专题9.4 电源电动势和内阻的测量 练习使用多用电表【练】-2023年高考物理二轮复习讲练测
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一、练基础
1、(2021·安顺市第二高中二模)在测一节干电池(电动势约为1.5 V,内阻约为2 Ω)的电动势和内阻的实验中,电压表和滑动变阻器各有两个供选择:
A.电压表量程为15 V
B.电压表量程为3 V
C.滑动变阻器为0~20 Ω,3 A
D.滑动变阻器为0~500 Ω,0.2 A
电压表应该选 (选填“A”或“B”),这是因为 。
滑动变阻器应该选 (选填“C”或“D”),这是因为
。
【答案】 B A电压表量程过大,读数误差较大 C D滑动变阻器阻值范围太大而且额定电流过小,调节不方便
【解析】 待测干电池电动势约为1.5 V,而A电压表量程为15 V,若用A则很难精确读数,误差太大,故电压表应该选B;D滑动变阻器阻值范围太大而且额定电流过小,调节不方便,故滑动变阻器应该选C。
2、(2021届广东省深圳市高级中学高三测试)手机电池多为锂电池,这种电池的电动势并不是一个定值,刚充满的电池电动势约4.2V,在使用过程中降低到3.2V时建议终止放电。为尽可能精确地测量出某手机电池刚充满电时的电动势,可供选用的器材如下∶
A.电流表A:量程0~0.6A、内阻0.6Ω B.电压表V:量程0~15V、内阻3kΩ
C.滑动变阻器R:最大阻值5Ω D.电阻箱R0: 0~9999Ω
E.待测手机电池E F.一个开关S及导线若干
(1)选用合适的仪器,在答题纸的虚线框内画出你设计的实验电路图_________;
(2)根据自己设计的电路,得到电动势需要测量的物理量有________,电动势测量值的表达式________。
【答案】 电阻箱的示数和相应电流表示数
【解析】(1)常见的测量电源电动势的方法有伏安法、伏阻法、安阻法,本实验电压表量程过大,滑动变阻器阻值太小,会使电流表过载,因而应选用安阻法。
(2)根据安阻法原理E=I(r+R+RA),需记录电阻箱阻值R及对应的电流表读数I;
根据闭合电路的欧姆定律有
联立可解得
3、(2021·西安模拟)用如图实Ⅺ-8所示的电路测定电池的电动势和内阻,由于电表内阻的影响,关于电动势的真实值E0与测量值E及电池内阻的真实值r0与内阻的测量值r的说法正确的是
A.E0>E,r0>r B.E0=E,r0<r
C.E0=E,r0>r D.E0<E,r0<r
【答案】见解析
【解析】解法一 设(U1,I1)、(U2,I2)为两组测量值,由闭合电路的欧姆定律得关于E和r测量值的方程为
E=U1+I1r,E=U2+I2r,
解方程组得
E=,r=。
考虑到电流表的分压作用,由闭合电路的欧姆定律可知
E0=U1+I1(r0+RA),E0=U2+I2(r0+RA),
求得准确值
E0=,r0=-RA。
比较两种情况下的最终表达式可以看出
E0=E,r>r0
正确选项应为B。
解法二 误差结果还可用图像来分析。由实验测得的数据做出如图中的(a),考虑到电流表的分压,得到的图像应是图中的(b),则E0=E,r>r0。
4、(2021·西城区一模)如图所示为多用电表的刻度盘。若选用倍率为“×100”的欧姆挡测电阻时,表针如图所示,则:
(1)所测电阻的阻值为 Ω;如果要用此多用电表测量一个阻值约为2.0×104 Ω的电阻,为了使测量结果比较精确,应选用的欧姆挡是 (选填“×10”“×100”或“×1 k”)。
(2)用此多用电表进行测量,当选用量程为50 mA的电流挡测量电流时,表针指于图示位置,则所测电流为 mA;当选用量程为250 mA的电流挡测量电流时,表针指于图示位置,则所测电流为 mA。
