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高中 | 闭合电路的欧姆定律基本问题题目答案及解析如下,仅供参考!
选修3-1
第二章 恒定电流
2.7 闭合电路的欧姆定律
闭合电路的欧姆定律基本问题
某实验小组欲将内阻$R_{g}=100\;\rm \Omega$、量程为$1\;\rm mA$的电流计改装成欧姆表,可供选择的器材有:
$\rm A$.干电池($E=1.5\;\rm V$,$r=2\;\rm \Omega$)
$\rm B$.定值电阻$R_{0}$(阻值$1200\ \rm \Omega$)
$\rm C$.滑动变阻器$R_{1}$(最大阻值为$100\ \rm \Omega$)
$\rm D$.滑动变阻器$R_{2}$(最大阻值为$500\ \rm \Omega$)
$\rm E$.电阻箱($0\sim 99.99\ \rm \Omega$)
$\rm F$.红、黑表笔各一只,开关、导线若干
回答下列问题:
小组同学首先按照如图电路进行连接,其中$a$表笔是 (填“红表笔”或 “黑表笔”);为了保证改装后欧姆表能正常使用,滑动变阻器选 (填“$R_{1}$”或“$R_{2}$”)。
红表笔为电流的流入端,接内部电源负极,黑表笔为电流的流出端,接内部电源正极,所以$a$表笔是黑表笔。
当电流计满偏时,所需滑动变阻器内阻为$R_{x}=\dfrac{E}{I_{\text{g}}}-R_{g}-r-R_{\text{0}}=198\;\rm \Omega$
所以滑动变阻器应选择$R_{2}$。
正确选择器材连接好电路后,将红、黑表笔短接进行调零,然后通过电阻测量对整个表盘进行电阻刻度记录,如图所示,表盘处的电流刻度为$0.2$,则对应的电阻刻度为 $\;\rm \Omega$。
进行调零后,由($1$)可知此时欧姆表内阻即中值电阻为$R{'}=\dfrac{\text{1.5}}{1\times 1\text{0}^{-\text{3}}}\ \rm \Omega=1500\;\rm \Omega$
所以当表盘处的电流刻度为$0.2$时,根据闭合电路欧姆定律有$\dfrac{E}{R{'}+R_{x}}=0.2\ \rm mA$
解得$R_{x}=6000\;\rm \Omega$
利用改装后的欧姆表进行电阻测量,小组同学发现当被测电阻为几十欧姆时,电流计指针偏转角太大,不能进行读数,他们利用电阻箱和开关,对电路进行了改进,使中值电阻为$15\;\rm \Omega$,请在如图的方框中画出他们改进后的电路$(\qquad)$,此时电阻箱阻值应调到 $\;\rm \Omega$(结果保留到整数),若用该表测量一阻值为$45\;\rm \Omega$的电阻时,则电流计指针对应的电流是 $\;\rm mA$。
;$13$;$0.25$
指针偏转角太大,所以将电阻箱与电流计并联,起到分流的作用,电路图如下。
设此时电阻箱的阻值为$R^{″}$,则有$\dfrac{\text{1}}{R^{''}}+\dfrac{\text{1}}{\text{1300}}=\dfrac{\text{1}}{\text{15-2}}$
解得$R^{″}=13$
若用该表测量一阻值为$45\;\rm \Omega$的电阻时,干路电流为$I=\dfrac{\text{1.5}}{\text{45+15}}\ \rm A=25\ \rm mA$
所以此时电流计指针对应的电流为$I{'}=\dfrac{\text{13}}{1300+13}\times 25\;\rm mA=0.25mA$
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