高考物理电学实验
2011年高考物理电学实验考前磨剑
1、电流
表
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、电压表的读数规则:
电流表量程一般有两种——0.1~0.6A，0~3A;电压表量程一般有两种——0~3V，0~15V。如图1所示:
图1
电压表、电流表若用0~3V、0~3A量程，其最小刻度(精确度)分别为0.1V、0.1A，为10分度仪表读数，读数规则较为简单，只需在精确度后加一估读数即可。
如图所示，电压表读数为1.88V，电流表读数为0.83A。若指针恰好指在2上，则读数为2.00V(或A)。
电压表若用0~15V量程，则其最小刻度为0.5V，为2分度仪表读数，所读数值小数点后只能有一位小数，也必须有一位小数。
如图所示，若指针指在整刻度线上，如指在10上应读做10.0V，指在紧靠10刻度线右侧的刻度线上(即表盘上的第21条小刻度线)读数为10.5V，若指在这两条刻度线间的中间某个位置，则可根据指针靠近两刻度线的程度，分别读做10.1V，或10.2V，或10.3V，或10.4V，即使是指在正中央，也不能读做10.25V，若这样，则会出现两位不准确的数，即小数点后的2和5，不符合读数规则，如上图中所示，读数应为9.3V。
电流表若用0-0.6A量程，则其最小刻度为0.02A，为5分度仪表读数，其读数规则与0—15V电压表相似，所读数值小数点后只能有两位小数，也必须有两位小数。
如上图所示，电流表读数为0.17A，若指针指在第11条刻度线上，则读数为0.22A，指在第10条刻度线上，读数为0.20A，指在第12条刻度线上，读数为0.24A。
2、滑动变阻器应用
分析
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滑动变阻器是电学实验中常用的仪器，近几年高考电学设计性实验命题对其应用多次直接或渗透考查.如何选择滑动变阻器的接法设计控制电路仍是历届考生应考的难点.
滑动变阻器的限流接法与分压接法的特点:如图2所示的两种电路中，滑动变阻器(最大阻值为R)0对负载R的电压、电流强度都起控制调节作用，通常把图(a)电路称为限流接法，图(b)电路称为分压L
接法.
图2
负载R上电压调节范围(忽略负载R上电流调节范相同条件下电路消耗LL
电源内阻) 围(忽略电源内阻) 的总功率
限流接法 EERL?I? E?U?E LLEI LR，RRR，RL0LL0
分压接法 E0?I? L0?U?E E(I+I) LLapRL
比较 分压电路调节范围较大 分压电路调节范围较限流电路能耗较小
大
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1.下列三种情况必须选用分压式接法
(1)
要求
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回路中某部分电路电流或电压实现从零开始可连续调节时(如:测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路)，即大范围内测量时，必须采用分压接法.
(2)当用电器的电阻R远大于滑动变阻器的最大值R时，必须采用分压接法.因为按图(b)连接时，L0
U因R>>R,R,所以R与R的并联值R?R，而整个电路的总阻值约为R，那么R两端电压U=IR=?R，0并0并LapLapapLLapR0显然U?R,且R越小，这种线性关系越好，电表的变化越平稳均匀，越便于观察和操作. Lapap
(3)若采用限流接法，电路中实际电压(或电流)的最小值仍超过R的额定值时，只能采用分压接L
法.
2.下列情况可选用限流式接法
(1)测量时对电路中的电流或电压没有要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且R与R相差L0不大或R略小于R，采用限流式接法. L0
(2)电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压式接法的要求时，采用限流式接法.
(3)没有很高的要求，仅从安全性和精确性角度分析两者均可采用时，可考虑安装简便和节能因素优先采用限流式接法.
例1:用伏安法测量某一电阻R阻值，现有实验器材如下:待测电阻R(阻值约5 Ω,额定功率为1 W);xx
电流表A(量程0~0.6 A,内阻0.2 Ω);电流表A(量程0~3 A，内阻0.05 Ω);电压表V(量程0~3 V，121内阻3 kΩ);电压表V(量程0~15 V，内阻15 kΩ);滑动变阻器R(0~50 Ω),蓄电池(电动势为6 V)、20
开关、导线.
