高考物理电学设计性实验

电学设计性实验

要点一 测量电阻的特殊方法

即学即用

1.测电流表和电压表的阻,如果有可以作为标准的已知电阻的电表,都可以使用比例法.请分

别画出你设计的用比例法测它们阻的电路图,并说明需要测量的物理量,写出用测量量表示

电表阻的公式.

答案 电压表可显示电阻两端的电压值,电流表可显示电阻过的电流,所以测电流表阻应把

两电流表并联,测电压表阻应把两电压表串联,电路图分别如下图甲、乙所示.

测电流表阻时,应调节滑动变阻器R 1,使两电流表的指针都有较大偏转,记录下两电流表的示

数I 1和I 2,根据并联电路分流原理,若已知电流表A 1的阻为r 1,则电流表A 2的阻r 2=12

1r I I . 测电压表阻时,应调节滑动变阻器R 2,使两电压表的指针都有较大偏转,记录下两电压表的示

数U 1和U 2,根据串联电路分压原理,若已知电压表V 1的阻r 1,则电压表V 2的阻r 2=1

2U U r 1. 要点二 设计性电学实验

即学即用

2.现有一阻值R=10.0Ω的定值电阻、一个开关、若干根导线和一个电压表,该电压表表盘上有

刻度但无刻度值,要求设计一个能测定某电源阻的实验方案（已知电压表阻很大,电压表量

程大于电源电动势,电源阻约为几欧）.要求:

（1）画出实验电路图.

（2）简要写出完成接线后的实验步骤.

（3）写出用测得的量计算电源阻的表达式r= .

答案 （1）电路图如右图所示

（2）实验步骤为:

①断开开关,记下电压表偏转格数N 1

②合上开关,记下电压表偏转格数N 2

③利用公式r

R N N N 221-计算电源阻,式中R=10.0Ω. （3）R N N N 2

21-

题型1 仪表的选择

【例1】实验室中现有器材如右图所示有:电池E,电动势约

10 V,阻约1Ω;电流表A 1,量程约10 A,阻r 1约为0.2Ω;

电流表A 2,量程300 mA,阻r 2约5Ω;电流表A 3,量程250 mA,

阻r 3约5Ω;电阻箱R 1;最大阻值999.9Ω,最小阻值改变量为

0.1Ω;滑动变阻器R 2,最大值100Ω;开关S;导线若干.要求

用下图所示的电路测量图中电流表A 的阻.

（1）在所给的三个电流表中,哪几个可以用此电路精确测出其阻?

（2）在可测的电流表中任选一个作为测量对象,在实物图上连成测量电路.

（3）你要读出的物理量是 .用这些物理量表示待测阻的计算公式

是 .

答案 该题要求根据电路图设想出实验原理.属于有一定提示的设计型实验.与我们学过的

伏安法测电阻相比较,这里被测电阻是电流表的阻,它能显示出通过自身的电流,因此只要知

道其上的电压就行,但没有电压表,却有另一只电流表.根据电路图可以看出,图中表A 是被

测表,则其上电压就是电阻箱上电压,利用两只电流表的读数差和电阻箱上显示的阻值可以

求出该电压,这样就可以求出电流表的阻.

（1）电流表A 1不能精确测出其阻,因这时图中的电流表A ′应为A 2、A 3中的一只,这使得电流

表A 1中的电流不能超过300 mA,其指针的偏转极其微小,误差很大.而A 2、A 3可用此电路精确

测出其阻.

（2）若测r 3,实物连线如下图所示.

（3）根据前面的分析,要读出的物理量是A 、A ′两电流表的示数I 、I ′和电阻箱的阻值R 1,

待测阻的计算公式是r 待=1R I

I I -'. 题型2 实物连线题

【例2】为了测定电流表A 1的阻,采用如图所示的电路.其中:

A 1是待测电流表,量程为300μA,阻约为100Ω;

A 2是标准电流表,量程是200μA;

R 1是电阻箱,阻值围是0～999.9Ω;

R 2是滑动变阻器;

R 3是保护电阻;

E 是电池组,电动势为4 V,阻不计;

S 1是单刀单掷开关,S 2是单刀双掷开关.

（1）根据电路上图所示,请在下图中画出连线,将器材连接成实验电路.

（2）连接好电路,将开关S 2扳到接点a 处,接通开关S 1;调整滑动变阻器R 2,使电流表A 2的读

数是150μA;然后将开关S 2扳到接点b 处,保持R 2不变,调整变阻箱R 1,使电流表A 2的读数仍

是150μA.若此时电阻箱各旋钮的位置如下图所示,电阻箱R 1的阻值是 Ω,

则待测电流表A 1的阻R g = Ω.

（3）上述实验中,无论怎样调整滑动变阻器R2的滑动位置,都要保证两只电流表的安全.在下面提供的四个电阻中,保护电阻R3应选用（）

A.200 kΩ

B.20 kΩ

C.15 kΩ

D.150 kΩ

（4）下面提供最大阻值不同的四个滑动变阻器供选用.既要满足上述实验要求,又要调整方便,滑动变阻器

（填写阻值相应的字母）是最佳选择.

A.1 kΩ

B.5 kΩ

C.10 kΩ

D.25 kΩ

答案（1）见下图（2）86.3 86.3 （3）B （4）C

题型3 数据处理问题

【例3】要描绘某电学元件（最大电流不超过6 mA,最大电压不超过7 V）的伏安特性曲线,设计电路如图所示.图中定值电阻R为1 kΩ,用于限流;电流表量程为10 mA,阻约为5Ω;

电压表（未画出）量程为10 V,阻约为10 kΩ;电源电动势E为12 V,阻不计.

（1）实验时有两个滑动变阻器可供选择:

a.阻值0～200Ω,额定电流0.3 A

b.阻值0～20Ω,额定电流0.5 A

本实验应选用的滑动变阻器是（填“a”或“b”）.

（2）正确接线后,测得数据如下表:

①根据以上数据,电压表是并联在M与之间的（填“O”或“P”）.

②根据以上数据,在下图中画出该元件的伏安特性曲线.