高中物理電學(xué)實驗經(jīng)典題型分析(27個例題)

教師：學(xué)生：時間:年月一日一段

課題電學(xué)實驗經(jīng)典題型分析

例1、用伏安法測量一個定值電阻的器材規(guī)格如下:

待測電阻叫（約100Q）;

直流電流表（（量程0~10mA、內(nèi)阻50C）;

直流電壓表〔量程0~3V、內(nèi)阻5kfi）;

直流電源］輸出電壓4V、內(nèi)阻不計）；

滑動變阻器（0-15Q,允許最大電流1A）；

開關(guān)1個，導(dǎo)線若干.

根據(jù)器材的規(guī)格和實驗要求畫出實驗電路圖.

［審題］本題只需要判斷測量電路、控制電路的接法，各儀器的量程和電阻都已經(jīng)給出，只需計算兩種接法哪種合

適.

［解析］用伏安法測量電阻有兩種連接方式，即電流表的內(nèi)接法和外接法，由于Rx<

JRR，故電流表應(yīng)采用外接法.在控制電路中，若采用變阻器的限流接法，當滑動變

E

阻器阻值調(diào)至最大,通過負載的電流最小，1=---——=24mA>10mA,此時電流仍

"ihR+R+R

Ax

超過電流表的量程,故滑動變阻器必須采用分壓接法.如圖10-5所示.

［總結(jié)］任一種控制電路必須能保證電路的安全,這是電學(xué)實驗的首要原則，限流接法雖然簡潔方便，但必須要能

夠控制電路不超過電流的額定值，同時,能夠保證可獲取一定的電壓、電流X圍,該題中，即便控制電流最小值不

超過電流表的量程,因滑動變阻器全阻值相對電路其它電阻過小，電流、電壓變化X圍太小,仍不能用限流接法.

例2、在某校開展的科技活動中，為了要測出一個未知電阻的阻值Rx,現(xiàn)有如下器材:

讀數(shù)不準的電流表A、定值電阻勺、電阻箱飛、滑動變阻器A2、單刀單擲開關(guān)占、單刀雙擲開關(guān)S?、電源和

導(dǎo)線.

⑴畫出實驗電路圖,并在圖上標出你所選用器材的代碼.

⑵寫出主要的實驗操作步驟.

［解本測量儀器是電壓表和電流表，當只有一個電表（或給定的電表不能滿足要求時），可以用標析］

⑵驗電路如右圖所示.

⑵①將邑與Rx相接,記下電流表指針所指位置.②將52與《相接，保持R2

不變,調(diào)節(jié)飛的阻值，使電流表的指針指在原位置上，記下用的值,則Rx=

例3、用以下器材測量一待測電阻Rx的阻值（900?1000。）：

電源￡,具有一定內(nèi)阻，電動勢約為9.0V；

電壓表V1,量程為1.5V,內(nèi)阻\=750。；

電壓表V2,量程為5V,內(nèi)阻「2=2500。；

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滑動變阻器R,最大阻值約為100Q；

單刀單擲開關(guān)K,導(dǎo)線若干.

測量中要求電壓表的讀數(shù)不小于其量程的1/3,試畫出測量電阻Rx的一種實驗電路原理圖.

［解析妝口圖所示例4用以下器材測量一待測電阻的阻值.器材（代號）」

電流表A、（量程內(nèi)阻

250mA,r）；00m4

待測電阻號（阻值約為100C）；

電源E（電動勢約為10V,內(nèi)阻r睹干

⑴要求方法簡捷,并能測多組數(shù)加1個器

⑵需要直接測量的物理量是一，用快iJH'J重裊不何測電阻％的計舁公A足'=E

解析］

⑴實驗電路圖如圖所示.

⑵兩電流表A「A2的讀數(shù)為J5和電流表A,的內(nèi)阻為r,.待測電阻R,的阻值的計

算公式是：R=-4—r

1

11—1

21

例5有一電阻R”其阻值在100?200C之間，額定功率為0.25W.要用伏安法較準確地測量它的阻值,實驗器材有:

安培表A1，量程為50mA,RA=100。

安培表量程為

A,,1A,RA=20Q

電壓表V1,量程為5V,Rv；=10kC

電壓表7H量程為15V,R/=30kC

變阻器R1,變阻X圍0?20?,2A

變阻器變阻圍

R2,X0-1000QJA

9V電源，電鍵,導(dǎo)線.

⑴實驗中應(yīng)選用的電流表、電壓表、變阻器分別是：.

⑵畫出所用實驗電路圖.

［解析］⑴允許通過電阻中電流可能的最大值由：P=/2R得，/=35ni4I=50〃認.因為電阻可能為200Q所

12

以通過被測電阻的電流的最大值可能是35mA,應(yīng)用電流表的示數(shù)來控制通過電阻的電流,因此電流表應(yīng)選A「

U2

又因為P=F，所以U=5VU=7.1V.因為電阻可能為100Q,所以允許加在電阻兩端的電壓的最大值可

R?2

能是5V,應(yīng)用電壓表的示數(shù)來控制加在電阻兩端的電壓,因此電壓表應(yīng)選V「因為RVR?,且2A>35mA,所以

應(yīng)選變阻器因為所以滑動變阻器連接方式應(yīng)選用分壓電路.因為

R,.R,<Rx

R、<M,所以應(yīng)選用外接電路.

