高中物理三种电路黑盒子问题专题辅导.doc
电学黑盒子实验
大学物理实验报告
3.实验原理（请用自己的语言简明扼要地叙述，注意原理图需要画出，测试公司需要写明）
1、确定有无电池
使用万用电表的直接电压量程进行检测若显示一定的电压，则两接线柱之间为电池，由显示数值的正负号判断电池正负极。
2、二极管的判断
使用万用表二极管量程对两个接线柱交换表笔各测一次。
若一侧导通一侧不导通则为发光二极管。
3、电容的判断
使用万用电表的大电阻量程，若示数慢慢增大，直到最高位为“1”；短路放电后，重复检测都可以看到此现象，则两接线柱间的元件为电容
4、电阻、电感的判断
将两元件串联与信号发生器连接，逐步增大频率，用万用表交流电压档分别测量两元件的电压，电压减小，则为电阻；若增大，则为电感。
5、电阻的测量
用万用表电阻档直接测量电阻值
6、电容的测量
把电阻与电容串联并接通信号发生器，信号发生器用正弦波频率100Hz和200Hz，用万用表交流电压档，测出电阻和电
容上的电压，计算出容抗，计算电容值
7、电感的测量
把电阻与电感串联并接通信号发生器，信号发生器用正弦波频率1000Hz和2000Hz，用万用表交流电压档，测出电阻和电感上的电压，计算出感抗，计算电感值
5.实验记录（注意：单位、有效数字、列表）
6. 数据处理及误差分析
1、所测的电阻三次取平均值
2、可认定电阻已知。
根据表2数据，计算电容值
3、可认定电阻已知。
根据表3数据，计算电感值
4、半衰期法测电容
误差分析：
仪器和设备存在误差
示数不断变化，观测者读数存在误差
以下内容为报告保留内容，请勿填写或删除，否则影响实验成绩。
一个典型的电学“黑盒子”实验的分析与研究
一个典型的电学“黑盒子”实验的分析与研究蒋明灿【摘要】电学“黑盒子”实验常用于高校大学生探索性物理实验及国际物理奥林匹克竞赛实验试题.这类实验对于评判学生物理知识综合运用能力、实验设计能力、实验操作能力以及提高学生分析、判断和推理能力都是十分有益的.【期刊名称】《遵义师范学院学报》【年(卷),期】2013(015)001【总页数】3页(P110-112)【关键词】电学;黑盒子;实验分析【作者】蒋明灿【作者单位】遵义市第四中学,贵州遵义563000【正文语种】中文【中图分类】G633.7“黑盒子”实验题是国际物理奥林匹克竞赛常见实验试题。
本文提供了一个最常见的电学“黑盒子”实验题，虽然连线结构简单，但因电学元件性质不同，其解题方法，难度差别较大。
以下对这一“黑盒子”实验题进行分析与研究，以供物理实验教学或物理竞赛培训作为参考。
一、试题和解法题目：给定一个“黑盒子”，内有三个未知电学元件z1、z2、z3，接法如图1所示，只有三个脚露在盒外，属电学元件星形连接方式。
图1 黑盒子示意图试题1：用指针式多用表判断黑盒子中的3个电学元件，它们分别可能为一个电阻、一个电容、一个二极管。
若是二极管，说出其露出端是正极还是负极。
解题方法（1）用多用表电阻档判断电阻。
若交换表红黑棒前后两次所测阻值相同，则该元件为电阻。
（2）用多用表电阻档判断有无二极管。
若有，则交换表棒前后两次所测电阻相差很大（二极管反向电阻远大于其正向电阻）。
（3）用多用表电阻档判断有无电容。
若测出是断路，但有充放电现象，即指针有一定偏转后再回到“∞”，则为电容。
图2 测试电路（4）区别电阻与电感（需使用信号发生器）。
它们的区别在于通过频率可调的交流电时，电阻元件的阻值不变而电感元件的感抗（ZL=ωL）随交流频率的改变而变化。
