《预测一本通》2012年高考物理 高频考点讲解总结 实验题4（9-10）新人教版

实验题
典例1 （上海市崇明县2012届高三第一学期期末测试）关于多用表的使用下列操作正确的是（　　）
A．多用表用于测电压时，要将红表棒接高电势点
B．多用表测电压时，应将多用表串联接入电路
C．多用表测电阻时，要调节倍率，使测量指示值尽可能大
D．多用表测电阻时，如将红黑表棒接错将导致测量错误
解析：测电压时，红表笔与表内表头的“+”接线柱相连，所以要将红表棒接要测电压的高电势点，或者使用多用表的电压挡时，我们可把多用表当作一个普通的电压表，多用表的“+”插孔和“-”插孔分别相当于电压表的“+”接线柱和“-”接线柱，使用时需要先接两个表笔，然后再将多用表并联接入电路，选项A正确，B错误；多用表测电阻时，要调节倍率，使指针指在中值电阻附近，选项C错误；多用表测电阻时，无需区分红黑表笔，选项D错误。本题答案为A。
点评：本题考查多用表的使用方法。多用表测电压或电流时，它就像一个普通的电压表或电流表，多用表的“+”插孔和“-”插孔分别相当于电压表或电流表的“+”接线柱和“-”接线柱；多用表测电阻时，应恰当选取倍率，使指针在中值电阻附近，此外，如将红黑表棒接错不影响测量结果。
典例2 （辽宁省部分重点中学2012届高三上学期期末联考）一块多用电表的电阻挡有三个倍率，分别是×10、×100、×1000。用×100挡测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很大，如图中虚线位置。为了较准确地进行测量，应换到 挡，换挡后需要先进行 的操作，再进行测量。若正确操作后过行测量时表盘的示数如图，则该电阻的阻值是 。电流表读数（量程50mA） mA．
解析：用×100挡测量电阻时，表头指针偏转角度很大（如图中虚线位置所示），说明被测电阻阻值较小，应改用倍率较小的挡位来测量，即应换到×10挡；欧姆表换挡后要重新欧姆调零；表盘读数为18×10Ω=180Ω；量程为50mA的电流表读数为22.0mA．
答案：×10；欧姆挡电阻调零；180；22.0
注意：本题考查欧姆表的读数问题。欧姆表的零值在最右边，指针偏转越小，表示待测电阻阻值越大，指针偏转越大，表示待测电阻阻值越小；欧姆表换挡后要重新欧姆调零；读数时，别忘记需要乘以倍率。
线柱，一定要保证电流从“+”插孔流入多用电表，从“-”插孔流出多用电表；将红、黑表笔分别插入“+”、“-”插孔。
（3）欧姆挡测电阻的实验步骤：机械调零（使用前，先进行机械调零，再将红、黑表笔分别插入“＋”、“ － ”插孔）→选挡（根据待测电阻的估计值选择合适的倍率挡，一般应使指针指在中值电阻附近。在不知道待测电阻的估计值时，应先从小倍率开始，因为欧姆挡的刻度盘上越靠左读数越大，且测量前指针指在左侧“∞”处）→欧姆调零（将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在刻度线右端的“0”刻度处）→测量（将红、黑表笔分别接触待测电阻的两端）→读数（读出刻度盘上指针所指刻度值，然后用刻度值乘以倍率得到电阻的测量值）→收尾（测量完成后，将两表笔从插孔拔出，并且将选择开关扳到 “OFF”挡或交流电压最高挡上）。注意：每换一挡都要进行欧姆调零。
（4）多用表的读数问题：第一行刻度不均匀，为电阻刻度盘，电阻零刻度在刻度盘的最右端，即与电流的最大刻度重合，电阻无限大，刻度与最左端的电流零刻度重合；读数方法：待测电阻的阻值=表盘读数×倍率。第二行刻度均匀，为测量交流电压、直流电流和电压时共用的刻度盘，读数方法为结合选择开关选取的量程和刻度盘指针的读数读取；第三行刻度均匀，是2.5V交流电压刻度盘。注意：多用电表的欧姆挡不需要估读，而电流挡、电压挡需要估读。
预测题1 （河北省衡水中学2012届高三上学期第四次调研）图中B为电源，R1、R2为电阻，S为电键．现用多用电表测量流过电阻R2的电流．将多用电表的选择开关调至直流电流挡（内阻很小）以后，正确的接法是 (　　)
A．保持S闭合，将红表笔接在a处，黑表笔接在b处
B．保持S闭合，将红表笔接在b处，黑表笔接在a处
