浅析高考电学设计性实验

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高考物理电学设计性实验

十九、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;它要求学生对课本实验原理、方法有较为透彻的理解，能正确使用实验中用过的仪器，并能正确运用在这些实验中学过的方法综合分析解决新的实验问题。

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，本专题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”．【例1】测量电源B的电动势E及内阻r(E约为4.5V，r约为1.5Ω)．实验器材：量程3V的理想电压表V；量程0.5A的电流表A(具有一定内阻)；定值电阻4R=Ω；滑动变阻器'R；电键K；导线若干．(1)画出实验电路原理图，图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出．(2)实验中，当电流表读数为1I时，电压表读数为1U；当电流表读数为2I时，电压表读数为2U,则可以求出E= ，r= ．(用1212I I U U、、、及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(4.50.5 1.5)U E Ir=-=-⨯V 3.75=V，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+，最小路端电压为'()[4.50.5(4 1.5)]U E I R r=-+=-+V 1.75=V，小于电压表量程，故可以保证测量的安全．实验电路原理图如图1所示．(2)由闭合电路欧姆定律可得，11()E U I R r=++,22()E U I R r=++,两式联立解得：211221I U I UEI I-=-,1221U Ur RI I-=--【例2】利用下面适当的实验器材，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，并能测出多组数据.A.电流表1()A量程0～10mA、内阻1r待测(约40Ω);图 1---179------180---B.电流表2()A 量程0～500μA 、内阻2750Ωr =;C.电压表()V 量程0～10V 、内阻3=10k Ωr ;D.定值电阻1()R 阻值约100Ω、做保护电阻用;E.滑动变阻器2()R 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1r ，则所用的表达式为1r = ，说明式中各符号的意义.〖解析〗由1A 的量程和内阻值可知，其两端的最大电压大约为30101040V 0.4V U -=⨯⨯=<10V .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1A 的内阻值1r ，由伏安法测电阻原理必须知道它两端的电压1U 和其中的电流1I ，而电流1I 可由其读数读出，把电流表2A 和电流表1A 并联起来，电流表2A 的读数为2I ，则22I r 即为电流表1A 两端的电压，在这里电流表2A 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:0121 1.57.9mA 1005040E I R R r ===++++>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2，3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.【例3】有一电压表1V ,其量程为3V ，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15V ，内阻可忽略不计; 电流表1A :量程为0～100mA ，内阻1r =20Ω 电压表2V :量程为0～2V ，内阻2=2000Ωr ; 定值电阻1R :阻值20Ω; 定值电阻2R :阻值3Ω;滑动变阻器0R :最大阻值10Ω，额定电流1A ; 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1V 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1V 内阻的计算表达式 . 〖解析〗电压表1V 两端的电压由其读数读出，当电压表1V 接入电路中时，流过它的最大电流约为131mA 3000I ==远小于电流表1A 的量程，电流表1A 不能使用，由题所给实验器材只能把电压表2V 当作电流表使用，流过电压表2V 的最大电流为'221mA 2000I ==正符合要求，变阻器的阻值为10Ω远小于电压表12V V 、的总电阻，应采用分压接法，变阻器的额定电流为1A ，需要一个定值电阻作为保护，其阻值设为x R ，由0x E I R R =+可求得215105Ω1x E R R I =-=-=,定值电阻应选1R ，流过电压表1V 的电流等于电压表2V 的电流，电压表2V 的电流I 等于它的示数2U 除以它的内阻2r ，所以电压表1V 的内阻11122V U U R r I U ==,电路图如图4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”．【例4】某待测电阻x R 的阻值约为20Ω，实验室提供如下器材：A.电流表1A (量程150mA ，内阻110r =Ω)B.电流表2A (量程20mA ，内阻230r =Ω)C.定值电阻010R =ΩD.滑动变阻器R ，最大阻值为10ΩE.电源E ，电动势4E =V (内阻不计)F.开关S 及导线若干(1)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13，请你画出测量x R 的一种实验原理图(图中元件用题干中相应的物理量符号标注).(2)实验时电流表1A 的读数为1I ，电流表2A 的读数为2I ,用已知量和测得的物理量表示x R = 〖解析〗(1)测量电阻的基本原理是欧姆定律.由于题中只给了两只电流表，没有给电压表，故在测量电路中必须要让其中一只电流表充当电压表来测量被测电阻两端的电压．由串、并联电路性质，应该选择量程较小的那只电流表2A 与待测电阻并联，而另一只量程较大的电流表1A 用来测通过待测电阻的电流，若电流表1A 达到其量程的13即50mA ，根据并联电路性质可得通过电流表2A 的电流为图 3图 2图 4图 5---181---2×50mA=20mA 5．这一值达到其满偏值，不可采用；当电流表2A 达到其量程的13，电流表1A 不能达到量程的13，故不能满足本实验的条件.为此必须减小电流表2A 的电流，将定值电阻与电流表2A 串联后增大了这一支路的电阻，从而减小了这一支路的电流，通过估算可知，能满足实验条件，从而提高了实验的精确度.若滑动变阻器采用限流式接法，可估算出当电流最小为4133mA 1020x E I R R ==≈++，此时通过电流表2A 的电流202x x R I I R R r =++20133102030=⨯++44.3mA>20mA ≈，会超过其量程，2A 会烧毁，故必须采用分压式接法．实验电路如图5所示．（2）由欧姆定律可得：20212()()x I R r I I R +=-，解得：20212()x I R r R I I +=-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. 【例5】某同学在实验室测定一节干电池的电动势和内阻，实验室有如下器材：A.待测干电池B.表头G (量程3mA ,内阻120r =Ω)C.电流表A (量程0.6A ,内阻20.2r =Ω)D.滑动变阻器甲（最大阻值10Ω）E.滑动变阻器乙（最大阻值100Ω）F.定值电阻（1=100ΩR ）G.定值电阻（2=500ΩR ）H.定值电阻（3=1.5k ΩR ）开关、导线若干 (1)由于没有电压表，他决定用表头和定值电阻改装，定值电阻应选用，为了方便并能较准确地测量，滑动变阻器应选．(填写各器材前的序号) (2)请画出实验电路 (3)若某次测量中表头G 的示数为1I ，电流表A 的示数为2I ,改变滑动变阻器阻值后，表头G 的示数为'1I ，电流表A 的示数为'2I ,则电源的内阻r = ，电动势E = . 