直流电实验[下学期]
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文档简介
“直流电路实验”教案
撰写人：谭荣志
教学目的：通过直流电路实验复习，使学生具备独立完成直流电路实验的能力，能根据要求灵活运用已学过的直流电路理论、实验方法和电学常用仪器设计简单的直流电路实验方案并处理相关的直流电路实验问题。
教学重点：指导学生理解实验原理、实验思想方法，训练学生的操作技能，熟练仪器的使用方法、读数方法，会分析、处理数据。
教学难点：让学生从狭隘的“学生实验”的束缚中解脱出来，引导学生探索新的实验原理、提出新的操作思路，不断提高学生的创新能力和迁移能力，学会融会贯通，举一反三。
教学方法：“拓展性”物理实验教学法，即通过改变实验目的和要求进行拓展；通过改变实验控制条件进行拓展；通过改变实验仪器进行拓展；通过改变实验情景进行拓展；通过改变实验进行拓展。
一.电阻的测定
(一).伏安法测量电阻
1.仪器(电表A、V及滑动变阻器)的选择
首先考虑安全因素：电表――不超过满偏
滑动变阻器――通过的电流不超过它的额定值
再考虑误差因素：电表――1°尽可能使指针有较大偏转；
2°A表内阻越小越好；
V表内阻越大越好。
3°A、V表配套(一个读数接近满偏，另一个读数也接近满偏)
滑动变阻器――电流电压范围达到要求；
调节方便。
2.测量电路(电流表内、外接法)的选择
误差原因：RV≠∞ 分流
V表的分流作用很小
误差原因：RA≠0 分压
A表的分压作用很小
3.控制电路的选择
限流电路 分压电路
通常滑动变阻器以限流电路为主，但在下列三种情况下，必须选择分压电路：
1°所提供的实验仪器、电表量程或电阻的最大允许电流不够。
2°滑动变阻器电阻远小于负载电阻
3°要求某部分电路的电压从零开始连续变化
注：实际上对两种电路的选择，还必须综合其他因素，选择的基本原则为“安全、精确、方便、经济”
练习题：
1.如图所示器件中,一部分是将电流表改装为电压表所需的,其余是为了把改装成的电压表跟标准电压表进行核对所需的。首先在下面空白处画出改装和核对都包括在内的电路图(要求对0～5V的所有刻度都能在实验中进行核对),然后在图上画出连线,将所示器件按以上要求连接成实验电路.
答案：
2.某学生为了测量一物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力（比例系数为k），如图所示．测量时先调节输入端的电压。使转换器空载时的输出电压为0；而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U。现有下列器材：力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个、电键及导线若干、待测物体（可置于力电转换器的受压面上）。请完成对该物体质量的测量。
（l）设计一个电路，要求力电转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大，在方框中画出完整的测量电路图。
（2）简要说明测量步骤，求出比例系数k，并测出待测物体的质量m．
（3）请设想实验中可能会出现的一个问题。
答案：（1）设计的电路图如图所示。
（2）测量步骤与结果：
①调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零；
②将砝码放在转换器上，记下输出电压U0；
③将待测物放在转换器上，记下输出电压U1；
由 U0＝km0g，得k＝U0/m0g
测得 U＝kmg，所以m＝m0U/U0。
（3）①因电源电压不够而输出电压调不到零；②待测物体质量超出转换器量程。
3.用伏安法测电阻，当被测电阻的阻值不能估计时，可采用试接的办法。如图所示，让电压表一端接在电路上的a点，另一端先后接到b点和c点，注意观察两个电表的示数。
若电流表的示数有显著变化，则待测电阻的阻值跟____表的内阻可比拟，伏特表应接在a、______两点。
若电压表的示数有显著变化，则待测电阻的阻值跟___表的内阻可比拟，电压表应接在a、______两点。
答案：电压，c，电流，b。
4.某学生欲测一未知电阻的阻值，可供选择的器材有：
A.电流表(量程0－10mA－0.6A)
B.电压表(量程0－3V－15V)
C.电源电压4.5V；滑动变阻器、单刀单掷电键、单刀双掷电键各一只。
如图所示，当电键K2接a时，两电表的指针偏转角度都在满偏的4/5处；当电键K2接b
时，其中一个电表的指针偏角几乎不变，另一个电表的指针偏转到满偏的3/4处。该学
生所选用的电压表的量程为 ，所选用的电流表的量程为 ，该电阻
的阻值为
答案：3V、10mA 、320Ω
5.用下列器材测量标有“6V、0.6W”的灯泡在不同电压下的功率，试画出正确的电路图。
电流表(0－0.3A，1Ω) 电压表(0－15V，20KΩ)
滑动变阻器(0－30Ω，2A) 电源（9V）
答案：外接、分压
6.用下列器材测阻值约2KΩ的电阻Rx，试画出正确的电路图。
电流表(0－500μA，100Ω) 电压表(0－3V，100KΩ)
滑动变阻器(0－30Ω) 电源（20V）
答案：外接、分压
7.用电器铭牌上标明额定电压为100V，额定功率因字迹不清无法辩认，该用电器有显示