⑵實驗所用電路如圖所示

0

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例6（從下表中選取出適當?shù)膶嶒炂鞑?設(shè)計一電路來測量電流表A,的內(nèi)阻畫在下面的方框中，要求方法簡捷,

有盡可能高的精確度,并能測出多組數(shù)據(jù).

器材〈代號》規(guī)格

電流表（A.）量程10mA,內(nèi)阻r,待測（約40Q）

電流表（AJ量程500nA,內(nèi)山r.=750Q

電壓表（V）量程10V,內(nèi)阻r=10kQ

電阻（R）阻值約100Q,作保護電阻用

滑動變阻器（R）總阻值約50Q

>）

電池（E）電動勢L5V,內(nèi)阻很小

電鍵（S）

導(dǎo)線若干

［解析］要測量電流表A1的內(nèi)阻，按常規(guī)思想應(yīng)用伏安法，將電壓表并聯(lián)在待測電流表兩端，但根據(jù)本題所提供的儀

器,我們可以首先肯定,在本實驗中不可能用到電壓表,因為電源的電動勢只有L5V,而電壓表的量程為10V,最

多不到滿偏的1/6,用它來讀數(shù)誤差太大,因此該實驗?zāi)苡玫降碾姳碇豢赡苡脙蓧K電流表.

兩塊電流表有可能串聯(lián),也有可能并聯(lián)，但題目中電流表A的內(nèi)阻r已知，因此將兩電流表并聯(lián),根據(jù)并聯(lián)規(guī)律

22

Ir

Ir=1r可求出電流表A的內(nèi)阻r

1122111

1

加在電流表兩端的電壓最大值U=Ir=0.375V,而滑動變阻的最大阻值只有50Q,如果將滑動變阻器接成限流,會

mm2

超過電流表的量程，將它們燒壞.如果僅僅將滑動變阻器接成分壓，滑動變阻器可調(diào)節(jié)的X圍很小，只有全長的

1/4,這樣測量的次數(shù)比較少.故應(yīng)將定值電阻牛接在干路上用作限流，電路圖如圖所示.

例7（20##全國I、III）現(xiàn)要測量某一電壓表頹阻.給定的器材有：待測電壓表（?2V,內(nèi)阻約

4kQ）,電流表（量和?nA,內(nèi)阻約500Q）；直流電源E（電動勢約2.4V,內(nèi)阻不計）；固定電阻3個：R-4000

Q,R=10000Q,R3=15000電鍵S與導(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.

⑴試從3個固定電阻中選用1個，與其它器材一起組成測量電路，并畫出測量電路的原理圖.（要求電路中各器

材用題中給定的符號標出.）

⑵電路接通后，若電壓表讀數(shù)為U,電流表讀數(shù)為/,則電壓表內(nèi)阻Rv=.

［解析］⑴實驗電路如圖所示，若選用電阻4,則并聯(lián)電阻R.=2000。,電壓表讀數(shù)

1并

E2.4E

U=-----------------?R=X2000=1.92>1V,電流表讀數(shù)/=———

R+r并2000+500R+r

并mA并mA

2.4

…=0.00096A=0.96mA>0.6mA,/?.符合要求，同理可得R,、不符合要求,

2000+500

故選

UUU

⑵電路接通后，通過與的電流/尸R-，則通過電壓表的電流為4=/—/］=/—R，所以電壓表的內(nèi)阻勺=7-=

I12

RU

-------1--------

RI-U

1

［備考提示本題涉與實驗器材選取和電路設(shè)計等，對考生的分析綜合能力提出了較高要求，解答此類試題必須根據(jù)

測量要求和所提供的器材,由儀表的選擇原則和基本規(guī)律為分析的入手點.

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［變式題］

例8（20##全國II）現(xiàn)要測定一個額定電壓4V、額定功率1.6W的小燈泡（圖中用錯誤!表示）的伏安特性曲線.

要求所測電壓X圍為0.1V-4V.

現(xiàn)有器材：直流電源E（電動勢4.5V,內(nèi)阻不計），電壓表。（量程4.5V,內(nèi)阻約為4X104Q）,電流表0（量

程250mA，內(nèi)阻約為2。），電流表。^程500mA，內(nèi)阻約為1Q），滑動變阻器R（最大阻值約為30Q）,電鍵

S,導(dǎo)線若干.

如果既要滿足測量要求，又要測量誤差較小，應(yīng)該選用的電流表是，下面兩個電路應(yīng)該選用的是.

［解析］在測量小燈泡的伏安曲線時，由于題目要求電壓X圍為0.1V?4V,因此滑動變阻器采用分壓式接法.根據(jù)估

算通過小燈泡的額定電流為/=0.4A,因此電流表應(yīng)該選用.在伏安法測量過程中，由于

臨界電阻R幻=200Q大于小燈泡電阻,因此應(yīng)該選擇電流表外接法即選擇甲電路進行測量.

