电学实验中可变电阻选择“四法”

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1、在电学实验考题中,经常遇到这样的题目,题中给出两种规格的可变电阻(滑动变阻器、电阻箱、电位器),让考生根据题目要求进行合理的选择。对于这类题目,辅导老师和考生总感觉无规律可循。总结近几年考题中此类题目的解答,笔者认为,解这类题目,只要我们从保证电路的安全、保证测量的精确、使得调节方便、满足特殊要求四个方面入手进行分析考虑,即可判断出合理的选择。  一、保证电路安全  例1、(1988年全国高考物理试题)(1)如图1是测定电流表内阻实验的电路图,电流表的内阻约在100Ω左右,满偏电流为500μA,用电池作电源。实验室中配有的可变电阻为:  

2、A.电阻箱、阻值范围为0~10Ω  B.电阻箱、阻值范围为0~9999Ω  C.电位器、阻值范围为0~200Ω  D.电位器、阻值范围为0~20kΩ  在上述配有的可变电阻中,电路图中的R应选用_____,R′应选用______(填写字母代号)  (2)某学生进行的实验步骤如下:  ①先将R的阻值调到最大,合上K1,调节R的阻值,使电流表的指针偏转到满刻度。  ②合上K2,调节R′和R的阻值,使电流表的指针偏转到满刻度的一半。  ③记下R′的阻值。  指出上述实验步骤中有什么错误。答:_____________。  (3)如果按正确实验步

3、骤测得R′的值为100Ω,已知电流表满偏电流为500μA,现在要把它改装为量程为2V的伏特表,则应串联的分压电阻为_______Ω。  (4)以下说法中正确的是()  A.上述电流表的内阻的测得值比其真实值小。这一因素使得用上述改装成的伏特表测定电压时,其读数比伏特表两端的实际电压小  B.上述电流表的内阻的测得值比其真实值大。这一因素使得用上述改装成的伏特表测定电压时,其读数比伏特表两端的实际电压小  C.上述电流表的内阻的测得值比其真实值小。这一因素使得用上述改装成的伏特表测定电压时,其读数比伏特表两端的实际电压大  D.上述电流表的

4、内阻的测得值比其真实值大。这一因素使得用上述改装成的伏特表测定电压时,其读数比伏特表两端的实际电压大  分析:本题涉及的实验是利用半偏法测电表的内阻,第(1)问即为可变电阻的选择问题。因为R′需要读出阻值的具体数值,且电流表的内阻约100Ω,故只能选B。电路中的最大电流即电流表的满偏电流为500μA,由欧姆定律可判定,即使在一节干电池供电,电路中总电阻的最小值Rmin=E/Ig=1.5/5×10-4=3000Ω,由此可看出,从电路中各实验器材的安全角度出发,R只能选D。题目中其它答案:(2)合上K2后,不应在调节R的阻值;(3)3900Ω

5、;(4)A。  二、保证测量精确  例2、(2003年北京东城高考模拟题)如图2所示电路是测量电流表内阻的实物连接图,实验的操作步骤如下:  ①将电阻箱R的电阻调到零;  ②闭合开关,调节滑动变阻器R1的滑片,使得电流表达到满偏电流I0;  ③保持滑动变阻器的滑片位置不变,调节电阻箱的电阻,使得电流表的示数为I0/2;  ④读出电阻箱的电阻值Rx,可以认为电流表的内阻r测=Rx。  (1)请在右侧画出测量电流表内阻的电路图。  (2)已知电流表的量程是50mA,内阻约是40Ω。  可供选择的滑动变阻器R1有:  (A)阻值0-10Ω,额定

6、电流2A  (B)阻值0-50Ω,额定电流1.5A;  可供选择的电阻箱R有:  (C)阻值0-99.9Ω  (D)阻值0-999Ω。  为了比较准确地测量出电流表的内阻,应选用的滑动变阻器R1是______;电阻箱R是_________。(填仪器前的字母代号)  (3)本实验中电流表的测量值r测与电流表内阻的真实值r真相比,有()  A.r测>r真B.r测

7、:这是一道依据学科理论、实验方法和仪器的课外实验,有点设计性味道,题目给出了实物连接图、步骤,让考生画出电路图,选择相关的器材进行误差分析,情景较新颖。(1)电路图略;(2)实验电路原理图可等效为图3,根据电路原理图可知,为使测量结果精确,需使得在调节电阻箱阻值时,对电路的影响尽可能小。若忽略电源的内阻,设在电阻箱调至零,调至满偏时,与电流表并联部分的电阻为R1′,则R1′=I0RxR1/E,而此时并联部分电路阻值R并=Rx·R1′/(Rx+R1′)。当调节电阻箱电阻为R′时,并联部分电路阻值R并=(Rx+R′)·R1′/(Rx+R′+R

8、1′)。因为在并联电路中,两电阻阻值相差越大,其并联等效电阻越接近于小阻值的电阻,在大阻值电阻增大时,并联等效阻值变化很小。又本实验中与电流表相连支路电阻是变化的,且要增大,故为减小实验误差,

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