高中物理電學(xué)實驗經(jīng)典題型分析

教師：______學(xué)生：______時間:_____年_____月____日____段課題電學(xué)實驗經(jīng)典題型分析用伏安法測量一個定值電阻的器材規(guī)格如下：待測電阻Rx（約100Ω）;直流電流表（量程0~10mA、內(nèi)阻50Ω）;直流電壓表（量程0~3V、內(nèi)阻5kΩ）;直流電源（輸出電壓4V、內(nèi)阻不計）；滑動變阻器（0~15Ω、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.圖10-5【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。圖10-5【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＜，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，當滑動變阻器阻值調(diào)至最大，通過負載的電流最小，Imin==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、電流范圍，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、電壓變化范圍太小，仍不能用限流接法。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R0、電阻箱R1、滑動變阻器R2、單刀單擲開關(guān)S1、單刀雙擲開關(guān)S2、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】驗電路如右圖所示。⑵①將S2與Rx相接，記下電流表指針所指位置。②將S2與R1相接，保持R2不變，調(diào)節(jié)R1的阻值，使電流表的指針指在原位置上，記下R1的值，則Rx＝R1。例3、用以下器材測量一待測電阻Rx的阻值（900～1000Ω）：電源E，具有一定內(nèi)阻，電動勢約為；電壓表V1，量程為，內(nèi)阻r1＝750Ω；電壓表V2，量程為5V，內(nèi)阻r2＝2500Ω；滑動變阻器R，最大阻值約為100Ω；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?！窘馕觥咳鐖D所示例4用以下器材測量一待測電阻的阻值。器材（代號）與規(guī)格如下：電流表A1（量程250mA,內(nèi)阻r1為5Ω)；標準電流表A2（量程300mA,內(nèi)阻r2約為5Ω）；待測電阻R1（阻值約為100Ω）；滑動變阻器R2（最大阻值10Ω）；電源E（電動勢約為10V，內(nèi)阻r約為1Ω）；單刀單擲開關(guān)S，導(dǎo)線若干。⑴要求方法簡捷，并能測多組數(shù)據(jù)，畫出實驗電路原理圖，并標明每個器材的代號.⑵需要直接測量的物理量是_______,用測的量表示待測電阻R1的計算公式是R1＝________?！窘馕觥竣艑嶒炿娐穲D如圖所示。⑵兩電流表A1、A2的讀數(shù)為I1、I2和電流表A1的內(nèi)阻為r1，待測電阻R1的阻值的計算公式是：例5有一電阻Rx，其阻值在100～200Ω之間，額定功率為。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，RA1=100Ω安培表A2，量程為1A，RA2=20Ω電壓表V1，量程為5V，RV1=10kΩ電壓表V2，量程為15V，RV2=30kΩ變阻器R1，變阻范圍0～20Ω，2A變阻器R2，變阻范圍0～1000Ω，1A9V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?！窘馕觥竣旁试S通過電阻中電流可能的最大值由：得，。因為電阻可能為200Ω，所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A1。又因為,所以。因為電阻可能為100Ω，所以允許加在電阻兩端的電壓的最大值可能是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V1。因為R1＜R2,且2A＞35mA,所以應(yīng)選變阻器R1。因為R1＜Rx所以滑動變阻器連接方式應(yīng)選用分壓電路。因為<,所以應(yīng)選用外接電路。⑵實驗所用電路如圖所示例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A1的內(nèi)阻r1，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（A1）量程10mA，內(nèi)阻r1待測（約40Ω）電流表（A2）量程500μA，內(nèi)阻r2=750Ω電壓表（V）量程10V，內(nèi)阻r3=10kΩ電阻（R1）阻值約100Ω，作保護電阻用滑動變阻器（R2）總阻值約50Ω電池（E）電動勢，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，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A2的內(nèi)阻r2已知，因此將兩電流表并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)規(guī)律I1r1=I2r2可求出電流表A1的內(nèi)阻r1=。加在電流表兩端的電壓最大值Um=Imr2=，而滑動變阻的最大阻值只有50Ω，如果將滑動變阻器接成限流，會超過電流表的量程，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)的范圍很小，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R1接在干路上用作限流，電路圖如圖所示。mAVV例7（2006年全國Ⅰ、Ⅲ）現(xiàn)要測量某一電壓表的內(nèi)阻。給定的器材有：待測電壓表（量程2V，內(nèi)阻約4kΩ），電流表（量程，內(nèi)阻約500Ω）；直流電源E（電動勢約，內(nèi)阻不計）；固定電阻3個：R1=4000Ω，R2=10000Ω，R3=15000Ω；電鍵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。mAVV⑴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I，則電壓表內(nèi)阻RV=_________。