1、電學設計性實驗要點一 測量電阻的特殊方法 即學即用1.測電流表和電壓表的內阻,如果有可以作為標準的已知電阻的電表,都可以使用比例法.請分別畫出你設計的用比例法測它們內阻的電路圖,并說明需要測量的物理量,寫出用測量量表示電表內阻的公式.答案 電壓表可顯示電阻兩端的電壓值,電流表可顯示電阻中通過的電流,所以測電流表內阻應把兩電流表并聯,測電壓表內阻應把兩電壓表串聯,電路圖分別如下圖甲、乙所示.測電流表內阻時,應調節滑動變阻器R1,使兩電流表的指針都有較大偏轉,記錄下兩電流表的示數I1和I2,根據并聯電路分流原理,若已知電流表A1的內阻為r1,則電流表A2的內阻r2=.測電壓表內阻時,應調節滑動變阻

2、器R2,使兩電壓表的指針都有較大偏轉,記錄下兩電壓表的示數U1和U2,根據串聯電路分壓原理,若已知電壓表V1的內阻r1,則電壓表V2的內阻r2=r1.要點二 設計性電學實驗 即學即用2.現有一阻值R=10.0的定值電阻、一個開關、若干根導線和一個電壓表,該電壓表表盤上有刻度但無刻度值,要求設計一個能測定某電源內阻的實驗方案（已知電壓表內阻很大,電壓表量程大于電源電動勢,電源內阻約為幾歐）.要求:（1）畫出實驗電路圖.（2）簡要寫出完成接線后的實驗步驟.（3）寫出用測得的量計算電源內阻的表達式r= .答案 （1）電路圖如右圖所示（2）實驗步驟為:斷開開關,記下電壓表偏轉格數N1合上開關,記下電壓

3、表偏轉格數N2利用公式r計算電源內阻,式中R=10.0.（3）題型1 儀表的選擇【例1】實驗室中現有器材如右圖所示有:電池E,電動勢約10 V,內阻約1;電流表A1,量程約10 A,內阻r1約為0.2;電流表A2,量程300 mA,內阻r2約5;電流表A3,量程250 mA,內阻r3約5;電阻箱R1;最大阻值999.9,最小阻值改變量為0.1;滑動變阻器R2,最大值100;開關S;導線若干.要求用下圖所示的電路測量圖中電流表A的內阻.（1）在所給的三個電流表中,哪幾個可以用此電路精確測出其內阻?（2）在可測的電流表中任選一個作為測量對象,在實物圖上連成測量電路.（3）你要讀出的物理量是 .用這

4、些物理量表示待測內阻的計算公式是 .答案 該題要求根據電路圖設想出實驗原理.屬于有一定提示的設計型實驗.與我們學過的伏安法測電阻相比較,這里被測電阻是電流表的內阻,它能顯示出通過自身的電流,因此只要知道其上的電壓就行,但沒有電壓表,卻有另一只電流表.根據電路圖可以看出,圖中表A是被測表,則其上電壓就是電阻箱上電壓,利用兩只電流表的讀數差和電阻箱上顯示的阻值可以求出該電壓,這樣就可以求出電流表的內阻.（1）電流表A1不能精確測出其內阻,因這時圖中的電流表A應為A2、A3中的一只,這使得電流表A1中的電流不能超過300 mA,其指針的偏轉極其微小,誤差很大.而A2、A3可用此電路精確測出其內阻.（

5、2）若測r3,實物連線如下圖所示. （3）根據前面的分析,要讀出的物理量是A、A兩電流表的示數I、I和電阻箱的阻值R1,待測內阻的計算公式是r待=.題型2 實物連線題【例2】為了測定電流表A1的內阻,采用如圖所示的電路.其中:A1是待測電流表,量程為300A,內阻約為100;A2是標準電流表,量程是200A;R1是電阻箱,阻值范圍是0999.9;R2是滑動變阻器;R3是保護電阻;E是電池組,電動勢為4 V,內阻不計;S1是單刀單擲開關,S2是單刀雙擲開關.（1）根據電路上圖所示,請在下圖中畫出連線,將器材連接成實驗電路.（2）連接好電路,將開關S2扳到接點a處,接通開關S1;調整滑動變阻器R2

6、,使電流表A2的讀數是150A;然后將開關S2扳到接點b處,保持R2不變,調整變阻箱R1,使電流表A2的讀數仍是150A.若此時電阻箱各旋鈕的位置如下圖所示,電阻箱R1的阻值是 ,則待測電流表A1的內阻Rg= .（3）上述實驗中,無論怎樣調整滑動變阻器R2的滑動位置,都要保證兩只電流表的安全.在下面提供的四個電阻中,保護電阻R3應選用（ ）A.200 kB.20 kC.15 kD.150 k（4）下面提供最大阻值不同的四個滑動變阻器供選用.既要滿足上述實驗要求,又要調整方便,滑動變阻器 （填寫阻值相應的字母）是最佳選擇.A.1 kB.5 kC.10 kD.25 k答案 （1）見下圖（2）86.

