定值电阻在高考实验设计中的用途总结
定值电阻在电路设计中的作用
定值电阻在电路设计中的作用电学实验一向是高考中的热点和难点， 这部分知识学生最怕的是电路设计，尤其是定值电阻的应用教材中很少涉及， 教师在教学中容易忽视这部分内容，但考查学生的电路设计实验中又往往出现定值电阻， 学生倍感困惑，不知道怎么用它；我在高三的电学实验教学中屡 屡被学生问及相关问题， 因此引导学生研究“定值电阻在电路设计中的作用”专题，总结出以下一些规律：一、定值电阻用于电表的改装，扩大电表的量程常见的有三类：①将电流表改装为电压表，利用了串联电阻分压性质；②扩大电流表的量程，禾U 用了并联电阻分流的性质③扩大电压表的量程，禾U 用了串联电阻分压性质。
例1为了测定一节干电池的电动势和内阻，在实验中备有下列器材： ① 干电池（电动势约为 1.5V ，内电阻小于1.0"） ② 电流表G （满偏电流1.5mA ，内阻R G）③ 电流表A （0〜0.6A,内阻0.1门） ④滑动变阻器 R （0〜20门,10A ）⑤滑动变阻器 R , （0〜100" , 1A ）⑥定值电阻R s = 9901.1请画出你利用本题所提供的器材而设计的实验电路图（实验数据要求尽量准确） 分析：题设电流表 A 可测外电路的电流；将电流表 G 与定值电阻R s =990, |串联正好改装为 0〜1.5V 的电压表，测外电压；多测出几组I 、U 的数据，用图像法来处理数据，求出E 、r 的值。
思考1 :现要测量一电动势约为 4.5V ，内阻约为5.0"的电源的电动势 和内阻，在实验中备有下列器材电压表（0〜6V ）、电流表（0〜200 mA 、内阻变阻器R （最大阻值约10。
）、定值电阻（R °=20）—个、导线若干。
请画出你利用本题所提供 的器材而设计的实验电路图提示：若直接把电流表串联进电路中，电路中的最小电流为4 5------ 1-A =0 225A 200mA ,即电流表的量程偏小，应将定值电阻与电流表并联，这样5 5 10电流表的量程扩大为 700mA 即可。
定值电阻在电学实验中的重要作用
定值电阻在电学实验中的重要作用电学实验是所有高中生头疼的问题，它的复杂性正在于对实验中方方面面的考虑必须周到，包括电表的偏转、量程大小以及滑动变阻器的限流与分压接法的选择等等，然而，定值电阻却成了许多学生忽略的细节，殊不知，定值电阻在电学实验中起到的作用往往是关键性的，在你疑惑不解的时候或许就是让问题“柳岸花明又一村”的法宝，下面就简单地对定值电阻的作用作一些探讨。
一、充当电路中的保护电阻，限制电流，防止电流过大烧毁仪器。
这是大多数人都烂熟于心的，就不具体论述了。
二、限制电流，使电流不超过电表的量程，便于测量下面就这个问题举一个例子进行分析例：用伏安法测量一个阻值约为20Ω的未知电阻R x的阻值有下列器材电源E（电动势3V，内阻可忽略不计）电流表A1（量程约0~50mA，内阻约12Ω）电流表A2（量程约0~3A，内阻约0.12Ω）电压表V1（量程约0~3V，内阻约3KΩ）电压表V2（量程约0~15V，内阻约15KΩ）滑动变阻器R1（0~10Ω，允许最大电流2.0A）滑动变阻器R2（0~1000Ω，允许最大电流0.5A）定值电阻R（30Ω，允许最大电流1.0A）开关、导线若干：请选择合适的仪器，并画出电路图，写出电阻计算表达式 经过简单的分析，大多数同学都能够选择出正确的器材E 、A 1、V 1、R 1及开关导线，而后又自然而然的画出了分压，外接式的测量电路。
但是我们仔细思考一下便会发现其中存在的问题首先电流表不能超过其量程50mA ，当电流表到达满偏时，R X 两端的电压大约为1V ，此时达不到电压表量程的31，且从实际情况考虑，也并不能让电压表达到满偏，因此必然存在较大的误差，此时定值电阻便派上了大用场，我们将定值电阻R 与未知电阻R X 串联后，接入电路我们会发现，上述的问题已经不存在了，因为R 的存在即使电压表的示数有了较大偏转，又避免了电流过大而超过电流表的量程，计算R X ，只需读出电压表的示数U ，以及电流表的示数I ，R X =U/I-R ，问题就迎刃而解了。
定值电阻在电学实验中的使用
SHANXI EDUCA TION课改新探KEGAI XINTAN电学实验是高三物理教学的重点之一。
电路设计是电学实验中的难点，经常用到定值电阻。
定值电阻如何使用，是学生学习中最困惑的地方。
为此，本文将对电学实验中定值电阻常见的使用方法进行归类分析。
一、定值电阻作为负载电阻使用定值电阻最常见的用途是作为电源的用电器，或作为电源负载的一部分使用，称为负载电阻。
【例1】如图所示电路中,电阻R 1=R 2=3Ω,R 3=6Ω,单刀双掷开关S 扳至1时,电流表的示数为1.0A ，S 扳至2时,电流表示数为1.5A ，求电源的电动势和内电阻(电流表内阻不计)。