例9、用右圖所示的電路，測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻.電池的內(nèi)阻較小,為了防止在調(diào)節(jié)滑動變阻器時造成

短路，電路中用一個定值電阻及起保護作用.除電池、開關(guān)和導(dǎo)線外，可供使用的實驗器材還有:

（a）電流表（量程0.6A、3A）；

（b）電壓表（量程3V、15V）

（c）定值電阻（阻值1。、額定功率5W）

（d）定值電阻（阻值10。,額定功率10W）

（e）滑動變阻器（陰值X圍0-10。、額定電流2A）

（f）滑動變阻器（阻值X圍0-100。、額定電流1A）

那么

（1）要正確完成實驗,電壓表的量程應(yīng)選擇V,電流表的量程應(yīng)選擇A；R。應(yīng)選擇。的定值電阻,R應(yīng)選擇阻

值X圍是。的滑動變阻器.

（2）引起該實驗系統(tǒng)誤差的主要原因是.

［解析］（1）306,1,0?10.（2）由于電壓表的分流作用造成電流表讀數(shù)總是比電池實際輸出電流小.

由于電源是一節(jié)干電池（1.5V）,所選量程為3V的電壓表；估算電流時,考慮到干電池的內(nèi)阻一般幾Q左右,

加上保護電阻，最大電流在0.5A左右,所以選量程為0.6A的電流表；由于電池內(nèi)阻很小，所以保護電阻不宜太大,

否則會使得電流表、電壓表取值X圍小，造成的誤差大；滑動變阻器的最大阻值一般比電池內(nèi)阻大幾倍就好了,

取0?10Q能很好地控制電路中的電流和電壓，若取0?100Q會出現(xiàn)開始幾乎不變最后突然變化的現(xiàn)象.

關(guān)于系統(tǒng)誤差一般由測量工具和所造成測量方法造成的，一般具有傾向性，總是偏大或者偏小.本實驗中由于

電壓表的分流作用造成電流表讀數(shù)總是比測量值小，造成E測＜E真,r測＜r真.

例10、某同學(xué)在實驗室測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻，實驗室中有如下器材：

A.待測干電池B.電流表G（0~3mA,內(nèi)電阻o=2OC）

C.電流表A（0~0.6A,內(nèi)電阻々=0.20）D.滑動變阻器甲（最大阻值I0C）

E.滑動變阻器乙（最大阻值100C）F.定值電阻4=100。

G.定值電阻R,=500CH.定值電阻叫=L5kC

開關(guān)、導(dǎo)線.

由于沒有電壓表,為此他設(shè)計了如圖所示的電路完成了實驗要求的測量.

①為了方便并能較準確測量，滑動變阻器應(yīng)選，定值電阻應(yīng)選用.1填寫定值電阻前的序號）

4/14

②若某次測量中電流表G的示數(shù)為電流表A的示數(shù)為/,；改變滑動變阻器的位置后,電流表G的示數(shù)為I',

電流表A的示數(shù)為12'.則可知此電源的內(nèi)電阻測量值為,=，電動勢測量值為E=.

［解析］干電池的電動勢和內(nèi)阻的測量,一般需要電流表和電壓表.由于題中沒有電壓表,故需要將電流表G改裝

15V

為電壓表,且改裝后電壓表的量程應(yīng)該達到1.5V,則總電阻為丁下=5(X)0,故定值電阻應(yīng)選用的序號為G的電

3mA

阻，而滑動變阻器應(yīng)選用阻值較小的D；

②在兩次測量過程中，通過電源的電流是兩只電表的電流之和，則根據(jù)全電路歐姆定律有

E=I(R+r)+(/+/)r,E=I'(R+r)+(/'+/')r

12112I212

解之，得r=---乙—i——r(R+「)，E=Vi_Va(/?+r)

J+J-J-J2iI+J-［'2i

12121212

［例11］某同學(xué)通過查找資料自己動手制作了一個電池.該同學(xué)想測量一下這個電池的電動勢E和內(nèi)電阻「，但是

從實驗室只借到一個開關(guān)、一個電阻箱(最大阻值為9.999C,科當標準電阻用)一只電流表(量程/-0.6A,

內(nèi)阻r=0.1Q)和若干導(dǎo)線.

g

①請根據(jù)測定電動勢E內(nèi)電阻r的要求,設(shè)計圖4中

器件的連接方式,畫線把它們連接起來.

②接通開關(guān),逐次改變電阻箱的阻值R,

讀處與H對應(yīng)的電流表的示數(shù)I,并作記錄

當電阻箱的阻值尺=2.6。時，

其對應(yīng)的電流表的示數(shù)如圖5所示.處理實驗數(shù)據(jù)時.首先計算出每個電流值I的倒

數(shù);；再制作R-；坐標圖，如圖6所示，圖中已標注出了(R；)的幾個與測量對應(yīng)

的坐標點,請你將與圖5實驗數(shù)據(jù)對應(yīng)的坐標點也標注在圖6中上.

③在圖6上把描繪出的坐標點練成圖線.

