1、 电学实验设计题能有效地考查学生的实验技能和创造性思维电学实验设计题能有效地考查学生的实验技能和创造性思维能力，在高考中的考查频率很高。不少学生面对这类题感到无从能力，在高考中的考查频率很高。不少学生面对这类题感到无从下手。实际上，只要做到下手。实际上，只要做到“三个明确三个明确”“”“两个选择两个选择”，问题便可，问题便可迎刃而解。迎刃而解。一、明确题目的要求一、明确题目的要求 解答一道电学实验设计题，首先要认真审清题意，看清题目解答一道电学实验设计题，首先要认真审清题意，看清题目的要求。即要看清题目要求测定什么物理量，验证、探究什么物的要求。即要看清题目要求测定什么物理量，验证、探究什么物
2、理规律，或者要求设计达到何种标准的电路等。对实验的目的要理规律，或者要求设计达到何种标准的电路等。对实验的目的要求明确了，才能保证解题思路正确、明朗，方法对头。求明确了，才能保证解题思路正确、明朗，方法对头。二、明确实验设计的原理二、明确实验设计的原理 测量电路、控制电路、实验仪器的选择，实验方法、测量电路、控制电路、实验仪器的选择，实验方法、步骤的确定，数据处理、误差分析等问题，都是从实验原步骤的确定，数据处理、误差分析等问题，都是从实验原理派生出来的，只有明确实验原理，其他问题才可得以解理派生出来的，只有明确实验原理，其他问题才可得以解决。如果设计测定型实验，应弄清待测物理量可通过哪些决。
3、如果设计测定型实验，应弄清待测物理量可通过哪些规律、公式求得，与哪些物理量有直接联系，可用哪些物规律、公式求得，与哪些物理量有直接联系，可用哪些物理量定量地表示，用何种方法测定相关量，进而得出待求理量定量地表示，用何种方法测定相关量，进而得出待求量。如果设计验证型实验，应弄清在相应的物理现象中，量。如果设计验证型实验，应弄清在相应的物理现象中，何种定量关系成立，才能使待验证的结论成立。对于设计何种定量关系成立，才能使待验证的结论成立。对于设计符合一定标准的电路问题，则应根据实验的要求和相关物符合一定标准的电路问题，则应根据实验的要求和相关物理规律，器材的规格、性能等，合理选择、连接电路。理规律
4、，器材的规格、性能等，合理选择、连接电路。三、明确设计电路的原则三、明确设计电路的原则 设计电路一般应遵循设计电路一般应遵循“安全性安全性”原则、原则、“精确性、方精确性、方便性便性”原则，兼顾原则，兼顾“运用仪器少，耗电少运用仪器少，耗电少”等三条原则。等三条原则。(1)安全性原则安全性原则 选用仪器组成电路，首先要保证实验正常进行。例如选用仪器组成电路，首先要保证实验正常进行。例如通过电流表的电流和加在电压表上的电压均不得超过其量通过电流表的电流和加在电压表上的电压均不得超过其量程，滑动变阻器、被测电阻不得超过其额定电流程，滑动变阻器、被测电阻不得超过其额定电流(额定功率额定功率)等，使实
5、验安全进行。等，使实验安全进行。(2)精确性、方便性原则精确性、方便性原则 “精确精确”是指选用仪器组成实验电路时要尽可能减小测量误是指选用仪器组成实验电路时要尽可能减小测量误差，提高精确度。例如所用电流表、电压表的指针应有较大的偏差，提高精确度。例如所用电流表、电压表的指针应有较大的偏转，一般应使指针偏转在满刻度的转，一般应使指针偏转在满刻度的1/3以上，以减小因读数引起的以上，以减小因读数引起的偶然误差。偶然误差。“方便方便”是指实验中便于调节控制，便于读数。例如应根据是指实验中便于调节控制，便于读数。例如应根据电路可能出现的电流、电压范围选择滑动变阻器。对大阻值的滑电路可能出现的电流、电