解：当开关S 扳至1时，由闭合电路欧姆定律可得：E =I 1æèçöø÷R 1R 3R 1+R 3+R 2+r 当开关S 扳至2时，由闭合电路欧姆定律可得：E =I 2éëêùûú()R 1+R 2R 3R 1+R 2+R 3+r 代入数据可得：E =1×()5+r ①E =1.5×()3+r ②由①、②两式解得E =6V ，r =1Ω点评：定值电阻R 1、R 2、R 3作为电源的负载使用。
通过“两并一串”“两串一并”两种组合，使闭合电路呈现两种状态，可求出电源的电动势和内电阻这两个未知量。
二、定值电阻作为保护电阻使用定值电阻作为保护电阻，是定值电阻第二种常见的使用，这类问题的关键是弄清题目的实验原理，根据提供的数据进行必要的估算，确定保护电阻在电路中的位置和阻值，确保电表、待测元件、电源、滑动变阻器等器材在实验中不被烧坏，这是电路设计中安全性原则的要求。
【例2】现有一特殊的电池，其电动势E 约为9V ，内阻r 在35Ω～55Ω范围内，最大允许电流为50mA 。
为测定这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图甲所示的电路进行实验。
定值电阻在电学实验中妙用 (已发表文稿)
定值电阻在电学实验中的应用四川省资中县第一中学 刘有 641200电学实验的延展性强，与工、农业生产、生活联系紧密，演变出的题难度分布广，效度高，历来是高考实验考查的重点。
在电学实验的众多演变方向中，定值电阻的运用是一个重要方面，笔者根据多年一线教学经验，总结了定值电阻在电学实验中的应用。
一、电路不满足直接测量的要求时，定值电阻作为保护电阻使用解决这类问题的关键是根据提供的数据进行必要的估算，确定好保护电阻在电路中的位置。
1、 保护电阻连在测量电路中；2、 保护电阻连在控制电路中，一般来讲，保护电阻连在控制电路中起到的保护作用更强一些。
例1、从以下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表1A 的内阻1r ，要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据。
电流表（1A ）：量程10mA ，内阻1r ，待测（约40Ω）；电流表（2A ）：量程500μA ，内阻2750r =Ω； 电压表（V ）：量程10V ，内阻310r K =Ω； 电阻（1R ）：阻值约为100Ω，作为保护电阻用； 滑动变阻器（2R ）：总电阻约50Ω； 电池（E ）：电动势1.5V ，内阻很小； 电键（K ），导线若干。
（1）、在空白处画出电路图，标出所用器材的符号。
（2）、若选测量数据中的一组来计算1r ，则所用的表达式为1r =_____________，式中各符号的意义是_________________。
【解析】：（1）、通过计算可知：max0.4A V =1U ，max0.375A V =2U ，所以用电流表（2A ）来测量电流表1A 两端的电压，2A 与1A 并联的总电阻407503840750⨯≈Ω+。
如果滑变连接成限流式，则流过并联电路总电流的最小值为1.517.053850mA =+，2A 与1A 都可能被烧毁，即使把定值电阻1R 串联进电路，流过2A 的最小电流为1.540430100385075040A μ⨯=+++，要确保2A 不被烧毁，滑变接入电路的电阻至少38.63Ω，占滑变总电阻的38.63100%77.25%50⨯=，允许滑变移动的长度只占到总长度的23%左右，操作不方便。
定值电阻的妙用
定值电阻的妙用宜昌市第二中学：张家民定值电阻作为一类很普遍的电学元件，作用看起来好像很单一，但在高中物理电学实验中却经常发挥至关重要的作用。
电学设计型实验是近年来高考考查的热点，也是高三复习教学的重点之一且设计型实验主要以电路设计为主。
电路设计经常要用到定值电阻，定值电阻如何使用往往是学生最感到困惑的地方，也是教学的薄弱环节。
鉴于此，笔者将定值电阻在电路中的作用作为一个专题进行了研究，从而总结出了如下一些规律。
一、定值电阻作为保护电阻使用定值电阻作为保护电阻，是定值电阻最常见的应用。
这类问题的关键是弄清楚题目的设计原理，根据提供的数据进行必要的估算，确定好保护电阻在电路中的位置。
例1、利用下面适当的实验器材，设计一电路来测量电表A1的内阻r1，要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测出多组数据。
A．电流表（A1）量程10mA、内阻r1待测（约40Ω）；B．电流表（A2）量程500μA、内阻r2=750Ω；C．电压表（V）量程10V、内阻r3=10kΩ；D．定值电阻（R1）阻值约为100Ω、做保护电阻用；E．滑动变阻器（R2）总阻值约为50Ω；F．电源（E）电动势1.5V、内阻很小；G．开关（S）、导线若干。
