物理竞赛电学实验讲座
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2．用实验找出这两个电阻值较大的电阻，写出它们的编号。 3．在上面找出的两个阻值较大的电阻中任取一个，准确测定
其电阻值（令为RM）。不得使用其余4个待测电阻。 在试卷上画出测量电路图，写出实验步骤，导出计算公式， 记录测量数据并求出结果（结果要能用4位有效数字表示）。
11
【点评】
20届全国中学生物理竞赛决赛题（济南） 体现了目前的命题方向； 突出了基本实验原理的综合运用； 考察学生的综合应用知识解决问题能力；
桥路上的4个电阻一定为2大2小 桥外余下的是小电阻。 桥上电阻分布如图中的4种情况：
14
第一次平衡情况分析
15
若电桥不平衡
桥路上的4个电阻可能为3小1大；也可能为2大2小， 其分布如图中的6种情况
桥外余下的电阻在图中 (c)和 (f)情况为小电阻， 在其他情况为大电阻。
16
17
结果：2个大电阻的编号为R2、R5
6
一、电桥法
1、 按图所示接线，R1、R2称为比例臂，
R0为可调标准电阻，称为比较臂， Rx为被测电阻，检流计G作为平衡 指示器。
2、当检流计指零(Ig=0)时,B、D两点电位相等，
即 I1R1=I2R2 IxRX=I0R0 电桥平衡条件：RX=R1/R2 * R0
或 RXR2=R1R0
7
二、补偿法
4
【仪器和用具】
直流电源两组E1和 E2（E1＞E2,其内阻可忽略）
AC5型直流指针式检流计一只（其使用方法见附录）
检流计限流电阻一只（ R b ） 六钮电阻箱一只( R )
导线若干 单刀双掷开关一只。
5
【分析】 根据题目要求、给定的仪器和用具情况，
采用电桥法和补偿法等二种测量方法，根据电 桥的平衡条件和状态找出2个大电阻，利用补 偿原理精确测出电阻值。
7．检流计使用完毕后必须将小旋钮拨至红色圆点位置， 同时把“电计”、“短路”旋钮放松。
8．检流计不得用作电流表读数。 注意安全使用检流计！！！
【题说】第20届全国中学生物理奥林匹克竞赛决赛实验试题
10
【要求】
1．在试卷上写出你所设计的实验方案，该方案用不超过3次 测试就一定能找出两个阻值较大的电阻。画出测量电路图、 标上符号，写出实验步骤及判断方法。
3
【例1】电阻组合测量
有5个电阻元件已分别装入5个小盒中,并接在接线柱
上（不得打开小盒），它们的编号分别为R1。。。R5，
其中3个电阻值较小，它们的电阻值基本相等（电阻 值相差不大于1%），另两个电阻值也基本相等（其 电阻值相差不大于1%），但它们的电阻值比前三个 至少大40% 。 请设计一种测试次数不超过3次，就一定能找出这两 个阻值较大的电阻的实验方案。然后准确测量其中一 个的电阻值。
12
【试题分析】
方案：
1）采用电桥平衡原理找出2大电阻 2) 利用补偿原理测量其中1电阻值 试题分析： 若电桥基本平衡，桥路上的4个电阻一定为2大2小， 桥外余下的是小电阻。 若电桥不平衡，桥路上的4个电阻可能为3小1大，余 下1个大电阻；也可能为2大2小，余下1个小电阻。
13
若电桥基本平衡,则（Rm. Rn=Rn. Rm)
接入限流电阻的情况下，用跃按法（短暂接通）反复按下“电 计”按钮，调节至检流计基本指零，然后拆除限流电阻，再细 调至检流计指零。 4．如需将检流计长期接入电路时，可将“电计”按钮按下并转 一角度锁住即可。 5．若使用时指针摆动不停，按一下“短路”按钮指针便立即停 止。
9
6．电流如果从“+”接线柱流入检流计，指针偏向表盘 的“+”方向电流；如果从“-”接线柱流入检流计，指 针偏向表盘的“-”方向。
2
近五届物理竞赛电学实验试题解析
主要以第20届的复赛和决赛以及第21届、第22届、第23届、第24届的复赛 实验试题为内容，刨析试题的命题方向、物理内涵、考查重点以及审题 思路、解题方法、做题步骤等，旨在给同学以启发，作引玉之砖。 电阻组合测量（2003第20届决赛） 黑盒子问题——航标灯自动控制（2003第20届复赛） 非平衡电桥应用——温度自动控制（2004第21届） 数字万用电表设计及其应用（2005第22届） 发光二极管的特性及其应用——交通灯控制（2006第23届） 根据干电池的负载电阻功率随负载变化的规律特性，测量 其内阻r，并设计一个使用的电子门铃电路。 （2007第24届）
测量RM
方法一 电压补偿法
1. 测量电路如图 2．实验步骤及计算公式
第一次测量： 将D接A, F接B, 调节电阻箱并反复按下按钮开关，当检流计 接近为0时，去掉限流电阻，继续调节电阻箱为 R 值时，检 流计指0 。则有：
( 1)
18
第二次测量：
将D接B, F接C, 调节电阻箱并反复按下按钮开关， 当检流计接近为0时,
去掉限流电阻，继续调节电阻箱为Rˊ 值时，检流计
指0 。则有：
（2）
式①、 ② 联立，解得：
19
方法二 电流补偿法
1、测量电路如图 2、实验步骤及计算公式
. 第一次测量，如图 调电阻箱为R值时检流计指零，则有
