《高考物理一輪精細復(fù)習 （必備基礎(chǔ)點撥+高考考點集結(jié)+考點專訓）熱點專題《電學實驗設(shè)計題的解答思路與方法》課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理一輪精細復(fù)習 （必備基礎(chǔ)點撥+高考考點集結(jié)+考點專訓）熱點專題《電學實驗設(shè)計題的解答思路與方法》課件（53頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、 電學實驗設(shè)計題能有效地考查學生的實驗技能和創(chuàng)造性思維電學實驗設(shè)計題能有效地考查學生的實驗技能和創(chuàng)造性思維能力，在高考中的考查頻率很高。不少學生面對這類題感到無從能力，在高考中的考查頻率很高。不少學生面對這類題感到無從下手。實際上，只要做到下手。實際上，只要做到“三個明確三個明確”“”“兩個選擇兩個選擇”，問題便可，問題便可迎刃而解。迎刃而解。 一、明確題目的要求一、明確題目的要求 解答一道電學實驗設(shè)計題，首先要認真審清題意，看清題目解答一道電學實驗設(shè)計題，首先要認真審清題意，看清題目的要求。即要看清題目要求測定什么物理量，驗證、探究什么物的要求。即要看清題目要求測定什么物理量，驗證、探究什么
2、物理規(guī)律，或者要求設(shè)計達到何種標準的電路等。對實驗的目的要理規(guī)律，或者要求設(shè)計達到何種標準的電路等。對實驗的目的要求明確了，才能保證解題思路正確、明朗，方法對頭。求明確了，才能保證解題思路正確、明朗，方法對頭。 二、明確實驗設(shè)計的原理二、明確實驗設(shè)計的原理 測量電路、控制電路、實驗儀器的選擇，實驗方法、測量電路、控制電路、實驗儀器的選擇，實驗方法、步驟的確定，數(shù)據(jù)處理、誤差分析等問題，都是從實驗原步驟的確定，數(shù)據(jù)處理、誤差分析等問題，都是從實驗原理派生出來的，只有明確實驗原理，其他問題才可得以解理派生出來的，只有明確實驗原理，其他問題才可得以解決。如果設(shè)計測定型實驗，應(yīng)弄清待測物理量可通過哪些
3、決。如果設(shè)計測定型實驗，應(yīng)弄清待測物理量可通過哪些規(guī)律、公式求得，與哪些物理量有直接聯(lián)系，可用哪些物規(guī)律、公式求得，與哪些物理量有直接聯(lián)系，可用哪些物理量定量地表示，用何種方法測定相關(guān)量，進而得出待求理量定量地表示，用何種方法測定相關(guān)量，進而得出待求量。如果設(shè)計驗證型實驗，應(yīng)弄清在相應(yīng)的物理現(xiàn)象中，量。如果設(shè)計驗證型實驗，應(yīng)弄清在相應(yīng)的物理現(xiàn)象中，何種定量關(guān)系成立，才能使待驗證的結(jié)論成立。對于設(shè)計何種定量關(guān)系成立，才能使待驗證的結(jié)論成立。對于設(shè)計符合一定標準的電路問題，則應(yīng)根據(jù)實驗的要求和相關(guān)物符合一定標準的電路問題，則應(yīng)根據(jù)實驗的要求和相關(guān)物理規(guī)律，器材的規(guī)格、性能等，合理選擇、連接電路。理
4、規(guī)律，器材的規(guī)格、性能等，合理選擇、連接電路。 三、明確設(shè)計電路的原則三、明確設(shè)計電路的原則 設(shè)計電路一般應(yīng)遵循設(shè)計電路一般應(yīng)遵循“安全性安全性”原則、原則、“精確性、方精確性、方便性便性”原則，兼顧原則，兼顧“運用儀器少，耗電少運用儀器少，耗電少”等三條原則。等三條原則。 (1)安全性原則安全性原則 選用儀器組成電路，首先要保證實驗正常進行。例如選用儀器組成電路，首先要保證實驗正常進行。例如通過電流表的電流和加在電壓表上的電壓均不得超過其量通過電流表的電流和加在電壓表上的電壓均不得超過其量程，滑動變阻器、被測電阻不得超過其額定電流程，滑動變阻器、被測電阻不得超過其額定電流(額定功率額定功率)
