(1)现备有以下可变电阻：0.6~1.0T,不考虑磁场对电路其它部分的影响)。要求误差较小。
提供的器材如下：
A．磁敏电阻，无磁场时阻值Ro=150Ω
B．滑动变阻器R，全电阻约20Ω
C．电流表④，量程2.5mA，内阻约30Ω
D．电压表⑦，量程3v，内阻约3kΩ
E．直流电源E，电动势3v，内阻不计
F．开关S，导线若千
(2)正确接线后，将磁敏电阻置人待测磁场中．测量数据如下表：
|
|
l |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
U(V) |
0.00 |
0.45 |
0.91 |
1.50 |
1.79 |
2.71 |
|
I(mA) |
0.00 |
0.30 |
0.60 |
1.00 |
1.20 |
1.80 |
根据上表可求出磁敏电阻的测量值RB=＿＿＿＿＿＿Ω，
结合图l 可知待测磁场的磁感应强度B =＿＿＿＿＿＿T 。
( 3 )试结合图l 简要回答，磁感应强度B 在0 ~0.2T 和0.4 ~1.0T 范围内磁敏电阻阻值的变化规律有何不同？
( 4 )某同学查阅相关资料时看到了图3 所示的磁敏电阻在一定温度下的电阻~磁感应强度特性曲线(关于纵轴对称)，由图线可以得到什么结论？
答案：( l )如右图所示 ( 2 ) 1500 0.90
( 3 )在0 ~0.2T 范围内，磁敏电阻的阻值随磁感应强度非线性变化(或不均匀变化)；在0 . 4 ~1 .0T 范围内，磁敏电阻的阻值随磁感应强度线性变化(或均匀变化) ( 4 )磁场反向．磁敏电阻的阻值不变。
[例4] I.右图为一正在测量中的多用电表表盘.
(1)如果是用×10
档测量电阻，则读数为
。
(2)如果是用直流10 mA档测量电流，则读数为 mA。
(3)如果是用直流5 V档测量电压，则读数为 V。
答案：Ⅰ．(1)60 (2)7.18 (3)3.59
解析：欧姆档在最上面的一排数据读取，读数为6×10Ω=60Ω；电流档测量读取中间的三排数据的最底下一排数据，读数为7.18mA；同样直流电压档测量读取中间的三排数据的中间一排数据较好，读数为35.9×0.1V=3.59V。
[例5] 有一电流表A，量程为1mA，内阻rg约为100Ω。要求测量其内阻。可选用的器材有：电阻箱R0，最大阻值为99999.9Ω；滑动变阻器甲，最大阻值为10kΩ；滑动变阻器乙，最大阻值为2kΩ；电源E1，电动势约为2V，内阻不计；电源E2，电动势约为6V，内阻不计；开关2个，导线若干。
采用的测量电路图如图所示，实验步骤如下：
a.断开S1和S2，将R调到最大；b.合上S1，调节R使A满偏；c.合上S2，调节R1使A半偏，此时可认为的A的内阻rg＝R1。试问：
(ⅰ)在上述可供选择的器材中，可变电阻R1应该选 ① ；为了使测量尽是精确，可变电阻R应该选择 ② ；电源E应该选择 ③ 。
(ⅱ)认为内阻rg＝R1，此结果与的rg真实值相比 ④ 。(填“偏大”、“偏小”、“相等”)
[剖析](ⅰ)根据半偏法的测量原理，R1必须选R0；由于电流表的满偏电流很小，要求R1的阻值很大，故R应选滑动变阻器甲，电源选择E2，误差较小。
(ⅱ)根据闭合电路的欧姆定律及电路特点可得：
合上S1，调节R使A满偏： Ig＝
合上S2，调节R1使A半偏(电路中的总电流)：I＝
故：I＞Ig。 所以，通过电阻箱的电流IR1：IR1＞Ig
用U表示电阻箱两端电压，则R1＝
＜
＝Ig
即：rg＞R1
故：认为内阻rg＝R1，此结果与的rg真实值相比偏小。
[答案](ⅰ)R0 滑动变阻器甲 E2 (ⅱ)偏小
[名师指引]《把电流表改装成电压表》是新教材新增加的一个分组实验，复习时实验应从实验目的、原理、仪器、步骤、误差等方面加强研究。