C．将S断开，红表笔接在a处，黑表笔接在b处
D．将S断开，红表笔接在b处，黑表笔接在a处
预测题2 （湖北省八校2012届高三第一次联考理综卷）在物理课外活动中，刘聪同学制作了一个简单的多用电表，图1为电表的电路图。已知选用的电流表内阻Rg=10Ω、满偏电流Ig=10mA，当选择开关接3时为量程250V的电压表。该多用电表表盘如图2所示，（2）为了测该多用电表电阻档的电阻和表内电源的电动势，刘聪同学在实验室找到了一个电阻箱，设计了如下实验：
①将选择开关接2，红黑表笔短接，调节R1的阻值使电表指针满偏；
②将电表红黑表笔与电阻箱相连，调节电阻箱使电表指针指C处，此时电阻箱的示数如图3所示，则C处刻度应为 Ω。
③计算得到多用电表内电池的电动势为 V。（保留2位有效数字）
（3）调零后将电表红黑表笔与某一待测电阻相连，若指针指在图2所示位置，则待测电阻的阻值为 Ω。（保留2位有效数字）
2.（1）6.90mA（6.84~6.96mA都给分）；173V （171~175V都给分）（2）150；1.5 （3）67（65~69都给分）
预测题3 （广西区柳州铁一中2012届高三月考理综卷）下图为一简易多用表的内部电路原理图，其中G为灵敏电流计，S为单刀多掷电键（功能键），表内两恒压直流电源的电动势不相等，且E1 < E2。由图可知，欲测电压时，应将功能键置于 或 位置；欲测电阻时，应将功能键置于 或 位置。在测电流的两个位置中，将功能键置于位置 时电流的量程较大；在测电阻的两个位置中，将功能键置于位置 根据电流表改装为电压表的原理即将电流表（或表头）与定值电阻串联起来就可作为电压表使用，可知，题中位置5或6对应着电压挡；因为欧姆表是由电池、滑动变阻器、电流表（或表头）和红、黑表笔等元件串联而成的，所以题中位置3或4对应着欧姆挡，同一表头，允许通过的最大电流一定，电池的电动势越大，允许接入的最大电阻越大，其对应的倍率越大，即将功能键置于位置4时所选的倍率较大；因为将电流表（或表头）与定值电阻并联起来就可改装为量程更大的电流表，并且并联的定值电阻越小，改装后的电流表量程越大，所以，题中位置1或2对应着电流挡，并且位置1对应的量程大于位置2对应的量程。
点评：本题考查了多用电表的内部结构和工作原理，需要我们理解电流表改装为欧姆表、电压表以及量程更大的电流表的方法和原理，明白决定量程大小的因素。
高频考点10 把电流表改装为电压表
典例1 （广西南宁二中2012届高三月考理综卷）现要测量某小量程电流表的内阻，其内阻在5Ω～8Ω之间，可选用的器材如下：
A．待测电流表A（量程10mA）
B．电压表V1（量程0.3V，内阻约500Ω） C．电压表V2（量程3V，内阻约3kΩ）
D．滑动变阻器R1（最大电阻10Ω） E．滑动变阻器R2（最大电阻500Ω）
F．定值电阻R3（阻值10Ω） G．电源E（电动势3V） H．开关S及导线若干
请设计出实验所用的电路，要求测量结果尽可能精确且电流表、电压表的示数能从零开始调节。
（1）器材应选用 （填器材序号字母）；
（2）在方框内画出实验电路图并标明符号；
（3）电流表A内阻的表达式为：RA= ，式中各符号的物理意义为 。
解析：（1）先选择唯一性器材：AFGH；实验要求测量结果尽可能精确且电流表、电压表的示数能从零开始调节，所以滑动变阻器采用分压接法，选择阻值较小的，即选择选项D；待测电流表A的量程和内阻都很小，需要使用定值电阻与其串联起来以起保护作用，即使如此，允许加在它们两端的最大电压值为为18Ω×10mA=0.18V，所以电压表选择选项B。综上可知，器材应选用ABDFGH。
（2）利用伏安法测电阻，滑动变阻器采用分压接法，待测电流表本身可以测量电流值，为电流表的读数
点评：本题考查实验仪器的选取、伏安法测电阻的方法和阻值的计算问题。各种电表都有内阻，其测量方法与测量未知电阻的电阻值相同，本题利用伏安法测量电流表的电阻，这时我们可以把电流表看作是一个未知电阻和理想电流表串联。
典例2 （四川省广元中学2012届高三第六次月考理综卷）某同学欲将满偏电流Ig=100μA、内阻未知的电流表改装成量程较大的毫安表，并对改装表进行校对.
