【物理】2020届一轮复习人教新课标实验半偏法测电阻课时练（解析版) 17页

2020 届一轮复习人教新课标 实验 半偏法测电阻 课时练（解析 版) 1．某同学欲将内阻约为 100Ω、量程为 1.0mA 的毫安表改装成量程为 1.5V 的电压表。可选 用的器材还有：定值电阻 R0(阻值 1.0kΩ)，滑动变阻器 R1，电阻箱 R(0～999.9Ω)，干电池(E ＝1.5V，内阻不计)，开关、导线若干。 (1)毫安表内阻的测量，图甲为毫安表内阻的测量电路，测量前先把滑动变阻器的滑片移到 ________(选填“左端”或“右端”)，闭合开关 S1、S2，移动滑动变阻器的滑片，使毫安表的示 数为 0.90mA，保持滑动变阻器的滑片位置不变和开关 S1 闭合，断开开关 S2，调节电阻箱， 当电阻箱的示数如图乙所示时，毫安表的示数为 0.50mA，则毫安表的内阻为_______。(保 留一位小数) (2)毫安表改装为电压表，请在图丙方框内画出改装的电压表电路图___，图中电阻箱应接入 电路的阻值为_______Ω(保留一位小数)。 2．某学习兴趣小组欲采用如图所示电路测量电压表的内阻 RV，待测电压表的量程为 1V， 内阻约为 1000 。Ω (1)在备选的甲、乙两个滑动变阻器的铭牌上分别标有(200 1A)、(10 2A)，为尽可能 提高测量精度且便于调节，滑动变阻器 R1 应选用___________(填“甲”或“乙”) (2)同学们的实验步骤如下，请将步骤Ⅰ补充完整： Ⅰ.正确连接好电路后，在闭合开关之前，将滑动变阻器 R1 的滑片移到_________(填“左端” 或“右端”) Ⅱ.闭合开关 S1 和 S2，调节 R1，使电压表指针指到 1V 刻度处， Ⅲ.保持 S1 闭合、变阻器 R1 的滑片位置不变，断开 S2，调整电阻箱 R2 的阻值，使电压表的 指针指到 0.5V 刻度处，此时电阻箱 R2 的示数为 990 。 (3)该电压表内阻的测量值为_____________ 。 3．（1）如图，斜面与水平面之间的夹角为 ，在斜面底端 A 点正上方高度为 6m 处的 O 点，以 的速度水平抛出一个小球，飞行一段时间后撞在斜面上，这段飞行所用的时间 为（ ）______________S. （2）某同学设计了如图所示的装置，利用米尺、秒表、轻绳、轻滑轮、轨道、滑块、托盘 和砝码等器材来测定滑块和轨道间的动摩擦因数 ，滑块和托盘上分别放有若干砝码，滑 块质量为 M，滑块上砝码总质量为 ，托盘和盘中砝码的总质量为 m.实验中，滑块在水平 轨道上从 A 到 B 做初速为零的匀加速直线运动，重力加速度 g 取 . Ω Ω Ω Ω 45° 1 /m s 210 /g m s= µ m′ 210 /m s ①测量滑块的加速度 a，须测出它在 间运动的位移 x 与时间 t，则可计算 a 的运动学 公式是________________________. ②据牛顿运动定律得到 a 与 m 的关系为: 他想通过多次改变 m， 测出相应的 a 值，并利用上式来计算 μ.若要求 a 是 m 的一次函数，必须使上式中的 __________保持不变，实验中应将从托盘中取出的砝码置于______________. （3）某同学设计了如图丁所示的电路来测量一个量程为 3V 的电压表的内电阻（几千欧）， 实验室提供直流电源的电动势为 6V，内阻忽略不计； ①在该实验中，认为当变阻器的滑片 P 不动时，无论电阻箱的阻值如何增减， 两点间的 电压保持不变；请从下列滑动变阻器中选择最恰当的是：______________； A 变阻器 B 变阻器 C 变阻器 ②连接好线路后，先将变阻器滑片 P 调到最__________端，并将电阻箱阻值___________调 到（填“0”或“最大”），然后闭合电键 S，调节 P，使电压表满偏，此后滑片 P 保持不动； ③调节变阻箱的阻值，记录电压表的读数:最后将电压表读数的倒数 与电阻箱读数 R 描 点，并画出图己所示的图线，由图象得待测电压表的内阻值为_____________ 。（保留两 位有效数字） 4．某同学设计了一个如图甲所示的实验电路，用以测定电源电动势和内阻，使用的实验器 材为：待测两节干电池组，电流表（量程 0. 6A，内阻小于 1Ω)，电阻箱(0~99. 99Ω)，滑动 变阻器(0~10Ω)、单刀双掷开关、单刀单掷开关各一个及导线若干。考虑到干电池的内阻较 小，电流表的内阻不能忽略。 