（5）将多用表与待测元件组成一个测试电路，如图2所示。
图中i、j表示所测元件脚标。
测试结果见表1。
表1 试题1电子元件测试结果i|、j 现象结论与分析1、2 充电快电容与二极管串联（1为二极管正极）2、1 充电慢电容与二极管串联1、3 电阻值一般电阻与二极管串联（1为二极管正极）3、1 电阻值很大电阻与二极管串联2、3 充放电电阻与电容串联3、2 充放电电阻与电容串联由表1结论与分析可推断元件Z1为二极管D，元件Z2、Z3分别为电容C和电阻R。
高中物理三种电路黑盒子问题专题辅导
高中物理三种电路黑盒子问题专题辅导万洪禄黑盒子问题是让判断盒内有什么元件及其这些元件如何连接或放置的问题。
它分为电路黑盒子问题和光学黑盒子问题。
本文所要探讨的是电路黑盒子问题。
在高中阶段，电路黑盒子内的元件一般涉及的是电池、电阻、二极管。
探测电池用电压表，探测电阻和二极管都用欧姆表。
在不知黑盒子中有无电池时，要先用电压表探测，在确定无电池时，才能使用欧姆表探测。
说明：二极管具有单向导电性。
当欧姆表的黑表笔接二极管的正极，红表笔接二极管的负极，此时二极管加的是正向电压，它的电阻值很小，就像一个接通的开关一样；当黑表笔接二极管的负极，红表笔接二极管的正极，此时二极管加的是反向电压，它的电阻值很大，就像断开的开关一样。
高中阶段的电路黑盒子问题，一般有纯电阻黑盒子问题、纯电池黑盒子问题和电池、电阻、二极管三者混合或两者混合黑盒子问题。
下面对这三类电路黑盒子问题的探索思路加以例说。
一. 纯电阻黑盒子问题例1.一个盒子内装有由导线和几个相同阻值的电阻组成的电路，盒外的1、2、3、4是该电路的四个接线柱，如图1，若1、2间的电阻是3、4间电阻的3倍，1、3间电阻等于2、4间的电阻，试画出盒内的较简单电路。
图1解析：从电阻值最大接线柱入手：1、2点间电阻值最大（是3、4间电阻的3倍）画出如图2所示的电路，3、4间只能是一个电阻，1、3间和2、4间有电阻且相等，在图2的基础上找到3、4两点，如图2所示。
考虑原题黑盒中接线柱的位置，把图3放入图1中所成的电路图4即为本题所要求的较简单的电路。
图2 图3图4二. 纯电池黑盒子问题例2. 盒内有由导线和三节干电池组成的电池组，A 、B 、C 、B 是四个接线柱，如图5，用伏特表测量任意两点间的电压，测量如果如下，U U U U V U U V AC BD AB CB AD CD ======0153,.,，试画出盒内电池是怎样连接的？图5解析：从电压最大值入手，A 、D 间（或C 、D 间）电压最大，等于两节干电池串联后的端电压，画出如图6所示电路；又U U U V BD AB CB ===15.，故在B 、D ，A 、B ，C 、B 间只有一个干电池，在图6基础上可以找到B 点如图7所示；再根据U AC =0知，A 、C 公用一个点，图7符合该项要求。
电学——暗箱问题
电学——暗箱问题黑箱问题一般有黑箱力学、黑箱电学和黑箱光学，中学物理的话一般会出有关黑箱电学和黑箱光学的题目。
通常采用这样的方法来解决：通常采用这样的方法来解决：给黑箱输人某一或某几个信号给黑箱输人某一或某几个信号给黑箱输人某一或某几个信号（如光学信（如光学信号、电学信号、力学信号等），观察其输出信号，然后进行推理，最终得出黑箱的内部结构。
也就是说，对于题目给出的现象，需要通过分析，看能不能找出合理的满足题目要求的方案。
