1、教师：_ 学生：_ 时间:_年_月_日_段课 题电学实验经典题型分析例1、 用伏安法测量一个定值电阻的器材规格如下：待测电阻Rx（约100 ）;直流电流表（量程010 mA、内阻50 ）;直流电压表（量程03 V、内阻5 k）;直流电源（输出电压4 V、内阻不计）；滑动变阻器（015 、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.图10-5【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Rx，故电流表应采用外接法.在控制电路中，若采
2、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，Imin=24 mA10 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Rx，现有如下器材：读数不准的电流表A、定值电阻R0、电阻箱R1
3、、滑动变阻器R2、单刀单掷开关S1、单刀双掷开关S2、电源和导线。画出实验电路图，并在图上标出你所选用器材的代码。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】 验电路如右图所示。将S2与Rx相接，记下电流表指针所指位置。将S2与R1相接，保持R2不变，调节R1的阻值，使电流表的指针指在原位置上，记下R1的值，则RxR1。例3、用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值（9001000）：电源E，具有一定内阻，电动势约为9.0V；电压表V1，量程为1.5V，内阻r1750；电压表V2，量程为5V，内阻r22500；滑动变阻器R，最大阻
4、值约为100；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Rx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A1（量程250mA,内阻r1为5)；标准电流表A2（量程300mA,内阻r2约为5）；待测电阻R1（阻值约为100）；滑动变阻器R2（最大阻值10）；电源E（电动势约为10V，内阻r 约为1）；单刀单掷开关S，导线若干。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.需要直接测量的物理量是_,用测的量表示待测电阻R1的计算公式是R1_。【解析】实验电路图如图所示。
5、两电流表A1、 A2的读数为I1、I2和电流表A1的内阻为r1，待测电阻R1的阻值的计算公式是：例5有一电阻Rx，其阻值在100200之间，额定功率为0.25W。要用伏安法较准确地测量它的阻值，实验器材有：安培表A1，量程为50mA，RA1=100安培表A2，量程为1A，RA2=20电压表V1，量程为5V，RV1=10k电压表V2，量程为15V， RV2=30k 变阻器R1，变阻范围020 ，2A变阻器R2，变阻范围01000，1A9V电源，电键，导线。实验中应选用的电流表、电压表、变阻器分别是： 。 画出所用实验电路图。【解析】允许通过电阻中电流可能的最大值由：得，。因为电阻可能为200，所
6、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A1。又因为,所以 。因为电阻可能为100，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V1。因为R1 R2,且2A35mA, 所以应选变阻器R1。因为R1Rx 所以滑动变阻器连接方式应选用分压电路。因为, 所以应选用外接电路。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A1的内阻r1，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（A1）量程10mA，内阻r1
7、待测（约40）电流表（A2）量程500A，内阻r2=750电压表（V）量程10V，内阻r3=10k电阻（R1）阻值约100，作保护电阻用滑动变阻器（R2） 总阻值约50电池（E）电动势1.5V，内阻很小电键（S）导线若干 【解析】要测量电流表A1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1.5V，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A2的内阻r2已知，因此将两电流表并
8、联，根据并联规律I1r1=I2r2可求出电流表A1的内阻r1=。加在电流表两端的电压最大值Um=Imr2=0.375V，而滑动变阻的最大阻值只有50，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R1接在干路上用作限流，电路图如图所示。mAVV例7 （2006年全国、）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），电流表 （量程1.2mA，内阻约500）；直流电源E（电动势约2.4V，内阻不计）；固定电阻3个：R1=4000，R2=100
