2024年高中物理 電學(xué)實驗二

高中物理模型盤點（十三）電學(xué)實驗?zāi)Ｐ停?）

目錄

六、測量電壓表電流表的內(nèi)阻................................................................1

（一）測量電壓表只需要一個能夠顯示電流的裝置.........................................1

（二）測量電流表只需要一個能夠顯示電壓的裝置.........................................2

（三）測量電壓表只需要一個能夠顯示電流的裝置.........................................2

（1）定值電阻與待測電壓表并聯(lián)擴大電流值..........................................2

（2）電壓表與定值電阻替代電流表...................................................3

（3）電壓表內(nèi)阻確定充當(dāng)電流表.....................................................3

（4）利用標準電壓表測量待測電壓表的量程與內(nèi)阻....................................4

（5）半偏法及其衍生...............................................................5

（6）圖像法.......................................................................6

（四）測量電流表只需要一個能夠顯示電壓的裝置.........................................7

（1）定值電阻與待測電流表串聯(lián)擴大電壓值..........................................7

（2）電流表與定值電阻串聯(lián)改裝電壓表..............................................8

（3）電流表內(nèi)阻確定充當(dāng)電壓表.....................................................9

（4）定值電阻充當(dāng)電壓表..........................................................10

（5）半偏法......................................................................11

（6）圖像法......................................................................12

七、多用電表的結(jié)構(gòu)與使用方法.............................................錯誤!未定義書簽。

（一）多用電表的簡單結(jié)構(gòu)問題..........................................錯誤!未定義書簽。

（二）多用電表的電壓、電流量程及其讀數(shù)問題...........................錯誤!未定義書簽。

（三）多用電表測電阻的原理及其誤差分析...............................錯誤!未定義書簽。

（四）多用電表的測電阻的步驟..........................................錯誤!未定義書簽。

（五）干路電流計算多用電表原理.......................................錯誤!未定義書簽。

（六）多用電表的雙倍率問題...........................................錯誤!未定義書簽。

（七）多用電表與各種儀器的組合求解自己的內(nèi)部信息....................錯誤!未定義書簽。

八、描繪伏安特性曲線......................................................錯誤!未定義書簽。

九、電表改裝的運用........................................................錯誤!未定義書簽。