(3)当选用量程为10 V的电压挡测量电压时,表针也指于图示位置,则所测电压为 V。
【答案】(1)1.5×103 ×1 k (2)30.7(30.5~30.9都正确) 153(152~154都正确) (3)6.1
【解析】(1)欧姆表读数:对应最上一行刻度值为15,倍率为“×100”,读数为1.5×103 Ω;测2.0×104 Ω电阻时应选“×1 k”的欧姆挡。
(2)选用量程为50 mA直流电流挡,则每一大格表示10 mA,每一小格表示1 mA,测量的精确度为1 mA,应估读到0.1 mA(此时为1/10估读),指针对应的读数为30.7 mA;选择量程为250 mA的电流挡,则每一大格表示50 mA,每一小格表示5 mA,测量的精确度为5 mA,应估读到1 mA(此时为1/5估读),指针对应的读数为153 mA。
(3)选择10 V电压挡,则每一大格表示2 V,每一小格表示0.2 V,测量的精确度为0.2 V,应估读到0.1 V(此时应为1/2估读),指针对应的读数为6.1 V。
5、(2021届福建省厦门市双十中学高三月考)指针式多用电表是电路测量的常用工具。现用多用电表测量一个定值电阻的阻值(阻值约为一百多欧姆)。
(1)将红、黑表笔分别插入“+”、“-”插孔,接下来必要的操作步骤和正确的顺序是__________。(请将必要步骤前的序号按正确的顺序写出)。
①将选择开关旋转到欧姆挡“”的位置;
②将选择开关旋转到欧姆挡“”的位置;
③用两支表笔的金属部分分别接触电阻的两条引线;
④根据指针所指刻度和选择开关的位置,读出电阻的阻值;
⑤将两支表笔直接接触,调整“欧姆调零旋钮”使指针指向“”。
(2)若正确测量时指针所指刻度如下图所示,则这个电阻阻值的测量值是_______Ω。
(3)现用以下器材较准确测量上述待测电阻的阻值:
A.待测电阻;
B.电源E,电动势约为,内阻可忽略不计;
C.电流表,量程为,内阻;
D.电流表,量程为,内阻约为;
E.直流电压表V,量程为,内阻约为;
F.滑动变阻器R,最大阻值为,额定电流为;
G.单刀单掷开关S,导线若干。
①实验中为提高精度,应选用________来测量电压(②选填“A”、“B”、“C”、“D”、“E”等);
②在方框中画出测量电阻的实验电路原理图(图上要标明器材后面的字母);
③若某次测量中两电表的示数为a和b(数值上a大于b)。则计算的表达式为________(用a、b、r表示)。
【答案】(1)①⑤③④ (2) 160 (1) C 见解析
【解析】(1)待测电阻阻值约为一百多欧姆,用欧姆表测电阻,将选择开关旋转“”的位置,然后进行欧姆调零,具体操作是:将红黑表笔短接,调节调零旋钮调零,使指针指在右侧零刻度线处;再测出电阻阻值,因此合理是实验步骤为:①⑤③④;
(2)由图示表盘可知,待测电阻阻值为
(3)因为电压表的量程过大,所以不能选择,则电流表选择两个电流表,用已知内阻的电流表作为电压表使用,所以电压表选择C,而作为测电流的电流表则用外接法;为方便调节选择阻值小的滑动变阻器F,且使用分压式可使电阻两端电压从零开始,实验结果更精确。
如图所示
根据欧姆定律有
6、(2021年云南省昆明一中高考物理第六次复习试卷)物理实验小组想要测量某电压表V1(量程为3 V)的内阻(大约为几千欧)
(1)先通过一个多用电表的欧姆挡直接测量此电压表的内阻
a.欧姆挡的选择开关拨至________(选填“×1 k”或“×100”)挡,先将红、黑表笔短接调零后,选用上图中________(选填“A”或“B”)方式连接;
b.欧姆表表盘如图所示,某同学读出欧姆表的读数为________Ω;
