：R1≫RA。(4)测量结果：RA测＝R2<RA。(5)误差分析：当闭合S2时，总电阻减小，总电流增大，大于原电流表的满偏电流，而此时电流表半偏，所以流经R2的电流比电流表所在支路的电流大，R2的电阻比电流表的电阻小，而我们把R2的读数当成电流表的内阻，故测得的电流表的内阻偏小。2．半偏法测电压表内阻(1)实验电路图，如图所示。(2)实验步骤①按如图所示的电路图连接实验电路；②将R2的值调为零，闭合S，调节R1的滑片，使电压表读数等于其量程Um；③保持R1的滑片不动，调节R2，使电压表读数等于Um，然后读出R2的值，则RV＝R2。(3)实验条件：R1≪RV。(4)测量结果：RV测＝R2>RV。(5)误差分析：当R2的值由零逐渐增大时，R2与电压表两端的电压也将逐渐增大，因此电压表读数等于Um时，R2两端的电压将大于Um，使R2>RV，从而造成RV的测量值偏大。显然电压表半偏法适用于测量内阻较大的电压表的电阻。二、电表改装1.电压表、电流表的改装 改装为大量程电压表改装为大量程电流表原理串联电阻分压并联电阻分流改装原理图分压电阻或分流电阻U＝IgR＋IgRg，所以R＝－RgIgRg＝(I－Ig)R，所以R＝改装后的电表内阻RV＝R＋Rg>RgRA＝<Rg(1)无论是将表头改装成电压表还是电流表，都没有改变表头的参数，即表头的满偏电压Ug、满偏电流Ig都不发生变化，只是由分压或者分流电阻R承担了部分电压或电流。(2)改装后电压表的量程越大，其分压电阻R越大，电压表的内阻RV越大。(3)改装后电流表的量程越大，其分流电阻R越小，电流表的内阻RA越小。2．欧姆表的改装(1)原理：闭合电路欧姆定律。(2)改装电路：如图所示。
(3)欧姆表内阻：红、黑表笔短接，调节调零电阻R，使电流表满偏时，Ig＝＝，可得：R内＝＝Rg＋r＋R。(4)待测电阻Rx与电流表示数Ix的对应关系：Ix＝＝。当Ix＝0时，Rx→∞；当Ix＝Ig时，Rx＝R内；当Ix＝Ig时，Rx＝R内；当Ix＝Ig时，Rx＝3R内；当Ix＝Ig时，Rx＝7R内……最后，再将原表盘的电流刻度值按照上述规律标出其电阻值，完成改装。三、电表的校准1．电流表的校准(1)校准电路：　(2)校准过程：①移动滑动变阻器的滑片，使电路中的标准电流表取不同数值，校对改装成的电流表的示数是否相同。②对分流电阻进行补偿设改装电流表满偏时，标准电流表的示数为IA，改装电流表的量程为I，则IA＝Ig＋。若IA＞I，说明分流电阻偏小，应增大些，若IA＜I，说明分流电阻偏大，应减小些。2．电压表的校准(1)校准电路：　(2)校准过程：①移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数逐渐增大，核对改装电压表与标准电压表示数是否相同。②对分压电阻进行补偿设改装电压表满偏时标准电压表的电压示数为UV，改装电压表的量程为U，则UV＝Ig(Rg＋R)。若UV＞U，则应使分压电阻R减小，若UV＜U，则应使分压电阻R增大。3．欧姆表的校准先进行欧姆表调零，再将欧姆表红、黑表笔与电阻箱相接，校准时可采用两种方式：①使指针指示不同的角度，使电流分别等于Ig，Ig，Ig，Ig……直接将电阻箱阻值替换原标称电阻的值；②使电阻箱分别取不同的值，如1 Ω，5 Ω，10 Ω，15 Ω……在指针所指的位置直接标出电阻箱上的示数。两种方法均不管电源电动势和满偏电流的数值是否正确。第二部分 最新高考题精选1. （2022高考辽宁物理）某同学要将一小量程电流表（满偏电流为，内阻为）改装成有两个量程的电流表，设计电路如图（a）所示，其中定值电阻，。
（1）当开关S接A端时，该电流表的量程为___________；（2）当开关S接B端时，该电流表的量程比接在A端时___________（填“大”或“小”）（3）该同学选用量程合适电压表（内阻未知）和此改装电流表测量未知电阻的阻值，设计了图（b）中两个电路。不考虑实验操作中的偶然误差，则使用___________（填“甲”或“乙”）电路可修正由电表内阻引起的实验误差。