題型一：擴大電壓量程.................................................錯誤!未定義書簽。

題型二：擴大電流量程與檢測...........................................錯誤!未定義書簽。

題型三：同一表頭改裝成電流表與電壓表.................................錯誤!未定義書簽。

六、測量電壓表電流表的內(nèi)阻

（-）測量電壓表只需要一個能夠顯示電流的裝置

（1）定值電阻與待測電壓表并聯(lián)擴大電流值

（2）電壓表與定值電阻替代電流表

（3）電壓表內(nèi)阻確定充當(dāng)電流表

（4）利用標準電壓表測量待測電壓表的量程與內(nèi)阻

（5）半偏法及其衍生

（6）圖像法

（二）測量電流表只需要一個能夠顯示電壓的裝置

（1）定值電阻與待測電流表串聯(lián)擴大電壓值

（2）電流表與定值電阻串聯(lián)改裝電壓表

（3）電流表內(nèi)阻確定充當(dāng)電壓表

（4）定值電阻充當(dāng)電壓表

（5）半偏法及其衍生

（6）圖像法

（三）測量電壓表只需要一個能夠顯示電流的裝置

（1）定值電阻與待測電壓表并聯(lián)擴大電流值

典例V現(xiàn)要用如圖甲所示的電路圖來測量某一電壓表V的內(nèi)阻。給定的器材有：待測電壓表V（量程

2V,內(nèi)阻約為4k。）；電流表A（量程1.2mA,內(nèi)阻約500。）；直流電源石（電動勢約2.4V,內(nèi)阻不計）；

滑動變阻器&（最大阻值20。）；固定電阻R（3個：阻值分別為4k。、40kQ、400kQ）；開關(guān)S及導(dǎo)線

若干。要求測量時兩電表指針偏轉(zhuǎn)均超過其量程的一半。

（1）固定電阻R應(yīng)該選用的電阻阻值為。；

（2）根據(jù)甲圖的測量電路原理圖，用筆畫線代替導(dǎo)線，在圖乙所給的實物圖上連線；（）

（3）根據(jù)甲圖的測量電路原理圖，開關(guān)S閉合前，滑動變阻器的滑動端應(yīng)滑動到端（選填"左”或

田）；

（4）電路接通后，把滑動變阻器的滑動端滑動到某一位置，若此時電壓表讀數(shù)為U,電流表讀數(shù)為/,則

電壓表內(nèi)阻&=O

解得R<2.86kQ

故電阻R應(yīng)該選用的電阻阻值最合理的為4000。。

(2)⑵實物圖如圖所示

⑶⑶為避免電流表、電壓表在開關(guān)S閉合時示數(shù)超出量程，故閉合開關(guān)S前，滑動變阻器的滑動端應(yīng)滑動

到左端。

R_工__^_

⑷⑷據(jù)部分電路歐姆定律可得，電壓表內(nèi)阻為L]u~RI-U

1------

R

(2)電壓表與定值電阻替代電流表

典例*理想電壓表內(nèi)阻無窮大，而實際電壓表并非如此，現(xiàn)要測量一個量程為0~3V、內(nèi)阻約為3kQ電壓

表的阻值。實驗室備有以下器材：

A.待測電壓表Vi：量程為0~3V、內(nèi)阻約為3kQ

B.電壓表V2：量程為0~6V、內(nèi)阻約為6kC

C.滑動變阻器Ri：最大值20Q、額定電流1A

D.定值電阻Ro

E.電源：電動勢6V,內(nèi)阻約為1Q

F.開關(guān)一個、導(dǎo)線若干

⑴按該電路測量電壓表Vi內(nèi)阻Rv的表達式Rv=,并指出表達式中各物理量的含義;

(2)在正確連接電路后，閉合開關(guān)S,不斷地調(diào)節(jié)滑動變阻器Ri滑片位置，記錄多組電壓表Vi、V2示數(shù)，作

出S-U1圖線如圖所示。若Ro=148OQ,由圖線上的數(shù)據(jù)可得Rt/=Qo

【答案】均=萬4萬%其中5、3分別為電壓表Vi、V2的示數(shù)，%是定值電阻的阻值2960

U,U-U

【詳解】電壓表Vi與定值電阻Ro串聯(lián)，電壓與電阻成正比，可得才?}

化簡可得刈=77%的,其中5、3分別為電壓表Vi、V2的示數(shù)，月。是定值電阻的阻值。

U2—UT

(2)[3]由圖線可知，當(dāng)Ui=2QV時5=3QV,代入上式可得Rv=2960Q。

(3)電壓表內(nèi)阻確定充當(dāng)電流表

典例是某研究小組要測量電壓表Vi的內(nèi)阻人要求方法簡潔，有盡可能高的測量精度，并能測得多組數(shù)

據(jù)，現(xiàn)提供如下器材：

A.電壓表(Vi)：量程3V,內(nèi)阻門待測(約2000Q)