5、等，使實驗安全進行。等，使實驗安全進行。 (2)精確性、方便性原則精確性、方便性原則 “精確精確”是指選用儀器組成實驗電路時要盡可能減小測量誤是指選用儀器組成實驗電路時要盡可能減小測量誤差，提高精確度。例如所用電流表、電壓表的指針應(yīng)有較大的偏差，提高精確度。例如所用電流表、電壓表的指針應(yīng)有較大的偏轉(zhuǎn)，一般應(yīng)使指針偏轉(zhuǎn)在滿刻度的轉(zhuǎn)，一般應(yīng)使指針偏轉(zhuǎn)在滿刻度的1/3以上，以減小因讀數(shù)引起的以上，以減小因讀數(shù)引起的偶然誤差。偶然誤差。 “方便方便”是指實驗中便于調(diào)節(jié)控制，便于讀數(shù)。例如應(yīng)根據(jù)是指實驗中便于調(diào)節(jié)控制，便于讀數(shù)。例如應(yīng)根據(jù)電路可能出現(xiàn)的電流、電壓范圍選擇滑動變阻器。對大阻值的滑電路可能出
6、現(xiàn)的電流、電壓范圍選擇滑動變阻器。對大阻值的滑動變阻器，如果滑片稍有移動就使電路中的電流、電壓有很大變動變阻器，如果滑片稍有移動就使電路中的電流、電壓有很大變化，則不宜采用。對于滑動變阻器，還要權(quán)衡用分壓式電路還是化，則不宜采用。對于滑動變阻器，還要權(quán)衡用分壓式電路還是限流式電路。對于什么條件下用分壓式電路，什么條件下用限流限流式電路。對于什么條件下用分壓式電路，什么條件下用限流式電路，在下面的式電路，在下面的“選擇控制電路選擇控制電路”中有詳細講述。中有詳細講述。 (3)運用儀器少，耗電少原則運用儀器少，耗電少原則 在達到實驗?zāi)康?，各項指標均符合要求的前提下，還在達到實驗?zāi)康?，各項指標均符?/p>
7、要求的前提下，還應(yīng)注意運用的儀器盡量少和節(jié)約電能。例如控制電路有限應(yīng)注意運用的儀器盡量少和節(jié)約電能。例如控制電路有限流式與分壓式兩種調(diào)節(jié)電路，若這兩種調(diào)節(jié)電路均能滿足流式與分壓式兩種調(diào)節(jié)電路，若這兩種調(diào)節(jié)電路均能滿足要求，從消耗功率小，節(jié)約電能的角度，則應(yīng)選用限流式要求，從消耗功率小，節(jié)約電能的角度，則應(yīng)選用限流式電路。電路。 四、選擇測量電路四、選擇測量電路 1用伏安法測電阻或用電器的電功率時電流表內(nèi)接用伏安法測電阻或用電器的電功率時電流表內(nèi)接或外接的選擇或外接的選擇 (2)若已知電流表內(nèi)阻，而不知電壓表內(nèi)阻，應(yīng)采用若已知電流表內(nèi)阻，而不知電壓表內(nèi)阻，應(yīng)采用“電電流表內(nèi)接法流表內(nèi)接法”；若已
8、知電壓表內(nèi)阻，而不知電流表內(nèi)阻，應(yīng)；若已知電壓表內(nèi)阻，而不知電流表內(nèi)阻，應(yīng)采用采用“電流表外接法電流表外接法”。若電流表內(nèi)阻、電壓表內(nèi)阻均為已。若電流表內(nèi)阻、電壓表內(nèi)阻均為已知，采用內(nèi)接、外接均可。實驗中讀出電表的示數(shù)后，根據(jù)知，采用內(nèi)接、外接均可。實驗中讀出電表的示數(shù)后，根據(jù)已知電表的內(nèi)阻進行數(shù)據(jù)處理，可以消除電表內(nèi)阻影響造成已知電表的內(nèi)阻進行數(shù)據(jù)處理，可以消除電表內(nèi)阻影響造成的系統(tǒng)誤差。若不定量計算由電表內(nèi)阻影響造成的系統(tǒng)誤差，的系統(tǒng)誤差。若不定量計算由電表內(nèi)阻影響造成的系統(tǒng)誤差，則應(yīng)按則應(yīng)按(1)確定連接方式。確定連接方式。 典例典例1圖圖71甲、乙是兩組同樣的實驗器材實物圖，甲、乙是兩
9、組同樣的實驗器材實物圖，用來測量待測電阻用來測量待測電阻R的阻值，每組器材中包括：電池、滑的阻值，每組器材中包括：電池、滑動變阻器、電壓表、電流表、待測電阻動變阻器、電壓表、電流表、待測電阻R、開關(guān)，若干導(dǎo)、開關(guān)，若干導(dǎo)線線(圖中未標出圖中未標出)。圖圖71 (1)如果待測電阻如果待測電阻R的阻值比電壓表的內(nèi)阻不是小很多，的阻值比電壓表的內(nèi)阻不是小很多，但待測電阻但待測電阻R的阻值比電流表的內(nèi)阻大很多，試在圖的阻值比電流表的內(nèi)阻大很多，試在圖71甲甲中連線，使之成為測量電路；如果待測電阻中連線，使之成為測量電路；如果待測電阻R的阻值比電流的阻值比電流表的內(nèi)阻不是大很多，但待測電阻表的內(nèi)阻不是大