是否处于正常工作状态的指示灯。给你一个阻值是0－100Ω的滑动变阻器电压为220V
的恒定电源。为确保用电器能安全地调节到正常工作状态，试画出正确的电路图。若在
正确的连接电路中，当用电器正常工作时，通过电源的电流为2.4A，则用电器的功率是
W。
答案：分压、40
8.(2003上海)图1为某一热敏电阻（电阻值随温度的改变而
改变，且对温度很敏感）的I—U关系曲线图。
（1）为了通过测量得到图1所示I—U关系的完整曲
线，在图2图3两个电路中应选择的是图 ；
简要说明理由：
（电源电动势为9V，内阻不计，滑线变阻器的阻值为
0－100Ω）。
（2）在图4电路中，电源电压恒为9V，电流表读数为70mA，定值电阻R1＝250Ω
由热敏电阻的I—U关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为 V；电阻R2的阻值为 Ω。
（3）举出一个可以应用热敏电阻的例子：
。
答案：（1）2；图2电路电压可从0V调到所需电压，调节范围较大。（或图3电路不能测得0V附近的数据）
（2）5.2；111.8（111.6－112.0均给分）
（3）热敏温度计（提出其他实例，只要合理均给分）
9.(2003春季·《优化设计》P174.10.(3)、(4))现用伏安法测量定值电阻Rx的阻值（约为20－30）。所供器材如下：
电压表（量程0－15V，内阻20），电流表A1（量程0－50mA，内阻20）
电流表（量程0－30mA，内阻4）
滑动变阻器（最大阻值为50，额定电流为1A）
直流电源（电动势约9V，内阻约0.5）,电键连线用
的导线若干根。
(1)在以上器材中选出适当的器材，画出电路图，要求在
图上标出所选器材的符号。
(2)该电阻是由电阻丝绕成的，为了求得该电阻丝材料的电阻率，需用螺旋测微器测量电阻丝的直径，结果如图示，
其读数为 。
答案：(1) V、A2、R、E、K；外接、分压
(2)0.700mm
10.(2002春季)图甲、乙是两组同样的器材实物图，用来测量待测电阻R的阻值，每组器材中包括：电池，电键，变阻器，电压表，电流表，等测电阻R，若干导线。
图甲 图乙
（1）如果待测电阻R的阻值比电压表的内阻不是小很多，但R的阻值比电流表的内阻大很多，试在图甲中连线使之成为测量电路；如果待测电阻R的阻值比电流表的内阻不是大很多，但R的阻值比电压表的内阻小很多，试在图乙中连线使之成为测量电路。
（2）如果已知上述电压表的内阻RV和电流表的内阻RA，对图甲和图乙中连成的测量电路，分别写出计算待测电阻的公式（用测得的量和给出的电表内阻来表示）。
答案：(1)图甲为分压(或限流)、内接；图乙为分压(或限流)、外接
(2)用图甲线路时，
用图乙线路时，
11.(97全国·《优化设计》P173.8)某电压表的内阻在20千欧～50千欧之间，现要测量其内阻，实验室提供下列可选用的器材:
待测电压表V（量程3V）
电流表A1（量程200μA ）
电流表A2（量程5mA）
电流表A3（量程0.6A）
滑动变阻器R（最大阻值1KΩ）
电源E（电动势4V）
电键K。
(1)所提供的电流表中，应选用_______________________（填写字母代号）。
(2)为了尽量减小误差，要求测多组数据。试在方框中画出符合要求的实验电路图（其中电源和电键及其连线已画出）。
答案：(1) A1 (2)分压
(二).应用串并联电路特点、全电路欧姆定律测电阻
运用串并联电路特点、全电路欧姆定律，设计测量电阻实验。设计性实验是对实验能力提出的更高要求，是高考的热点和难点。
1.(99全国)图1为测量电阻的电路，Rx为待测电阻，R的阻值己知，R为保护电阻，阻值未知。电源E的电动势未知，S1、S2均为单刀双掷开关。A为电流表，其内阻不计
(1)按图1所示的电路，在图2的实物图上连线
(2)测量Rx的步骤为：将S2向d闭合，S1向__________闭合，记下电流表读数I1，再将S2向c闭合，S1________向闭合，记下电流表读数I2。计算Rx的公式是Rx=_ _。
答案：（2）a, b, I2R/I1
2.(98全国)用图示的电路测定未知电阻Rx的值。图中电源电动势未知，电源内阻与电流表的内阻均可忽略不计，R为电阻箱。
（1）若要测得Rx的值，R至少需要取_____个不同的数值。
（2）若电流表每个分度表示的电流值未知，但指针偏转角度与通过的电流成正比，则在用此电路测Rx时，R至少需取_____个不同的数值。
（3）若电源内阻不可忽略，能否应用此电路测量Rx？答：_____。
答案：(1)2 (2)2 (3)不能
3.(2000全国·《优化设计》P173.9)从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，要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据。
（1）在虚线方框中画出电路图，标明所用器材的代号。
（2）若选测量数据中的一组来计算，则所用的表达式为= ，式中各符号的意义是：
答案：(1)分压 (2)
4.(2003江苏)要测量一块多用电表直流10档的内阻RA（约为40Ω），除此多用电表外，还有下列器材：直流电源一个（电动势E约为1.5V，内阻可忽略不计），电阻一个（阻值R约为150Ω），电键一个，导线若干。要求（1）写出实验步骤；（2）给出RA的表达式.