B.電壓表(V2):量程6V,內(nèi)阻「2=40000

C.電流表(Ai)：量程0.6A,內(nèi)阻口約為0Q5Q

D.滑動變阻器(Ro)：總電阻約50Q

E.電源（E）：電動勢15V,內(nèi)阻很小

F.電鍵（S）、導(dǎo)線若干

⑴請從所給器材中選出適當(dāng)?shù)钠鞑?，設(shè)計電路，在答題紙上相應(yīng)位置畫出電路圖，標明所用器材的符號

⑵根據(jù)所設(shè)計的電路圖，寫出待測電壓表Vi的內(nèi)阻n的表達式，即：n=

【詳解】⑴⑴題目中要求能夠多測數(shù)據(jù)，因此滑動變阻器連入電路中采取分壓式，保證電壓可以從零開

始；待測電壓表允許通過的最大電流為/=4=G^A=I.5X1（T3A

彳2000

電流表不適合，所以串聯(lián)一個阻值已知的電壓表V2,最終電路圖如下圖所示

U,U,

⑵⑵由歐姆定律及串聯(lián)電流特點可知」=」

r\r2

a

即可得待測電壓表V1的內(nèi)阻為a=#4

（4）利用標準電壓表測量待測電壓表的量程與內(nèi)阻

典例M甲同學(xué)將標準電壓表V。（量程為Uo=3V,內(nèi)阻ro=3kQ）改裝為電壓表V,改裝后的電壓表刻度盤上

的刻度均勻分布共有N格，該同學(xué)改裝后沒有在刻度盤上標上相應(yīng)的刻度值，乙同學(xué)想測量出改裝后電壓

表的量程和內(nèi)阻。提供的器材有：

A.改裝后的待測電壓表V（內(nèi)阻自未知）

B.標準電壓表Vi（量程為3V,內(nèi)阻ri約為3kQ）

C.標準電壓表V2（量程為30V,內(nèi)阻「2約為30kQ）

D.滑動變阻器R（最大阻值為20Q）

E.學(xué)生電源E（輸出電壓調(diào)節(jié)范圍0?16V）

F.開關(guān)S、導(dǎo)線若干

（1）乙同學(xué)為了得到待測電壓表V的量程和內(nèi)阻，按圖甲所示電路圖連接好實驗電路，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)

滑動變阻器，發(fā)現(xiàn)標準電壓表V1的指針接近滿偏時，待測電壓表V的指針還未偏到滿偏的三分之一；接著

該同學(xué)只將標準電壓表V1換成標準電壓表V2,調(diào)節(jié)滑動變阻器，當(dāng)待測電壓表V的指針滿偏時，標準電

壓表V2的指針也還未偏到滿偏的三分之一。為了讓電表指針均偏轉(zhuǎn)到滿偏的三分之一以上，且能較精確地

測出待測電壓表V的量程和內(nèi)阻，請重新設(shè)計工作電路，將其畫在如圖乙所示的虛線框內(nèi)O

（2）根據(jù)設(shè)計的電路進行實驗，調(diào)節(jié)滑動變阻器，并讓待測電壓表V的指針恰好偏轉(zhuǎn)了n格，為了得到

待測電壓表V的量程和內(nèi)阻，還需要測量的物理量和相應(yīng)的符號是,待測電壓表V的量程為

，待測電壓表V的內(nèi)阻為。（用測得的物理量和題中已知量的符號表示）

【答案】（1）（2）標準電壓表Vi的示數(shù)Ui,標準電壓表V2的示數(shù)。2,

N他/尢

【詳解】（1）將標準電壓表Vi和待測電壓表V并聯(lián)，兩者電壓相等，當(dāng)標準電壓表Vi滿偏時，待測電壓

表V的指針還未偏到滿偏的三分之一，說明待測電壓表V的量程大于9V。將標準電壓表Vi換成標準電壓

表V2,調(diào)節(jié)滑動變阻器，待測電壓表V的指針滿偏時，標準電壓表V2的指針也還未偏到滿偏的三分之

一，說明待測電壓表V的量程小于10V,則待測電壓表V的量程在9?10V之間，且待測電壓表V是通過

標準電壓表Vo改裝而來，可以推測待測電壓表V的內(nèi)阻在9~10kQ之間。由于沒有電阻箱和定值電阻，故

可以把標準電壓表VI和待測電壓表V串聯(lián)后再和標準電壓表V2并聯(lián)。標準電壓表Vi和待測電壓表V的指

針接近滿偏時，兩者電壓值之和在12?13V之間，標準電壓表V2的指針可偏轉(zhuǎn)到滿偏的三分之一以上。

（2）調(diào)節(jié)滑動變阻器，讓待測電壓表V的指針恰好偏轉(zhuǎn)n格，記錄標準電壓表Vi的示數(shù)IA和標準電壓表

V2的示數(shù)3,假設(shè)待測電壓表V的量程為U,則有。得U=”「Uj,由2=生得

Nn為

（5）半偏法及其衍生

典例*為了更準確地測量某電壓表的內(nèi)阻R，一同學(xué)設(shè)計了如圖所示的電路圖，實驗步驟如下：

A.斷開開關(guān)S,按圖連接好電路；

B.把滑動變阻器R的滑片P滑到b端；

C.將電阻箱&的阻值調(diào)到零；

D.閉合開關(guān)S；

E.移動滑動變阻器R的滑片P,使電壓表的指針指到3V位置；

F.保持滑動變阻器R的滑片P位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱&的阻值使電壓表指針指到L5V位置，讀出此時電

阻箱&的阻值，此值為電壓表內(nèi)阻R的測量值；

G.斷開開關(guān)S.

