0708电学实验的设计思路与方法.docx

1、0708电学实验的设计思路与方法20180708如何选取测电阻的实验方案 测电阻实验，只给了器材，同学们该用什么方案来达到实验目的呢？本文总结出了一些确定实验方案的经验。概括起来，主要是从以下两个方面入手： 1.恰当选用相关实验器材并根据所用器材确定实验方案。 2.设计出最佳的实验电路图。一、测电阻的常用方案回顾与比较伏安法测电阻（可用于测导体电阻也可用于测量电表自身的电阻）原理上是想办法测出电压、电流，用R=U/I计算得到所测的电阻。根据所用器材又分为6小类 ：1.伏安法：伏特表+安培表2.伏伏法：伏特表+伏特表3.安安法：安培表+安培表4.伏阻法：伏特表+伏特表+定值电阻（也可能只有一只V

2、表，待测电阻与定值电阻串联，叫比较电压法测电阻）5.安阻法：安培表+安培表+定值电阻（也可能只有一只A表，待测电阻与定值电阻并联，叫比较电流法测电阻）6.伏安阻法：伏特表+安培表+定值电阻 特别说明：1、前面三种测量方案所给器材中没有定值电阻，不存在着电表的改装问题。2、后三种情况中有定值电阻，在4、5当中由于用的是同一种内阻未知的电表，则往往是让定值电阻充当电表的作用，这种测量电阻的方法叫定值电阻比较法；6当中用了两种电表，但电压表与电流表之间或电表与电源之间不匹配，定值电阻往往是用于电表的改装、或用于扩大待测量、用于保护电路等等。替代法（可用于测导体电阻也可用于测量电表自身的电阻）1.电流

3、表+电阻箱+单刀双掷开关 （电阻箱和待测电阻同一数量级大小） 其中的电流表主要是起到监控作用2.电压表+电阻箱+单刀双掷开关 （电阻箱和待测电阻同一数量级大小） 其中的电压表主要是起到监控作用半偏法（基本只用于测量电表自身的电阻） 1.测电流表内阻（待测电流表+电阻箱+滑动变阻器）其中 100rg 2.测电压表内阻（待测电压表+电阻箱+滑动变阻器）其中 Rv二、如何选取测电阻的实验方案 前面的回顾说明了测电阻有三大常用方案：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

4、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

5、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00.6A,内阻约0.125。C、电流表A2：量程03.0A,内阻约0.025。 D、电压表V：量程0

6、3V,内阻约3K。E、滑动变阻器R1：最大阻值10。 F、滑动变阻器R2：最大阻值50。 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03 V，内阻约为3 k ）； B、电阻箱R（阻值09999.9

7、）；C、滑动变阻器（阻值020 ，额定电流1 A）； D、滑动变阻器（01700 ，额定电流0.5 A）；E、电源E（电动势约6 V，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100），要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测得多

8、组数据。可供选择器材如下： A电压表（V）量程15V，内阻RV=10k B电流表（A1）量程10mA，内阻r1100待测 C电流表（A2）量程1000A，内阻r2=800 D滑动变阻器Rl=20 E滑动变阻器R2=l00 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。 【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”。伏安法电路如图31，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

9、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32(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1050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（00.6A，0.2） C电流表（020mA，100） D电压表（015V，8k） E电压表（03V，3000） F直流电源（E=3V，内阻约10） G交流电源（=6V，内阻不计） H滑动变阻器（0100，0.5A） I滑动变阻器（010

10、00，0.1A）J电阻箱（099.9） 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5) B、电流表(A2量

11、程600mA，内阻约为1)C、电压表(V量程15V，内阻约为3K) D、定值电阻(R0=5)E、滑动变阻器(R1 010，额定电流为1A) F、滑动变阻器(R2 0250，额定电流为03A)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51所示电路，电压表量程太大，转而选用电

12、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。 【参考答案】（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1000）。B电流表A1（00.6A,内阻约0.2）；C电流表A2（05mA,内阻约0.05）；D电压表V1（01v，内阻r11k）；E电压表V2（015v，内阻r2约15k）；F定值电阻R02k）；G蓄电池(电动势4V,内阻约0.5) ；H滑动变阻器（030）。 I电键、导线；要求应用上述器材，设计一个

13、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61，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。 【参考答案】(1)测量电路见图52.所用器材有 ACDFGHI , 测量电路见图52. 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

