0708电学实验的设计思路与方法文档格式.docx

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伏安法、替代法、半偏法。

对这3大类实验方案所用的物理器材进行比较，我们发现：

1、伏安法不会用到电阻箱，而替代法和半偏法都有电阻箱。

2、替代法最显著的特征是有单刀双掷开关，半偏法的显著特征是有比待测电表电阻大或小上100倍的滑动变阻器。

3、伏安法中的比较法往往有定值电阻。

由此，我们总结出测电阻方案的选择思路是:

首先看有无电阻箱，再看有无定值电阻。

有单刀双掷开关→→替代法。

有电阻箱→→

有大或小100倍的滑动变阻器→→半偏法。

无定值电阻→→首用伏安法，其次用伏伏法或安安法。

无电阻箱→

有定值电阻→只有一种表可用，定值电阻充当电表，叫定值电阻比较法（即安阻法或伏阻法）。

→有两种表可用（但电路不匹配），定值电阻用于改装、扩大待测量或保护电路。

即：

有电阻箱，首选替代法其次是半偏法。

无电阻箱无定值电阻，首选伏安法其次是伏伏法安安法。

无电阻箱有定值电阻，原则上还是伏安法测电阻，其中定值电阻或充当电表、或用于改装电表、或用于扩大待测量或保护电路。

这是最难的。

以上思路进一步解释为

1、首先确定大的方案：

替代法半偏法伏安法中的哪一种

2、排除替代法和半偏法后，如果没有电阻箱又无定值电阻，则首用伏安法，其次用伏伏法或安安法。

3、排除替代法和半偏法后，如果出现了定值电阻，基本原则还是伏安法测电阻，只是要考虑定值电阻的用途。

四、设计案例与针对演习

【例1】在测金属丝电阻实验时，除被测金属丝（电阻大约4欧姆）外，还有如下供选择的器材：

A、直流电源：

电动势约4.5V，内阻很小。

B、电流表A1：

量程0～0.6A,内阻约0.125Ω。

C、电流表A2：

量程0～3.0A,内阻约0.025Ω。

D、电压表V：

量程0～3V,内阻约3KΩ。

E、滑动变阻器R1：

最大阻值10Ω。

F、滑动变阻器R2：

最大阻值50Ω。

G、开关、导线等。

为了测量电阻，你选用的实验方案是，选用的器材有：

（填器材前的序号），画出实验电路图。

【设计思路】所提供的器材中“无电阻箱也无定值电阻，首选伏安法其次是伏伏法安安法”。

考虑到电源是唯一的，对应的电压表用D；

估算得最大电流约翰0.75A，电流表可用B，由此确定测电阻的方案是伏安法。

【参考答案】伏安法，ABDEG，实验电路是限流外接（图1）。

【例2】要测量一只电压表的内阻RV，提供的器材有：

A、待测电压表V（量程0～3V，内阻约为3k）；

B、电阻箱R（阻值0～9999.9）；

C、滑动变阻器

（阻值0～20，额定电流1A）；

D、滑动变阻器

（0～1700，额定电流0.5A）；

E、电源E（电动势约6V，内阻约0.5）；

F、开关S及导线若干．　　要求较准确地测量待测电压表的内电阻RV，请从上述器材中选择适当的器材设计测量电路，并在方框中画出电路图，图中电阻要标明符号．

【设计思路】这是测电压内阻，提供有电阻箱R，且有小得多（小于100倍）的滑动变阻器，可用恒压半偏法测V表的内电阻。

【参考答案】本题用恒压半偏法测电阻，所用器材按序号是ABCEF，实验电路见图2.

【例3】请你设计一个电路来测量电流表A1的内阻

（约100Ω），要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据。

可供选择器材如下：

A．电压表（V）量程15V，内阻RV=10kΩ

B．电流表（A1）量程10mA，内阻r1≈100Ω待测

C．电流表（A2）量程1000μA，内阻r2=800Ω

D．滑动变阻器Rl=20Ω

E．滑动变阻器R2=l00Ω

F．电池E=1.5V，内阻很小

G．电键及导线若干

请你根据提供的器材，设计一个测量电流表内阻的电路图，并写出相关测量公式。

伏安法电路如图3－1，存在的问题是：

伏特表量程太大，滑动变阻器与被测电阻大小相当，限流效果不好。

考虑到A2表内阻已知，可当电压表用，且A1和A2两只表的电压量程基本相等（A1表两端电压大约1V，A2表两端电压0.8V），确定实验方案为安安法，电路如图3－2（所用器材见图中的代号）。