（1）该同学采用“半偏法”利用如图所示的电路测量电流表的内阻（图中电源的电动势E=6 V）时，先闭合开关S1，调节电位器R，使电流表指针偏转到满刻度：再闭合开关S2，保持R不变，调节电阻箱R′，使电流表指针偏转到满刻度的_______；接着读出此时R′的阻值为198．则该同学测出的电流表的内阻为Rg=____Ω．
（2）若要将该电流表改装成量程为10 mA的电流表，需给它________（填“串联”或“并联”）一个阻值为R0=______Ω的电阻．
（3）把改装好的电流表与标准电流表串联在电路中进行校对．由于（1）中对电流表内阻测定存在系统误差，若改装好的电流表的测量值为I1，标准电流表的测量值为I2，则I1______I2（选填“>”、“=”或“<”）．
解析：（1）根据“半偏法”测电阻的原理，应使电流表指针偏转到满刻度的一半即“半偏”，此时，与电流表并联的电阻箱的读数就是电流表的内阻，所以Rg=198．
（2）小量程的电流表并联一个电阻后，可改装成大量程的电流表；根据IgRg=（I-Ig）R可得，即需给它并联一个阻值为R0=2Ω的电阻。
（3）利用半偏法测出的电流表的内阻偏小，即电流表的内阻Rg的真实值大于198，与其并联一个阻值为R0=2Ω的电阻后，改装后的电流表的真实量程要大于10 mA，所以改装后的电流表的刻度设置值偏小，显然I1答案：（1）一半；198 （2）并联；2 （3）<
点评：本题全面地考查了实验原理、操作过程、数据处理和误差分析。利用“半偏法”测内阻存在系统误差，具体分析如下：由于并入电阻箱后，电路中的总电阻减小，总电流将变大，而流过电流表的电流为，所以通过电阻箱的电流要大于，根据并联电路的电流分配规律可知，电阻箱的电阻要小于电流表的内阻，而实验中把电阻箱的阻值记为电流表的内阻，故rg测＜rg真（测量值小于真实值）。
备考必知：（1）半偏法”测内阻：利用“半偏法”测内阻时，要求电源电动势要大，滑动变阻器的全值电阻要大，电阻箱全值电阻要小，测得的表头电阻比真实值小，可简记为“大大小小”。
（2）半偏法也可不半偏：利用半偏法测量电流表的内阻时，电流表也可不半偏，此时，只需根据串并联特点，进行计算即可。如可使电流表偏转Ig，则流过电阻箱的电流为Ig，由Igrg=IgR读，可得rg=2R读，即电流表内阻等于电阻箱读数的2倍。
（3）把电流表改装成电压表：改装原理是与电流表串联一个大阻值的电阻R串，把R串作为电流表内阻的一部分，这样的电流表就可分担较大的电压，改装后作为电压表使用；若需要改装成量程为U的电压表，则U=Ig（rg+R串），所以需要串联一个阻值为R串=的电阻，其中，改装成的电压表的总内阻为RV=rg+R串。
（4）增大电流表的量程：改装原理是与电流表并联一个较小的电阻，电阻起分流作用；若需要改装成量程为I的电流表，则Igrg=（I-Ig）R并，所以需要并联一个阻值为R并=的电阻，其中.
