高考物理母题解读(八)恒定电流母题8电表内阻测量与改装实验

高考物理母题解读（八）恒定电流母题高考题千变万化，但万变不离其宗。千变万化的新颖高考题都可以看作是由母题衍生而来。研究高考母题，掌握母题解法规律，使学生触类旁通，举一反三，可使学生从题海中跳出来，轻松备考，事半功倍。母题8、电表内阻测量与改装实验【解法归纳】在半偏法测电流表内阻实验中，串联在电路中的可变电阻R应选择最大阻值远大于电流表内阻的滑动变阻器，在能够满足电流表满偏的条件下，电源电动势尽可能选择大的测量误差小。选择电源电动势的方法是：滑动变阻器的最大阻值与电流表满偏电流的乘积等于或稍大于电源电动势。半偏法测电流表内阻实验中，当闭合与电流表并联支路中的电键时，电路中总电阻减小，电流增大，调节电阻箱的电阻值使电流表半偏，与电流表并联的电阻箱R1中电流将大于电流表中的半偏电流，R1小于电流表内阻rg，所以测量值R1与rg的真实值相比偏小。电表的校对电路由于需要从零刻度开始校对，所以采用分压电路。典例：（2011上海物理第29题）实际电流表有内阻，可等效为理想电流表与电阻的串联。测量实际电流表G1内阻r1的电路如图所示。供选择的仪器如下：①待测电流表G1(0~5mA，内阻约300Ω)，②电流表G2(0~10mA，内阻约100Ω)，③定值电阻R1(300Ω)，④定值电阻R2(10Ω)，⑤滑动变阻器R3(0~1000Ω)，⑥滑动变阻器R4(0~20Ω)，⑦干电池(1.5V)，⑧电键S及导线若干。(1)定值电阻应选，滑动变阻器应选。(在空格内填写序号)【针对训练题精选解析】1.（2011海南物理卷13题）图1是改装并校准电流表的电路图，已知表头μA的量程为Ig=600μA内阻为Rg。mA是标准电流表，要求改装后的电流表量程为I=60mA。完成下列填空。(1)图1中分流电阻RP的阻值应为___。(2)在电表表改装后的某次校准测量中，mA表的示数如图2所示，由此读出流过电流表μA的电流为_______mA。此时流过分流电阻RP的电流为_______mA（保留一位小数）2（2010北京理综）（1）甲同学要把一个量程为200μA的直流电流计eq\o\ac(○,G)，改装成量度范围是0～4Ｖ的直流电压表。①她按图１所示电路、用半偏法测定电流计eq\o\ac(○,G)的内电阻rg，其中电阻Ｒ0约为１kΩ。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）Ω）Ｄ．滑动变阻器（0～500Ω）kΩ）Ｆ．电位器（0～51kΩ）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③如果所得的Ｒ１的阻值为300.0Ω，则图１中被测电流计eq\o\ac(○,G)的内阻ｒ的测量值为______________Ω，该测量值__________实际值（选填“略大于”、“略小于”或“等于”）。【解析】⑴①半偏法测量表头内阻时，首先要选择滑动变阻器，最大电阻必须大于电路所需的最小电阻，电路的最大电流为表头的满偏电流，根据欧姆定律，电路所需的最小电阻为kΩ或kΩ，考虑到保护R0=1kΩ，则可知调节滑动变阻器使表头满偏时滑动变阻器的阻值分别接近29kΩΩ，电路图中R2是滑动变阻器，不能选择D和E只能选择F。表头满偏时滑动变阻器的阻值越大，实验的误差越小，所以电源选择电动势为6V的B，而且滑动变阻器F的阻值也满足调节所需。而R1是用来测量表头内阻的，所以只能选择能够读出电阻值的电阻箱C。②实验步骤为：第一步闭合S2（B），第二步调节R2的阻值，使电流计满偏（C），第三步闭合S1（A），第四步调节R1的阻值，使电流计半偏（E），第五步读出R1的示数为待测表头的内阻。③R1Ω。