2．（2022·全国理综甲卷·22）（5分）某同学要测量微安表内阻，可利用的实验器材有：电源E（电动势，内阻很小），电流表（量程，内阻约），微安表（量程，内阻待测，约），滑动变阻器R（最大阻值），定值电阻（阻值），开关S，导线若干。（1）在答题卡上将图中所示的器材符号连线，画出实验电路原理图；（2）某次测量中，微安表的示数为，电流表的示数为，由此计算出微安表内阻_____。3. （2021新高考辽宁卷）某同学将一量程为250μA的微安表改装成量程为1.5V的电压表。先将电阻箱R1与该微安表串联进行改装，然后选用合适的电源E、滑动变阻器R2、定值电阻R3、开关S和标准电压表对改装后的电表进行检测，设计电路如图所示。（1）微安表铭牌标示内阻为0.8kΩ，据此计算R1的阻值应为    kΩ。按照电路图连接电路，并将R1调为该阻值。（2）开关闭合前，R2的滑片应该移动到      端。（3）开关闭合后，调节R2的滑片位置，微安表有示数，但变化不显著，故障原因可能是        （填选项前的字母）。（4）排除故障后，调节R2的滑片位置，当标准电压表示数为0.60V时，微安表的示数为98μA，此时需要     （填写“增大”或“减小”）R1的阻值，以使改装电表的量程达到预期值。  4.(2018·全国卷Ⅱ)某同学组装一个多用电表。可选用的器材有：微安表头(量程100 μA，内阻900 Ω)；电阻箱R1(阻值范围0～999.9 Ω)；电阻箱R2(阻值范围0～99 999.9 Ω)；导线若干。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)第三部分 最新模拟题精选1. （2022河南名校联盟大联考）某同学学习了欧姆表原理后，想自己用一个电流表改装成有两个倍率的欧姆表（“”和“”），在实验室找到以下器材：A．电流表，满偏电流为、内阻大约B．电压表，内阻约C．电压表，内阻约D．滑动变阻器，最大电阻E．定值电阻F．定值电阻G．定值电阻H．电源电动势，内阻很小I．开关、导线若干（1）首先该同学设计了一个实验电路测量电流表的内阻，要求两个电表的指针都能达到半偏以上，并尽可能准确测量阻值，图1中电路比较合理的是______。（2）测量电流表内阻的电路图中定值电阻应选_______（填“”“”或“”），电压表应选______（填“B”或“C”），在某次测量中电流表读数是，电压表刻度盘如图2所示，则电压表读数是______V，根据以上数据可得出电流表的内阻是______。
 （3）然后该同学设计了如图3所示的欧姆表原理图，电路中的定值电阻应选_______（填“”“”或“”），只闭合开关1时欧姆表的倍率是_______（填“”或“”），与A相连的应该是_______（填“红”或“黑”）表笔。2. （2022湖北武汉4月调研）某同学将一微安表μA（量程，内阻）改装为量程是20mA的毫安表，并利用量程是20mA的标准毫安表mA进行校准。（1）图（a）是电路图，虚线框内是改装后的毫安表，则与微安表μA并联的电阻R1的阻值是_______Ω（保留到个位）；（2）根据图（a），将图（b）中的实物电路补充完整_______；（3）正确连接实物电路后，闭合开关S，调节滑动变阻器R3，当标准毫安表的示数是15.2mA时。微安表μA的示数如图（c）所示，该示数是_______μA（保留到个位）；由此可以推测出改装毫安表的实际量程是_______mA（保留到个位）。3. （2022·山东菏泽二模）某同学欲把一量程的微安表改装成的电流表，可供选用的实验器材有：A．微安表表头G（量程，内阻约为几百欧）B．电流表A（，内阻约）C．滑动变阻器（最大阻值）D．滑动变阻器（最大阻值）E．电阻箱F．电源E（电动势，内阻约）G．开关、导线若干。
该同学首先利用图示电路测量微安表G的内阻，实验步骤如下①按电路图连接好电路，将滑动变阻器触头调至最左端，调节电阻箱的电阻为；②闭合开关，调节滑动变阻器，使G刚好满偏，记下此时电流表A的示数；③断开开关，调节电阻箱的电阻为，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表A的示数与上次相同，读出此时G的示数为。根据上述实验过程回答下列问题：
 （1）实验中滑动变阻器应选用_______（选填“”或“”）；（2）图为某同学根据原理图连接的实物电路图，图中有一处导线连接错误，是编号为_______的导线；（3）该微安表G的内阻为________，这一阻值与它的真实阻值相比_______（选填“偏大”、“偏小”或“相等”）；（4）要把该微安表改装成的电流表，需要________一个阻值为________的电阻（保留两位有效数字）。5. （2022福建泉州高三下适应性测试）为了较精确地测量一只微安表的内阻，要求按照如图给出的实验电路进行测量，器材规格如下：A． 待测微安表（量程，内阻约）B． 电阻箱（阻值）C． 滑动变阻器（阻值）D． 滑动变阻器（阻值）E． 电源（电动势，内阻不计）F． 开关、导线
