电学设计型实验

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1、电学设计型实验 所谓设计型实验,就根据实验目的,运用掌握的物理规律、实验方法,选择熟悉的仪器、器材设计实验方案。设计方案包括选用合适的实验方法、选择配套的实验器材、安排正确的实验步骤、设计科学的数据处理方法,采用客观的误差分析方式,最后给予总结和评价。 一、设计型实验的设计原则：（1） 科学性：科学的方案应有科学的依据及正确的方式。（2） 安全性：设计的方案实施时,应安全可靠,不会对仪器、器材千万危害。（3） 精确性：实验误差应控制在允许围之,尽可能选择误差较小的方案。（4） 可操作性：设计方案应便于操作、读数,便于进行数据处理和观察。同还要注意到,用两个总阻值大小不同的变阻器调节电路中的电流

2、,当它们串联使用时哪个是粗调?哪个是细调?并联使用时,哪个是粗调,哪个是细调?二、设计型实验的设计方法一替代法图1用一个标准的已知量替代被测量,并调整此标准量,使整个测量系统恢复替代前的状态,则被测量等于标准量。用替代法可有效减小误差,通常是使用可直接读数的电阻箱等效替代测电阻。如图1所示,对于电流表、的量程各有什么要求?电阻箱的阻值还需要远大于电阻箱的阻值吗?哪个电阻箱用精度为0.1欧的合适?1、 现有电流表、电压表、电阻箱、滑动变阻器、低压直流电源、单刀单掷开关一个、单刀双掷开关一个、导线若干。要求用以上器材尽可能精确地测量待测电阻的阻值。（1） 画出电路图R3图2（2） 简要说明测量的主

3、要步骤。2、为了测量电流表G1的阻,电路如图2所示,其中电流表G1的量程0-300A、阻约100,G2为标准电流表,量程为0-200A；R1为电阻箱,阻值围0-999.9；为电池,电动势3V、阻不计,S1为开关,S2单刀双掷开关。按电路图接好电路后,将可变电阻器R3和电阻箱R1适当调节后,将单刀双掷S2扳到接点1处,接通开关,调节可变电阻R2,使两电表的读数都是150A,然后将将单刀双掷S2扳到接点2处,调节变阻箱R1,使标准电流表的读数仍为150A,若此时电阻箱的读数为75。1为了保证两块电流表的安全使用,限流电阻R3的阻值应选： A、100 B、150 C、10k D、15k2可变电阻器的

4、阻值应选：A、200 B、500 C、2k D、5k3、现有电压表、电阻箱、滑动变阻器、低压直流电源、单刀单掷开关一个、单刀双掷开关一个、导线若干。要求用以上器材尽可能精确地测量待测电阻的阻值。1画出电路图2简要说明测量的主要步骤。3如果再有一块电流表,如可能精确地测量电压表的阻。4、要测出一个未知电阻的阻值Rx,现有如下器材：读数不准的电流计A、定值电阻R0、电阻箱R1、滑动变阻器R2、单刀单掷开关K1、单刀双掷开关K2、电源和导线。画出实验电路图,并在图上标出你所选用器材的代码。写出主要的实验操作步骤。二比较法通过对一些物理量的比较,从而达到同中求异的目的,即为比较法。明显的优点是：尽量少

5、进行直接测量多运用比较的方法,以此减少由于测量仪器的不准确而带来的误差。图3 5、实验室中现有器材如实物图3所示,有：电池,电动势约10V,阻约1；电流表A1,量程10A,阻r1约为0.2；电流表A2,量程300mA,阻r2约为5；电流表A3,量程250mA,阻r3约为5；电阻箱R1,最大阻值999.9,阻值最小改变量为0.1；滑线变阻器R2,最大阻值100；开关S；导线若干。图4要求用图4所示的电路测定图中电流表A的阻。1在所给的三个电流表中,哪几个可用此电路精确测出其阻？2在可测的电流表中任选一个作为测量对象,在实物图上连成测量电路。3你要读出的物理量是_,用这些物理量表示待测阻的计算公式