闭合S1后，电路的总电阻减小，当表头指针半偏时，干路电流就大于表头的满偏电流，流过电阻箱的电流就大于流过表头的电流，所以电阻箱的阻值略小于表头内阻。④给表头串联一个电阻可以改装成电压表，改装电压表的内阻为=20kΩ，则串联电阻大小为20kΩ300ΩΩ。3（2010天津卷）要测量电压表V1的内阻RV，其量程为2V，内阻约2kΩ。实验室提供的器材有：Ω；电压表V2，量程5V，内阻为5kΩ；定值电阻R1，阻值30Ω；定值电阻R2，阻值为3kΩ；滑动变阻器R3，最大阻值100Ω，额定电流1.5A；Ω；开关S一个，导线若干。①有人拟将待测电压表V1和电流表A串联接入电压合适的测量电路中，测出V1的电压和电流，再计算出RV。该方案实际上不可行，其最主要的原因是②请从上述器材中选择必要的器材，设计一个测量电压表V1内阻RV的实验电路。要求测量尽量准确，实验必须在同一电路中，且在不增减元件的条件下完成。试画出符合要求的实验电路图（图中电源与开关已连接好），并标出所选元件的相应字母代号：③由上问写出V1内阻RV的表达方式，说明式中各测量量的物理意义。AmARR0abES＋＋－－4.（2008海南物理第14题）一毫安表头eq\o\ac(○,mA)满偏电流为9.90mA，内阻约为300Ω．要求将此毫安表头改装成量程为1A的电流表，其电路原理如图所示．图中eq\o\ac(○,A)，是量程为2A的标准电流表，RAmARR0abES＋＋－－⑴完善下列实验步骤：①将虚线框内的实物图按电路原理图连线；②将滑动变阻器的滑动头调至端（填“a”或“b”），电阻箱R0的阻值调至零；③合上开关；AmA＋－AmA＋－R0SE使标准电流表读数为1A；⑤调节电阻箱R0的阻值，使毫安表指针接近满偏，此时标准电流表的读数会（填“增大”、“减小”或“不变”）；⑥多次重复步骤④⑤，直至标准电流表的读数为，同时毫安表指针满偏．⑵回答下列问题：①在完成全部实验步骤后，电阻箱使用阻值的读数为3.1Ω，由此可知毫安表头的内阻为．②用改装成的电流表测量某一电路中的电流，电流表指针半偏，此时流过电阻箱的电流为A．⑧对于按照以上步骤改装后的电流表，写出一个可能影响它的准确程度的因素：。5.（2006全国理综卷第22题）现要测量某一电压表eq\o(○,V)的内阻。给定的器材有：待测电压表eq\o(○,V)（量程2V，内阻约为4kΩ）；电流表eq\o\ac(○,mA)（量程1.2mA，内阻约500Ω）；直流电源E（电动势约2.4V，内阻不计）；固定电阻3个：R1=4000Ω，R2=10000Ω，R3=15000Ω；电键S及导线若干要求测量时两电表指针偏转均超过其量程的一半。i.试从3个固定电阻中选用1个，与其它器材一起组成测量电路，并在虚线框内画出测量电路的原理图。（要求电路中各器材用题中给定的符号标出。）ii.电路接通后，若电压表读数为U，电流表读数为I，则电压表内阻RV＝______________。答案：ii.双制作解析：若选用电阻R1，利用闭合电路欧姆定律及其相关知识计算得出电压表读数为1.92V，电流表读数0.96mA，测量时两电表指针偏转均超过其量程的一半，符合要求。电路接通后，通过的R1电流I1=U/R1,，则通过电压表的电流I2=II1=IU/R1,电压表内阻RV＝U/I2=。6（2012年3月江苏三校联考）实际电流表有内阻，可等效为理想电流表与电阻的串联。测量实际电流表G1内阻r1的电路如图所示。供选择的仪器如下：①待测电流表G1（0～5mA，内阻约300Ω）；②电流表G2（0～10mA，内阻约100Ω）；③定值电阻R1（300Ω）；④定值电阻R2（10Ω）；⑤滑动变阻器R3（0～1000Ω）；⑥滑动变阻器R4（0～20Ω）；⑦干电池（1.5V）；⑧电键S及导线若干。