④根據(jù)圖6描繪出的圖線可得出這個

電池的電動勢E=V,內(nèi)電阻r=Q

解析：根據(jù)閉合電路歐姆定律，測量電源的電動勢和內(nèi)電阻,需要得到電源的路端電

壓和通過電源的電流，在本實驗中沒有電壓表，但是可以用電阻箱和電流表串聯(lián)充當電壓表，測量電源的路端電

壓,通過電流表的電流也是通過電源的電流,所以只需要將電流表和電阻箱串聯(lián)接在電源兩端即可.實物圖的連

接如答圖4所示由閉合電路歐姆定律有：E=I(R+r+rJ,解得：R=".卜"+1),根據(jù)RT/I圖線可知:

電源的電動勢等于圖線的斜率，內(nèi)阻為縱軸負方向的截距減去電流表的內(nèi)阻.

答案：①見答圖4②見答圖6③見答圖6@1.5(1.46^1.54)；0.3(0.25~0.35)

電壓表V1（量程3V,內(nèi)阻約3g）

電壓表V?（量程15V,內(nèi)阻約15kC）

滑動變阻器0（0?10C,允許最大電流2.0A）

滑動變阻器叫（0?1000Q,允許最大電流0.5A）

定值電阻RGOQ允許最大電流1.0A）

開關(guān)與導(dǎo)線若干

②請在方框中畫出實驗電路圖（要求直接測量量的變化X圍盡可能大一些，所選器材用對應(yīng)符號標出）.

③若某次測量中,電壓表讀數(shù)為U,電流表讀數(shù)為/,則計算待測電阻的阻值表達式為4=

［解析］測量電阻的阻值一般利用伏安法，電壓表顯然應(yīng)選量程為3V的V1；根據(jù)歐姆定

￡

律容易求得電路中的最大電流/=丁=150〃汛,顯然超過了電流表人150^的量程，但

R11

X

電流表A2的量程又太大，故我們可以將定值電阻R（30。）與待測電阻&相串聯(lián)，此時電

E

路中的最大電流/==60〃泊，利用電流表測量電流即可.由于要求直接測量

R+R1

量的變化X圍盡可能大一些,故只能采用分壓電路，且滑動變阻器使用電阻較小的0.最后我們確定電流表的解

法：由于此時電路的臨界電阻盤=匹巨-="^=190?！怠?/?,則應(yīng)該利用電流表的外接法.由此得到

實驗電路圖如圖所示，當電壓表讀數(shù)為u,電流表讀數(shù)為/,則計算待測電阻的阻值表達式R=g-R.

XI

［例13］現(xiàn)有器材：量程為10.0mA、內(nèi)阻約30O-40Q的電流表一個，定值電阻（=150。，定值電阻R=100。，

單刀單擲開關(guān)K,導(dǎo)線若干.要求利用這些器材測量一干電池（電動勢約1.5V）的由動勢.

（1）按要求在實物圖上連線.

（2）用已知量和直接測得量表示的待測電動勢的表達式為E=,式中各直接測得量的意義是：.

［解析］根據(jù)提供的器材，可任取一個定值電阻與電流表、干電池、開關(guān)接成一個串聯(lián)電路,用歐姆定律建立方程

組進行測量.但在本題中，電流表量程為10.0mA,干電池的電動勢約為1.5V,如果把定值電阻人與電流表、干電池、

開關(guān)接成一個串聯(lián)電路，則回路中總電阻約為180夏，回路中電流約為1.5V/180復(fù)=8.3mA：而如果把定值電阻

R,與電流表、干電池、開關(guān)接成一個串聯(lián)電路,，則回路中總電阻約為130Q,回路中電流約為

L5V/130O=ll.5mA,

顯然,該電流已超過電流表的量程.考慮到實驗的可行性,此時用定值電阻R,與R,串聯(lián)即可,故有如下解答：

（1）連圖：左圖只用％接入電路；右圖用人和串聯(lián)接入電路.〈連線如囪〉

（2）設(shè)L是外電阻為R：時的電流,I,是外電向為，和R?串聯(lián)時的電流,則有

/_EjE

1R+R+r'2R+R+R+r

1412A

解之，可解得干電池電動勢為：E=-^-R.

I-12

12

［例14］某同學(xué)在實驗室測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻，實驗室中有如下器材:

A.待測干電池B.電流表G（0~3mA,內(nèi)電阻o=2OC）

C.電流表A（0~0.6A,內(nèi)電阻々=0.20）D.滑動變阻器甲（最大阻值10。）

E.滑動變阻器乙（最大阻值100。）F.定值電阻4=100C

6/14

G.定值電阻凡=500CH.定值電阻叫=1.59

開關(guān)、導(dǎo)線.

由于沒有電壓表,為此他設(shè)計了如圖所示的電路完成了實驗要求的測量.

①為了方便并能較準確測量，滑動變阻器應(yīng)選，定值電阻應(yīng)選用填寫定值電阻前的序號)

②若某次測量中電流表G的示數(shù)為電流表A的示數(shù)為/,；改變滑動變阻器的位置后,電流表G的示數(shù)為4',

電流表A的示數(shù)為12'.則可知此電源的內(nèi)電阻測量值為,=，電動勢測量值為E=.

