定值电阻在高考实验设计中的用途总结
定值电阻在电路设计中的作用
定值电阻在电路设计中的作用电学实验一向是高考中的热点和难点， 这部分知识学生最怕的是电路设计，尤其是定值电阻的应用教材中很少涉及， 教师在教学中容易忽视这部分内容，但考查学生的电路设计实验中又往往出现定值电阻， 学生倍感困惑，不知道怎么用它；我在高三的电学实验教学中屡 屡被学生问及相关问题， 因此引导学生研究“定值电阻在电路设计中的作用”专题，总结出以下一些规律：一、定值电阻用于电表的改装，扩大电表的量程常见的有三类：①将电流表改装为电压表，利用了串联电阻分压性质；②扩大电流表的量程，禾U 用了并联电阻分流的性质③扩大电压表的量程，禾U 用了串联电阻分压性质。
例1为了测定一节干电池的电动势和内阻，在实验中备有下列器材： ① 干电池（电动势约为 1.5V ，内电阻小于1.0"） ② 电流表G （满偏电流1.5mA ，内阻R G）③ 电流表A （0〜0.6A,内阻0.1门） ④滑动变阻器 R （0〜20门,10A ）⑤滑动变阻器 R , （0〜100" , 1A ）⑥定值电阻R s = 9901.1请画出你利用本题所提供的器材而设计的实验电路图（实验数据要求尽量准确） 分析：题设电流表 A 可测外电路的电流；将电流表 G 与定值电阻R s =990, |串联正好改装为 0〜1.5V 的电压表，测外电压；多测出几组I 、U 的数据，用图像法来处理数据，求出E 、r 的值。
思考1 :现要测量一电动势约为 4.5V ，内阻约为5.0"的电源的电动势 和内阻，在实验中备有下列器材电压表（0〜6V ）、电流表（0〜200 mA 、内阻变阻器R （最大阻值约10。
）、定值电阻（R °=20）—个、导线若干。
请画出你利用本题所提供 的器材而设计的实验电路图提示：若直接把电流表串联进电路中，电路中的最小电流为4 5------ 1-A =0 225A 200mA ,即电流表的量程偏小，应将定值电阻与电流表并联，这样5 5 10电流表的量程扩大为 700mA 即可。
定值电阻在电学实验中的重要作用
定值电阻在电学实验中的重要作用电学实验是所有高中生头疼的问题，它的复杂性正在于对实验中方方面面的考虑必须周到，包括电表的偏转、量程大小以及滑动变阻器的限流与分压接法的选择等等，然而，定值电阻却成了许多学生忽略的细节，殊不知，定值电阻在电学实验中起到的作用往往是关键性的，在你疑惑不解的时候或许就是让问题“柳岸花明又一村”的法宝，下面就简单地对定值电阻的作用作一些探讨。
一、充当电路中的保护电阻，限制电流，防止电流过大烧毁仪器。
这是大多数人都烂熟于心的，就不具体论述了。
二、限制电流，使电流不超过电表的量程，便于测量下面就这个问题举一个例子进行分析例：用伏安法测量一个阻值约为20Ω的未知电阻R x的阻值有下列器材电源E（电动势3V，内阻可忽略不计）电流表A1（量程约0~50mA，内阻约12Ω）电流表A2（量程约0~3A，内阻约0.12Ω）电压表V1（量程约0~3V，内阻约3KΩ）电压表V2（量程约0~15V，内阻约15KΩ）滑动变阻器R1（0~10Ω，允许最大电流2.0A）滑动变阻器R2（0~1000Ω，允许最大电流0.5A）定值电阻R（30Ω，允许最大电流1.0A）开关、导线若干：请选择合适的仪器，并画出电路图，写出电阻计算表达式 经过简单的分析，大多数同学都能够选择出正确的器材E 、A 1、V 1、R 1及开关导线，而后又自然而然的画出了分压，外接式的测量电路。
但是我们仔细思考一下便会发现其中存在的问题首先电流表不能超过其量程50mA ，当电流表到达满偏时，R X 两端的电压大约为1V ，此时达不到电压表量程的31，且从实际情况考虑，也并不能让电压表达到满偏，因此必然存在较大的误差，此时定值电阻便派上了大用场，我们将定值电阻R 与未知电阻R X 串联后，接入电路我们会发现，上述的问题已经不存在了，因为R 的存在即使电压表的示数有了较大偏转，又避免了电流过大而超过电流表的量程，计算R X ，只需读出电压表的示数U ，以及电流表的示数I ，R X =U/I-R ，问题就迎刃而解了。
定值电阻在电学实验中的使用
SHANXI EDUCA TION课改新探KEGAI XINTAN电学实验是高三物理教学的重点之一。
电路设计是电学实验中的难点，经常用到定值电阻。
定值电阻如何使用，是学生学习中最困惑的地方。
为此，本文将对电学实验中定值电阻常见的使用方法进行归类分析。
一、定值电阻作为负载电阻使用定值电阻最常见的用途是作为电源的用电器，或作为电源负载的一部分使用，称为负载电阻。
【例1】如图所示电路中,电阻R 1=R 2=3Ω,R 3=6Ω,单刀双掷开关S 扳至1时,电流表的示数为1.0A ，S 扳至2时,电流表示数为1.5A ，求电源的电动势和内电阻(电流表内阻不计)。
解：当开关S 扳至1时，由闭合电路欧姆定律可得：E =I 1æèçöø÷R 1R 3R 1+R 3+R 2+r 当开关S 扳至2时，由闭合电路欧姆定律可得：E =I 2éëêùûú()R 1+R 2R 3R 1+R 2+R 3+r 代入数据可得：E =1×()5+r ①E =1.5×()3+r ②由①、②两式解得E =6V ，r =1Ω点评：定值电阻R 1、R 2、R 3作为电源的负载使用。
通过“两并一串”“两串一并”两种组合，使闭合电路呈现两种状态，可求出电源的电动势和内电阻这两个未知量。
二、定值电阻作为保护电阻使用定值电阻作为保护电阻，是定值电阻第二种常见的使用，这类问题的关键是弄清题目的实验原理，根据提供的数据进行必要的估算，确定保护电阻在电路中的位置和阻值，确保电表、待测元件、电源、滑动变阻器等器材在实验中不被烧坏，这是电路设计中安全性原则的要求。
【例2】现有一特殊的电池，其电动势E 约为9V ，内阻r 在35Ω～55Ω范围内，最大允许电流为50mA 。
为测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图甲所示的电路进行实验。
定值电阻在电学实验中妙用 (已发表文稿)
定值电阻在电学实验中的应用四川省资中县第一中学 刘有 641200电学实验的延展性强，与工、农业生产、生活联系紧密，演变出的题难度分布广，效度高，历来是高考实验考查的重点。
在电学实验的众多演变方向中，定值电阻的运用是一个重要方面，笔者根据多年一线教学经验，总结了定值电阻在电学实验中的应用。
一、电路不满足直接测量的要求时，定值电阻作为保护电阻使用解决这类问题的关键是根据提供的数据进行必要的估算，确定好保护电阻在电路中的位置。
1、 保护电阻连在测量电路中；2、 保护电阻连在控制电路中，一般来讲，保护电阻连在控制电路中起到的保护作用更强一些。
例1、从以下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表1A 的内阻1r ，要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据。
电流表（1A ）：量程10mA ，内阻1r ，待测（约40Ω）；电流表（2A ）：量程500μA ，内阻2750r =Ω； 电压表（V ）：量程10V ，内阻310r K =Ω； 电阻（1R ）：阻值约为100Ω，作为保护电阻用； 滑动变阻器（2R ）：总电阻约50Ω； 电池（E ）：电动势1.5V ，内阻很小； 电键（K ），导线若干。
（1）、在空白处画出电路图，标出所用器材的符号。
（2）、若选测量数据中的一组来计算1r ，则所用的表达式为1r =_____________，式中各符号的意义是_________________。
【解析】：（1）、通过计算可知：max0.4A V =1U ，max0.375A V =2U ，所以用电流表（2A ）来测量电流表1A 两端的电压，2A 与1A 并联的总电阻407503840750⨯≈Ω+。