〖解析〗(1)改装后的电压表的量程应比一节干电池（电动势为1.5V ）的电动势略大些．将三个定值电阻1R 、2R 、3R 分别代入1()g U I r R =+中分别得0.36V 、1.56V 、4.56V ，故定值电阻应选2R (G)；从精确性原则出发，滑动变阻器阻值应尽可能小些，故选甲（D ）．(2)实验电路如图6所示．(3)由闭合电路欧姆定律得，11212()()E I r R I I r =+++，'''11212()()E I r R I I r =+++ 联立解得:'1121''1212()()I I R r r I I I I -+=+-- '121121211''1212()()()()I I I I R r E R r I I I I I +-+=+++-- 【例6】实验室准备了下列器材:电流表1A (量程为0.6A ，内阻约0.1Ω); 电流表2A (量程为600μA ，内阻为100Ω;定值电阻1R (9900Ω); 滑动变阻器2R (0～10Ω);电源(6V E =，内阻不计，允许通过的最大电流为0.5A ); 待测电阻x R (约10Ω);开关S 一个，导线若干. 要求选择上述器材，设计一个用伏安法测电阻x R 的电路.分析由于本实验没有提供的电压表，而所给的电流表量程太小，故应先将电流表2A 与定值电阻1R 串联改装成一个大量程的电压表，再设计电路.(电路图如图7所示，具体解答略)四、定值电阻可以当电压表使用在有些需要测电压的实验中，没有电压表或给定的电压表不能用来直接测电压，此时可利用定值电阻与其他电表组合，间接测出待测元件两端的电压．【例7】要测量某一电流表A 的内阻1r ，给定的器材有： A.待测电流表A (量程300μA ，内阻1r 约为100Ω) B.电压表V (量程3V ，内阻21k Ωr =) C.电源E (电动势4V ，内阻忽略不计) D.定值电阻112ΩR = E.滑动变阻器2R (阻值范围O ～20Ω，允许最大电流0.5A ) F.电键S 一个，导线若干要求测量时两电表指针的偏转均超过其量程的一半． (1)画出实验电路图． (2)电路接通后，测得电压表读数为U ，电流表读数为I ，用已知量和测得的量表示电流表内阻1r = 〖解析〗(1)由于电流表两端允许的最大电压为6130010100V=0.03V m A U I r -=⋅=⨯⨯，远小于电压表量程3V ，故不能用电压表直接测电流表两端电压，只能将电压表接在测量电路的干路中作电流表使用，而将定值电阻1R 与电流表并联作为间接电压表使用，该间接电压表所测电压为12()U I R r -.当电压表示数为其量程一半即1.5V 时，滑图 6图 7图 8---182---332 1.5A=1.510A=1500μA 110V U I r -==⨯⨯，通过电流表的电流为111161μA V R II r R =≈+,故两表可同时达到或超过其量程的一半，满足实验条件，方案可行．另外考虑到安全性与精确性，电路应采用分压式电路，实验电路如图8所示． (2)根据欧姆定律得：112()U Ir I R r =- ，所以有1112UR r R Ir =-. 【例8】某待测电阻Rx 的阻值在80～100Ω之间，现要测量其电阻的阻值，实验室提供如下器材： A ．电流表1A (量程0.9mA 、内阻约为110r =Ω) B ．电流表2A (量程300μA 、内阻2r 为30Ω) C ．电流表3A (量程0.6A 、内阻3r 约为0.2Ω) D ．电压表(量程4V 、内阻约为20k Ω) E ．定值电阻020R Ω＝F ．滑动变阻器R ，最大阻值约为10ΩG ．电源E (电动势15V )H ．开关S 、导线若干 (1)在上述提供的器材中，要完成此实验，应选用 (填字母代号) (2)测量要求电表读数不得小于其量程的13，请你在虚框内画出测量电阻Rx 的一种实验电路原理图(图中元件用题干中相应的英文字母标注) (3)用已知量和测量的量表示Rx 的表达式Rx = ，说明式中各字母所表示的物理量： . 〖解析〗(1)测电阻的最基本的方法是“伏安法”，有“伏安法”可知器材需要电压表和电流表，所给的电压表的量程为4V 小于电源的电动势15V ,为使测量精确度高，电压表不能使用，待测电阻x R 中的最大电流约为：15A=0.1875A 80x E I R == 电流表3A 不能使用，若把电流表1A 或2A 改装为量程约为15V 电压表，由1511g R n -r r I r==-⋅()()可分别计算出需串联的电阻大约为：1315(1)1016656.70.91010R -=-⨯≈Ω⨯⨯2615(1)30499703001030R -=-⨯≈Ω⨯⨯题中没有符合要求的电阻，需要用定值电阻当作电压表使用，需要知道其中的电流. (2)滑动变阻器的阻值x R R <，电表量程较小，控制电路采用分压电路；“伏安法”测电阻，测量中要求电压表读数不得小于其量程的13，1A 表测大电流，2A 表测小电流，如果2A 、0R 串联后与x R 并联，如图9所示，电流表1A 的电流为：2021211()113137.5μA 33m m m x I R r I I I R ++=<＝.如果2A 、x R 串联后与0R 并联，如图10所示，电流表图 9 图 101A 的电流为：2212101()113550μA 33m x m m I R r I I I R ++=>＝，因此测量电阻x R 与2A 串联后与0R 并联. (3)由()1222()x I I I R r +0-R ＝得：12022x I I R R r I -=- 其中2r 为2A 表的内阻，0R 为定值电阻，1I 为1A 表示数，2I 为2A 表示数.五、定值电阻可以当电流表使用在有些需要测电流的实验中，没有电流表或给定的电流表不能满足实验要求，此时可利用定值电阻与其他电表组合，间接测出待测元件两端的电流．【例9】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 ，内阻约为4k Ω)；毫安表mA (量程1.2mA ，内阻约500Ω)；直流电源E (电动势约2.4V ,内阻不计)；定值电阻3个：14000ΩR =，210000ΩR =，315000ΩR =；电键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．（1）试从3个定值电阻中选用比较合适的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) （2）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V R = .分析原理如图11示，该实验中定值电阻有双重作用，既可以保护电压表两端的电压不会超过其量程，又充当了电流表的作用，通过1R 的电流为1UR ，从而可以推算出电压表的内阻. 〖解析〗（1）由于电压表可显示出其两端的电压，要测出电压表的内阻，只需要测出通过电压表的电流即可，因此初步考虑将电流表与电压表串联.当通过电流表的电流达到其量程的一半即0.6mA 时，电压表两端电压为30.6104000V=2.4V U -=⨯⨯,已大于电压表的量程，看来两表不能同时达到或超过其量程的一半，不满足实验条件，为此必须用一定值电阻与电压表并联，以减小通过电压表的电流.由上述估算可知，要使电压表两端电压也超过其量程的一半，定值电阻分得的电流必须达到或接近总电流的一半，故定值电阻的阻值与电压表的内阻相当，从题给的三个定值电阻看，图 11---183---只有1R 比较合适，此时定值电阻相当于一个间接电流表，其测得的电流为11R UI R =,这样就可以进一步算出通过电压表的电流了.电路图如图11所示.（另解：实验电路如图11所示，若选用电阻1R ，则并联电阻2000R Ω并＝，电压表读数为：2.42000 1.92V 1V 2000500mA E U R R r ==⨯=>++并并,电流表读数: 2.40.96mA 0.6mA 2000500mA E I R r ===>++并并1R 符合要求，同理可得23R R 、不符合要求；故选1R ．(2)由欧姆定律得：1111V R U U UR R U I I IR UI R ===--- 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基本规律为分析的入手.【例10】要测量电压表1V 的内阻V R ，其量程为2V ，内阻约为2k Ω。