这需要具体问题具体分析，所以平常还是要多做练习，熟悉黑箱以及不是黑箱的所谓“白箱”问题，问题，这样对于电路也好，光路也好，有了比较深刻的了解，这样对于电路也好，光路也好，有了比较深刻的了解，这样对于电路也好，光路也好，有了比较深刻的了解，再做黑箱题目时能够产生一种再做黑箱题目时能够产生一种条件反射，能立刻想起以前接触过的类似的题目，这样黑箱问题就不会那么难了。
1、如图所示的电学黑箱中，有两只电阻：定值电阻R 0=8Ω，另一为未知电阻R x ．由箱内抽出三根引线a 、b 、c ．当开关S 与c 闭合时，电流表的读数为1A ，电压表的读数为8V ；当开关S 与d 闭合时，电流表的读数仍为1A ，电压表的读数为10V ，请在黑箱中画出两个电阻和a 、b 、c 的连接图．由图可知，R x = 2Ω．解：（1）如图：两电阻串联；开关接C 时，电压表测量R 0两端的电压，开关在D 点时，电压表测量电源电压；（2）由题意可知：U 0=8V ，I=1A ，U=10V ；所以R X ＝（U-U 0）/I ＝2Ω；2、.如图，在一根横跨河流两岸的硬塑料管内穿有三根完全相同的电线。
为了辨别哪两个线头为同一根导线的两端，可以用图示的测通器来测试，其操作过程如下：⑴连接A 和B ，将测通器的m 连接在D 上。
当n 连接F 时小灯泡发光，时小灯泡发光，连接连接E 时小灯泡不发光。
由此可以确定为同一导线的两端（填字母，下同）。
思维特训(四) 电路 黑盒子
思维特训(四)电路黑盒子|典|例|分|析|例1小军想设计一个模拟交通路口红绿灯工作的实验电路，要求：红灯亮时，黄灯和绿灯都不亮；当红灯灭时，黄灯或绿灯可以亮一盏。
实验桌上已经备有的实验器材：符合要求的电源，红、黄、绿三盏灯，两个单刀双掷开关S1和S2，导线若干。
小军已连接了部分电路，如图4－TX－1所示，请你用笔画线代替导线，只添加两根导线，按要求将小军的实物电路图补充完整。
图4－TX－1[解析] 由题意可知：红灯亮时，黄灯和绿灯都不亮；当红灯灭时，黄灯或绿灯可以亮一盏；说明三个灯泡互不影响，即三灯是并联的，S1控制三盏灯，S2控制绿灯和黄灯。
[答案] 如图4－TX－2所示图4－TX－2电路中的黑盒子问题例2在学习了简单电路的知识后，小玉同学将两个小灯泡接在了电路中，闭合开关，两个小灯泡同时发光；断开开关，它们同时熄灭。
(1)如图4－TX－3甲所示，电路接线情况不可见。
给你一根导线，判断这两个小灯泡是串联还是并联。
(2)某电路中有一个封闭的电路盒(如图乙所示)，面板上有A、B、C三个接线柱及灯泡、电铃各一个。
为了探究盒内电路结构，小明做了多次实验，实验结果记录如下表。
根据实验情况，请你画出电路盒内的电路图。
图4－TX－3[解析] (1)根据“串联电路中一个用电器短路，其他用电器仍能工作；并联电路中一条支路短路，整个电路全短路”进行分析。
(2)由题意可知：当用导线连接A、C时，灯亮、铃不响，说明此时为仅有灯泡的简单电路；当导线连接A、B时，铃响、灯不亮，说明此时为仅有电铃的简单电路；则可以判断灯泡和电铃并联，A点与电源相连，B、C两点分别与电铃和灯泡相连。
由于导线连接B、C时，灯不亮、铃不响，也说明了B、C两点不与电源相连。
[答案] (1)可将导线的一端接在一个灯泡的一侧接线柱上，用导线的另一端迅速试触这个灯泡的另一接线柱，若两灯都不发光，则两灯是并联的；如果另一灯泡仍能发光，则两灯是串联的。