如果滑变连接成限流式，则流过并联电路总电流的最小值为1.517.053850mA =+，2A 与1A 都可能被烧毁，即使把定值电阻1R 串联进电路，流过2A 的最小电流为1.540430100385075040A μ⨯=+++，要确保2A 不被烧毁，滑变接入电路的电阻至少38.63Ω，占滑变总电阻的38.63100%77.25%50⨯=，允许滑变移动的长度只占到总长度的23%左右，操作不方便。
定值电阻的妙用
定值电阻的妙用宜昌市第二中学：张家民定值电阻作为一类很普遍的电学元件，作用看起来好像很单一，但在高中物理电学实验中却经常发挥至关重要的作用。
电学设计型实验是近年来高考考查的热点，也是高三复习教学的重点之一且设计型实验主要以电路设计为主。
电路设计经常要用到定值电阻，定值电阻如何使用往往是学生最感到困惑的地方，也是教学的薄弱环节。
鉴于此，笔者将定值电阻在电路中的作用作为一个专题进行了研究，从而总结出了如下一些规律。
一、定值电阻作为保护电阻使用定值电阻作为保护电阻，是定值电阻最常见的应用。
这类问题的关键是弄清楚题目的设计原理，根据提供的数据进行必要的估算，确定好保护电阻在电路中的位置。
例1、利用下面适当的实验器材，设计一电路来测量电表A1的内阻r1，要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测出多组数据。
A．电流表（A1）量程10mA、内阻r1待测（约40Ω）；B．电流表（A2）量程500μA、内阻r2=750Ω；C．电压表（V）量程10V、内阻r3=10kΩ；D．定值电阻（R1）阻值约为100Ω、做保护电阻用；E．滑动变阻器（R2）总阻值约为50Ω；F．电源（E）电动势1.5V、内阻很小；G．开关（S）、导线若干。
（1）画出电路图，标明所用器材的代号。
（2）若选测量数据中的一组来计算r1，则：所用的表达式为r1=__________，说明式中各符号的意义。
分析：该电路仅需保护支路，保护电阻的位置有如下两个方案，如下图1、2所示。
通过估算可知保护电阻在干路的保护能力比在支路的保护能力略强，但相差极小。
故这两种方案均可。
（解答略）例2、有一电压表V1其量程为3V，内阻约为3000Ω，要准确的测量该电压表的内阻，提供的实验器材有：电源E：电动势约为15V，内阻可忽略不计；电流表A1：量程为0~100mA，内阻r120Ω；电压表V2：量程为２V，内阻r2=2000Ω；定值电阻R1：阻值20Ω；定值电阻R2：阻值3Ω；滑动变阻器R0：最大阻值10Ω，额定电流1Ａ；单刀单掷开关S，导线若干。
2020年高考物理电学难点专题精讲： 定值电阻的运用
定值电阻在电学设计性实验中的巧用设计性物理实验是近几年高考试题中的一个新亮点，也是高三复习教学的重点之一;设计性实验主要以电路设计为主.电路设计经常要用到定值电阻，定值电阻如何使用往往是学生最感困惑的地方，也是教学的薄弱环节.鉴于此，下面将对电学实验设计的基本原则和基本思想特别是定值电阻在其中的巧用进行系统的介绍，并对相应问题归类分析。
一. 基本原则1. 安全性：保证不损坏实验器材。
2. 精确性：电表指针偏转要明显，尽可能减小实验误差，并测得多组数据。
3. 方便性：在保证实验正常进行的前提下，选用的电路和器材应便于操作，所得的实验数据便于处理。
（又称可“操作性”）以上原则是必须遵循的原则。
另外有一个附加要求，即在同时满足以上原则的基础上，尽可能地节省器材，节约能源。
（在平时练习中，若题目无特别说明，一般不予以考虑。
）二. 基本思想1. 分压、限流电路的选择根据分压、限流电路的特点和制约电路的几种因素，有以下选择：（1）若负载电阻的阻值远大于滑动变阻器的总电阻，因滑动变阻器限流作用弱，如果采用限流电路，电表指针在滑动变阻器阻值改变后偏转不明显，无法测得多组数据，故应采用分压电路。
（2）如果负载电阻的阻值与滑动变阻器的总电阻相差不大，分压、限流电路都可。
（3）若要求负载上电压或电流从零开始连续变化，须用分压电路。
（4）两种电路均可的情况下，若要求电源消耗功率小，须用限流电路。
（证明从略）2. 其它设计思想（5）若知道电压表的量程和阻值，则电压表兼有电流表的功能。
（6）若知道电流表的量程和阻值，则电流表兼有电压表的功能。
（7）根据电压表的构造可知，可以用电流表和电阻串联作电压表使用涉及知识：1.伏安法测电阻2. 半偏法测电阻3.电流表电阻的测量4.电压表电阻的测量5.伏安法测电源的电动势和内电阻6.电表的改装一、定值电阻作为保护电阻定值电阻作为保护电阻，是定值电阻最常见的应用,这类问题的关键是弄清题目的设计原理，根据提供的数据进行必要的估算，确定好保护电阻在电路中的位置. 串联电阻具有分压作用，并联电阻具有分流作用，利用定值电阻的这种作用，可以用定值电阻来保护电表、待测元件、电源、滑动变阻器等器材的使用安全，这种做法遵循的是电学实验中的“安全性原则”．【调研1】利用下面适当的实验器材，设计一电路来测量电流表A 1的内阻r 1，要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测出多组数据.A.电流表(A 1)量程0～10 mA 、内阻r 1待测(约40 Ω)；B.电流表(A 2)量程0～500 μA 、内阻r 2=750 Ω；C.电压表(V)量程0～10 V 、内阻r 3=10 kΩ；D.定值电阻(R 1)阻值约100 Ω、做保护电阻用；E.滑动变阻器(R 2)总阻值约为50 Ω；F.电源(E )电动势1.5 V 、内阻很小；G.开关(S )、导线若干.(1)画出电路图，标明所用器材的代号.(2)若选测量数据中的一组来计算r 1，则所用的表达式为r1= ，说明式中各符号的意义.〖巧解〗 由A 1的量程和内阻值可知，其两端的最大电压大约为U 0=10×10-3×40V=0.4 V<10 V.为便于测量的精确度尽可能高，10V 的电压表不能选用，要测量A 1的内阻值r 1，由伏安法测电阻原理必须知道它两端的电压U 1和其中的电流I 1，而电流I 1可由其读数读出，把电流表A 2和电流表A 1并联起来，电流表A 2的读数为I 2，则I 2 r 2即为电流表A 1两端的电压，在这里电流表A 2当作电压表使用.如果滑动变阻器作限流使用，电路中电流的最小值约为:I 0=121E R R r ++= 1.51005040++=7.9mA>500μA ，滑动变阻器应采用分压接法.点评 该电路仅需保护支路，保护电阻的位置有如图甲，乙所示两个方案，通过估算可知保护电阻在干路的保护能力比在支路的保护能力略强，但相差极小,故这两种方案均可.【调研2】有一电压表V 1，其量程为3 V ，内阻约为3000Ω，要准确地测量该电压表的内阻，提供的实验器材有:电源E :电动势约为15 V ，内阻可忽略不计；A 1 R 2 E r SA 2 R 1甲A 1 R 2 ES A 2 R 1乙电流表A 1:量程为0～100 mA ，内阻r 1=20 Ω； 电压表V 2:量程为0～2 V ，内阻r 1=2000 Ω； 定值电阻R 1:阻值20 Ω； 定值电阻R 2:阻值3 Ω；滑动变阻器R 0:最大阻值10 Ω，额定电流1 A ； 单刀单掷开关S ，导线若干.(1)实验中应选用的电表是 ，定值电阻应选用 . (2)设计一个测量电压表V 1内阻的实验电路，画出原理图. (3)说明实验所要测量的量: . (4)写出电压表V 1内阻的计算表达式 .〖巧解〗 电压表V 1两端的电压由其读数读出，当电压表V 1接入电路中时，流过它的最大电流约为I 1=33000=1 mA 远小于电流表A 1的量程，电流表A 1不能使用，由题所给实验器材只能把电压表V 2当作电流表使用，流过电压表V 2的最大电流为I ′2=22000A =1 mA 正符合要求，变阻器的阻值为10 Ω远小于电压表V 1、V 2的总电阻，应采用分压接法，变阻器的额定电流为1 A ，需要一个定值电阻作为保护，其阻值设为R x ，由I =0x E R R +可求得R x =EI-R 2=151-10=5 Ω，定值电阻应选R 1，流过电压表V 1的电流等于电压表V 2的电流，电压表V 2的电流I 等于它的示数U 2除以它的内阻r 2，所以电压表V 1的内阻R V1=1U I=12U U r 2，电路图如图所示.点评 该题的特点是不仅电表需要保护，而且滑动变阻器也需要保护，故保护电阻只能连在干路上. 二、定值电阻可以用来完善实验条件为了提高测量精确度，实验中常常需要满足一定的实验条件，以减小测量的系统误差，常采用的方法就是增大待测量，利用定值电阻和电表等元件连接可以达到此目的，这遵循的是电学实验中的“精确性原则”． 【调研3】要求选用以下部分器材能较准确测量待测电阻R x 的阻值： 待测电阻R x ：阻值约为200 Ω；A.电源E :电动势约为12.0 V ，内阻较小；B.电流表A 1：量程50 mA 、内阻r 1=40 Ω；C.电流表A 2：量程300 mA 、内阻r 2约为4 Ω ；D.电压表V ：量程3 V 、内阻r 3约为5 k Ω；V 1V 2R 1 E SR 0E.定值电阻R 0：阻值为40 Ω；F.滑动变阻器最大阻值为10 Ω；G.单刀单掷开关S 、导线若干.①在方框内做出测量待测电阻R x 的电路原理图。