高中物理-突破电学设计性实验的思路和方法

高中物理-突破电学设计性实验的思路和方法电学设计性实验题能有效地考查学生的实验技能和创造性思维能力，在高考中的考查频率很高．不少学生面对这类题感到无从下手．实际上，只要做到“三个明确”“三个选择”，问题便可迎刃而解．一、明确题目的要求认真审清题意，看清题目的要求．即审题时要看清题目要求测定什么物理量，验证、探究什么物理规律，或者要求设计达到何种标准的电路等．二、明确实验原理解决设计型实验题的关键在于选择实验原理．如果实验需要测定某些电学量，应弄清待测物理量可通过哪些规律、公式求得，与哪些物理量有直接联系，可用哪些物理量定量地表示，用何种方法测定相关量，进而得出待求量．三、明确设计电路的原则设计电路一般应遵循“安全性”原则、“精确性、方便性”原则，兼顾“运用仪器少，耗电少”等三条原则．1．安全性原则选用仪器组成电路，首先要保证实验正常进行．例如通过电流表的电流和加在电压表上的电压均不得超过其量程，滑动变阻器、被测电阻不得超过其额定电流(额定功率)等．2．精确性、方便性原则“精确”是指选用仪器组成实验电路时要尽可能减小测量误差，提高精确度．例如所用电流表、电压表的指针应有较大的偏转，一般应使指针偏转在满刻度的1/3以上，以减小因读数引起的偶然误差．“方便”是指实验中便于调节控制，便于读数．例如应根据电路可能出现的电流、电压范围选择滑动变阻器．对大阻值的滑动变阻器，如果滑片稍有移动就使电路中的电流、电压有很大变化，则不宜采用．对于滑动变阻器，还要权衡用分压式电路还是限流式电路．3．运用仪器少，耗电少原则在达到实验目的，各项指标均符合要求的前提下，还应注意运用的仪器尽量少和节约电能．例如控制电路有限流式与分压式两种调节电路，若这两种调节电路均能满足要求，从消耗功率小，节约电能的角度，则应选用限流式电路．四、控制电路的选择滑动变阻器选用限流接法和分压接法的依据：1．负载电阻电压要求变化范围较大，且从零开始连续可调，应选分压电路．2．若负载电阻的阻值R x远大于滑动变阻器总阻值R，应选分压电路．3．若负载电阻的阻值R x小于滑动变阻器总阻值R或相差不多，且没有要求电压从零可调，应选限流电路．4．两种电路均可时限流电路优先，因为限流电路消耗的总功率小．五、测量电路的选择伏安法测电阻有两种电路，如图所示．可根据阻值比较法或试触法选择．六、实验器材的选择1．安全因素通过电源、电表、电阻的电流不能超过允许的最大电流．2．误差因素选择电表时，保证电流和电压均不超过其量程．使指针有较大偏转(一般取满偏度的13～23)；使用欧姆表选挡时让指针尽可能在中值刻度附近．3．便于操作选滑动变阻器时，在满足其他要求的前提下，可选阻值较小的．4．关注实验的实际要求．[“伏伏法”测电阻](2016·陕西西工大附中适应性训练)用以下器材可测量电阻R x的阻值．A．待测电阻R x，阻值约为600 ΩB．电源E，电动势约为6.0 V，内阻可忽略不计C．毫伏表V1，量程为0～500 mV，内阻r1＝1 000 ΩD．电压表V2，量程为0～6 V，内阻r2约为6 kΩE．电流表A，量程为0～0.6 A，内阻r3约为1 ΩF．定值电阻R0，R0＝60 ΩG ．滑动变阻器R ，最大阻值为50 Ω H ．单刀单掷开关S 一个，导线若干(1)测量中要求两块电表的读数都不小于其量程的1/3，并能测量多组数据，请在虚线框中画出测量电阻R x 的实验电路图．(2)若选测量数据中的一组来计算R x ，则由已知量和测量量计算R x 的表达式为R x ＝________，式中各符号的意义是：________________________________________________________________________.(所有物理量用题中代数符号表示)[解析] (1)电路的最大电流为I ＝6.0 V600 Ω＝0.01 A ，电流表量程太大，可以把毫伏表并联一个定值电阻改装成电流表，电压表选择V 2即可，待测电阻阻值较大，改装的电流表应采用内接法；实验要求测量多组数据，并且滑动变阻器的最大阻值很小，所以滑动变阻器需用分压式接法，电路如图．(2)流过被测电阻的电流为I ＝U 1r 1＋U 1R 0＝U 1(R 0＋r 1)R 0r 1，被测电阻阻值为R x ＝U 2－U 1I＝(U 2－U 1)R 0r 1U 1(R 0＋r 1).[答案] (1)测量电路如解析图所示 (2)(U 2－U 1)R 0r 1U 1(R 0＋r 1)U 1为毫伏表V 1的读数，U 2为电压表V 2的读数，r 1为毫伏表的内阻，R 0为定值电阻[“安安法”测电阻](2016·福建南安模拟)为测定一个待测电阻R x 的阻值(阻值约为200 Ω)，实验室提供如下器材：电池组E ：电动势3 V ，内阻不计电流表A 1：量程0～15 mA ，内阻约为100 Ω 电流表A 2：量程0～300 μA ，内阻1 000 Ω滑动变阻器R 1：阻值范围0～20 Ω，额定电流2 A 电阻箱R 2：阻值范围0～9 999 Ω，额定电流1 A 开关S 、导线若干要求实验中尽可能准确地测量R x 的阻值，请回答下面问题：(1)为了测量待测电阻两端的电压，可以将电流表________(填写器材代号)与电阻箱串联，并将电阻箱阻值调到________Ω，这样可以改装成一个量程为3.0 V 的电压表．(2)在方框中画出完整测量R x 阻值的电路图，并在图中标明器材代号．(3)调节滑动变阻器R 1，两表的示数如图所示，可读出电流表A 1的示数是________mA ，电流表A 2的示数是________μA ，测得待测电阻R x 的阻值是________．本次测量存在一定的系统误差，考虑这个原因测量值较真实值________(选填“偏大”或“偏小”)．[解析] (1)题目未给出电压表，把A 2和R 2串联起来充当电压表，此电压表量程为3.0 V ，R ＝ 3.0 V300×10－6A－1 000 Ω＝9 000 Ω. (2)滑动变阻器最大阻值远小于待测电阻阻值，滑动变阻器应采用分压式接法；待测电阻阻值约为200 Ω，电流表A 1内阻约为100 Ω，电压表内阻R V ＝1 000 Ω＋9 000 Ω＝10 000 Ω，电压表内阻远大于待测电阻阻值，电流表应采用外接法．电路图如图所示．(3)由图示可知，电流表A 1的示数为8.0 mA ，电流表A 2的示数是150 μA ，电流表A 2的电压读数为1.5 V ，待测电阻阻值为R x ＝U I 1＝1.5 V 8.0 mA＝187.5 Ω.电流表A 1采用外接法，测量的电流值偏大，由欧姆定律可知测量的电阻值偏小． [答案] (1)A 2 9 000 (2)见解析图 (3)8.0 150 187．5 Ω 偏小[“等效替代法”测电阻]某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的尺寸和电阻．(1)分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图甲和乙所示，长度为________ cm，直径为________ mm.(2)按图丙连接电路后，实验操作如下：①将滑动变阻器R1的阻值置于最______处(选填“大”或“小”)；将S2拨向接点1，闭合S1，调节R1，使电流表示数为I0.②将电阻箱R2的阻值调至最________(选填“大”或“小”)，S2拨向接点2；保持R1不变，调节R2，使电流表示数仍为I0，此时R2阻值为1 280 Ω.(3)由此可知，圆柱体的电阻为________ Ω.[解析](1)游标卡尺的精度为0.1 mm，所以L＝(50＋1×0.1)mm＝5.01 cm，螺旋测微器的读数为d＝(5＋31.6×0.01)mm＝5.316 mm.(2)①为了保护电流表，在接通电路之前，要使电路中的总电阻尽可能大，然后慢慢减小电路中的电阻．②为使电路电流较小，使电流表示数逐渐变大，电阻箱阻值也应先调至最大．(3)将S1闭合，S2拨向接点1时，其等效电路图如图甲所示．当S2拨向2时，其等效电路图如图乙所示．由闭合电路欧姆定律知I＝ER1＋R＋r，当I相同均为I0时，R2＝R圆柱体，所以R圆柱体＝1 280 Ω.[答案](1)5.01 5.316(5.310～5.320)(2)①大②大(3)1 280[“半偏法”测电阻]在把电流表改装成电压表的实验中，测定电流表的内阻时，备有如下器材：A．电流表(量程2 mA，内阻约几十欧)；B．滑动变阻器(阻值范围0～1 kΩ)；C．滑动变阻器(阻值范围0～5 kΩ)；D．电阻箱(阻值范围0～999.9 Ω)；E．电阻箱(阻值范围0～9 999 Ω)；F．电源(电动势2 V，有内阻)；G．电源(电动势6 V，有内阻)；另外有开关和导线若干．(1)如果采用如上图所示的电路测电流表的内阻，并且要得到较高的精确度，那么从以上备用器材中，R1应选用________，R2应选用________，电源应选用________(用所给器材的代号填写)．(2)实验时要进行的步骤有：A．合上S1；B．合上S2；C．将R1的阻值调至最大；D．调节R1的阻值，使电流表指针偏转到满偏刻度；E．调节R2的阻值，使电流表指针偏转到满偏刻度的一半；F．断开S1、S2，拆开电路，清理桌面；G．记下R2的阻值；H．按上图所示的电路图连接好电路，断开S1、S2.以上步骤的合理顺序是__________________．(3)若步骤G中记录的R2阻值为62.6 Ω，则被测电流表的内阻R g的测量值为________Ω.(4)电流表内阻的测量值与其真实值的大小关系是：R测________R真(选填“>”“<”或“＝”)．