6、是_。图56、如图5所示,为测量电阻的电路中,RX为待测电阻,R的阻值已知,R/为滑行变阻器,总阻值未知,电源电动势未知。S1、S2均为单刀双掷开关,A是电流表,电阻可以忽略不计。（1） 按图5-1所示的电路图,连接实物图。S1S2RXRR/图5-1+（2） 测量RX的步骤：将S2向d闭合,S1向闭合,记下电流表读数I1,再将S2向c闭合,S1向闭合,记下电流表读数I2,计算RX的公式是RX。7、现有一个阻值为10.0的定值电阻、一个电键、若干根导线和一个电压表,该电压表表面上有刻度但无刻度值。要求设计一个能测定某电源阻的实验方案。要求画出实验电路。简要写出完成接线后的实验步骤。写出计算电源阻

7、的表达式为_。8、用图示的电路测定未知电阻RX的值。图中电源电动势未知,电源阻和电流表的阻均可忽略不计,R为电阻箱。AR RX图6若要测得RX的值,R至少需要取_ 个不同的数值。若电流表每个分度表示的电流值未知,但指针偏转角度与通过的电流成正比,则在用此电路测RX时,R至少需取_个不同的数值。若电源阻不可忽略,能否应用此电路测量RX？答：_。三半偏法图8 在实验过程中,让某块电表的第二次读数为第一读数的1/2,然后运用电路的相关知识规律列出计算式。即为半偏法。此种方法可以减少处理实验数据过程中繁琐程度,简化了实验过程。9、如图8所示,是一种半偏法的电路,实验时接通开关S,调节电阻箱的阻值,记下

8、电表指针指指示满量程时的电阻R和半量程时的电阻R/,若略去电源阻不计。则：= R/-2R G mV图8-1R1如果待测电表的阻比较小,电源阻就不能忽略,此时可心采取图8-1的电路,调节R使毫伏表读数不变,调整半偏时,就对R1和R协同调整。如果R=100的情况下,半偏法测量表头电阻才误差较小? 如果干路中增加一只毫安表如图9-1所示,在实验中反复调整的阻值,使毫安表读数维持不变,并使待测电表示数半偏,就不需要满足上述的条件。EAR1R2 K2K1图1010 12、电路图中E为电源,其电动势为E,R1为滑动变阻器,R2为电阻箱,A为电流表。用此电路,经以下步骤可近似测得A的阻RA：闭合K1,断开K

9、2,调节R1,使电流表读数等于其量程I0；保持R1不变,闭合K2,调节R2,使电流表读数等于I0/2,然后读出R2的值,取RA=R2。图11按照电路图在右边实物图所给出的实物图中画出连接导线。真实值与测得值之差除以真实值叫做测量结果的相对误差,即,试导出它与电源电动势E、电流表量程I0及电流表阻RA的关系式。若已知I0=10mA,真实值RA约为30,要想使测量结果的相对误差不大于5%,电源电动势最小应为多少伏？13、一块电流表G的电阻约为2.5 ,现要测量它的电阻,提供的器材有：A.待测电流表GB.电阻箱RC.滑动变阻器RD.滑动变阻器RE.电源 F.开关SG.导线若干 滑动变阻器应选用.请你

10、设计测量电流表G的电阻的实验电路并画出电路图.14、现有一只电阻箱、一个开关、若干导线和一只电流表,该电流表表头上有刻度但无刻度值,请设计一个能测定其电源阻的实验方案.要求:画出实验电路图.简要写出完成接线后的实验步骤.写出用测得的量计算电源阻的表达式：r=.AR2R1K2K1E图1215、把电流表改装为电压表的实验中,分3个主要步骤,实验中给出的器材有：电流表量程0-100A标准伏特表量程0-5V电阻箱0-9999电阻箱0-99999电源电动势2V,有阻电源电动势6V,有阻滑动变阻器0-50,额定电流1.5A电键两只,导线若干。首先要用半偏法测定电流表的阻。如果采用图12所示的电路测定电流表

11、A的电阻并且要想得到较高的精确度,那么从以上给出的器材中,可变电阻R1应选用_,可变电阻R2应选用_,电源E应选用_。 该步实验操作的步骤有：A.合上K1 B.合上K2 C.观察R1的阻值是否最大,如果不是,将R1的阻值调至最大 D.调节R1的阻值,使电流表指针偏转到满刻度 E.调节R2的阻值,使电流表指针偏转到满刻度的一半 F.记下R2的阻值。 把以上步骤的字母代号按实验的合理顺序填写在下面横线上空白处：_；_；_；_；_；_。 如果在步骤F中所得的R2的阻值为600则图1中被测电流表的阻Rg的测量值为_。16、如图8所示的电路图,电源阻不计,怎样用电阻箱和电流表测量未知电阻?需要测几组数据