6、压范围选择滑动变阻器。对大阻值的滑动变阻器，如果滑片稍有移动就使电路中的电流、电压有很大变动变阻器，如果滑片稍有移动就使电路中的电流、电压有很大变化，则不宜采用。对于滑动变阻器，还要权衡用分压式电路还是化，则不宜采用。对于滑动变阻器，还要权衡用分压式电路还是限流式电路。对于什么条件下用分压式电路，什么条件下用限流限流式电路。对于什么条件下用分压式电路，什么条件下用限流式电路，在下面的式电路，在下面的“选择控制电路选择控制电路”中有详细讲述。中有详细讲述。(3)运用仪器少，耗电少原则运用仪器少，耗电少原则 在达到实验目的，各项指标均符合要求的前提下，还在达到实验目的，各项指标均符合要求的前提下，
7、还应注意运用的仪器尽量少和节约电能。例如控制电路有限应注意运用的仪器尽量少和节约电能。例如控制电路有限流式与分压式两种调节电路，若这两种调节电路均能满足流式与分压式两种调节电路，若这两种调节电路均能满足要求，从消耗功率小，节约电能的角度，则应选用限流式要求，从消耗功率小，节约电能的角度，则应选用限流式电路。电路。四、选择测量电路四、选择测量电路 1用伏安法测电阻或用电器的电功率时电流表内接用伏安法测电阻或用电器的电功率时电流表内接或外接的选择或外接的选择 (2)若已知电流表内阻，而不知电压表内阻，应采用若已知电流表内阻，而不知电压表内阻，应采用“电电流表内接法流表内接法”；若已知电压表内阻，而
8、不知电流表内阻，应；若已知电压表内阻，而不知电流表内阻，应采用采用“电流表外接法电流表外接法”。若电流表内阻、电压表内阻均为已。若电流表内阻、电压表内阻均为已知，采用内接、外接均可。实验中读出电表的示数后，根据知，采用内接、外接均可。实验中读出电表的示数后，根据已知电表的内阻进行数据处理，可以消除电表内阻影响造成已知电表的内阻进行数据处理，可以消除电表内阻影响造成的系统误差。若不定量计算由电表内阻影响造成的系统误差，的系统误差。若不定量计算由电表内阻影响造成的系统误差，则应按则应按(1)确定连接方式。确定连接方式。典例典例1图图71甲、乙是两组同样的实验器材实物图，甲、乙是两组同样的实验器材实
9、物图，用来测量待测电阻用来测量待测电阻R的阻值，每组器材中包括：电池、滑的阻值，每组器材中包括：电池、滑动变阻器、电压表、电流表、待测电阻动变阻器、电压表、电流表、待测电阻R、开关，若干导、开关，若干导线线(图中未标出图中未标出)。图图71 (1)如果待测电阻如果待测电阻R的阻值比电压表的内阻不是小很多，的阻值比电压表的内阻不是小很多，但待测电阻但待测电阻R的阻值比电流表的内阻大很多，试在图的阻值比电流表的内阻大很多，试在图71甲甲中连线，使之成为测量电路；如果待测电阻中连线，使之成为测量电路；如果待测电阻R的阻值比电流的阻值比电流表的内阻不是大很多，但待测电阻表的内阻不是大很多，但待测电阻R
10、的阻值比电压表的内阻的阻值比电压表的内阻小很多，试在图小很多，试在图71乙中连线，使之成为测量电路。乙中连线，使之成为测量电路。(2)如果已知上述电压表的内阻为如果已知上述电压表的内阻为RV和电流表的内阻为和电流表的内阻为RA，要求尽可能多测几组数据，对图，要求尽可能多测几组数据，对图71甲和图乙连成的甲和图乙连成的测量电路，分别写出计算待测电阻的表达式测量电路，分别写出计算待测电阻的表达式(用测得的量和用测得的量和给出的电表内阻来表示给出的电表内阻来表示)。解析解析用伏安法测电阻是一种基本测量方法，其原理用伏安法测电阻是一种基本测量方法，其原理是欧姆定律。为了减小测量的系统误差，要注意电流表
11、内接是欧姆定律。为了减小测量的系统误差，要注意电流表内接法和外接法的选择。法和外接法的选择。图图72 (1)当待测电阻当待测电阻R的阻值比电流表的内阻大很多时，应的阻值比电流表的内阻大很多时，应采用电流表内接法，实物连接如图采用电流表内接法，实物连接如图72甲所示。滑动变阻甲所示。滑动变阻器应采用分压式接法，以增加可调范围，多测几组器应采用分压式接法，以增加可调范围，多测几组I、U值，值，从而得出电阻的多个测量值，再求出平均值，以减小偶然从而得出电阻的多个测量值，再求出平均值，以减小偶然误差。误差。当待测电阻当待测电阻R的阻值比电压表的内阻小很多时，应采的阻值比电压表的内阻小很多时，应采用电流