为了较准确测量R阻值，电压表、电流表应选________，并画出实验电路图. x
【审题】该题要求选择实验仪器、测量电路及控制电路，因为滑动变阻器的全阻值大于被测电阻R，故首x先考虑滑动变阻器的限流接法
【解析】由待测电阻R额定功率和阻值的大约值，可以计算待测电阻R的额定电压、额定电流的值约为 xx
PR,1，5P/R,1/5U=V?2.2 V,I=A=0.45 A.
则电流表应选A，电压表应选V. 11
R，R,0.2，3000又因=24.5 Ω,R，则电流表必须外接. xAV
因为滑动变阻器的全阻值大于被测电阻R，故首先考虑滑动变阻器的限流接法，x
E6,若用限流接法，则被测电阻R上的最小电流为I==0.11 A,I，因xmin额E，R5，50x
该实验没有对电流、电压的调节范围未作特殊要求，故用限流电路.电路如图4所示. 【总结】滑动变阻器全阻值相对待测电阻较大，用分压接法不便于调节，故限流接法图4 是首选，只要能保证安全且有一定的调节范围即可。
例2:用伏安法测量一个定值电阻的器材规格如下:待测电阻R(约100 Ω);直流电流x
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。
RR【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,，故电流表xAv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
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EI==24 mA,10 mA,此时电流仍超过电流表的量程，故最小，minR，R，RAx
滑动变阻器必须采用分压接法.如图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
图5 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。
3、实验电路和电学仪器的选择
(1)电路的选择
?安培表内、外接电路的选择
由于电压表的分流作用和电流表的分压作用，造成表的示数与通过负载的电压或电流真实值之间产生误差，为减小此系统误差，应慎重选择电流表的内外接法，选择方法如下:
1、直接比较法:
当待测电阻阻值R<
>R时，安培表分压很小，选择安培表内接电路。 xA
2、临界值计算比较法:
当待测电阻阻值与电压表、电流表的阻值相差不多时，如何确定被测电阻R是较大还是较小呢,我们
RRV要计算两种接法的相对误差，可用与相比较. RRA
RRV,当即R,RR时，宜采用电流表外接法; VARRA
RRV,当即R,RR时，宜采用电流表内接法; VARRA
而R,RR时，电流表内外接法效果是一样的.此时的被测电阻值R我们称为临界电阻。 VA
3、测试判断法(试触法)
若R、R、R的大小关系事先没有给定，可借助试触法确定内、外接法.具体做法是: xAV
如图6所示组成电路，其中电流表事先已经接好，拿电压表的一个接线柱去分别试触M、N两点，观察先后两次试触时两电表的示数变化情况。
,I,U如果电流表的示数变化比电压表示数变化明显(即,)，说明接M点IU
时电压表分流作用引起的误差大于接N点时电流表分压作用引起的误差，这时应
采用内接法(即电压表接N点)。 图6
,I,U如果电压表的示数变化比电流表示数变化明显(即,)，说明接N点IU
时电流表分压作用引起的误差大于接M点时电压表分流作用引起的误差，这时应采用外接法(即电压表接M点).
根据以上原则，电学仪器的选择有如下建议:
1、电源的选择:选择直流电源，应根据用电器的需要来确定，一般考虑用电器所需的电压、电路中的电流、电源电动势和允许电流等.在不超过待测器材所允许的最大电压值的情况下，选择电动势较大的
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电源(以获得更多的测量数据)。在相同电动势情况下，通常选择内电阻较小的电源(以获得较稳定的路端电压),测电源内阻除外。
2、电表的选择:在不超过电表量程的条件下，选择量程较小的电表(以便测量时示数能在满刻度的2/3左右)。
3、滑动变阻器的选择:要由电路中所要求或可能出现的电流、电压的范围来选定变阻器，实际流过变阻器的电流不得超过其额定值;如要通过变阻器的电阻改变来读取不同的电流、电压值时，要注意避免变阻器滑片稍有移动电流或电压就会有很大变化的出现，也要避免出现滑片从一头滑到另一头，电流或电压几乎没有变化的情况.
