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微专题七 处理电学设计性试验的思路与方法
1．如图甲所示为某一型号二极管，其两端分别记为A和B．图乙为它的伏安特性曲线，其外表所标示的极性已看不清，为确定该二极管的极性，用多用电表的电阻挡进行测量．
(1)首先对多用电表进行机械调零，然后将红、黑表笔正确插入插孔后，选用×100挡进行测量，在测量前要进行的操作步骤为________________________________________．
(2)将多用电表的红表笔与二极管的A端、黑表笔与二极管的B端相连时，表的指针偏转角度很大；调换表笔的连接后，表的指针偏转角度很小，由上述测量可知该二极管的正极为________(填“A”或“B”)端．
(3)当给该二极管加上反向30 V电压时，用伏安法测量其电阻值，供应的器材有：
①电动势40 V电源；
②电流表A1，量程0.6 A，内阻约10 Ω；
③电流表A2量程50 μA，内阻约100 Ω；
④电压表V，量程为50 V，内阻约100 kΩ；
⑤滑动变阻器，总电阻100 Ω；
⑥开关、导线若干．
在供应的两块电流表中应选用________(填“②”或“③”)，在虚线框内画出试验电路图(二极管的符号已画在图中)．
答案：(1)将红黑表笔短接，调整调零旋钮，使指针指到电阻的零刻度处 (2)B (3)③ 电路如图所示
解析：(1)欧姆调零的具体步骤为：将红黑表笔短接，调整调零旋钮，使指针指到电阻的零刻度处．(2)二极管正向电阻很小，反向电阻极大，多用电表的电流方向是“红进黑出”，可知该二极管的正极为B端．(3)依据图乙，当反向电压为30 V时，反向电流不超过50 μA，故电流表选③；二极管反向电阻极大，电流表应当接受内接法，为了多测几组数据，滑动变阻器接受分压接法．
2．试验室新进了一批低电阻的电磁螺线管，课外活动小组的同学设计了一个试验来测算螺线管的电阻．他们选择了多用电表、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、导线和同学电源等．
(1)他们使用多用电表粗测金属丝的电阻，操作过程分以下三个步骤：
①将红表笔插入多用电表的________(填“正”或“负”)插孔、黑表笔插入多用电表的另一个插孔；选择电阻挡“×1”；
②________________________________________________________________________；
③把红、黑表笔分别与螺线管金属丝的两端相连，多用电表的示数如图所示，读数为________ Ω.
(2)依据多用电表示数，为了减小试验误差，并在试验中获得
较大的电压调整范围，应从下图中的A、B、C、D四个电路中选择________电路来测量金属丝电阻．
(3)他们正确连接电路，连通电源后，调整滑动变阻器，发觉电流表始终无示数．请设计一种方案，利用多用电表检查电路故障并写出推断依据．(只需写出简要步骤)
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________.
答案：(1)正 将红、黑表笔短接，调整调零旋钮调零 4
(2)D (3)①使用多用电表的电压挡位，接通电源，逐个测量各元件、导线上的电压，若电压等于电源电压，说明该元件或导线消灭断路故障 ②使用多用电表的电阻挡位，断开电路或拆下元件、导线，逐个测量各元件、导线上的电阻，若电阻为无穷大，说明该元件或导线消灭断路故障
解析：(1)①将红、黑表笔分别插入多用电表的“＋”、“－”插孔；选择电阻挡“×1”；②将红、黑表笔短接，调整调零旋钮调零；③读数为4 Ω.(2)选择D电路，被测螺线管电阻为4 Ω，电流表接受外接法误差较小，要获得较大电压变化范围，滑动变阻器接受分压式接法．
3．有一量程为0～5 V的电压表V，某同学为了知道它的内阻，接受了下列测量方法：
(1)该同学利用欧姆表通过图甲的方式进行测量．测量时欧姆表的黑表笔应当与电压表的________(填“正”或“负”)极接线柱相连，红表笔与另一接线柱相连．在欧姆表的挡位位于“×1 k”挡时，欧姆表的示数如图乙所示，则电压表的内阻RV约为________kΩ.