[解析]滑动变阻器的选择，调节滑动变阻器应该能够使电流表满偏，电流表的内阻和滑动变阻器的阻值相比较可以忽略不计，滑动变阻器的阻值大约等于E/I g，可得滑动变阻器的阻值大约是1 kΩ或者是3 kΩ，这里要先考虑电源的选择，电源的电动势越大，滑动变阻器接入的阻值应该越大，电阻箱接入后对整个电路的电流的影响就应该越小，所以电源应该选择电动势大的G，即电动势是6 V，电源的电动势确定后，滑动变阻器只能选择C才可以满足条件．电阻箱的选择应该看电流表内阻的大约值，由于电流表内阻只有几十欧姆，所以电阻箱选D 即可．选电阻箱D的另外一个原因是电阻箱D的精确程度要比另外一个电阻箱的精确程度高．实验误差的分析从电阻箱接入电路后对电流的影响入手，当电阻箱接入电路后，电路中的总电流增大，而电流表的电流需要通过原来满偏电流的一半，所以通过电阻箱的电流要超过电流表满偏电流的一半，根据并联电路分流特点，电阻越小分流越大，所以电阻箱的实际阻值小于电流表内阻，测量值偏小．[答案](1)C D G(2)HCADBEGF(3)62.6(4)<[测电源电动势和内阻的其他方法]某课题研究小组，选用下列器材测定某型号手机所用锂电池的电动势E和内阻r.(电动势约为4 V，内阻在几欧到几十欧之间) A．电压表V(量程6 V，内阻约为6.0 kΩ)B．电流表A(量程2 mA，内阻约为50 Ω)C．电阻箱R(0～999.9 Ω)D．开关S一只、导线若干(1)某同学从上述器材中选取了电流表和电阻箱测锂电池的电动势和内阻，你认为可行吗？请说明理由：________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)今用上述器材中的电压表和电阻箱测锂电池的电动势和内阻，请在虚线框中画出实验电路图．(3)用(2)中实验电路测得的8组U、R数据，已在1U－1R坐标系中描出了各点，如图所示，请在图中作出1U－1R 图线．根据图线求得E＝________V，r＝________Ω(保留两位有效数字)．[解析](1)将电流表、电阻箱串联在锂电池上，估算通过电路的最小电流大于2 mA.故该同学的设计不可行．(2)实验电路图如图所示(3)根据1U－1R坐标中描出的各点，画出1U－1R的图线，如图所示．根据I＝ER＋r，U＝E－Ir推出1U＝1E＋rE·1R由此可知图线的截距为电动势的倒数，斜率为内阻和电动势的比值，由此可得出E＝3.6 V，r＝9.9 Ω.[答案]见解析[点评]该实验的创新点在于用“安安法”“安阻法”“伏阻法”等测出电路中电流、电压与电阻的关系，利用闭合电路欧姆定律得出电学量之间的关系，然后画出相应图象，利用图象的斜率、截距等求解电动势和内阻．图象可以是1U－1R、I－R或其他．1．某同学在“利用DIS实验的电压、电流传感器，描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，采用了图甲所示电路．(1)图甲中，E矩形框内应该接________，F矩形框内应该接____________．(选填“电压传感器”“电流传感器”或“灯泡”)(2)该同学利用测量的数据，画出如图乙的图线，但该同学忘记在坐标上标明横坐标和纵坐标所表示的物理量，请你根据图线作出判断：横坐标表示________，纵坐标表示________．解析：(1)实验电路采用的是滑动变阻器分压式接法，图甲中E矩形框内应该接电压传感器，F矩形框内应该接小灯泡．(2)根据小灯泡的电阻会随温度的升高而增大，可判断横坐标表示电流，纵坐标表示电压．答案：(1)电压传感器小灯泡(2)电流电压2．(2014·高考上海卷)在“用DIS测电源的电动势和内阻”的实验中：(1)将待测电池组、滑动变阻器、电流传感器、电压传感器、定值电阻、电键及若干导线连接成电路如图甲所示．图中未接导线的A端应接在________点(选填“B”“C”“D”或“E”)．(2)实验得到的U－I关系如图乙中的直线Ⅰ所示，则电池组的电动势为________V，内电阻阻值为________Ω.(3)为了测量定值电阻的阻值，应在图甲中将“A ”端重新连接到________点(选填“B ”“C ”“D ”或“E ”)，所得到的U －I 关系如图乙中的直线Ⅱ所示，则定值电阻的阻值为________Ω.解析：(1)电压传感器测的是路端电压，且开关打开，电压传感器示数应为零，故导线的A 端应接在C 点．(2)由图乙中的直线Ⅰ可知U －I 关系图线的纵截距为2.8 V ，即为电池组的电动势，斜率的绝对值为2.81.4Ω＝2Ω，即内电阻阻值为2 Ω.(3)为了测量定值电阻的阻值，应将A 端接到D 点，由图乙中的直线Ⅱ可知，斜率的绝对值为2.80.56Ω＝5 Ω，即内电阻阻值与定值电阻阻值之和为5 Ω，所以定值电阻的阻值为5 Ω－2 Ω＝3 Ω.答案：(1)C (2)2.8 2 (3)D 33．根据闭合电路欧姆定律，用图甲所示电路可以测定电池的电动势和内电阻．图中R 0是定值电阻，通过改变R 的阻值，测出R 0两端的对应电压U 12，对所得的实验数据进行处理，就可以实现测量目的．根据实验数据在1U 12－R 坐标系中描出坐标点，如图乙所示．已知R 0＝150 Ω，请完成以下数据分析和处理．甲乙(1)图乙中电阻为________Ω的数据点应剔除．(2)在坐标纸上画出1U 12－R 关系图线．(3)图线的斜率是________(V －1·Ω－1)，由此可得电池电动势E x ＝________V.解析：(1)从题图上可以看出，80.0 Ω的点偏离图线较远，偶然误差较大，应剔除． (2)连接各点成直线时，尽量让点均匀地分布在直线的两侧，如图：(3)由图象可得，图线的斜率是k ＝Δ1U 12ΔR ＝1.50－0.70180－0＝0.004 44(V －1·Ω－1)．由闭合电路欧姆定律可得电路的电流为I ＝E x R 0＋R ＋r x，R 0两端的电压U 12＝IR 0＝E x R 0R 0＋R ＋r x，故1U 12＝R E x R 0＋R 0＋r x E x R 0，即1E x R 0＝0.004 44，将R 0＝150 Ω代入上式可得：E x ＝1.50 V.答案：(1)80.0 (2)见解析图 (3)0.004 44 1.504．为了探究额定功率为4 W 、额定电压为4 V 的小灯泡消耗的功率与电压的关系，提供了如下的实验器材： A ．电压表V 1(0～2 V ，内阻2 kΩ) B ．电压表V 2(0～15 V ，内阻15 kΩ) C ．电流表A(0～1 A ，内阻约1 Ω) D ．定值电阻R 1＝2 kΩ E ．定值电阻R 2＝16 kΩF ．滑动变阻器R (15 Ω，2 A)G ．学生电源(直流6 V ，内阻不计) H ．开关、导线若干(1)为了减小实验误差，电压表应选用________，定值电阻应选用________．(均用序号字母填写) (2)在探究功率与电压的关系时，要求电压从零开始调节，并且多次测量，画出满足要求的电路图．(3)根据设计的电路图，写出电压表读数U V 与小灯泡两端电压U 的关系________．若小灯泡的电功率为P ，则关系图线可能正确的是________．解析：(1)小灯泡额定电压为4 V ，而两个电压表一个量程为2 V 太小，另外一个量程为15 V 又太大，4 V 以下的电压对大量程电压表指针偏角小，读数误差大，因此对小量程电压表改装，V 1与R 1串联后的量程为U ＝2 V2 kΩ×(2 kΩ＋2 kΩ)＝4 V ，刚好合适．(2)要求电压从零开始调节并且多次测量，必须把滑动变阻器以分压式接入，而灯泡电阻约为R L ＝U 2P＝4 Ω，根据R 2L <R A R V ，所以电流表选择外接法．(3)V 1与R 1串联，电流I ＝U V 2 kΩ，而灯泡电压U ＝I ×(2 kΩ＋2 kΩ)＝2U V .灯泡电功率P ＝U 2R L，P －U 2图象应是一条倾斜的直线，但考虑到随功率变大，温度升高，电阻变大，所以图象斜率逐渐变小，图C 正确．答案：(1)A D (2)电路图如图(3)U ＝2U V C5．某同学想用以下器材组装一只欧姆表，并比较精确地测量一只几千欧电阻的阻值． A ．电流计，满偏电流为1 mA ，内阻为20 Ω B ．电流计，满偏电流为0.6 A ，内阻为5 Ω C ．电动势15 V ，内阻5 Ω的直流电源 D ．电动势3 V ，内阻3 Ω的直流电源 E ．最大阻值为5 000 Ω的滑动变阻器 F ．最大阻值为100 Ω的滑动变阻器(1)以上器材应选用________(填字母)，并在下面虚线框内画出所组装的欧姆表的内部电路结构图．(2)欧姆表调零后，滑动变阻器被接入电路部分的阻值为________Ω.(3)若用此欧姆表测量电阻，发现指针指在满偏电流的三分之一处，则此电阻的阻值约为________Ω. (4)如果电池长期未用，导致内阻增大，电动势基本不变，且仍然能正常调零，这将导致测量的结果________(选填“偏大”“偏小”或“准确”)．ER ＋R g ＋r，调节滑动解析：(1)选取器材要能够满足欧姆表调零的要求，即I ＝变阻器的滑片时，当滑动变阻器的阻值最大时，电流小于电流表的满偏电流I g ，综合考虑应选A 、D 、E.欧姆表的内部电路结构图如图所示．(2)欧姆表调零时，由闭合电路欧姆定律得E ＝I g (R ＋R g ＋r )，代入数据解得R ＝2 977 Ω.(3)测量电阻时，由闭合电路欧姆定律得E ＝ I (R ＋R g ＋r ＋R x )，由题意得I ＝I g3，代入数据解得R x ＝6 000 Ω.(4)用欧姆表测电阻时要先进行调零，电池内阻对欧姆表的测量结果没有影响．由于电池的电动势不变，根据上面的分析可知，测量的结果准确．答案：(1)A 、D 、E 见解析图 (2)2 977 (3)6 000 (4)准确。