7、3 86.3（3）B（4）C題型3 數據處理問題【例3】要描繪某電學元件（最大電流不超過6 mA,最大電壓不超過7 V）的伏安特性曲線,設計電路如圖所示.圖中定值電阻R為1 k,用于限流;電流表量程為10 mA,內阻約為5;電壓表（未畫出）量程為10 V,內阻約為10 k;電源電動勢E為12 V,內阻不計.（1）實驗時有兩個滑動變阻器可供選擇:a.阻值0200,額定電流0.3 Ab.阻值020,額定電流0.5 A本實驗應選用的滑動變阻器是 （填“a”或“b”）.（2）正確接線后,測得數據如下表:根據以上數據,電壓表是并聯在M與 之間的（填“O”或“P”）.根據以上數據,在下圖中畫出該元件的伏安

8、特性曲線.（3）在下圖上畫出待測元件兩端電壓UMO隨MN間電壓UMN變化的示意圖為（無需數值）.答案 （1）a（2）P見下圖（3）見右圖1.某同學使用了如下器材:電源E（電動勢12 V）;電壓表V（量程為15 V,內阻約15 k）;電流表A（量程100 mA,內阻約10）;滑動變阻器（最大電阻為50）;單刀單擲開關;導線若干.測出了一個小燈泡的伏安特性曲線如圖所示,已知小燈泡的額定電壓為12 V.（1）請在下面的虛線方框中畫出此實驗電路.（2）根據設計的電路圖在下圖中連接實物圖.（3）由小燈泡的伏安特性曲線可知小燈泡的額定功率為P額= W,小燈泡電阻的變化特性為 .答案 （1）、（2）如下圖所

9、示（3）1.15（1.141.16）燈泡電阻隨電壓升高而增大（或隨溫度升高而增大;或電壓越高時電阻增大越快）.2.（2009·大同質檢）現有一特殊電池,它的電動勢E約為9 V,內阻r約為40,已知該電池允許輸出的最大電流為50 mA.為了測定這個電池的電動勢和內阻,某同學利用如右圖所示的電路進行實驗,圖中電流表的內阻RA已經測出,阻值為5,R為電阻箱,阻值范圍0999.9,R0為定值電阻,對電路起保護作用.（1）實驗室備用的定值電阻R0有以下幾種規格.A.10 B.50C.150 D.500 本實驗選用哪一種規格的定值電阻最好 .（2）該同學接入符合要求的R0后,閉合開關K,調整電阻

10、箱的阻值,讀取電流表的示數,記錄多組數據,作出了如下圖所示的圖線,則根據該同學作出的圖線可求得該電池的電動勢E= V,內阻r= .答案 （1）C（2）10 453.某實驗小組在實驗室中測定一節干電池的電動勢和內阻,他們觀察實驗桌上備用的器材編號如下:A.干電池（電動勢E約為1.5 V,內電阻r約為1.0）B.電流表G（滿偏電流3.0 mA,內阻Rg=10）C.電流表A（量程00.6 A,內阻約為0.5）D.滑動變阻器R（020,10 A）E.滑動變阻器R（0100,1A）F.定值電阻R2=990G.開關S和導線若干（1）為了能準確地進行測量,同時為了操作方便,實驗中應選用的滑動變阻器是 .（填

11、寫器材編號）（2）請在虛線框內畫出他們采用的實驗原理圖.（標注所選擇的器材的符號）（3）該小組根據實驗設計的原理圖測得的數據如下表,為了采用圖象法分析處理數據,請你在下圖所示的坐標紙上選擇合理的標度,做出相應的圖線.（4）根據圖線求出電源的電動勢E= （保留三位有效數字）,電源的內阻r= （保留兩位有效數字）.答案 （1）D（2）如右圖所示（3）如右圖所示（4）1.47（1.461.48）0.82（0.800.90）1.在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗中,使用的小燈泡標有“6 V,3 W”,其他可供選擇的器材有:電壓表V1（量程6 V,內阻20 k）;電壓表V2（量程20 V,內阻60 k）

12、;電流表A1（量程3 A,內阻0.2）;電流表A2（量程0.6 A,內阻1）;滑動變阻器R1（01 000,0.5 A）;滑動變阻器R2（020,2 A）;學生電源E（68 V）;開關S及導線若干.實驗中要求電壓表在06 V范圍內讀取并記錄下11組不同的電壓值U和對應的電流值I,見下表.（1）在下面方框中畫出實驗所用的電路圖,并注明所選器材的符號.（2）在圖中,畫出伏安特性曲線.如果將本題中的小燈泡接在電動勢E=1.5 V,內阻r=2.0的電池的兩端,則小燈泡的實際功率是多少?（3）該實驗畫出的伏安特性曲線在電壓較高段和電壓較低段相比,哪段的系統誤差較大?為什么?答案 （1）電路圖如下圖所示.