10、很多，但待測電阻R的阻值比電壓表的內(nèi)阻的阻值比電壓表的內(nèi)阻小很多，試在圖小很多，試在圖71乙中連線，使之成為測量電路。乙中連線，使之成為測量電路。 (2)如果已知上述電壓表的內(nèi)阻為如果已知上述電壓表的內(nèi)阻為RV和電流表的內(nèi)阻為和電流表的內(nèi)阻為RA，要求盡可能多測幾組數(shù)據(jù)，對圖，要求盡可能多測幾組數(shù)據(jù)，對圖71甲和圖乙連成的甲和圖乙連成的測量電路，分別寫出計算待測電阻的表達式測量電路，分別寫出計算待測電阻的表達式(用測得的量和用測得的量和給出的電表內(nèi)阻來表示給出的電表內(nèi)阻來表示)。 解析解析用伏安法測電阻是一種基本測量方法，其原理用伏安法測電阻是一種基本測量方法，其原理是歐姆定律。為了減小測量的
11、系統(tǒng)誤差，要注意電流表內(nèi)接是歐姆定律。為了減小測量的系統(tǒng)誤差，要注意電流表內(nèi)接法和外接法的選擇。法和外接法的選擇。圖圖72 (1)當待測電阻當待測電阻R的阻值比電流表的內(nèi)阻大很多時，應(yīng)的阻值比電流表的內(nèi)阻大很多時，應(yīng)采用電流表內(nèi)接法，實物連接如圖采用電流表內(nèi)接法，實物連接如圖72甲所示。滑動變阻甲所示?；瑒幼冏杵鲬?yīng)采用分壓式接法，以增加可調(diào)范圍，多測幾組器應(yīng)采用分壓式接法，以增加可調(diào)范圍，多測幾組I、U值，值，從而得出電阻的多個測量值，再求出平均值，以減小偶然從而得出電阻的多個測量值，再求出平均值，以減小偶然誤差。誤差。 當待測電阻當待測電阻R的阻值比電壓表的內(nèi)阻小很多時，應(yīng)采的阻值比電壓表的
12、內(nèi)阻小很多時，應(yīng)采用電流表外接法，實物連接如圖乙所示。滑動變阻器也采用電流表外接法，實物連接如圖乙所示。滑動變阻器也采用分壓式接法。用分壓式接法。答案答案見解析見解析圖圖73圖圖74 (2)儀器選擇儀器選擇 用電流表的滿偏電流乘以內(nèi)阻確定電壓表的量程。用電流表的滿偏電流乘以內(nèi)阻確定電壓表的量程。若沒有合適的電壓表，可采用已知內(nèi)阻的電流表代替若沒有合適的電壓表，可采用已知內(nèi)阻的電流表代替(安安安安法法)或采用定值電阻乘以通過的電流計算出電壓?；虿捎枚ㄖ惦娮璩艘酝ㄟ^的電流計算出電壓。 用電壓表的量程除以內(nèi)阻確定電流表的量程。若沒用電壓表的量程除以內(nèi)阻確定電流表的量程。若沒有合適的電流表，可采用已知
13、內(nèi)阻的電壓表代替有合適的電流表，可采用已知內(nèi)阻的電壓表代替(伏伏法伏伏法)或或采用定值電阻分流確定通過電壓表的電流。采用定值電阻分流確定通過電壓表的電流。 典例典例2某電流表的內(nèi)阻在某電流表的內(nèi)阻在0.10.2 之間，現(xiàn)要測量之間，現(xiàn)要測量其內(nèi)阻，可選用的器材如下：其內(nèi)阻，可選用的器材如下： A待測電流表待測電流表A1(量程量程0.6 A) B電壓表電壓表V1(量程量程3 V，內(nèi)阻約，內(nèi)阻約2 k) C滑動變阻器滑動變阻器R1(最大電阻最大電阻10 ) D定值電阻定值電阻R2(阻值阻值5 ) E電源電源E(電動勢電動勢4 V) F開關(guān)開關(guān)S及導(dǎo)線若干及導(dǎo)線若干 (1)在虛線框中畫出實驗電路圖；