14、有多种，现在有一只标有“220V，100W”灯泡，它正常工作时的电阻为_。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。A220V交流电源 B单刀双掷开关一只C电阻箱一只（0999 额定电流1A） D交流电表一只（00.6A）E导线若干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。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）电路原理图如图所示a.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

15、出电流表读数Ic.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Id.读出电阻箱的阻值R，即为该灯泡电阻2、测一个阻值约为25k的电阻，备有下列器材：A.电流表（量程100A，内阻2k） B.电流表（量程500A，内阻300）C.电压表（量程10V，内阻100k） D.电压表（量程50V，内阻500k）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1k，额定功率1W）G.导线若干你选用的实验方案是 ，电流表应选 ，电压表应选 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

16、约为15k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rA150 B、电流表A2,量程300A,内阻rA2300C、电流表A3,量程100A,内阻rA3500 D、电压表V1,量程10V,内阻rV1=15kE、电压表V2,量程3V,内阻rV2=10k F、滑动变阻器R1,全阻值50,额定电流为1AG、滑动变阻器R2,全阻值500,额定电流为1A H、电池组,电动势3V,内阻很小但不能忽略。I、开关及导线若干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。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

17、提示：本题中没有电阻箱，只能用伏安测电阻。参考答案：A2 V2 R1或R2均可以; 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200A，内阻估计在400600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0200) (B)滑动变阻器(阻值范围0175)(C)电阻箱(阻值范围0999) (D)电阻箱(阻值范围099999)(E)电源(电动势6V，内阻03) (F)电源(电动势12V，内阻06)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

18、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200A ） 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1K）F、电源（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12 0，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（040mA，r1=10） B、电流表A2（0100mA，r25）C、滑动变阻器R(010) D、定值电阻R0(阻值为100)E、电源E（电动势6V，内阻不能忽略） F、开关、

19、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 7、（10分）有一电压表V1量程为3V，内阻约为3000，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； B、电流表A1：量程为0 100mA，内阻r1=20；C、电压表V2，量程为2V，内阻r2=2000； D、定值电阻R1：阻值R1=20；E、定值电阻R2：阻值R2=3； F、滑动变阻器R0：最大阻值为10，额定电流1A；G、单刀单掷开关S，导线若干； （1）实验中应

20、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/ U28、（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800850，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，最大阻值 D、定值电阻，阻值；E、电池E1，电动势1.5V

21、； F、电池，电动势； G、电池，电动势；（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900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：01000，额定电流1AD、滑动变阻器：最大阻值10，额定电流1AE、电阻箱：0999.9，最小改变量0.1F、 电阻箱：099.9，最小改变量0.

22、1G、 电池组：电动势约3V，内阻约1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

23、约为200B、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010mA，内电阻r1=20D、电流表A2：量程为020mA，内电阻约为r28E、定值电阻R0：阻值R0=80F、滑动变阻器R：最大阻值为10G、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。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）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

24、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：.直流电源：电动势约4.5V，内阻很小； B.电流表A1：量程00.6A, 内阻约0.125；C.电流表A2：量程00.3A，内阻约0.025； D.电压表V：量程03V，内阻约3；E.滑动变阻器R1：最大阻值10； F.滑动变阻器R2：最大阻值50；G.开关导线等。 已知金属丝的电阻大约为4，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=15，这时滑动变阻器的使用

25、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：毫安表一块 （ 量程：0 100mA)电阻箱一个R1（ 阻值范围：0.1 999.9）滑线电阻一只R2（变化范围：0 20）直流电源E12V（内阻不详）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。实验过程：（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。

26、（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。E r14、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0 oC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

27、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200）实验室备有下列可供选用的器材：A电阻箱R1（099.99）； B电阻箱R2（0999.9）；C变阻器R3（020）； D变阻器R4（020k）；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

28、，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600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00.6A，内阻RA约2.0） B、电压表V1(量程06V，内阻Rv1约5k)C、电压表V2（量程03V，内阻Rv2=500） D、滑动变阻器R(020，允许最大电流1.0A)E、蓄电池E（电动势10V，内阻约0.1）

29、F、开关S一只，导线若干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）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。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 （18） B、电源E（电动势约为3V，内阻不计）C、滑动变阻器R（阻值05，额定电流1A） D、电流表A1(量程050mA，内阻RA1=20)E、电流表A2（量程0150mA，内阻RA220