實驗中可供選擇的實驗器材有：

a.待測電壓表

b.滑動變阻器：最大阻值2000。

c.滑動變阻器：最大阻值10。

d.電阻箱：最大阻值9999.9Q,阻值最小改變量為O.1Q

e.電阻箱：最大阻值999.9Q,阻值最小改變量為0.1。

f.電池組：電動勢約6V,內(nèi)阻可忽略

g.開關(guān)，導(dǎo)線若干

按照這位同學(xué)設(shè)計的實驗方法，回答下列問題：

（1）要使測量更精確，除了選用電池組、導(dǎo)線、開關(guān)和待測電壓表外，還應(yīng)從提供的滑動變阻器中選用

（選填"b"或"e"）,電阻箱中選用（選填"d"或"e"）.

（2）電壓表內(nèi)阻&的測量值4和真實值尊相比，%R真（選填">"或R越大，貝U

越_______（選填"大"或"小"）.

尺真

【答案】cd>小

【詳解】（1）[1][2].由于滑動變阻器的分壓影響產(chǎn)生誤差，故選擇阻值小的c能減小誤差；又由于使用半

偏法測電壓表內(nèi)阻，電壓表內(nèi)阻較大，電阻箱最大阻值應(yīng)選大的，故選擇d.

（2）[3][4],當(dāng)電壓表的指針指到3.0V位置時，電壓表中的電流匕=率。|=3.0丫）當(dāng)電壓表的指針指到

4

1.5V位置時，電阻箱的電阻為電壓表中的電流/二02二2

2R~+&Rv

可得&=￡；4

由于滑動變阻器的分壓影響，U2>uit故%

即R測〉R真

|JRLII-R直|

R越大，滑動變阻器的分壓影響越小，R冽越接近尺真，故測°真越小.

R真

（6）圖像法

典例M某同學(xué)設(shè)計了如圖1所示的電路來測量一個量程為3V的電壓表的內(nèi)電阻（幾千歐），實驗室提供直

流電源的電動勢為6V,內(nèi)阻忽略不計；

①請完成圖2的實物連接；

②在該實驗中，認為當(dāng)變阻器的滑片P不動時，無論電阻箱的阻值如何增減，aP兩點間的電壓保持不

變；請從下列滑動變阻器中選擇最恰當(dāng)?shù)氖牵?

A.變阻器40-20000,0.1A)B.變阻器B(0-20Q,1A)C.變阻器C(0-5Q,1A)

③連接好線路后，先將變阻器滑片P調(diào)到最端,并將電阻箱阻值調(diào)到（填"0"或"最大"），然后

閉合電鍵S,調(diào)節(jié)P,使電壓表滿偏，此后滑片P保持不動;

④調(diào)節(jié)變阻箱的阻值，記錄電壓表的讀數(shù);最后將電壓表讀數(shù)的倒數(shù)與電阻箱讀數(shù)R描點,并畫出圖已所

示的圖線，由圖3得待測電壓表的內(nèi)阻值為Q（保留兩位有效數(shù)字））

B左03.01。3或3.0k

①[1]按照電路圖連接實物圖，如圖所示

②[2]因為當(dāng)變阻器的滑片P不動時，無論電阻箱的阻值如何增減，”兩點間的電壓保持不變，可知滑動

變阻器的阻值越小越好，但是若選擇變阻器C,電流會超出變阻器的最大電流，不安全，所以選擇B。

③[3]⑷連接好線路后，先將變阻器滑片P調(diào)到最左端，并將電阻箱阻值調(diào)到0,然后閉合電鍵S,調(diào)節(jié)