14、在虛線框中畫出實驗電路圖； (2)若測得電壓表若測得電壓表V1的讀數(shù)為的讀數(shù)為U，電流表，電流表A1的讀數(shù)為的讀數(shù)為I，則，則電流表電流表A1內(nèi)阻的表達式為內(nèi)阻的表達式為RA1_。圖圖75 3用伏安法測電源電動勢和內(nèi)阻，電流表兩種接法的用伏安法測電源電動勢和內(nèi)阻，電流表兩種接法的選擇選擇 用伏安法測電源電動勢和內(nèi)阻有如圖用伏安法測電源電動勢和內(nèi)阻有如圖76甲、乙所示兩甲、乙所示兩種接法。根據(jù)閉合電路的歐姆定律列方程分析求解，可得下種接法。根據(jù)閉合電路的歐姆定律列方程分析求解，可得下面的結(jié)論：面的結(jié)論：圖圖76 若考慮電壓表內(nèi)阻若考慮電壓表內(nèi)阻RV、電流表內(nèi)阻、電流表內(nèi)阻RA的影響，用圖的影響，
15、用圖6甲甲接法測量時有接法測量時有 r測測rRV/(RVr) E測測RVE/(RVr) 可見內(nèi)阻的測量值可見內(nèi)阻的測量值r測測小于真實值小于真實值r，絕對誤差為，絕對誤差為|r|rr測測r2/(RVr) 相對誤差為相對誤差為|r|/rr/(RVr) 電動勢的測量值電動勢的測量值E測測小于真實值小于真實值E，絕對誤差為，絕對誤差為|E|EE測測rE/(RVr) 相對誤差為相對誤差為|E|/Er/(RVr) 從以上分析可以看出，用圖從以上分析可以看出，用圖76甲電路測量，電動勢與甲電路測量，電動勢與內(nèi)阻的測量值均小于真實值，相對誤差的大小取決于電壓表內(nèi)阻的測量值均小于真實值，相對誤差的大小取決于電
16、壓表的內(nèi)阻，與電流表的內(nèi)阻無關(guān)。的內(nèi)阻，與電流表的內(nèi)阻無關(guān)。 對于用圖對于用圖76乙電路測量，作類似分析可知，乙電路測量，作類似分析可知，r測測RAr，E測測E?？梢妰?nèi)阻的測量值偏大，絕對誤差為?？梢妰?nèi)阻的測量值偏大，絕對誤差為|r|r測測rRA，相對誤差為，相對誤差為|r|/rRA/r?？梢娪脠D乙電路測量，。可見用圖乙電路測量，電動勢的測量值與真實值相同，不產(chǎn)生系統(tǒng)誤差。內(nèi)阻的測電動勢的測量值與真實值相同，不產(chǎn)生系統(tǒng)誤差。內(nèi)阻的測量值偏大，其大小取決于電流表的內(nèi)阻量值偏大，其大小取決于電流表的內(nèi)阻RA，與，與RV無關(guān)。所無關(guān)。所以：以： (1)若電源內(nèi)阻較小若電源內(nèi)阻較小(與電流表的內(nèi)阻相近
17、與電流表的內(nèi)阻相近)應(yīng)選用圖甲應(yīng)選用圖甲電路；若電源內(nèi)阻很大電路；若電源內(nèi)阻很大(與電壓表的內(nèi)阻相近與電壓表的內(nèi)阻相近)應(yīng)選用圖乙電應(yīng)選用圖乙電路。路。 應(yīng)該指出的是，在中學物理實驗中，一般是測量干電應(yīng)該指出的是，在中學物理實驗中，一般是測量干電池的電動勢和內(nèi)阻。若用圖乙電路測量，雖然電動勢不產(chǎn)生池的電動勢和內(nèi)阻。若用圖乙電路測量，雖然電動勢不產(chǎn)生系統(tǒng)誤差，但電流表內(nèi)阻系統(tǒng)誤差，但電流表內(nèi)阻RA往往與電池內(nèi)阻往往與電池內(nèi)阻r相差不大，所相差不大，所以測內(nèi)阻的相對誤差會很大。用圖甲電路測量，雖然電動勢以測內(nèi)阻的相對誤差會很大。用圖甲電路測量，雖然電動勢和內(nèi)阻都有相對誤差，但和內(nèi)阻都有相對誤差，但
18、RV遠大于遠大于r的條件很易得到滿足，的條件很易得到滿足，電動勢和內(nèi)阻的相對誤差都很小，所以在中學物理實驗中，電動勢和內(nèi)阻的相對誤差都很小，所以在中學物理實驗中，一般都采用圖甲電路測量干電池的電動勢和內(nèi)阻。一般都采用圖甲電路測量干電池的電動勢和內(nèi)阻。 (2)若已知電壓表內(nèi)阻，而不知電流表內(nèi)阻，應(yīng)采用圖若已知電壓表內(nèi)阻，而不知電流表內(nèi)阻，應(yīng)采用圖甲電路，以消除甲電路，以消除RV帶來的系統(tǒng)誤差。帶來的系統(tǒng)誤差。 (3)若已知電流表內(nèi)阻，而不知電壓表內(nèi)阻，應(yīng)采用圖若已知電流表內(nèi)阻，而不知電壓表內(nèi)阻，應(yīng)采用圖乙電路，以消除乙電路，以消除RA帶來的系統(tǒng)誤差。帶來的系統(tǒng)誤差。 (4)電流表內(nèi)阻、電壓表內(nèi)阻