答案：（1）①用多用电表的直流电压档测量电源电动势E。②用多用电表的档测电阻阻值R。 ③将多用电表置于直流10mA档，与电阻R及电键串联后接在电源两端，合上电键，记下多用电表读数I。
（2）
5.“伏安法”测量电阻时，由于电压表、电流表内阻的影响，使得测量结果总存在误差，而按如图所示电路进行测量，则由电压表、电流表内阻所造成的误差可削除。
(1)筒要写出还未完成的主要步骤，并用字母表达相应的测量值。
a.闭合电键S1，电键S2接1，调节RP和RP′ ，使电压表读数接近满量程，读出电流表和电压表的值I1、U1。
b.保持RP不变， 。
(2)推导待测电阻Rx的表达式
6.现有一个量程为100μA的电流表，其内阻约为600Ω。请你从给定的下列器材中选择适当的器材来设计能较准确测定电流表的内阻的实验。
A.电源E1(电动势2V,有内阻)
B.电源E2(电动势6V,有内阻)
C.电阻箱R1(0－99Ω)
D.电阻箱R2 (0－9999Ω)
E.滑动变阻器R3 (0－200Ω)
F.滑动变阻器R4 (0－20KΩ)
G.电键K1
H.电键K2
I.导线若干
(1)在虚线方框中画出电路图，标明所用器材的代号。
(2)按操作顺序写出主要的实验步骤
(3)电流表内阻的测量值和真实值相比 (填“偏大”或“偏小”)
答案：(1)B、D、F、G、H、I (3) 偏小
7.(2001全国·《优化设计》P176.7)图1中电源的电动势为E，R1为滑线变阻器，R2为电阻箱，A为电流表，用此电路，经以下步骤可近似得A的内阻RA：①闭合K1，断开K2，调节R1使电流表读数等于其量程I0；②保持R1不变，闭合K2，调节R2，使电流表读数等于I0/2，然后读出R2的值，取RA
(1)按图1 所示电路在图2中所给的实物图中画出连接导线。
(2)真实值和测量值之差除以真实值叫测量结果的相对误差，即，试导出
它与电动势E、电流表量程I0及电流表内阻RA的关系式。
(3)若I0=10mA，真实值RA约为30Ω，要想使测量结果相对误差不大于5%，电源电动势最小应为多少伏？
图1
答案：(2)由步骤①得 由步骤②得
解得
(3)相对误差
8.现有一个量程为3V的电压表(表盘中只有30等分刻度且未标有数值)，其内阻约为9KΩ。请你从给定的下列器材中选择适当的器材来设计能较准确测定电压表的内阻的实验。
A.电源E(电动势6V,有内阻)
B.电阻箱R1(0－999Ω)
C.电阻箱R2 (0－9999Ω)
D.滑动变阻器R3(0－20Ω)
E.滑动变阻器R4 (0－2KΩ)
F.电键S
G.导线若干
(1)在虚线方框中画出电路图，标明所用器材的代号。
(2)按操作顺序写出主要的实验步骤
答案：(1)A、C、R3、、S、G
(三).用万用电表的欧姆挡测电阻
1.欧姆表的结构及测量电阻的原理
I与Rx不成线性关系
2.欧姆表的使用
1°选挡：指针在刻度盘中央附近
2°欧姆调零：每次换挡后必须重新进行欧姆调零方可测量
3°测量读数：指针指示数×挡次倍率；
不要测带电电阻；
不要用双手同时接触两表笔头。
4°测量完毕后：选择开关拔至“OFF”位置或交流电压最高挡(断开表内电源)
练习题：
1.(2003春季·《优化设计》P174.10.(1)、(2))根据试题要求填空或作图。
(1)图1为多用电表的示意图，其中S、K、T为三个可调节的部件，现用此电表测量一阻值约为20－30的定值电阻，测量的某些操作步骤如下：
①调节可调部件 ，使电表指针停在 位置；
②调节可调部件K，使它的尖端指向 位置；
③将红、黑表笔分别插入“+”、“－”插孔，笔尖相互接触，调节可调部件 ，使电表指针指向 位置。
(2)在用多用表测量另一电阻的阻值时，电表的读数如图2所示，该电阻的阻值为 Ω
答案：(1)S、左端的“0”；Ω挡的×1；T、右端的“0”。
(2)20.0K
2.一万用表的欧姆挡有4档，分别为×1欧，×10欧，×100欧，×1000欧，现用它来测一未知电阻值。当用×100欧档测量时，发现指针的偏转角度很小，为了使测量结果更准确，测量前应进行如下两项操作，先 ，接着 ，然后再测量并读数。
答案：把选择开关拔至×100欧挡、欧姆调零。
3.（97全国）在图示电路的三根导线中，有一根是断的，电源、电阻器R1、R2及另外两
根导线都是好的。为了查出断导线，某学生想先将万用表的表笔连接在电源的正极a，再将黑表笔分别连接在电阻器R1的b端和R2的c端，并观察万用表指针的示数。在下列选挡中，符合操作规程的是（ ）
A.直流10V挡 B.直流0.5A挡
C.直流2.5V挡 D.欧姆挡
答案：A
二.电源的电动势和内阻的测定
(一).用电压表、电流表测E、r
1.外接法误差分析
2.内接法误差分析：
(二).用电压表、电阻箱测E、r
误差分析：
结果同上述“伏安法”中的外接情况
