實(shí)驗(yàn)五：半偏法測(cè)電阻

實(shí)驗(yàn)五：半偏法測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)五：半偏法測(cè)電阻一、實(shí)驗(yàn)電路圖：實(shí)驗(yàn)基本步驟：閉合開(kāi)關(guān)S2，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電流表達(dá)到滿(mǎn)偏；保持滑動(dòng)變阻器的位置不變，閉合開(kāi)關(guān)S1，調(diào)節(jié)電阻箱，使得電流表達(dá)到半偏?？梢哉J(rèn)為電阻箱的讀數(shù)就是電流表G的內(nèi)阻?；驹恚捍致缘恼J(rèn)為流過(guò)R1的電流與流過(guò)電流表的電流各占一半。所以電阻相等。誤差分析：由于閉合開(kāi)關(guān)S1后，整個(gè)電路的電阻變小，總電流變大，因此，總電流已經(jīng)比原來(lái)的滿(mǎn)偏電流大了，流過(guò)電流表的電流半偏，因此，流過(guò)R1的實(shí)際電流比滿(mǎn)偏電流一半要大，所以R1的電阻要小于G的電阻，因此，G的測(cè)量值小于G的真實(shí)值。考察層次：層次1：考察實(shí)驗(yàn)電路圖層次2：考察實(shí)驗(yàn)基本步驟層次3：實(shí)驗(yàn)誤差分析高考題特點(diǎn)誤差分析：測(cè)電壓表內(nèi)阻，測(cè)量值大于真實(shí)值。實(shí)驗(yàn)儀器的選取：滑動(dòng)變阻器的選擇，電源的選取?！镜湫屠}剖析】★★[例1]在電流表擴(kuò)大量程的實(shí)驗(yàn)中，要將量程為200μA的電流表G改裝成量程為0.2A的電流表，需先用如圖所示的電路即“半偏法”測(cè)出此電流表的內(nèi)電阻Rg．①在測(cè)量Rg的實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器有如下的規(guī)格供選擇：A．滑動(dòng)變阻器（阻值范圍0～10Ω）B．滑動(dòng)變阻器（阻值范圍0～1500Ω）為了便于實(shí)驗(yàn)的調(diào)節(jié)操作，減小誤差，滑動(dòng)變阻器R滑應(yīng)選用_______．（填入選用器材的字母代號(hào)）A【分壓接法選比較小的電阻，與測(cè)量電壓表內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)誤差分析一樣】②當(dāng)電阻箱的阻值為R1時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)頭P的位置，使電流表G滿(mǎn)偏；保持滑動(dòng)頭P的位置不動(dòng)，調(diào)整電阻箱接入電路的阻值，當(dāng)電阻箱的阻值為R2時(shí)，電流表G恰好半偏．則電流表G的內(nèi)電阻Rg=___________．R2【原理】★★[例2]現(xiàn)有一量程為3V的電壓表，內(nèi)阻約為3kΩ．為了較準(zhǔn)確地測(cè)量其內(nèi)電阻，在沒(méi)有電流表的情況下，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路，按此電路可以測(cè)出電壓表的內(nèi)電阻．其中R1是最大阻值為9999Ω的電阻箱，R2是最大阻值為20Ω的滑動(dòng)變阻器．（1）試根據(jù)如圖所示的電路圖，完成如圖所示的實(shí)物電路的連線(xiàn)．（2）根據(jù)電路圖，按順序?qū)懗霰緦?shí)驗(yàn)的主要操作步驟__________________________________________________________________________________________________________________________________________________點(diǎn)評(píng)：此題與2015新課標(biāo)II卷的的題目非常相似?！铩铩颷例3]3.在“把電流表改裝為電壓表”的實(shí)驗(yàn)中，測(cè)電流表G的內(nèi)阻時(shí)備有下列器材：A．待測(cè)電流表（量程lmA，內(nèi)阻約幾十歐）B．滑動(dòng)變阻器（阻值范圍0—100?)C．滑動(dòng)變阻器（阻值范圍0—20k?)D．電阻箱（0—999.9?)E．電阻箱（0—9999?)F．電源（電動(dòng)勢(shì)2V，有內(nèi)阻）G．