高中物理电学设计性实验探究

④ 对待测电阻是大电阻或小电阻的判断
还可把半偏法运用到比
ａ．比值法：若鲁＞，说明Ｒ接近于为
例阻
法的
中半
，作为测电压表内偏法，如图５ｂ所
较小电阻，用外接法；而当＂ｔＲｖ＜时则，Ｒ为大电阻，用内接法。
测
测
从以上分析可知，无论内接还是外接，都有误
差。能否应用外接法的测值比内接法的值消
⑤ 掌握半偏法测量Ｒ。如图１ｂ。
除系统误差？由于外接法的测与内接法的并
⑥修改仪表盘示数及量程。 ⑦ 校表。
② 电阻及误差分析：
附属结构，从而达到扩大其量程的目的。 ④ 掌握分压电阻的计算。如图１ａ所示：
一
一
二
Ｊｇ
或
一
，，，
、
Ｒ：Ｉ袁ＪＲｓ：（１）Ｒ
外Ｒ测：＝
并真
内接：Ｒ测：：业：Ｒ＋＞Ｒ真
⑨ 对常见的讨
一致，注重基础知识和基本技能的掌握；② 主要侧论问题有清晰的答
重于电阻（包括电表及电源内阻）的测定；③ 题目案，如：Ｒ可换成电
具有一定综合性和创新性。因此，在教学中强化阻箱吗？接人Ｒ时，
Ｕ丘一 — Ｒ
④ 比例法（比较法）
鼠依据串、并联，分压、