(三).用电流表、电阻箱测E、r
误差分析：
结果同上述“伏安法”中的内接情况
练习题：
1.（99上海）现有一阻值为10.0欧姆的定值电阻、一个电键、若干根导线和一个电压表，该电压表表面上有刻度但无刻度值，要求设计一个能测定某电源内阻的实验方案.（已知电压表内阻很大，电压表量程大于电源电动势，电源内阻约为几欧）要求：
（1）在右边方框中画出实验电路图。
（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内阻的表达式
r=______。
答案：（1）
(2) ①断开电键，记下电压表偏转格数N1,
②合上电键，记下电压表偏转格数N2。
（3）
2.（2000上海）某同学按如图所示电路进行实验，实验时该同学将变阻器的触片P移到不同位置时测得各电表的示数如下表所示
序号 A1示数(安) A2示数(安) V1示数(伏) V2示数(伏)
1 0.60 0.30 2.40 1.20
2 0.44 0.32 2.56 0.48
将电压表内阻看作无限大，电流表内阻看作零。
（1）电路中E、分别为电源的电动势和内阻，，，为定值电阻，在这五个物理量中，可根据上表中的数据求得的物理量是（不要求具体计算） 。
（2）由于电路发生故障，发现两电压表示数相同了（但不为零），若这种情况的发生是由用电器引起的，则可能的故障原因是 。
答案：（1），，E
（2）短路或断开
3.（2002广东·《优化设计》P176.8）现有器材：量程为10.0mA、内阻约30-40的电流表一个，定值电阻R1=150，定值电阻R2=100，单刀单掷开关K，导线若干。要求利用这些器材测量一干电池（电动势约1.5V）的电动势。
（1）按要求在实物图上连线。
（2）用已知量和直接测得量表示的待测电动势的表达式为E= ，式中各直接测得量的意义是： 。
答案：（2） R2
I1是外电阻为R1时的电流，
I2是外电阻为R1和R2串联时的电流
V
K
A
·
·
R
R
·
·
A
V
G
·
Rx
R
R
Rx
·
。
。
。
。
G
·
·
E
S1
S2
图2
R′
Rx
图1
·
E
·
S2
S1
d
c
b
·
R
a
R′
Rx
A
·
·
·
·
·
·
E
K2
R2
K1
R1
E
O
I
U
∞
Rx=R内=R中
Ig
I=0
Ig
0
I=0
Rx=∞
调节R0
R内
+
E
r
Rx
Rg
－
a
K2
Rx
·
·
b
V
A
·
E
K1
2
1
RP′
RP
S1
S2
·
·
·
·
Rx
···
A
V
+
V
O
O
·
E r
K
V
A
RV
·
·
·
·
a
+
b
－
－
b
+
a
·
·
·
·
RA
V
A
·
E r
K
K
·
·
E′ r′
E′ r′
－
b
+
－
b
+
a
·
·
·
·
RV
V
E r
K
R
E′ r′
E′ r′
a
·
·
R
RA
V
A
R
E r
K
干电池
电流表
mA
R1
R2
K
·
·
A
E
K2
R2
Rx=0
K1
R1
Ig
c
V
A
·
·
·
+
－
－
力电转换器
输出
受压面
输入
·
R
S
输入
受压面
输出
力电转换器
－
－
+
+
V
·
E
b
a
·
R
A
V
A
Rx
R
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5000 μA，内阻r2=75Ω
电压表(V) 量程10V，内阻r3=10KΩ
电阻(R1) 阻值约100Ω，作保护电阻用
滑动变阻器(R2) 总阻值约50Ω
电池(E) 电动势1.5V，内阻很小
电键(K)
导线若干
P
R3
R2
V1
A2
V2
A1
·
E r
RP
R1
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撰写人：谭荣志
教学目的：通过直流电路实验复习，使学生具备独立完成直流电路实验的能力，能根据要求灵活运用已学过的直流电路理论、实验方法和电学常用仪器设计简单的直流电路实验方案并处理相关的直流电路实验问题。
教学重点：指导学生理解实验原理、实验思想方法，训练学生的操作技能，熟练仪器的使用方法、读数方法，会分析、处理数据。
教学难点：让学生从狭隘的“学生实验”的束缚中解脱出来，引导学生探索新的实验原理、提出新的操作思路，不断提高学生的创新能力和迁移能力，学会融会贯通，举一反三。
教学方法：“拓展性”物理实验教学法，即通过改变实验目的和要求进行拓展；通过改变实验控制条件进行拓展；通过改变实验仪器进行拓展；通过改变实验情景进行拓展；通过改变实验进行拓展。
一.电阻的测定
(一).伏安法测量电阻
1.仪器(电表A、V及滑动变阻器)的选择
首先考虑安全因素：电表――不超过满偏
滑动变阻器――通过的电流不超过它的额定值