9、00，R3=15000；电键S及导线若干。要求测量时两电表指针偏转均超过其量程的一半。试从3个固定电阻中选用1个，与其它器材一起组成测量电路，并画出测量电路的原理图。（要求电路中各器材用题中给定的符号标出。）电路接通后，若电压表读数为U，电流表读数为I，则电压表内阻RV =_。R1SEVmA【解析】实验电路如图所示，若选用电阻R1，则并联电阻2000，电压表读数UR20001.921V，电流表读数I0.00096A0.96mA0.6mA，R1符合要求，同理可得R2、R3不符合要求，故选R1。电路接通后，通过R1的电流I1，则通过电压表的电流为I2II1I，所以电压表的内阻RV【备考提示】本题涉
10、及实验器材选取和电路设计等，对考生的分析综合能力提出了较高要求，解答此类试题必须根据测量要求和所提供的器材，由仪表的选择原则和基本规律为分析的入手点。【变式题】A1例8（2006年全国）现要测定一个额定电压4V、额定功率1.6W的小灯泡（图中用表示）的伏安特性曲线。要求所测电压范围为0.1V4V。A2V现有器材：直流电源E（电动势4.5V，内阻不计），电压表 （量程4.5V，内阻约为4104），电流表 （量程250mA，内阻约为2），电流表 （量程500mA，内阻约为1），滑动变阻器R（最大阻值约为30），电键S，导线若干。如果既要满足测量要求，又要测量误差较小，应该选用的电流表是 ，下面两个
11、电路应该选用的是 。A2【解析】在测量小灯泡的伏安曲线时，由于题目要求电压范围为0.1V4V，因此滑动变阻器采用分压式接法。根据估算通过小灯泡的额定电流为I=0.4A，因此电流表应该选用 。在伏安法测量过程中，由于临界电阻大于小灯泡电阻，因此应该选择电流表外接法即选择甲电路进行测量。例9、用右图所示的电路，测定一节干电池的电动势和内阻。电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻R0起保护作用。除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：（a） 电流表（量程0.6A、3A）；（b） 电压表（量程3V、15V）（c） 定值电阻（阻值1、额定功率5W）（d） 定值电阻
12、（阻值10，额定功率10W）（e） 滑动变阻器（阴值范围0-10、额定电流2A）（f） 滑动变阻器（阻值范围0-100、额定电流1A）那么（1）要正确完成实验，电压表的量程应选择 V，电流表的量程应选择 A； R0应选择 的定值电阻，R应选择阻值范围是 的滑动变阻器。（2） 引起该实验系统误差的主要原因是 。【解析】（1）3，0.6，1，010。（2）由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电池实际输出电流小。由于电源是一节干电池（1.5V），所选量程为3V的电压表；估算电流时，考虑到干电池的内阻一般几左右，加上保护电阻，最大电流在0.5A左右，所以选量程为0.6A的电流表；由于电池内阻很小，
13、所以保护电阻不宜太大，否则会使得电流表、电压表取值范围小，造成的误差大；滑动变阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍就好了，取010能很好地控制电路中的电流和电压，若取0100会出现开始几乎不变最后突然变化的现象。关于系统误差一般由测量工具和所造成测量方法造成的，一般具有倾向性，总是偏大或者偏小。本实验中由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比测量值小，造成E测E真，r测r真。例10、某同学在实验室测定一节干电池的电动势和内阻，实验室中有如下器材：A待测干电池 B电流表G（03mA，内电阻r1=20）C电流表A（00.6A，内电阻r2=0.20）D滑动变阻器甲（最大阻值10）E滑动变阻器乙（最大阻
14、值100） F定值电阻R1=100G定值电阻R2=500 H定值电阻R3=1.5k开关、导线。由于没有电压表，为此他设计了如图所示的电路完成了实验要求的测量。为了方便并能较准确测量，滑动变阻器应选 ，定值电阻应选用 。（填写定值电阻前的序号） 若某次测量中电流表G的示数为I1，电流表A的示数为I2；改变滑动变阻器的位置后，电流表G的示数为I1，电流表A的示数为I2。则可知此电源的内电阻测量值为r= ，电动势测量值为E= 。【解析】 干电池的电动势和内阻的测量，一般需要电流表和电压表。由于题中没有电压表，故需要将电流表G改装为电压表，且改装后电压表的量程应该达到1.5V，则总电阻为，故定值电阻应
15、选用的序号为G的电阻，而滑动变阻器应选用阻值较小的D；在两次测量过程中，通过电源的电流是两只电表的电流之和，则根据全电路欧姆定律有 ，解之，得， 【例11】某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池。该同学想测量一下这个电池的电动势E 和内电阻，但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱（最大阻值为9.999，科当标准电阻用） 一只电流表（量程=0.6A,内阻）和若干导线。请根据测定电动势E内电阻的要求，设计图4中器件的连接方式，画线把它们连接起来。接通开关，逐次改变电阻箱的阻值,读处与对应的电流表的示数I,并作记录当电阻箱的阻值时，其对应的电流表的示数如图5所示。处理实验数据时。首先计算出每个电流
