第3章　恒定电流 分层作业14　电路的设计和电表内阻的测定--2025粤教版高中物理必修第三册同步练习题

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2025粤教版高中物理必修第三册
分层作业14　电路的设计和电表内阻的测定
A组必备知识基础练
题组一　伏安法测电阻与滑动变阻器的连接
1.在测量阻值较小的金属的电阻率的实验中,为了减小实验误差,并要求在实验中获得较大的电压调节范围,在测量其电阻时应选择的电路是(　　)
2.在测量金属丝的电阻率的实验中
(1)某同学测量金属丝的直径时螺旋测微器的示数如图甲所示,则该金属丝的直径为d=　　　　 mm.
(2)金属丝的电阻Rx大约是3 Ω,实验室提供的电流表A(量程0~2.5 mA,内阻约30 Ω)、电压表V(量程0~3 V,内阻约3 kΩ),则金属丝、电流表和电压表的连接方式应该采用乙、丙两图中的　　　　　图.
3.如图所示,有一未知电阻Rx,为了较准确地测出其电阻值,某同学通过以下两组测量数据,判断电压表S端是接a点还是接b点.当电压表的S端接a点时,两个电表的示数分别为11 V、1.9 A;当电压表的S端接b点时,两个电表的示数分别为10 V、2.0 A,那么该电阻的测量值较为准确的数值应等于　　　　 Ω,测量值与真实值的偏差情况是　　　　(选填“偏大”或“偏小”).
4.在伏安法测电阻的实验中,待测电阻Rx约为200 Ω,电压表V的内阻约为2 kΩ,电流表A的内阻约为10 Ω,测量电路中电流表的连接方式如图甲或图乙所示,结果由公式Rx=计算得出,式中U与I分别为电压表和电流表的示数.若将图甲和图乙中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2,则　　　　(选填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值,且测量值Rx1　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值,测量值　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值.
题组二　电表内阻的测量
5.实验小组利用如图所示的电路测量电流表的内阻,实验步骤如下.
(1)先将滑动变阻器的滑片调至最左端,把单刀双掷开关S1掷于“1”,再闭合开关S,此后调节滑动变阻器的滑片使两电表均有适当的示数(此时电压表示数记为Ua、电流表示数记为Ia);
(2)保持滑动变阻器的滑片位置不变,把S1掷于“2”,调节电阻箱使　 ;
(3)读出电阻箱的示数为3.1 Ω,即电流表的内阻为　　　　.
B组关键能力提升练
6.某同学为了较精确地测量一阻值约为20 Ω的电阻Rx的阻值,要求电压表读数从0开始.
(1)在以下备选器材中电流表应选　　　　　　,电压表应选　　　　,变阻器应选　　　　　　.(只填写器材对应的字母符号)
电源E(3 V)
电流表A1(量程0~50 mA,内阻约12 Ω)
电流表A2(量程0~3 A,内阻约0.12 Ω)
电压表V1(量程0~3 V,内阻约3 kΩ)
电压表V2(量程0~15 V,内阻约15 kΩ)
滑动变阻器R1(0~10 Ω,允许最大电流2.0 A)
滑动变阻器R2(0~1 000 Ω,允许最大电流0.5 A)
定值电阻R(0~30 Ω,允许最大电流1.0 A)
开关及导线若干
(2)请在虚线框中画出实验电路图.(所选器材用对应符号标出)
(3)若某次测量中,电压表读数为U,电流表读数为I,则计算待测电阻的阻值表达式为Rx=　　　　.
7.现要测量某未知电阻Rx(阻值约20 Ω)的阻值,实验室有如下实验器材:
A.电流表A1(量程为0~150 mA,电阻R1约为10 Ω)
B.电流表A2(量程为0~20 mA,电阻R2=30 Ω)
C.定值电阻R0(100 Ω)
D.滑动变阻器R(0~10 Ω)
E.直流电源E(约6 V)
F.开关S与导线若干
(1)请在虚线框中画出测量电阻Rx的电路图,并标上相应元件的符号,要求待测电压从0开始.
(2)写出电阻Rx的表达式:Rx=　　　　(用已知量和一组直接测得的量的字母表示).
C组核心素养拔高练
8.某同学改装和校准电压表的电路图如图所示,图中虚线框内是电压表的改装电路.
(1)已知表头G满偏电流为100 μA,表头上标记的内阻值为900 Ω.R1、R2和R3是定值电阻.利用R1和表头构成量程为0~1 mA的电流表,然后再将其改装为两个量程的电压表.若使用a、b两个接线柱,电压表的量程为0~1 V;若使用a、c两个接线柱,电压表的量程为0~3 V.则根据题给条件,定值电阻的阻值应选R1=　　　　 Ω,R2=　　　　 Ω,R3=　　　　 Ω.