（1）画出电路图，标明所用器材的代号。
（2）若选测量数据中的一组来计算r1，则：所用的表达式为r1=__________，说明式中各符号的意义。
分析：该电路仅需保护支路，保护电阻的位置有如下两个方案，如下图1、2所示。
通过估算可知保护电阻在干路的保护能力比在支路的保护能力略强，但相差极小。
故这两种方案均可。
（解答略）例2、有一电压表V1其量程为3V，内阻约为3000Ω，要准确的测量该电压表的内阻，提供的实验器材有：电源E：电动势约为15V，内阻可忽略不计；电流表A1：量程为0~100mA，内阻r120Ω；电压表V2：量程为２V，内阻r2=2000Ω；定值电阻R1：阻值20Ω；定值电阻R2：阻值3Ω；滑动变阻器R0：最大阻值10Ω，额定电流1Ａ；单刀单掷开关S，导线若干。
2020年高考物理电学难点专题精讲： 定值电阻的运用
定值电阻在电学设计性实验中的巧用设计性物理实验是近几年高考试题中的一个新亮点，也是高三复习教学的重点之一;设计性实验主要以电路设计为主.电路设计经常要用到定值电阻，定值电阻如何使用往往是学生最感困惑的地方，也是教学的薄弱环节.鉴于此，下面将对电学实验设计的基本原则和基本思想特别是定值电阻在其中的巧用进行系统的介绍，并对相应问题归类分析。
一. 基本原则1. 安全性：保证不损坏实验器材。
2. 精确性：电表指针偏转要明显，尽可能减小实验误差，并测得多组数据。
3. 方便性：在保证实验正常进行的前提下，选用的电路和器材应便于操作，所得的实验数据便于处理。
（又称可“操作性”）以上原则是必须遵循的原则。
另外有一个附加要求，即在同时满足以上原则的基础上，尽可能地节省器材，节约能源。
（在平时练习中，若题目无特别说明，一般不予以考虑。
）二. 基本思想1. 分压、限流电路的选择根据分压、限流电路的特点和制约电路的几种因素，有以下选择：（1）若负载电阻的阻值远大于滑动变阻器的总电阻，因滑动变阻器限流作用弱，如果采用限流电路，电表指针在滑动变阻器阻值改变后偏转不明显，无法测得多组数据，故应采用分压电路。
（2）如果负载电阻的阻值与滑动变阻器的总电阻相差不大，分压、限流电路都可。
（3）若要求负载上电压或电流从零开始连续变化，须用分压电路。
（4）两种电路均可的情况下，若要求电源消耗功率小，须用限流电路。
（证明从略）2. 其它设计思想（5）若知道电压表的量程和阻值，则电压表兼有电流表的功能。
（6）若知道电流表的量程和阻值，则电流表兼有电压表的功能。
（7）根据电压表的构造可知，可以用电流表和电阻串联作电压表使用涉及知识：1.伏安法测电阻2. 半偏法测电阻3.电流表电阻的测量4.电压表电阻的测量5.伏安法测电源的电动势和内电阻6.电表的改装一、定值电阻作为保护电阻定值电阻作为保护电阻，是定值电阻最常见的应用,这类问题的关键是弄清题目的设计原理，根据提供的数据进行必要的估算，确定好保护电阻在电路中的位置. 串联电阻具有分压作用，并联电阻具有分流作用，利用定值电阻的这种作用，可以用定值电阻来保护电表、待测元件、电源、滑动变阻器等器材的使用安全，这种做法遵循的是电学实验中的“安全性原则”．【调研1】利用下面适当的实验器材，设计一电路来测量电流表A 1的内阻r 1，要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测出多组数据.A.电流表(A 1)量程0～10 mA 、内阻r 1待测(约40 Ω)；B.电流表(A 2)量程0～500 μA 、内阻r 2=750 Ω；C.电压表(V)量程0～10 V 、内阻r 3=10 kΩ；D.定值电阻(R 1)阻值约100 Ω、做保护电阻用；E.滑动变阻器(R 2)总阻值约为50 Ω；F.电源(E )电动势1.5 V 、内阻很小；G.开关(S )、导线若干.(1)画出电路图，标明所用器材的代号.(2)若选测量数据中的一组来计算r 1，则所用的表达式为r1= ，说明式中各符号的意义.〖巧解〗 由A 1的量程和内阻值可知，其两端的最大电压大约为U 0=10×10-3×40V=0.4 V<10 V.为便于测量的精确度尽可能高，10V 的电压表不能选用，要测量A 1的内阻值r 1，由伏安法测电阻原理必须知道它两端的电压U 1和其中的电流I 1，而电流I 1可由其读数读出，把电流表A 2和电流表A 1并联起来，电流表A 2的读数为I 2，则I 2 r 2即为电流表A 1两端的电压，在这里电流表A 2当作电压表使用.如果滑动变阻器作限流使用，电路中电流的最小值约为:I 0=121E R R r ++= 1.51005040++=7.9mA>500μA ，滑动变阻器应采用分压接法.