R1SEVmA【解析】⑴實驗電路如圖所示，若選用電阻R1R1SEVmAU＝·R＝×2000＝＞1V，電流表讀數(shù)I＝＝＝＝＞，R1符合要求，同理可得R2、R3不符合要求，故選R1。⑵電路接通后，通過R1的電流I1＝，則通過電壓表的電流為I2＝I－I1＝I－，所以電壓表的內(nèi)阻RV＝＝【備考提示】本題涉及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。【變式題】A1例8（2006年全國Ⅱ）現(xiàn)要測定一個額定電壓4V、額定功率的小燈泡（圖中用eq\o\ac(○,×)表示）的伏安特性曲線。要求所測電壓范圍為～4V。A1A2V現(xiàn)有器材：直流電源E（電動勢，內(nèi)阻不計），電壓表（量程，內(nèi)阻約為4×104Ω），電流表（量程250mA，內(nèi)阻約為2Ω），電流表（量程500mA，內(nèi)阻約為1Ω），滑動變阻器R（最大阻值約為30ΩA2V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。A2【解析】在測量小燈泡的伏安曲線時，由于題目要求電壓范圍為～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I=，因此電流表應(yīng)該選用A2臨界電阻大于小燈泡電阻，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R0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：電流表（量程、3A）；電壓表（量程3V、15V）定值電阻（阻值1、額定功率5W）定值電阻（阻值10，額定功率10W）滑動變阻器（陰值范圍0--10、額定電流2A）滑動變阻器（阻值范圍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；R0應(yīng)選擇的定值電阻，R應(yīng)選擇阻值范圍是的滑動變阻器。引起該實驗系統(tǒng)誤差的主要原因是?！窘馕觥浚?）3，，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（），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Ω左右，加上保護電阻，最大電流在左右，所以選量程為的電流表；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、電壓表取值范圍小，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0～10Ω能很好地控制電路中的電流和電壓，若取0～100Ω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：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I1，電流表A的示數(shù)為I2；改變滑動變阻器的位置后，電流表G的示數(shù)為I1′，電流表A的示數(shù)為I2′。則可知此電源的內(nèi)電阻測量值為r=，電動勢測量值為E=?！窘馕觥扛呻姵氐碾妱觿莺蛢?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，故需要將電流表改裝為電壓表，且改裝后電壓表的量程應(yīng)該達到，則總電阻為，故定值電阻應(yīng)選用的序號為的電阻，滑動變阻器應(yīng)選用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，解之，得，【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，科當標準電阻用）一只電流表（量程=,內(nèi)阻）和若干導(dǎo)線。①請根據(jù)測定電動勢E內(nèi)電阻的要求，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,讀處與對應(yīng)的電流表的示數(shù)I,并作記錄當電阻箱的阻值時，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（）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+rg），解得：，根據(jù)R-1/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6④（~）；（~）【例12】某同學(xué)為了較精確的測量一阻值約為20Ω的電阻Rx的阻值.①在以下備選器材中電流表應(yīng)選__________,電壓表應(yīng)選_______,變阻器應(yīng)選_________.（只填寫器材對應(yīng)的字母代號）電源E（電動勢3V、內(nèi)阻可忽略不計）電流表A1（量程50mA，內(nèi)阻約12Ω）電流表A2（量程3A，內(nèi)阻約Ω）電壓表V1（量程3V，內(nèi)阻約3kΩ）電壓表V2（量程15V，內(nèi)阻約15kΩ）滑動變阻器R1（0～10Ω，允許最大電流A）滑動變阻器R2（0～1000Ω，允許最大電流A）定值電阻R（30Ω，允許最大電流）開關(guān)及導(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范圍盡可能大一些，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I，則計算待測電阻的阻值表達式為Rx＝________________?！窘馕觥繙y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，顯然超過了電流表A150mA的量程，但電流表A2的量程又太大，故我們可以將定值電阻R（30Ω）與待測電阻Rx相串聯(lián)，此時電路中的最大電流，利用電流表A1測量電流即可。由于要求直接測量量的變化范圍盡可能大一些，故只能采用分壓電路，且滑動變阻器使用電阻較小的R1。最后我們確定電流表的解法：由于此時電路的臨界電阻，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I，則計算待測電阻的阻值表達式.【例13】現(xiàn)有器材：量程為、內(nèi)阻約30-40的電流表一個，定值電阻R1=150，定值電阻R2=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）的電動勢。