若控制电路确定为限流接法,则滑动变阻器应选用与实验电路中其它电阻的总阻值相差不大的;若控制电路确定为分压接法，则应选用在额定电流允许的条件下阻值较小的滑动变阻器。 例3: 图7为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需器材实物图，器材规格如下:
(1)待测电阻R(约100Ω) x
(2)直流电源(输出电压4V，内阻可不计)
(3)直流毫安表(量程0~10mA，内阻50Ω)
(4)直流电压表(量程0~3V，内阻5KΩ)
(5)滑动变阻器(阻值范围0~15Ω，允许最大电流1A) 图7
(6)电键一个，导线若干条
根据器材的规格和实验要求，在实物图上连线。并用“?”标出在闭合电键前，变阻器的滑动触点应处的正确位置。
【审题】本题不要求选择仪器，只是对已有的仪器进行电路的选择合成，从一定程度上降低了难度，由已知条件，待测电阻与电压表阻值相差较多，滑动变阻器阻值相对较小。
【解析】因滑动变阻器阻值小于待测电阻R的阻值，所以滑动变阻器应x
选用分压接法;待测电阻与电表相比，R的阻值和电压表的阻值相差较x
多，所以应选用安培表外接电路，实物连接如图8所示。滑动变阻器分
压接法时，在闭合电键前，变阻器的滑动触点应置于使负载电压为零处，
如图箭头所示。
【总结】(1)设计测量电阻的电路必须考虑两个方面，首先要确定滑动图8 变阻器是分压电路还是限流电路，再考虑是安培表外接电路还是安培表
内接电路。
(2)连接实物图时，应该先干路，再支路。滑动变阻器分压接法是要注意电键能控制全电路电流，即断开电键后，电路中无电学仪器仍处于通电状态，电键对支路不起作用是滑动变阻器分压接法时经常出现的错误。
例4:某电压表的内阻在20,50KΩ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A(量程200μA)，电流表A(量程5mA)，电流表A(量程0.6A)，123滑动变阻器R(最大阻值1kΩ)，电源E(电源电压为4V)，开关S.
(1)所提供的电流表中应选用 (填字母代号).
(2)为了尽量减小误差，要求多测几组数据，试在图9方框中画出符合要求的实验电路(其中电源和开关及连线已画出).
【审题】测量电压表的内阻，从已知条件看，需测量通过电压表的电流，因此，需估算通过电压表的最大电流来判断所用电流表的量程。同时，滑动变阻器的全阻值远小于电压表内阻，控制电路应采用分压接法。
【解析】电压表的示数等于通过电压表的电流与本身内阻的乘积，估算电路中的最大电流为 图9
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U3 I,,A,150,Am3R20，10V
所以应选电流表A，与电压表串联在电路中. 1
滑动变阻器的电阻远小于电压表内阻.如果用滑动变阻器连成限流电路，一则它对电路的调控作用很不明显，二则是待测电压表分得的最小电压约为
3R20，10V U',U,，4V,3.8V33R，R10，20，10V
大于电压表的量程，变阻器明显不能组成限流电路，这样变阻器应作为分压
器接在电路中，就不会出现上述问题，电路如图10所示. E 图10 【总结】对于电表的选择，必须先根据已知条件估算电路中的最大电压或电流值，
以此确定选用略大于且量程最小的电表。
例5:有一改装的电流表A需要与一标准电流表A进行校对，采用如图所示11的电路，其中E为电源，12
R为一限流电阻，R为一可变电阻，S为电键，限流电阻能够限制电路中的最大电流，使之不超出电流表的0
量程过多，从而对电流表起保护作用。实验中已有的器材及其规格如下:
蓄电池E(电动势6v，内阻约为0.3Ω)，
改装电流表A(量程0~0.6A, 内阻约为0.1Ω) 1
标准电流表A( 量程0~0.6A~3A, 内阻不超过0.04Ω) 2
实验中备有的电阻器规格如下:
A(固定电阻(阻值8Ω，额定电流2A)
B(固定电阻(阻值15Ω，额定电流2A) 图11