定值电阻在电路设计中的作用
Ｂ ０ Ｑ， ． ５ １ ０Ｗ
Ｃ． ５ ０Ｑ ， ． １ ０ ５ ０Ｗ
本实验应选用
。其作用是
。 一
ｊ ｌ ｘ ｎ ａ
⑦开关 ， 导线若干
分析 ： 开关闭合后 ， 电路 中电阻 的最 小值 Ｒ一
一
请 画出你利用 本题 所提 供 的器材 而设 计 的实验 电
Ｚ ＨＯＮＧ ＸＵＥ Ｊ Ａ ＵＥ Ｃ Ｉ ＯＸ ＡＮＫＡ Ｏ
ห้องสมุดไป่ตู้
专 题探讨
定 值 电 阻在 电 路 设 计 中 的 作 用
湖北 武汉 市第 一 中学（３ ０２ ４０ ２ ）
电学实验一 向是 高考 中的热 点和难点 ， 这部分 知识 学生最怕的是电路 设计 ， 尤其 是定值 电阻 的应 用教材 中 很少涉及 ， 教师在教学 中容易忽视这部分 内容 ， 但考查学
动变阻器 Ｒ（ 最大 阻值 约 １ 、 值 电阻 （ 一２ 一 ０Ｑ）定 Ｑ） 个、 导线若干 。请画 出你利用本 题所提 供的器材 而设计 的实验 电路 图。
提示 ： 若直接 把 电流表 串联进 电路 中， 电路 中的最
［
电池 （ Ｅ）
开关（ Ｓ）
电动 势 １ ５Ｖ， ． 内阻很 小
路 图（ 实验数据要求尽量准确） 。 分析 ： 题设 电流表 Ａ 可测 外 电路 的电流 ； 电流表 Ｇ 与定 值 将 电阻 Ｒ 一９ ０Ｑ串联正好 改装 为 。 ９ Ｏ ． ～１ ５ Ｖ的电压表 ， 测外 电压 ； 多 测 出几组 、 的数 据 ， 图像 法 ｕ 用 来处理数据 ， 出 Ｅ、 求 ｒ的值 即可 ， 实验电路 如图 １ 所示 。 图１
，
思考 １ 现 要 测 量 一 电 动 势 约 为 ４ ５Ｖ， 阻 约 为 ： ． 内
定值电阻在电学实验中的作用拾遗
定值电阻在电学实验中的作用拾遗作者：徐进来源：《中学生理科应试》2017年第01期在高考中，电学实验考查的非常灵活，特别是将定值电阻载入考题中，学生感觉更是难上加难.为此将定值电阻在电学实验中的作用进行归纳总结，希望对大家有所帮助.一、限流保护电路作用例1从所给器材中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表A1的内阻r1.要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能得到多组数据.电流表A1（量程10 mA，内阻r1待测约40 Ω）；电流表A2（量程500μA，内阻r2=750 Ω）；电压表V（量程10V，内阻10kΩ）；电阻R1（阻值约为100Ω）；滑动变阻器R2（总阻值约50Ω）；电池E（电动势1.5V，内阻很小）；开关S及导线若干.（1）画出电路图，并标明所用器材的代号.（2）若选测量数据中的一组数据计算电阻r1，则所用的表达式r1=，式中各符号的意义是.解析（1）电流表A1既是待测电阻，也是待测仪表，能显示出通过自身的电流大小，故只需测出其两端的电压.当A1满偏时，两端的电压约为Igr1=0.4 V.所以用电压表V直接测量，电压表指针的偏转不到量程的二十分之一，测量误差太大，不符合“尽可能高的测量精度”的要求.电流表A2的内阻是准确已知的，满偏时其两端电压为0.375V，与电流表A1的满偏电压差不多，所以可以将电流表A2与电流表A1并联，根据A2的读数I2求出A1两端的电压I2r2.估算A1、A2近满偏时回路的电阻应为EIA1=150 Ω.所以要使电路工作安全正常，应将电阻R1与A1、A2串联起来，从而限制图1通过A1、A2的电流，使其不超过量程，电阻R1起到限流保护电路的作用.滑动变阻器若可采用限流式接法，对电流的调节范围约为最大值的三分之一，比分压式接法的调节范围小.故电路的设计为图1所示.（2）计算r1的表达式r1=I2r2I1.式中I2通过电流表A2的电流，r2为电流表A2的内阻，I1为通过电流表A1的电流.点评定值电阻在此题中起到了限流保护电路的作用.二、充当电流表的作用例2图2为测量电压表V内阻r的电路原理图.图中两个固定电阻R1、R2的阻值均为R，S1、S2是开关，E是电源（内阻可忽略）.（1）按电路原理图将图3中的实物图连线；（2）开关S1保持断开，合上开关S2，此时电压表的读数为U1；再合上开关S1，电压表的读数变为U2，电压表内阻r=（用U1、U2和R表示）.解析（1）实物图连线如图4所示.（2）开关S1保持断开时，E-U1R=U1RrR+r，合上开关S1，则E=U2，解得r=U1RU2-2U1.点评电路中的R1充当电流表的作用.三、充当电压表的作用例3某学习小组为了测量一电阻Rx（约为300Ω），现有下列器材.电流表A1（0～5 mA的理想电表）；电源E：干电池（1.5V）；电压表V（量程为10V，内阻约为3kΩ）；电流表A2（0～10mA，内阻约100Ω）；定值电阻R1：阻值为300 Ω；定值电阻R2：阻值为10 Ω；滑动变阻器R3：最大阻值为1000 Ω；滑动变阻器R4：最大阻值为20 Ω；开关S、导线若干.（1）定值电阻应选，滑动变阻器应选.（填写器材字母符号）（2）画出设计的实验电路图.（3）用已知的量和实验中测得的量表示待测电阻Rx=.解析（1）量程为10 V的电压表量程太大，不能用，分析可知Rx需与A1串联，串联后与定值电阻并联，用A2测并联后的总电流，待测电阻Rx两端的最大电压约为U=5×10-3×300 V=1.5 V，若两电流表均满偏，则通过定值电阻的电流为5 mA，所以定值电阻的阻值约为300Ω，定值电阻选R1；滑动变阻器R3最大阻值太大，不便于操作，因此应选用R4，采用分压式接法接入电路.（2）实验电路如图5所示.（3）若某次测量中电流表A1的示数为I1，电流表A2的示数为I2，由部分电路欧姆定律可知Rx=I2-I1I1R1点评此题中的定值电阻R1起到了测电压的作用.四、分压限流作用例4某学习小组为测量一铜芯电线的电阻率，他们截取了一段电线，用米尺测出其长度为L，用螺旋测微器测得其直径为D，用多用电表测得其电阻值约为2 Ω，为提高测量的精度，该小组的人员从下列器材中挑选了一些元件，设计了一个电路，重新测量这段导线（用Rx表示）的电阻.A.电源E（电动势为3.0 V，内阻不计）；B.电压表V1（量程为0～3.0 V，内阻约为2 kΩ）；C.电压表V2（量程为0～15.0 V，内阻约为6 kΩ）；D.电流表A1（量程为0～0.6 A，内阻约为1 Ω）；E.电流表A2（量程为0～3.0 A，内阻约为0.1 Ω）；F.滑动变阻器R1（最大阻值10 Ω，额定电流2.0 A）；G.滑动变阻器R2（最大阻值1 kΩ，额定电流1.0 A）；H.定值电阻R0（阻值为3Ω）；I.开关S一个，导线若干（1）实验时电压表选，电流表选，滑动变阻器选.（只填代号）（2）为提高实验的精确度，请你为该实验小组设计电路图，并画在方框中.解析由题意可知：电源电动势为3.0 V，故电压表应选V1（量程为0～3.0 V，内阻约为2 kΩ）即可，通过电线的最大电流约为I=1.5 A，故电流表A2 （量程为0～3.0 A，内阻约为0.1 Ω）不合适.