16、值I 的倒数;再制作R-坐标图，如图6所示，图中已标注出了（）的几个与测量对应的坐标点，请你将与图5实验数据对应的坐标点也标注在图6中上。在图6上把描绘出的坐标点练成图线。根据图6描绘出的图线可得出这个电池的电动势E= V,内电阻 解析：根据闭合电路欧姆定律，测量电源的电动势和内电阻，需要得到电源的路端电压和通过电源的电流，在本实验中没有电压表，但是可以用电阻箱和电流表串联充当电压表，测量电源的路端电压，通过电流表的电流也是通过电源的电流，所以只需要将电流表和电阻箱串联接在电源两端即可。实物图的连接如答图4所示。由闭合电路欧姆定律有：E =I（R+r+rg），解得：，根据R-1/I图线可知：电
17、源的电动势等于图线的斜率，内阻为纵轴负方向的截距减去电流表的内阻。答案： 见答图4 见答图6 见答图6 1.5（1.461.54）；0.3（0.250.35）【例12】某同学为了较精确的测量一阻值约为20的电阻Rx的阻值.在以下备选器材中电流表应选_,电压表应选_,变阻器应选_.（只填写器材对应的字母代号）电源E（电动势3 V、内阻可忽略不计）电流表A1（量程50 mA，内阻约12）电流表 A2（量程3 A， 内阻约0.12 ）电压表V1（量程3 V，内阻约3 k）电压表V2（量程15 V，内阻约15 k）滑动变阻器R1（010 ，允许最大电流2.0 A）滑动变阻器R2（01000 ，允许最大
18、电流0.5 A）定值电阻R（30，允许最大电流1.0A）开关及导线若干请在方框中画出实验电路图（要求直接测量量的变化范围尽可能大一些，所选器材用对应符号标出）。若某次测量中，电压表读数为U，电流表读数为I，则计算待测电阻的阻值表达式为Rx_。 【解析】测量电阻的阻值一般利用伏安法，电压表显然应选量程为3 V 的V1；根据欧姆定律容易求得电路中的最大电流，显然超过了电流表A1 50 mA的量程，但电流表 A2的量程又太大，故我们可以将定值电阻R（30）与待测电阻Rx相串联，此时电路中的最大电流，利用电流表A1 测量电流即可。由于要求直接测量量的变化范围尽可能大一些，故只能采用分压电路，且滑动变阻
19、器使用电阻较小的R1。最后我们确定电流表的解法：由于此时电路的临界电阻，则应该利用电流表的外接法。由此得到实验电路图如图所示，当电压表读数为U，电流表读数为I，则计算待测电阻的阻值表达式.【例13】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： .【解析】根据提供的器材，可任取一个定值电阻与电流表、干电池、开关接成一个串联电路，用欧姆定律建立
20、方程组进行测量。但在本题中，电流表量程为10.0mA，干电池的电动势约为1.5V，如果把定值电阻R1与电流表、干电池、开关接成一个串联电路，则回路中总电阻约为180，回路中电流约为1.5V /180=8.3mA，而如果把定值电阻R2与电流表、干电池、开关接成一个串联电路，则回路中总电阻约为130，回路中电流约为1.5V /130=11.5mA，显然，该电流已超过电流表的量程。考虑到实验的可行性，此时用定值电阻R2与R1串联即可，故有如下解答：（1）连图：左图只用R1接入电路；右图用R1和R2串联接入电路。(连线如图) （2）设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，则
21、有，RAR滑G解之，可解得干电池电动势为：. 【例14】某同学在实验室测定一节干电池的电动势和内阻，实验室中有如下器材：A待测干电池 B电流表G（03mA，内电阻r1=20）C电流表A（00.6A，内电阻r2=0.20）D滑动变阻器甲（最大阻值10）E滑动变阻器乙（最大阻值100） F定值电阻R1=100G定值电阻R2=500 H定值电阻R3=1.5k开关、导线。由于没有电压表，为此他设计了如图所示的电路完成了实验要求的测量。为了方便并能较准确测量，滑动变阻器应选 ，定值电阻应选用 。（填写定值电阻前的序号） 若某次测量中电流表G的示数为I1，电流表A的示数为I2；改变滑动变阻器的位置后，电流
22、表G的示数为I1，电流表A的示数为I2。则可知此电源的内电阻测量值为r= ，电动势测量值为E= 。【解析】 干电池的电动势和内阻的测量，一般需要电流表和电压表。由于题中没有电压表，故需要将电流表G改装为电压表，且改装后电压表的量程应该达到1.5V，则总电阻为，故定值电阻应选用的序号为G的电阻，而滑动变阻器应选用阻值较小的D；在两次测量过程中，通过电源的电流是两只电表的电流之和，则根据全电路欧姆定律有 ，解之，得， .【例15】小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大.某同学为研究这一现象，用实验得到如下数据（I和U分别表示小灯泡上的电流和电压）：（1）在左下框中画出实验电路图. 可用的器材有：电压