C(滑动变阻器(阻值范围0~20Ω，额定电流2A)
D，滑动变阻器(阻值范围0~200Ω，额定电流2A)
已知两个表的刻度盘上都将量程均匀分为6大格，要求从0.1A起对每条刻线一一进行核对，为此，从备用的电阻器中，应选用 ，RR应选用 。(用字母代号填写) 0
【审题】本题中给出了固定限流电阻的选择，首先要明确其作用，实验要求电流范围在0.1~0.6A之间，即电路中仅有限流电阻时的电流要略大于0.6A，同时要配合滑动变阻器，保证电路中的最小电流不超过0.1A。
【解析】已知改装表量程为0~0.6A，要求从0.1A起对每条刻线进行核对，所以，电路中最大电流不能小
,,R于0.6A，最小电流不能大于0.1A。电源电动势为6v，根据欧姆定律，电路中最小总电阻不能大于总I
10Ω，电路中除固定电阻和滑动变阻器外，其它电阻总阻值等于0.44Ω，所以固定电阻R应选用A(8Ω);0又因最大总电阻不能小于60Ω，滑动变阻器应选用D(200Ω)。
【总结】(1)要正确理解限流电阻的限流作用—-使电路中的电流不超过电流表的量程过多，应理解为:(((((在保证电流表能达到满量程的条件下，通过电流表的电流不过大。所以限流电阻的阻值不能大于使电流表达到满偏时的阻值。
(2)注意区分限流电阻与滑动变阻器的作用，限流电阻的作用是使电路中的电流不要过小(不小于0.6A)，而滑动变阻器的作用是使电路中的电流要达到足够小(不大于0.1A)。
4、电阻测量的方法归类
在高中电学实验中，涉及最多的问题就是电阻的测量，电阻的测量方法也比较多，最常用的有:
(1)欧姆表测量:最直接测电阻的仪表。但是一般用欧姆表测量只能进行粗测，为下一步的测量提供一个参考依据。用欧姆表可以测量白炽灯泡的冷电阻。
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(2)替代法:替代法的测量思路是等效的思想，可以是利用电流等效、也可以是利用电压等效。替代法测量电阻精度高，不需要计算，方法简单，但必须有可调的标准电阻(一般给定的仪器中要有电阻箱)。
替代法是用与被测量的某一物理性质等效，从而加以替代的方法。
如图13所示。先把双刀双掷开关S扳到1，闭合S，调整滑动变阻器，使电流表指针指到某一位置，21
记下此时的示数I(最好为一整数)。再把开关S扳到2，调整电阻箱R，使得电流表指针仍指到示数I。20
，则未知电阻的阻值等于。 读出此时电阻箱的阻值rRrx 说明:?在此实验中的等效性表现在开关换位后电流表的示数相同，
即当电阻箱的阻值为r时，对电路的阻碍作用与未知电阻等效，所以未知
电阻R的阻值等于r。 x
?替代法是一种简捷而准确度很高的测量电阻的方法，此方法没有系
统误差，只要电阻箱和电流表的精度足够高，测量误差就可以忽略。 图13 (3)伏安法:伏安法的测量依据是欧姆定律(包括部分电路欧姆定律
和全电路欧姆定律)，需要的基本测量仪器是电压表和电流表，当只有一个电表时，可以用标准电阻(电阻箱或给一个定值电阻)代替;当电表的内阻已知时，根据欧姆定律I=U/R，电压表同时可以当电流表使V
用，同样根据U=IR，电流表也可以当电压表用。 A
(4)比例法:如果有可以作为标准的已知电阻的电表，可以采用比例法测电表的电阻。用比例法测电表内阻时，两个电流表一般是并联(据并联分流原理)，两个电压表一般是串联(据串联分压原理)。
所谓“比例法”是:要测量某一物体的某一物理量，可以把它与已知准确数值的标准物体进行比较。例如，使用天平称量物体的质量，就是把被测物体与砝码进行比较，砝码就是质量数准确的标准物体。天平的结构是等臂杠杆，因此当天平平衡时，被测物体的质量与标准物体的质量是相等的，这就省去了进一步的计算。
有很多情况下，被测物体与标准物体的同一物理量间的关系并不是相等，而是在满足一定条件下成某种比例的关系，这种方法又称为“比例法”。