现在只能暂时选择电流表A1 （量程为0～0.6 A，内阻约为1 Ω），但其量程又偏小故不能直接使用.待测电线电阻较小，故电流表应采用外接法，为保证电路及电流表A1的安全，待测电阻Rx应串联一个保护电阻R0，电路设计图如图6示，此时定值电阻R0对于待测电阻Rx而言，起到限流分压的作用，同时起到保护电路的作用，只有这样才能让电流表A1正常工作，所以电压表应选B，电流表应选D，滑动变阻器应选F.点评此题中的定值电阻起到了分压限流的作用.五、扩充量程的作用例5现要测量一个未知电阻Rx的阻值，除Rx外可用的器材有：多用电表（仅可使用欧姆挡）；一个电池组E（电动势6 V）；一个滑动变阻器R（0～20 Ω，额定电流1 A）；两个相同的电流表G （内阻Rg=1000Ω，满偏电流Ig=100μA）；两个标准电阻（R1=29000Ω，R2=0.1Ω）；一个电键S、导线若干.①为了设计电路，先用多用电表的欧姆挡粗测未知电阻，采用“×10”挡，调零后测量该电阻，发现指针偏转非常大，最后几乎紧挨满偏刻度停下来，下列判断和做法正确的是（填字母代号）.A.这个电阻阻值很小，估计只有几欧姆B.这个电阻阻值很大，估计有几千欧姆C.如需进一步测量可换“×1”挡，调零后测量D.如需进一步测量可换“×1k”挡，调零后测量②根据粗测的判断，设计一个测量电路，要求测量尽量准确并使电路能耗较小，画出实验电路图，并将各元件字母代码标在元件的符号旁.解析①因为电表指针几乎满偏，故可知所测电阻很小，只有几欧姆，所以选项A正确、B 错误；根据欧姆表的特点，若要进一步精确测量，应换用小倍率，并进行欧姆调零，所以选项C正确、D错误；故选AC.②根据伏安法测电阻原理和串、并联电路规律，可将一个电流表串联电阻R1后测量电压，另一个电流表并联R2后测量电流，题目要求能耗较小，故变阻器采用限流式，所以电路设计如图7所示：点评R1、R2在此题中分别起到了扩大电压表、电流表量程的作用.六、增大电源内阻方便处理数据的作用例6某研究性学习小组欲测定一块电池的电动势E和内电阻r.（1）先直接用多用表测定该电池电动势，在操作无误的情况下，多用表表盘示数如图8所示，其示数为V.（2）然后，用电压表V、电阻箱R、定值电阻R0、开关S、若干导线和该电池组成电路，测定该电池电动势.Ⅰ.在图10中，根据电路图9，用笔画线代替导线，将实物图连接成完整电路.Ⅱ.闭合开关S，调整电阻箱阻值R，读出电压表V相应示数U.该学习小组测出大量数据，分析筛选出下表所示的R、U数据，并计算出相应的1/R与1/U的值.请用表中数据在图11坐标纸上描点，并作出1/U-1/R图线.R（Ω）166.771.450.033.325.020.0U（V）8.35.94.84.23.22.91/R（×10-2Ω-1）0.601.402.003.004.005.001/U（V-1）0.120.170.210.240.310.35Ⅲ.从图线中可求得待测电池电动势E=V，r=Ω.解析（1）由图可知，其示数为9.40 V（2）Ⅰ根据电路图，连接电路图如图12所示，电压表测电阻箱的电压，电池组电动势约为9.40 V，故电压表选择15 V的量程.Ⅱ根据上表所示实验数据，在坐标系中描出对应的点，然后根据坐标系中的点做直线，做出1/U-1/R图线，如图13所示.Ⅲ.由闭合电路欧姆定律可得：E=U+UR（R0+r），化简得1U=R0+rE·1R+1E，则图象的斜率为R0+rE，图象与纵轴的截距为1E，由图象可得R0+rE=48Ω，1E=0.10 V-1，解得E=10.5 V；r=48-40=8Ω.点评本题中的定值电阻相当于增加了电源的内阻，使得做1/U-1/R图线的斜率增大，方便作图，方便读数.（收稿日期：2016-09-16）。
定值电阻大有用途
作者简介：商俊博， 本科， 中教二级。
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２９ 第 ２ 总 ８ ） ０年 ｌ ０ 期（第 ２ 期
芯 电线 的 电 阻率 ，他 截 取 了一 段长 为Ｌ 电线 ，并 用 螺 的
中国 观代 装 备
源 Ｅ 电动 势 约２ ４ ，内 阻不 计 ） 固定 电阻 ３ ：Ｒ ＝ （ ．ｖ ； 个 １４
组 成 测量 电路 ， 并 画 出测量 电路 的原 理 图 。 （ 求 电路 要
中各器 材用 题 中给定 的符 号标 出）
Ｃ 电压 表Ｖ ：量程 为０ １ Ｖ ． ２ ～ ５ ，内阻约 ６ ｋＱ： Ｄ 电流 表Ａ ：量程 为０ ～０ ６ ， 内阻约 Ｉ ； ． １ ．Ａ Ｑ Ｅ 电流 表Ａ ：量程 为０ ３ ０ ， 内阻约０ １ ． ２ ～ ．Ａ ． Ｑ： Ｆ ．滑动 变 阻器Ｒ ：最 大阻值 １ １ ０Ｑ，额 定 电流２ Ｏ ； ． Ａ Ｇ ．滑动 变 阻器Ｒ ：最大 阻值 １ ２ ｋＱ，额 定 电流 １Ｏ ； ． Ａ
００ ０ Ｑ，Ｒ ＝ Ｏ ０ ２ Ｉ ０ ０Ｑ，Ｒ ＝ ５ ０ ３ １０ ０ Ｑ；开关Ｓ 导线若 干 。 及
旋测 微 器测 得 其 直径 为Ｄ ，用 多用 电表 测 其 电阻 发 现 小
于１ Ｑ；为 了尽 可 能地 提 高其 测 量 精度 ，他从 下 列 器材 中挑 选 了一些 元件 ，设 计 了电路 ，重 新测 量这 段 导线 的 电阻 。
中 现戒黼 装 国 各
２ ９第 ２ 总 ８ ） ０年 ｌ 第２ ０ 期（ 期
定值 电阻大有用途
商俊博
山东省滨州市北镇 中学 山东滨州 ２ ６ ０ ５６３
设计 型 实验 是近年 来高 考考 查 的热 点，也 是高三 复 习教学 的重 点之 一 ；设计 型实验 主要 以电路设计 为主 。 电路 设计经 常要 用到 定值 电阻 ，定值 电阻如何 使用往 往
高考物理复习 电学设计实验中定值电阻的作用
电学设计实验中定值电阻的作用1.某同学为了测量电流表A 1内阻的精确值，有如下器材： 电流表A 1（量程300 mA ，内阻约为5Ω）； 电流表A 2（量程600 mA ，内阻约为1Ω）； 电压表V （量程15 V ，内阻约为3 kΩ）； 滑动变阻器R 1（0～5Ω，额定电流为2 A ）； 滑动变阻器R 2（0～50Ω，额定电流为0.01A ）； 电源E （电动势3 V ，内阻较小）； 定值电阻R 0 （5Ω）；单刀单掷开关一个、导线若干。
实验要求待测电流表A 1的示数从零开始变化，且多测几组数据，尽可能的减少误差。
2.要测量某电压表V 1的内阻R V ，其量程为2V ，内阻约2kΩ。
实验室提供的器材有：电流表A ，量程0.6A ，内阻约为0.1Ω； 电压表V 2，量程5V ，内阻约为5 kΩ； 定值电阻R 1，阻值为30Ω； 定值电阻R 2，阻值为3kΩ；滑动变阻器R 3，最大阻值10Ω，额定电流1.5A ； 电源E ，电动势6V ，内阻约0.5Ω； 开关S 一个，导线若干。
请从上述器材中选择必要的器材，设计一个测量电压表V 1内阻R V 的实验电路。
要求测量尽量准确，试画出符合要求的实验电路图，并标出所选元件的相应字母代号。
3.某待测电阻R x 的阻值约为20Ω，现要测量其阻值，实验室提供器材如下： A ．电流表A 1（量程150mA ，内阻约为10Ω） B ．电流表A 2（量程20mA ，内阻r 2=30Ω） C ．定值电阻R 0=100ΩD ．滑动变阻器R ，最大阻值约为10ΩE ．电源E ，电动势E =4V （内阻不计）F ．电键S 及导线若干根据上述器材完成此实验，测量时要求电表读数不得小于其量程的21 ，请你在虚线框内画出测量R x 的一种实验原理图（图中元件使用题干中相应英文字母符号标注）。
4.从下列器材中选出适当的实验器材，设计一个电路来测量电流表的内阻r1，要求方法简捷，有尽可能高的精确度，并能测得多组数据．电流表，量程10mA，内阻待测（约40Ω）电流表，量程500μA，内阻r2＝750Ω电压表，量程10V，内阻r3＝10kΩ电阻R1，阻值为100Ω滑动变阻器R2，总阻值约50Ω电源E，电动势1．5V，内阻很小开关S，导线若干（1）画出实验电路图，标明所用器材的代号（2）若选取测量中的一组数据来计算r1，则所用的表达式r1＝________，式中各符号的意义是．5.测量电源的电动势E及内阻r（E约为4.5V，r约为1.5Ω），要求方法简单，有尽可能高的精确度。