12、表外接法，实物连接如图乙所示。滑动变阻器也采用电流表外接法，实物连接如图乙所示。滑动变阻器也采用分压式接法。用分压式接法。答案答案见解析见解析图图73图图74 (2)仪器选择仪器选择 用电流表的满偏电流乘以内阻确定电压表的量程。用电流表的满偏电流乘以内阻确定电压表的量程。若没有合适的电压表，可采用已知内阻的电流表代替若没有合适的电压表，可采用已知内阻的电流表代替(安安安安法法)或采用定值电阻乘以通过的电流计算出电压。或采用定值电阻乘以通过的电流计算出电压。用电压表的量程除以内阻确定电流表的量程。若没用电压表的量程除以内阻确定电流表的量程。若没有合适的电流表，可采用已知内阻的电压表代替有合适的电
13、流表，可采用已知内阻的电压表代替(伏伏法伏伏法)或或采用定值电阻分流确定通过电压表的电流。采用定值电阻分流确定通过电压表的电流。典例典例2某电流表的内阻在某电流表的内阻在0.10.2 之间，现要测量之间，现要测量其内阻，可选用的器材如下：其内阻，可选用的器材如下：A待测电流表待测电流表A1(量程量程0.6 A)B电压表电压表V1(量程量程3 V，内阻约，内阻约2 k)C滑动变阻器滑动变阻器R1(最大电阻最大电阻10)D定值电阻定值电阻R2(阻值阻值5)E电源电源E(电动势电动势4 V)F开关开关S及导线若干及导线若干 (1)在虚线框中画出实验电路图；在虚线框中画出实验电路图；(2)若测得电压表
14、若测得电压表V1的读数为的读数为U，电流表，电流表A1的读数为的读数为I，则，则电流表电流表A1内阻的表达式为内阻的表达式为RA1_。图图75 3用伏安法测电源电动势和内阻，电流表两种接法的用伏安法测电源电动势和内阻，电流表两种接法的选择选择 用伏安法测电源电动势和内阻有如图用伏安法测电源电动势和内阻有如图76甲、乙所示两甲、乙所示两种接法。根据闭合电路的欧姆定律列方程分析求解，可得下种接法。根据闭合电路的欧姆定律列方程分析求解，可得下面的结论：面的结论：图图76 若考虑电压表内阻若考虑电压表内阻RV、电流表内阻、电流表内阻RA的影响，用图的影响，用图6甲甲接法测量时有接法测量时有 r测测rR
15、V/(RVr)E测测RVE/(RVr)可见内阻的测量值可见内阻的测量值r测测小于真实值小于真实值r，绝对误差为，绝对误差为|r|rr测测r2/(RVr)相对误差为相对误差为|r|/rr/(RVr)电动势的测量值电动势的测量值E测测小于真实值小于真实值E，绝对误差为，绝对误差为|E|EE测测rE/(RVr)相对误差为相对误差为|E|/Er/(RVr)从以上分析可以看出，用图从以上分析可以看出，用图76甲电路测量，电动势与甲电路测量，电动势与内阻的测量值均小于真实值，相对误差的大小取决于电压表内阻的测量值均小于真实值，相对误差的大小取决于电压表的内阻，与电流表的内阻无关。的内阻，与电流表的内阻无关
16、。对于用图对于用图76乙电路测量，作类似分析可知，乙电路测量，作类似分析可知，r测测RAr，E测测E。可见内阻的测量值偏大，绝对误差为。可见内阻的测量值偏大，绝对误差为|r|r测测rRA，相对误差为，相对误差为|r|/rRA/r。可见用图乙电路测量，。可见用图乙电路测量，电动势的测量值与真实值相同，不产生系统误差。内阻的测电动势的测量值与真实值相同，不产生系统误差。内阻的测量值偏大，其大小取决于电流表的内阻量值偏大，其大小取决于电流表的内阻RA，与，与RV无关。所无关。所以：以：(1)若电源内阻较小若电源内阻较小(与电流表的内阻相近与电流表的内阻相近)应选用图甲应选用图甲电路；若电源内阻很大电