（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，干電池的電動勢約為，如果把定值電阻R1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，回路中電流約為/180=，而如果把定值電阻R2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130，回路中電流約為/130=，顯然，該電流已超過電流表的量程?？紤]到實驗的可行性，此時用定值電阻R2與R1串聯(lián)即可，故有如下解答：（1）連圖：左圖只用R1接入電路；右圖用R1和R2串聯(lián)接入電路。(連線如圖)（2）設(shè)I1是外電阻為R1時的電流，I2是外電阻為R1和R2串聯(lián)時的電流，則有，RAR滑GRAR滑G【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：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I1，電流表A的示數(shù)為I2；改變滑動變阻器的位置后，電流表G的示數(shù)為I1′，電流表A的示數(shù)為I2′。則可知此電源的內(nèi)電阻測量值為r=，電動勢測量值為E=?！窘馕觥扛呻姵氐碾妱觿莺蛢?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，故需要將電流表改裝為電壓表，且改裝后電壓表的量程應(yīng)該達到，則總電阻為，故定值電阻應(yīng)選用的序號為的電阻，滑動變阻器應(yīng)選用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，解之，得，.【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（變化范圍0-10Ω）、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，內(nèi)阻是Ω.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）作出圖線，可得小燈泡工作電流為安，工作電壓為伏，因此小燈泡實際功率為瓦.【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所示，用米尺測量金屬絲的長度l=0.810m．金屬絲的電阻大約為4Ω，先用伏安法測出金屬絲的電阻，然后根據(jù)電阻定律計算出該金屬材料的電阻率．(1)從圖中讀出金屬絲的直徑為mm.(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V，內(nèi)阻很?。籅.電流表A1：量程0～A，內(nèi)阻0.125Ω;C．電流表A2：量程0～3.0A，內(nèi)阻0.025Ω;D．電壓表V：量程0～3V，內(nèi)阻3kΩ;E.滑動變阻器R1：最大阻值10Ω；F.滑動變阻器R2：最大阻值50Ω;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。(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Rx=4.1Ω，則這種金屬材料的電阻率為Ω·m.（保留二位有效數(shù)字）【解析】(1)從螺旋測微器主尺讀出mm，再從游尺讀出，故金屬絲的直徑為.(2)電路中的最大電流，顯然超過了電流表A1A的量程，但電流表A2的量程又太大，故電流表應(yīng)該選用A1，由于滑動變阻器R1最大阻值為10Ω，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，故電流表采用外解法.(3）實驗電路如圖所示(4)利用電阻定律，則×10-6Ω·m.【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，內(nèi)電阻小于Ω)B．電流表G（滿偏電流3mA，內(nèi)阻Rg=10Ω)C．電流表A(0～，內(nèi)阻Ω)D．滑動變阻器R1(0～20Ω,10A)E.滑動變阻器R2(0～200Ω,lA)F．定值電阻R0(990Ω)G．開關(guān)和導(dǎo)線若干(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I1—I2圖線（I1為電流表G的示數(shù)，I2為電流表A的示數(shù)），則由圖線可以得被測電池的電動勢E=V，內(nèi)阻r=Ω?！窘馕觥勘绢}中測定干電池的電動勢和內(nèi)電阻需要用電壓表和電流表，由于題中只給了兩個電流表，故可以通過改裝來實現(xiàn).因為定值電阻R0=990Ω，則電流表G與之串聯(lián)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，即由I1—I2圖線可以看出，圖線與縱軸的交點為，即，故電動勢E=；又因為圖線的斜率，即，故.圖10-3圖10-3【例18】如圖10-3所示，滑動變阻器電阻最大值為R，負載電阻R1=R，電源電動勢為E,內(nèi)阻不計.（1）當K斷開，滑動頭c移動時，R1兩端的電壓范圍是多少（2）當K閉合，滑動頭c移動時，R1兩端的電壓范圍是多少（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R1上的電壓U1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【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≤U1≤E（2）若K閉合，則該控制電路為滑動變阻器的分壓接法，故0≤U1≤E（3）U1=IR并，R并=,I=得：U1=【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范圍不同【例19】用伏安法測量某一電阻Rx阻值，現(xiàn)有實驗器材如下：待測電阻Rx（阻值約5Ω,額定功率為1W）；電流表A1（量程0~A,內(nèi)阻Ω）;電流表A2（量程0~3A，內(nèi)阻Ω）;電壓表V1（量程0~3V，內(nèi)阻3kΩ）;電壓表V2（量程0~15V，內(nèi)阻15kΩ）;滑動變阻器R0（0~50Ω）,蓄電池（電動勢為6V）、開關(guān)、導(dǎo)線.為了較準確測量Rx阻值，電壓表、電流表應(yīng)選________，并畫出實驗電路圖.