電源（電動(dòng)勢(shì)9V，有內(nèi)阻）RV越大,外電阻越大,干路電流越小,外電阻變化時(shí),外電壓的變化量越小,故R測(cè)誤差越小,從而QUOTE|R測(cè)-R真|答案:(1)1.0(2)①cd②>小【誤區(qū)警示】本題中電壓表半偏時(shí),電阻箱的電壓與電壓表電壓大小關(guān)系不清楚,導(dǎo)致答案錯(cuò)誤。2.★★★【2015新課標(biāo)II】電壓表滿(mǎn)偏時(shí)通過(guò)該表的電流是半偏時(shí)通過(guò)該表電流的兩倍。某同學(xué)利用這一事實(shí)測(cè)量電壓表的內(nèi)阻(半偏法),實(shí)驗(yàn)室提供的器材如下：待測(cè)電壓表(量程3V,內(nèi)阻約為3000Ω),電阻箱R0(最大阻值為99999.9Ω),滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值100Ω,額定電流2A),電源E(電動(dòng)勢(shì)6V,內(nèi)阻不計(jì)),開(kāi)關(guān)2個(gè),導(dǎo)線(xiàn)若干。(1)虛線(xiàn)框內(nèi)為該同學(xué)設(shè)計(jì)的測(cè)量電壓表內(nèi)阻的電路圖的一部分,將電路圖補(bǔ)充完整。(2)根據(jù)設(shè)計(jì)的電路,寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟：________________________________。(3)將這種方法測(cè)出的電壓表內(nèi)阻記為,與電壓表內(nèi)阻的真實(shí)值RV相比,RV(選填“>”“=”或“<”),主要理由是____________________。【解析】(1)將電路圖補(bǔ)充完整,如圖(2)①根據(jù)電路圖連接好電路,并將滑動(dòng)變阻器的滑片滑到最左端。②閉合開(kāi)關(guān)S1、S2,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,讓電壓表達(dá)到滿(mǎn)偏。③保持S1閉合,斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2,滑動(dòng)變阻器不動(dòng),調(diào)節(jié)可變電阻R0,直到電壓表達(dá)到半偏。④記下此時(shí)R0的讀數(shù),即為電壓表的內(nèi)阻。(3)若滑動(dòng)變阻器分壓接法的輸出電壓保持不變,電壓表半偏時(shí)電流減小一半,電阻增大為原來(lái)的兩倍,即電壓表的電阻等于R0的電阻,但實(shí)際上這個(gè)輸出電壓會(huì)略有升高,即R0的電阻略大于電壓表的內(nèi)阻,故>RV。答案：見(jiàn)解析3.★★★【2016新課標(biāo)II】某同學(xué)利用圖甲所示電路測(cè)量量程為2.5V的電壓表V的內(nèi)阻(內(nèi)阻為數(shù)千歐姆)，可供選擇的器材有：電阻箱R(最大阻值99999.9Ω)，滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值50Ω)，滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值5kΩ)，直流電源E(電動(dòng)勢(shì)3V)，開(kāi)關(guān)1個(gè)，導(dǎo)線(xiàn)若干。實(shí)驗(yàn)步驟如下：①按電路原理圖甲連接線(xiàn)路；②將電阻箱阻值調(diào)節(jié)為0，將滑動(dòng)變阻器的滑片移到與圖甲中最左端所對(duì)應(yīng)的位置，閉合開(kāi)關(guān)S；③調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表滿(mǎn)偏；④保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱阻值，使電壓表的示數(shù)為2.00V，記下電阻箱的阻值?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選擇滑動(dòng)變阻器________(填“R1”或“R2”)。(2)根據(jù)圖甲所示電路將圖乙中實(shí)物圖連線(xiàn)。(3)實(shí)驗(yàn)步驟④中記錄的電阻箱阻值為630.0Ω，若認(rèn)為調(diào)節(jié)電阻箱時(shí)滑動(dòng)變阻器上的分壓不變，計(jì)算可得電壓表的內(nèi)阻為_(kāi)_______Ω(結(jié)果保留到個(gè)位)。