17、路；若电源内阻很大(与电压表的内阻相近与电压表的内阻相近)应选用图乙电应选用图乙电路。路。应该指出的是，在中学物理实验中，一般是测量干电应该指出的是，在中学物理实验中，一般是测量干电池的电动势和内阻。若用图乙电路测量，虽然电动势不产生池的电动势和内阻。若用图乙电路测量，虽然电动势不产生系统误差，但电流表内阻系统误差，但电流表内阻RA往往与电池内阻往往与电池内阻r相差不大，所相差不大，所以测内阻的相对误差会很大。用图甲电路测量，虽然电动势以测内阻的相对误差会很大。用图甲电路测量，虽然电动势和内阻都有相对误差，但和内阻都有相对误差，但RV远大于远大于r的条件很易得到满足，的条件很易得到满足，电动势
18、和内阻的相对误差都很小，所以在中学物理实验中，电动势和内阻的相对误差都很小，所以在中学物理实验中，一般都采用图甲电路测量干电池的电动势和内阻。一般都采用图甲电路测量干电池的电动势和内阻。(2)若已知电压表内阻，而不知电流表内阻，应采用图若已知电压表内阻，而不知电流表内阻，应采用图甲电路，以消除甲电路，以消除RV带来的系统误差。带来的系统误差。(3)若已知电流表内阻，而不知电压表内阻，应采用图若已知电流表内阻，而不知电压表内阻，应采用图乙电路，以消除乙电路，以消除RA带来的系统误差。带来的系统误差。(4)电流表内阻、电压表内阻均为已知，原则上甲、乙电流表内阻、电压表内阻均为已知，原则上甲、乙两种
19、接法均可用，但应注意消除两种接法均可用，但应注意消除RA、RV带来的系统误差。带来的系统误差。若不定量考虑电表内阻的影响，则应按若不定量考虑电表内阻的影响，则应按(1)选择接法。选择接法。典例典例3在做在做“测干电池的电动势和内阻测干电池的电动势和内阻”的实验中，的实验中，备有下列器材供选用：备有下列器材供选用：A干电池一节干电池一节(电动势约为电动势约为1.5 V)B直流电流表直流电流表(量程量程00.6 A3 A,0.6 A挡内阻为挡内阻为0.10，3 A挡内阻为挡内阻为0.025)C直流电压表直流电压表(量程量程03 V15 V,3 V挡内阻为挡内阻为5 k，15 V挡内阻为挡内阻为25
20、 k)D滑动变阻器滑动变阻器(阻值范围阻值范围015，允许最大电流为，允许最大电流为1 A)E滑动变阻器滑动变阻器(阻值范围阻值范围01 000，允许最大电流为，允许最大电流为0.5 A)F电键电键G导线若干导线若干H电池夹电池夹图图77 (1)将选定的器材按实验要求的电路将选定的器材按实验要求的电路(系统误差较小系统误差较小)，在如图在如图77所示的实物图上连线。所示的实物图上连线。(2)根据实验记录，画出的根据实验记录，画出的UI图象如图图象如图78所示，可所示，可知待测电池的内阻为知待测电池的内阻为_。(3)按本实验要求的电路测出的按本实验要求的电路测出的E测测_E真真，r测测_r真真。
21、(填填“大于大于”“”“小于小于”或或“等于等于”)图图78 解析解析(1)连接图如图连接图如图79所示。此问涉及三点：所示。此问涉及三点：仪仪器的选择，应选器的选择，应选A、B(00.6 A)、C(03 V)、D、F、G、H。电路设计，要求系统误差较小，因干电池的内阻很小，与电路设计，要求系统误差较小，因干电池的内阻很小，与直流电流表直流电流表(0.6 A挡挡)的内阻相近，应采用电流表外接法的内阻相近，应采用电流表外接法(相对相对于电源而言于电源而言)。连接实物图，要按设计的电路顺序连线。连接实物图，要按设计的电路顺序连线。图图79答案答案(1)如图如图79所示所示(2)1(3)小于小于小于