19、均為已知，原則上甲、乙電流表內(nèi)阻、電壓表內(nèi)阻均為已知，原則上甲、乙兩種接法均可用，但應(yīng)注意消除兩種接法均可用，但應(yīng)注意消除RA、RV帶來的系統(tǒng)誤差。帶來的系統(tǒng)誤差。若不定量考慮電表內(nèi)阻的影響，則應(yīng)按若不定量考慮電表內(nèi)阻的影響，則應(yīng)按(1)選擇接法。選擇接法。 典例典例3在做在做“測干電池的電動勢和內(nèi)阻測干電池的電動勢和內(nèi)阻”的實驗中，的實驗中，備有下列器材供選用：備有下列器材供選用： A干電池一節(jié)干電池一節(jié)(電動勢約為電動勢約為1.5 V) B直流電流表直流電流表(量程量程00.6 A3 A,0.6 A擋內(nèi)阻為擋內(nèi)阻為0.10 ，3 A擋內(nèi)阻為擋內(nèi)阻為0.025 ) C直流電壓表直流電壓表(量
20、程量程03 V15 V,3 V擋內(nèi)阻為擋內(nèi)阻為5 k，15 V擋內(nèi)阻為擋內(nèi)阻為25 k) D滑動變阻器滑動變阻器(阻值范圍阻值范圍015 ，允許最大電流為，允許最大電流為1 A) E滑動變阻器滑動變阻器(阻值范圍阻值范圍01 000 ，允許最大電流為，允許最大電流為0.5 A)F電鍵電鍵G導(dǎo)線若干導(dǎo)線若干H電池夾電池夾圖圖77 (1)將選定的器材按實驗要求的電路將選定的器材按實驗要求的電路(系統(tǒng)誤差較小系統(tǒng)誤差較小)，在如圖在如圖77所示的實物圖上連線。所示的實物圖上連線。 (2)根據(jù)實驗記錄，畫出的根據(jù)實驗記錄，畫出的UI圖象如圖圖象如圖78所示，可所示，可知待測電池的內(nèi)阻為知待測電池的內(nèi)阻
21、為_ 。 (3)按本實驗要求的電路測出的按本實驗要求的電路測出的E測測_E真真，r測測_r真真。(填填“大于大于”“”“小于小于”或或“等于等于”)圖圖78 解析解析(1)連接圖如圖連接圖如圖79所示。此問涉及三點：儀所示。此問涉及三點：儀器的選擇，應(yīng)選器的選擇，應(yīng)選A、B(00.6 A)、C(03 V)、D、F、G、H。電路設(shè)計，要求系統(tǒng)誤差較小，因干電池的內(nèi)阻很小，與電路設(shè)計，要求系統(tǒng)誤差較小，因干電池的內(nèi)阻很小，與直流電流表直流電流表(0.6 A擋擋)的內(nèi)阻相近，應(yīng)采用電流表外接法的內(nèi)阻相近，應(yīng)采用電流表外接法(相對相對于電源而言于電源而言)。連接實物圖，要按設(shè)計的電路順序連線。連接實物
22、圖，要按設(shè)計的電路順序連線。圖圖79答案答案(1)如圖如圖79所示所示(2)1(3)小于小于小于小于 五、選擇控制電路五、選擇控制電路 對滑動變阻器的兩種接法對滑動變阻器的兩種接法兩種控制電路的比較與選兩種控制電路的比較與選擇歸納如下表。擇歸納如下表。EIL限限流流式式電路消耗電路消耗的總功率的總功率負載負載RL上的電上的電流調(diào)節(jié)范圍流調(diào)節(jié)范圍負載負載RL上的電上的電壓調(diào)節(jié)范圍壓調(diào)節(jié)范圍電路圖電路圖分壓式電路的電壓、電流調(diào)節(jié)范圍大，但電路消耗的分壓式電路的電壓、電流調(diào)節(jié)范圍大，但電路消耗的功率較大功率較大比比較較E(ILIaP)0ULE分分壓壓式式電路消耗電路消耗的總功率的總功率負載負載RL上
23、的電上的電流調(diào)節(jié)范圍流調(diào)節(jié)范圍負載負載RL上的電上的電壓調(diào)節(jié)范圍壓調(diào)節(jié)范圍電路圖電路圖 滑動變阻器以何種方式接入電路中，應(yīng)遵循安全性、精確滑動變阻器以何種方式接入電路中，應(yīng)遵循安全性、精確性、方便性、節(jié)能性的原則，綜合考慮，靈活選用。性、方便性、節(jié)能性的原則，綜合考慮，靈活選用。在下列三種情況下必須采用分壓式接法：在下列三種情況下必須采用分壓式接法： (1)要求通過被控制部分的電流或電壓實現(xiàn)從零開始調(diào)節(jié)要求通過被控制部分的電流或電壓實現(xiàn)從零開始調(diào)節(jié)(例如測定導(dǎo)體的伏安特性，從零刻度開始校對改裝后的電表例如測定導(dǎo)體的伏安特性，從零刻度開始校對改裝后的電表等等)，即大范圍測量時，必須采用分壓式接法