23、表、电流表、滑线变阻器（变化范围0-10）、电源、小灯泡、电键、导线若干.（2）在右图中画出小灯泡的U-I曲线.（3）某电池的电动势是1.5V，内阻是2.0.将本题中的灯泡接在该电池两端，小灯泡的实际功率是多少？ 【解析】（1）为了作出小灯泡的U-I曲线，必须采用分压的方法；而因为小灯泡的电阻比较小，故采用电流表的外接法，实验电路图见下图.（2）小灯泡的U-I曲线首先用描点法作出各个点，利用圆滑的曲线连接即可得到下图。（3）作出图线，可得小灯泡工作电流为0.35安，工作电压为0.80伏，因此小灯泡实际功率为0.28瓦. 【例16】在测定金属的电阻率的实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位
24、置如图所示，用米尺测量金属丝的长度l=0. 810 m金属丝的电阻大约为4，先用伏安法测出金属丝的电阻，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率(1)从图中读出金属丝的直径为 mm. (2)在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测电阻丝外，还有如下供选择的实验器材：A直流电源：电动势约4.5 V，内阻很小；B.电流表A1：量程00.6 A，内阻0. 125; C电流表A2：量程03. 0 A，内阻0. 025;D电压表V：量程03 V，内阻3 k;E.滑动变阻器R1：最大阻值10；F.滑动变阻器R2：最大阻值50;G开关、导线等在可供选择的器材中，应该选用的电流表是 ，应该选用的滑动变阻器是 。(
25、3)根据所选的器材，在如图所示的方框中画出实验电路图(4)若根据伏安法测出电阻丝的电阻为Rx=4. 1，则这种金属材料的电阻率为 m.（保留二位有效数字）【解析】(1)从螺旋测微器主尺读出0.5 mm，再从游尺读出，故金属丝的直径为0.522mm. ( 2)电路中的最大电流，显然超过了电流表A1 0.6 A的量程，但电流表 A2的量程又太大，故电流表应该选用A1，由于滑动变阻器R1最大阻值为10，比被测电阻丝的电阻大，且容易调整，所以采用限流电路即可。由于此时电路的临界电阻，故电流表采用外解法.(3）实验电路如图所示 (4)利用电阻定律，则1.110-6m.【例17】在测定一节干电池的电动势和
26、内电阻的实验中，备有下列器材：A待测的干电池（电动势约为1.5V，内电阻小于1.0)B电流表G（满偏电流3mA，内阻Rg=10)C电流表A(00.6A，内阻0.1)D滑动变阻器R1(020,10 A) E.滑动变阻器R2(0200,l A)F定值电阻R0 (990) G开关和导线若干(1)某同学发现上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，于是他设计了如图所示中甲的（a)、(b)两个参考实验电路，其中合理的是 图所示的电路；在该电路中，为了操作方便且能准确地进行测量，滑动变阻器应选 （填写器材前的字母代号）(2)图乙为该同学根据（1)中选出的合理的实验电路利用测出的数据绘出的I1I2图线（
27、I1为电流表G的示数，I2为电流表A的示数），则由图线可以得被测电池的电动势E= V，内阻r= 。【解析】本题中测定干电池的电动势和内电阻需要用电压表和电流表，由于题中只给了两个电流表，故可以通过改装来实现.因为定值电阻R0=990，则电流表G与之串联较好，所以合理的是b图所示的电路，滑动变阻应选D；根据全电路欧姆定律容易得到 ，即由I1I2图线可以看出，图线与纵轴的交点为1.48，即，故电动势E=1.48V；又因为图线的斜率，即，故.图10-3【例18】如图10-3所示，滑动变阻器电阻最大值为R，负载电阻R1=R，电源电动势为E,内阻不计.（1）当K断开，滑动头c移动时，R1两端的电压范围是
28、多少？（2）当K闭合，滑动头c移动时，R1两端的电压范围是多少？（3）设R的长度ab=L,R上单位长度的电阻各处相同，a、c间长度为x，当K接通后，加在R1上的电压U1与x的关系如何？【审题】电键断开或闭合导致电路出现两种截然不同的控制电路：限流和分压，把握限流和分压电路的原理是关键【解析】（1）若K断开，则该控制电路为滑动变阻器的限流接法，故U1E （2）若K闭合，则该控制电路为滑动变阻器的分压接法，故0U1E（3）U1=IR并，R并=,I= 得：U1=【总结】该题考察两种控制电路的原理即两者获取的控制电压范围不同【例19】用伏安法测量某一电阻Rx阻值，现有实验器材如下：待测电阻Rx（阻值约5 ,额定功率为1 W）；电流表A1（量程00.6 A,内阻0.2 ）;电流表A2（量程03 A，内阻0.05 ）;电压表V1（量程03 V，内阻3 k）;电压表V2（量程015 V，内阻15 k）;滑动变阻器R0（050 ）,蓄电池（电动势为6 V）、开关、导线.为了较准确测量Rx阻值，电压表、电流表应选_，并画出实验电路图.【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Rx，故首先考虑滑动变阻器的限流接法【解析】由待测电阻Rx额定功率和阻值的大约值，可以计算待测电阻Rx的额定电压、额定电流的值约为U=V