【参考答案】本题用安安法测电流表电阻。

，I1、I2分别是电流表A1、A2的读数，r2是电流表A2的内阻。

【例4】有一量程为10mA、内阻约为10～50Ω之间的直流电流表，代号为A．为了较准确

地测定出该电流表内阻，实验室准备了以下器材：

（左边为元件代号）

B．电流表（0～0.6A，≈0.2Ω）C．电流表（0～20mA，≈100Ω）

D．电压表（0～15V，≈8kΩ）E．电压表（0～3V，≈3000Ω）

F．直流电源（E=3V，内阻约10Ω）G．交流电源（ε=6V，内阻不计）

H．滑动变阻器（0～100Ω，0.5A）I．滑动变阻器（0～1000Ω，0.1A）

J．电阻箱（0～99.9Ω）K．单刀双掷开关

另导线若干

（1）请你设计一种测量该电流表内阻的实验电路，在该电路中滑动变阻器要求起限流作用．在右边画出电路图，在电路图中标明各元件代号．

（2）简要说明测量方法．

【设计思路】所提供的器材中“有电阻箱且有单刀双掷开关，首选替代法”。

【参考答案】

（1）如右图

（2）k接a，调节I（开始应放在最大阻值处），使A接近满偏，读出C的示数I，然后将k合到b，调节J，使C的示数仍为I，读出这时J的示数，就是被测电流表A的内阻值．

【例5】某同学为了测电流表A1的内阻r1的精确值，有如下器材：

A、电流表（A1量程300mA，内阻约为5Ω）B、电流表（A2量程600mA，内阻约为1Ω）

C、电压表（V量程15V，内阻约为3KΩ）D、定值电阻（R0=5Ω）

E、滑动变阻器（R10~10Ω，额定电流为1A）F、滑动变阻器（R20~250Ω，额定电流为0．3A）

G、电源（电动势为3V，内阻较小）H、导线、电键

（1）要求电流表A1的示数从零开始变化，且能多测几组数据，尽可能减少误差。

请画出测量用的电路图，并在图中标出所用器材的代号。

（2）若选测量数据中的一组来计算电流表A1的内阻r1，则所用电流表A1的内阻r1表达式为r1=；

式中各符号的意义_______________________________________________________________。

【设计思路】所提供的器材中“无电阻箱但有定值电阻，只能是伏安法测电阻”。

若用图5－1所示电路，电压表量程太大，转而选用电流表A2，让电流表和定值电阻配合使定值电阻充当电压表作用。

这种测电阻的方案称为定值电阻比较法，也叫安阻法。

（1）如图所示

（2）

I2、I1分别为某次实验时电流表A2、A1的示数，RO是定值电阻的电阻大小。

【例6】用伏安法测量某电阻的阻值大小，现有实验器材如下：

A．待测电阻RX（约1000Ω）。

B．电流表A1（0～0.6A,内阻约0.2Ω）；

C．电流表A2（0～5mA,内阻约0.05Ω）；

D．电压表V1（0～1v，内阻r1＝1kΩ）；

E．电压表V2（0～15v，内阻r2约15kΩ）；

F．定值电阻R0＝2kΩ）；

G．蓄电池（电动势4V,内阻约0.5）；

H．滑动变阻器（0～30Ω）。

I．电键、导线；

要求应用上述器材，设计一个伏安法测电阻Rx的电路，在实验过程中要读数误差小，你选用的实验器材有（填器材前的序号），请画出相应的实验电路图，写出计算待测电阻的公式。

【设计思路】所提供的器材中“无电阻箱但有定值电阻，原则上还是伏安法测电阻”，初步考虑用电路图6－1，只是其中的电压表在整个测量电路中不适配（V1的量程太小，V2的量程太大），考虑到V1表的内阻已知，可将其改装成量程为3V的电压表，设计成图6-2所示的电路即可。

（1）测量电路见图5－2.

所用器材有ACDFGHI,测量电路见图5－2.