［解析］干電池的電動勢和內(nèi)阻的測量,一般需要電流表和電壓表.由于題中沒有電壓表,故需要將電流表G改裝

15V

為電壓表，且改裝后電壓表的量程應(yīng)該達到L5V,則總電阻為j=500。,故定值電阻應(yīng)選用的序號為G的電

3mA

阻，而滑動變阻器應(yīng)選用阻值較小的D；

②在兩次測量過程中，通過電源的電流是兩只電表的電流之和，則根據(jù)全電路歐姆定律有

E=I(R+r)+(/+1)r,E=I'(R+r)+(/'+/')r

12112I212

解之，得r=-------r(R+廠)，+r).

/+L/__/M_/2I/+/-/-/21

12121212

［例15］小燈泡燈絲的電阻會隨溫度的升高而變大.某同學(xué)為研究這一現(xiàn)象,用實驗得到如下數(shù)據(jù)(I和U分別表示

小燈泡上的電流和電壓)：

(1)在左下框中畫出實驗電路圖.可用的器材有：電壓表、電流表、滑線變阻器(變化X圍0-10Q)、電源、小

燈泡、電鍵、導(dǎo)線若干.

(2)在右圖中畫出小燈泡的U-I曲線.

(3)某電池的電動勢是1.5V,內(nèi)阻是2.0Q.將本題中的燈泡接在該

電池兩端,小燈泡的實際功率是多少？

［解析］(1)為了作出小燈泡的U-I曲線，必須采用分壓的方法；而因

為小燈泡的電阻比較小，故采用電流表的外接法，實驗電路圖見下

圖.

(2)小燈泡的U-I曲線首先用描點法作出各個點,利用圓滑的曲線連

接即可得到下圖.

(3〕作出U=E-〃圖線，可得小燈泡工作電流為0.35安，工作電壓為0.80伏，因此小燈泡實際功率為

P—UI-0.28瓦.

［例16］在“測定金屬的電阻率"的實驗中，用螺旋測微器測量金屬絲直徑時的刻度位置如圖十尸

所示，用米尺測量金屬絲的長度/=0.810m.金屬絲的電阻大約為4Q,先用伏安法測出金f-10

屬絲的電阻,然后根據(jù)電阻定律計算出該金屬材料的電阻率.fto

<1>從圖中讀出金屬絲的直徑為mm.°Lg

<2>在用伏安法測定金屬絲的電阻時,除被測電阻絲外,還有如下供選擇的實驗器材：

A.直流電源：電動勢約4.5V,內(nèi)阻很小;

B.電流表、：量程0-0.6A,內(nèi)阻0.125Q;

C.電流表A。：量程0-3.0A,內(nèi)阻0.025Q;

D.電壓表V：量程0-3V,內(nèi)阻3kQ;

E.滑動變阻器Rj最大阻值10Q；

F.滑動變阻器R：：最大阻值50Q;

G.開關(guān)、導(dǎo)線等.

在可供選擇的器材中,應(yīng)該選用的電流表是,應(yīng)該選用的滑動變阻器是.

7/14

<3>根據(jù)所選的器材，在如圖所示的方框中畫出實驗電路圖.

<4>若根據(jù)伏安法測出電阻絲的電阻為R、=4.1Q,則這種金屬材料的電阻率為Q.（保

留二位有效數(shù)字）

22

［解析"1>從螺旋測微器主尺讀出0.5mm,再從游尺讀出而■xO.Olmm,故金屬絲的直

徑為0.522mm.

￡

<2>電路中的最大電流/=—=0.75A，顯然超過了電流表A,0.6A的量程，但電流表A,的量程又太大，故電流表

應(yīng)該選用IA,由于滑動變阻器于最大阻值為10Q,比被測電阻絲的電阻大，且容易調(diào)整，所以采用限流電路即可.

由于此時電路的臨界電阻火°=鄧&x20Q>4。,故電流表采用外解法.

<3）實驗電路如圖所示

cIRS

<4>利用電阻定律R=P下，則P=—廣=1.1X106。?m.

JI

［例17］在測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻的實驗中，備有下列器材：

A.待測的干電池（電動勢約為L5V,內(nèi)電阻小于1.0Q>

B.電流表G（滿偏電流3mA,內(nèi)阻Rg=10Q>

C.電流表A<0~0.6A,內(nèi)阻0.1Q>

D.滑動變阻器R0O?20Q,10A>E.滑動變阻器R<0~200Q,1A>

F.定值電阻R<990Q>G.開關(guān)和導(dǎo)線若干

0

<1>某同學(xué)發(fā)現(xiàn)上述器材中雖然沒有電壓表,但給出了兩個電流表，于是他設(shè)計了如圖所示中甲的（a>、<b>兩個

參考實驗電路,其中合理的是圖所示的電路；在該電路中，為了操作方便且能準確地進行測量,滑動變阻器應(yīng)選

（填寫器材前的字母代號）.