(2)用量程为0~3 V,内阻为2 500 Ω的标准电压表V对改装表3 V挡的不同刻度进行校准.所用电池的电压E为5 V;滑动变阻器R有两种规格,最大阻值分别为50 Ω和5 kΩ.为方便实验中调节电压,图中R应选用最大阻值为　　　　　 Ω的滑动变阻器.
(3)校准时,在闭合开关S前,滑动变阻器的滑动端P应靠近　　　　　　(选填“M”或“N”)端.
(4)若由于表头G上标记的内阻值不准,造成改装后电压表的读数比真实值偏小,则表头G内阻的真实值　　　　(选填“大于”或“小于”)900 Ω.
分层作业14　电路的设计和电表内阻的测定
1.D　解析 金属的阻值较小,在用伏安法测电阻时应该用电流表外接法,题干中要求实验中获得较大的电压调节范围,故滑动变阻器要采用分压式接法,D正确.
2.解析 (1)由题图甲可知,固定刻度示数为1.5 mm,可动刻度示数为22.2×0.01 mm=0.222 mm,螺旋测微器的示数为1.5 mm+0.222 mm=1.722 mm.
(2)由题意可知,=0.1,=1 000,,则电流表应采用外接法,应选题图丙所示电路图.
答案 (1)1.722(1.721~1.723均可)
(2)丙
3.解析 根据题意可知,当电压表S端分别接a、b点的过程中,电压表示数变化率为×100%=9.1%,电流表示数变化率为×100%=5.3%,比较可知,电压表示数变化明显,即电流表分压作用明显,电流表外接时,电阻测量较准确,电阻的测量值Rx==5 Ω,由于电压表的分流作用,测量值偏小.
答案 5　偏小
4.解析 根据题意知,电压表的分流作用较显著,故Rx1更接近待测电阻的真实值.图甲电流表的测量值是真实的,而电压值比真实值大,则Rx1>Rx真,图乙电压的测量值是真实的,而电流的测量值大于真实值,则Rx2答案 Rx1　大于　小于
5.解析 根据等效法测电表内阻的原理可知,当把S1掷于“2”时,调节电阻箱使电压表示数为Ua时,电阻箱接入电路的阻值与电流表内阻相等.
答案 (2)电压表示数为Ua
(3)3.1 Ω
6.解析 (1)电压表应选量程为0~3 V的V1,根据欧姆定律求得电路中的最大电流I==150 mA,超过了电流表A1的量程,但电流表A2的量程又太大,故我们可以将定值电阻R(30 Ω)与待测电阻Rx串联,此时电路中的最大电流I==60 mA,利用电流表A1测量电流即可.由于要求电压表读数从0开始,故采用分压电路,滑动变阻器使用电阻较小的R1.
(2)由于 Ω=190 Ω>Rx+R,则应该采用电流表外接法,由此得到实验电路图如图所示.
(3)电压表读数为U,电流表读数为I,则计算待测电阻的阻值表达式为Rx=-R.
答案 (1)A1　V1　R1　(2)见解析图　(3)-R
7.解析 (1)由于A2内阻已知,将A2与定值电阻串联,相当于电压表,测量待测电阻两端电压,由于待测电阻阻值较小,采用电流表外接法,滑动变阻器采用分压式接法,电路如图所示.
(2)流过Rx的电流I=I1-I2
加在待测电阻两端的电压U=I2(R2+R0)
因此,待测电阻的阻值Rx=.
答案 (1)见解析图　(2)
8.解析 (1)根据题意,R1与表头G构成1 mA的电流表,则IgRg=(I-Ig)R1,得R1=100 Ω;若使用a、b两个接线柱,电压表的量程为0~1 V,则R2==910 Ω;若使用a、c两个接线柱,电压表的量程为0~3 V,则R3=-R2=2 000 Ω.
(2)电压表与改装电表并联之后,电阻小于2 500 Ω,对于分压式电路,要求滑动变阻器的最大阻值小于并联部分,同时还要便于调节,故滑动变阻器选择小电阻,即选择50 Ω的电阻.
(3)在闭合开关S前,滑动变阻器的滑动端P应靠近M端,使并联部分分压为零,起到保护作用.
(4)改装后电压表的读数比真实值偏小,说明通过表头G的电流偏小,则实际电阻偏大,故表头G内阻的真实值大于900 Ω.
答案 (1)100　910　2 000　(2)50　(3)M　(4)大于
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