定值电阻在高考实验题中的五大应用汇总
·学海导航·◇ 河北 葛东升 近年来的高考试题中，为了体现“来源于课本，又高于课本”的命题理念，考查学生灵活应用所学知识解决问题的能力，在电学设计性实验中，以定值电阻的合理使用为背景立意的设计性试题层出不穷就成为必然．考生要在高考中顺利解决问题，必须弄清定值电阻在设计电路中的主要作用，现举例分析如下．１ 保护作用１）保护电压表例１ 现要测量某一电压表○Ｖ的内阻．给定的器材有：待测电压表○Ｖ（量程２Ｖ，内阻约４ｋΩ）；电流表○ｍＡ（量程０～１．２ｍＡ，内阻约５００Ω）；直流电源Ｅ（电动势约２．４Ｖ，内阻不计）；固定电阻３个：Ｒ１＝４ ０００Ω，Ｒ２＝１０ ０００Ω，Ｒ３＝１５ ０００Ω；开关Ｓ及导线若干．要求测量时两电表指针偏转均超过其量程的一半．ⅰ．试从３个固定电阻中选用１个，与其他器材一起组成测量电路，并画出测量电路的原理图．（要求电路中各器材用题中给定的符号标出．）ⅱ．电路接通后，若电压表读数为Ｕ，电流表读数为Ｉ，则电压表内阻ＲＶ＝．测量电压表的内阻是常遇的题目，电压表可以测自身两端电压，如果还能通过测量或计算得出流过电压表的电流，就可以根据欧姆定律求出电压表的内阻了．若将两电表与电源直接串联（如图１所示），电压表两端Ｕ≈４ ０００４ ０００＋５００×２．４Ｖ≈２．１３Ｖ＞２Ｖ，可能大于电压表的量程，不可取．若选１个固定电阻于电压表并联后再与电流表串联接通电源（如图２所示），如果选用Ｒ１，则可算出电流表的读数略大于１ｍＡ，电压表的读数接近２Ｖ，但不会超过２Ｖ，这可以满足题目要求下完成测量任务．若将Ｒ１换成Ｒ２、Ｒ３，电压表两端的电压会超过其量程，所以不能选用Ｒ２或Ｒ３．按图２电路接通后，用欧姆定律可以电压表与Ｒ１并联后的总电阻为ＵＩ，再由并联电路总电阻与分电阻的关系式可以推出ＲＶ＝ＵＲ１Ｒ１Ｉ－Ｕ．图１ 图２图３ ２）保护电流表例２ 保护电流表为了测定电流表○Ａ１的内阻，采用如图３所示的电路．其中：○Ａ１是待测电流表，量程为３００μＡ，内阻约为１００Ω；○Ａ２是标准电流表，量程是０～２００μＡ；Ｒ１是电阻箱，阻值范围０～９９９．９Ω；Ｒ２是滑动变阻器；Ｒ３是保护电阻；Ｅ是电池组，电动势为４Ｖ，内阻不计；Ｓ１是单刀单掷开关，Ｓ２是单刀双掷开关．上述实验中，无论怎样调整滑动变阻器Ｒ２的滑动端位置，都要保证两块电流表的安全．在下面提供的４个电阻中，保护电阻Ｒ３应选用：（填写阻值相应的字母）．Ａ ２００ｋΩ； Ｂ ２０ｋΩ；Ｃ １５ｋΩ；Ｄ ２０Ω当Ｒ２的电阻值为零时，电路中的电流必须小于○Ａ２的最大电流值，所以Ｒ３＝ＥＩ２＝４０．０００２Ω＝２０ ｋΩ，选项Ｂ正确．３）保护电源 电源允许通过的电流也是有一定限度的，当通过的电流过大超过其最大值时会烧毁电源，在这种情况下应使用保护电阻对通过电源的电流加以控制．例３ 现有一电源的电动势约为９Ｖ，内阻约为５０Ω，已知它允许通过的最大电流为５０ｍＡ，为精确测量这个电池的电动势和内阻，实验室中备有：电压表○Ｖ（内阻很大对电路的影响可忽略），电阻箱Ｒ（阻３３·学海导航·值范围０～９９９９．９Ω），保护电阻Ｒ０，开关导线若干．（１）实验室有定值电阻有如下几种规格Ａ １０Ω，２．５Ｗ； Ｂ １５０Ω，０．５Ｗ；Ｃ ２００Ω，０．２５Ｗ； Ｄ ２ ０００Ω，５Ｗ实验时，Ｒ０应选用（填字母代号）为好．（２）设计测量电路画出电路图并写出电动势和内阻的表达式．通过电压表可以测量出不同阻值电阻的电压，调节电阻箱的电阻阻值，就可根据闭合电路的欧姆定律测定电源的电动势和内阻，但是该电源允许通过的最大电流必须高于５０ｍＡ，这就要求闭合电路的总电阻必须大于电动势与最大电流的比值，总电阻的最小值为：Ｒｍｉｎ＝９０．０５Ω＝１８０Ω，为了做到这一点，排除选项Ａ．对于选项Ｄ虽可以起到保护作用，但实验无法正常进行，排除选项Ｃ，虽阻值满足要求，但其额定功率太小，不能起到保护且正常工作的作用，应排除．考虑到这些情况后，再看选项Ｂ，表面上看小了点，但实际中还应考虑到电源自身有约５０Ω的内阻，所以应选择定值电阻Ｂ，这样即使电阻箱的阻值为零也能保障通过电源的电流在允许值以内．其测量电路可有２种（如图４所示）：图４通过以上几个例题可以看出，保护电阻在实验中的作用关键是“保护”，应用中要注意它的保护对象是什么，如何进行保护，不同情况所用的保护电阻的规格，才能在解决问题中运用自如．２ 测量作用１）测量电流例４ 现有器材：电压表○Ｖ１（量程３Ｖ，内阻约几千欧），电压表○Ｖ２（量程１５Ｖ，内阻约几十千欧），定值电阻Ｒ１（３．０ｋΩ），滑动变阻器Ｒ（０～１００Ω），直流电源（约６Ｖ，内阻不计），开关一只，导线若干，要求利用这些器材测量电压表○Ｖ１的电阻值．（１）画出实验电路图．（图中应标明电压表的代号）（２）用已知量和直接测得量表示的电压表○Ｖ１内阻的表达式为ｒ＝．式中各直接测得量的意义是：． 图５本实验中的待测电压表○Ｖ１自身的电压可以确定，由于电压表○Ｖ２内阻不确定，不能用它与电压表○Ｖ１串联来测○Ｖ１的电流，这就使定值电阻有了用武之地，如果将定值电阻Ｒ１与○Ｖ１串联，可以借助电压表○Ｖ２测出Ｒ１上的电压Ｕ２－Ｕ１，从而得到通过○Ｖ１的电流Ｉ＝Ｕ１ｒ＝Ｕ２－Ｕ１Ｒ１．定值电阻Ｒ１相当于一个电流表的作用．滑动变阻器阻值较小，采用分压接法．实验电路原理图如图５，○Ｖ１、○Ｖ２两电压表的读数为Ｕ１、Ｕ２，电压表○Ｖ１内阻的表达式为ｒ＝Ｕ１Ｕ２－Ｕ１·Ｒ１．２）测量电压例５ 用以下器材测量待测电阻Ｒｘ的阻值：Ａ 待测电阻Ｒｘ：阻值约为１００Ω；Ｂ 电源Ｅ：电动势约为６．０Ｖ、内阻忽略不计；Ｃ 电流表○Ａ１：量程０～５０ｍＡ、内阻ｒ１＝２０Ω；Ｄ 电流表○Ａ２：量程０～３００ｍＡ、内阻ｒ２约为４Ω；Ｅ 定值电阻Ｒ０：阻值Ｒ０＝２０Ω；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．①测量中要求两块电流表的读数都不小于其量程的１３，试画出测量电阻Ｒｘ的一种实验电路原理图（原理图中的元件用题干中相应的英文字母标注）．②若某次测量中电流表○Ａ１的示数为Ｉ１，电流表○Ａ２的示数为Ｉ２，则由已知量和测得量表示Ｒｘ的表达式Ｒｘ＝． 图６本实验是由于没有电压表，需采用串并联关系的方法找到电压测电阻Ｒｘ．再者本实验２个电流表的量程相差很大，如果用待测电阻Ｒｘ与电流表○Ａ１并联分流，此时１３×（Ｉ１ｇ＋Ｉ１ｇ×ｒ１Ｒｘ）＝１８ｍＡ，远小于电流表○Ａ２量程的３００４３·学海导航·ｍＡ；达不到其量程的１３，因此必须将待测电阻Ｒｘ与电流表○Ａ１先串联，后用定值电阻Ｒ０与它们并联分流，即１３×（Ｉ１ｇ＋Ｉ１ｇ×（ｒ１＋ＲＸ）Ｒ０）＝１１８ｍＡ，大于电流表○Ａ２量程的１３（１００ｍＡ）．实验电路原理图（如图６所示），根据串联并联电路的规律有（Ｉ２－Ｉ１）Ｒ０＝Ｉ１（Ｒｘ＋ｒ１），此时定值电阻Ｒ０的作用相当于一个电压表．解得Ｒｘ＝Ｉ２－Ｉ１Ｉ１Ｒ０－ｒ１．３）测量一组数据例６ 一直流电压表○Ｖ量程为１Ｖ，内阻为１ ０００Ω．现将一阻值在５ ０００～７ ０００Ω之间的固定电阻Ｒ１与此电压表串联，以扩大电压表的量程．为求得扩大后量程的准确值，再给定一直流电源（电动势Ｅ为６～７Ｖ，内阻可忽略不计），一阻值Ｒ２＝２ ０００Ω的固定电阻，两个单刀开关Ｓ１、Ｓ２及若干导线． 图７（１）为达到上述目的，将图７连成一个完整的实验电路图．（２）连线完成以后，当Ｓ１与Ｓ２均闭合时，电压表示数为０．９０Ｖ；当Ｓ１闭合，Ｓ２断开时，电压表的示数为０．７０Ｖ，由此可以计算出改装后电压表的量程为Ｖ，电源电动势为Ｖ． 图８电压表的内阻已知，量程知道，可作为电流表使用．本实验表面上是测量改装后的电压表的量程，实质是测量电阻Ｒ１的阻值．而在电路中除Ｒ１未知外，电源的电动势也未知，所以要２个方程才可以求的．将待测电压表与电源直接相连是一个方程；待测电压表与标准电阻串联后与电源连接是另一组方程．所以定值电阻起了给出一组数据的作用．