例如，测电流表和电压表的内阻，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。采用比例法测电阻的依据是:串联电路电压与电阻成正比，并联电路电流与电阻成反比。电压表可显示电阻两端的电压值，电流表可显示电阻中通过的电流，所以测电流表内阻应把两电流表并联，测电压表内阻应把两电压表串联，电路图分别如图14(甲)、(乙)所示。
测电流表内阻时，应调节滑动变阻器R，使两电流表的指01
针都有较大偏转，记录下两电表的示数I和I，根据并联电路12
分流原理，若已知电流表A的内阻为r，则电流表A的内阻112
I1r=。 r21I2图14
测电压表内阻时，应调节滑动变阻器R，使两电压表的指02
针都有较大偏转，记录下两电表的示数和，根据串联电路分压原理，若已知电压表V的内阻，则电UUr1211
U2r流表V的内阻r=。 221U1
以上例子中，甲图采用限流电路而乙图采用分压
电路，这是由于电流表内阻都较小，若采用分压电路，
则滑动变阻器的阻值必须更小，这时电路近似于短路，
是不允许的;而电压表内阻都很大，若采用限流电路，
则滑动变阻器的电阻必须更大，这在实际上行不通。
图15 (5)半值法(半偏法)。
半值法是上面比例法的一个特例，测电流表内阻和测电压表内阻都可以用半值法，电路图如图15所
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示。
甲图实验时先断开开关S’，闭合S，调整滑动变阻器R(限流法连接)，使电流表A满度(即指针指01
满刻度处);再闭合S’，调整电阻箱R，使电流表A的指针恰好指到半满度处，读出此时电阻箱的阻值R，1
则电流表A的电阻r=R。(测量结果偏小) A
乙图实验时先闭合开关S’及S，调整滑动变阻器R(分压法连接)，使电压表V满度;再断开S’，02
，使电压表V的指针恰好指到半满度处，读出此时电阻箱的阻值，则电压表V的电阻。调整电阻箱RRr=R2V(测量结果偏大)
例6:一电阻额定功率为0.01 W，阻值不详.用欧姆表粗测其阻值约为40 kΩ.现有下列仪表元件，试设计适当的电路，选择合适的元件，较精确地测定其阻值.
?电流表，量程0,300 μA，内阻150 Ω;
?电流表，量程0,1000 μA，内阻45 Ω;
?电压表，量程0,3 V，内阻6 kΩ;
?电压表，量程0,15 V，内阻30 kΩ;
?电压表，量程0,50 V，内阻100 kΩ;
?干电池两节，每节电动势为1.5 V;
?直流稳压电源，输出电压6 V，额定电流3 A;
?直流电源，输出电压24 V，额定电流0.5 A;
?直流电源，输出电压100 V，额定电流0.1 A;
?滑动变阻器，0,50 Ω，3 W;
11?滑动变阻器，0,2 kΩ，1 W;
12?电键一只，连接导线足量.
【审题】考查综合分析能力、推理能力及实验设计的创新能力，审题过程见解析。 【解析】由于现有器材中有电流表和电压表，故初步确定用伏安法测定此电阻的
阻值.又因待测电阻为一大电阻，其估计阻值比现有电压表的内阻大或相近，故应
该采用电流表内接法.由于现有滑动变阻器最大阻值比待测电阻小得多，因此，若
用滑动变阻器调节待测电阻的电流和电压，只能采用分压接法，如图16(否则变
阻器不能实现灵敏调节).为了确定各仪表、元件的量程和规格，首先对待测电阻
0.01,4P/R,的额定电压和电流作出估算:最大电流为I,A,5×10 A,m4000图166 500μA;最大电压U,20 V.由于实验中的电流和电压可以小于而不能超过待测电m
阻的额定电流和额定电压，现有两个电流表内阻相近，由内阻所引起的系统误差相近，而量程0~1000 μA接入电路时，只能在指针半偏转以下读数，引起的偶然误差较大，故选用量程为0~300 μΑ的电流表.这
,43 样选用电流表后，待测电阻上的最大实际电压约为3×10V,12 V，故应选用量程为15 V的电×40×10
压表，由于在如图所示的电路中，要实现变阻器在较大范围内灵敏调节，电源电压应比待测电阻的最大实际电压高，故电源应选输出电压为24 V一种(其额定电流也远大于电路中的最大实际电流，故可用).
