高中物理电学实验经典题型分析

1、教师：学生：_时间:_年M_日_一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R（约100Q）;直流电流表（量程010mA、内阻50Q）;直流电压表（量程03V、内阻5kQ）;直流电源（输出电压4V、内阻不计）；滑动变阻器（015、允许最大电流1A）;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。【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RvJRaRv,故电流表应采用外接法.在控制电路中，若采用变阻器的限流接法，当滑

2、动变阻器阻值调至最大，通过负载的电流最小,I min =RRa一 =24 mA 10 mA,此时电 Rx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.图10-5【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R、电阻箱R

3、、滑动变阻器R、单刀单掷开关S、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S与RX相接，记下电流表指针所指位置。将S与R相接，保持R不变，调节R的阻值，使电流表的指针指在原位置上，记下R的值，则Rx=Ro例3、用以下器材测量一待测电阻FX的阻值（9001000Q）:电源E,具有一定内阻，电动势约为;电压表Vi,量程为，内阻ri=750Q;电压表V量程为5V,内阻2=2500口;滑动变阻器R最大阻值约为100Q;单刀单掷开关K,

4、导线若干。测量中要求电压表的读数不小于其量程的i/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Ai（量程250mA，内阻ri为5Q）;标准电流表A（量程300mA，内阻2约为5Q）;待测电阻Ri（阻值约为100Q）;滑动变阻器R2（最大阻值10Q）;电源E（电动势约为10V,内阻r约为1Q）;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Ri的计算公式是 R =实验电路图如图所示。两电流表Ai、A2的读数为Ii、I2和电

5、流表A的内阻为ri,待测电阻R的阻值的计算公式是:RiIiriI 2 I i例5有一电阻R,其阻值在100200a之间，额定功率为。要用伏安法较准确地测量它的阻值，实验器材有:安培表Ai,量程为50mA RA=i00Q安培表A2,量程为iA, RA2=20Q电压表Vi,量程为5V, RVi=i0kQ电压表变阻器V2,Ri,量程为i5V, RV2=30kQ变阻范围 020a , 2A变阻器R2,变阻范围010001A9V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：PI2R得，Ii35mAi250mA。因为电阻可能为

6、200,所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U2一，Ai。又因为P，所以Ui5VU27.1V。因为电阻可能为100，所以允许加在电阻两端的电压的最R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V因为RiVR2,且2A35mA,所以应选变阻器R。因为RVR所以滑动变阻器连接方式应选用分压电路。因为Rx1V,电流表读数I=2.4)2000 500R符合要求，同理可得 R、R3不符合要求，故选 R。2000500%+rmA电路接通后，通过R的电流Ii=U,则通过电压表的电流为I2=I-Ii=I-U,所以电压表的

7、内阻RV=URiRiI2RIU【备考提示】本题涉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】例8（2006年全国H）现要测定一个额定电压4V、额定功率的小灯泡（图中用。X表示）的伏安特性曲线。要求所测电压范围为4V。_现有器材：直流电源E（电动势，内阻不计），电压表内阻约为4X104a）,电流表（量程遒50mA内阻约为2Q）,电流表（量程50AmA内阻约为1）,滑动变阻器R（最大阻值约为30Q）,电键S,导线右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

8、电路应该选用的【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4V,因此滑动变阻器采用分压式接法。根据估算通过小灯泡白额定电流为I=,因此电流表应该选用。在伏安法测量过程中，由于临界电阻RRA200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、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（阻值10,额定功率10W（e）滑

9、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）3,1,010。（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（），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，最大电流在左右，所以选量程为的电流表；由于电池内阻很小，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

10、阻值一般比电池内阻大几倍就好了，取010a能很好地控制电路中的电流和电压，若取0100a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1=200）C.电流表A（0,内电阻2=）D.滑动变阻器甲（最大阻值10Q）E.滑动变阻器乙（最大阻值100）F.定值电阻R=100QG.定值电阻R=500QH.定值电阻R3=Q开关、导线。由于

11、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12；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12,。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G15V改装为电压表，且改装后电压表的量程应该达到，则总电阻为500,故定值电阻应选用的序号为G的3mA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

12、电流之和，则根据全电路欧姆定律有E11低1）（I1L）r,ER2r1）（II）2解之，得rIj一IjR2r1,E一虫一也一R2r1I1I2I1I2I1I2I1I2【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，科当标准电阻用）一只电流表（量程=,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值I的