24、。，即大范圍測量時，必須采用分壓式接法。 (2)當用電器的電阻當用電器的電阻RL遠大于滑動變阻器的電阻遠大于滑動變阻器的電阻R0，且實驗，且實驗要求電壓變化范圍較大要求電壓變化范圍較大(或要求測量多組數(shù)據(jù)或要求測量多組數(shù)據(jù))時，必須采用分時，必須采用分壓式接法。壓式接法。 (3)若采用限流式接法，電路中的實際電壓若采用限流式接法，電路中的實際電壓(或電流或電流)的最小的最小值仍超過值仍超過RL的額定電壓的額定電壓(或電流或電流)時，只能采用分壓式接法。時，只能采用分壓式接法。 在下列三種情況下可采用限流式接法：在下列三種情況下可采用限流式接法： (1)測量時電路中的電流、電壓沒有從零開始調(diào)節(jié)的
25、要測量時電路中的電流、電壓沒有從零開始調(diào)節(jié)的要求，只是小范圍的測量，且求，只是小范圍的測量，且RL與與R0接近，或接近，或RL略小于略小于R0時，時，采用限流式接法。采用限流式接法。 (2)電源的放電電流或滑動變阻器的額定電流太小，不電源的放電電流或滑動變阻器的額定電流太小，不能滿足分壓式接法的要求時，采用限流式接法。能滿足分壓式接法的要求時，采用限流式接法。 (3)沒有很高的要求，僅從安全性和精確性角度分析，沒有很高的要求，僅從安全性和精確性角度分析，兩者均可采用時，可考慮安裝簡便和節(jié)能因素，采用限流兩者均可采用時，可考慮安裝簡便和節(jié)能因素，采用限流式接法。式接法。 典例典例4有一電阻有一電
26、阻Rx，其阻值在，其阻值在100200 之間，額之間，額定功率為定功率為0.25 W，現(xiàn)用伏安法較準確地測量它的電阻值，現(xiàn)用伏安法較準確地測量它的電阻值，實驗室中備有下表中所列器材：實驗室中備有下表中所列器材：開關(guān)及導(dǎo)線開關(guān)及導(dǎo)線電動勢電動勢12 VE直流電源直流電源阻值范圍阻值范圍020 R滑動變阻器滑動變阻器量程量程010 V，內(nèi)阻為，內(nèi)阻為20 kV2電壓表電壓表量程量程05 V，內(nèi)阻為，內(nèi)阻為10 kV1電壓表電壓表量程量程03 mA，內(nèi)阻為，內(nèi)阻為0.001 A2電流表電流表量程量程050 mA，內(nèi)阻為，內(nèi)阻為20 A1電流表電流表規(guī)格規(guī)格代號代號器材器材 (1)為了保護被測電阻不被
27、燒壞，實驗中電阻兩端的為了保護被測電阻不被燒壞，實驗中電阻兩端的電壓應(yīng)控制在電壓應(yīng)控制在_ V以下，電壓表應(yīng)選以下，電壓表應(yīng)選_。 (2)為了保護被測電阻，通過它的電流應(yīng)控制在為了保護被測電阻，通過它的電流應(yīng)控制在_ A以下，電流表應(yīng)選以下，電流表應(yīng)選_。 (3)根據(jù)題意畫出實驗電路圖。根據(jù)題意畫出實驗電路圖。 解析解析待測電阻的阻值范圍較大，在待測電阻的阻值范圍較大，在100200 之之間，又有功率限制。應(yīng)據(jù)功率、電阻的大小范圍估算電流、間，又有功率限制。應(yīng)據(jù)功率、電阻的大小范圍估算電流、電壓。電壓。圖圖710答案答案(1)5V1(2)0.035A1(3)如圖如圖710所示所示專題練習專題練
28、習1(2013濟南模擬濟南模擬)為了測量某待測電阻為了測量某待測電阻Rx的阻值的阻值(約為約為30 )。有以下一些器材可供選擇：。有以下一些器材可供選擇：電流表：電流表：A1(量程量程050 mA，內(nèi)阻約，內(nèi)阻約10 ) A2(量程量程03 A，內(nèi)阻約，內(nèi)阻約0.12 )電壓表：電壓表：V1(量程量程03 V，內(nèi)阻很大，內(nèi)阻很大) V2(量程量程015 V，內(nèi)阻很大，內(nèi)阻很大)電源電源E(電動勢約為電動勢約為3 V，內(nèi)阻約為，內(nèi)阻約為0.2 )定值電阻定值電阻R(20 ，允許最大電流，允許最大電流1.0 A)滑動變阻器滑動變阻器R1(010 ，允許最大電流，允許最大電流2.0 A)滑動變阻器滑
