某同学要测量微安表内阻,可利用 实验器材有:电源E(电动势…——2022 高考物理第 9 题答案解析

2022_全国甲卷

2022 全国 第 9 题 解答题 区分题
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9. 某同学要测量微安表内阻,可利用 实验器材有:电源E(电动势1.5V,内阻很小),电流表(量程的
10mA ,内阻约10W),微安表(量程 $1 0 0 \mu \mathrm { A }$ ,内阻 $R _ { \mathrm { g } }$ 待测,约1kΩ),滑动变阻器R(最大阻值
10W),定值电阻 $R _ { 0 }$ (阻值10W),开关 S,导线若干。

(1)在答题卡上将图中所示的器材符号连线,画出实验电路原理图\_\_\_\_\_;

(2)某次测量中,微安表的示数为90.0μA,电流表的示数为9.00mA ,由此计算出微安表内阻 $R _ { g } = $ \_W。

参考答案

(1) 见解析; (2) 990

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(1)微安表量程为 $100\mu \mathrm{A}$,内阻约 $1\mathrm{k}\Omega$,满偏电压约为 $U_g = I_g R_g \approx 0.1\mathrm{V}$。电源电动势为 $1.5\mathrm{V}$,若直接串联限流,电流远超微安表量程且调节范围小,故滑动变阻器 $R$ 应采用分压式接法。

为了测量微安表内阻,需测出其两端电压和流过它的电流。已知微安表电流 $I_G$ 可直接读出。由于没有电压表,可利用定值电阻 $R_0$ 与微安表并联,通过测量干路电流 $I_A$(由电流表测得),利用并联电路特点求出流过 $R_0$ 的电流 $I_{R0} = I_A - I_G$,进而得到并联部分电压 $U = I_{R0}R_0$,此电压即为微安表两端电压。

因此,电路连接方式为:滑动变阻器分压供电,微安表 $\text{G}$ 与定值电阻 $R_0$ 并联,然后再与电流表 $\text{A}$ 串联,最后接入滑动变阻器的输出端。

(2)根据题意,微安表示数 $I_G = 90.0\mu \mathrm{A} = 0.090\mathrm{mA}$,电流表示数 $I_A = 9.00\mathrm{mA}$。
流过定值电阻 $R_0$ 的电流为:
$$ I_{R0} = I_A - I_G = 9.00\mathrm{mA} - 0.090\mathrm{mA} = 8.91\mathrm{mA} $$
微安表两端的电压等于 $R_0$ 两端的电压:
$$ U_g = I_{R0} R_0 = 8.91 \times 10^{-3}\mathrm{A} \times 10\Omega = 0.0891\mathrm{V} $$
微安表的内阻为:
$$ R_g = \frac{U_g}{I_G} = \frac{0.0891\mathrm{V}}{90.0 \times 10^{-6}\mathrm{A}} = 990\Omega $$

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