下面是综合训练一

1、科学实验是人们认识自然的重要手段。

电学实验中经常需要测量某负载的电阻。

（1）测电阻的方法有多种，现在有一只标有“220V，100W”灯泡，它正常工作时的电阻为_______Ω。

若用多用电表中欧姆挡来测量这只灯泡的电阻，则测出的电阻应______灯泡正常工作时电阻（填“大于”“等于”“小于”）。

这是因为______________________________

_____________________________________________________________。

（2）请您用下列器材设计一个实验，测定灯泡正常工作时的电阻值。

A．220V交流电源B．单刀双掷开关一只

C．电阻箱一只（0~999Ω额定电流1A）D．交流电表一只（0~0.6A）

E．导线若干

⑴你选用的实验方案是，选用的器材有：

（填代号），⑵画出实验电路图。

1、

（1）484小于灯泡电阻随温度变化而变化，温度越高电阻越大

（2）①电路原理图如图所示

②a.按原理图连好电路，电阻箱阻值置于最大值

b.单刀双掷开关置于1位置，读出电流表读数I

c.将单刀双掷开关置于2位置，调节电阻箱使电流表的读数仍为I

d.读出电阻箱的阻值R，即为该灯泡电阻

2、测一个阻值约为25kΩ的电阻，备有下列器材：

A.电流表（量程100μA，内阻2kΩ）B.电流表（量程500μA，内阻300Ω）

C.电压表（量程10V，内阻100kΩ）D.电压表（量程50V，内阻500kΩ）

E.直流稳压电源（电动势15V，允许最大电流1A）F.滑动变阻器（最大电阻1kΩ，额定功率1W）

G.导线若干

⑴你选用的实验方案是，⑵电流表应选，电压表应选．⑶画出测量Rx的原理图

3、从下面给定的器材中选出适当的实验器材（有些器材的阻值是大约值,有些器材的阻值是准确值）。

设计一个测量阻值Rx约为15kΩ的电阻的电路,要求方法简捷,要尽可能提高测量的精度。

A、电流表A1,量程1mA,内阻rA1≈50ΩB、电流表A2,量程300μA,内阻rA2≈300Ω

C、电流表A3,量程100μA,内阻rA3≈500ΩD、电压表V1,量程10V,内阻rV1=15kΩ

E、电压表V2,量程3V,内阻rV2=10kΩF、滑动变阻器R1,全阻值50Ω,额定电流为1A

G、滑动变阻器R2,全阻值500Ω,额定电流为1AH、电池组,电动势3V,内阻很小但不能忽略。

I、开关及导线若干

⑶在所测量数据中选一组数据计算Rx,计算表达式Rx=,表达式中各符号表示的意义是

提示：

本题中没有电阻箱，只能用伏安测电阻。

参考答案：

⑴A2V2R1或R2均可以;

⑵

⑶

U2表示电压表V2的示数,I2表示电流A2的示数.rV2表示电压表V2的内阻。

4、某电流表G的满偏电流Ig为200μA，内阻估计在400～600Ω之间．为测定电流表G的内阻Rg，提供选用的器材如下：

（A）滑动变阻器（阻值范围0—200Ω）（B）滑动变阻器（阻值范围0～175Ω）

（C）电阻箱（阻值范围0—999Ω）（D）电阻箱（阻值范围0～99999Ω）

（E）电源（电动势6V，内阻0．3Ω）（F）电源（电动势12V，内阻0．6Ω）

根据你的实验方案，R最好选用______，R′最好选用_______，E最好选用_______．（填入选用器材的字母代号）。

5、某电压表的内阻在20千欧～50千欧之间，现要测量其内阻，实验室提供下列可选用的器材:

　　A、待测电压表V（量程3V）　　B、电流表A1（量程200μA）　　C、电流表A2（量程5mA）

　　D、电流表A3（量程0.6A）　　E、滑动变阻器R（最大阻值1KΩ）　F、电源ε（电动势4V）

　　G、电键K。

　你选用的实验方案是，选用的器材有：

（填代号），画出实验电路图。

6、某待测电阻大小约为120Ω，为了精确测量该电阻的阻值，该同学从实验室找来了以下器材：

A、电流表A1（0～40mA，r1=10Ω）B、电流表A2（0～100mA，r2≈5Ω）

C、滑动变阻器R（0～10Ω）D、定值电阻R0（阻值为100Ω）

E、电源E（电动势6V，内阻不能忽略）F、开关、导线若干

实验中要求调节范围尽可能大，请在方框内画出符合要求的电路图，用I1、I2分别表示电流表A1、A2的示数，该同学通过描点得到了如图乙所示的I1-I2的图像，则电阻的阻值为Ω

