(能力提高练) 第七节 实验：电学实验基础-2023年高考物理一轮系统复习学思用

【能力提高练】   第七节 实验：电学实验基础

1．(2022•高考辽宁卷)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的电压表(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。

【解析】  (1)[1]由图可知当S接A时，R1和R2串联接入电路，和电流表并联，满偏时电流表两端的电压为，此时R1和R2的电流为，所以总电流为，即量程为0~1mA。

(2)[2]当开关S接B端时，由图可知R1和电流表串联再和R2并联，由于和电流表并联的电阻变小，当电流表满偏时，流过R2的电流变大，干路电流变大，即量程变大；所以比接在A端时大。

(3)[3]图甲是电流表的外接法，误差是由于电压表的分流引起的；图乙是电流表的内接法，误差是由于电流表的分压引起的，因为题目中电压表电阻未知，故采用图乙的方法可以修正由电表内阻引起的实验误差。

【答案】  ①1    ②大    ③乙

2．(2022•高考全国甲卷)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_____。

【解析】  (1)[1]为了准确测出微安表两端的电压，可以让微安表与定值电阻R0并联，再与电流表串联，通过电流表的电流与微安表的电流之差，可求出流过定值电阻R0的电流，从而求出微安表两端的电压，进而求出微安表的内电阻，由于电源电压过大，并且为了测量多组数据，滑动电阻器采用分压式解法，实验电路原理图如图所示

(2)[2]流过定值电阻R0的电流

加在微安表两端的电压

微安表的内电阻

【答案】  ①见解析    ②990Ω

3．(2022•重庆市第七次质检)一次实验中为了测得电流表的内阻，某实验小组设计了如图所示的测量电路，G为待测电表。

(1)实验步骤操作如下，请将下列实验步骤补充完整。

a．先断开，闭合，调节滑动变阻器R，使电流表示数满偏；

b．再闭合，使滑动变阻器R阻值_______，调节电阻箱，使电流表示数达到满偏电流的三分之二时，读出此时电阻箱示数为；

c．当滑动变阻器接入电路的阻值_______电阻箱接入电路的阻值时(选“远大于”或“远小于”)，调节电阻箱基本上不改变整个电路的总电阻，因此当电流表示数为满偏电流的三分之二时，则此时可认为待测电流表的内阻大小为_______(用上述测得的物理量符号表示)。

(2)实际上，在闭合后，由于实验设计原理而造成的系统误差，会导致的测量值比真实值偏_______(选“大”或“小”)。为了尽可能的减少误差，应选择连入电路的电源的电动势相对_______些(选“大”减“小”)。

【解析】  (1)b[1]再闭合，使滑动变阻器R阻值不变，调节电阻箱，使电流表示数达到满偏电流的三分之二时，读出此时电阻箱示数为；

c[2]当滑动变阻器接入电路的阻值远大于电阻箱接入电路的阻值时，调节电阻箱基本上不改变整个电路的总电阻，因此当电流表示数为满偏电流的三分之二时，闭合时，电流表与并联，且并联后认为总电阻不变，即总电流不变，则通过的电流为总电流的，根据并联电路的特点，可得

(2)[3][4]闭合后，电路的实际总电阻变小，电路的实际总电流变大，即通过的实际电流大于原来电流的三分之一，故该实验测出的电流表的内阻要小于电流表内阻的真实值。本题采用类似半偏法的方法测量电流表的内阻。实验时与电流表串联的滑动变阻器接入电路的阻值要尽可能大，才可以近似认为开关闭合前后干路中的电流是不变的，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接入电路的阻值尽可能大。

【答案】  ①不变    ②远大于    ③    ④小    ⑤大

4．(2022•昆明一中、银川一中高三(下)一模)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。

【解析】  (1)[1]实验使用半偏法测量电表内阻，实验步骤②中，调节某些仪器时，正确的操作是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，故B正确，AC错误；