点评 该电路仅需保护支路，保护电阻的位置有如图甲，乙所示两个方案，通过估算可知保护电阻在干路的保护能力比在支路的保护能力略强，但相差极小,故这两种方案均可.【调研2】有一电压表V 1，其量程为3 V ，内阻约为3000Ω，要准确地测量该电压表的内阻，提供的实验器材有:电源E :电动势约为15 V ，内阻可忽略不计；A 1 R 2 E r SA 2 R 1甲A 1 R 2 ES A 2 R 1乙电流表A 1:量程为0～100 mA ，内阻r 1=20 Ω； 电压表V 2:量程为0～2 V ，内阻r 1=2000 Ω； 定值电阻R 1:阻值20 Ω； 定值电阻R 2:阻值3 Ω；滑动变阻器R 0:最大阻值10 Ω，额定电流1 A ； 单刀单掷开关S ，导线若干.(1)实验中应选用的电表是 ，定值电阻应选用 . (2)设计一个测量电压表V 1内阻的实验电路，画出原理图. (3)说明实验所要测量的量: . (4)写出电压表V 1内阻的计算表达式 .〖巧解〗 电压表V 1两端的电压由其读数读出，当电压表V 1接入电路中时，流过它的最大电流约为I 1=33000=1 mA 远小于电流表A 1的量程，电流表A 1不能使用，由题所给实验器材只能把电压表V 2当作电流表使用，流过电压表V 2的最大电流为I ′2=22000A =1 mA 正符合要求，变阻器的阻值为10 Ω远小于电压表V 1、V 2的总电阻，应采用分压接法，变阻器的额定电流为1 A ，需要一个定值电阻作为保护，其阻值设为R x ，由I =0x E R R +可求得R x =EI-R 2=151-10=5 Ω，定值电阻应选R 1，流过电压表V 1的电流等于电压表V 2的电流，电压表V 2的电流I 等于它的示数U 2除以它的内阻r 2，所以电压表V 1的内阻R V1=1U I=12U U r 2，电路图如图所示.点评 该题的特点是不仅电表需要保护，而且滑动变阻器也需要保护，故保护电阻只能连在干路上. 二、定值电阻可以用来完善实验条件为了提高测量精确度，实验中常常需要满足一定的实验条件，以减小测量的系统误差，常采用的方法就是增大待测量，利用定值电阻和电表等元件连接可以达到此目的，这遵循的是电学实验中的“精确性原则”． 【调研3】要求选用以下部分器材能较准确测量待测电阻R x 的阻值： 待测电阻R x ：阻值约为200 Ω；A.电源E :电动势约为12.0 V ，内阻较小；B.电流表A 1：量程50 mA 、内阻r 1=40 Ω；C.电流表A 2：量程300 mA 、内阻r 2约为4 Ω ；D.电压表V ：量程3 V 、内阻r 3约为5 k Ω；V 1V 2R 1 E SR 0E.定值电阻R 0：阻值为40 Ω；F.滑动变阻器最大阻值为10 Ω；G.单刀单掷开关S 、导线若干.①在方框内做出测量待测电阻R x 的电路原理图。
定值电阻在电路设计中的作用
Ｂ ０ Ｑ， ． ５ １ ０Ｗ
Ｃ． ５ ０Ｑ ， ． １ ０ ５ ０Ｗ
本实验应选用
。其作用是
。 一
ｊ ｌ ｘ ｎ ａ
⑦开关 ， 导线若干
分析 ： 开关闭合后 ， 电路 中电阻 的最 小值 Ｒ一
一
请 画出你利用 本题 所提 供 的器材 而设 计 的实验 电
Ｚ ＨＯＮＧ ＸＵＥ Ｊ Ａ ＵＥ Ｃ Ｉ ＯＸ ＡＮＫＡ Ｏ
ห้องสมุดไป่ตู้
专 题探讨
定 值 电 阻在 电 路 设 计 中 的 作 用
湖北 武汉 市第 一 中学（３ ０２ ４０ ２ ）
电学实验一 向是 高考 中的热 点和难点 ， 这部分 知识 学生最怕的是电路 设计 ， 尤其 是定值 电阻 的应 用教材 中 很少涉及 ， 教师在教学 中容易忽视这部分 内容 ， 但考查学
动变阻器 Ｒ（ 最大 阻值 约 １ 、 值 电阻 （ 一２ 一 ０Ｑ）定 Ｑ） 个、 导线若干 。请画 出你利用本 题所提 供的器材 而设计 的实验 电路 图。
提示 ： 若直接 把 电流表 串联进 电路 中， 电路 中的最
［
电池 （ Ｅ）
开关（ Ｓ）
电动 势 １ ５Ｖ， ． 内阻很 小
路 图（ 实验数据要求尽量准确） 。 分析 ： 题设 电流表 Ａ 可测 外 电路 的电流 ； 电流表 Ｇ 与定 值 将 电阻 Ｒ 一９ ０Ｑ串联正好 改装 为 。 ９ Ｏ ． ～１ ５ Ｖ的电压表 ， 测外 电压 ； 多 测 出几组 、 的数 据 ， 图像 法 ｕ 用 来处理数据 ， 出 Ｅ、 求 ｒ的值 即可 ， 实验电路 如图 １ 所示 。 图１
，
思考 １ 现 要 测 量 一 电 动 势 约 为 ４ ５Ｖ， 阻 约 为 ： ． 内
定值电阻在电学实验中的作用拾遗