电学设计性实验实验报告

电学设计性实验实验报告引言本实验旨在通过电学设计性实验，加深对电路原理的理解，提高实践能力。

实验过程中，我们将按照以下步骤进行设计和实验，并记录实验结果。

本报告将详细介绍实验的目的、原理、实验步骤和结果分析。

实验目的1.掌握电路设计基本原理和方法；2.理解和应用基本电路元件，如电阻、电容、电感等；3.学会使用电路仿真软件进行电路设计和模拟。

实验材料1.电路仿真软件（例如Multisim、PSPICE等）；2.示波器、万用表等实验仪器；3.电源、电阻、电容等电路元件。

实验过程1. 确定电路设计要求首先，我们需要确定电路设计的要求和目标。

通过分析实验要求，我们需要设计一个低通滤波器电路，实现对特定频率信号的滤波功能。

因此，我们需要选择合适的电路元件和参数。

2. 电路原理设计根据电路设计要求，我们选择了RC低通滤波器作为实验电路。

RC低通滤波器由电阻和电容构成，可以实现对高频信号的滤波，只传递低于截止频率的信号。

3. 电路仿真和参数调整在电路仿真软件中，我们可以根据设计要求和电路原理进行电路设计和参数调整。

通过仿真实验，我们可以预测电路的性能和输出结果，并进行参数的优化。

4. 实验搭建和测量根据仿真结果，我们可以搭建实际电路并进行测量。

使用示波器和万用表等实验仪器，我们可以测量电路的输入输出信号，并记录测量结果。

5. 实验结果分析通过测量结果，我们可以分析电路的性能和实验数据。

比较实验结果与仿真结果的差异，可以评估电路设计的准确性和仿真软件的可靠性。

结论本次电学设计性实验通过RC低通滤波器的设计和实验，加深了我们对电路原理的理解，提高了实践能力。

通过实验步骤的执行和数据的分析，我们成功地实现了设计要求，并得出了相应的结论。

参考文献[1] 电路设计与实验教程，XXX，XXX出版社[2] 电子电路设计原理，XXX，XXX出版社。

浅谈高考物理电学设计性实验解题的突破

“ 识型” 能力型 ” 知向“ 的转变，化了人才选拔的功能。强
解决设计性实验问题的关键是确定实验原理，它是进行实验设计的根本依据和起点，决定实验中应当测量哪些物理量、它如何合理地安排实验步骤及如何科学地处理实验数据等。而实
实验中测电阻的最基本的方法是伏安法，而本实验归根结底仍
为伏安法测电阻。所以实验电路的雏形就确定：、厂和⑩ 串联，Ｖ利
用电流表测出通过电压表的电流。在确定实验原理后进一步考虑电压表和电流表是ｌ匹配问题，古即考虑仪表的安全性，测电待压表的满偏电流约为０５Ａ，所给电流表的量程为１２Ａ，．ｍ而．ｍ题目要求测量时两电表指针偏转均超过其量程的一半，显然直接将两者串联是不可行的。这就要求学生进而能联想到电表的改装，与电流表并上一个电阻时能扩大其量程，此思路后再审在有
验原理的确定，要根据问题的要求和给出的条件并通过回顾分组实验和演示实验来寻找能够迁移应用的实验原理；或者通过回顾物理原理，寻找有关的物理规律，设法创设相关的物理情

电学设计性实验,应做好三个选择

‘ Ｕｌ３３０Ｉｌ３３
显然，电流表的示数变化较电压表的示数变化明显．说这明电压表的分流作用较大．了减小误差．采用电流表内接为应
ＴＴ＾ｎ
法，Ｐ端接ｂ。Ｒ：＝ｌｆＡ点 —
Ｉ４ｍ由此可知Ａ应接到￣．Ａ，－０端
ｖ，：ｌ ’ １０ｍＡ，ｉＡｕ △ＩＩｌ．广ｌ＝￣］
一：，：：。
点误差较小，得Ｒ＝Ｑ。测ｘ
解析：种接法中两表示数变化分别为：＝Ｕ～，０１两 △ＵＩ．ＵＩ．＝
接法。２１界值计算法．Ｉ缶
三、制电路的选择控控制电路即滑动变阻器在电路中的连接，常有两种不同的形式，别如图４图５示，为滑动变阻器的限流式接分、所图４法，为滑动变阻器的分压式接法。图５
ＵａＵｂ、。
当
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时用内接法；ｎ，￣选用外接法。
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Ｕｂｌ
＜＿
通过电源、电阻和电表的电流不能超过其允许的最大值。２误差因素．选用电表量程应考虑尽可能减小测量值的相对误差，电压表、电流表在使用时尽可能使指针接近满量程，指针应偏其转到满偏刻度的１以上；用欧姆表时宜选择使指针尽可能／３使在中间刻度附近的倍率档位。３便于操作．选用滑动变阻器时应考虑对供电电压的变化范围既能满足实验要求，便于调节。在调节滑动变阻器时，使其大部又应分电阻线都用到。４实验要求．除以上三个因素外，应注重实验实际。电压从零开始还如起调．给电源与用电器匹配，等。所等二、量电路的选择测

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

为 0.5A ); 待测电阻 Rx (约10 ); 开关 S 一个，导线若干.
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.