再考虑误差因素：电表――1°尽可能使指针有较大偏转；
2°A表内阻越小越好；
V表内阻越大越好。
3°A、V表配套(一个读数接近满偏，另一个读数也接近满偏)
滑动变阻器――电流电压范围达到要求；
调节方便。
2.测量电路(电流表内、外接法)的选择
误差原因：RV≠∞ 分流
V表的分流作用很小
误差原因：RA≠0 分压
A表的分压作用很小
3.控制电路的选择
限流电路 分压电路
通常滑动变阻器以限流电路为主，但在下列三种情况下，必须选择分压电路：
1°所提供的实验仪器、电表量程或电阻的最大允许电流不够。
2°滑动变阻器电阻远小于负载电阻
3°要求某部分电路的电压从零开始连续变化
注：实际上对两种电路的选择，还必须综合其他因素，选择的基本原则为“安全、精确、方便、经济”
练习题：
1.如图所示器件中,一部分是将电流表改装为电压表所需的,其余是为了把改装成的电压表跟标准电压表进行核对所需的。首先在下面空白处画出改装和核对都包括在内的电路图(要求对0～5V的所有刻度都能在实验中进行核对),然后在图上画出连线,将所示器件按以上要求连接成实验电路.
答案：
2.某学生为了测量一物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力（比例系数为k），如图所示．测量时先调节输入端的电压。使转换器空载时的输出电压为0；而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U。现有下列器材：力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个、电键及导线若干、待测物体（可置于力电转换器的受压面上）。请完成对该物体质量的测量。
（l）设计一个电路，要求力电转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大，在方框中画出完整的测量电路图。
（2）简要说明测量步骤，求出比例系数k，并测出待测物体的质量m．
（3）请设想实验中可能会出现的一个问题。
答案：（1）设计的电路图如图所示。
（2）测量步骤与结果：
①调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零；
②将砝码放在转换器上，记下输出电压U0；
③将待测物放在转换器上，记下输出电压U1；
由 U0＝km0g，得k＝U0/m0g
测得 U＝kmg，所以m＝m0U/U0。
（3）①因电源电压不够而输出电压调不到零；②待测物体质量超出转换器量程。
3.用伏安法测电阻，当被测电阻的阻值不能估计时，可采用试接的办法。如图所示，让电压表一端接在电路上的a点，另一端先后接到b点和c点，注意观察两个电表的示数。
若电流表的示数有显著变化，则待测电阻的阻值跟____表的内阻可比拟，伏特表应接在a、______两点。
若电压表的示数有显著变化，则待测电阻的阻值跟___表的内阻可比拟，电压表应接在a、______两点。
答案：电压，c，电流，b。
4.某学生欲测一未知电阻的阻值，可供选择的器材有：
A.电流表(量程0－10mA－0.6A)
B.电压表(量程0－3V－15V)
C.电源电压4.5V；滑动变阻器、单刀单掷电键、单刀双掷电键各一只。
如图所示，当电键K2接a时，两电表的指针偏转角度都在满偏的4/5处；当电键K2接b
时，其中一个电表的指针偏角几乎不变，另一个电表的指针偏转到满偏的3/4处。该学
生所选用的电压表的量程为 ，所选用的电流表的量程为 ，该电阻
的阻值为
答案：3V、10mA 、320Ω
5.用下列器材测量标有“6V、0.6W”的灯泡在不同电压下的功率，试画出正确的电路图。
电流表(0－0.3A，1Ω) 电压表(0－15V，20KΩ)
滑动变阻器(0－30Ω，2A) 电源（9V）
答案：外接、分压
6.用下列器材测阻值约2KΩ的电阻Rx，试画出正确的电路图。
电流表(0－500μA，100Ω) 电压表(0－3V，100KΩ)
滑动变阻器(0－30Ω) 电源（20V）
答案：外接、分压
7.用电器铭牌上标明额定电压为100V，额定功率因字迹不清无法辩认，该用电器有显示
是否处于正常工作状态的指示灯。给你一个阻值是0－100Ω的滑动变阻器电压为220V
的恒定电源。为确保用电器能安全地调节到正常工作状态，试画出正确的电路图。若在
正确的连接电路中，当用电器正常工作时，通过电源的电流为2.4A，则用电器的功率是
W。
答案：分压、40
8.(2003上海)图1为某一热敏电阻（电阻值随温度的改变而
改变，且对温度很敏感）的I—U关系曲线图。
（1）为了通过测量得到图1所示I—U关系的完整曲
线，在图2图3两个电路中应选择的是图 ；
简要说明理由：
（电源电动势为9V，内阻不计，滑线变阻器的阻值为