13、（2）伏安特性曲線如下圖所示0.28 W（3）電壓較高時,燈泡消耗的功率較大,燈絲溫度高,其電阻大,由于是外接法,故這時電壓表的分流較大,所以電流的測量值偏大,故系統誤差較大.2.學習了“歐姆定律”以及電路的知識后,李陽同學要幫媽媽制作一個自動控溫孵化器,他到電子商城買了一只標稱值為220的半導體熱敏電阻,由于不知道該電阻的溫度特性,為此,他做了如下實驗.（1）在室溫下（約25）他正確使用多用表的歐姆擋測該熱敏電阻的阻值,表的示數如右圖所示,可判定李陽同學測量時選用的是 擋,表的讀數是 .（2）李陽同學要通過改變熱敏電阻的溫度并用伏安法測熱敏電阻的阻值來研究熱敏電阻的溫度特性,他準備了如下器材

14、:蓄電池（電動勢為6 V,內阻不計）及電鍵伏特表（量程為06 V,內阻很大）安培表（量程為020 mA,內阻Rg=10）定值電阻R0（R0=5）下列圖中給出四個電路,其中李陽應該選擇的是 .（3）李陽同學得到的實驗數據如下表請你根據這些數據在下圖所示的坐標紙上畫出這個熱敏電阻的電阻值隨溫度變化的關系圖象（Rt圖象）.（4）下圖是李陽同學利用這個熱敏電阻制成的孵化器溫度控制電路,其中控制電路的輸入端A、B內接電路可等效為一個電動勢為2.0 V,內阻為100的電源,當通過熱敏電阻R的電流大于等于2.0 mA時,控制電路動作,輸出端 的開關斷開,加熱器停止加熱.孵化小雞時,要求孵化箱恒溫在39.5,

15、為此,李陽將孵化箱的最高溫度設定為40; 為使恒溫箱能在40時控制電路動作,定值電阻R0的阻值應為 .答案 （1）×10260（2）D（3）Rt圖象如右圖所示.（4）7553.如果某研究性學習小組在研究某種用半導體材料做的用電器件Z的導電規律時,用電壓表、電流表測得其兩端電壓與通過其中的電流的關系如下表所示:所用的器材規格:電壓表（0315 V,內阻30 k）電流表（00.63 A,內阻4）滑動變阻器（變化范圍010）電源（6 V,內阻1）用電器件Z電鍵;導線若干（1）在下圖乙方框中畫出測量電路原理圖,并將下圖甲中的實物連成測量電路.（2）若把用電器件Z接入圖丙所示的電路中,電流表的

16、讀數為1.8 A,電源輸出電壓恒為3 V,電阻R的電功率為 W.（3）請分析表中的數據,探究該用電器件Z的電流隨電壓變化的規律是什么?答案 （1）見下圖（2）3.24（3）觀察實驗數據,猜想電流隨電壓變化的規律是I=kUn任選兩組數據可列出0.8=k·0.8n1.25=k·1n解得n=2,k=1.25 A/V2也可代入其他組數據,在誤差范圍內,則I=1.25U2.4.影響材料電阻率的因素很多,一般金屬材料的電阻率隨溫度的升高而增大.如圖甲是某金屬材料制成的電阻R隨攝氏溫度t變化的圖象,圖中R0表示0時的電阻.若用該電阻與電池（E、r）、電流表Rg、滑動變阻器R串聯起來,連接

17、成如圖乙所示的電路,用該電阻做測溫探頭,把電流表的電流刻度改為相應的溫度刻度,就得到了一個簡單的“金屬電阻溫度計”,使用“金屬電阻溫度計”前,先要把電流表的刻度值改為相應的溫度刻度值,若溫度t1<t2,則t1 的刻度應在t2的 側（填“左”、“右”）;在標識“金屬電阻溫度計”的溫度刻度時,需要弄清所測溫度和電流的對應關系.請用E、R0、k（Rt圖線斜率）及題中所涉及的物理量表示所測溫度t與電流I的關系式t = .答案 右 5.（1）由絕緣介質隔開的兩個同軸的金屬圓筒構成圓柱形電容器.如圖所示,試根據你學到的有關平行板電容器電容的知識,推測影響圓柱形電容器電容的因素有 .（2）利用伏安法測

