实验五：半偏法测电阻

实验五：半偏法测电阻实验五：半偏法测电阻一、实验电路图：实验基本步骤：闭合开关S2，调节滑动变阻器的滑片，使电流表达到满偏；保持滑动变阻器的位置不变，闭合开关S1，调节电阻箱，使得电流表达到半偏。可以认为电阻箱的读数就是电流表G的内阻。基本原理：粗略的认为流过R1的电流与流过电流表的电流各占一半。所以电阻相等。误差分析：由于闭合开关S1后，整个电路的电阻变小，总电流变大，因此，总电流已经比原来的满偏电流大了，流过电流表的电流半偏，因此，流过R1的实际电流比满偏电流一半要大，所以R1的电阻要小于G的电阻，因此，G的测量值小于G的真实值。考察层次：层次1：考察实验电路图层次2：考察实验基本步骤层次3：实验误差分析高考题特点误差分析：测电压表内阻，测量值大于真实值。实验仪器的选取：滑动变阻器的选择，电源的选取。【典型例题剖析】★★[例1]在电流表扩大量程的实验中，要将量程为200μA的电流表G改装成量程为0.2A的电流表，需先用如图所示的电路即“半偏法”测出此电流表的内电阻Rg．①在测量Rg的实验中，滑动变阻器有如下的规格供选择：A．滑动变阻器（阻值范围0～10Ω）B．滑动变阻器（阻值范围0～1500Ω）为了便于实验的调节操作，减小误差，滑动变阻器R滑应选用_______．（填入选用器材的字母代号）A【分压接法选比较小的电阻，与测量电压表内阻的实验误差分析一样】②当电阻箱的阻值为R1时，调节滑动变阻器滑动头P的位置，使电流表G满偏；保持滑动头P的位置不动，调整电阻箱接入电路的阻值，当电阻箱的阻值为R2时，电流表G恰好半偏．则电流表G的内电阻Rg=___________．R2【原理】★★[例2]现有一量程为3V的电压表，内阻约为3kΩ．为了较准确地测量其内电阻，在没有电流表的情况下，某同学设计了如图所示的实验电路，按此电路可以测出电压表的内电阻．其中R1是最大阻值为9999Ω的电阻箱，R2是最大阻值为20Ω的滑动变阻器．（1）试根据如图所示的电路图，完成如图所示的实物电路的连线．（2）根据电路图，按顺序写出本实验的主要操作步骤__________________________________________________________________________________________________________________________________________________点评：此题与2015新课标II卷的的题目非常相似。★★★[例3]3.在“把电流表改装为电压表”的实验中，测电流表G的内阻时备有下列器材：A．待测电流表（量程lmA，内阻约几十欧）B．滑动变阻器（阻值范围0—100Ω)C．滑动变阻器（阻值范围0—20kΩ)D．电阻箱（0—999.9Ω)E．电阻箱（0—9999Ω)F．电源（电动势2V，有内阻）G．电源（电动势9V，有内阻）RV越大,外电阻越大,干路电流越小,外电阻变化时,外电压的变化量越小,故R测误差越小,从而QUOTE|R测-R真|答案:(1)1.0(2)①cd②>小【误区警示】本题中电压表半偏时,电阻箱的电压与电压表电压大小关系不清楚,导致答案错误。2.★★★【2015新课标II】电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍。某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法),实验室提供的器材如下：待测电压表(量程3V,内阻约为3000Ω),电阻箱R0(最大阻值为99999.9Ω),滑动变阻器R1(最大阻值100Ω,额定电流2A),电源E(电动势6V,内阻不计),开关2个,导线若干。(1)虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分,将电路图补充完整。(2)根据设计的电路,写出实验步骤：________________________________。(3)将这种方法测出的电压表内阻记为,与电压表内阻的真实值RV相比,RV(选填“>”“=”或“<”),主要理由是____________________。【解析】(1)将电路图补充完整,如图(2)①根据电路图连接好电路,并将滑动变阻器的滑片滑到最左端。②闭合开关S1、S2,调节滑动变阻器,让电压表达到满偏。③保持S1闭合,断开开关S2,滑动变阻器不动,调节可变电阻R0,直到电压表达到半偏。④记下此时R0的读数,即为电压表的内阻。