(2)如图4－TX－4所示图4－TX－4|思|维|集|训|1．某工厂的大型仓库有前后两个门，现有电铃、红色灯泡和绿色灯泡各一个、开关两个、导线若干，根据所学习的物理知识，帮助仓库保管员设计一个电路图，他的要求是能从电铃或电灯的有关信号知道是前门来人还是后门来人。
黑盒子实验
黑盒子实验李甲星刘倩齐欢电池，电阻，电容，电感，半导体二极管及三极管是电子线路中的一些基本元件。
本实验通过万用表判定黑盒子中的电子元件及其连接方式，能够加深大家对基本电子元件的认识与了解，培养大家分析问题，逻辑推理以及初步分析电路的能力。
一、实验目的1、检查黑盒子内部是否导通及对电路图的分析判断2、进一步学习与掌握万用表的使用方法3、学习二极管、三极管、电容、电感、电阻等元器件的特性与基本判断法。
二、实验仪器万用表及表笔，密封的盒子（内装有电阻、电感、半导体二极管、三极管、电容等元器件），直流稳压电源，可变电容，二极管及三极管，电阻箱，导线若干。
三，实验原理所谓“黑盒子”，是指从用户的观点来看一个器件或产品时，并不关心其内部构造和原理，而只关心它的功能及如何使用这些功能。
这个由西方学者提出的观点，非常科学，十分有助于帮助我们合理分工，理清思路，提高问题处理的效率。
1、电阻特性电阻——表示导体对电流阻碍能力的大小。
电阻的主要物理特征是变电能为热能，电阻在电路中通常起分压和分流作用。
常用符号：注：需注意电阻与其它元件的串并联等复杂形势。
2、电容特性电容器——一种能储存电荷的容器。
它是由两片靠得较近的金属片，中间再隔以绝缘物质而组成的。
电容器对直流电阻力无穷大，即电容器具有隔直流作用。
按绝缘材料可分为：云母．瓷介．纸介，电解电容器等。
常用符号：注：一般电容与其它元件并联很难被测量出来，需谨慎注意有无类似情况的发生。
3、电感特性：电感——导线内通过交流电流时，在导线的内部及其周围产生交变磁通量与生产此磁通的电流之比的元器件。
它能把电能转变为磁场能，并在磁场中储存能量。
电感量只是一个与线圈的圈数、大小形状和介质有关的一个参量。
按电感的形式可分为：固定电感和可变电感线圈；按导磁性质可分为：空芯线圈和磁芯线圈；按耦合方式可分为：自感应和互感应线圈等。
常用符号：4、二极管特性二极管的特性——单方向导电性。
在电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出。
初中物理 电学黑箱问题专辑讲义(有答案)
电学黑箱问题1.如图所示，虚线框内有两个阻值相同的定值电阻和一个开关S1.当开关S1闭合时，电流表的示数增加0.2A，电路的总功率增加1.6W.请画出两种可能的连接电路图，并分别计算电源电压和定值电阻的阻值.2.小李同学根据教材的建议，用3Ω、6Ω、12Ω的定值电阻各一个，制作了一个电路“黑箱”，内部结构如图甲所示，a、b、c、d为四条引线的接线柱，为了确定R1、R2、R3的阻值，小王连接了如图乙所示的部分电路，其中电源电压保持不变，约3V，电流表量程为0.6A.(1)小王将f与a相连，e与b相连，正要闭合开关，小李阻止了他.请通过计算、分析，说明小李为什么要阻止小王.(2)小王保持f与a相连，将e改为与c相连，闭合开关S，电流表示数为I ac;断开S保持f与a相连，将e改为与d相连，闭合S，电流表示数为I ad;小王发现，I ac=2I ad.请通过计算、推理确定R1、R2、R3的阻值.