如图８所示，当Ｓ１闭合，Ｓ２闭合时Ｅ＝Ｕ１ＲＶ（ＲＶ＋Ｒ１），当Ｓ１闭合，Ｓ２断开时Ｅ＝Ｕ２ＲＶ（ＲＶ＋Ｒ１＋Ｒ２），解两式得：Ｒ１＝６ ０００Ω，Ｅ＝６．３Ｖ；根据串联分压原理，可得电压表量程为７Ｖ．定值电阻由于阻值确定，它的电流、电压容易确定，由于它的这些优点，会给测量电路带来很大的方便．在电路的设计中，如果能够充分考虑定值电阻的测量作用，一些表面上看不可能成功的设计性实验，也会天堑变通途．３ 扩大作用１）扩大调节范围例７ 下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表○Ａ１的内阻ｒ１．要求方法简捷，尽可能高的测量精度，并能测得多组数据．器材（代号）规格电流表（○Ａ１）量程１０ｍＡ，内阻ｒ１待测（约４０Ω）电流表（○Ａ２）量程５００μＡ，内阻ｒ２＝７５０Ω电压表（○Ｖ）量程１０Ｖ，内阻ｒ３＝１０ｋΩ电阻（Ｒ１）阻值约１００Ω滑动变阻器（Ｒ２）总阻值约５０Ω电池（Ｅ）电动势１．５Ｖ，内阻很小开关（Ｓ）导线若干 （１）画出电路图，标明所用器材的代号．（２）若选测量数据中的一组来计算ｒ１，则所用的表达式为ｒ１＝．式中各符号是：．从精确性原则考虑我们用电流表○Ａ２与○Ａ１并联来确定其两端的电压，○Ａ２、○Ａ１的读数分别用Ｉ２、Ｉ１表示，则ｒ１＝Ｉ２ｒ２Ｉ１．注意到两电流表两端允许加的最大电压都在０．４Ｖ以内，而电源的电动势为１．５Ｖ，尽管滑动变阻器采用了分压式接法却仍然存在着电流表两端电压过大的可能，把电阻Ｒ１与两电流表串联或将电阻Ｒ１连接到干路上就可以起到分压作用，从而解决了这个问题，使得滑动变阻器的调节范围变大．据此所采用的电路如图９所示．图９２）扩大量程例８ 某同学要测量一待测电阻Ｒｘ的值，已知５３·技巧聚焦·Ｒｘ约１０Ω，最大允许电流为０．１ Ａ，实验室备有如下器材：电流表○Ａ１：量程１００ｍＡ，内阻约１Ω；电流表○Ａ２：量程０．６Ａ，内阻约０．１Ω；灵敏电流计Ｇ：量程３００μＡ，内阻Ｒｇ＝１００Ω；电压表○Ｖ：量程１５Ｖ，内阻约５０ｋΩ；定值电阻Ｒ１＝２０Ω；定值电阻Ｒ２＝９ ９００Ω；滑动变阻器Ｒ３：最大阻值１０Ω；滑动变阻器Ｒ４：最大阻值１０ｋΩ；电源Ｅ：电动势约４Ｖ，内阻较小但未知；开关一个，导线若干．为测量准确，实验要求所用各表读数至少为满偏刻度的１／３，且要测量多组数据．（１）电路中滑动变阻器应选择，电流表应选择．（２）画出你所设计的实验电路图．本题是典型的用伏安法测电阻的实验，由题意最大允许电流为０．１Ａ，则电流表应选○Ａ１，滑动变阻器应选Ｒ３，如用限流，可能超电流表量程，且不能调节多组数据，故应选分压接法．还需要测到电阻两端电压，电压表量程过大，不合题意．灵敏电流计已知内阻，可当电压表用，但量程太小，需要改装，扩大量程．应让灵敏电流计与定值电阻Ｒ２串联，可改装成量程为３００×１０－６×（１０＋９ ９００）Ｖ＝３Ｖ的电压表． 图１０但Ｒｘ两端最大电压为１Ｖ，如直接与改装后的电压表并联，则电压表不能超过满刻度的１／３，为扩大改装电压表的调节范围应使Ｒｘ与Ｒ１串联，电路如图１０所示．定值电阻串并联到电路中去，搭配电路，保护仪表或器材，也可使电路匹配，测量量值，灵活应用定值电阻会是电路设计更加多样，使设计方法更加开放．（作者单位：河北省武邑中学）◇ 广东 曾文玉１ 双选题的命题特点在物理高考试卷选择题中，除单项选择题外，还有双项选择题和不定项选择题，这种题型都属于多项选择题．多选题是高考物理科中的必考题型，在２０１０年高考全国理综考试试卷中，多选题占４８分，在物理总分１２０分中占４０％．而在广东卷上，物理双选题３０分，在物理总分１００分中占３０％．多选题的分值较大、难度较低、能力要求不高，区分度却比较可观，区分学生的往往是非智力因素．如何加强物理多选题的教学，提高学生解题能力，是高考复习中的一个重要内容．本文以用统计学的观点，分析物理双选题的解题技巧．２ 双选题的统计学分析１）统计方法①假如每道选择题满分为６分，其规则为选对但不全得３分，错选得０分的．②双选题的可选情况和可得分的情况：可选总数为：Ｃ２４＋Ｃ１４＝１０，可得分的选数为：Ｃ２２＋Ｃ１２＝３．如果答案为Ａ、Ｂ，采取对策是选１个，则有Ｃ１４＝４种选法．则平均数珡Ｘ＝∑ＸｉＮ＝３＋３＋０＋０４＝１．５，标准差ｓ＝∑（Ｘ－珡Ｘ）２槡Ｎ＝（３－１．５）２＋（３－１．５）２＋（０－１．５）２＋（０－１．５）槡２槡４＝１．５，差异系数ＣＶ＝ｓ珡Ｘ×１００％＝１．５１．５×１００％＝１００．００％，得分率ｎ＝（∑得分概率）×本题可得分本题总分＝（１４＋１４＋０＋０）×３６×１００％＝２５．００％．③基本假设：当考生已经用尽所有办法，均无法得出答案或者无法排除两个错误的备选项时，这时，完全凭猜测作答，猜测的成功与否完全由随机因素所６３。
定值电阻在设计电路中的巧妙应用
Vol.49 No.12Dec.2020+k Jfbif敎学参考实验研究定值电阻在设计电路中的巧妙应用高贺(山东省沂南第一中学山东临沂276300)文章编号：l〇〇2-218X(2020) 12-0051-02中图分类号：G632.4 文献标识码：B电学实验一直是历年高考的必考考点，也是高中 教学的重点和难点，学生在学习过程中，困难较大。
下面以定值电阻为切人点，结合教学实例，谈谈定值电阻在设计电路中的巧妙运用。
一、伏安法测电阻中定值电阻的使用1.定值电阻保护电路减少误差例1需要测量待测电阻的阻值（约3〇 n)，提供了以下实验器材。
电流表A,(量程0〜50 m A，内阻约为10 n);电压表V,(量程0〜3 V，内阻非常大）；电源E(电动势约3 V，内阻约0.2 f i);定值电阻i?(20 f l,允许最大电流1.0 A);滑动变阻器亿（〇〜10 n，允许最大电流2.0 A);单刀单掷开关S—个，导线若干。
(1)请您在虚线框内画出测量电阻的实验原理图。
（要求测量范围尽可能大）(2)在一次实验测量中，电压表的示数是17时，电流表的示数是对应的待测电阻阻值的表达式解析（1)由于实验要求测量范围尽可能大，所 以滑动变阻器应该采用分压接法。
由于待测电阻阻值远小于电压表的内阻，所以电流表采用外接法。
流过电流表的电流不能超过其最大量程，即50 m A,所以要给待测电阻串联一个定值电阻尺，起保护电路作用。
实验原理图如图1所示。
(2)根据欧姆定律可得尺,=|一尺。
结论（1)仪器的选择：①电流表量程：估算电流。
方法：电源电压除以待测电阻阻值。
②电压表量程：电源电压。
方法：电源电压在电压表满量程的三分之一和三分之二之间。
③滑动变阻器：常选小电阻，调节灵敏。
(2)定值电阻：①保护电路：与电流表、待测电阻串联。
②扩大待测电阻电压范围，减少读数误差。
2.电流表G与定值电阻改装为其他电表例2现要测量一未知电阻(电阻较小约为几欧姆），可用器材有：多用电表（仅可使用欧姆挡）；一个电池组£(电动势是6 V);一个滑动变阻器尺（〇〜20 D，额定电流是1 A);两个相同的电流表G(内阻i?K=l 000 £1，满偏电 流 JgSlOO f^A);两个标准的电阻（尺i=29 000 ==〇. 1⑴一个开关S、导线若干。
定值电阻在电学设计性实验中的巧用
I2 时，电压表读数为 U2 ,则可以求出 E =
，r =
．
(用
I1 、 I 2
、U
1
、U
及
2
R 表示)
【解析】(1)测量电源电动势和内阻的实验原理是闭合电路欧姆定 律．电压表用来测路端电压，电流表用来测干路中的总电流．当 电路中电流达到最大值(电流表的量程 0.5A) 时，路端电压最小值 为 U E - Ir (4.5- 0.51.5)V 3.75V，大于电压表量程，故电压表不 能直接用于测量路端电压．若将题中的定值电阻与电源串联，便 组成一个等效电源．等效电源的内阻为: R r
二. 基本思想 1. 分压、限流电路的选择 根据分压、限流电路的特点和制约电路的几种因素，有以下选择：
（1）若负载电阻的阻值远大于滑动变阻器的总电阻，因滑动变阻
器限流作用弱，如果采用限流电路，电表指针在滑动变阻器阻值 改变后偏转不明显，无法测得多组数据，故应采用分压电路.