A B、 ( ) ( ) 1 ga m gM m m µ µ′ += −+ + aP ( )0 2000 ,0.1A A− Ω ( )0 20 ,1B A− Ω ( )0 5 ,1C A− Ω 1U − Ω （1）该同学按图甲连线先闭合开关 K 断开开关 S，调节滑动变阻器 P 使电流表读数达到 0.6A；再把开关 S 接到 C 点，调节电阻箱 R 使电流表读数为 0.4A，此时电阻箱读数（如图 乙所示）为_______Ω，则可测出电流表内阻为_______ Ω，此测量值跟电流表真实值比较 ________（偏大、偏小、相等）。 （2）该同学断开开关 K，把开关 S 接到 D 点，由大到小调节电阻箱读数并记录对应电流表 读数。 （3）图丙是由记录的实验数据绘出的 图像，由此求出待测干电池里的电动势 E=_____V，内阻 r=________ Ω。（计算结果保留三位有效数字） 1 RI − 5．测量电源的电动势和内阻，提供的器材如下： A．待测电源（电动势约为 8V、内阻约为 2Ω） B．电压表 V（0-3V，内阻约为 3kΩ） C．电流表 A（0-1A） D．电阻箱 R（0-99999.9Ω） E．滑动变阻器（0-20Ω） F．滑动变阻器（0-100Ω） G．开关、导线若干 （1）采用图甲所示电路测量电压表的内阻 RV．调节电阻箱 R，使电压表指针满偏，此时电 阻箱示数为 R1；再调节电阻箱 R，使电压表指针指在满刻度的一半处，此时电阻箱示数为 R2. ①电压表内阻 RV=____________． ②关于上述实验，下列说法中正确的有________． A．实验中电源可使用待测电源 B．闭合开关 S 前，应将电阻箱阻值调到最小 C．调节电压表满偏时，电阻箱的阻值是逐渐增大的 D．实验中忽略了电源的内阻，会使测量值偏大 （2）若测得电压表内阻 RV=3010Ω，与之串联 R=_________Ω 的电阻，将电压表的量程变为 9V． （3）为测量电源的电动势和内阻，请用笔画线代替导线，将图乙电路连接完整____________ ．实验中，滑动变阻器应选择______（选填“E”或“F”），并指出产生实验误差的一个原因（ 写出一点）：__________． 6．某同学要测量量程为 6 V 的电压表 Vx 的内阻，实验过程如下： (1) 先用多用电表粗测电压表的内阻，将多用电表功能选择开关置于“×1 K”挡，调零后，将 红表笔与电压表________(选填“正”或“负”)接线柱连接，黑表笔与另一接线柱连接，指针位 置如图所示，电压表内阻为________Ω. (2) 为了精确测量其内阻，现提供以下器材： 电源 E(电动势为 12 V，内阻约为 1 Ω) Ｋ开关和导线若干 电流表 A(量程 0.6 A，内阻约为 3 Ω) 电压表 V(量程 10 V，内阻约为 15 kΩ) 定值电阻 R0(阻值为 5 kΩ) 滑动变阻器 R1(最大阻值为 5 Ω，额定电流为 1 A) 滑动变阻器 R2(最大阻值为 50 Ω，额定电流为 1 A) ①请选用合适的器材，在方框中画出实验电路图_______(需标注所用实验器材的符号)． ② 待测电压表 Vx 内阻测量值的表达式为 Rx＝________．(可能用到的数据：电压表 Vx 的 示数为 Ux，电压表 V 的示数为 U，电流表 A 的示数为 I) 7．从下列实验器材中选出适当的器材，设计实验电路来测量某电压表的内阻，要求方法简 捷，操作方便。可进行多次测量并达到较高的测量精度。 A.待测电压表 ，量程 ， 内电阻约 B.电压表 ，量程 ，内电阻约 C.定值电阻 ，阻值 D.定值电阻 ，阻值 E.滑动变阻器 ，阻值范围 ，额定电流 F.滑动变阻器 ，阻值范围 ，额定电流 G.电池组，电动势为 ，内电阻为 H.单刀开关若干和导线若干 ①请设计一个测量电路，并在方框中画出电路图________ ②实验器材选择除 A、B、G、H 外，定值电阻应选用________，滑动变阻器应选用________ （用器材前的字母表示）。 ③写出测量电压表内阻的表达式________。（用己知物理量和测量量表示） 8．某兴趣小组先利用如图(a)所示电路测量一只毫安表（量程为 ，内阻大约为几百欧 ）的内阻，再利用如图(c)所示的电路探究光敏电阻的阻值与光照强度之间的关系。图(a)中， 滑动变阻器 最大阻值为 ，电阻箱 最大阻值为 ，定值电阻 ，电源电动势约为 。图(c)中恒压电源的输出电压 。 