关于变阻器的选择，由于采用分压接法，全部电源电压加在变阻器上.若是把0~50 Ω的变阻器接入电路，通过它的最小电流(对应于待测电路断开)约为24,50 A,0.5 A，最小功率约为0.25×50 W,12.5 W，远大于其额定功率;而0~2 kΩ的变阻器接入电路，其最大电流(对应于滑动键靠近图13-4中变阻器A端)约为并联电路总电流0.0136 A，小于其额定电流0.2024 A.故应选0~2 kΩ的变阻器. 【总结】本题处理过程相对复杂，但只要按照“仪器选择-测量电路选择-控制电路选择”这样的顺序逐个突破，将复杂的过程逐一分解，遵循前面所提出的各种选择方法，题目也就迎刃而解了，因此说，基础知识是关键，复杂题目只是基础知识的合成。
实验设计的基本思路
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? ? ?明确目的 选择方案 ? 选定器材 拟定步骤 ?
数据处理 ?误差分析
?
三、关于电路实物连线的几个易错点:
1、电键必须控制全电路
2、电表的量程和正负极
3、滑动变阻器的“两端限流、三端分压”接法，且要求在闭合电键前，必须保证限流接法中滑动变
阻器以最大电阻接入电路，分压接法中滑动变阻器输出电压端电压为零。
4、注意检查安培表的内外接法是否正确
5、导线不能接在滑动变阻器的支架或滑动头上，不能穿越用电器，不能有交叉线.
1.(全国卷2)23.(13分)如图，一热敏电阻R放在控温容器M内: T
?A为毫安表，量程6mA，内阻为数十欧姆;E为直流电源，电动势约为3V，内阻很小;R为电阻箱，最大阻
值为999.9Ω;S为开关。已知R在95?时阻值为150Ω，在20?时的阻值约为550Ω。现要求在降温过T
程中测量在95?,20?之间的多个温度下R的阻值。 T
(1) 在图中画出连线，完成实验原理电路图
(2) 完成下列实验步骤中的填空
? 依照实验原理电路图连线
? 调节控温容器M内的温度，使得R温度为95? T
? 将电阻箱调到适当的初值，以保证仪器安全
? 闭合开关。调节电阻箱，记录电流表的示数I，并记录 。 0
? 将R的温度降为T(20?,T,95?);调节电阻箱，使得电流表的读数 T 1 1
,记录 。 ? 温度为T时热敏电阻的电阻值R= 。 1 T1
? 逐步降低T的数值，直至20?为止;在每一温度下重复步骤?? 1
答案:
(1)电路图如图:
R150,，,RRIR(2)d、电阻箱的读数 e、仍为 电阻箱的读数为 f、 00101
2.(天津卷)9.(3)要测量电压表V的内阻R，其量程为2V，内阻约2KΩ。实验室提供的器材有: 1V
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电流表A，量程0.6A，内阻约0.1Ω;
电压表V，量程5V，内阻为5KΩ; 2
定值电阻R，阻值30Ω; 1
定值电阻R，阻值为3KΩ; 2
滑动变阻器R，最大阻值100Ω，额定电流1.5A; 3
电源E，电动势6V，内阻约0.5Ω;
开关S一个，导线若干。
?有人拟将待测电压表V 和电流表A串联接入电压合适的测量电路中，测出V的电压和电流，再计算1 1 出R。该方案实际上不可行，其最主要的原因是 V
?请从上述器材中选择必要的器材，设计一个测量电压表V内阻R的实验电路。要求测量尽量准确，实1V验必须在同一电路中，且在不增减元件的条件下完成。试画出符合要求的实验电路图(图中电源与开关已
连接好)，并标出所选元件的相应字母代号:
?由上问写出V内阻R的表达方式，说明式中各测量量的物理意义。 1V
R答案:?电流表A不能准确测量出流过电压表V的电流;?测量电压表V内阻的实验电路如图所示;11V
UR12URVUV?R,，表示的电压，表示和串联的总电压。 11212VUU,21
3.(江苏卷)10、(8分)在测量电源的电动势和内阻的实验中，由于所用的电压表(视为理想电压表)
的量程较小，某同学涉及了如图所示的实物电路。