(2)[2]增加了电阻箱的阻值后，使滑动变阻器左端部分分压变大，所以电压表和电阻箱的电压大于电压表量程的，则电阻箱两端的电压大于电压表量程的，根据电压比等于电阻比可得电阻箱的阻值大于电压表的阻值，所以测量值与真实值相比偏大；

(3)[3]根据欧姆定律得，解得

【答案】  ①B    ②偏大    ③1700

5．(2022•湖北省圆创联考高三(下)第二次联合测评)某同学利用如图所示电路测量量程为2.5V的电压表的内阻，并将其改装成量程为15V的电压表。实验器材如下：电阻箱R，滑动变阻器R1，定值电阻R0，学生电源，标准电压表，开关，导线。测量电压表内阻的实验步骤如下：

①按图连接好电路；

②将电阻箱的阻值调到零，将滑动变阻器的滑片滑到最左端，闭合开关S；

③移滑动变阻器的滑片，使电压表满偏；

④保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱的阻值，使电压表的示数为1.50V，记下电阻箱的阻值。

回答下列问题：

(1)实验步骤④中记录的电阻箱阻值为1600.0Ω，若认为调节电阻箱时，滑动变阻器上的分压不变，则电压表的内阻为_____Ω。要将其改装成量程为15V的电压表，只需串联阻值为________Ω的定值电阻R0(结果均保留到个位)。

(2)校对改装后的电压表时，发现当标准电压表的示数为17.5V时，该表的读数为15.0V，这是由于电压表内阻的测量值_________真实值(选填“小于”“等于”或“大于”)。

(3)要达到预期目的，只需要将R0的电阻换为一个阻值为kR0的电阻即可，其中k=__________。

【解析】  (1)[1]电压表和电阻箱串联，其电流相等，有，解得

[2]根据串联分压可得改装电压表的原理为，解得

(2)[3]当标准电压表的示数为17.5V时，该表的读数为15.0V，说明流过该表的电流偏小，则电压表的内阻偏大，则内阻的测量值大于真实值；

(3)[4]根据串联分压有，，而，联立解得

【答案】  ①2400    ②12000    ③大于    ④

6．(2022•双鸭山市第一中学高三(下)开学考试)某课外实验兴趣小组用图甲所示的电路对电流表进行改装，改装后的电流表有两个量程，分别为0.1A和0.6A，其中表头的满偏电流Ig=1mA，内阻rg=200Ω。请回答下面问题：

(1)甲电路中，定值电阻R1=______Ω，定值电阻R2=______Ω；(结果保留2位有效数字)

(2)该小组将改装后量程为0.1A的电流表接入图乙所示的电路中，电流表用A1表示，来测量某电池的电动势和内阻。当电阻箱R阻值为25.40Ω时，表头示数为0.50mA；当电阻箱R阻值为14.70Ω时，表头的示数为0.80mA，则该电池电动势E=______V，内阻r=______Ω；(结果保留2位有效数字)

(3)该小组设计了图丙所示电路对改装后量程为0.1A的电流表A1进行校对，校对电路中使用了(2)中电池作为电源，电路中标准电流表A的量程为0.1A，内阻为6.0Ω，校对过程中标准电流表示数调节范围为0.02A~0.1A，则电路中定值电阻R0应选用______，R＇应选用最大阻值为______的滑动变阻器；(选填选项字母代号)

A．5Ω        B．10Ω            C．30Ω              D．100Ω

(4)校对过程中发现，改装后的电流表A1、A2的示数都总小于标准电流表的示数，则应该采取的最佳措施是______。

【解析】  (1)[1][2]电流表量程为0.1A时R1、R2串联后再与电流计并联，设I1=0.1A于是有，电流表量程为0.6A时电流计、R1串联后再与R2并联，设I2=0.6A于是有，联立解得，

(2)[3][4]当改装后的电流表量程为0.1A时，其内阻为，表头示数为0.50mA和0.80mA时实际电流对应为、根据闭合电路的欧姆定律有，，联立代入数据得E=1.43V, r=1.13Ω