13、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1，、,闭合电路欧姆定律有：E=I（R+r+rg）,解得：RE（rrg）,根据R-1/I图线

14、可知：电源的电动势等于Ig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（）;（）【例12某同学为了较精确的测量一阻值约为20a的电阻R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3V、内阻可忽略不计）电流表Ai（量程50mA,内阻约12Q）电流表A2（量程3A,内阻约Q）电压表Vi（量程3V,内阻约3kQ）电压表V2（量程15V,内阻约15kQ）滑动变阻器R（010Q,允许最大电流A）滑动变阻器R（01000Q,允许最大电流A）定值电阻R（30Q,允许最大电流）开关及导线若干请在方框中画出实验电路图

15、（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【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3V的V1；根据欧姆定律容易求得电路中的最大电流I150mA，显然超过了电流表A150mA的量Rx程，但电流表A2的量程又太大，故我们可以将定值电阻R（30Q）与待测电阻R相串60mA,利用电流表Ai测量电流即可。由于要求直接测量量的变化范联，此时电路中的最大电流RxR围尽可能大一些，故只能采用分压电路，且滑动变阻器使用电阻较小的R。最后我们确定电流表的解法：由于此时电路的临界电阻RoJRRvJT2飞

16、k190RxR,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RxUR.【例13】现有器材：量程为、内阻约30-40的电流表一个，定值电阻Ri=150,定值电阻R=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）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，用欧姆定律建立方程组进行测量。但在本题中，电流表量程为，干电池的电动势约为，如果把定值电

17、阻R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/180=,而如果把定值电阻R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/130=,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R与R串联即可，故有如下解答：R接入电路；右图用R和R串联接入电路。（连线如图）R时的电流，I2是外电阻为R和R串联时的电流，则有ERR2Rar（1）连图：左图只用（2）设I1是外电阻为11, I 2R1 RA r解之，可解得干电池电动势为：ER2.11I2【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

18、：Rx,则电流表必须外接.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,若用限流接法，则被测电阻R上的最小电流为Imin=E6=AvI额，因该ExR550图 10-4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10-4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，故限流接法是首选，只要能保证安全且有一定的调节范围即可。【例20】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100Q）;直流电流表（量程010mA、内阻50Q）;直流电压表（量程03V、内阻5kQ）;直流电源（车出电压4V、内阻不计）；滑动变阻器（015

19、、允许最大电流1A）;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。【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R10mA,此时电流仍超过电流表的量程，故滑动变阻器必须采RRaRx用分压接法.如图10-5所示.,限流接法虽然简洁方便，但必须【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

20、它电阻过小，电流、电压变化范围太小，仍不能用限流接法。【例21】图10-7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)(2)(3)(4)(5)(6)待测电阻R（约100Q）直流电源（输出电压4V,内阻可不计）直流毫安表（量程070mA内阻50）直流电压表（量程03V,内阻5KQ）图 10-7滑动变阻器（阻值范围015Q,允许最大电流1A）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

21、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多，所以应选用安培表外接电路，实物连接如图10-8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。图 10-8【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

22、不起作用是滑动变阻器分压接法时经常出现的错误。【例22】某电压表的内阻在2050KQ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200A）,电流表阳量程5mA）,电流表为（量程，滑动变阻器R（最大阻值1kQ）,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10-9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

23、于电压表内阻，控制电路应采用分压接法。【解析】 电流为电压表的示数等于通过电压表的电流与本身内阻的乘积,图 10-9估算电路中的最大ImRv33A150A20103所以应选电流表A1,与电压表串联在电路中.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URvRRv20 103103 20 1034V3.8V器应作为分压器E 图10-10电压或电流值，大于电压表的量程，变阻器明显不能组成限流电路，这样变阻接在电路中，就不会出现上述问题，电路如图10-10所示.【总结】对于电表的选择，必须先根据已知条件估算电路中的

24、最大以此确定选用略大于且量程最小的电表。10-11的电路，其中E为电源, 制电路中的 护作用。实【例23】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，限流电阻能够限最大电流，使之不超出电流表的量程过多，从而对电流表起保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）,改装电流表A（量程0，内阻约为）10-11标准电流表A2（量程03A,内阻不超过）图实验中备有的电阻器规格如下：A.固定电阻（阻值8Q,额定电流2A）B.固定电阻（阻值15Q,额定电流2A）C.滑动变阻器（阻值范围020Q,额定电流2A）D,滑动变阻器（阻值范围