定值电阻在电学实验中的作用拾遗作者：徐进来源：《中学生理科应试》2017年第01期在高考中，电学实验考查的非常灵活，特别是将定值电阻载入考题中，学生感觉更是难上加难.为此将定值电阻在电学实验中的作用进行归纳总结，希望对大家有所帮助.一、限流保护电路作用例1从所给器材中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表A1的内阻r1.要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能得到多组数据.电流表A1（量程10 mA，内阻r1待测约40 Ω）；电流表A2（量程500μA，内阻r2=750 Ω）；电压表V（量程10V，内阻10kΩ）；电阻R1（阻值约为100Ω）；滑动变阻器R2（总阻值约50Ω）；电池E（电动势1.5V，内阻很小）；开关S及导线若干.（1）画出电路图，并标明所用器材的代号.（2）若选测量数据中的一组数据计算电阻r1，则所用的表达式r1=，式中各符号的意义是.解析（1）电流表A1既是待测电阻，也是待测仪表，能显示出通过自身的电流大小，故只需测出其两端的电压.当A1满偏时，两端的电压约为Igr1=0.4 V.所以用电压表V直接测量，电压表指针的偏转不到量程的二十分之一，测量误差太大，不符合“尽可能高的测量精度”的要求.电流表A2的内阻是准确已知的，满偏时其两端电压为0.375V，与电流表A1的满偏电压差不多，所以可以将电流表A2与电流表A1并联，根据A2的读数I2求出A1两端的电压I2r2.估算A1、A2近满偏时回路的电阻应为EIA1=150 Ω.所以要使电路工作安全正常，应将电阻R1与A1、A2串联起来，从而限制图1通过A1、A2的电流，使其不超过量程，电阻R1起到限流保护电路的作用.滑动变阻器若可采用限流式接法，对电流的调节范围约为最大值的三分之一，比分压式接法的调节范围小.故电路的设计为图1所示.（2）计算r1的表达式r1=I2r2I1.式中I2通过电流表A2的电流，r2为电流表A2的内阻，I1为通过电流表A1的电流.点评定值电阻在此题中起到了限流保护电路的作用.二、充当电流表的作用例2图2为测量电压表V内阻r的电路原理图.图中两个固定电阻R1、R2的阻值均为R，S1、S2是开关，E是电源（内阻可忽略）.（1）按电路原理图将图3中的实物图连线；（2）开关S1保持断开，合上开关S2，此时电压表的读数为U1；再合上开关S1，电压表的读数变为U2，电压表内阻r=（用U1、U2和R表示）.解析（1）实物图连线如图4所示.（2）开关S1保持断开时，E-U1R=U1RrR+r，合上开关S1，则E=U2，解得r=U1RU2-2U1.点评电路中的R1充当电流表的作用.三、充当电压表的作用例3某学习小组为了测量一电阻Rx（约为300Ω），现有下列器材.电流表A1（0～5 mA的理想电表）；电源E：干电池（1.5V）；电压表V（量程为10V，内阻约为3kΩ）；电流表A2（0～10mA，内阻约100Ω）；定值电阻R1：阻值为300 Ω；定值电阻R2：阻值为10 Ω；滑动变阻器R3：最大阻值为1000 Ω；滑动变阻器R4：最大阻值为20 Ω；开关S、导线若干.（1）定值电阻应选，滑动变阻器应选.（填写器材字母符号）（2）画出设计的实验电路图.（3）用已知的量和实验中测得的量表示待测电阻Rx=.解析（1）量程为10 V的电压表量程太大，不能用，分析可知Rx需与A1串联，串联后与定值电阻并联，用A2测并联后的总电流，待测电阻Rx两端的最大电压约为U=5×10-3×300 V=1.5 V，若两电流表均满偏，则通过定值电阻的电流为5 mA，所以定值电阻的阻值约为300Ω，定值电阻选R1；滑动变阻器R3最大阻值太大，不便于操作，因此应选用R4，采用分压式接法接入电路.（2）实验电路如图5所示.（3）若某次测量中电流表A1的示数为I1，电流表A2的示数为I2，由部分电路欧姆定律可知Rx=I2-I1I1R1点评此题中的定值电阻R1起到了测电压的作用.四、分压限流作用例4某学习小组为测量一铜芯电线的电阻率，他们截取了一段电线，用米尺测出其长度为L，用螺旋测微器测得其直径为D，用多用电表测得其电阻值约为2 Ω，为提高测量的精度，该小组的人员从下列器材中挑选了一些元件，设计了一个电路，重新测量这段导线（用Rx表示）的电阻.A.电源E（电动势为3.0 V，内阻不计）；B.电压表V1（量程为0～3.0 V，内阻约为2 kΩ）；C.电压表V2（量程为0～15.0 V，内阻约为6 kΩ）；D.电流表A1（量程为0～0.6 A，内阻约为1 Ω）；E.电流表A2（量程为0～3.0 A，内阻约为0.1 Ω）；F.滑动变阻器R1（最大阻值10 Ω，额定电流2.0 A）；G.滑动变阻器R2（最大阻值1 kΩ，额定电流1.0 A）；H.定值电阻R0（阻值为3Ω）；I.开关S一个，导线若干（1）实验时电压表选，电流表选，滑动变阻器选.