(2)为了准确测量电压表V1的内阻,某同学利用提供的实验器材设计了如图所示的实验电路,请用已
知量(定值电阻的阻值R0和电压表V1、V2的示数U1、U2),表示出电压表V1的内阻RV1=________。
【答案】(1)“×100”;A;3400;(2) U1R0U2-U1。
【解析】 (1)a.当欧姆表的指针指在中间位置附近时,测量值较为准确,根据读数为:示数×倍率=读数知,选择×100的挡较好;
b.表盘指针在34,故读数为34×100Ω=3400Ω;
(2)R0两端电压为U2-U1,根据串联电路分压之比等于电阻之比,U2-U1R0=U1RV1,解得RV1=U1R0U2-U1。
二、练能力
7.(2021届重庆市沙坪坝区八中月考物)电动自行车的蓄电池由三组完全一样的独立电池串接构成,电动自行车电机的电压维持在42V到45V之间时即可正常工作,图甲所示为某同学测量一组蓄电池电动势和内阻的电路图,其中虚线框内为用毫安表改装成双量程电压表的电路。
(1)毫安表mA的内阻为50Ω,满偏电流为2mA,R1和R2为定值电阻,其中R1=7950Ω,若单刀双掷开关置于位置2,电压表的量程为______V;若单刀双掷开关置于位置1,电压表量程为32V,则R2=______Ω。
(2)实验主要步骤如下:
①将开关S2拨向位置2,将滑动变阻器R的滑片移到最左端,然后闭合开关S1;
②多次调节滑动变阻器的滑片,记下相应的电流表的示数I1和毫安表的示数I2;
③根据所记录的数据,在图乙坐标纸上作出I1-I2图象。
(3)由图象可得,电源的电动势E=______V,内阻r=______Ω(结果保留3位有效数字)。该电动自行车的电机______(填“能”或“不能”)正常工作。
【答案】16 8000 12.0(11.7~12.2) 6.67(6.40~6.70) 不能
【解析】(1)单刀双掷开关置于位置2,电压表的量程为
(1)单刀双掷开关置于位置1时电压表量程为32V,则定值电阻
(3)由图甲电路可知,电源电动势
整理得
由乙图可知,图象斜率
图象截距
代入数据解得E=12.0V,r≈6.67Ω
(3)三组蓄电池串联在一起,电动势为36.0V,而电动自行车电机的电压维持在42V到45V之间时才能正常工作,所以该电动自行车的电机不能正常工作。
8、(2021·四川模拟)某实验小组正在测定一节新型电池的电动势和内阻,已知该电池的电动势约为4 V,内阻很小,现要选取一个定值电阻R0当作保护电阻,同时还可以等效到电源内以增大电源的内阻。
(1)如果要准确测定R0的阻值,在操作台上准备了如下实验器材:
A.电压表V(量程4 V,电阻约为4 kΩ)
B.电流表A(量程1 A,内阻很小)
C.定值电阻R1(阻值约2 Ω)
D.定值电阻R2(阻值约10 Ω)
E.滑动变阻器R3(0~10 Ω,允许通过的最大电流为1 A)
F.开关S一个,导线若干
根据上述器材,小组的一位成员,设计了如图实Ⅺ-11甲所示的电路原理图,所选取的相应器材(电源用待测的新型电池)均标在图上,应把R1、R2中的________选为待测电阻R0;其实验电路图中有什么不妥之处,你认为应该怎样调整?________________________________________________________________________。
(2)为了测量该新型电池的电动势和内阻,试在图实Ⅺ-11乙中将所选器材进行连接(用笔画线表示导线)。根据实验记录,做出的UI图线如图实Ⅺ-11丙所示,从中可以求出待测新型电池的内阻与定值电阻的总阻值为________ Ω,电池电动势为________ V。
【答案】(1)R1 电流表改为外接法
(2)如图所示 2.5(2.46~2.54均可) 3.90(3.88~3.92均可)