（1）定值电阻应选______，滑动变阻器应选______。（在空格内填写序号）I2II2I1O（3）补全实验步骤：①按电路图连接电路，将滑动触头移至最______端（填“左”或“右”）；②闭合电键S，移动滑动触头至某一位置，记录G1、G2的读数I1、I2；③多次移动滑动触头，记录相应的G1、G2读数I1、I2；④以I2为纵坐标，I1为横坐标，作出相应图线，如图所示。（4）根据I2−I1图线的斜率k及定值电阻，写出待测电流表内阻的表达式_____________。7（2012年4月四川泸州二模）测定电流表内电阻的实验中备用的器件有A.小量程电流表G(量程0~100μA）B.电阻箱（阻值范围0~999.9Ω）C.电阻箱(阻值范围0~99999Ω）D.电源（电动势2V，有内阻）E.电源（①如果采用如图所示的电路测定小量程电流表G的电阻值且要想得到较高的精确度，那么从以上备用器件中，电阻R1应选用_______，电阻R2应选用_______电源E应选用_________。（均用字母代号填写）。某同学利于该电路图两次测量电流表内电阻的实验操作步骤如下：②第一次测量：合上S1，断开S2，调节电阻箱R1的阻值，使电流表指针偏转到满刻度，再合上S2，调节R2的阻值，使电流表指针偏转到满刻度的2/3，读出R2的阻值为R0，则电流表内电阻Rg的测量值为________________③第二次测量：合上S1，断开S2，调节电阻箱R1的阻值，使电流表指针偏转到满刻度，再合上S2，调节R2的阻值，使电流表指针偏转到正好是满刻度的一半时，读出此时R2的阻值为R0’，则电流表内电阻Rg的测量值为________________④由于电路系统误差的影响，两次电流表内阻的测量值均比电流表的真实内阻值________________(选填“偏大”或“偏小”)。⑤如果两次测量读数准确无误，不考虑读数的误差，上述两次电流表内阻的测量值更接近于电流表真实内阻值的是________________。（选填答案标号）A.第一次测量D.无法确定8.（2012年5月吉林省长春市第三次调研）在电学实验中，伏特表的内阻可以用下面的电路测量。电路中的电源电动势未知，电源的内阻忽略不计。外接电阻R的阻值已知（它和电压表的内阻接近）。（1）请根据实物电路画出实验电路原理图，画在答题纸的方框中。（2）实验步骤如下：①闭合开关S1、S2稳定后，读出电压表的读数U1；②闭合开关S1、断开开关S2稳定后，读出电压表的读数U2；请根据上面测量的物理量和已知量，写出伏特表内阻的表达式：。9.（2012·西安联考）现要测量某一电压表eq\o(○,V)的内阻。给定的器材有：待测电压表eq\o(○,V)（量程2V，内阻约为4kΩ）；电流表eq\o\ac(○,mA)（量程1.2mA，内阻约500Ω）；直流电源E（电动势约2.4V，内阻不计）；固定电阻3个：R1=4000Ω，R2=10000Ω，R3=15000Ω；电键S及导线若干。要求测量时两电表指针偏转均超过其量程的一半。(i).试从3个固定电阻中选用1个，与其它器材一起组成测量电路，并在虚线框内画出测量电路的原理图。（要求电路中各器材用题中给定的符号标出。）(ii).电路接通后，若电压表读数为U，电流表读数为I，则电压表内阻RV＝______________。9.答案：(i).电路如图(ii).10.（2012·武汉联考）有一电流表eq\o\ac(○,A)，量程为1mA，内阻r1约为100Ω。要求测量其内阻。可选用器材有：电阻器R0，最大阻值为Ω；滑动变阻器甲，最大阻值为10kΩ；滑动变阻器乙，最大阻值为2kΩ；电源E1，电动势约为2V，内阻不计；电源E2，电动势约为6V，内阻不计；开关2个，导线若干。AR1RS2S1EAA采用的测量电路图如图所