(3)若滑动变阻器分压接法的输出电压保持不变,电压表半偏时电流减小一半,电阻增大为原来的两倍,即电压表的电阻等于R0的电阻,但实际上这个输出电压会略有升高,即R0的电阻略大于电压表的内阻,故>RV。答案：见解析3.★★★【2016新课标II】某同学利用图甲所示电路测量量程为2.5V的电压表V的内阻(内阻为数千欧姆)，可供选择的器材有：电阻箱R(最大阻值99999.9Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值50Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值5kΩ)，直流电源E(电动势3V)，开关1个，导线若干。实验步骤如下：①按电路原理图甲连接线路；②将电阻箱阻值调节为0，将滑动变阻器的滑片移到与图甲中最左端所对应的位置，闭合开关S；③调节滑动变阻器，使电压表满偏；④保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为2.00V，记下电阻箱的阻值。回答下列问题：(1)实验中应选择滑动变阻器________(填“R1”或“R2”)。(2)根据图甲所示电路将图乙中实物图连线。(3)实验步骤④中记录的电阻箱阻值为630.0Ω，若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变，计算可得电压表的内阻为________Ω(结果保留到个位)。(4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的，可推断该表头的满刻度电流为________(填正确答案标号)。A．100μA B．250μAC．500μA D．1mA解析：(1)此实验的实验原理类比于半偏法测电表内阻的实验，电压表所在支路的总电压应该尽量不变化，故滑动变阻器应选最大阻值小的即选R1。(3)近似认为电压表所在支路的总电压不变，且流过电压表与电阻箱的电流相等，由串联分压特点知eq\f(2,RV)＝eq\f(2.5－2,R)，则RV＝4R＝2520Ω。(4)因电压表是由一个表头和电阻串联构成，表头允许的最大电流不会因此改变，则由欧姆定律可知，I满＝eq\f(U满,RV)＝eq\f(2.5,2520)A≈1mA。答案：(1)R1(2)连线如图所示(3)2520(4)D4.★★★【2010北京】甲同学要把一个量程为200μA的直流电流计G，改装成量范围是0~4V的直流电压表。（1）她按图所示电路、用半偏法测定电流计G的内电阻rg，其中电阻R0约为1k。为使rg的测量值尽量准确，在以下器材中，电源E应选用________，电阻器R1应选用_______，电阻器R2应选用__________（选填器材前的字母）。A.电源（电动势1.5V）B.电源（电动势6V）C.电阻箱(0~999.9Ω)D.滑动变阻器(0~500Ω)E.电位器（一种可变电阻，与滑动变阻器相当）(0~5.1k)F.电位器（0~51k）（2）该同学在开关断开情况下，检查电路连接无误后，将R2的阻值调至最大。后续的实验操作步骤依次是：,,,,最后记录R1的阻值并整理好器材。（请按合理的实验顺序，选填下列步骤前的字母）A.闭合S1B.闭合S2C.调节R2的阻值，使电流计指针偏转到满刻度D.调节R2的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半E.调节R1的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半F.调节R1的阻值，使电流计指针偏转到满刻度【实验步骤】（3）如果所得的R1的阻值为300.0Ω，则图1中被测电流计G的内阻rg的测量值为______，该测量值_______实际值（选填“略大于”、“略小于”或“等于”）。【命题立意】本题考查了半偏法测电阻、电流表改装成电压表及校准、器材的选取、实验步骤、误差分析、电路图的设计等知识点，综合考查了考生的实验探究能力、推理能力、理解能力等。【思路点拨】根据半偏法测电阻原理及题意选择器材，注意实验步骤、理解误差来源、注重电压表的改装及校准、画好电路图。【规范解答】（１）①若选用电动势1.5Ｖ的电源，则，而Ｒ0≈１，则；若选用电动势6Ｖ的电源，则，则，所以电阻器Ｒ2只能选择Ｆ；电阻器Ｒ1是要读数的，因此必须选用电阻箱，所以电阻器Ｒ1应选用Ｃ；表头满偏时