7、（10分）有一电压表V1量程为3V，内阻约为3000Ω，要较准确地测量该电压表的内阻，提供的实验器材有：

A、电源E：

电动势约为15V，内阻可忽略不计；

量程为0–100mA，内阻r1=20Ω；

C、电压表V2，量程为2V，内阻r2=2000Ω；

D、定值电阻R1：

阻值R1=20Ω；

E、定值电阻R2：

阻值R2=3Ω；

F、滑动变阻器R0：

最大阻值为10Ω，额定电流1A；

G、单刀单掷开关S，导线若干；

（1）实验中应选用的电表和定值电阻分别是。

（用题中器材相应的代号）

（2）设计一个测量电压表V1的内阻的实验电路，画出原理图。

（3）说明实验所要测量的量：

；

写出计算电压表V1的内阻RV的计算公式为RV=。

7、

（1）V2；

R1（2分）

（2）如图（4分）

（3）电压表V1的示数U1；

电压表V2的示数U2（2分）

表达式U1R2/U2

8、（04天津卷）现有一块59C2型的小量程电流表G（表头），满偏电流为

，内阻约为800～850

，把它改装成

、

的两量程电流表。

可供选择的器材有：

A、滑动变阻器R1，最大阻值20

；

B、滑动变阻器

，最大阻值

C、电阻箱

D、定值电阻

，阻值

E、电池E1，电动势1.5V；

F、电池

，电动势

G、电池

（所有电池内阻均不计）H、标准电流表A，满偏电流

I、单刀单掷开关

和

，J、单刀双掷开关

，电阻丝及导线若干。

你准备采用什么方案测量表头的内阻，请画出实验电路。

为提高测量精确度，选用的滑动变阻器为；

选用的电池为。

9、一只量程为1V，内阻Rv约900Ω的电压表是由小量程电流表改装而成的，现在要测量它的内阻并对该表进行校正。

实验室提供了以下可供选择的器材：

A、待测电压表

B、标准电压表（量程1V）

C、滑动变阻器：

0∽1000Ω，额定电流1A

D、滑动变阻器：

最大阻值10Ω，额定电流1A

E、电阻箱：

0∽999.9Ω，最小改变量0.1Ω

F、电阻箱：

0∽99.9Ω，最小改变量0.1Ω

G、电池组：

电动势约3V，内阻约1Ω

另外有导线和开关若干。

（1）为了用半偏法测量该电压表的内阻，某同学设计了两种电路（图

（1）中的甲和乙），要使测量较精确，应选择图

（1）中的________电路。

在器材的选择上，除了电池组、导线、开关和待测电压表外，还应从提供的器材中选用_______（用器材前的序号字母表示）。

用上述方法测出的电压表内阻的测量值Rv__________（填大于、等于或小于）电压表内阻的真实值。

（2）在对该电压表进行校正时，该同学已经选择好了器材，如图

（2）示。

若要求对电压表的每一根刻度线都进行校正，请你将这些器材连接成测量电路，并在滑动变阻器上方标出所选器材的序号字母。

10、实验室备有以下器材：

A、待测电阻Rx：

阻值约为200Ω

B、电源E：

电动势约为3.0V，内阻可忽略不计

C、电流表A1：

量程为0~10mA，内电阻r1=20Ω

D、电流表A2：

量程为0~20mA，内电阻约为r2≈8Ω

E、定值电阻R0：

阻值R0=80Ω

F、滑动变阻器R：

最大阻值为10Ω

G、单刀单掷开关S，导线若干。

为了较精确的测出电阻Rx的阻值，小明先将其中一只电流表改装成电压表，接着他利用伏安法、按照正确地操作测出了多组数据，圆满地完成了实验。

⑴请你在虚线框内画出他为完成上述实验而设计的电路图（需要图中标注所选器材的符号）

⑵若他用表A1、A2测出的电流值用I1、I2表示，其他已知量用器材中的物理量符号表示，则Rx的测出值表达式为Rx=。

11、在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测电阻丝外，还有如下供选择的实验器材：

Ａ.直流电源：

电动势约4.5V，内阻很小；

B.电流表A1：

量程0～0.6A,内阻约0.125Ω；

C.电流表A2：

量程0～0.3A，内阻约0.025Ω；

D.电压表V：

量程0～3V，内阻约3Ω；

E.滑动变阻器R1：

最大阻值10Ω；

F.滑动变阻器R2：

最大阻值50Ω；

G.开关导线等。