【審題】該題要求選擇實驗儀器、測量電路及控制電路，因為滑動變阻器的全阻值大于被測電阻Rx，故首先考慮滑動變阻器的限流接法【解析】由待測電阻Rx額定功率和阻值的大約值，可以計算待測電阻Rx的額定電壓、額定電流的值約為U=V≈V,I=A=A.則電流表應(yīng)選A1，電壓表應(yīng)選V1.又因=Ω＞Rx，則電流表必須外接.圖10-4因為滑動變阻器的全阻值大于被測電阻Rx，故首先考慮滑動變阻器的限流接法，若用限流接法，則被測電阻Rx上的最小電流為Imin==A＜I額，因該實驗沒有對電流、電壓的調(diào)節(jié)范圍未作特殊要求，故用限流電路.電路如圖10-4所示.圖10-4【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)，故限流接法是首選，只要能保證安全且有一定的調(diào)節(jié)范圍即可?！纠?0】用伏安法測量一個定值電阻的器材規(guī)格如下：待測電阻Rx（約100Ω）;直流電流表（量程0~10mA、內(nèi)阻50Ω）;直流電壓表（量程0~3V、內(nèi)阻5kΩ）;直流電源（輸出電壓4V、內(nèi)阻不計）；滑動變阻器（0~15Ω、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。圖10-5【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＜，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，當滑動變阻器阻值調(diào)至最大，通過負載的電流最小，Imin==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所示.圖10-5【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、電流范圍，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、電壓變化范圍太小，仍不能用限流接法?！纠?1】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：圖10-7（1）待測電阻Rx（約100Ω）圖10-7（2）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50Ω）（4）直流電壓表（量程0~3V，內(nèi)阻5KΩ）（5）滑動變阻器（阻值范圍0~15Ω，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。圖10-8【解析】因滑動變阻器阻值小于待測電阻Rx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，Rx的阻值和電壓表的阻值相差較多，所以應(yīng)選用安培表外接電路，實物連接如圖10-8所示?；瑒幼冏杵鞣謮航臃〞r，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。圖10-8【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。（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?！纠?2】某電壓表的內(nèi)阻在20～50KΩ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200μA)，電流表A2(量程5mA)，電流表A3(量程，滑動變阻器R(最大阻值1kΩ)，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).圖10-9(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)及連線已畫出).圖10-9【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?！窘馕觥侩妷罕淼氖緮?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所以應(yīng)選電流表A1，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E圖10-10E圖10-10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。圖10-11【例23】有一改裝的電流表A1需要與一標準電流表A2進行校對，采用如圖所示10-11的電路，其中E為電源，R0為一限流電阻，R為一可變電阻，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。實驗中已有的器材及其規(guī)格如下：圖10-11蓄電池E（電動勢6v，內(nèi)阻約為Ω），改裝電流表A1（量程0~,內(nèi)阻約為Ω）標準電流表A2(量程0~~3A,內(nèi)阻不超過Ω）實驗中備有的電阻器規(guī)格如下：A．固定電阻（阻值8Ω，額定電流2A）B．固定電阻（阻值15Ω，額定電流2A）C．滑動變阻器（阻值范圍0~20Ω，額定電流2A）D，滑動變阻器（阻值范圍0~200Ω，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，要求從起對每條刻線一一進行核對，為此，從備用的電阻器中，R0應(yīng)選用，R應(yīng)選用。（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，實驗要求電流范圍在~之間，即電路中僅有限流電阻時的電流要略大于，同時要配合滑動變阻器，保證電路中的最小電流不超過。【解析】已知改裝表量程為0~，要求從起對每條刻線進行核對，所以，電路中最大電流不能小于，最小電流不能大于。電源電動勢為6v，根據(jù)歐姆定律，電路中最小總電阻不能大于10Ω，電路中除固定電阻和滑動變阻器外，其它電阻總阻值等于Ω，所以固定電阻R0應(yīng)選用A（8Ω）；又因最大總電阻不能小于60Ω，滑動變阻器應(yīng)選用D（200Ω）?！究偨Y(jié)】（1）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過多，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?。ú恍∮冢瑒幼冏杵鞯淖饔檬鞘闺娐分械碾娏饕_到足夠?。ú淮笥冢！纠?4】用伏安法測量某一電阻Rx的阻值，現(xiàn)有實驗器材如下：