0－100Ω）。
（2）在图4电路中，电源电压恒为9V，电流表读数为70mA，定值电阻R1＝250Ω
由热敏电阻的I—U关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为 V；电阻R2的阻值为 Ω。
（3）举出一个可以应用热敏电阻的例子：
。
答案：（1）2；图2电路电压可从0V调到所需电压，调节范围较大。（或图3电路不能测得0V附近的数据）
（2）5.2；111.8（111.6－112.0均给分）
（3）热敏温度计（提出其他实例，只要合理均给分）
9.(2003春季·《优化设计》P174.10.(3)、(4))现用伏安法测量定值电阻Rx的阻值（约为20－30）。所供器材如下：
电压表（量程0－15V，内阻20），电流表A1（量程0－50mA，内阻20）
电流表（量程0－30mA，内阻4）
滑动变阻器（最大阻值为50，额定电流为1A）
直流电源（电动势约9V，内阻约0.5）,电键连线用
的导线若干根。
(1)在以上器材中选出适当的器材，画出电路图，要求在
图上标出所选器材的符号。
(2)该电阻是由电阻丝绕成的，为了求得该电阻丝材料的电阻率，需用螺旋测微器测量电阻丝的直径，结果如图示，
其读数为 。
答案：(1) V、A2、R、E、K；外接、分压
(2)0.700mm
10.(2002春季)图甲、乙是两组同样的器材实物图，用来测量待测电阻R的阻值，每组器材中包括：电池，电键，变阻器，电压表，电流表，等测电阻R，若干导线。
图甲 图乙
（1）如果待测电阻R的阻值比电压表的内阻不是小很多，但R的阻值比电流表的内阻大很多，试在图甲中连线使之成为测量电路；如果待测电阻R的阻值比电流表的内阻不是大很多，但R的阻值比电压表的内阻小很多，试在图乙中连线使之成为测量电路。
（2）如果已知上述电压表的内阻RV和电流表的内阻RA，对图甲和图乙中连成的测量电路，分别写出计算待测电阻的公式（用测得的量和给出的电表内阻来表示）。
答案：(1)图甲为分压(或限流)、内接；图乙为分压(或限流)、外接
(2)用图甲线路时，
用图乙线路时，
11.(97全国·《优化设计》P173.8)某电压表的内阻在20千欧～50千欧之间，现要测量其内阻，实验室提供下列可选用的器材:
待测电压表V（量程3V）
电流表A1（量程200μA ）
电流表A2（量程5mA）
电流表A3（量程0.6A）
滑动变阻器R（最大阻值1KΩ）
电源E（电动势4V）
电键K。
(1)所提供的电流表中，应选用_______________________（填写字母代号）。
(2)为了尽量减小误差，要求测多组数据。试在方框中画出符合要求的实验电路图（其中电源和电键及其连线已画出）。
答案：(1) A1 (2)分压
(二).应用串并联电路特点、全电路欧姆定律测电阻
运用串并联电路特点、全电路欧姆定律，设计测量电阻实验。设计性实验是对实验能力提出的更高要求，是高考的热点和难点。
1.(99全国)图1为测量电阻的电路，Rx为待测电阻，R的阻值己知，R为保护电阻，阻值未知。电源E的电动势未知，S1、S2均为单刀双掷开关。A为电流表，其内阻不计
(1)按图1所示的电路，在图2的实物图上连线
(2)测量Rx的步骤为：将S2向d闭合，S1向__________闭合，记下电流表读数I1，再将S2向c闭合，S1________向闭合，记下电流表读数I2。计算Rx的公式是Rx=_ _。
答案：（2）a, b, I2R/I1
2.(98全国)用图示的电路测定未知电阻Rx的值。图中电源电动势未知，电源内阻与电流表的内阻均可忽略不计，R为电阻箱。
（1）若要测得Rx的值，R至少需要取_____个不同的数值。
（2）若电流表每个分度表示的电流值未知，但指针偏转角度与通过的电流成正比，则在用此电路测Rx时，R至少需取_____个不同的数值。
（3）若电源内阻不可忽略，能否应用此电路测量Rx？答：_____。
答案：(1)2 (2)2 (3)不能
3.(2000全国·《优化设计》P173.9)从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，要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据。
（1）在虚线方框中画出电路图，标明所用器材的代号。
（2）若选测量数据中的一组来计算，则所用的表达式为= ，式中各符号的意义是：
答案：(1)分压 (2)
4.(2003江苏)要测量一块多用电表直流10档的内阻RA（约为40Ω），除此多用电表外，还有下列器材：直流电源一个（电动势E约为1.5V，内阻可忽略不计），电阻一个（阻值R约为150Ω），电键一个，导线若干。要求（1）写出实验步骤；（2）给出RA的表达式.