试验时，应先将电阻箱的电阻调到____.(选填“最大值”、“最小值”或“任意值”)
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,R(1) 改变电阻箱的阻值R，分别测出阻值=10的定值电阻两端的电压U，下列两组R的取值方案0
中，比较合理的方案是____.(选填1或2)
11(3)根据实验数据描点，绘出的图像是一条直线。若直线的斜率为k，在坐标轴上的截距为b，,RUU
则该电源的电动势E= ? ，内阻r= ? (用k、b和R表示) 0
1b答案:(1)最大值;(2)2;(3);,R 0kRk0
99)为了安全。(2)若R=300Ω，电流约，若R=60Ω，电流约，解析:(1,0.15A,0.03A6010，300
后者电流读数大，误差小，所以填2。
111r1U1E,I(R，R，r)(3) 电流，，得,R，，，图象的斜率k,，截距I,,R0RUEREERERU0000
1r1bE,，，所以电动势，内阻,R r,b,0EERkRk00
S1r4(2010?海南物理?13图1为测量电压表V内阻的电路原理图(图中两个固定电阻的阻值均为R，、
SV 2E是开关，是电源(内阻可忽略)。 S1 (1)按电路原理图将图2中的实物图连线;
R R
S2 E
图1
USSS1211(2)开关保持断开，合上开关，此时电压表的读数为;再合上开关，
UUU212电压表的读数变为，电压表内阻 r =___________(用、和R表示)。
U1RUU,221【答案】(1)实物图连线如右图所示。 (2)
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RrR，UE，1Rr,rR,RrEU,SSUUU,2112211，Rr【解析】开关保持断开时，，合上开关，则，解得。
5.测量一只量程已知的电流表的内阻，所备器材如下:
A(待测电压表A(量程1mA，内阻未知) 1
B(电流表A(量程3A，内阻0(01Ω) 2
C(定值电阻R(阻值2kΩ，额定电流50mA) 0
D(电池组E(电动势略小于3V，内阻不计)
E(多用电表
F(单刀单掷开关S、S各一个，导线若干 12
有一同学利用上面所给器材，进行如下实验操作:
?首先，用多用电表进行粗测:多用电表电阻挡有4个倍率，分别是×1 kΩ、×100Ω、×10Ω、×1Ω。该同学选择×10Ω倍率，用正确的操作方法测量，发现指针偏角太小(相对左端)。为了较准确地进行测量，他又将选择开关拨到了与×10Ω邻近的倍率上，若这时刻度盘上的指针位置如图所示，那么测量结果是_________Ω。
?为了更精确地测出此电压表内阻，请你在方框中帮该同学设计一个
实验电路。
?请简述实验步骤:
?并用所述所测量的符号表示电压表内阻R= 。 A
【答案】?3000?如图
?闭合开关S，读出电压表的示数I，再闭合S，读出电压表的示数I 1122
IR10 ? I,I21
,6.为了测定电流表A的内阻，采用如图4所示的电路(其中:A是待测电流表，量程为300A，内阻约11
,为100Ω;A是标准电流表，量程为200A;R是电阻箱，阻值范围是0,999.9Ω;R是滑动变阻器;212R是保护电阻;E是电池组，电动势为4V，内阻不计;S是单刀掷开关(S 312
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(1)根据电路图，请在图5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扳到接点a处，接通开关S，调整滑动变阻器R使电表A的读数是150,A;2122然后将开关S扳到接点b处，保护R不变，调节电阻R，使A的读数仍为150,A(若此时电阻箱各旋2212
钮的位置如图6所示，电阻箱的阻值是_______Ω，则待测电流表A的内阻R=______Ω( 11
(3)上述实验中，无论怎样调整滑动变阻器R的滑动端位置，都要保证两块电流表的安全(在下面2