A、待測電阻Rx（阻值大約為5Ω，額定功率為1W）

B、電流表A1（0~，內(nèi)阻Ω）

C、電流表A2（0~3A，內(nèi)阻Ω）

D、電壓表V1（0~3V，內(nèi)阻3KΩ）

E、電壓表V2（0~15V，內(nèi)阻15KΩ）

F、滑動變阻器R0（0~50Ω）

G、蓄電池（電動勢為6V）

H、電鍵、導(dǎo)線

為了較準確測量Rx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及其兩端電壓，是選擇電流表、電壓表量程的關(guān)鍵，另外，電流表的內(nèi)外接法及滑動變阻器的接法也需要計算確定。圖10-12【解析】1、確定電流表、電壓表的量程。被測電阻Rx的額定電壓、額定電流分別為

則電流表選用A1，電壓表選用V1

2、確定電流表的內(nèi)、外接法

計算臨界電阻，RX<R，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R0大于被測電阻RX，故首先考慮變阻器的限流接法。

限流接法：RX上限流取值范圍為：

最?。?/p>

最大：I額=

那么，滑動變阻器的阻值（滑動頭移動時）不得小于。RX的電壓變化范圍為～，安全可行。

若采用變阻器的分壓接法，因R0>RX，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。圖10-12【總結(jié)】本題需要選擇電流表、電壓表量程以及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?！纠?5】測量某電阻Rx的阻值.已知Rx約為5Ω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（至少3種），并標明所選器材的規(guī)格或代號.備注：另有導(dǎo)線若干，各器材數(shù)目均只一個備注：另有導(dǎo)線若干，各器材數(shù)目均只一個【審題】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?！窘馕觥繄D10-16方案一：應(yīng)用伏-安法測電阻，見圖10-16.圖10-16選R2，還是選R1，就是出于對實驗安全方面的考慮.R2與G表，可改裝成3V左右的電壓表；R1與G表，只能改裝成左右電壓表，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)阻遠大于Rx，這樣測量系統(tǒng)誤差較小.選A1表，而不選A2表是出于精確讀數(shù)的考慮.A1、A2誠然都能滿足安全的要求，但小量程表讀數(shù)相對誤差要小得多，顯然這是精確原則的應(yīng)用.圖10-17R3作為控制線路的主元件，其控制電壓方便與否，與R3、Rx值相對大小有關(guān).當兩電阻相近時，為了線路簡單、經(jīng)濟，控制電路適宜用限流接法，這主要是出于實驗操作是否方便的考慮.圖10-17方案二：應(yīng)用全電路歐姆定律測電阻.見圖10-17.原理：令Rx短路，調(diào)R1，測得I1后，由全電路歐姆定律得E=I1（r+R1+0+RA）接著去掉短路線，可得I2，同理得E=I2（r+R1+Rx+RA）可求Rx.圖10-18討論：用R1為何不用R2顯然是考慮了測量方便問題，是方便原則的應(yīng)用.因為R1調(diào)節(jié)時能用到Ω變化，對電流調(diào)整是有利的.圖2設(shè)計較圖1，主要是考慮了節(jié)省器材原則，這也可以說是經(jīng)濟原則的應(yīng)用.圖10-18方案三：歐姆表原理測電阻，見圖10-18.原理：先讓ab短路，調(diào)R1使A1滿偏，此時內(nèi)阻為