22、小于 五、选择控制电路五、选择控制电路 对滑动变阻器的两种接法对滑动变阻器的两种接法两种控制电路的比较与选两种控制电路的比较与选择归纳如下表。择归纳如下表。EIL限限流流式式电路消耗电路消耗的总功率的总功率负载负载RL上的电上的电流调节范围流调节范围负载负载RL上的电上的电压调节范围压调节范围电路图电路图分压式电路的电压、电流调节范围大，但电路消耗的分压式电路的电压、电流调节范围大，但电路消耗的功率较大功率较大比比较较E(ILIaP)0ULE分分压压式式电路消耗电路消耗的总功率的总功率负载负载RL上的电上的电流调节范围流调节范围负载负载RL上的电上的电压调节范围压调节范围电路图电路图 滑动变阻
23、器以何种方式接入电路中，应遵循安全性、精确滑动变阻器以何种方式接入电路中，应遵循安全性、精确性、方便性、节能性的原则，综合考虑，灵活选用。性、方便性、节能性的原则，综合考虑，灵活选用。在下列三种情况下必须采用分压式接法：在下列三种情况下必须采用分压式接法：(1)要求通过被控制部分的电流或电压实现从零开始调节要求通过被控制部分的电流或电压实现从零开始调节(例如测定导体的伏安特性，从零刻度开始校对改装后的电表例如测定导体的伏安特性，从零刻度开始校对改装后的电表等等)，即大范围测量时，必须采用分压式接法。，即大范围测量时，必须采用分压式接法。(2)当用电器的电阻当用电器的电阻RL远大于滑动变阻器的电
24、阻远大于滑动变阻器的电阻R0，且实验，且实验要求电压变化范围较大要求电压变化范围较大(或要求测量多组数据或要求测量多组数据)时，必须采用分时，必须采用分压式接法。压式接法。(3)若采用限流式接法，电路中的实际电压若采用限流式接法，电路中的实际电压(或电流或电流)的最小的最小值仍超过值仍超过RL的额定电压的额定电压(或电流或电流)时，只能采用分压式接法。时，只能采用分压式接法。在下列三种情况下可采用限流式接法：在下列三种情况下可采用限流式接法：(1)测量时电路中的电流、电压没有从零开始调节的要测量时电路中的电流、电压没有从零开始调节的要求，只是小范围的测量，且求，只是小范围的测量，且RL与与R0
25、接近，或接近，或RL略小于略小于R0时，时，采用限流式接法。采用限流式接法。(2)电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不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。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，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，采用限流两者均可采用时，可考虑安装简便和节能因素，采用限流式接法。式接法。典例典例4有一电阻有一电阻Rx，其阻值在，其阻值在100200 之间，额之间，额定功率为定功率为0.25 W，现用伏安法较准确地测量它的
26、电阻值，现用伏安法较准确地测量它的电阻值，实验室中备有下表中所列器材：实验室中备有下表中所列器材：开关及导线开关及导线电动势电动势12 VE直流电源直流电源阻值范围阻值范围020 R滑动变阻器滑动变阻器量程量程010 V，内阻为，内阻为20 kV2电压表电压表量程量程05 V，内阻为，内阻为10 kV1电压表电压表量程量程03 mA，内阻为，内阻为0.001 A2电流表电流表量程量程050 mA，内阻为，内阻为20 A1电流表电流表规格规格代号代号器材器材 (1)为了保护被测电阻不被烧坏，实验中电阻两端的为了保护被测电阻不被烧坏，实验中电阻两端的电压应控制在电压应控制在_ V以下，电压表应选以