 （1）实验中滑动变阻器应选用___________。（填器材前的字母标号）（2）按照电路图将实物图连成实验电路。（         ）（3）在实验过程中步骤如下：先将滑动变阻器的滑片移到最右端，调整电阻箱的阻值为零，合上开关，再将滑片缓慢左移，使微安表上电流满偏；固定滑片不动，调整的阻值，使微安表上读数正好是满刻度的，记下此时的电阻为，则微安表内阻的测量值为___________，测量值比真实值___________（选填“偏大”、“偏小”或“相等”）。6.　 （2022河南南阳一中质检）某同学设计了如下的电路测量电压表内阻，R为能够满足实验条件的滑动变阻器，为电阻箱，电压表量程合适。实验的粗略步骤如下：
 ①闭合开关S1、S2，调节滑动变阻器R，使电压表指针指向满刻度的处；②断开开关S2，调节某些仪器，使电压表指针指向满刻度的处；③读出电阻箱的阻值，该阻值即为电压表内阻的测量值；④断开开关S1、S2拆下实验仪器，整理器材。（1）上述实验步骤②中，调节某些仪器时，正确的操作是__________A.保持电阻箱阻值不变，调节滑动变阻器的滑片，使电压表指针指向满刻度的处B.保持滑动变阻器的滑片位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表指针指向满刻度的处C.同时调节滑动变阻器和电阻箱的阻值，使电压表指针指向满刻度的处（2）此实验电压表内阻的测量值与真实值相比________（选填“偏大”“偏小”或“相等”）；（3）如实验测得该电压表内阻为8500Ω，要将其量程扩大为原来的倍，需串联_____Ω的电阻。 7. (2022江苏名校质检)某实验小组想要测量一量程为6V的电压表的内阻，他进行了如下的操作：（1）先用多用电表的欧姆挡进行测量，将欧姆挡选择开关拨至“×10”倍率时，发现指针偏角较小，应改用______（填“×1”或“×100”）倍率；重新欧姆调零后测量，欧姆表表盘如图甲所示，根据选好的挡位，读出电压表的阻值为______Ω；测量时，红表笔接电压表的______极（填“正”或“负”）。多用电表使用长久后其电源电动势降低，仍能进行欧姆调零，则电压表内阻测量值______（选填“偏大”“不变”“偏小”）。
 （2）为准确测量该电压表的内阻，小红设计了如图乙所示的电路，准备了以下器材：电流表A1：量程0.6A，内阻rA=0.2Ω电流表A2：量程500μA，内阻RA=20Ω滑动变阻器R1：0~48kΩ，5mA滑动变阻器R2：0~10Ω，1A定值电阻R0：10Ω电源：两极间电压为4V导线、电键实验中电流表应选______，滑动变阻器应选______（填器材代号）。若某次测量中电压表和电流表读数分别为U和I，则电压表内阻计算表达式为_________ 8. (2020·北京市通州区高考模拟)为测定电流表内电阻Rg，实验中备用的器件有：A．电流表(量程0～100 μA)B．标准伏特表(量程0～5 V)C．电阻箱(阻值范围0～999 Ω)D．电阻箱(阻值范围0～99 999 Ω)E．电源(电动势2 V)F．电源(电动势6 V)G．滑动变阻器(阻值范围0～50 Ω，额定电流1.5 A)，还有若干开关和导线。(1)如果采用如图所示的电路测定电流表A的内电阻并且想得到较高的精确度，那么从以上备用器件中，可变电阻R1应选用________，可变电阻R2应选用________，电源应选用________(用字母代号填写)。(2)如果实验时要进行的步骤有：a．合上开关K1；b．合上开关K2；c．观察R1的阻值是否最大，如果不是，将R1的阻值调到最大；d．调节R1的阻值，使电流表指针偏转到满刻度；e．调节R2的阻值，使电流表指针偏转到满刻度的一半；f．记下R2的阻值。把以上步骤的字母按实验的合理顺序为：________。(3)如果在步骤f中所得R2的阻值为600 Ω，则图中电流表的内电阻Rg的测量值为________Ω。(4)某同学认为步骤e中不需要保证“电流表指针偏转到满刻度的一半”这一条件，也可测得电流表内阻Rg，请你分析论证该同学的判断是否可行？________。