已知金属丝的电阻大约为4Ω，在可供选择的器材中，应选用的电流表是，应该选用的滑动变阻器是。

根据所选的器材，在如图所示的方框中画出实验电路图。

答：

应选用的电流表是A1，应该选用的滑动变阻器是E。

当A表半偏时，R=U/I=4.5V/0.3A=15Ω，这时滑动变阻器的使用电阻为11，没有必要用R2。

12、为测量一个大约200欧姆的定值电阻Rx的阻值，备有下列器材：

①毫安表一块（　　　　量程：

0～100mA）

②电阻箱一个R1（　　　阻值范围：

0.1～999.9Ω）

③滑线电阻一只R2（　　　变化范围：

0～20Ω）

④直流电源E＝12V（内阻不详）

⑤单刀单掷开关K1一只和单刀双掷开关一只K2　

另：

导线若干

请设计一个电路，能较准确的测出待测电阻的阻值。

在虚线框内画出原理图，在实物图上用笔线代替导线连好电路图，并简述实验过程。

实验过程：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

12、原理图及连线图如下图。

（1）调节滑动变阻器的滑片到恰当的位置，闭合K1。

（2）将K2合向位置1，调节K1的滑片使电流表指针有较大的偏转，记下电流表读数。

（3）再将K2合向位置2，保持K1阻值不变，调节变阻箱，使电流表指针指到刚才的读数。

（4）读出电阻箱的在路电阻值，这就是待测电阻的阻值。

（5）解散电路，器材还原。

Er

14、如图甲所示，为某电阻的阻值R随摄氏温度t的变化关系图像，图中R0表示0oC时的电阻，k表示图线的斜率，若用该电阻R与电池（E，r）、内阻为Rg的电流表（零刻度线在左边）、滑动变阻器R/串联起来，连接成如图乙所示的电路，用该电阻R作为测温探头，把电流表的电流刻度线改为相应的温度刻度线，于是就得到一个简单的“电阻测温计”，不计电阻自身发热的影响，则：

（1）使用“电阻测温计”前，先要把电流表的刻度值改为相应的温度刻度值，若温度t1<

t2，则t1的刻度线应在t2的刻度线的（选填“左”、“右”）侧；

（2）在标识“电阻测温计”的温度刻度时，需要弄清所测温度和电流的对应关系，那么，温度t与电流I之间的关系式为（用题中的物理量的字母表示）；

（3）利用温度与电流的对应关系计算温度时，需要知道电流表的内阻Rg，现在比较精确的测量电流表的内阻Rg（约为200Ω）实验室备有下列可供选用的器材：

A．电阻箱R1（0～99.99Ω）；

B．电阻箱R2（0～999.9Ω）；

C．变阻器R3（0～20Ω）；

D．变阻器R4（0～20kΩ）；

此外，还有电动势合适的电源、两个开关、若干导线等。

1在框内设计一个用“半偏法”测定电流表内阻Rg的电路；

2在这个实验电路中，电阻箱应选；

变阻器应选（用器材前的字母表示）；

（4）用“半偏法”测得的电流表内阻是，由此因素造成的温度的测量值是（这里两空均选填“偏大”或“偏小”）。

下面是综合训练二

1、某实验小组欲测量额定电压为3V的某LED灯在正常工作时的电阻Rx，已知该灯正常工作时电阻大约为600Ω左右，LED灯的电学符号用电灯的符号。

除该LED灯外，实验中可供选择的实验器材有：

A、电流表A（量程0～0.6A，内阻RA约2.0Ω）B、电压表V1（量程0～6V，内阻Rv1约5kΩ）

C、电压表V2（量程0～3V，内阻Rv2=500Ω）D、滑动变阻器R（0～20Ω，允许最大电流1.0A）

E、蓄电池E（电动势10V，内阻约0.1Ω）F、开关S一只，导线若干

⑴实验中要求测量尽量准确且方便调节，除电源、LED灯、滑动变阻器、开关和导线外，电表（电流表或电压表）应选用＿＿＿、＿＿＿＿（填写仪器符号）

⑵将你所设计的实验电路图画答题卡上对应的虚线框中，并在图中标明仪器符号。

⑶写出测量LED灯正常工作时的电阻表达式Rx=＿＿＿（用电压表V1示数U1、电压表V2示数U2、电流表A示数I、Rv1、Rv2、RA中的某些字母表示）。

2、为了较准确地测量待测电阻Rx的电阻值，提供的实验器材有：

A、待测电阻Rx（≈18Ω）B、电源E（电动势约为3V，内阻不计）

C、滑动变阻器R（阻值0～5Ω，额定电流1A）D、电流表A1（量程0～50mA，内阻RA1=20Ω）

E、电流表A2（量程0～150mA，内阻RA2≈20