29、動變阻器R2(01 k，允許最大電流，允許最大電流0.5 A)單刀單擲開關(guān)單刀單擲開關(guān)S一個，導(dǎo)線若干一個，導(dǎo)線若干(1)電流表應(yīng)選電流表應(yīng)選_，電壓表應(yīng)選，電壓表應(yīng)選_，滑動變阻，滑動變阻器應(yīng)選器應(yīng)選_(填字母代號填字母代號)。(2)請在方框中畫出測量電阻請在方框中畫出測量電阻Rx的實驗電路圖的實驗電路圖(要求所測量值要求所測量值范圍盡可能大范圍盡可能大)。 (3)某次測量中，電壓表示數(shù)為某次測量中，電壓表示數(shù)為U時，電流表示數(shù)為時，電流表示數(shù)為I，則計，則計算待測電阻阻值的表達式為算待測電阻阻值的表達式為Rx_。解析：解析：(1)首先，選取唯一性器材：電源首先，選取唯一性器材：電源E(電動
30、勢約為電動勢約為3 V、內(nèi)阻約為內(nèi)阻約為0.2 )，定值電阻，定值電阻R(20 ，允許最大電流，允許最大電流1.0 A)，單，單刀單擲開關(guān)刀單擲開關(guān)S一個，導(dǎo)線若干。一個，導(dǎo)線若干。電源電動勢約為電源電動勢約為3 V，所以電壓表選擇，所以電壓表選擇V1(量程量程03 V，內(nèi)阻，內(nèi)阻很大很大)；待測電阻；待測電阻Rx的阻值約為的阻值約為30 ，流過，流過Rx最大電流為最大電流為3 V/30 0.1 A100 mA，如果電流表選擇，如果電流表選擇A2(量程量程03 A，內(nèi)阻約內(nèi)阻約0.12 )，指針偏轉(zhuǎn)很小，測量不準確，所以只能選擇，指針偏轉(zhuǎn)很小，測量不準確，所以只能選擇A1(量程量程050 mA
31、，內(nèi)阻約，內(nèi)阻約10 )；滑動變阻器；滑動變阻器R2的全值電阻的全值電阻太大，操作不便，所以滑動變阻器應(yīng)選太大，操作不便，所以滑動變阻器應(yīng)選R1(010 、允許最、允許最大電流大電流2.0 A)。(2)因為實驗要求所測量值范圍盡可能大，所以滑動變阻器因為實驗要求所測量值范圍盡可能大，所以滑動變阻器R1要采用分壓接法；因為待測電阻要采用分壓接法；因為待測電阻Rx的阻值遠小于電壓表的阻值遠小于電壓表內(nèi)阻，所以電流表要外接；為了使流過電流表的電流不超內(nèi)阻，所以電流表要外接；為了使流過電流表的電流不超過其最大量程即過其最大量程即50 mA，應(yīng)與待測電阻串聯(lián)一個定值電阻，應(yīng)與待測電阻串聯(lián)一個定值電阻R起
32、保護電路。實驗原理圖如圖所示。起保護電路。實驗原理圖如圖所示。2某待測電阻某待測電阻Rx的阻值約為的阻值約為20 ，實驗室提供如下器材：，實驗室提供如下器材：A電流表電流表A1(量程量程150 mA，內(nèi)阻，內(nèi)阻r110 )；B電流表電流表A2(量程量程20 mA，內(nèi)阻，內(nèi)阻r230 )；C定值電阻定值電阻R010 ；D滑動變阻器滑動變阻器R，最大阻值為，最大阻值為10 ；E電源電源E，電動勢為，電動勢為4 V(內(nèi)阻不計內(nèi)阻不計)；F開關(guān)開關(guān)S及導(dǎo)線若干。及導(dǎo)線若干。(2)實驗時電流表實驗時電流表A1的讀數(shù)為的讀數(shù)為I1，電流表，電流表A2的讀數(shù)為的讀數(shù)為I2，用，用已知量和測得的物理量表示已知
33、量和測得的物理量表示Rx，則，則Rx_。3要測量電壓表要測量電壓表V1的內(nèi)阻的內(nèi)阻RV，其量程為，其量程為2 V，內(nèi)阻約為，內(nèi)阻約為2 k。實驗室提供的器材有：。實驗室提供的器材有：電流表電流表A，量程，量程0.6 A，內(nèi)阻約，內(nèi)阻約0.1 ；電壓表電壓表V2，量程，量程5 V，內(nèi)阻，內(nèi)阻5 k；定值電阻定值電阻R1，阻值，阻值30 ；定值電阻定值電阻R2，阻值，阻值3 k；滑動變阻器滑動變阻器R3，最大阻值，最大阻值100 ，額定電流，額定電流1.5 A；電源電源E，電動勢，電動勢6 V，內(nèi)阻約，內(nèi)阻約0.5 ；開關(guān)開關(guān)S一個，導(dǎo)線若干。一個，導(dǎo)線若干。(1)有人擬將待測電壓表有人擬將待測電