(3)在图甲所示的电路中，若将a、c用导线相连，在a、b间接入电压为U的电源，电路消耗的总功率为P总1;若改为将a，d用导线相连，在a、b间仍接入同一电源，电路消耗的总功率为P总2，则P总1︰P总2=________?3.下图所示，电源电压为6V，R为“30Ω0.25A”滑动变阻器，R1为“10Ω0.4A”电阻，电压表量程为0～3V图中虚线框内接有一只“20Ω0.3A”电阻R2(未画出).已知：①闭合S1和S2，断开S3时，调节R，使其接入电路的阻值为10Ω，此时电路消耗的电功率为1.2W；②断开S1，闭合S2、S3.调节R，使其接入电路的阻值为6Ω.此时电压表的示数为1.0V.(1)在情形①中，求电路的总电阻；(2)请在图中画出虚线框内的电路；(3)当闭合所有开关时，为保证电路安全，求滑动变阻器接入电路的阻值范围.练习题1.如图所示，一个黑箱内有由几个相同阻值的电阻R组成的电路，箱外有四个接线柱.已知1、2间的电阻是1、3和2、4间电阻的2倍，而3、4间没有明显的电阻，请画出盒内最简单的一种电路图.如图所示2. 现提供一个恒定电压为3V 的电源、两个电阻(R 1为10Ω，R 2为20Ω)、一个电流表和一个开关S.(1)请你按要求在虚线框中图的基础上设计一个完整的电路图.要求:①两个电阻R 1、R 2均要接入电路中工作; ②电流表测通过R 1的电流.(2)根据你上述设计的电路图计算:当开关S 闭合时，电流表的示数.答案:(1)如图1所示(2)1210Ω20Ω30ΩR R R =+=+=130.130ΩU V I A R ===或:(1)如图2所示(2) 1130.310ΩU V I AR ===3. 实验室有一个电学黑箱，其外形如图甲所示，箱体外有四个接线柱，箱盖上有一个塑料滑块.小明请同组的同学一起探究其内部结构，实验室老师提醒他们，内部元件只有一个滑动变阻器和两个定值电阻，滑动变阻器只有两个接线柱接入电路.经过讨论，全组的意见是:先制作一个探测器，把这个探测器分别与黑箱外的接线柱相连，再根据测出的数据，推测内部的连接情况.(1)同组的小李组装了探测器，如图乙所示，其中电源电压恒为3V ，电流表量程为0-0.6A ，对于其中阻值为5Ω的电阻R，你认为他的作用是________.同学们把探测器的E、F端分別与黑箱的接线柱连接，闭合开关，移动滑块，记下的数据如下表:(2)在前三次测试中，只有一次未将滑动变阻器调到阻值最大、最小位置，是第________次.(3)滑动变阻器的最大阻值为________.(4)请在图丙中作出箱内各元件连接电路图，并在定值电阻旁标明其阻值.答案：(1)防止探测时电路短路(或保护电路;保护电流表) (2)1 (3)10Ω(4)如图所示解析：本题考查黑匣子问题，涉及串联电路的特点和欧姆定律的应用以及探测器串联定值电阻的作用.(1)如果没有电阻R的话，探测器有被短路的可能，烧坏电流表和电源，故R的作用是保护电路，防止电流过大，烧坏电流表和电源;(2)由表格数据可知，BC、BD、CD间的电流是定值，则它们之间的电阻是定值电阻，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以由I=U/R可得，BC、BD、CD间的电阻值分别为35Ω10Ω0.2B C B CU V R R I A=-=-=，35Ω5Ω0.3B D B DU V R R I A=--== ，35Ω15Ω0.15C D C DU V R R I A=-=-=，因R CD =R BC +R BD ，所以BC 间为一定值电阻阻值为10Ω，BD 