18、量干電池的電動勢和內阻,現有的器材為:干電池:電動勢約1.5 V,符號電壓表:量程1 V,內阻998.3,符號電流表:量程為1 A,符號滑動變阻器:最大阻值10,符號電阻箱:最大阻值99 999.9,符號單刀單擲開關1個,符號導線若干設計測量電源電動勢和內阻的電路并將它畫在指定的方框內.要求在圖中標出電壓表、電流表的接線柱的正負.為了滿足本實驗要求并保證實驗的精確度,電壓表量程應擴大為原量程的 倍,電阻箱的阻值應為 .答案 （1）H、R1、R2、（正對面積、板間距離、極板間的介質）（2）見右圖2998.36.某同學對黑箱（圖所示）中的一個電學元件的伏安特性進行研究,通過正確測量,他發現該元件兩

19、端的電壓Uab（Uab=Ua-Ub）與流過它的電流I之間的變化關系有如下規律:當-15 V<Uab<0 V時,I近似為零.當Uab0時.Uab和I的實驗數據見下表:（1）在圖下中畫出Uab0時該元件的伏安特性曲線.（可用鉛筆作圖）（2）根據上述實驗事實,該元件具有的特性是 .（3）若將此黑箱接入如右圖電路中,并在該電路的cd兩端輸入如下圖（甲）所示的方波電壓信號Ucd,請在圖下（乙）中定性畫出負載電阻RL上的電壓信號Uef的波形.答案 （1）如下圖所示（2）單向導電性（3）如下圖所示7.甲同學設計了如圖所示的電路測電源電動勢E及電阻R1和R2的阻值.實驗器材有:待測電源E（不計內阻

20、）,待測電阻R1,待測電阻R2,電壓表 （量程為1.5 V,內阻很大）,電阻箱R（099.99）,單刀單擲開關S1,單刀雙擲開關S2,導線若干.（1）先測電阻R1的阻值.請將甲同學的操作補充完整:閉合S1,將S2切換到a,調節電阻箱,讀出其示數r和對應的電壓表示數U1,保持電阻箱示數不變, ,讀出電壓表的示數U2.則電阻R1的表達式為R1= .（2）甲同學已經測得電阻R1=4.8,繼續測電源電動勢E和電阻R2的阻值.該同學的做法是:閉合S1,將S2切換到a,多次調節電阻箱,讀出多組電阻箱示數R和對應的電壓表示數U,由測得的數據,繪出了如下圖所示的圖線,則電源電動勢E= V,電阻R2= .（3）

21、利用甲同學設計的電路和測得的電阻R1,乙同學測電源電動勢E和電阻R2的阻值的做法是:閉合S1,將S2切換到b,多次調節電阻箱,讀出多組電阻箱示數R和對應的電壓表示數U,由測得的數據,繪出了相應的圖線,根據圖線得到電源電動勢E和電阻R2.這種做法與甲同學的做法比較,由于電壓表測得的數據范圍 （選填“較大”、“較小”或“相同”）,所以 同學的做法更恰當些.答案 （1）將S2切換到b（2）1.43（或）1.2（3）較小甲8.現要按圖1所示的電路測量一節舊干電池的電動勢E（約1.5 V）和內阻r（約20），圖1可供選擇的器材如下：電流表A1、A2（量程0500A，內阻約為500），滑動變阻器R（阻值0

22、100，額定電流1.0 A），定值電阻R1（阻值約為100），電阻箱R2、R3（阻值0999.9），開關、導線若干.由于現有電流表量程偏小，不能滿足實驗要求，為此，先將電流表改裝（擴大量程），然后再按圖1電路進行測量.（1）測量電流表A2的內阻.圖2按圖2電路測量A2的內阻，以下給出了實驗中必要的操作.A.斷開S1B.閉合S1、S2C.按圖2連接線路，將滑動變阻器R的滑片調至最左端，R2調至最大D.調節R2，使A1的示數為I1，記錄R2的值E.斷開S2，閉合S3F.調節滑動變阻器R，使A1、A2的指針偏轉適中，記錄A1的示數I1請按合理順序排列實驗步驟（填序號）： .（2）將電流表A2（較小量程）改裝成電流表A（較大量程），如果（1）中測出A2的內阻為468.0，現用R2將A2改裝成量程為20 mA的電流表A，應把R2調為 與A2并聯，改裝后電流表A的內阻RA為 .（3）利用電流表A、電阻箱R3測電池的電動勢和內阻.用電流表A、電阻箱R3