（只填代号）（2）为提高实验的精确度，请你为该实验小组设计电路图，并画在方框中.解析由题意可知：电源电动势为3.0 V，故电压表应选V1（量程为0～3.0 V，内阻约为2 kΩ）即可，通过电线的最大电流约为I=1.5 A，故电流表A2 （量程为0～3.0 A，内阻约为0.1 Ω）不合适.现在只能暂时选择电流表A1 （量程为0～0.6 A，内阻约为1 Ω），但其量程又偏小故不能直接使用.待测电线电阻较小，故电流表应采用外接法，为保证电路及电流表A1的安全，待测电阻Rx应串联一个保护电阻R0，电路设计图如图6示，此时定值电阻R0对于待测电阻Rx而言，起到限流分压的作用，同时起到保护电路的作用，只有这样才能让电流表A1正常工作，所以电压表应选B，电流表应选D，滑动变阻器应选F.点评此题中的定值电阻起到了分压限流的作用.五、扩充量程的作用例5现要测量一个未知电阻Rx的阻值，除Rx外可用的器材有：多用电表（仅可使用欧姆挡）；一个电池组E（电动势6 V）；一个滑动变阻器R（0～20 Ω，额定电流1 A）；两个相同的电流表G （内阻Rg=1000Ω，满偏电流Ig=100μA）；两个标准电阻（R1=29000Ω，R2=0.1Ω）；一个电键S、导线若干.①为了设计电路，先用多用电表的欧姆挡粗测未知电阻，采用“×10”挡，调零后测量该电阻，发现指针偏转非常大，最后几乎紧挨满偏刻度停下来，下列判断和做法正确的是（填字母代号）.A.这个电阻阻值很小，估计只有几欧姆B.这个电阻阻值很大，估计有几千欧姆C.如需进一步测量可换“×1”挡，调零后测量D.如需进一步测量可换“×1k”挡，调零后测量②根据粗测的判断，设计一个测量电路，要求测量尽量准确并使电路能耗较小，画出实验电路图，并将各元件字母代码标在元件的符号旁.解析①因为电表指针几乎满偏，故可知所测电阻很小，只有几欧姆，所以选项A正确、B 错误；根据欧姆表的特点，若要进一步精确测量，应换用小倍率，并进行欧姆调零，所以选项C正确、D错误；故选AC.②根据伏安法测电阻原理和串、并联电路规律，可将一个电流表串联电阻R1后测量电压，另一个电流表并联R2后测量电流，题目要求能耗较小，故变阻器采用限流式，所以电路设计如图7所示：点评R1、R2在此题中分别起到了扩大电压表、电流表量程的作用.六、增大电源内阻方便处理数据的作用例6某研究性学习小组欲测定一块电池的电动势E和内电阻r.（1）先直接用多用表测定该电池电动势，在操作无误的情况下，多用表表盘示数如图8所示，其示数为V.（2）然后，用电压表V、电阻箱R、定值电阻R0、开关S、若干导线和该电池组成电路，测定该电池电动势.Ⅰ.在图10中，根据电路图9，用笔画线代替导线，将实物图连接成完整电路.Ⅱ.闭合开关S，调整电阻箱阻值R，读出电压表V相应示数U.该学习小组测出大量数据，分析筛选出下表所示的R、U数据，并计算出相应的1/R与1/U的值.请用表中数据在图11坐标纸上描点，并作出1/U-1/R图线.R（Ω）166.771.450.033.325.020.0U（V）8.35.94.84.23.22.91/R（×10-2Ω-1）0.601.402.003.004.005.001/U（V-1）0.120.170.210.240.310.35Ⅲ.从图线中可求得待测电池电动势E=V，r=Ω.解析（1）由图可知，其示数为9.40 V（2）Ⅰ根据电路图，连接电路图如图12所示，电压表测电阻箱的电压，电池组电动势约为9.40 V，故电压表选择15 V的量程.Ⅱ根据上表所示实验数据，在坐标系中描出对应的点，然后根据坐标系中的点做直线，做出1/U-1/R图线，如图13所示.Ⅲ.由闭合电路欧姆定律可得：E=U+UR（R0+r），化简得1U=R0+rE·1R+1E，则图象的斜率为R0+rE，图象与纵轴的截距为1E，由图象可得R0+rE=48Ω，1E=0.10 V-1，解得E=10.5 V；r=48-40=8Ω.点评本题中的定值电阻相当于增加了电源的内阻，使得做1/U-1/R图线的斜率增大，方便作图，方便读数.（收稿日期：2016-09-16）。
定值电阻大有用途
作者简介：商俊博， 本科， 中教二级。
７６
嚣
铭 饼
２９ 第 ２ 总 ８ ） ０年 ｌ ０ 期（第 ２ 期
芯 电线 的 电 阻率 ，他 截 取 了一 段长 为Ｌ 电线 ，并 用 螺 的
中国 观代 装 备
源 Ｅ 电动 势 约２ ４ ，内 阻不 计 ） 固定 电阻 ３ ：Ｒ ＝ （ ．ｖ ； 个 １４
组 成 测量 电路 ， 并 画 出测量 电路 的原 理 图 。 （ 求 电路 要
中各器 材用 题 中给定 的符 号标 出）