(2)为了更精确 地测出这块电压表V的内阻，该同学在试验室找到了下列器材：
电压表V1：量程0～10 V
定值电阻R0：阻值5 000 Ω
滑动变阻器R1：0～50 Ω
滑动变阻器R2：0～10 kΩ
电源E：电动势12 V，内阻很小
开关S、导线若干
该同学设计了图丙所示的电路，其中甲为________，乙为________(填“V”或“V1”)．滑动变阻器应选________(填“R1”或“R2”)．该同学通过调整滑动变阻器的阻值，得到电压表V、V1的多组读数U、U1，以U为纵坐标、U1为横坐标建立坐标系并画出相应图象，如图丁所示．若图象的斜率为k，则电压表V的内阻RV＝________(用k和R0表示)．
答案：(1)正 4.5(或4.50) (2)V1 V R1
解析：由串联电路电压的关系：
U1＝U＋R0，U＝U1
所以，斜率k＝
解得RV＝
4．(2021·吉林市复习检测)待测电阻Rx的阻值为20 Ω，现要测量其阻值，试验室供应器材如下：
A．电流表A1(量程150 mA，内阻约为10 Ω)
B．电流表A2(量程20 mA，内阻r2＝30 Ω)
C．电压表V(量程15 V，内阻约为3 000 Ω)
D．定值电阻R0＝100 Ω
E．滑动变阻器R1，最大阻值为5 Ω，额定电流为1.0 A．
F．滑动变阻器R2，最大阻值为50 Ω，额定电流为0.5 A．
G．电源E，电动势E＝4 V(内阻不计)
H．开关S及导线若干
(1)为了使电表调整范围较大，测量精确 ，测量时电表读数不得小于其量程的，请从所给的器材中选择合适的试验器材______________(均用器材前对应的序号字母填空)；
(2)依据你选择的试验器材，请你在虚线框内画出测量R的最佳试验电路图并标明元件符号；
(3)待测电阻的表达式为Rx＝________，式中各符号的物理意义为___________________ __________________．
答案：(1)ABDEGH (2)如图所示
(3) 其中I1、I2分别为A1和A2表示数，R0与r2分别为定值电阻和A2内阻的阻值．
解析：本题的基本思路是伏安法测电阻．电源电动势为4 V，15 V的电压表明显量程太大，电流表A2量程20 mA，且内阻已知，可以改装为电压表，题目要求电表调整范围较大，所以变阻器用分压电路，选小电阻．
5．在测量电源的电动势和内阻的试验中，由于所用电压表(视为抱负电压表)的量程较小，某同学设计了如图所示的实物电路．
(1)试验时，应先将电阻箱的电阻调到________(填“最大值”、“最小值”或“任意值”)．
(2)转变电阻箱的阻值R，分别测出阻值R0＝10 Ω的定值电阻两端的电压U.下列两组R的取值方案中，比较合理的方案是________(填“1”或“2”).
方案编号
电阻箱的阻值R/Ω
1
400.0
350.0
300.0
250.0
200.0
2
80.0
70.0
60.0
50.0
40.0
(3)依据试验数据描点，绘出的 －R图象是一条直线，若直线的斜率为k，在坐标轴上的截距为b，则该电源的电动势E＝________，内阻r＝________.(用k、b和R0表示)
答案：(1)最大值 (2)2 (3) －R0
解析：(1)试验时，应使电路中的电阻阻值最大，所以应先将电阻箱的电阻调到最大．
(2)方案1中R的阻值与R0相差较大，则R0两端的电压过小，电压表的示数过小，不能精确 测量R0两端的电压，所以方案1不合理；方案2中R的阻值与R0相差较小，R0两端的电压较大，电压表的示数较大，所以方案2比较合理．
(3)依据闭合电路欧姆定律有：E＝(R0＋R＋r)
则＝R＋
由k＝得E＝
由b＝得r＝－R0.
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