27、下，电压表应选_。(2)为了保护被测电阻，通过它的电流应控制在为了保护被测电阻，通过它的电流应控制在_ A以下，电流表应选以下，电流表应选_。(3)根据题意画出实验电路图。根据题意画出实验电路图。解析解析待测电阻的阻值范围较大，在待测电阻的阻值范围较大，在100200 之之间，又有功率限制。应据功率、电阻的大小范围估算电流、间，又有功率限制。应据功率、电阻的大小范围估算电流、电压。电压。图图710答案答案(1)5V1(2)0.035A1(3)如图如图710所示所示专题练习专题练习1(2013济南模拟济南模拟)为了测量某待测电阻为了测量某待测电阻Rx的阻值的阻值(约为约为30)。有以下一些器材可
28、供选择：。有以下一些器材可供选择：电流表：电流表：A1(量程量程050 mA，内阻约，内阻约10)A2(量程量程03 A，内阻约，内阻约0.12)电压表：电压表：V1(量程量程03 V，内阻很大，内阻很大)V2(量程量程015 V，内阻很大，内阻很大)电源电源E(电动势约为电动势约为3 V，内阻约为，内阻约为0.2)定值电阻定值电阻R(20，允许最大电流，允许最大电流1.0 A)滑动变阻器滑动变阻器R1(010，允许最大电流，允许最大电流2.0 A)滑动变阻器滑动变阻器R2(01 k，允许最大电流，允许最大电流0.5 A)单刀单掷开关单刀单掷开关S一个，导线若干一个，导线若干(1)电流表应选电
29、流表应选_，电压表应选，电压表应选_，滑动变阻，滑动变阻器应选器应选_(填字母代号填字母代号)。(2)请在方框中画出测量电阻请在方框中画出测量电阻Rx的实验电路图的实验电路图(要求所测量值要求所测量值范围尽可能大范围尽可能大)。(3)某次测量中，电压表示数为某次测量中，电压表示数为U时，电流表示数为时，电流表示数为I，则计，则计算待测电阻阻值的表达式为算待测电阻阻值的表达式为Rx_。解析：解析：(1)首先，选取唯一性器材：电源首先，选取唯一性器材：电源E(电动势约为电动势约为3 V、内阻约为内阻约为0.2)，定值电阻，定值电阻R(20，允许最大电流，允许最大电流1.0 A)，单，单刀单掷开关刀
30、单掷开关S一个，导线若干。一个，导线若干。电源电动势约为电源电动势约为3 V，所以电压表选择，所以电压表选择V1(量程量程03 V，内阻，内阻很大很大)；待测电阻；待测电阻Rx的阻值约为的阻值约为30，流过，流过Rx最大电流为最大电流为3 V/30 0.1 A100 mA，如果电流表选择，如果电流表选择A2(量程量程03 A，内阻约内阻约0.12)，指针偏转很小，测量不准确，所以只能选择，指针偏转很小，测量不准确，所以只能选择A1(量程量程050 mA，内阻约，内阻约10)；滑动变阻器；滑动变阻器R2的全值电阻的全值电阻太大，操作不便，所以滑动变阻器应选太大，操作不便，所以滑动变阻器应选R1(
31、010、允许最、允许最大电流大电流2.0 A)。(2)因为实验要求所测量值范围尽可能大，所以滑动变阻器因为实验要求所测量值范围尽可能大，所以滑动变阻器R1要采用分压接法；因为待测电阻要采用分压接法；因为待测电阻Rx的阻值远小于电压表的阻值远小于电压表内阻，所以电流表要外接；为了使流过电流表的电流不超内阻，所以电流表要外接；为了使流过电流表的电流不超过其最大量程即过其最大量程即50 mA，应与待测电阻串联一个定值电阻，应与待测电阻串联一个定值电阻R起保护电路。实验原理图如图所示。起保护电路。实验原理图如图所示。2某待测电阻某待测电阻Rx的阻值约为的阻值约为20，实验室提供如下器材：，实验室提供如
32、下器材：A电流表电流表A1(量程量程150 mA，内阻，内阻r110)；B电流表电流表A2(量程量程20 mA，内阻，内阻r230)；C定值电阻定值电阻R010；D滑动变阻器滑动变阻器R，最大阻值为，最大阻值为10；E电源电源E，电动势为，电动势为4 V(内阻不计内阻不计)；F开关开关S及导线若干。及导线若干。(2)实验时电流表实验时电流表A1的读数为的读数为I1，电流表，电流表A2的读数为的读数为I2，用，用已知量和测得的物理量表示已知量和测得的物理量表示Rx，则，则Rx_。3要测量电压表要测量电压表V1的内阻的内阻RV，其量程为，其量程为2 V，内阻约为，内阻约为2 k。实验室提供的器材有