浅析高考物理电学设计型实验

浅析高考物理电学ｉ计型实验殳
贵州省桐梓一中胡泽华
摘要：从近几年的高考来看．理综卷对物理实验的考察．已成为高考的热门题目。所考察的内容也并非教材中已成型实验．而是以所掌握的实验原理．技能自行设计为主。它要求学生能明确实验目的．理解实验原理，控制实验条件会运用已学过的实验方法ｉ会正确使用实验中用过的仪器：会观察、分析实验现象．处理实验数据．并得出结论。高考实验考查能力较高．那种只背实验原理、步骤、讲实验操作，过程的做法已经不能很好地应对今天的高考了。仅仅能独立完成大纲规定的实验，知道怎样做还不够．还应该搞清楚为什么要这样做．要真正领会其中的实验方法并会将这些方法迁移到新的情景中去．在新的情景中加以应用。关键词：高考备考设计型实验测电阻物理实验的考查在高考中是以笔试的形式进行的，通过考查一些设计性的实验来鉴别考生实验的 “ 迁移 ” 能力、创新能力。实验部分在理综试卷中占有较大的比重（７分左右）１，区分度和难度较高。通过对高考电学实验试题的分析，可以看出当前高考实验考试的总趋势是：一是利用考纲所列实验的原理、方法和器材重新组合，推陈出新；二是把重点放在实验和器材测量的原理、选取、数据处理和结论获取的方法上，三是适量编制设计性、探究性实验，进行考查。由于每年高考中均有电学实验，虽然形式多样，但考查的特点还是比较清晰的。比如实验能力的考查多集中在电阻的测量上。这几年高考，几乎所有电学实验都是以测电阻为背景：第一种形式：考查伏安法测电阻，如２００３年，。８年全国 Ⅱ卷，。ｇ广东考卷，０９江苏考卷等；第二种形式：考查电表内阻的测量，如２００４年、２００６年全国ｌ，Ｏ卷７年全国 Ⅱ卷｝第二种形式：考查电源电动势和内阻的测量，２０如０５年，ｇ北京考卷，００ｇ海南省考卷等。归根结底考查的实验原理均为欧姆定律ＲＵＩ＝／，因此对电阻的测量，都是在用各种方法寻找电压ｕ和电流Ｉ。设计型电学实验题考查考生对实验原理的认识及理解、实验器材的选取、步骤的合理安排、实验操作、数据分析处理及结论的得出等一系列知识和能力．试题具有考查方式新、考察内容广和能力要求高的特点，到命受题者的高度青睐，设计型实验题已将电学实验的考查推向了更新的高度．关于伏安法测电阻设计型实验题我们应该从何入手呢７．设计思路高考物理实验考查的是实验的迁移能力、创新能力等。对于一个实验正确的学习方法是遵从以下步骤：明确目的— —尝试原理— —选择器材一

高考电学实验

高考电学实验
高考电学实验实验一：串联电路的研究
实验目的：研究串联电路中电流和电压的关系，探究串联电路中电阻的影响。

实验原理：串联电路是由多个电阻连接在一起，在串联电路中，电流依次通过各个电阻，电压在各个电阻之间分配。

根据基尔霍夫定律，串联电路中的总电压等于各个电压之和，总电阻等于各个电阻之和。

实验材料：电源、电阻、导线、电流表、电压表、开关等。

实验步骤：
1.将电源的正极和负极通过导线连接到电阻的两端，形成串联
电路。

2.关闭开关，用电流表测量电路中的电流值，并记录下来。

3.用电压表分别测量每个电阻上的电压值，并记录下来。

4.根据测量的数据，计算出每个电阻的电阻值。

5.改变电阻的数量和大小，重复上述步骤，观察电流和电压的
变化。

实验数据处理：
1.绘制电流-电压图像，并根据数据拟合直线，得到电阻的斜率。

2.计算出电阻的平均值和标准偏差，并分析不确定度。

3.根据实验数据，比较不同电阻值对电流和电压的影响。

实验结论：
1.在串联电路中，电流依次通过各个电阻，电压在各个电阻之
间分配。

2.串联电路中的总电压等于各个电压之和，总电阻等于各个电
阻之和。

3.电阻值的增大导致电流的减小，电压的增大。

反之亦然。

实验总结：
通过本次实验，我对串联电路的特性有了更深入的理解，学会了使用仪器测量电流和电压，并加深了对电阻的认识。

同时，我意识到在实验中要注意观察和记录数据，准确进行数据处理，提高实验的可信度和准确性。

浅谈物理高考中的电学实验

１计性．设
电学实验又是考试中的重中之重。以说没有哪一年不考电学可
实验的，可见电学实验在高考中是多么的重要。那么电学实验为何受如此的青睐，它又处于什么地位，下面谈谈我的感想。
一
、
电学实验在考查中的比重
物理学是一门实验科学，电学实验又是物理实验中的主而要组成部分。电学实验能力也是考生将来日常生活以及从事科学研究的重要基础。因此在历年的考试说明中电学实验都占了很大比重。例如在２０年烤试说明０７物理１２个知识点中，０实验有１，１．７这与实验分数约占１％的比例相吻合６个占５％，３ｔ）在高考考查的ｌ实验中，电学实验有７个，１６个占４．７它们分别是测定金属的电阻率（３％，同时练习使用螺旋测微器）描绘小电珠的伏安特性曲线、电流表改装为电压表、、把用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻、用多用电表探索黑箱内的电学元件，传感器的简单应用等。这些实验在实验原理、实验器材、实验方法、实验技能和实验思想等方面具有内在的统一性。而电学实验问题的推理和清晰科学的表达，是对学生进行全面的科学素养和综合能力的考查。可见，电学实验是高考考查的重点。（在考试说明中，２）实验考查要求会使用的仪器主要有１３个，电路实验相关的器材有电流表、与电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱、旋测微器等，３．５此外，螺占８％；电路实验还
３究性．探

高考电学设计性实验中器材及电路选择物理高考试题中电学实验

高考电学设计性实验中器材与电路的选择江苏省前黄高级中学〔213172〕顾国富电学实验是高中实验教学的重点内容之一，而电学实验设计那么是高中学生必须掌握的根本实验操作技能，因而电学设计性实验成为历年高考的热点之一。

由于中学电学实验原理丰富，涉及的器材种类较多，每一种器材对应有不同的量程，所以电学实验设计的难点在于对电路和器材的选择。

电学实验设计能充分反映学生对实验目的、原理、方法和步骤理解掌握情况及对实验器材性能和操作的熟练程度，是对学生实验能力的一种综合性考查，往往具有一定的难度。

笔者在近几年的高考阅卷过程中发现对这一类问题大局部学生的得分率都较低，因此有必要对这一个问题作一些探讨。

下面我们就来介绍有关电学实验器材和电路选择的根本原那么和方法。

电学实验器材和电路选择的总的原那么是平安、精确和方便。

器材的选择与实验所用的电路密切相关，因此在选择器材前首先要根据实验目的和实验原理设计测量精确、平安可靠、操作方便的实验电路，再根据实验电路的需要选择器材。

选择器材和电路时，为了使测量结果精确和保护仪器，应遵循以下原那么：１．电表的选择通过估算确定电路中通过电流表的最大电流和电压表两端的最大电压，所选择的电表的量程应大于最大电流和最大电压，以确保电表的平安；通过估算确定电路中通过电流表的最小电流和电压表两端的最小电压，选择的电表的量程应使电表的指针摆动的幅度较大，一般应使指针能到达半偏以上，以减小读数的偶然误差，提高精确度；在满足上述两个条件以后，在不计电表内阻时应选用内阻较小的电流表和内阻较大的电压表，以减小系统误差。