提供的四个电阻中，保护电阻R应选用:_____________________(填写阻值相应的字母)( 3
A(200kΩ B(20kΩ C(15kΩ D(20Ω
(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___________________
A(1kΩ B(5kΩ C(10kΩ D(25kΩ 【答案、解析】
(1)实物连线如图所示(
(2)电阻箱的阻值R=0×100Ω，8×10Ω，6×1Ω，3×0.1Ω=86.3Ω( 1
本题测量电流表的内阻的方法是“替代法”(即用电阻箱的阻值替代电流表A的内阻值，其条件是:1
开关S分别扳到a处和b处时，保持滑动变阻器R不变，且使电流表A读数相同(所以，待测电流222
RR,,86.3表A的内阻Ω( 1A11
(3)当R调为零时，要使电路中的电流I不超过电流表A的量程，根据闭合电路欧姆定律可知，电22
E44路总电阻R至少为:Ω=20kΩ(由于电流表A(A的内阻(约为100Ω),,,，R210总12总,6I，20010A2
远小于R,故保护电阻R应选用20kΩ的电阻，但若选用200kΩ的电阻，则电路中电流太小，电流表A(A总312指针偏转量太小，读数不明显，实验误差太大(所以,正确的选项为B(
4E(4)由于R=20kΩ，调整滑动变阻器R时，要使电流表A的读数为150，则R,,R= ,A32232,6I，150104Ω,2×10Ω?7kΩ(若选用1kΩ或5kΩ滑动变阻器，则不能满足实验要求(A读数为150);若选,A2用25kΩ的滑动变阻器，则调节范围太小(不方便调节)，所以，选用10kΩ的滑动变阻器较合适，正确的
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选项为C
7. 广东省阳东广雅中学2010届高三周测标有“6V，1.5W”的小灯泡，测量其0—6V各不同电压下的实际功率，提供的器材除导线和开关外，还有:
A(直流电源 6V(内阻不计)
B(直流电流表0-3A(内阻0.1Ω以下)
C(直流电流表0-300mA(内阻约为5Ω)
阻约为15kΩ) D(直流电压表0-15V(内
E(滑动变阻器10Ω ， 2A
F(滑动变阻器1kΩ ， 0.5A
?实验中电流表应选用 ，滑动变阻器应选用 。(序号表示) ?在虚线方框图中画出电路图
答案:?C 2分; E 2分
?如图所示
电流表外接法 3分 分压电路 3分
8. 河南省新郑州二中分校2010届高三第一次模拟有一段粗细均匀的导体,现要用实验的方法测定这种导体材料的电阻率,若已测得其长度和横截面积,还需要测出它的电阻值Rx。
?若已知这段导体的电阻约为30Ω,要尽量精确的测量其电阻值,除了需要导线、开关以外,在以下备选器材中应选用的是 。(只填写字母代号)
A(电池(电动势14 V、内阻可忽略不计) B(电流表(量程0,0.6 A，内阻约0.12Ω)
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C(电流表(量程0,100m A，内阻约12 Ω) D(电压表(量程0,3 V，内阻约3 kΩ) E(电压表(量程0,15 V，内阻约15 kΩ) F(滑动变阻器(0,10Ω，允许最大电流2.0A) G(滑动变阻器(0,500 Ω，允许最大电流0.5 A)
?在方框中画出测这段导体电阻的实验电路图(要求直接测量的变化范围尽可能大一些)。
?根据测量数据画出该导体的伏安特性曲线如图所示,发现MN段明显向上弯曲。若实验的操作、读数、记录、描点和绘图等过程均正确无误,则出现这一弯曲现象的主要原因是 。
答案:?ABEF(4分)
?如图所示(4分)
V
A Rx
S
E
?随着导体中的电流增大，温度升高，电阻率增大，电阻增大(4分
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浙公网安备 33021202002483