(4)如果此電壓表是由一個(gè)表頭和電阻串聯(lián)構(gòu)成的，可推斷該表頭的滿(mǎn)刻度電流為_(kāi)_______(填正確答案標(biāo)號(hào))。A．100μA B．250μAC．500μA D．1mA解析：(1)此實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理類(lèi)比于半偏法測(cè)電表內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)，電壓表所在支路的總電壓應(yīng)該盡量不變化，故滑動(dòng)變阻器應(yīng)選最大阻值小的即選R1。(3)近似認(rèn)為電壓表所在支路的總電壓不變，且流過(guò)電壓表與電阻箱的電流相等，由串聯(lián)分壓特點(diǎn)知eq\f(2,RV)＝eq\f(2.5－2,R)，則RV＝4R＝2520Ω。(4)因電壓表是由一個(gè)表頭和電阻串聯(lián)構(gòu)成，表頭允許的最大電流不會(huì)因此改變，則由歐姆定律可知，I滿(mǎn)＝eq\f(U滿(mǎn),RV)＝eq\f(2.5,2520)A≈1mA。答案：(1)R1(2)連線(xiàn)如圖所示(3)2520(4)D4.★★★【2010北京】甲同學(xué)要把一個(gè)量程為200μA的直流電流計(jì)G，改裝成量范圍是0~4V的直流電壓表。（1）她按圖所示電路、用半偏法測(cè)定電流計(jì)G的內(nèi)電阻rg，其中電阻R0約為1k。為使rg的測(cè)量值盡量準(zhǔn)確，在以下器材中，電源E應(yīng)選用________，電阻器R1應(yīng)選用_______，電阻器R2應(yīng)選用__________（選填器材前的字母）。A.電源（電動(dòng)勢(shì)1.5V）B.電源（電動(dòng)勢(shì)6V）C.電阻箱(0~999.9Ω)D.滑動(dòng)變阻器(0~500Ω)E.電位器（一種可變電阻，與滑動(dòng)變阻器相當(dāng)）(0~5.1k)F.電位器（0~51k）（2）該同學(xué)在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)情況下，檢查電路連接無(wú)誤后，將R2的阻值調(diào)至最大。后續(xù)的實(shí)驗(yàn)操作步驟依次是：,,,,最后記錄R1的阻值并整理好器材。（請(qǐng)按合理的實(shí)驗(yàn)順序，選填下列步驟前的字母）A.閉合S1B.閉合S2C.調(diào)節(jié)R2的阻值，使電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)到滿(mǎn)刻度D.調(diào)節(jié)R2的阻值，使電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)到滿(mǎn)刻度的一半E.調(diào)節(jié)R1的阻值，使電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)到滿(mǎn)刻度的一半F.調(diào)節(jié)R1的阻值，使電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)到滿(mǎn)刻度【實(shí)驗(yàn)步驟】（3）如果所得的R1的阻值為300.0Ω，則圖1中被測(cè)電流計(jì)G的內(nèi)阻rg的測(cè)量值為_(kāi)_____，該測(cè)量值_______實(shí)際值（選填“略大于”、“略小于”或“等于”）?！久}立意】本題考查了半偏法測(cè)電阻、電流表改裝成電壓表及校準(zhǔn)、器材的選取、實(shí)驗(yàn)步驟、誤差分析、電路圖的設(shè)計(jì)等知識(shí)點(diǎn)，綜合考查了考生的實(shí)驗(yàn)探究能力、推理能力、理解能力等?！舅悸伏c(diǎn)撥】根據(jù)半偏法測(cè)電阻原理及題意選擇器材，注意實(shí)驗(yàn)步驟、理解誤差來(lái)源、注重電壓表的改裝及校準(zhǔn)、畫(huà)好電路圖?！疽?guī)范解答】（１）①若選用電動(dòng)勢(shì)1.5Ｖ的電源，則，而Ｒ0≈１，則；若選用電動(dòng)勢(shì)6Ｖ的電源，則，則，所以電阻器Ｒ2只能選擇Ｆ；電阻器Ｒ1是要讀數(shù)的，因此必須選用電阻箱，所以電阻器Ｒ1應(yīng)選用Ｃ；表頭滿(mǎn)偏時(shí)