【解析】(1)该新型电池内阻很小,要把保护电阻等效到电源内阻中去,故应选用阻值较小的定值电阻;定值电阻R1的阻值和电流表的内阻都比较小,而R1的电阻远小于电压表内阻,故应采用电流表外接法。
(2)电路连接时电表的正、负接线柱不能接错,因为新型电池电动势约为4 V,考虑保护电阻分压,当滑动变阻器连入电路的阻值达到10 Ω时,电压表两端电压约为3.3 V,滑动变阻器连入电路的电阻为2 Ω时,电流表的电流约为1 A,电压表和电流表均符合要求;由UI图像可读出电池电动势为3.90 V,路端电压为1.50 V时的电流为0.96 A,则r′== Ω=2.5 Ω。
9、(2021年湖北省宜昌市高考物理模拟试卷)小明想利用多用电表和一粗细均匀的铅笔芯测一节干电池的电动势和内电阻,实验步骤如下:
(1)将多用电表调至“欧姆×1”挡,调零后,测量该铅笔芯的电阻,指针指示如图甲所示,则该铅笔芯的电阻R为_________Ω。
(2)将多用电表调至合适的直流电流挡(该挡内阻较小),按如图乙连接电路。
(3)用刻度尺测得铅笔芯连入电路的总长度为L。
(4)多次改变铅笔芯接入电路中PN的长度x,并记录相对应的电表读数。
(5)在坐标纸上画出1I-x图像如图丙所示,已知该图像的斜率为k,纵轴截距为b,由图像可知,该电池的电动势E =_________,内电阻r =_________。(本问结果均用题中所给字母表示)
(6)若不考虑测量中的偶然误差,从实验原理上看,该方法测得的电池的电动势________(填“大于”、“等于”或“小于”)真实值,测得的内电阻________(填“大于”、“等于”或“小于”)真实值,产生的原因是_________________________________________。
【答案】(1)8.0 ;(5)RkL; bRkL;(6)等于; 大于; 电流表的分压(或电流表存在内阻);
【解析】 (1)选用多用电表的“欧姆x1”档,指针指在8位置,所以电阻为8.0Ω;
(5)由闭合电路的欧姆定律可知E=RxL+rI,整理可得1I=RELx+rE,由题意1I-x图像的斜率为k,纵轴截距为b,故E=RkL,内阻r=RbkL;
(6)由于电流表的分压,实际电源电动势
E=IRxL+r+RA,整理可得1I=RxEL+r+RAE,故电源电动势E等于测量值,而真实的电源内阻为bREL-RA,所以测得的内阻偏大,原因即为电流表的分压。
10.(2021·成都月考)在研究性课题的研究中,小刚、小聪和小明所在的小组收集了手机的电池以及从废旧收音机上拆下的电阻、电容器、电感线圈等电子器件。现从这些材料中选取两个待测元件进行研究,一是电阻Rx(阻值约2 kΩ),二是手机中常用的锂电池(电动势E的标称值为3.4 V)。在操作台上还准备了如下实验器材:
A.电压表V(量程4 V,内阻RV约10 kΩ)
B.电流表A1(量程100 mA,内阻RA1约5 Ω)
C.电流表A2(量程2 mA,内阻RA2约50 Ω)
D.滑动变阻器R(0~40 Ω。额定电流1 A)
E.电阻箱R0(0~999.9 Ω)
F.开关S一只、导线若干
(1)小刚采用伏安法测定Rx的阻值,他使用的电源是待测的锂电池。图实Ⅺ-13是他连接的部分实验器材,请你完成实物连接。小刚选用的电流表应是________(选填“A1”或“A2”);他用电压表的读数除以电流表的读数作为Rx的测量值,则测量值________真实值(选填“大于”或“小于”);
(2)小聪和小明设计了图实甲所示的电路图测量锂电池的电动势E和内阻r。