<2>圖乙為該同學(xué)根據(jù)（1>中選出的合理的實驗電路利用測出的數(shù)據(jù)繪出的'—1?圖線為電流表G的示數(shù),12

為電流表A的示數(shù)），則由圖線可以得被測電池的電動勢￡=匕內(nèi)阻r=Q.

［解析］本題中測定干電池的電動勢和內(nèi)電阻需要用電壓表和電

了兩個電流表,故可以通過改裝來實現(xiàn).因為定值電阻R°=990Q,

較好,所以合理的是b圖所示的電路,滑動變阻應(yīng)選D；

根據(jù)全電路歐姆定律容易得到E=/（R+氏）+/r,即

10S2

I,--------r----/,+-----E----

1R+R2R+R

0g0g

E

由L-Ig圖線可以看出，圖線與縱軸的交點為1.48〃滔，即=1.48mA,故電動勢E=l.48V；又因為圖線的

R+R

o?

A/_1.48-1.25lOOOr

斜率左=0.77,即=0.77,故r=0.77Q.

△T03-R+R

2og

［例18］如圖10-3所示,滑動變阻器電阻最大值為R,負載電阻R=R,電源電動勢為E,內(nèi)

8/14

圖10-3

阻不計.

（1）當K斷開,滑動頭c移動時,斗兩端的電壓X圍是多少？

（2）當K閉合,滑動頭c移動時,R：兩端的電壓X圍是多少？

（3）設(shè)R的長度ab=L,R上單位長度的電阻各處相同,a、c間

長度為X,當K接通后,加在耳上的電壓U）與x的關(guān)系如何？

［審題］電鍵斷開或閉合導(dǎo)致電路出現(xiàn)兩種截然‘不同的控制電路：限流和分壓,把握限流和分壓電路的原理是關(guān)鍵

E

［解析］1）若K斷開，則該控制電路為滑動變阻器的限流接法，故2〈［WE

（2）若K閉合,則該控制電路為滑動變阻器的分壓接法,故OW［WE

［總結(jié)］該題考察兩種控制電路的原理即兩者獲取的控制電壓X圍不同

［例19］用伏安法測量某一電阻R、阻值,現(xiàn)有實驗器材如下：待測電阻R、〔阻值約5。，額定功率為1W）；電流

表A,（量程0-0.6A,內(nèi)阻0.2Q）;電流表A,（量程0~3A,內(nèi)阻0.05Q）;電壓表匕（量程0~3V,內(nèi)阻3k

Q）’;電壓表V（量程0~15V,內(nèi)阻15kC）;吊動變阻器R（0~50Q）,蓄電池（電動蓊為6V）、開關(guān)、導(dǎo)線.

20

為了較準確測量R,阻值，電壓表、電流表應(yīng)選________并畫出實驗電路圖.

［審題］該題要求選擇實熊儀器、測量電路與控制電路,因為滑動變阻器的全阻值大于被測電阻R,,故首先考慮滑動

變阻器的限流接法

［解析］由待測電阻R額定功率和阻值的大約值，可以計算待測電阻R的額定電壓、額定電流的值約為

XX

\］=y［PR?2V,I=JP/J?V1/5A=0.45A.

則電流表應(yīng)選與電壓表應(yīng)選V1.

又因邪、xR\,=^0.2x3000=24.5Q>R,則電流表必須外接.

因為滑動變阻器的全阻值大于被測電阻R「故首先考慮滑動變阻器的限流接法，⑥

若用限流接法，則被測電阻R上的最小電流為I三黑巾.11A<I/，因二e

X"""E+/?5+50領(lǐng)I—C=）-------|

該實驗沒有對電流、電壓的調(diào)節(jié)X圍未作特殊要求,故用限流電路.電路如圖10-4所KJ,S

［總結(jié)］滑動變阻器全阻值相對待測電阻較大,用分壓接法不便于調(diào)節(jié)，故限流接法是囹154

首選,只要能保證安全且有一定的調(diào)節(jié)X圍即可.

［例20］用伏安法測量一個定值電阻的器材規(guī)格如下：待測電阻飛（約100。）；直流電流表〔量程0~10mA、內(nèi)

阻50C）;直流電壓表（量程0~3V、內(nèi)阻5kC）;直流電源（輸出電壓4V、內(nèi)阻不計）；滑動變阻器（0-15C、

允許最大電流1A）；開關(guān)1個，導(dǎo)線若干.根據(jù)器材的規(guī)格和實驗要求畫出實驗電路圖.

［審題］本題只需要判斷測量電路、控制電路的接法,各儀器的量程和電阻都已經(jīng)給出，只需計算兩種接法哪種合

適.

［解析］用伏安法測量電阻有兩種連接方式,即電流表的內(nèi)接法和外接法，由于R<

X

，寧:，故電流表應(yīng)采用外接法?在控制電路中，若采用變阻器的一告限流接法，當滑

動變阻器阻值調(diào)至最大，通過負載的電流最一

圖10-5

E

小，1一丁=24mA>10mA,此時電流仍超過電流表的量程,故滑動變阻器必須采用分壓接法.如圖10-5

"inR+R+R

Ax

所示.