间为一定值电阻阻值为5Ω，CD 间为两电阻串联，由表格数据可知，AB 、AC 、AD 间电流是变化的，则它们之间有滑动变阻器，当滑动变阻器接入电路中的电阻为零，10Ω的定值电阻R 1和5Ω的定值电阻R 2分别接入电路中时电路中的最大电流分别为I 1=U/(R 0+R 1)=3V/(5Ω+10Ω)=0.2A ，I 2=U/(R 0+R 2)=3V/(5Ω+5Ω)=0.3A ，结合表格数据可知，AC 间滑动变阻器与10Ω的定值电阻串联，AD 间滑动变阻器与5Ω的定值电阻串联，因AB 间电流最大时的阻值R AB =U/I AB -R=3V/0.5A-5Ω=1Ω，小于两定值电阻的阻值，所以AB 间只有滑动变阻器，且未将滑动变阻器调到阻值最大、最小位置;由第二次数据可知，电路中的电流最小为I AC ′=0.12A ，则滑动变阻器的最大阻值R 滑=U/I′AC -R-R 1=3V/0.12A-5Ω-10Ω=10Ω.综上可知，AB 之间只有滑动变阻器，AC 间10Ω的定值电阻与滑动变阻器串联，AD 间5Ω的定值电阻与滑动变阻器串联，BC 间只有10Ω的定值电阻，BD 间只有5Ω的定值电阻，CD 间5Ω和10Ω的定值电阻串联.。
黑箱理论在高中物理中的应用
黑箱理论在高中物理中的应用□陈永新在高中物理中有个实验——“用多用电表探究黑箱中的电学元件”。
要求学生用多用电表对黑箱进行测量后，在不打开黑箱的情况下对黑箱内部的结构做出判断。
其实，在科学研究当中，控制论的创始人维纳首先把这一类问题或与之相类似的问题称之为黑箱，并且提出了处理这类问题的基本思路与方法，我们习惯上把它称为黑箱理论或黑箱方法。
一、什么是黑箱在日常生活和科学研究中，我们常常会遇到这样的情况：我们的研究事物，由于种种条件的限制，不能直接通过观察的手段了解其内部结构或其运行机理，仿佛遇到一个既不透明又打不开的黑箱子。
例如研究人脑的思维活动，既不能从外部看出，也不可以通过生理解剖从内部观察得到大脑的工作原理，这类事物都可称之为黑箱。
所以黑箱并不是一定要真的存在一个黑色的箱子，而是对这一类事物的一个形象的比喻。
二、黑箱问题的处理方法遇到黑箱问题，如何去研究，我们知道：自然界中不存在孤立的事物，所有事物都是相互作用，相互联系的。
根据这一特点，我们可以设计这样一种方法：1．信息的输入：用其他事物对黑箱施加影响。
2．信息的输出：黑箱对其他事物作出的反应。
3．系统分析：综合处理输入与输出的信息，猜想黑箱模型的几种模型。
4．验证与控制：对结果进行验证和实现对黑箱的控制。
三、几个应用实例【例1】2012年江苏高考第10题第3问：如图所示的黑箱中有三只完全相同的电学元件，小明使用多用电表对其进行探测。
在判定黑箱中无电源后，将选择开关旋至“×1”挡，调节好多用电表，测量各接点间的阻值。
测量中发现，每对接点间正反向阻值均相等，测量记录如上表。
两表笔分别接a 、b 时，多用电表的示数如表格所示。
请将记录表补充完整，并在答题卡的黑箱图中画出一种可能的电路。
1．信息的输入：用多用电表对其测量。
2．信息的输出：即多用电表的读数。
3．系统分析：每对接点间正反向阻值均相等，即为普通电阻，不存在二极管之类的电学元件，也就是黑箱中即为三个等值的电阻。
黑匣子实验内容
实验内容
一、图示电路为线性、AA’端与CC’端对称的电阻电路。
盒内由纯电阻构成，电阻个数、连接方式及各阻值大小均未知。
请用实验台上提供的仪器和用具进行测量。