(3)[5]丙图中，定值电阻R0为保护电阻，当电流最大时电路中总电阻为，，解得，因此路中定值电阻R0应选用A。

[6]当电流最小时，滑动变阻器接入电路的阻值为，电路中总电阻为，，解得，因此滑动变阻器因选D。

(4)[7] 校对过程中发现，改装后的电流表A1、A2的示数都总小于标准电流表的示数,说明流过表头的电流偏小，由并联电路的特点可知，应增大与表头并联的电阻的阻值即适当增大R2

【答案】  ①1.68    ②0.34    ③1.43    ④1.13    ⑤A    ⑥D    ⑦适当增大R2

7．(2022•江苏省南京市盐城市高三(上)一模)某同学要将一量程为3V的电压表V1改装成量程为15V的电压表V2。

(1)先将V1直接接到内阻很小的电源两端，读数为2.0V；再将V1与阻值为3000Ω的电阻串联后，接到该电源两端，读数为0.8V，则V1的内阻为___________Ω；

(2)要改装成量程为15V的电压表V2，需要将V1表与合适的电阻R_________(选填“串联”、“并联”)

(3)将改装后的电压表V2与一标准电压表校对，完成下面的实物连接；(       )

(4)在闭合开关之前，滑动变阻器的滑片P置于最___________端(选填“左”、“右”)

(5)闭合开关，移动滑片P，标准表示数为10.5V时，V1表示数为2.5V。要达到预期目的，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=________(保留三位有效数字)。

【解析】  (1)[1]先将V1直接接到内阻很小的电源两端，读数为2.0V，可知电源电动势E=2V；再将V1与阻值为3000Ω的电阻串联后，接到该电源两端，读数为0.8V，则，解得V1的内阻为RV=2000Ω

(2)[2]要改装成量程为15V的电压表V2，需要将V1表与合适的电阻R串联；

(3[3])校准电路如图；

(4)[4]在闭合开关之前，滑动变阻器的滑片P置于最左端；

(5)[5]标准表示数为10.5V时，V1表示数为2.5V，则此时的电阻，而要达到预期目的，需要串联的电阻为，则k=1.25

【答案】  ①2000    ②串联    ③    ④左    ⑤1.25

8．(2022•河南许昌市高三(下)二模)某同学改装和校准双量程电流表的电路图如图1所示，图中虚线框内是电流表的改装电路。

(1)电路改造

已知表的量程为200、内阻为500 Ω，现要改装成量程为1 mA和10 mA的双量程电流表，设计电路如图1所示。定值电阻R1 =500 Ω，，R2和R3的值待定，S为单刀双掷开关，A、B为接线柱。

①将开关S置于“2”挡时，量程为___________mA；

②定值电阻的阻值R2=_________Ω，R3=_________Ω；

(2)刻度盘改造

利用改装的电流表进行某次测量时，S置于“1”挡，表头指示如图2所示，则所测量电流的值为_________mA；

(3)电路校准

S置于“1”挡时，现用一标准电流表A对改装电流表进行校准。校准时，在闭合开关S1前，滑动变阻器的滑片P应靠近________ (填“M" 或“N" )端。标准电流表A(有1.5 mA、15 mA与150 mA三个量程)应选用的量程为_________mA。

【解析】  (1)①[1]因为电流计并联电阻越小量程越大，即将开关S置于“2”挡时，量程为小量程，即为1 mA；

②[2][3]由题知

联立解得，

(2)[4] 因为S置于“1”挡时，电流表量程为10 mA，即扩大了50倍，所以表头指示如图2所示，则所测量电流的值为

(3)[5]为使电路安全，应该使虚线部分分的电压越小越好，即在闭合开关S1前，滑动变阻器的滑片P应靠近M端；

[6]因为S置于“1”挡时，量程为10 mA，所以标准电流表A应选用的量程为15 mA。

【答案】  ①1    ②225    ③25    ④7.8    ⑤M    ⑥15