2006年竞赛辅导---(五)电路设计问题和故障问题

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1、电路设计问题一1．在图的电路中，R为待测电阻，阻值约为5欧。给你的器材有：滑动变阻器（2安，0～10欧）；电压表，有2个量程，分别为0～3伏、0～15伏；电流表，有2个量程，分别为0～0.6安、0～3安；电池组为新干电池3节串联。两只电表的量程可采用以下4种选法，但为使测量时能较准确地读数，最后，两只电表的量程应采用[]A．0～0.6安和0～1.5伏。B．0～3安和0～15伏。C．0～0.6安和0～3伏。D．0～3安和0～3伏。思路点拨电学实验中，为了安全、准确地测量和读取实验数据，应该注意正确地选用

2、有关的仪表，通常最值得注意的有两点：首先要注意安全，即被测量的物理量的值不能超过所用仪表允许测量的最大值(即此仪表的量程)；其次要使被测量量能尽量清楚准确地显示出来，这就要求不能盲目地选用大量程的仪表而应该根据被测量量的大小来选用适当大小量程的仪表，例如有量程为10A的电流表和量程为1A的电流表各一只，要测量约为0．8A的电流的大小，显然应选用量程为1A的电流表来进行测量，如果盲目地选大量程的表而选用了量程为10A的电流表去测量，此时尽管被测电流没有超过此表的量程，是很安全的(即不会因超量程而损坏电表

3、)，但被测电流相对于此表的满偏电流来说是太小了，则此时电流表的指针将偏转很少，这是很难将其电流值读准的．结合本题的实验电路和所提供的可供选择的器材来考虑：电源为3节新电池串联，则其所能提供的电压为4．5V，由于有一滑动变阻器与待测电阻串联，注意到待测电阻约为5Q，滑动变阻器最大阻值为10Q，则通过调节滑动变阻器，可以使待测电阻上的电压在1．5V至4．5V的范围内变化．这样，为测量待测电阻两端的电压，电压表的量程应选用0～3V(如选用0～15)V量程，则测量待测电阻上电压时电压表指针偏转都会太少，这样读

4、数的误差将太大而影响实验结果．而选用0～3V量程时，则可通过滑动变阻器的调节，使加在待测电阻上的电压在3V以内变化，这样，电压的读数误差就小多了．而所测出的待测电阻的阻值，并不会因为加在它两端的电压小了而不准．加在待测电阻两端的电压最大值限制为3V，则通过它的电流便被限制在约0．6A之内，所以电流表的量程应选0～0．6A．由上可见，本题的C为正确选项。答案：C2.某医院要安装一种呼唤电铃，使各病床的病人均可单独呼叫，只要一按床头的开关，值班室的电铃就响，且与该病床相对应的指示灯亮，请在图中画出正确的连

5、接方法。思路点拨按照要求，例如甲床头只要按自己的开关，则值班电铃就响，与甲床对应的指示灯就亮，可见，电源、开关、电铃和指示灯四者应连接成一闭合电路．而乙床按其所对应的开关时，则应该同样有电铃响，乙床的指示灯亮而甲床的指示灯不亮．可见在总的电路中，应该是将每个病床的开关与其对应的指示灯连接起来组成一条支路，将所有这些支路关联起来再与电源和电铃串联起来．答案：如图所示。电路设计问题二做电学实验时需要测量约0.5安的电流，但是实验室内当时只有一个量程为0.3安的电流表。如果手边有12伏学生电源、0～50欧的

6、滑动变阻器、电炉用的电阻丝，以及导线和开关，有什么简单办法可以把电表的量程临时地近似改为0.6安？画出电路图，简述操作步骤。思路点拨如图，设有某一很小的电阻与电流表A并联，当它们接入电路中时，通过电流表的电流为I1，通过电阻R的电流为I2，通过这一并联部分的总电流为I＝I1＋I2．显然，若我们把图中虚线框内的整体视为一个新的电流表A’，则流过原电流表A的电流为I1时，流过新电流表A’的电流便为I(I＝I1＋I2)．若I1为A的量程，则I便为A’的量程．答案:电路图如图操作步骤：(1)照图连接电路，滑动

7、变阻器的滑片放在电阻最大的位置，开关处于断开状态，电阻丝的M端拧在电流表的一个接线柱上，N端暂时不连；(2)闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表达到满刻度；(3)试看将电阻丝的不同位置连在电流表的另一个接线柱上，以改变接人电路中电阻丝的长度，当电流表达到半偏时(即电流表指针指在满刻度一半的地方时)将这个位置拧紧在接线柱上．引申拓展平时我们在进行电路计算时，通常都没有考虑电流表的电阻，即认为电流表的电阻是零．事实上，任何一个电流表都有它一定的电阻，只是这个阻值一般都很小(相对于电路中其它电阻来说)，因此将

8、它忽略不计并不会对计算结果有明显影响．而在本题中，要把电流表的量程扩大，相当于对电流表本身做一次改造，显然这时是不能忽略它的电阻了．本题做法的道理是：由于电流表的电阻远小于滑动变阻器接入电路的电阻，则当再以一电阻丝与电流表并联后，两者并联后的总电阻将比原电流表的电阻更小．而这样对整个电路来说，由于滑动变阻器的滑片未动，其接入电路的电阻未变，则相当于整个电路的总电阻只发生了微小的可忽略的变化，即此时通过电路的总电流不变，仍为原来使电流表满偏的电流．而此时电