２．变阻器的选择所选用的变阻器的额定电流应大于电路中通过变阻器的最大电流，以确保变阻器的平安；为满足实验中电流变化的需要和调节的方便，在分压式接法中，应选用电阻较小而额定电流较大的变阻器，在限流式接法中，应选用电阻与待测电阻比较接近的变阻器。

３．电源的选择一般可以根据待测电阻的额定电流或额定电压选择符合需要的直流电源。

高中物理电学实验设计浅析

高中物理电学实验设计浅析电学实验设计是物理高考的一种重要实验题型。

但历年来考生在这种题型中的得分不高，是高考理综失分的主要原因之一。

这主要是考生对电学实验设计基础掌握不牢，对实验设计的一般步骤不熟悉，没有从基本要求方面去养成设计实验的习惯。

本文对实验设计基础谈谈个人观点。

我们先来看看人教版高中物理中电学部分实验（具体内容见人教版高二物理课本）。

1. 测金属丝的电阻率：本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路必须采用电流表外接法，因测量次数少而采用了滑动变阻器的限流式接法。

2.描绘小灯泡的伏安特性曲线：（1）.本实验中，因被测小灯泡灯丝电阻较小，因此实验电路必须采用电流表外接法.（2）.因本实验要作I-U图线，要求测出一组包括零在内的电压、电流值，因此变阻器要采用分压接法.3.测电源的电动势和内阻：因为电源内阻很小，采用安培表内接法。

4.半偏法测电流表的内阻：校对新改装的电压表时因校对数据多而采用了滑动变阻器的分压式接法。

分析上述各实验可以发现，每一实验都用到了滑动变阻器来控制电路，对电流表的接法也有很严格的要求，器材的选择也是十分重要的。

由此可以归纳出电学实验设计的主要做好以下三个方面：一、选择控制电路的选择；二、选择测量电路；三、选择实验器材。

一、选择控制电路：图1和图2是滑动变阻器的限流接法和分压接法.。

按如下方法选择不同的接法：（1）要求负载上电压或电流变化范围大，且从零开始连续可调，须用分压式接法。

（2）负载电阻Rx远大于滑动变阻器总电阻R时，须用分压式接法，此时若采用限流式接法对电路基本起不到调节作用。

（3）采用限流电路时，电路中的最小电流（电压）仍超过电流表的量程或超过用电器的额定电流（电压）时，应采用变阻器的分压式接法。

（4）负载电阻的阻值Rx小于滑动变阻器的总电阻R或相差不大，并且电压表、电流表示数变化不要求从零开始起调，可用限流式接法。

（5）两种电路均可使用时应优先用限流式接法，因为限流电路结构简单，总功率较小。

高考电学设计实验题的特点与解答思路辨析

这类题型的特点有选用不同量程的电表，
辨析本题考查电流表的台理选用及电
滑动变阻器在电学实验中最常见的是起提
不同阻值的滑动变阻器、值电阻等；定选用不同供可变电压的作用，常用的是限流接法和分压的实验电路；要求正确选用电压表、电流表及滑接法。题苦用限流接法，本因为Ｒ／的值在Ｒ动变阻器的限流、压接法等分１２／０— １３，／ｏ调控作用很弱，不能保证电压又解题思路：择器材时，三个原则：保表安全，选有一、而采用分压接法，调压范围０— ４Ｖ，可
如电流表、电压表在安全前提下尽量让指针偏电路图的选择，减少测量误差的仪器和器材及角大一点，少相对误差ｉ减用万用表测电阻，尽的选择，该注意的是根据题设中的实验目的应
量让针停在刻度的中央附近。、于操作、三便控和要求，估算所测量的值大小，择实验误差最选制。如滑动变阻器宜选用总阻值小的，这样触头小的电路图和量程稍大些的仪器，平常注重实验能力的提高和基本知识的掌握，变阻器的如例（９７年高考第１）电压表的内两种接法和电流表内接、接等。１９７题某外阻在２０千欧一５０于欧之间，现要测量其内阻，２实物连线求公式测待测电阻实验室提供下列可选用的器材：９８年第２ｏ题是利用改变电阻箱阻值、略忽待测电压表（程）；流表Ａ（程电源及电流表内阻、全电路欧姆定律来测未量３Ｖ电量用

重基础善拓展——电学设计性实验复习方法浅探

睁
分之一．以合适的电表，其量程应为其接在电路所中最大偏转值在量程的三分之一到满偏之间．
例１要测量一个阻值大约是２Ｑ的电阻，５ｋ
可供选择的器材是： ’
画出实验设计电路图，并写出Ｒ的表达式及
式中各物理量的意义．
解析：实验要求无实验原理误差下测Ｒ的阻
２ｉ１ｏ５ｏ
，
．
．
即可把流过、，的电流，采用电流表的外接法误差较小，即理量之间的关系适当运用欧姆定律来解决，
当待测电阻见＜／、丽
统误差较小．
时，采用电流表外接法系实验题当作计算题来处理．例２有一个电阻，阻值大约为４Ｑ现要其ｋ，
过被测电阻的电流，即可计算出该电阻的阻值．
２产生误差的原因．、
直占有相当大的比重．电学设计性实验题又是重而
中之重，伏安法测电阻实验题成为高考考查的焦
电流表内接法（图ｌ）如ａ中电压表的读数等于被测电阻两端和安培表两端的电压之和，即Ｕ＝ＲｖＵ＋
择使用上探讨伏安法测电阻设计性实验试题中的
难点的突破．
一
接法（图ｌ）如ｂ电压表的读数等于被测电阻两端的
电压，Ｗ＝Ｗ，即ｖＲ电流表的读数等于流过电压表的电流和流过被测电阻的电流之和，ｌ－Ｒｌ，＝即ｘｌｖ＝＋测
１基本原理．
伏安法测电阻的基本原理是欧姆定律的变形
ｒｒ

高中电学实验电路的设计分析

高中电学实验电路的设计分析
本实验是一项关于电路设计和分析的实验。

实验涉及到电学基础知识和实验技能。

实验内容是设计一个电路并进行分析和测试。

通过这个实验，学生将学习如何设计电路，如何进行电路分析和测试。

实验主要包括以下几个方面的内容：
1.电路设计
电路设计是实验的核心部分。

学生需要设计一个符合实验要求的电路，满足电路稳定工作的条件。

在设计电路时，学生需要考虑电路的稳定性、可靠性和适用性等因素。

设计的电路应符合实验要求，具有一定实用价值。

2.电路分析
电路分析是对电路进行分析和计算的过程。

通过电路分析，可以确定电路中各元件的参数和作用，并解决电路中可能出现的问题。

电路分析需要运用基本电学知识和电路分析技能。

学生需要掌握基本的电路分析方法和技巧，能够对电路进行适当的分析和计算。

3.电路测试
总之，这个实验涉及到电路设计、电路分析和电路测试等多个方面。

通过这个实验，学生可以掌握电路设计和分析的基本方法和技巧，提高实验操作技能，增强实验能力和实际应用能力，同时也可以加深对电学基础知识的理解和掌握。