Ｃ 电压 表Ｖ ：量程 为０ １ Ｖ ． ２ ～ ５ ，内阻约 ６ ｋＱ： Ｄ 电流 表Ａ ：量程 为０ ～０ ６ ， 内阻约 Ｉ ； ． １ ．Ａ Ｑ Ｅ 电流 表Ａ ：量程 为０ ３ ０ ， 内阻约０ １ ． ２ ～ ．Ａ ． Ｑ： Ｆ ．滑动 变 阻器Ｒ ：最 大阻值 １ １ ０Ｑ，额 定 电流２ Ｏ ； ． Ａ Ｇ ．滑动 变 阻器Ｒ ：最大 阻值 １ ２ ｋＱ，额 定 电流 １Ｏ ； ． Ａ
００ ０ Ｑ，Ｒ ＝ Ｏ ０ ２ Ｉ ０ ０Ｑ，Ｒ ＝ ５ ０ ３ １０ ０ Ｑ；开关Ｓ 导线若 干 。 及
旋测 微 器测 得 其 直径 为Ｄ ，用 多用 电表 测 其 电阻 发 现 小
于１ Ｑ；为 了尽 可 能地 提 高其 测 量 精度 ，他从 下 列 器材 中挑 选 了一些 元件 ，设 计 了电路 ，重 新测 量这 段 导线 的 电阻 。
中 现戒黼 装 国 各
２ ９第 ２ 总 ８ ） ０年 ｌ 第２ ０ 期（ 期
定值 电阻大有用途
商俊博
山东省滨州市北镇 中学 山东滨州 ２ ６ ０ ５６３
设计 型 实验 是近年 来高 考考 查 的热 点，也 是高三 复 习教学 的重 点之 一 ；设计 型实验 主要 以电路设计 为主 。 电路 设计经 常要 用到 定值 电阻 ，定值 电阻如何 使用往 往
高考物理复习 电学设计实验中定值电阻的作用
电学设计实验中定值电阻的作用1.某同学为了测量电流表A 1内阻的精确值，有如下器材： 电流表A 1（量程300 mA ，内阻约为5Ω）； 电流表A 2（量程600 mA ，内阻约为1Ω）； 电压表V （量程15 V ，内阻约为3 kΩ）； 滑动变阻器R 1（0～5Ω，额定电流为2 A ）； 滑动变阻器R 2（0～50Ω，额定电流为0.01A ）； 电源E （电动势3 V ，内阻较小）； 定值电阻R 0 （5Ω）；单刀单掷开关一个、导线若干。
实验要求待测电流表A 1的示数从零开始变化，且多测几组数据，尽可能的减少误差。
2.要测量某电压表V 1的内阻R V ，其量程为2V ，内阻约2kΩ。
实验室提供的器材有：电流表A ，量程0.6A ，内阻约为0.1Ω； 电压表V 2，量程5V ，内阻约为5 kΩ； 定值电阻R 1，阻值为30Ω； 定值电阻R 2，阻值为3kΩ；滑动变阻器R 3，最大阻值10Ω，额定电流1.5A ； 电源E ，电动势6V ，内阻约0.5Ω； 开关S 一个，导线若干。
请从上述器材中选择必要的器材，设计一个测量电压表V 1内阻R V 的实验电路。
要求测量尽量准确，试画出符合要求的实验电路图，并标出所选元件的相应字母代号。
3.某待测电阻R x 的阻值约为20Ω，现要测量其阻值，实验室提供器材如下： A ．电流表A 1（量程150mA ，内阻约为10Ω） B ．电流表A 2（量程20mA ，内阻r 2=30Ω） C ．定值电阻R 0=100ΩD ．滑动变阻器R ，最大阻值约为10ΩE ．电源E ，电动势E =4V （内阻不计）F ．电键S 及导线若干根据上述器材完成此实验，测量时要求电表读数不得小于其量程的21 ，请你在虚线框内画出测量R x 的一种实验原理图（图中元件使用题干中相应英文字母符号标注）。
4.从下列器材中选出适当的实验器材，设计一个电路来测量电流表的内阻r1，要求方法简捷，有尽可能高的精确度，并能测得多组数据．电流表，量程10mA，内阻待测（约40Ω）电流表，量程500μA，内阻r2＝750Ω电压表，量程10V，内阻r3＝10kΩ电阻R1，阻值为100Ω滑动变阻器R2，总阻值约50Ω电源E，电动势1．5V，内阻很小开关S，导线若干（1）画出实验电路图，标明所用器材的代号（2）若选取测量中的一组数据来计算r1，则所用的表达式r1＝________，式中各符号的意义是．5.测量电源的电动势E及内阻r（E约为4.5V，r约为1.5Ω），要求方法简单，有尽可能高的精确度。
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Ｇ
Ｈ
滑 动 变 阻 器 Ｒ。 最 大 阻 值 １ ｋ ， 定 电 流 ： Ｑ 额
定 值 电 阻 Ｒ。 阻 值 为 ３ ｎ ； ：
１．ｏ Ａ ；
Ｉ 开 关 Ｓ１个 ， 线 若 干 ． 导 设 计 合 理 的 电路 ， 实 物 图 中 用 笔 画 线 替 代 导 线 在 连接 元件 ． 分析 实 物 连 接 如 图 ４， 该 实 验 中 由 于 待 测 电 在
单 刀 单 掷 开 关 Ｓ， 线 若 干 ． 导 设 计 一 个 测 量 电 压 表 的 内 阻 的实验 电路 ， 出原理 图． 画 分析 该 题 的 特 点 是 不 仅 电 表需 要 保 护 ， 且 滑 动 变 阻 器 也 而
需要 保 护 ， 保 护 电 阻 只能 连 在 故
干路 上 ， 案 如 图（ ３． 方 图 ） 图３
中挑 选 了 一 些 元 件 ， 计 了 电 路 ， 新 测 量 这 段 导 线 设 重 （ 中 用 Ｒ 表 示 ） 电 阻 （ 图 的 ） ．