答案：（1）①用多用电表的直流电压档测量电源电动势E。②用多用电表的档测电阻阻值R。 ③将多用电表置于直流10mA档，与电阻R及电键串联后接在电源两端，合上电键，记下多用电表读数I。
（2）
5.“伏安法”测量电阻时，由于电压表、电流表内阻的影响，使得测量结果总存在误差，而按如图所示电路进行测量，则由电压表、电流表内阻所造成的误差可削除。
(1)筒要写出还未完成的主要步骤，并用字母表达相应的测量值。
a.闭合电键S1，电键S2接1，调节RP和RP′ ，使电压表读数接近满量程，读出电流表和电压表的值I1、U1。
b.保持RP不变， 。
(2)推导待测电阻Rx的表达式
6.现有一个量程为100μA的电流表，其内阻约为600Ω。请你从给定的下列器材中选择适当的器材来设计能较准确测定电流表的内阻的实验。
A.电源E1(电动势2V,有内阻)
B.电源E2(电动势6V,有内阻)
C.电阻箱R1(0－99Ω)
D.电阻箱R2 (0－9999Ω)
E.滑动变阻器R3 (0－200Ω)
F.滑动变阻器R4 (0－20KΩ)
G.电键K1
H.电键K2
I.导线若干
(1)在虚线方框中画出电路图，标明所用器材的代号。
(2)按操作顺序写出主要的实验步骤
(3)电流表内阻的测量值和真实值相比 (填“偏大”或“偏小”)
答案：(1)B、D、F、G、H、I (3) 偏小
7.(2001全国·《优化设计》P176.7)图1中电源的电动势为E，R1为滑线变阻器，R2为电阻箱，A为电流表，用此电路，经以下步骤可近似得A的内阻RA：①闭合K1，断开K2，调节R1使电流表读数等于其量程I0；②保持R1不变，闭合K2，调节R2，使电流表读数等于I0/2，然后读出R2的值，取RA
(1)按图1 所示电路在图2中所给的实物图中画出连接导线。
(2)真实值和测量值之差除以真实值叫测量结果的相对误差，即，试导出
它与电动势E、电流表量程I0及电流表内阻RA的关系式。
(3)若I0=10mA，真实值RA约为30Ω，要想使测量结果相对误差不大于5%，电源电动势最小应为多少伏？
图1
答案：(2)由步骤①得 由步骤②得
解得
(3)相对误差
8.现有一个量程为3V的电压表(表盘中只有30等分刻度且未标有数值)，其内阻约为9KΩ。请你从给定的下列器材中选择适当的器材来设计能较准确测定电压表的内阻的实验。
A.电源E(电动势6V,有内阻)
B.电阻箱R1(0－999Ω)
C.电阻箱R2 (0－9999Ω)
D.滑动变阻器R3(0－20Ω)
E.滑动变阻器R4 (0－2KΩ)
F.电键S
G.导线若干
(1)在虚线方框中画出电路图，标明所用器材的代号。
(2)按操作顺序写出主要的实验步骤
答案：(1)A、C、R3、、S、G
(三).用万用电表的欧姆挡测电阻
1.欧姆表的结构及测量电阻的原理
I与Rx不成线性关系
2.欧姆表的使用
1°选挡：指针在刻度盘中央附近
2°欧姆调零：每次换挡后必须重新进行欧姆调零方可测量
3°测量读数：指针指示数×挡次倍率；
不要测带电电阻；
不要用双手同时接触两表笔头。
4°测量完毕后：选择开关拔至“OFF”位置或交流电压最高挡(断开表内电源)
练习题：
1.(2003春季·《优化设计》P174.10.(1)、(2))根据试题要求填空或作图。
(1)图1为多用电表的示意图，其中S、K、T为三个可调节的部件，现用此电表测量一阻值约为20－30的定值电阻，测量的某些操作步骤如下：
①调节可调部件 ，使电表指针停在 位置；
②调节可调部件K，使它的尖端指向 位置；
③将红、黑表笔分别插入“+”、“－”插孔，笔尖相互接触，调节可调部件 ，使电表指针指向 位置。
(2)在用多用表测量另一电阻的阻值时，电表的读数如图2所示，该电阻的阻值为 Ω
答案：(1)S、左端的“0”；Ω挡的×1；T、右端的“0”。
(2)20.0K
2.一万用表的欧姆挡有4档，分别为×1欧，×10欧，×100欧，×1000欧，现用它来测一未知电阻值。当用×100欧档测量时，发现指针的偏转角度很小，为了使测量结果更准确，测量前应进行如下两项操作，先 ，接着 ，然后再测量并读数。
答案：把选择开关拔至×100欧挡、欧姆调零。
3.（97全国）在图示电路的三根导线中，有一根是断的，电源、电阻器R1、R2及另外两