并用测量数据计算出应在CC’端接入一个多大的电阻Rx，才能满足下述条件。
1条件
若将计算出的Rx接在CC’端时，在R
1中流过的电流I
1
与Rx直接接在电源E上所产
生的电流(即Ix=E／Rx)相等。
2要求
1）简述测得Rx的主要原理与步骤。
计算出Rx的阻值。
2）按题目中的条件对Rx进行检验。
验证I
1
= Ix。
(只能用电阻箱验证三次。
)
3）每个测量值测量3次。
正确记录各测量值和测量结果的有效数字。
3仪器和用具
直流稳压电源一台(E=1O．0伏，内阻可忽略，可接AA’端)；数字万用电表一块(只能使用直流电压档)；导线若干；可调电阻箱一个；电阻盒装置一个(连同外接电阻及引出线，如图所示)。
二、给定黑匣子，利用指针式万用表判定其内部电学元件类型。
(选做)
要求：
1．画出黑匣子内部电路图，标出非线性元件的极性、电阻的阻值。
2．简述判别方法。
黑盒子
以往的很多实验都是在已知原件种类、电路连接方式前提下，去观测其性能和参数，而本实验是在非直观下完成的。
实验中看不到盒子内元件及其连接方式，学生只能根据学过的电磁学知识，借助仪器去分析、判定元件的种类及连接方式，并计算出元件的参数值。
实验目的1.理解交流电路中单电子元件的特点，巩固所学知识。
2.理解交流电路中电子元件串并联特性，学会用波形图分析电路状态，判定电路组合方式。
3.培养学生用所学的知识独立分析、解决问题能力。
实验仪器“黑盒子”、示波器、信号发生器、交流电阻箱。
实验原理“黑盒子”盒上装有多个接线柱，每两个接线柱间在盒内连有电子元件，其元件的连接方式属于一下七种情况之一。
1.两端短路；2.两端开路；3.一个电阻；4.一个电容；5.RC并联；6.RL串联；7.RLC串联。
实验电路如图所示，S为信号发生器，F为双宗示波器，R'为电阻箱，H为“黑盒子”。
实验室使通过示波器测输入电压U ru与输出电压U chu的位相关系和幅值以及用多用表测定的组织情况，来判定元件的种类和连接方式，并计算出元件的数值。
1.两端短路短路时R=0，由此可判定哪两接线柱间为此情况。
2.两端开路开路时R=∞,且无论R'怎样变化，U chu均为0，以此来判定哪两端子间为开路情况。
3.一个电阻因为在交流电路中，电阻元件上电压与电流同相位，所以示波器上观测出无论频率为何值时U chu和U ru均为同相位。
4.一个电容对电容元件，其电压位相滞后于电流π/2，在该试验线路中，U chu与I同相，所以U chu超前U ru。
由，得：即：测出U chu,U ru后，C可求。
5.电阻R c和电容C并联如右图所示：在RC并联回路中，电流I位相超前有电压U,而在实验线路中U chu与I同相，所以U chu超前U ru。
由，得：即：测出U chu,U ru后，C可求。
6.电阻R L和电感L串联电路由RL串联电路的相频特性可知，在RL串联电路中电流I相位滞后与电压相位，而该实验线路中I与U chu同相，所以U chu滞后于U ru。
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高中物理三种电路黑盒子问题
万洪禄
黑盒子问题是让判断盒内有什么元件及其这些元件如何连接或放置的问题。
它分为电路黑盒子问题和光学黑盒子问题。
本文所要探讨的是电路黑盒子问题。
在高中阶段，电路黑盒子内的元件一般涉及的是电池、电阻、二极管。
探测电池用电压表，探测电阻和二极管都用欧姆表。