（1）
第二次测量，将电阻箱与RM交换位置，再调电阻箱为Rˊ值时检流计指零，则有
（2）
二式联立解之得
知识在于总结，成功在于拼搏
（电学部分）
主讲教师：何希庆
2008.7.19
1
授Fra Baidu bibliotek内容
第21-24届山东赛区情况综述 第24届山东赛区竞赛相关情况总结 第25届山东赛区复赛实验试题命题范围 近五届物理竞赛电学实验试题解析 电学实验系统总结 实验考试的技巧和策略 第25届全国物理竞赛相关信息 实验培训安排情况
补偿法——就是用已知的电压或电动势去抵消（或补偿）待测 的电压或电动势的方法。（电位差计）
补偿原理
（1）工作回路 (R RM K E1) 提供工作电流 （标准电压）
（2）补偿回路 E2 G Rb 按钮开关
（3）补偿调节 按下开关、反复 调节R使 G指零
8
附录 AC5型直流指针式检流计使用说明
1．使用时要水平放置。 2．将小旋钮拨向白色圆点位置，用零点调节器将指针调至零位。 3．按下“电计”按钮，检流计即被接入电路。开始调节时应在
20
【例2】黑盒子问题—航标灯设计
从示范航标灯的原理图中不难看出，由电阻、电容、 发光二极管、晶体三极管、直流电源、电源开关（自锁开 关/绿色）等组成，另外一组等值的电阻、电容、发光二 极管、晶体三极管、直流电源分别安装在黑盒中的各接线 端子上，有部分器件（如Ra、Rb、BG1、BG2）已在电路板 上标出。请注意Ra的标示有误，以试题中的示图为准！， 黑盒中尚接有一个按钮开关（红色）。
其电阻值（令为RM）。不得使用其余4个待测电阻。 在试卷上画出测量电路图，写出实验步骤，导出计算公式， 记录测量数据并求出结果（结果要能用4位有效数字表示）。
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【点评】
20届全国中学生物理竞赛决赛题（济南） 体现了目前的命题方向； 突出了基本实验原理的综合运用； 考察学生的综合应用知识解决问题能力；
桥路上的4个电阻一定为2大2小 桥外余下的是小电阻。 桥上电阻分布如图中的4种情况：
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第一次平衡情况分析
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若电桥不平衡
桥路上的4个电阻可能为3小1大；也可能为2大2小， 其分布如图中的6种情况
桥外余下的电阻在图中 (c)和 (f)情况为小电阻， 在其他情况为大电阻。
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结果：2个大电阻的编号为R2、R5
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一、电桥法
1、 按图所示接线，R1、R2称为比例臂，
R0为可调标准电阻，称为比较臂， Rx为被测电阻，检流计G作为平衡 指示器。
2、当检流计指零(Ig=0)时,B、D两点电位相等，
即 I1R1=I2R2 IxRX=I0R0 电桥平衡条件：RX=R1/R2 * R0
或 RXR2=R1R0
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二、补偿法
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【仪器和用具】
直流电源两组E1和 E2（E1＞E2,其内阻可忽略）
AC5型直流指针式检流计一只（其使用方法见附录）
检流计限流电阻一只（ R b ） 六钮电阻箱一只( R )
导线若干 单刀双掷开关一只。
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【分析】 根据题目要求、给定的仪器和用具情况，
采用电桥法和补偿法等二种测量方法，根据电 桥的平衡条件和状态找出2个大电阻，利用补 偿原理精确测出电阻值。
7．检流计使用完毕后必须将小旋钮拨至红色圆点位置， 同时把“电计”、“短路”旋钮放松。
8．检流计不得用作电流表读数。 注意安全使用检流计！！！
【题说】第20届全国中学生物理奥林匹克竞赛决赛实验试题
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【要求】
1．在试卷上写出你所设计的实验方案，该方案用不超过3次 测试就一定能找出两个阻值较大的电阻。画出测量电路图、 标上符号，写出实验步骤及判断方法。
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【例1】电阻组合测量
有5个电阻元件已分别装入5个小盒中,并接在接线柱
上（不得打开小盒），它们的编号分别为R1。。。R5，