1V 0 3V vR 20kΩ 25kΩ V 0 5V 50kΩ 1R 20kΩ 2R 100Ω 3R 0 2000Ω 2.5A 4R 0 20Ω 2A 6V 0.5Ω (1)图(b)中已正确连接了部分导线，请根据(a)图电路完成剩余部分的连接_________。 (2)为了保护毫安表，开始时将 的滑片滑到接近图(a)中滑动变阻器的_________端（填“左” 或“右”）对应的位置。 (3)接通 ，将 的滑片置于适当位置，再反复调节电阻箱 ，当 的阻值置于 时， 最终使得接通 前后，毫安表的示数保持不变，这说明 接通前与所在位置的电势 ____________（填“相等”或“不相等”），待测毫安表的内阻为_____________。 (4)该小组查阅资料得知，光敏电阻的阻值随光照强度的变化很大，为了安全，需将毫安表 改装成量程为 的电流表，可在毫安表两端并联电阻箱 ，则 的阻值应置于 _____________。 (5) (c)图虚线框中接(4)间中改装好的电流表，该小组通过实验发现，流过毫安表的电流（单 位： ）与光照强度（单位： ）之间的关系满足 ，由此可得到光敏电阻的阻值（单 位：）与光照强度之间的关系为______________________。 9．某同学利用图(a)所示电路测量电压表的内阻。可供选择的器材有：电源 E，电压表 V， 电阻箱 R(0～9999Ω)，滑动变阻器 R1(最大阻值 10Ω)，滑动变阻器 R2(最大阻值 5kΩ)，开关 S，导线若干。 实验步骤如下： ①按电路原理图(a)连接线路； ②将滑动变阻器的滑片滑至最左端，同时将电阻箱阻值调为 0； ③将开关闭合，调节滑动变阻器的滑片，使电压表满偏； ④保持滑动变阻器滑片位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表示数为满偏刻度的 ，此时 电阻箱阻值如图(c)所示。 回答下列问题： (1)实验中应选择滑动变阻器___________(填“R1”成“R2”) (2)根据图(a)所示电路将图(b)中实物图连接___________； (3)实验步骤④中记录的电阻箱阻值为___________Ω，计算可得电压表的内阻为 ___________Ω (4)通过上述方法得到电压表的内阻测量值___________(填”大于”或“小于”)真实值。 10．某同学欲将量程为 300 μA 的微安表头 G 改装成量程为 0.3 A 的电流表。可供选择的实 验器材有： A．微安表头 G（量程 300 μA，内阻约为几百欧姆） B．滑动变阻器 R1（0 ~ 10 kΩ） C．滑动变阻器 R2（0 ~ 50 kΩ） D．电阻箱（0 ~ 9 999 Ω） E．电源 E1（电动势约为 1.5 V） F．电源 E2（电动势约为 9 V） G．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： ①按图甲连接好电路，将滑动变阻器的滑片调至图中最右端所对应的位置； 2 3 ②断开 S2，闭合 S1，调节滑动变阻器的滑片位置，使 G 满偏； ③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 200 μA， 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“E1”或“E2”），滑动变阻器应选用________（填“R1” 或“R2”）。 （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 =______ 。 （3）实验测得 G 的内阻 Rg = 500 Ω，为将 G 改装成量程为 0.3 A 的电流表，应选用阻值为 _____Ω 的电阻与 G_____（填“串联”或“并联”）。 （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 Rx 的阻值。某次测量时 电压表 V 的示数为 1.20 V，表头 G 的指针指在原电流刻度的 250 μA 处，则 Rx =_______Ω。 参考答案 1．左端 102.5 397.5 【解析】 【详解】 (1)[1].闭合电路时电流表的示数应该为 0，所以滑动变阻器的滑片应在左端 [2].电阻箱接入电路前后，可认为并联部分电压不变，则： 0.90 mA， =0.50 mA， 由图乙可知 ， 解得 U r = 1 U r R+ 1 82.0ΩR = 。 (2)[3][4]. 改装的电压表电路如图 所以： ， 即 ， 解得 R=397.5 。 