［總結(jié)］任一種控制電路必須能保證電路的安全,這是電學(xué)實驗的首要原則，限流接法雖然簡潔方便，但必須要能

夠控制電路不超過電流的額定值，同時,能夠保證可獲取一定的電壓、電流X圍,該題中，即便控制電流最小值不

超過電流表的量程,因滑動變阻器全阻值相對電路其它電阻過小，電流、電壓變化X圍太小,仍不能用限流接法.

［例21］圖10-7為用伏安法測量一個定值電阻阻值的實驗所需器材實物圖,器材規(guī)格如下：

(1)待測電阻RJ約100Q)分弓可

⑵直流電源(輸出電壓4V,內(nèi)阻可不計)

(3)直流毫安表(量程0~10mA,內(nèi)阻50Q)幡

(4)直流電壓表(量程0~3V,內(nèi)阻5KQ)圖血=1^

(5)滑動變阻器(阻值乂圍0~15。，允許最大電流1A)

(6)電鍵一個，導(dǎo)線若干條

根據(jù)器材的規(guī)格和實驗要求，在實物圖上連線.并用"標出在閉合電鍵前,變阻器的滑動觸點應(yīng)處的正

確位置.

［審題］本題不要求選擇儀器,只是對已有的儀器進行電路的選擇合成,從一定程度上降低了難度，由已知條件,待

測電阻與電壓表阻值相差較多，滑動變阻器阻值相對較小.

［解析］因滑動變阻器阻值小于待測電阻R,的阻值,所以滑動變阻器應(yīng)選用分

壓接法；待測電阻與電表相比,R,的阻值加電壓表的阻值相差較多,所以應(yīng)選

用安培表外接電路,實物連接如初10-8所示.滑動變阻器分壓接法時，在閉

合電鍵前,變阻器的滑動觸點應(yīng)置于使負載電壓為零處,如圖箭頭所示.

［總結(jié)］［1)設(shè)計測量電阻的電路必須考慮兩個方面，首先要確定滑動變阻器

是分壓電路還是限流電路,再考慮是安培表外接電路還是安培表內(nèi)接電路.

圖10-8

(2)連接實物圖時,應(yīng)該先干路,再支路.滑動變阻器分壓接法是要注意

電鍵能控制全電路電流,即斷開電鍵后，電路中無電學(xué)儀器仍處于通電狀態(tài)，電鍵對支路不起作用是滑動變阻器

分壓接法時經(jīng)常出現(xiàn)的錯誤.

［例22］某電壓表的內(nèi)阻在20?50KC之間,現(xiàn)要測量其內(nèi)阻,實驗室提供下列可選用的器材：

待測電壓表V〈量程3V>,電流表A1〈量程200nA>,電流表A2〈量程5mA>,電流表A?〈量程0.6A>,滑動變阻

器R〈最大阻值lkQ>,電源E〈電源電壓為4V>,開關(guān)S.

<1>所提供的電流表中應(yīng)選用〈填字母代號》.

<2>為了盡量減小誤差，要求多測幾組數(shù)據(jù),試在圖10-9方框中畫出符合要求的實驗電路〈其中電源和開關(guān)

與連線已畫出》.

［審題］測量電壓表的內(nèi)阻,從已知條件看，需測量通過電壓表的電流,因此，需估算通過電

壓表的最大電流來判斷所用電流表的量程.同時，滑動變阻器的全阻值遠小于電壓表內(nèi)

阻,控制電路應(yīng)采用分壓接法.

［解析】電壓表的示數(shù)等于通過電壓表的電流與本身內(nèi)阻的乘積，估算電路中的最大電

流為

圖10-9

所以應(yīng)選電流表與電壓表串聯(lián)在電路中.

滑動變阻器的電阻遠小于電壓表內(nèi)阻.如果用滑動變阻器連成限流電路，一則它對電路的調(diào)控作用很不明顯,

二則是待測電壓表分得的最小電壓約為

10/14

U'=Ry_U=._2°x0__x4V=3.8V

R+R103+20x103

V

大于電壓表的量程,變阻器明顯不能組成限流電路,這樣變阻器應(yīng)作為分壓器接

在電路中,就不會出現(xiàn)上述問題，電路如圖10-10所示.

［總結(jié)］對于電表的選擇,必須先根據(jù)已知條件估算電路中的最大電壓或電流值，以

此確定選用略大于且量程最小的電表.

［例23］有一改裝的電流表A、需要與一標準電流表、進行校對,采用如圖所示10-11的電路,其中E為電源,R.為

一限流電阻,R為一可變電向,S為電鍵，限流電阻能夠限制電路中的最大電

流，使之不超出電流表的量程過多,從而對電流表起保護作用.—④一［實驗中已有

的器材與其規(guī)格如下：上n

蓄電池E（電動勢6v,內(nèi)阻約為0.3Q）,左U

改裝電流表AJ量程0~0.6A,內(nèi)阻約為0.1Q）?一|1|1|1~1——1

標準電流表A,〈量程0~0.6A~3A,內(nèi)阻不超過0.04Q）召,

實驗中備有的電阻靠規(guī)格如下：圖mi

A.固定電阻（阻值8Q,額定電流2A）

B.固定電阻（阻值15。，額定電流2A）

C.滑動變阻器（阻值X圍0~20Q,額定電流2A）

D,滑動變阻器（阻值X圍0~200Q,額定電流2A）

已知兩個表的刻度盤上都將量程均勻分為6大格,要求從0.1A起對每條刻線一一進行核對,為此,從備用的

電阻器中,R。應(yīng)選用，R應(yīng)選用.1用字母代號填寫）

［審題］本題中給出了固定限流電阻的選擇，首先要明確其作用，實驗要求電流X圍在0.l~0.6A之間，即電路中僅有

限流電阻時的電流要略大于0.6A,同時要配合滑動變阻器,保證電路中的最小電流不超過0.1A.