（2）如果负载电阻的阻值与滑动变阻器的总电阻相差不大，分
图5
三、定值电阻用于改装电表，扩大电表量程 在有些需要测电流或电压的实验中，当只有表头没有电流
表或电压表，或者有电流表或电压表但它们的量程过小不能满 足实验的要求时，为了完成实验，必须对其进行改装或将电表 的量程扩大．表头串联(并联)一个定值电阻可以将其改装成电 压表（电流表），电流表（电压表）并联（串联）一个定值定 值，可以将其量程扩大.
R Rx 10 20
此时通过电流表 A2的电流
I2
R0
Rx Rx
r2
I
10
20 20
30
133
44.3mA>20mA ，会超
过其量程，A2会烧毁，故必须采用分压式接法．
小电阻大用处
小电阻 大用处浅谈定值电阻在电路设计中的作用纵观近几年的高考物理试题，在考查电学实验中，虽然对实验的根本原理方法、数据处理等方面考查仍然是主题，但随着新课改的深入，对学生实验探究，设计创新等方面能力的要求也越来越高。
实验课题更倾向于实用化，创新设计的含金量也逐渐升值，就拿一个小小的定值电阻在电路设计中的作用就多种多样，考查的把戏也不断翻新。
真是“小电阻 大用处〞，现将这类问题作一个总结归纳。
（一） 改装电表用无论是将电流表改装为伏特表，还是将它改装为大量程的电流表，都得用定值电阻。
〔1〕利用串联电阻的分压特性将电流表改装为电压表例1：某电流表，Ig 、Rg ，改装为量程为U 的电压表，求分压电阻阻值：分压电阻阻值的计算：ggx I U U R -=假如Rx=〔n-1〕Rg改装后电压表总阻值为Rv=Rx+Rg〔2〕利用并联电阻分流特性，将小量程电流表改装为大量程的电流表例2：将满偏电流为Ig ，内电阻为Rg 的电流表改装为量程为I 的电流表，需并联分压电阻，电阻的阻值Rx计算Rx=ggg I I R I -假如1-n R g改装后电流表的内阻值为Rg 与Rx 的并联 R A =xg x g R R R R实例分析例3.：在测定干电池的电动势和内电阻的实验中，备有如下器材：A. 待测干电池〔1节〕B. 电流表G 〔满偏电流1mA ，内阻Rg=10Ω〕C. 电流表〔0-0.6-3A 〕内阻未知 〕D. 滑动变阻器R 1(0-15Ω,10A)E. 滑动变阻器R 2 ( 0-200Ω，1A)F. 定值电阻R 0〔阻值1990Ω〕G. 开关K ，导线假如干根据题目提供实验器材，请设计出测量干电池电动势和内电阻的电路原理图。
画在方框内。
【分析】从以上实验所提供的器材中没有电压表，也没有电阻箱，采用伏阻法、安阻法是不可能。
还是从伏安法上想方法，只有你留心电流表 R 0，通过串联改装仍 可以作电压表的用，改装的电压表量程为2V ，滑动变阻器0-15Ω就可以了，没有必要选择R 2，电路图如下：(二) 补偿作用：有些电阻本身阻值较小，直接测量导致产生误差较大，从而使有些电表上发生微弱变化很难显现出来，数据处理相当困难，不妨用一个定值电阻与之串联，成为它的一局部，得出结果再减去它的阻值即可测出电阻值，这种作用称之为补偿作用。
2023届高考物理二轮复习电学实验：定值电阻在电学实验中的作用总结和练习
定值电阻在电学实验中的作用作用电路图保护电路改装电表或扩大量程已知电压做电流表使用已知电流做电压表使用增大待测量，减小误差练习：1、为了较准确地测量某电子元件的电阻，某同学进行了以下实验，请完成步骤中的填空：（1）①先用欧姆表粗测该元件的电阻，选用“×10”的电阻挡测量时，发现指针偏转较小，因此应将多用电表调到电阻______________挡（选填“×1”或“×100”）；②将红、黑表笔短接，重新进行欧姆调零，多用电表的示数如图1所示，则被测电阻的阻值为______________Ω；（2）为精确测量其电阻，该同学设计了如图2所示的电路．图2中的量程为2mA，内阻约50Ω；R为电阻箱（9999.9Ω），直流电源E约6V，内阻约0.5Ω．则以下关于保护电阻的阻值合理的是________A．30Ω B．300Ω C．3000Ω D．30000Ω（3）将S掷到1位置，将R调为，读出的值以及此时的示数为，然后将R调到______________（选填“最大值”或“最小值”）；（4）再将S掷到2位置，调节R，使得表的示数仍为，读出R的值为，则=______________．2、为探究小灯泡L的伏安特性曲线，提供了以下器材：小灯泡L，规格“4.0 V 2.8 W”；电流表A1，量程3 A，内阻约为0.1 Ω；电流表A2，量程0.6 A，内阻r2＝0.2 Ω；电压表V，量程3 V，内阻r V＝9 kΩ；标准电阻R1，阻值1 Ω；标准电阻R2，阻值3 kΩ；滑动变阻器R，阻值范围0～10 Ω；学生电源E，电动势6 V，内阻不计；开关S及导线若干．(1)某同学设计了如图甲所示的电路来进行测量，闭合开关前，滑动变阻器滑片应置于________，当通过L 的电流为0.46 A时，电压表的示数如图乙所示，电压表的读数为_______V，此时L的电阻为______ Ω. (2)要想更准确完整地描绘出L的伏安特性曲线，需要重新设计电路．请你利用所供器材，在图中的虚线框内补画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号．(3)根据实验测得的数据，描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图，若将该灯泡接到E=1.5V、r=3.0Ω的电源两端，则灯泡实际消耗的功率P=______W．（结果保留两位有效数字）3．(2021·广东广州市综合测试)“测定铜导线的电阻率”实验中可供选用的器材有：A．横截面积为1.0 mm2、长度为100 m的一捆铜导线(电阻R x约2 Ω)B．电流表G：内阻R g＝100 Ω，满偏电流I g＝3 mAC．电流表A：量程0.6 A，内阻约1 ΩD．滑动变阻器R：最大阻值5 ΩE．定值电阻：R0＝3 Ω，R1＝900 Ω，R2＝1 000 ΩF．电源：电动势6 V，内阻不计G．开关，导线若干请完成下列实验内容：(1)把电流表G与定值电阻改装成量程为3 V的电压表，则定值电阻应选________(填“R1”或“R2”)．(2)为了尽可能获取多组数据，实验电路图应选图4四幅中的________，电路中R0的作用是________________________．图4(3)根据正确的电路图，在图5中完成实物图的连接(已正确连接了部分导线)．图5(4)某次测量中，电流表G的读数为2.40 mA时，电流表A的读数为0.50 A，由此求得铜导线的电阻率为________ Ω·m.(保留两位有效数字)4、导电玻璃是制造LCD的主要材料之一，为测量导电玻璃的电阻率，某小组同学选取了一个长度为L的圆柱体导电玻璃器件，上面标有“3 V，L”的字样，主要步骤如下，完成下列问题．(1)首先用螺旋测微器测量导电玻璃的直径，示数如图甲所示，则直径d ＝________ mm.(2)然后用欧姆表×100挡粗测该导电玻璃的电阻，表盘指针位置如图乙所示，则导电玻璃的电阻约为________ Ω.(3)为精确测量R x 在额定电压时的阻值，且要求测量时电表的读数不小于其量程的13，滑动变阻器便于调节，他们根据下面提供的器材，设计了一个方案，请在虚线框中画出电路图，标出所选器材对应的电学符号．A ．电流表A 1(量程为60 mA ，内阻R A1约为3 Ω)B ．电流表A 2(量程为2 mA ，内阻R A2＝15 Ω)C ．定值电阻R 1＝747 ΩD ．定值电阻R 2＝1 985 ΩE ．滑动变阻器R (0～20 Ω)F ．电压表V(量程为10 V ，内阻R V ＝1 kΩ)G ．蓄电池E (电动势为12 V ，内阻很小)H ．开关S 一只，导线若干(4)由以上实验可测得该导电玻璃电阻率值ρ＝________(用字母表示，可能用到的字母有长度L 、直径d 、电流表A 1、A 2的读数I 1、I 2，电压表读数U ，电阻值R A1、R A2、R V 、R 1、R 2)．5、图（a ）为某同学测量一节干电池的电动势和内电阻的电路图。
设计型实验是近年来高考考查的热点也是高三复习教学的重
要求选择上述器材，设计一个用伏安法测电阻 Rx 的 电路.