12、?如果电源和电池的电阻不能忽略时,能否测出待测电阻的阻值?如果再给一个滑行变阻器呢？17、有一只电压表,量程已知,阻为另有一电池电动势未知,但不超过电压表量程,阻可以忽略,还有一个开关和一些导线设计出测量某待测电阻接近的实验方法,画出电路图,测量什么数据?计算式是怎样的?18、要比较准确地测量一个电阻RX的阻值大约几十欧姆,提供下列器材：一个阻为500k的电压表,其表面上有刻度但无刻度值；一个直流电源,电动势比电压表的量程略小,其阻可忽略不计；0-50的滑动变阻器一个,开关一个,导线若干。（1） 画出电路图（2） 写出实验步骤（3） 写出测量值表达式。19、量程为3V的电压表,代号为V,其阻大

13、约为3k。现要求测出电表的阻的精确值。实验室中可提供的器材有：取值围为0.19999.9的电阻箱,代号为Ra,在本实验过电阻箱的电流不会超过所允许的最大电流；最大阻值为1000、最大电流为0.A的变阻器,代号为Rb；开路电压约为5V,阻可以忽略不计的电源,代号为E；电键,代号为S；供连接用的导线若干条。（1） 设计一个易于操作的测量电路,要求画出电路图；（2） 写出主要实验步骤；（3） 写出测量电压表的阻的表达式。20、有一电源,阻较大,但不知其阻值,有两电压表V1和V2,已知V1表的量程大于电源电动势,而V2表的量程却比电源电动势稍小,但不知两电表的阻大小。要求用这两只电压表、若干导线、开关

14、组成电路测量出此电源的电动势。（1） 画出实验电路图（2） 简述测量的方法及最终测量的表达式。21、现有一个阻值为R0的定值电阻、一个电键、若干导线的一只电压表,该电压表表盘上有刻度但无刻度值,要求设计一个能测定电源电阻的实验已知电压表的电阻很大,电压表的量程大于电源的电动势,电源的电阻约为几欧。要求：（1） 画出电路图（2） 简要写出实验步骤（3） 写出测量电源电阻的表达式。22、现有一个电阻不计的恒压电源。但电压未知,一只已知阻值为R的电阻。一只阻值未知的电阻RX,一只电阻可忽略不计的电流表,其量程条例要求,以及电键、导线等。用来测量RX接在恒压电源上时消耗的电功率PX,画出测量电路图,写

15、出主要实验步骤,以及PX表达式。23、从下列实验器材中选出适当的器材,设计测量电路来测量两个电流表的电阻,要求方法简捷,有尽可能高的测量精度。（A） 待测电流表A1,量程50mA,电阻约为几十欧姆（B） 待测电流表A2,量程30mA,电阻约为几十欧姆（C） 电压表V,量程15V,电阻r=15K（D） 电阻箱R1,阻值围09999.9。（E） 电阻箱R2,阻值围099.9。（F） 滑动变阻器R3,阻值0150,额定电流1.5A（G） 滑动变阻器R4,阻值020,额定电流2A（H） 电阻R0,阻值是40,功率是0.5W作保护电阻用（I） 电池组,电动势为12V,电阻约0.5。此外还有单刀单掷开关、单刀双开关和导线若干,供需要选用。（1） 设计一个测量电路,画出电路图。（2） 选出必要的实验器材。（3） 说明实验需要测量的物理量,并列出计算两个电流表电阻的计算式。24、现有下列器材：电阻箱R符号 ,电流表符号为 ,电键S符号为 ,导线若干,一节旧的干电池符号为 要求用以上器材设计一电路测量干电池的电动势和电阻.(1) 画出测量的电路图注明器材符号.(2) 说明主要测量步骤及测定的物理量.(3) 用所测得的物理量的符号给出电动势和电阻r的最后的表达式.=2分,r=.14 / 14