2．乙 左端 990 【解析】 【详解】 （1）[1]由题意可知，滑动变阻器乙的最大阻值较小，乙的额定电流较大，实验电路选择分 压式，所以为保证安全方便实验操作，滑动变阻器应选择乙。 （2）[2]由图示电路图可知，滑动变阻器采用分压接法，为保护电路，在闭合开关之前，将 滑动变阻器 R1 的滑片移到左端，使待测支路电流为零。 （3）[3]断开开关 S2 后认为分压电路分压不变，仍为 1V，电压表示数为 0.5V，说明电阻箱 两端电压为 0.5V，电压表与电阻箱串联，它们两端电压相等，由串联电路特点可知，它们 的阻值相等，则电压表内阻等于电阻箱阻值 990Ω。 3．t＝1s m′+m 滑块上 B 左 0 3.0×103（3.0k） 【解析】 【详解】 （1）设飞行的时间为 t，则：x＝v0t，h ，因为斜面与水平面之间的夹角为 45°，如 图所示： 102.5Ωr = ( )0U I r R R= + + 1.5V 1.0mA (102.5Ω 1000Ω )R= × + + Ω 2 2xa t = 21 2 gt= 由三角形的边角关系可知：AQ＝PQ，所以在竖直方向上有：OQ+AQ＝6m，所以有：v0t 6m，解得 t＝1s； （2）滑块在水平轨道上从 A 到 B 做初速为零的匀加速直线运动，故有 ，故 ； 若要求 a 是 m 的一次函数，必须使上式中的 一定，即 m′+m 保持不变即可；故 可以将从托盘中取出的砝码置于滑块上； （3）①因为当变阻器的滑片 P 不动时，无论电阻箱的阻值如何增减，aP 两点间的电压保持 不变，可知滑动变阻器的阻值越小越好，但是若选择变阻器 C，电流会超出变阻器的最大电 流，不安全，所以选择 B； ②连接好线路后，先将变阻器滑片 P 调到最左端，并将电阻箱阻值调到 0，然后闭合电键 S ，调节 P，使电压表满偏； ③设满偏电压为 U0，因为 ap 间的电压不变，为 U0，根据欧姆定律知，电压表的示数为：U ，整理得： ，可知： ， ，解 得： 。 4．2.0 1.0 偏小 2.99(2.95~3.00) 1.69(1.65~1.70) 【解析】 【详解】 第一空.电阻箱读电阻不估读，用各档位的数字乘以倍率的总和为电阻箱的阻值，电阻箱读 数 2.0Ω. 第二空.若认为通过电源的总电流保持不变，则当开关 S 打到 C 后，由于电流表与电阻箱并 联，电流表的示数为 0.4A，则通过电阻箱的电流为 ；根据欧姆定 律可知，并联电阻的阻值与电流成反比，即 . 第三空.由于 ，所以第二个电路的干路电流大于 0.6A，由欧姆定律可知，通过电阻 箱的电流 ，由 ，从而可得 ，即电流表的测量值小于真实 值. 21 2 gt+ = 21 2x at= 2 2xa t = ( )1 ' g m m M µ+ + + 0 V V U RR R = + 0 0 1 1 V R U U R U = + 0 1 0.33U = 0 1 0.33 0.113VU R = = 33.0 10VR = × Ω 0.6A 0.4A 0.2ARI = − = A =1.0Ω2 RR = AR R<并 0.2ARI >真 A A RR I R I =真 真 A2 R R< 真 第四空.第五空.由闭合电路的欧姆定律可得： ，即 ，由函 数结合图象可知：图线的斜率是 ，图象在纵轴上的截距是 ，即： ，解得 (2.95~3.00)； ，解得： . 5． AD 6020 E 电压表的分流 【解析】 【详解】 解：（1）①设满偏电压为 U，则由串并联电路的规律可知： ，解 得： ； ②由于要测量电源的电动势和内电阻，故应选用待测电源；故 A 正确；由于采用限流接法， 故闭合开关前，应将电阻箱阻值调到最大；故 B 错误；为了保证实验安全，调节电压表满 偏时，电阻箱的阻值是逐渐减小的；故 C 错误；由于电源内阻的影响；当电压表半偏时， 电路电流变小，路端电压变大，电压表半偏时的电压表大于电压表满偏时电压的一半，电压 表实际电压偏大，电压表内阻的测量值大于真实值，故 D 正确； （2）据改装原理可知 ，解得： ； （3）根据原理图可得出对应的实物图，如图所示： A( )E I R R r= + + A1 r RR I E E += + 1 E Ar R E + 1 3.91 0.90= 9.0E − 9 V 2.99V3.01E = ≈ A =0.9r R E + 1.69Ω(1.65 ~1.70)r ≈ 2 12R R− 1 22 2V V U U UU R RR R + = + 2 12VR R R= − 9 3 V V R R R += 6020VR = Ω 由于电源内阻较小，为了便于控制滑动变阻器应选择 E；由图可知，电路中采用相对电源的 电流表外接法，故由于电压表的分流使电流表示数偏小从而产生误差。 