题目内容

18.利用所学物理知识解答问题:
(1)一个用满偏电流3mA的电流表改装成欧姆表,调零后用它测量50Ω的标准电阻时,指针恰好在刻度盘的正中间,如果用它测量电子元件的电阻时,指针指在1mA处.则被测电阻的阻值为100Ω.
(2)某同学想精确测得上述待测电阻Rx的阻值,实验室提供如下器材:
A.电流表A1(量程40mA、内阻r1=10Ω)
B.电流表A2(量程200mA、内阻r2约为2Ω)
C.电流表A3(量程0.6A、内 阻r3约为0.1Ω)
D.定值电阻R0=40Ω
E.滑动变阻器R(最大阻值约为20Ω)
F.电源E(电动势为5V)
G.开关S、导线若干
①某同学设计了测量电阻Rx的一种实验电路原理如图所示,为保证测量时电流表读数不小于其量程的$\frac{1}{3}$,M、N两处的电流表应分别选用:M为A1;N为A2.(填器材选项前相应的英文字母)
②若M、N电表的读数分别为IM、IN,则Rx的计算式为Rx=$\frac{({I}_{N}-{I}_{M}){R}_{0}}{{I}_{M}}$-r1.(用题中字母表示)

分析 (1)欧姆表的工作原理是闭合电路的欧姆定律,应用闭合电路欧姆定律分析答题.
(2)①根据欧姆定律估算出通过电阻R0的电流和通过待测电阻的电流,再选择量程恰当的电表;
②根据串并联电路特点及欧姆定律求出待测电阻阻值.

解答 解:(1)欧姆调零时:Ig=$\frac{E}{{R}_{内}}$=0.003A,
测50欧姆电阻时:$\frac{1}{2}$Ig=0.0015A=$\frac{E}{{R}_{内}+50Ω}$,
测未知电阻时:I=0.001A=$\frac{E}{R+{R}_{内}}$,解得:R=100Ω;
(2)①通过待测电阻的最大电流约为:IM=$\frac{E}{{R}_{X}}$=$\frac{5}{100}$=0.05A=50mA,因此M处的电流表可选A1
通过N出的最大电流约为:IN=IM+$\frac{E}{{R}_{0}}$=0.05A+$\frac{5}{40}$=0.175A=175mA,
为保证测量时电流表读数不小于其量程的三分之一,N处的电流表应选A2
②通过定值电阻R0的电流I=IN-IM,并联电路两端电压U=IM(RX+r1)=(IN-IM)R0
待测电阻阻值:RX=$\frac{({I}_{N}-{I}_{M}){R}_{0}}{{I}_{M}}$-r1
故答案为:(1)100Ω;(2)①A1; A2;②$\frac{({I}_{N}-{I}_{M}){R}_{0}}{{I}_{M}}$-r1

点评 (1)本题考查了求被测电阻的阻值,知道欧姆表的工作原理、应用闭合电路的欧姆定律即可正确解题.
(2)选择实验器材时要注意安全性原则、准确性原则、方便操作性原则,还要符合题目要求.本题关键是明确实验的原理,然后估算出电路各个部分的电流,选择恰当量程的电表,最后根据并联电路的电流特点列式求解.

练习册系列答案
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13.(1)某研究小组的同学为了测量某一电阻RX的阻值,甲同学先用多用电表进行粗测.使用多用电表欧姆挡时,将选择开关置于合适的挡位后,必须先将两表笔短接,再进行欧姆调零,使指针指在欧姆刻度的“0”处.若该同学将选择旋钮在“×1”位置,指针在刻度盘上停留的位置如图甲所示,则所测量的值为18Ω.

(2)为进一步精确测量该电阻,实验台上摆放有以下器材:
A.电流表(量程15mA,内阻未知)  B.电流表(量程0.6A,内阻未知)
C.电阻箱(最大电阻99.99Ω)    D.电阻箱(最大电阻999.9Ω)
E.电源(电动势3V,内阻1Ω)      F.单刀单掷开关2只     G.导线若干
乙同学设计的电路图如图乙所示,现按照如下实验步骤完成实验:
①调节电阻箱,使电阻箱有合适的阻值R1,仅闭合S1,使电流表有较大的偏转且读数为I;
②调节电阻箱,保持开关S1闭合,开关S2闭合,再次调节电阻箱的阻值为R2,使电流表读数仍为I.
a.根据实验步骤和实验器材规格可知,电流表应选择A,电阻箱应选择D.(填器材前字母)
b.根据实验步骤可知,待测电阻Rx=R2-R1(用题目所给测量数据表示).
(3)利用以上实验电路,闭合S2调节电阻箱R,可测量出电流表的内阻RA,丙同学通过调节电阻箱R,读出多组R和I值,作出了$\frac{1}{I}$-R图象如图丙所示.若图象中纵轴截距为1A-1,则电流表内阻RA=2Ω.

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