［解析］己知改裝表量程為0~0.6A,要求從0.1A起對每條刻線進行核對,所以，電路中最大電流不能小于0.6A,最小

￡

電流不能大于0.1A.電源電動勢為6v,根據(jù)歐姆定律R電路中最小總電阻不能大于10Q,電路中除固定電

息￡

阻和滑動變阻器外,其它電阻總阻值等于0.44Q,所以固定電阻R。應(yīng)選用A（8Q）；又因最大總電阻不能小于60

Q,滑動變阻器應(yīng)選用D（2000）.

［總結(jié)］⑴要正確理解限流電阻的限流作用--使電路中的電流不超過電流表的量程以條應(yīng)理解為：在保證電

流表能達到滿量程的條件下，通過電流表的電流不過大.所以限流電阻的阻值不能大于使電流表達到滿偏時的阻

值.

（2）注意區(qū)分限流電阻與滑動變阻器的作用，限流電阻的作用是使電路中的電流不要過小（不小于0.6A）,

而滑動變阻器的作用是使電路中的電流要達到足夠?。ú淮笥?.1A）.

［例24］用伏安法測量某一電阻R、的阻值,現(xiàn)有實驗器材如下：

A、待測電阻R.（阻值大約為、5C,額定功率為1W）

B、電流表、io~O.6A,內(nèi)阻0.2Q〕

C、電流表A,10~3A,內(nèi)阻0.05Q）

D、電壓表V；（0~3丫，內(nèi)阻31（。）

E、電壓表V；（0T5V,內(nèi)阻15KQ）

F、滑動變阻器R。（0-50Q）

G、蓄電池（電可;勢為6V）

II、電鍵、導(dǎo)線

11/14

為了較準確測量R、的阻值，保證器材的安全，以便操作方便，電壓表、電流表應(yīng)選擇,并畫出實驗電

路圖.

［審題］本題中待側(cè)電阻的額定功率、電阻估計值已知，可估算通過電阻的電流與其兩端電壓，是選擇電流表、電

壓表量程的關(guān)鍵,另外，電流表的內(nèi)外接法與滑動變阻器的接法也需要計算確定.

［解析］、確定電流表、電壓表的量程.被測電阻的額定電壓、額定電流分別為

1____________RX

U毒==、佞=歷=2.2，

則電流表選用A|,電壓表選用V,

KE

2、確定電流表的內(nèi)、外接法

圖10-12

計算臨界電阻”=4勺位丫=J02X3000Q=24.5Q,心,則安培表必須

外接.

3、確定控制電路

因滑動變阻器的全阻值R。大于被測電阻R,故首先考慮變阻器的限流接法.

限流接法：人上限流取值X圍為：

E6

L=------------=----------a=o.iia

最?。好缶W(wǎng)+及5+50

最大：I額=0.45A

%=--------R*=8.30

那么，滑動變阻器的阻值（滑動頭移動時）不得小于的電壓變化X圍為0.55V?

2.25V,安全可行.

若采用變阻器的分壓接法,因R>R,會操作不方便,因此應(yīng)選擇變阻器的限流接法.電路如圖10-12所示.

［總結(jié)］本題需要選擇電流表、電壓表品程以與測量電路和控制電路,解題時為避免混亂,可分步選擇,將題目分解,

既明確，又不易遺漏.

［例］測量某電阻的阻值.已知約為左右.下表給出可供選擇器材.請畫出你所設(shè)計的實驗原理圖（至

25RXRX5Q

少3種），并標明所選器材的規(guī)格或代號.

［審備在：另有導(dǎo)線右干，各器材數(shù)目均只一個題］該題要求至少應(yīng)用3種設(shè)計方案,需要熟練掌握測電阻

的原理和方法,列出所有的測電阻的基本方法,看題目中給出的儀器是否適合,靈活利用、變通,充分發(fā)揮題目中

所給儀器的作用.

［解析］

方案一：應(yīng)用伏-安法測電阻，見圖10T6.

選R,,還是選人,就是出于對實驗安全方面的考慮.R,與G表,可改裝成3V左右

的電壓表；R,與G表,只能改裝成0.3V左右電壓表,這樣小的電壓表既不能安全實

驗,也不能進行精確測量.

電流表外接而不內(nèi)接,是出于對實驗結(jié)果精確程度的考慮.因為改裝后的電壓表內(nèi)圖10/6

12/14

阻遠大于R,這樣測量系統(tǒng)誤差較小.選A