6．(1) 负 1.00×104 (2) ① 如图所示； ② 【解析】 【详解】 （1）红表笔是欧姆表的负极，所以应该接电压表的负接线柱。电压表的内阻为 。 （2）滑动变阻器的电阻远小于电压表的内阻，应该选择分压接法，若使用 会使流过滑动 变阻器的电流超过 ，故要选择 ，电路图如图： 根据欧姆定律可得电压表内阻的测量值为： 。 7． C F 【解析】 【详解】 由于电压表的内阻远大于滑动变阻器的最大电阻，若采用限流式接法，通过待测电压表的电 流变化范围比较小，不可能达到多测几组数据目的，无法精确地测量电压表的内阻，故采用 - x x U R U U 0 410.0 1000 1.00 10× Ω = × Ω 1R 1A 2R 0 0 x x x x x U U RR U U U U R = =− − 1 V 1 1 UR RU U = − 分压式接法；待测电压表 和测量电压表 的量程不同，且待测电压表的内阻小于测量电 压表的内阻，为了得到较高的测量精度，应使两个电压表的读数尽可能都达到量程的 以 上；故待测电压表 应串联一个电阻，且它们的电阻之和与测量电压表相差不多，故串联 定值电阻 ，然后再与测量电压表 并联，为了便于调节，滑动变阻器应选择 ；电路图 如下： 待测电压表 与定值电阻 ，故有 ，解得： 。 8． 左 相等 270 或 270.0 30 或 30.0 【解析】 【详解】 （1）电路连接如图： 1V V 2 3 1V 1R V 4R 1V 1R 1 1 V 1 U U U R R −= 1 V 1 1 UR RU U = − （2）为了保护毫安表，开始时将 的滑片滑到接近图(a)中滑动变阻器的左端； （3）毫安表的示数保持不变，这说明 接通前 B 与 D 所在位置的电势相等，则此时应该满 足 ，解得待测毫安表的内阻为 270.0。 （4）将毫安表改装成量程为 的电流表，则需并联的电阻为 （5）改装后的电流表内阻为 ；由闭合电路的欧姆定律可知，因 I 的单位 是 mA，则： ，而 ，则 . 9．R1 1987 3974 大于 【解析】 【详解】 （1）由图示电路图可知，滑动变阻器采用分压接法，为方便实验操作，滑动变阻器应选择 R1 ； （2）根据电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示： （3）由图可知电阻箱阻值为 1987Ω，实验过程认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变， 电压表和电阻箱串联，电流相等，故有 ，解得 ； （4）电阻箱接入电路后电路总电阻变大，电路总电流变小，分压电路分压变大，电压表示 数为满偏刻度的 时，电阻箱两端电压大于满偏刻度的 ，电压表内阻小于阻箱阻值的 2 倍，因此电压表内阻测量值大于真实值。 10．E2 R2 R 0.5 并联 4.3 【解析】 【详解】 （1）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。 （2）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 200 μA，此时电阻箱的电流为 100 μA，则此时电阻箱的阻值应为电流计 G 阻值的 2 倍， 即 Rg = R。 （3）实验测得 G 的内阻 Rg = 500 Ω，为将 G 改装成量程为 0.3 A 的电流表，应选用阻值为 的电阻与 G 并联。 （4）改装后的电流表的内阻为 ；表头 G 的指针指在原 电流刻度的 250 μA 处，此处对应的实际电流为 ，电压表 V 的示数为 1.20 V，则 。 2 1 1 3 3 3 1987V U U U R R = = 3974ΩVR = 2 3 1 3 1 2 1 2 6 6 300 10 500 0.50.3 300 10 g g g I Rr I I − − × ×= = Ω = Ω− − × 500 0.5= 0.5500 0.5 g g R rr R r ×= Ω = Ω+ +内 0.3 250A 0.25A300 × = 1.20= - 0.5 4.30.25x UR rI = Ω − Ω = Ω内