这 是 定 值 电 阻 最 常 见 的 应 用 ， 类 问 题 的 关 键 是 这 估算 数据 并确定 保护 电 阻的位 置 ．
繁 一
０
如 下 两 个 方 案 （图 １和 图 ２）， 过 估 算 可 知 保 护 电 阻 通
在 干 路 的 保 护 能 力 比在 支 路 的 保 护 能 力 略 强 ， 相 差 但
极 小 ， 这两 种方 案均 可． 故
阻 太 小 ， 得 的 电 压 太 小 ， 易 测 量 ， 用 定 值 电 阻 与 分 不 故
设 计
电 流 表 ： 程 为 ０ １ ０ ｍＡ ， 阻 ｒ ： ２ ； 量 ～ ０ 内 ＝ ０ Ｑ ＝
电压 表 ： 程 为 ０ ２Ｖ， 阻 ｒ —２０ ０Ｑ； 量 ～ 内 ２ ０ 定 值 电 阻 Ｒ。 阳 值 ２ ； ： ＯＱ 定 值 电 阻 Ｒ。 阻 值 ３ Ｑ ； ： 一
Ｆ 电 源 Ｅ ： 动 势 １ ５Ｖ ， 阻 很 小 ； 电 ． 内 （ ） 出 电路 图 ， 明所 用 器 材 的 代 号 ． １画 标 （ ） 选 测 量 数 据 中 的 一 组 来 计 算 ｒ ， 所 用 的 ２若 则 表 达 式 为 ｎ 一 分析 ， 明式 中各 符号 的意 义． 说 该 电路 仅 需 保 护 支 路 ， 护 电 阻 的 位 置 有 保
．
—
例 ３ 一 位 电 工 师 傅 为 测 量 某 电 线 厂 生 产 的 铜 芯 电 线 的 电 阻 率 ， 截 取 了 一 段 长 为 Ｌ 的 电 线 ， 用 它 并 螺 旋 测 微 器 测 得 其 直 径 为 Ｄ， 多 用 电 表 测 其 电 阻 发 用 现 小 于 １Ｑ， 尽 可 能 提 高 测 量 精 度 ， 从 下 列 器 材 为 他
Ｇ
Ｅ Ｆ
电 流 表 ： 程 为 Ｏ ３ ０Ａ ， 阻 约 为 ０ １Ｑ ； 量 ～ ． 内 ． 滑 动 变 阻 器 Ｒ ： 大 阻 值 １ ， 定 电 流 最 ０Ｑ 额
滑 动 变 阻 器 Ｒ 总 阻 值 约 为 ５ ； ： ０Ｑ
开 关 Ｓ ， 线 若 干 。电
２． Ａ ： ０
中 的用 途
山东 李 军委
设 计 型 实 验 的 考 察 是 近 年 来 高 考 的 热 点 ， 是 高 也
三 复 习 教 学 的 重 点 之 一 ．设 计 型 实 验 主 要 以 电 路 设
滑 动 变 阻 器 ｌ。 最 大 阻 值 １ ， 定 电 流 １Ａ ； Ｒ ： ＯＱ 额
计 为 主 ． 电 路 设 计 经 常 要 用 到 定 值 电 阻 ， 值 电 阻 如 定
何 使 用 往 往 是 学 生 最 困 惑 的 地 方 ， 是 教 学 的 薄 弱 环 也
节 ．鉴 于 此 ， 把 定 值 电 阻 作 为 一 个 专 题 进 行 了 研 我 究 ， 而总 结 出了如 下一些 规律 ． 从
待测 电阻 串联 ， 大 待测 量 ． 增
图 ２
图４
确切 的人 生是 ： 持 一 种 适 宜状 态的 与 世 无 争 的 生 ห้องสมุดไป่ตู้ ． — 蒙 田 保 —
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专 题 突破
—
￡
例 ４ 现 要 测 量 某 一 电 压 表 ＠ 的 内 阻 ．给 定 的
Ｂ 电 压 表 ： 程 为 ０ ３Ｖ， 阻 约 为 ２ｋ ； 量 ～ 内 Ｑ
Ｃ 电 压 表 ＠ ： 程 为 ０ １ ， 阻 约 为 ６ｋ ； 量 ～ ５Ｖ 内 Ｑ
Ｄ 电 流 表 ： 程 为 ｏ ０ ， 阻 约 为 １ Ｑ； 量 ～ ．６ Ａ 内
ｃ 电 压 表 ： 程 １ ， 阻 ／ — １ Ｑ； 量 ０Ｖ 内 ＂ ３ ０ｋ Ｄ 电 阻 Ｒ 阻 值 约 为 ｉ ０ Ｑ， 保 护 电 阻 用 ； ： ０ 作 Ｅ
例 Ｉ 从 所 给 器 材 中选 出适 当 的 实 验 器 材 ， 设
Ａ
电 源 Ｅ： 动 势 为 ３ ０Ｖ， 阻 不 计 ； 电 ． 内
计 一 电 路 来 测 量 电 流 表 的 内 阻 ｎ ， 求 方 法 简 捷 ， 要 有 尽 可 能 高 的 测 量 精 度 ， 能 测 出多 组 数 据 ． 并 Ａ 电 流 表 ： 程 １ 量 ０ ｍＡ， 阻 ｎ 待 测 （ ４ ； 内 约 ０ Ｑ） Ｂ 电 流 表 ： 程 ５ ０ Ａ． 阻 一 ７ ０Ｑ； 量 ０ 内 ５
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例 ２ 有 一 电 压 表 ① 量 程 为 ’ Ｖ， 阻 约 为 ３ 内
定 值 电 阻 在 高
３０ ０ Ｑ ， 准 确 地 测 量 该 电 压 表 的 内 阻 ， 供 的 实 验 ０ 要 提
器 材有 ：
电 源 Ｅ： 动 势 约 为 １ ， 阻 可 忽 略 不 计 ； 电 ５Ｖ 内