33、：。实验室提供的器材有：电流表电流表A，量程，量程0.6 A，内阻约，内阻约0.1；电压表电压表V2，量程，量程5 V，内阻，内阻5 k；定值电阻定值电阻R1，阻值，阻值30；定值电阻定值电阻R2，阻值，阻值3 k；滑动变阻器滑动变阻器R3，最大阻值，最大阻值100，额定电流，额定电流1.5 A；电源电源E，电动势，电动势6 V，内阻约，内阻约0.5；开关开关S一个，导线若干。一个，导线若干。(1)有人拟将待测电压表有人拟将待测电压表V1和电流表和电流表A串联接入串联接入电压合适的测量电路中，测出电压合适的测量电路中，测出V1的电压和电流，的电压和电流，再计算出再计算出RV。该方案实际上不可行
34、，其最主要。该方案实际上不可行，其最主要的原因是的原因是_；(2)请从上述器材中选择必要的器材，设计一个测量电压表请从上述器材中选择必要的器材，设计一个测量电压表V1的内的内阻阻RV的实验电路。要求测量尽量准确，实验须在同一电路中，且的实验电路。要求测量尽量准确，实验须在同一电路中，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(图图711中电源与开关已连好中电源与开关已连好)，并标出所选元件的相应字母代号；，并标出所选元件的相应字母代号；(3)由上问写出由上问写出V1的内阻的内阻RV的表达式，说明式中各测量量的物理意的表达式，说明式
35、中各测量量的物理意义。义。图图7114某同学在实验室测定一节干电池的电动势和内阻，实验某同学在实验室测定一节干电池的电动势和内阻，实验室有如下器材：室有如下器材：A待测干电池；待测干电池；B表头表头G(量程量程3 mA，内阻，内阻r120)；C电流表电流表A(量程量程0.6 A，内阻，内阻r20.2)；D滑动变阻器甲滑动变阻器甲(最大阻值最大阻值10)；E滑动变阻器乙滑动变阻器乙(最大阻值最大阻值100)；F定值电阻定值电阻(R1100)；G定值电阻定值电阻(R2500)；H定值电阻定值电阻(R31.5 k)；I开关开关S及导线若干。及导线若干。(1)由于没有电压表，他决定用表头和定值电阻改装
36、，定值电阻由于没有电压表，他决定用表头和定值电阻改装，定值电阻应选用应选用_，为了方便并能较准确地测量，滑动，为了方便并能较准确地测量，滑动变阻器应选用变阻器应选用_。(填写各器材前的序号填写各器材前的序号)(2)请画出实验电路图。请画出实验电路图。(3)若某次测量中表头若某次测量中表头G的示数为的示数为I1，电流表，电流表A的示数为的示数为I2，改变，改变滑动变阻器阻值后，表头滑动变阻器阻值后，表头G的示数为的示数为I1，电流表，电流表A的示数为的示数为I2，则电源的内阻则电源的内阻r_，电动势，电动势E_。解析：解析：(1)改装后的电压表的量程应比一节干电池的电动势改装后的电压表的量程应比一节干电池的电动势(约为约为1.5 V)略大些。将三个定值电阻略大些。将三个定值电阻R1、R2、R3分别代入分别代入UIg(r1R)中得到中得到0.36 V、1.56 V、4.56 V，故定值电阻应选，故定值电阻应选R2(G)；从精确性原则出发，滑动变阻器最大阻值应尽可能；从精确性原则出发，滑动变阻器最大阻值应尽可能小些，故选甲小些，故选甲(D)。(2)实验电路如图所示。实验电路如图所示。课时跟踪检测课时跟踪检测见见“课时跟踪课时跟踪检测（二十八）检测（二十八）”章末验收章末验收评估见评估见“阶段验阶段验收评估收评估（七）（七）”