根导线都是好的。为了查出断导线，某学生想先将万用表的表笔连接在电源的正极a，再将黑表笔分别连接在电阻器R1的b端和R2的c端，并观察万用表指针的示数。在下列选挡中，符合操作规程的是（ ）
A.直流10V挡 B.直流0.5A挡
C.直流2.5V挡 D.欧姆挡
答案：A
二.电源的电动势和内阻的测定
(一).用电压表、电流表测E、r
1.外接法误差分析
2.内接法误差分析：
(二).用电压表、电阻箱测E、r
误差分析：
结果同上述“伏安法”中的外接情况
(三).用电流表、电阻箱测E、r
误差分析：
结果同上述“伏安法”中的内接情况
练习题：
1.（99上海）现有一阻值为10.0欧姆的定值电阻、一个电键、若干根导线和一个电压表，该电压表表面上有刻度但无刻度值，要求设计一个能测定某电源内阻的实验方案.（已知电压表内阻很大，电压表量程大于电源电动势，电源内阻约为几欧）要求：
（1）在右边方框中画出实验电路图。
（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内阻的表达式
r=______。
答案：（1）
(2) ①断开电键，记下电压表偏转格数N1,
②合上电键，记下电压表偏转格数N2。
（3）
2.（2000上海）某同学按如图所示电路进行实验，实验时该同学将变阻器的触片P移到不同位置时测得各电表的示数如下表所示
序号 A1示数(安) A2示数(安) V1示数(伏) V2示数(伏)
1 0.60 0.30 2.40 1.20
2 0.44 0.32 2.56 0.48
将电压表内阻看作无限大，电流表内阻看作零。
（1）电路中E、分别为电源的电动势和内阻，，，为定值电阻，在这五个物理量中，可根据上表中的数据求得的物理量是（不要求具体计算） 。
（2）由于电路发生故障，发现两电压表示数相同了（但不为零），若这种情况的发生是由用电器引起的，则可能的故障原因是 。
答案：（1），，E
（2）短路或断开
3.（2002广东·《优化设计》P176.8）现有器材：量程为10.0mA、内阻约30-40的电流表一个，定值电阻R1=150，定值电阻R2=100，单刀单掷开关K，导线若干。要求利用这些器材测量一干电池（电动势约1.5V）的电动势。
（1）按要求在实物图上连线。
（2）用已知量和直接测得量表示的待测电动势的表达式为E= ，式中各直接测得量的意义是： 。
答案：（2） R2
I1是外电阻为R1时的电流，
I2是外电阻为R1和R2串联时的电流
V
K
A
·
·
R
R
·
·
A
V
G
·
Rx
R
R
Rx
·
。
。
。
。
G
·
·
E
S1
S2
图2
R′
Rx
图1
·
E
·
S2
S1
d
c
b
·
R
a
R′
Rx
A
·
·
·
·
·
·
E
K2
R2
K1
R1
E
O
I
U
∞
Rx=R内=R中
Ig
I=0
Ig
0
I=0
Rx=∞
调节R0
R内
+
E
r
Rx
Rg
－
a
K2
Rx
·
·
b
V
A
·
E
K1
2
1
RP′
RP
S1
S2
·
·
·
·
Rx
···
A
V
+
V
O
O
·
E r
K
V
A
RV
·
·
·
·
a
+
b
－
－
b
+
a
·
·
·
·
RA
V
A
·
E r
K
K
·
·
E′ r′
E′ r′
－
b
+
－
b
+
a
·
·
·
·
RV
V
E r
K
R
E′ r′
E′ r′
a
·
·
R
RA
V
A
R
E r
K
干电池
电流表
mA
R1
R2
K
·
·
A
E
K2
R2
Rx=0
K1
R1
Ig
c
V
A
·
·
·
+
－
－
力电转换器
输出
受压面
输入
·
R
S
输入
受压面
输出
力电转换器
－
－
+
+
V
·
E
b
a
·
R
A
V
A
Rx
R
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5000 μA，内阻r2=75Ω
电压表(V) 量程10V，内阻r3=10KΩ
电阻(R1) 阻值约100Ω，作保护电阻用
滑动变阻器(R2) 总阻值约50Ω
电池(E) 电动势1.5V，内阻很小
电键(K)
导线若干
P
R3
R2
V1
A2
V2
A1
·
E r
RP
R1
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