25、0200Q,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，要求从起对每条刻线一一进行核对，为此，从备用的电阻器中，R应选用,R应选用。（用字母代号填写）【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之间，即电路中仅有限流电阻时的电流要略大于，同时要配合滑动变阻器，保证电路中的最小电流不超过。【解析】已知改装表量程为0，要求从起对每条刻线进行核对，所以，电路中最大电流不能小于，最小电流不能大于。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10Q,电路中除固定电阻和滑动变阻器外，其它电阻总阻值等于所以固定电阻R应选用A（8Q）;又因最大总电阻不

26、能小于60Q,滑动变阻器应选用D（200Q）。【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），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）。【例24】用伏安法测量某一电阻RX的阻值，现有实验器材如下：A待测电阻R（阻值大约为5Q,额定功率为1WB、电流表Ai（0,内阻）C电流表A（03A,内阻）D电压表Vi（03V,内阻3KQ）E、电压表V

27、2（015V,内阻15KQ）F、滑动变阻器R（050Q）G蓄电池（电动势为6VH电键、导线为了较准确测量R的阻值，保证器材的安全，以便操作方便，电压表、电流表应选择,并画出实验电路图。【审题】本题中待侧电阻的额定功率、电阻估计值已知，可估算通过电阻的电流及其两端电压，是选择电流表、电压表量程的关键，另外，电流表的内外接法及滑动变阻器的接法也需要计算确定。【解析】1、确定电流表、电压表的量程。被测电阻R的额定电压、额定电流分别为则电流表选用Ai,电压表选用M2、确定电流表的内、外接法计算临界电阻，RRX，会操作不方便，因此应选择变阻器的限流接法。电路如图io-i2所示。本题需要选择电流表、电压表

28、量程以及测量电路和控制电路，解题时为避免混乱，可分步选择，将题目分解，既明确，又不易遗漏。【例25】测量某电阻R的阻值.已知R约为5左右.下表给出可供选择器材.请画出你所设计的实验原理图（至少3种），并标明所选器材的规格或代号.备注：另有导线若干，各器材数目均只一个【审题】该题要求至少应用3种设计方案，需要熟练掌握测电阻的原理和方法，列出所有的测电阻的基本方法，看题目中给出的仪器是否适合，灵活利用、变通，充分发挥题目中所给仪器的作用。【解析】方案一：应用伏-安法测电阻，见图10-16.选R,还是选R,就是出于对实验安全方面的考虑.R2与G表，可改装成3V左右的电压表；Ri与G表，只能改装成左右

29、电压表，这样小的电压表既不能安全实验，也不能进行精确测量.电流表外接而不内接，是出于对实验结果精确程度的考虑.因为改装后的电压图i0-i6表内阻远大于R,这样测量系统误差较小.选Ai表，而不选A表是出于精确读数的考虑.Ai、A2诚然都能满足安全的要求，但小量程表读数相对误差要小得多，显然这是精确原则的应用R3作为控制线路的主元件，其控制电压方便与否，与R、Rx值相对大小有关.当两电阻相近时，为了线路简单、经济，控制电路适宜用限流接法，这主要是出于实验操作是否方便的考虑.方案二：应用全电路欧姆定律测电阻.见图i0-i7.原理：令R短路，调Ri,测得Ii后，由全电路欧姆定律得E=11(r+Ri+0

30、+RA)接着去掉短路线，可得I2,同理得E=I2(r+Ri+R+R)可求R.图i0-i7讨论：用R为何不用Ra?显然是考虑了测量方便问题，是方便原则的应用.因为Ri调节时能用到变化，对电流调整是有利的.图2设计较图i,主要是考虑了节省器材原则，这也可以说是经济原则的应用.方案三：欧姆表原理测电阻，见图i0-i8.原理：先让ab短路，调R使Ai满偏，此时内阻为5.去掉短路线，接通S,测得I,则依据欧姆表原理，FX值为(E/I-5)Q图i0-i8讨论：用A不用A2或G,主要是考虑了测量结果的精确问题.若用从改装为欧姆表，其中值电阻为1;若用G改装为欧姆表，其中值电阻为i0ka,与待测电阻比较，测量误差太大.欧姆表特点是当测量值在其中值电阻附近时，其读数(或测量结果)比较准确.这是精确原则的应用.且整个方案三操作上是很方便的.【总结】本题处理过程相对复杂，但只要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。【例26】一电阻额定功率为W,阻值不详.用欧姆表粗测其阻值约为40kQ.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