a.小聪的实验操作是:闭合开关S,调节电阻箱的阻值为R1时,读出电压表的示数为U1;调节电阻箱的阻值为R2时,读出电压表的示数为U2。根据小聪测出的数据可求得该电池的电动势,其表达式为E=________;
b.小明认为用线性图像处理数据更便于分析。他在实验中多次改变电阻箱阻值,获取了多组数据,画出的-图像为一条直线(见图乙)。则该图像的函数表达式为=________,由图乙可知该电池的电动势E=________ V,内阻r=________ Ω。
【答案】(1)如图所示 A2 大于 (2)a. b.+ 或3.3 0.25
【解析】(1)测量Rx的阻值时,滑动变阻器采取分压接法,由于待测电阻的阻值较大,电流表采取内接法,实物图如图所示;通过待测电阻的最大电流为Im=A=1.7 mA,故电流表选取A2;由于电流表采取内接法,用电压表的读数除以电流表的读数应该为待测电阻与电流表内阻的阻值之和,所以测量值大于真实值。
(2)a.由闭合电路的欧姆定律可知E=U1+r,E=U2+r,联立解得E=;b.由闭合电路的欧姆定律可知E=U+r,整理得=+,所以截距=0.3,解得E=V;斜率==,解得r=0.25 Ω。
11、(2021届重庆巴蜀中学高三月考)某型号多用电表欧姆挡的电路原理图如图甲所示。G表是欧姆表表头,其满偏电流Ig=500μA,内阻Rg=1000Ω。电源电动势E=1.5V,内阻r=1Ω。电阻箱R1和电阻箱R2的阻值调节范围均为0到9999Ω。
(1)图甲中的b端应与______(填“红”或“黑”)表笔连接;
(2)某同学将图甲中的a、b端短接,为使G表满偏,则应调节R1=______Ω;然后在a、b端之间接入一电阻Rx后发现微安表半偏,则接入的电阻阻值为Rx=______Ω;
(3)如图乙所示,该同学将G表与电阻箱R2并联,利用该电路组装一个“×100”倍率的欧姆表,要求欧姆表的表盘刻度示意图如图丙所示,其中央刻度标“15”,则该同学应调节R2=______Ω;用此欧姆表测量一个阻值约2000Ω的电阻,测量前应调节R1=______Ω。
【答案】黑 1999 3000 1000 999
【解析】(1)由图甲所示可知,图中的b端应欧姆表内置电源正极相连,b端应与黑表笔连接;
(2)由闭合电路欧姆定律可知
当微安表半偏时,所测电阻阻值
(3)组装一个“×100倍率”的欧姆表,其中央刻度标15,则欧姆表内阻为1500Ω,电流表的满偏电流
由并联电路特点可知
欧姆调零时
12、(2021·昆明统考)(1)多用电表测未知电阻阻值的电路如图实甲所示,电池的电动势为E、内阻为r,R0为调零电阻,Rg为表头内阻,电路中电流I与待测电阻的阻值Rx关系图像如图实乙所示,则该图像的函数关系式为____________________。(调零电阻R0接入电路的部分阻值用R0表示)
(2)下列对图实乙中的IRx图线做出的解释或判断中正确的是________。
A.因为函数图线是非线性变化的,所以欧姆表的示数左小右大
B.欧姆表调零的实质是通过调节R0使Rx=0时电路中的电流I=Ig
C.测量中,当Rx的阻值为图乙中的R2时,指针位于表盘中央位置的左侧
D.Rx越小,相同的电阻变化量对应的电流变化量越大,所以欧姆表的示数左疏右密
(3)某同学想通过一个多用电表中的欧姆挡,直接去测量某电压表(量程10 V)的内阻(大约为几十千欧),欧姆挡的选择开关拨至倍率×1 k挡。先将红、黑表笔短接调零后,选用图实中________(选填“A”或“B”)方式连接。在本实验中,如图实Ⅻ-13所示为欧姆表和电压表的读数,请你利用所学过的知识,求出欧姆表电池的电动势为________ V。(计算结果保留三位有效数字)
【答案】(1)I= (2)BC (3)A 8.75
【解析】本题考查多用电表学生实验,意在考查考生对多用电表原理、操作及其相关知识的掌握情况。