分析 由于本实验提供的
电压表量程太小，故应先
将电流表 A2 与定值电阻 R1 串联改装成一个大量 程的电压表，再设计电
图 3-11-7
图 3-11-6
路.(具体解答略)
电压表V1 量程为 3V ，内阻 r1 约为 30k ； 电压表V2 :量程 3.5V ，内阻 r2 34k ; 电流表 A1 :量程1A ，内阻 r3 20 电流表 A2 :量程 0.1A ，内阻 r4 2 滑动变阻器 R1 ，总阻值约 20 ，额定电流 0.1A ; 滑动变阻器 R2 :总阻值约 200 ，额定电流 0.05A ; 定值电阻( R0 )阻值 5 、做保护电阻用; 电源 E :电动势为 3V ，内阻很小; 电键 S ，导线若干. (1)在虚线框内画出电路图，标明所用 器材的代号. (2)在上面的图中，按照（1）中画出 的电路图，如图3-11-8所示连接实物 图.
压表的电流为 I2
I
I1
I
U R1
，所以电压表的内阻
RV
U
I2
R1U R1I U
．
【答案】（1） R1
电路图见上（2）
RV
R1U R1I U
点评：本题涉及实验器材选取和电路设计等，对考生
的分析综合能力提出了较高要求，解答此类试题必须
根据测量要求和所提供的器材，由仪表的选择原则和
A.电源 E :电动势为 3.0V ，内阻不计; B.电压表V1 :量程为0～ 3V ，内阻约 2k ; C.电压表V2 :量程为0～15V ，内阻约 6k ; D.电流表 A1 :量程为0～ 0.6A ，内阻约1 ; E.电流表 A2 :量程为0～ 3.0A ，内阻约 0.1 ; F.滑动变阻器 R1 :最大阻值10 ，额定电流 2.0A; G.滑动变阻器 R2 :最大阻值1k ，额定电流1.0A; H.定值电阻 R0 :阻值为 3 ; I.开关 S 一个，导线若干. 请你按照电工设 计的电路，在实物图 3-11-4 中 用 笔 画 线 代替导线连接元件.
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Ｇ
Ｈ
滑 动 变 阻 器 Ｒ。 最 大 阻 值 １ ｋ ， 定 电 流 ： Ｑ 额
定 值 电 阻 Ｒ。 阻 值 为 ３ ｎ ； ：
１．ｏ Ａ ；
Ｉ 开 关 Ｓ１个 ， 线 若 干 ． 导 设 计 合 理 的 电路 ， 实 物 图 中 用 笔 画 线 替 代 导 线 在 连接 元件 ． 分析 实 物 连 接 如 图 ４， 该 实 验 中 由 于 待 测 电 在
单 刀 单 掷 开 关 Ｓ， 线 若 干 ． 导 设 计 一 个 测 量 电 压 表 的 内 阻 的实验 电路 ， 出原理 图． 画 分析 该 题 的 特 点 是 不 仅 电 表需 要 保 护 ， 且 滑 动 变 阻 器 也 而
需要 保 护 ， 保 护 电 阻 只能 连 在 故
干路 上 ， 案 如 图（ ３． 方 图 ） 图３
中挑 选 了 一 些 元 件 ， 计 了 电 路 ， 新 测 量 这 段 导 线 设 重 （ 中 用 Ｒ 表 示 ） 电 阻 （ 图 的 ） ．
这 是 定 值 电 阻 最 常 见 的 应 用 ， 类 问 题 的 关 键 是 这 估算 数据 并确定 保护 电 阻的位 置 ．
繁 一
０
如 下 两 个 方 案 （图 １和 图 ２）， 过 估 算 可 知 保 护 电 阻 通
在 干 路 的 保 护 能 力 比在 支 路 的 保 护 能 力 略 强 ， 相 差 但
极 小 ， 这两 种方 案均 可． 故
阻 太 小 ， 得 的 电 压 太 小 ， 易 测 量 ， 用 定 值 电 阻 与 分 不 故
设 计
电 流 表 ： 程 为 ０ １ ０ ｍＡ ， 阻 ｒ ： ２ ； 量 ～ ０ 内 ＝ ０ Ｑ ＝
电压 表 ： 程 为 ０ ２Ｖ， 阻 ｒ —２０ ０Ｑ； 量 ～ 内 ２ ０ 定 值 电 阻 Ｒ。 阳 值 ２ ； ： ＯＱ 定 值 电 阻 Ｒ。 阻 值 ３ Ｑ ； ： 一
Ｆ 电 源 Ｅ ： 动 势 １ ５Ｖ ， 阻 很 小 ； 电 ． 内 （ ） 出 电路 图 ， 明所 用 器 材 的 代 号 ． １画 标 （ ） 选 测 量 数 据 中 的 一 组 来 计 算 ｒ ， 所 用 的 ２若 则 表 达 式 为 ｎ 一 分析 ， 明式 中各 符号 的意 义． 说 该 电路 仅 需 保 护 支 路 ， 护 电 阻 的 位 置 有 保
．
—
例 ３ 一 位 电 工 师 傅 为 测 量 某 电 线 厂 生 产 的 铜 芯 电 线 的 电 阻 率 ， 截 取 了 一 段 长 为 Ｌ 的 电 线 ， 用 它 并 螺 旋 测 微 器 测 得 其 直 径 为 Ｄ， 多 用 电 表 测 其 电 阻 发 用 现 小 于 １Ｑ， 尽 可 能 提 高 测 量 精 度 ， 从 下 列 器 材 为 他
Ｇ
Ｅ Ｆ
电 流 表 ： 程 为 Ｏ ３ ０Ａ ， 阻 约 为 ０ １Ｑ ； 量 ～ ． 内 ． 滑 动 变 阻 器 Ｒ ： 大 阻 值 １ ， 定 电 流 最 ０Ｑ 额
滑 动 变 阻 器 Ｒ 总 阻 值 约 为 ５ ； ： ０Ｑ
开 关 Ｓ ， 线 若 干 。电
２． Ａ ： ０
中 的用 途
山东 李 军委
设 计 型 实 验 的 考 察 是 近 年 来 高 考 的 热 点 ， 是 高 也
三 复 习 教 学 的 重 点 之 一 ．设 计 型 实 验 主 要 以 电 路 设
滑 动 变 阻 器 ｌ。 最 大 阻 值 １ ， 定 电 流 １Ａ ； Ｒ ： ＯＱ 额
计 为 主 ． 电 路 设 计 经 常 要 用 到 定 值 电 阻 ， 值 电 阻 如 定
何 使 用 往 往 是 学 生 最 困 惑 的 地 方 ， 是 教 学 的 薄 弱 环 也
节 ．鉴 于 此 ， 把 定 值 电 阻 作 为 一 个 专 题 进 行 了 研 我 究 ， 而总 结 出了如 下一些 规律 ． 从
待测 电阻 串联 ， 大 待测 量 ． 增
图 ２
图４
确切 的人 生是 ： 持 一 种 适 宜状 态的 与 世 无 争 的 生 ห้องสมุดไป่ตู้ ． — 蒙 田 保 —
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专 题 突破
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例 ４ 现 要 测 量 某 一 电 压 表 ＠ 的 内 阻 ．给 定 的
Ｂ 电 压 表 ： 程 为 ０ ３Ｖ， 阻 约 为 ２ｋ ； 量 ～ 内 Ｑ
Ｃ 电 压 表 ＠ ： 程 为 ０ １ ， 阻 约 为 ６ｋ ； 量 ～ ５Ｖ 内 Ｑ
Ｄ 电 流 表 ： 程 为 ｏ ０ ， 阻 约 为 １ Ｑ； 量 ～ ．６ Ａ 内
ｃ 电 压 表 ： 程 １ ， 阻 ／ — １ Ｑ； 量 ０Ｖ 内 ＂ ３ ０ｋ Ｄ 电 阻 Ｒ 阻 值 约 为 ｉ ０ Ｑ， 保 护 电 阻 用 ； ： ０ 作 Ｅ
例 Ｉ 从 所 给 器 材 中选 出适 当 的 实 验 器 材 ， 设
Ａ
电 源 Ｅ： 动 势 为 ３ ０Ｖ， 阻 不 计 ； 电 ． 内
计 一 电 路 来 测 量 电 流 表 的 内 阻 ｎ ， 求 方 法 简 捷 ， 要 有 尽 可 能 高 的 测 量 精 度 ， 能 测 出多 组 数 据 ． 并 Ａ 电 流 表 ： 程 １ 量 ０ ｍＡ， 阻 ｎ 待 测 （ ４ ； 内 约 ０ Ｑ） Ｂ 电 流 表 ： 程 ５ ０ Ａ． 阻 一 ７ ０Ｑ； 量 ０ 内 ５
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例 ２ 有 一 电 压 表 ① 量 程 为 ’ Ｖ， 阻 约 为 ３ 内
定 值 电 阻 在 高
３０ ０ Ｑ ， 准 确 地 测 量 该 电 压 表 的 内 阻 ， 供 的 实 验 ０ 要 提
器 材有 ：
电 源 Ｅ： 动 势 约 为 １ ， 阻 可 忽 略 不 计 ； 电 ５Ｖ 内