P,使電壓表滿偏。

④⑸設(shè)滿偏電壓為Uo,因為叩間的電壓不變?yōu)閁o,根據(jù)歐姆定律知，電壓表的示數(shù)為"=?。?/p>

-1R1

整理得方=萬記+7

UU/vuo

可知;=。.33

Uo

解得3

Rv=3.0xl00

（四）測量電流表只需要一個能夠顯示電壓的裝置

（1）定值電阻與待測電流表串聯(lián)擴大電壓值

典例V為了測定一個電流表A的內(nèi)阻r,實驗室給出了下列器材：

A.待測電流表A,量程100mA,內(nèi)阻約為10Q

B.電壓表Vi,量程3V,內(nèi)阻很大

C.電壓表V2,量程15V,內(nèi)阻很大

D.滑動變阻器Ri,最大阻值約20Q

E.滑動變阻器R2,最大阻值約1000Q

F.定值電阻Ro,Ro=2OQ

G.電源，電動勢3V,內(nèi)阻很小

H.電鍵及導(dǎo)線若干

請回答下列問題：

（1）選出合適的器材，要求有盡可能高的測量精度，并能測出多組數(shù)據(jù)，在虛線方框中畫出測電流表A

內(nèi)阻的電路圖并標明元件符號.

（2）電壓表應(yīng)選,滑動變阻器應(yīng)選（選填器材名稱前面的序號字母）.

（3）若待測電流表的讀數(shù)為I,電壓表讀數(shù)為U,則所測電流表A的內(nèi)阻的表達式「=（各物理量的

符號用題目中給定的字母表示）

【答案】（1）圖見解析；（2）BD；（3）4-R。

【分析】

（1）為了保證電流表的安全應(yīng)與定值電阻串聯(lián)，選擇分壓式電路提高測量精度，再畫出電路圖即可；

（2）根據(jù)電源電動勢選擇合適量程的電壓表，為了滑動方便應(yīng)選擇最大最值較小的滑動變阻器；

（3）根據(jù)串并聯(lián)電路特點結(jié)合歐姆定律，聯(lián)立即可求出電流表內(nèi)阻.

【詳解】（工）因為要求有盡可能高的測量精度，并能測出多組數(shù)據(jù)，故選擇分壓式電路；畫出電路圖，如

圖所示：

（2）因為電源電動勢E=3V,故電壓表選擇量程為3V的B；為了滑動方便，選擇最大最值較小的滑動變

阻器，故滑動變阻器選擇D.

（3）根據(jù)串并聯(lián)電路特點結(jié)合歐姆定律可得電流表內(nèi)阻：r=-—4

（2）電流表與定值電阻串聯(lián)改裝電壓表

典例*某同學(xué)利用圖甲所示電路測量一表頭的電阻。供選用的器材如下：

A.待測表頭G］（內(nèi)阻片約為300Q,量程為5.0mA）

B.靈敏電流表G?（內(nèi)阻4=300。，量程為1.0mA）

C.定值電阻尺（尺=1200。）

D.滑動變阻器與（最大阻值為10Q）

E.滑動變阻器凡（最大阻值為1000Q）

F.電源E（電動勢E=L5V,內(nèi)阻不計）

G.開關(guān)S,導(dǎo)線若干

（1）請根據(jù)圖甲所示電路將圖乙的實物圖補充完整。（）

（2）滑動變阻器應(yīng)選（選填"與"或

（3）該同學(xué)多次移動滑片P記錄相應(yīng)的G1、G?示數(shù)乙、12,以乙為縱坐標、八為橫坐標作出相應(yīng)圖線,

測得圖線的斜率％=4.8,則待測表頭內(nèi)阻a=Q。

【答案】見解析N312.5

【詳解】

乙

⑵⑵電路圖中滑動變阻器采用分壓式接法，為了方便實驗操作，應(yīng)選擇最大阻值較小的滑動變阻器A；

⑶⑶根據(jù)歐姆定律和并聯(lián)電路電壓相等的關(guān)系，有/西=，2色+R）

"+Ry

整理，可得《r=’—4

r+R

結(jié)合圖像的斜率％—

所以4=312.5。

（3）電流表內(nèi)阻確定充當(dāng)電壓表

典例M選用適當(dāng)?shù)膶嶒炂鞑?，設(shè)計一電路來測量電流表A的內(nèi)阻要求方法簡便，有盡可能高的測量精

度，并能測得多組數(shù)據(jù)。

電流表（A）：量程0~10mA,內(nèi)阻，待測（約40Q）；

電流表（4）：量程。~500澳，內(nèi)阻4=750。；

電壓表（V）：量程0~10V,內(nèi)阻g=10k。；

電阻（K）：阻值約100。，作保護電阻用；

滑動變阻器（耳）：總阻值約50。；

電池（?：電源電壓L5V,內(nèi)阻很小;

開關(guān)（S）；

導(dǎo)線若干。

⑴在框中畫出電路圖，標明所用器材的代號

（2）若選測量數(shù)據(jù)中的一組來計算弓，則表達式為.說明式中各符號的意義.