预测题1 （山东省沂水县2012届高三上学期期末考试物理试题）为了测定电流表A1的内阻，某同学采用如图所示的实验电路。其中：
A1是待测电流表，量程为300μA，内阻约为100Ω；A2是标准电流表，量程为200μA；
R1是电阻箱，阻值范围是0～999.9Ω；R2是滑动变阻器；
R3是保护电阻；E是电池组，电动势为4V，内阻不计；
（2）请将该同学的操作补充完整：
①连接好电路，将滑动变阻器R2的滑片移到最 （填“左端”或“右端”）；将开关S2扳到接点a处，接通开关S1；调整滑动变阻器R2，使电流表A2的读数是150μA；
②将开关S2扳到接点b处， ，使电流表A2的读数仍是150μA。
③若此时电阻箱各旋钮的位置如图所示，则待测电流表A1的内阻Rg= Ω。
（3）上述实验中，无论怎样调整滑动变阻器R2的滑动位置，都要保证两只电流表的安全。在下面提供的四个电阻中，保护电阻R3应选用 （填写阻值前相应的字母）。
A．200kΩ B．20kΩ C．15kΩ D．150kΩ
端；②将开关S2扳到接点b处后，一定要保持R2不变，调整变阻箱R1，使电流表A2的读数仍是150μA；③电阻箱的读数就是待测电流表A1内阻的测量值，即Rg=0×100+8×10+6×1+3×0.1=86.3Ω.
（3）当滑动变阻器R2接入电路的阻值为零，电路中的电路最大，此时的最大值应不超过200μA，所以需要的总电阻为R=E/I=4V/200μA=20kΩ，显然需要的保护电阻的阻值至少为20kΩ，考虑到其阻值不能太大，因为太大时，电流表的示数太小，所以保护电阻R3应选用选项B。
预测题2 （湖北省天门、仙桃、潜江2012届高三第一学期期末考试理综卷）实际电流表有内阻，现在要测量实际电流表的内阻．供选择的仪器如下：
A．待测电流表（，内阻约300Ω） B．电流表（，内阻约100Ω）
C．电压表V1（量程6V，内阻未知） D．电压表V2（量程15V，内阻未知）
E．滑动变阻器（Ω） F．滑动变阻器（Ω）
G．定值电阻（300Ω） H．定值电阻（10Ω）
I．直流电源（E=3V，r=0.5Ω） J．电键S及导线若干．
（1）请选择合适的器材设计实验电路，并把电路图画在方框中（图中标明所选器材）
（2）根据测量所得物理量，电流表的内阻= ．
定值电阻与待测电流表并联，让电流表测量干路电路，根据两个电流表的读数就知道流过定值电阻的电流，进而可以计算出待测电流表两端的电压值。
若选用定值电阻（10Ω）与待测电流表并联，根据并联电路的电流分配规律可知，流过待测电流表的电流很小，待测电流表的指针偏转太小，误差太大，所以只能选用定值电阻R1（300Ω）与待测电流表并联；电路需要连接滑动变阻器起限流作用，因为已知定值电阻R1（300Ω）与待测电流表的并联电阻大约是150Ω，串联在干路上的电流表的内阻约为100Ω，它们的总阻值约为250Ω，所以只需选用滑动变阻器（Ω）就行了。 实验电路图如答案图所示。
（2）读出两个电流表的示数I1和I2，就可计算出流过定值电阻R1的电流为I2-I1，进而求出待测电流表两端的电压值为U1=（I2-I1）R1，所以电流表的内阻r1=U1/I1=（I2-I1）R1/I1。
预测题3 （浙江省名校新高考研究联盟2012届高三第一次联考）实验室有一破损的双量程电压表，两量程分别是3V和15V，其内部电路如图所示，因电压表的表头G已烧坏，无法知道其电学特性，但两个精密电阻R1、R2完好，测得R1=2.9kΩ，R2=14.9kΩ。现有两个表头，外形都与原表头G相同，已知表头G1的满偏电流为1mA，内阻为70Ω；表头G2的满偏电流0.5mA，内阻为100Ω，又有两个定值电阻r1=40Ω，r2=30Ω。若保留R1、R2的电流表A量程0~5mA，内阻未知；最大阻值约为100Ω的滑动变阻器；电源E（电动势约3V）；开关S、导线若干。
由于不知道未知电阻的阻值范围，学习小组为较精确测出未知电阻的阻值，选择合适的电路，请你帮助他们补完整电路连接，正确连线后读得电压表示数为2.0V，电流表示数为4mA，则未知电阻阻值Rx为________Ω。
（4）电压表与待测电阻串联，注意电流从“+”接线柱流入电表，从“-”接线柱流出；完整的电路连接图如答案图所示；因为电流表外接，电压表内阻具有分流作用，为了精确测量出待测电阻的阻值，电压表的分流作用不可忽略，电压表选择3V量程，其内阻r=3kΩ，当电压表的读数为U=2.0V，流过电压表的电流为0.67mA，所以流过待测电阻的电流I=4mA-0.67mA=3.33mA，Rx=U/I=600Ω。