34、壓表V1和電流表和電流表A串聯(lián)接入串聯(lián)接入電壓合適的測量電路中，測出電壓合適的測量電路中，測出V1的電壓和電流，的電壓和電流，再計算出再計算出RV。該方案實際上不可行，其最主要。該方案實際上不可行，其最主要的原因是的原因是_；(2)請從上述器材中選擇必要的器材，設(shè)計一個測量電壓表請從上述器材中選擇必要的器材，設(shè)計一個測量電壓表V1的內(nèi)的內(nèi)阻阻RV的實驗電路。要求測量盡量準確，實驗須在同一電路中，且的實驗電路。要求測量盡量準確，實驗須在同一電路中，且在不增減元件的條件下完成。試畫出符合要求的實驗電路圖在不增減元件的條件下完成。試畫出符合要求的實驗電路圖(圖圖711中電源與開關(guān)已連好中電源與開關(guān)已
35、連好)，并標出所選元件的相應(yīng)字母代號；，并標出所選元件的相應(yīng)字母代號；(3)由上問寫出由上問寫出V1的內(nèi)阻的內(nèi)阻RV的表達式，說明式中各測量量的物理意的表達式，說明式中各測量量的物理意義。義。圖圖7114某同學在實驗室測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻，實驗?zāi)惩瑢W在實驗室測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻，實驗室有如下器材：室有如下器材：A待測干電池；待測干電池；B表頭表頭G(量程量程3 mA，內(nèi)阻，內(nèi)阻r120 )；C電流表電流表A(量程量程0.6 A，內(nèi)阻，內(nèi)阻r20.2 )；D滑動變阻器甲滑動變阻器甲(最大阻值最大阻值10 )；E滑動變阻器乙滑動變阻器乙(最大阻值最大阻值100 )；F定值電阻定值電
36、阻(R1100 )；G定值電阻定值電阻(R2500 )；H定值電阻定值電阻(R31.5 k)；I開關(guān)開關(guān)S及導(dǎo)線若干。及導(dǎo)線若干。(1)由于沒有電壓表，他決定用表頭和定值電阻改裝，定值電阻由于沒有電壓表，他決定用表頭和定值電阻改裝，定值電阻應(yīng)選用應(yīng)選用_，為了方便并能較準確地測量，滑動，為了方便并能較準確地測量，滑動變阻器應(yīng)選用變阻器應(yīng)選用_。(填寫各器材前的序號填寫各器材前的序號)(2)請畫出實驗電路圖。請畫出實驗電路圖。(3)若某次測量中表頭若某次測量中表頭G的示數(shù)為的示數(shù)為I1，電流表，電流表A的示數(shù)為的示數(shù)為I2，改變，改變滑動變阻器阻值后，表頭滑動變阻器阻值后，表頭G的示數(shù)為的示數(shù)為
37、I1，電流表，電流表A的示數(shù)為的示數(shù)為I2，則電源的內(nèi)阻則電源的內(nèi)阻r_，電動勢，電動勢E_。解析：解析：(1)改裝后的電壓表的量程應(yīng)比一節(jié)干電池的電動勢改裝后的電壓表的量程應(yīng)比一節(jié)干電池的電動勢(約為約為1.5 V)略大些。將三個定值電阻略大些。將三個定值電阻R1、R2、R3分別代入分別代入UIg(r1R)中得到中得到0.36 V、1.56 V、4.56 V，故定值電阻應(yīng)選，故定值電阻應(yīng)選R2(G)；從精確性原則出發(fā)，滑動變阻器最大阻值應(yīng)盡可能；從精確性原則出發(fā)，滑動變阻器最大阻值應(yīng)盡可能小些，故選甲小些，故選甲(D)。(2)實驗電路如圖所示。實驗電路如圖所示。課時跟蹤檢測課時跟蹤檢測見見“課時跟蹤課時跟蹤檢測（二十八）檢測（二十八）”
高考物理一輪精細復(fù)習 （必備基礎(chǔ)點撥+高考考點集結(jié)+考點專訓）熱點專題《電學實驗設(shè)計題的解答思路與方法》課件