【答案】右、4分別為通過電流表4的電流與其內(nèi)阻，L為通過電流表A的

電流

【詳解】⑴[1]4滿偏電壓約為九=0.4V

取量程為0~10V的電壓表不適合；4滿偏電壓為。2g=5=。-375V

與A滿偏電壓相近，故把4當(dāng)電壓表使用；由于4、4并聯(lián)后兩端最大電壓為0.375V,需加&起分壓作

用，保護電流表；電流表4、為并聯(lián)后再與與串聯(lián)后的總電阻R總〉與，并要求測量多組數(shù)據(jù)，故滑動變

阻器應(yīng)采用分壓式接法。

（2）⑵并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，故4=華

[3]右、々分別為通過電流表4的電流與其內(nèi)阻，乙為通過電流表A的電流。

（4）定值電阻充當(dāng)電壓表

典例《某同學(xué)為了測電流表Ai的內(nèi)阻精確值，有如下器材：

電流表Ai（量程300mA,內(nèi)阻約為5Q）；

電流表A2（量程600mA,內(nèi)阻約為1Q）；

電壓表V（量程15V,內(nèi)阻約為3kQ）；

定值電阻Ro（5Q）；

滑動變阻器生（0?10Q,額定電流為1A）；

滑動變阻器R2（0?250Q,額定電流為0.3A）；

電源E（電動勢3V,內(nèi)阻較小）；

導(dǎo)線、開關(guān)若干。

⑴要求電流表Ai的示數(shù)從零開始變化，且多測幾組數(shù)據(jù)，盡可能的減少誤差。在如圖所示線框內(nèi)畫出測

量用的電路圖,并在圖中標出所用儀器的代號。

⑵若選測量數(shù)據(jù)中的一組來計算電流表Ai的內(nèi)阻ri,則所用電流表Ai的內(nèi)阻ri表達式為n=；式中

各符號的意義是。

【答案】和/2分別表示某次測量表A］和表A2的讀數(shù)，的為定值電阻的阻值

【詳解】⑴⑴要求待測電流表Ai的示數(shù)從零開始變化，則滑動變阻器采用分壓式接法，由于電壓表的量

程較大，測量電流表Ai的電壓測量誤差較大，選擇電流表AI與定值電阻并聯(lián)，再與A2串聯(lián)，結(jié)合歐姆定

律得出Ai兩端的電壓。如圖所示

（2）［2］［3］根據(jù)串并聯(lián)電路的特點，通過定值電阻的電流4=4-4

則電流表Ai的內(nèi)阻4=*4=勺，■?&

式中/I和/2分別表示某次測量表A1和表A2的讀數(shù)，%為定值電阻的阻值

（5）半偏法

典例*某同學(xué)采用半偏法，測量內(nèi)阻約為100Q的電流表

⑴采用如圖所示的電路測量電流表G的內(nèi)阻Rg,可選用的器材有：

A.滑動變阻器：最大阻值為2000Q；

B.滑動變阻器：最大阻值為50kQ；

C.電阻箱：最大阻值為999.9Q；

D.電阻箱：最大阻值為9999.9Q：

E.電源：電動勢約為6V,內(nèi)阻很小；

F.開關(guān)、導(dǎo)線若干.

為提高測量精度，在上述可供選擇的器材中，滑動變阻器Ri應(yīng)該選擇;電阻箱R2應(yīng)該選擇

;（填選用器材的字母代號）

（2）測電流表G的內(nèi)阻Rg的實驗步驟如下：

a.連接電路，將可變電阻比調(diào)到最大；

b.斷開S2,閉合Si,調(diào)節(jié)可變電阻Ri使電流表G滿偏；

c.閉合S2,調(diào)節(jié)可變電阻R2使電流表G半偏，此時可以認為電流表G的內(nèi)阻Rg=R2.

設(shè)電流表G的內(nèi)阻Rg的真實值為R真,測量值為R測，，則R*R測.（選填"大于"、"小于"或"等于"）

【答案】D