高中物理电学实验经典题型分析

图10-5 教师：______ 学生：______ 时间:_____年_____月____日____段

例1、 用伏安法测量一个定值电阻的器材规格如下：

待测电阻R x （约100 Ω）;

直流电流表（量程0~10 mA 、内阻50 Ω）;

直流电压表（量程0~3 V 、内阻5 kΩ）;

直流电源（输出电压4 V 、内阻不计）；

滑动变阻器（0~15 Ω、允许最大电流1 A ）；

开关1个，导线若干.

根据器材的规格和实验要求画出实验电路图.

【审题】本题只需要判断测量电路、控制电路的接法，各仪器的量程和电阻都已经给出，只需计算两种接法哪种合适。

【解析】用伏安法测量电阻有两种连接方式，即电流表的内接法和外接法，由于R x ＜

v A R R ，故电流表应采用外接法.在控制电路中，若采用变阻器的限流接法，当滑动

变阻器阻值调至最大，通过负载的电流最小，I min =x

A R R R E ++=24 mA ＞10 mA,此时电流仍超过电流表的量程，故滑动变阻器必须采用分压接法.如图10-5所示.

【总结】任一种控制电路必须能保证电路的安全，这是电学实验的首要原则 ，限流接法虽然简洁方便，但必须要能够控制电路不超过电流的额定值，同时，能够保证可获取一定的电压、电流范围，该题中，即便控制电流最小值不超过电流表的量程，因滑动变阻器全阻值相对电路其它电阻过小，电流、电压变化范围太小，仍不能用限流接法。

例2、 在某校开展的科技活动中，为了要测出一个未知电阻的阻值R x ，现有如下器材：

读数不准的电流表A 、定值电阻R 0、电阻箱R 1、滑动变阻器R 2、单刀单掷开关S 1、单刀双掷开关S 2、电源和导线。

⑴画出实验电路图，并在图上标出你所选用器材的代码。

⑵写出主要的实验操作步骤。

【解本测量仪器是电压表和电流表，当只有一个电表（或给定的电表不能满足要求时），可以用标析】 ⑵ 验电路如右图所示。

⑵①将S 2与R x 相接，记下电流表指针所指位置。②将S 2与R 1相接，保持R 2不变，调节R 1的阻值，使电流表的指针指在原位置上，记下R 1的值，则R x ＝R 1。

例3、用以下器材测量一待测电阻R x 的阻值（900～1000Ω）：

电源E ，具有一定内阻，电动势约为；

电压表V 1，量程为，内阻r 1＝750Ω；

电压表V 2，量程为5V ，内阻r 2＝2500Ω；

滑动变阻器R ，最大阻值约为100Ω；

单刀单掷开关K ，导线若干。

测量中要求电压表的读数不小于其量程的1/3，试画出测量电阻R x 的一种实验电路原理图。

【解析】如图所示

例4用以下器材测量一待测电阻的阻值。器材（代号）与规格如下：

电流表A 1（量程250mA,内阻r 1为5Ω)；标准电流表A 2（量程300mA,内阻r 2约为5Ω）；

待测电阻R 1（阻值约为100Ω）；滑动变阻器R 2（最大阻值10Ω）；

电源E （电动势约为10V ，内阻r 约为1Ω）；单刀单掷开关S ，导线若干。

⑴要求方法简捷，并能测多组数据，画出实验电路原理图，并标明每个器材的代号.

⑵需要直接测量的物理量是_______,用测的量表示待测电阻R 1的计算公式是R 1＝________。

【解析】

⑴实验电路图如图所示。

⑵两电流表A 1、 A 2的读数为I 1、I 2和电流表A 1的内阻为r 1，待测电阻R 1的阻值的计算公式是：11211r I I I R -=

例5有一电阻R x ，其阻值在100～200Ω之间，额定功率为。要用伏安法较准确地测量它的阻值，实验器材有： 安培表A 1，量程为50mA ，R A 1=100Ω

安培表A 2，量程为1A ，R A 2=20Ω

电压表V 1，量程为5V ，R V 1=10kΩ

电压表V 2，量程为15V ， R V 2=30kΩ

变阻器R 1，变阻范围0～20Ω ，2A

变阻器R 2，变阻范围0～1000Ω，1A

9V 电源，电键，导线。 ⑴实验中应选用的电流表、电压表、变阻器分别是： 。 ⑵画出所用实验电路图。 【解析】⑴允许通过电阻中电流可能的最大值由：R I P 2=得，

mA I mA I 503521==。因为电阻可能为200Ω，所以通过被测电阻的电流的最大值可能是35mA ，应用电流表的示数来控制通过电阻的电流，因此，电流表应选

A 1。又因为R

U P 2

=,所以V U V U 1.7521== 。因为电阻可能为100Ω，所以允许加在电阻两端的电压的最大值可能是5V ，应用电压表的示数来控制加在电阻两端的电压，因此电压表应选V 1。因为R 1＜ R 2,且2A ＞35mA, 所以应选变阻器R 1。因为R 1＜R x 所以滑动变阻器连接方式应选用分压电路。因为x R

⑵实验所用电路如图所示

例6（从下表中选取出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表A 1的内阻r 1，画在下面的方框中，要求方法简捷，有尽可能高的精确度，并能测出多组数据。

器材(代号) 规格

电流表（A 1） 量程10mA ，内阻r 1待测（约40Ω）

电流表（A 2） 量程500μA，内阻r 2=750Ω

电压表（V ） 量程10V ，内阻r 3=10kΩ

电阻（R 1） 阻值约100Ω，作保护电阻用

滑动变阻器（R 2） 总阻值约50Ω

电池（E ） 电动势，内阻很小

电键（S ）

导线若干

【解析】要测量电流表A 1的内阻，按常规思想应用伏安法，将电压表并联在待测电流表两端，但根据本题所提供的仪器，我们可以首先肯定，在本实验中不可能用到电压表，因为电源的电动势只有，而电压表的量程为10V ，最多不到满偏的1/6，用它来读数误差太大，因此该实验能用到的电表只可能用两块电流表。

两块电流表有可能串联，也有可能并联，但题目中电流表A 2的内阻r 2已知，因此将两电流表并联，根据并联规律I 1r 1=I 2r 2可求出电流表A 1的内阻r 1=1

22I r I 。 加在电流表两端的电压最大值U m =I m r 2=，而滑动变阻的最大阻值只有50Ω，如果将滑动变阻器接成限流，会超过电流表的量程，将它们烧坏。如果仅仅将滑动变阻器接成分压，滑动变阻器可调节的范围很小，只有全长的1/4，这样测量的次数比较少。故应将定值电阻R 1接在干路上用作限流，电路图如图所示。

例7 （2006年全国Ⅰ、Ⅲ）现要测量某一电压表 的内阻。给定的器材有：待测电压表 （量程2V ，

内阻约4k Ω），电流表 （量程，内阻约500Ω）；直流电源E （电动势约，内阻不计）；固定电阻3个：R 1=4000

V V mA