(1)对图实Ⅻ-11甲,由闭合电路欧姆定律,E=I(R0+Rg+r+Rx),该图像的函数关系式为I=。
(2)因为Rx=-r-R0-Rg,函数图线是非线性变化的,当I大时,Rx小,当I小时则Rx较大,欧姆表示数左大右小。选项A错误。测量中,当Rx的阻值为图实Ⅻ-11乙中的R2时,电流小于满偏电流的1/2,指针位于表盘中央位置的左侧,选项C正确,Rx越小,相同的电阻变化量对应电流变化是越大,所以欧姆表的示数左密右疏,D错误。
(3)由于多用电表红表笔连接内部电池的负极,所以通过一个多用电表中的欧姆挡,直接去测量某电压表(量程10 V)的内阻,红表笔应该连接电压表的“-”接线柱,选用图实Ⅻ-12中“A”方式连接。电压表内阻为RV=40 kΩ,电压表读数为U=5 V,该挡中值电阻为R中=30 kΩ,所以E=U+×R中=8.75 V。
13、(2021·江西省临川一模)如图是某同学连接的实验电路实物图。若L1、L2灯都不亮,他采用下列两种方法进行故障检查:
(1)应用多用电表的直流电压挡进行检查,那么选择开关应置于的量程是( )
A.0~2.5 V B.0~10 V
C.0~50 V D.0~250 V
(2)该同学的测试结果如表1所示,在测试a、b间直流电压时,红表笔应接触 (填“a”或“b”)。根据测试结果,可以判定故障是( )
A.灯L1短路 B.灯L2短路
C.cd段断路 D.df段断路
表1
测试点
a、b
c、d
d、f
电压表示数情况
有示数
无示数
有示数
(3)将开关断开,再选择欧姆挡测试,测试结果如表2所示,那么进一步检查出的故障是( )
A.灯L1断路 B.灯L2断路
C.灯L1、灯L2都断路 D.de段断路
表2
测试点
c、d
d、e
e、f
指针偏转情况
【答案】(1)B (2)a D (3)D
【解析】(1)四节干电池的总电动势为6 V,应用多用电表的直流电压的10 V挡测量,故选B。
(2)在测试a、b间直流电压时,因为电流必须从多用电表正接线柱流入,所以红表笔应当接触a。
A项,若灯L1短路,L1灯不亮,而L2灯亮,与题不符,故A错误;B项,若灯L2短路,L2灯不亮,而L1灯亮,与题不符,故B错误;C项,cd段断路,则d、f间没有电压,无示数,故C错误;D项,df段断路时,电路中无电流,两灯泡都不亮,a、b和d、f间有电压,c、d间无电压,与题相符,故D正确。
(3)欧姆表的刻度无穷大在左端,0刻度在右端,电路断路时,其电阻为无穷大。根据欧姆表的读数可知,d、e间电阻无穷大,说明d、e间导线断路,故D正确。
三、练真题
14.(2021全国乙卷,T23)一实验小组利用图(a)所示的电路测量一电池的电动势E(约)和内阻r(小于)。图中电压表量程为,内阻:定值电阻;电阻箱R,最大阻值为;S为开关。按电路图连接电路。完成下列填空:
(1)为保护电压表,闭合开关前,电阻箱接入电路的电阻值可以选___________(填“5.0”或“15.0”);
(2)闭合开关,多次调节电阻箱,记录下阻值R和电压表的相应读数U;
(3)根据图(a)所示电路,用R、、、E和r表示,得___________;
(4)利用测量数据,做图线,如图(b)所示:
(5)通过图(b)可得___________V(保留2位小数),___________(保留1位小数);
(6)若将图(a)中的电压表当成理想电表,得到的电源电动势为,由此产生的误差为___________%。
【答案】 (1). 15.0 (2). (3). 1.55 (4). 1.0 (5). 5
【解析】(1)为了避免电压表被烧坏,接通电路时电压表两端的电压不能比电表满偏电压大,则由并联电路分压可得