在不知黑盒子中有无电池时，要先用电压表探测，在确定无电池时，才能使用欧姆表探测。
说明：二极管具有单向导电性。
当欧姆表的黑表笔接二极管的正极，红表笔接二极管的负极，此时二极管加的是正向电压，它的电阻值很小，就像一个接通的开关一样；当黑表笔接二极管的负极，红表笔接二极管的正极，此时二极管加的是反向电压，它的电阻值很大，就像断开的开关一样。
高中阶段的电路黑盒子问题，一般有纯电阻黑盒子问题、纯电池黑盒子问题和电池、电阻、二极管三者混合或两者混合黑盒子问题。
下面对这三类电路黑盒子问题的探索思路加以例说。
一. 纯电阻黑盒子问题
例1. 一个盒子内装有由导线和几个相同阻值的电阻组成的电路，盒外的1、2、3、4是该电路的四个接线柱，如图1，若1、2间的电阻是3、4间电阻的3倍，1、3间电阻等于2、4间的电阻，试画出盒内的较简单电路。
图1
解析：从电阻值最大接线柱入手：1、2点间电阻值最大（是3、4间电阻的3倍）画出如图2所示的电路，3、4间只能是一个电阻，1、3间和2、4间有电阻且相等，在图2的基础上找到3、4两点，如图2所示。
考虑原题黑盒中接线柱的位置，把图3放入图1中所成的电路图4即为本题所要求的较简单的电路。
图2 图3
图4
二. 纯电池黑盒子问题
例2. 盒内有由导线和三节干电池组成的电池组，A 、B 、C 、B 是四个接线柱，如图5，用伏特表测量任意两点间的电压，测量如果如下，U U U U V U U V AC BD AB CB AD CD ======0153,.,，试画出盒内电池是怎样连接的？
图5
解析：从电压最大值入手，A、D间（或C、D间）电压最大，等于两节干电池串联后的
===15.，故在B、D，A、B，C、B间端电压，画出如图6所示电路；又U U U V
BD AB CB
=0知，A、C公用只有一个干电池，在图6基础上可以找到B点如图7所示；再根据U
AC
一个点，图7符合该项要求。
考虑原题黑盒中的接线柱要求，把图7放入图5中所成的电路图8即为本题所要求的最简电池组合。
图6 图7
图8
三. 电池、电阻、二极管三者混合或两者混合黑盒子问题。
例3. （05年高考理综北京卷）“黑盒子”表面有a、b、c三个接线柱，盒内总共有两个电子元件，每两个接线柱之间只可能连接一个元件。
为了探明盒内元件的种类及连接方式，某位同学用多用电表进行了如下探测：
第一步：用电压挡，对任意两接线柱正、反向测量，指针不发生偏转；
第二步：用电阻×100挡，对任意两个接线柱正、反向测量，指针偏转情况如图9所示。
图9
（1）第一步测量结果表明盒内________。
（2）图10示出了图9[1]和图9[2]中欧姆表指针所处的位置，其对应的阻值是____Ω，图11示出了图9[3]中欧姆表指针所处的位置，其对应的阻值是_____ Ω。
图10 图11
解析：第一步探测的结果说明黑盒子内没有电源；第二步的图9[1]和图9[2]说明b、c 间有一个电阻；图9[3]和图9[4]说明a、c间有一个二极管，且c连接的是二极管的正极，此时黑盒内两元件的接法可能有图12所示的两种情况；由图9[5]的a、b间电阻大于图9[3]的a、c间的电阻，说明黑盒内元件的接法只能是图12甲。
图9[4]和图9[6]都是给二极管加反向电压情况。
（2）欧姆表测得的电阻值等于读得的欧姆数乘以欧姆档的倍率。
图10中欧姆表指针
⨯=Ω；图11中欧姆表指针的位置所对应的阻值是的位置所对应的阻值是121001200
⨯=Ω。
5100500
图12。