其中3个电阻值较小，它们的电阻值基本相等（电阻 值相差不大于1%），另两个电阻值也基本相等（其 电阻值相差不大于1%），但它们的电阻值比前三个 至少大40% 。 请设计一种测试次数不超过3次，就一定能找出这两 个阻值较大的电阻的实验方案。然后准确测量其中一 个的电阻值。
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【试题分析】
方案：
1）采用电桥平衡原理找出2大电阻 2) 利用补偿原理测量其中1电阻值 试题分析： 若电桥基本平衡，桥路上的4个电阻一定为2大2小， 桥外余下的是小电阻。 若电桥不平衡，桥路上的4个电阻可能为3小1大，余 下1个大电阻；也可能为2大2小，余下1个小电阻。
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若电桥基本平衡,则（Rm. Rn=Rn. Rm)
接入限流电阻的情况下，用跃按法（短暂接通）反复按下“电 计”按钮，调节至检流计基本指零，然后拆除限流电阻，再细 调至检流计指零。 4．如需将检流计长期接入电路时，可将“电计”按钮按下并转 一角度锁住即可。 5．若使用时指针摆动不停，按一下“短路”按钮指针便立即停 止。
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6．电流如果从“+”接线柱流入检流计，指针偏向表盘 的“+”方向电流；如果从“-”接线柱流入检流计，指 针偏向表盘的“-”方向。
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近五届物理竞赛电学实验试题解析
主要以第20届的复赛和决赛以及第21届、第22届、第23届、第24届的复赛 实验试题为内容，刨析试题的命题方向、物理内涵、考查重点以及审题 思路、解题方法、做题步骤等，旨在给同学以启发，作引玉之砖。 电阻组合测量（2003第20届决赛） 黑盒子问题——航标灯自动控制（2003第20届复赛） 非平衡电桥应用——温度自动控制（2004第21届） 数字万用电表设计及其应用（2005第22届） 发光二极管的特性及其应用——交通灯控制（2006第23届） 根据干电池的负载电阻功率随负载变化的规律特性，测量 其内阻r，并设计一个使用的电子门铃电路。 （2007第24届）
测量RM
方法一 电压补偿法
1. 测量电路如图 2．实验步骤及计算公式
第一次测量： 将D接A, F接B, 调节电阻箱并反复按下按钮开关，当检流计 接近为0时，去掉限流电阻，继续调节电阻箱为 R 值时，检 流计指0 。则有：
( 1)
18
第二次测量：
将D接B, F接C, 调节电阻箱并反复按下按钮开关， 当检流计接近为0时,
去掉限流电阻，继续调节电阻箱为Rˊ 值时，检流计
指0 。则有：
（2）
式①、 ② 联立，解得：
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方法二 电流补偿法
1、测量电路如图 2、实验步骤及计算公式
. 第一次测量，如图 调电阻箱为R值时检流计指零，则有
（1）
第二次测量，将电阻箱与RM交换位置，再调电阻箱为Rˊ值时检流计指零，则有
（2）
二式联立解之得
知识在于总结，成功在于拼搏
（电学部分）
主讲教师：何希庆
2008.7.19
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授Fra Baidu bibliotek内容
第21-24届山东赛区情况综述 第24届山东赛区竞赛相关情况总结 第25届山东赛区复赛实验试题命题范围 近五届物理竞赛电学实验试题解析 电学实验系统总结 实验考试的技巧和策略 第25届全国物理竞赛相关信息 实验培训安排情况
补偿法——就是用已知的电压或电动势去抵消（或补偿）待测 的电压或电动势的方法。（电位差计）
补偿原理
（1）工作回路 (R RM K E1) 提供工作电流 （标准电压）
（2）补偿回路 E2 G Rb 按钮开关
（3）补偿调节 按下开关、反复 调节R使 G指零
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附录 AC5型直流指针式检流计使用说明
1．使用时要水平放置。 2．将小旋钮拨向白色圆点位置，用零点调节器将指针调至零位。 3．按下“电计”按钮，检流计即被接入电路。开始调节时应在
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【例2】黑盒子问题—航标灯设计
从示范航标灯的原理图中不难看出，由电阻、电容、 发光二极管、晶体三极管、直流电源、电源开关（自锁开 关/绿色）等组成，另外一组等值的电阻、电容、发光二 极管、晶体三极管、直流电源分别安装在黑盒中的各接线 端子上，有部分器件（如Ra、Rb、BG1、BG2）已在电路板 上标出。请注意Ra的标示有误，以试题中的示图为准！， 黑盒中尚接有一个按钮开关（红色）。