代入数据解得
因此选。
(3)由闭合回路的欧姆定律可得
化简可得
(5)由上面公式可得,
由图象计算可得,
代入可得,
(6)[5]如果电压表为理想电压表,则可有
则此时
因此误差为
15.(2020全国卷I,T22)某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻Rx,所用电压表的内阻为1 kΩ,电流表内阻为0.5Ω。该同学采用两种测量方案,一种是将电压表跨接在图(a)所示电路的O、P两点之间,另一种是跨接在O、Q两点之间。测量得到如图(b)所示的两条U–I图线,其中U与I分别为电压表和电流表的示数。
回答下列问题:
(1)图(b)中标记为II的图线是采用电压表跨接在________(填“O、P”或“O、Q”)两点的方案测量得到的。
(2)根据所用实验器材和图(b)可判断,由图线________(填“I”或“II”)得到的结果更接近待测电阻的真实值,结果为________Ω(保留1位小数)。
(3)考虑到实验中电表内阻的影响,需对(2)中得到的结果进行修正,修正后待测电阻的阻值为________Ω(保留1位小数)。
【答案】 (1). O、P (2). I (3). 50.5 (4). 50.0
【解析】(1若将电压表接O、P之间,
则
根据一次函数关系可知对应斜率为。
若将电压表接在O、Q之间,电流表分压为
根据欧姆定律变形可知
解得
根据一次函数可知对应斜率为,对比图像的斜率可知
所以II图线是采用电压表跨接在O、P之间。
(2)[2]因为待测电阻为几十欧姆的电阻,通过图像斜率大致估算待测电阻为左右,根据
说明电流表的分压较小,电流表的分流较大,所以电压表应跨接在O、Q之间,所以选择图线I得到的结果较为准确。
[3]根据图像可知
[4]考虑电流表内阻,则修正后的电阻为
16.(2019全国卷Ⅲ,T23)某同学欲将内阻为98.5Ω、量程为100uA的电流表改装成欧姆表并进行刻度和校准,要求改装后欧姆表的15kΩ刻度正好对应电流表表盘的50uA刻度。可选用的器材还有:定值电阻R0(阻值14kΩ),滑动变阻器R1(最大阻值1500Ω),滑动变阻器R2(最大阻值500Ω),电阻箱(0~99999.9Ω),干电池(E=1.5V,r=1.5Ω),红、黑表笔和导线若干。
(1)欧姆表设计
将图(a)中的实物连线组成欧姆表。( )欧姆表改装好后,滑动变阻器R接入电路的电阻应为____Ω:滑动变阻器选____(填“R1”或“R2”)。
(2)刻度欧姆表表盘
通过计算,对整个表盘进行电阻刻度,如图(b)所示。表盘上a、b处的电流刻度分别为25和75,则a、b处的电阻刻度分别为____、____。
(3)校准
红、黑表笔短接,调节滑动变阻器,使欧姆表指针指向___kΩ处;将红、黑表笔与电阻箱连接,记录多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量值,完成校准数据测量。若校准某刻度时,电阻箱旋钮位置如图(c)所示,则电阻箱接入的阻值为_______Ω。
【答案】 (1).见解析 900 R1 (2)45 5 (3)0 35 000.0
【解析】(1)连线如图:
根据欧姆表的改装原理,当电流计满偏时,则,解得R=900Ω;为了滑动变阻器的安全,则滑动变阻器选择R1;
(2)在a处,,解得Rxa=45kΩ;
在b处,则,解得Rxb=5kΩ;
(3)校准:红黑表笔短接,调节滑动变阻器,使欧姆表指针指到0 kΩ处;由图可知,电阻箱接入的电阻为:R=35 000.0 Ω。
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