[例6] 检测一个标称值为5Ω的滑动变阻器。可供使用的器材如下：
A．待测滑动变阻器Rx，全电阻约5Ω(电阻丝绕制紧密，匝数清晰可数)
B．电流表A1，量程0.6A，内阻约0.6Ω C．电流表A2，量程3A，内阻约0.12Ω
D．电压表V1，量程15V，内阻约15KΩ E．电压表V2，量程3V，内阻约3KΩ
F．滑动变阻器R，全电阻约20Ω G．直流电源E，电动势3V，内阻不计
H．游标卡尺 I．毫米刻度尺 J．电键S导线若干
(1)用伏安法测定Rx的全电阻值，所选电流表___________(填“A1”或“A2”)，所选电压表为_________(填“V1”或“V2”)。
(2)画出测量电路的原理图，并根据所画原理图将下图中实物连接成测量电路。
电路原理图和对应的实物连接如图
(3)为了进一步测量待测量滑动变阻器电阻丝的电阻率，需要测量电阻丝的直径和总长度，在不破坏变阻器的前提下，请设计一个实验方案，写出所需器材及操作步骤，并给出直径和总长度的表达式。
[剖析](3)
方案一：
需要的器材：游标卡尺、毫米刻度尺
主要操作步骤：
数出变阻器线圈缠绕匝数n
用毫米刻度尺(也可以用游标卡尺)测量所有线圈的排列长度L，可得电阻丝的直径为d=L/n
用游标卡尺测量变阻器线圈部分的外径D，可得电阻丝总长度l=nπ(D-
)也可以用游标卡尺测量变阻器瓷管部分的外径D，得电阻丝总长度l=n(D-)。
重复测量三次，求出电阻丝直径和总长度的平均值
方案二
需要的器材：游标卡尺
主要的操作步走骤：
数出变阻器线圈缠绕匝数n
用游标卡尺测量变阻器线圈部分的外径D1 和瓷管部分的外经D2，可得电阻丝的直径为d=
电阻丝总长度l=
π(D1+D2)
重复测量三次，求出电阻丝直径和总长度的平均值
[答案] (1)A1 V2 (2)如图所示 (3)见剖析
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⑷若选择开关的位置如黑箭头所示，正确操作后发现指针的偏转角很小，那么接下来的正确操作步骤应该依次为：________，_________，_________。
Ⅱ.(12分)一直流电压表V，量程为1V，内阻为1000Ω。现将一阻值在5000-7000Ω之间的固定电阻R1与此电压表串联，以扩大电压表的量程。为求得扩大后量程的准确值，再给定一直流电源(电动势E为6-7V，内阻可忽略不计)，一阻值R2=2000Ω的固定电阻，两个单刀开关S1、S2及若干导线。
(2)连线完成以后，当S1与S2均闭合时，电压表的示数为0.90 V；当S1闭合，S2断开时，电压表的示数为0.70 V，由此可以计算出改装后电压表的量程为 V，电源电动势为
V. 
(2)(13分)右图为一电学实验的实物连线图．
该实验可用来测量待测电阻Rx的阻值(约500Ω)． 图中两具电压表量程相同， 内阻都很大． 实验步骤如下：
⑥求Rx的平均值．
， 滑动变阻器的符号为
，其余器材用通用的符号表示。
(2)I电路如图：.
解得：
(1).电源电动势约为9V,而电压表量程较小,且所用变阻器阻值远小于待测电阻的阻值,因此应考虑用变阻器分压接法.
小灯泡的电阻会随着电压的升高，灯丝温度的升高而增大，所以U-I曲线不是直线。为了反映这一变化过程，灯泡两端的电压应该由零逐渐增大到额定电压。所以滑动变阻器必须选用分压接法。开始时滑动触头应该位于左端(使小灯泡两端的电压为零)。
表示)的伏安特性曲线。要求所测电压范围为0.1
V-4 V。 
(量程4.5 V，内阻约为4×104 Ω)，电流表
(量程250 mA，内阻约为2 Ω)，电流表
(量程500 mA，内阻约为1 Ω)，滑动变阻器R(最大阻值约为30
Ω)，电子键S，导线若干。
如果既要满足测量要求，又要测量误差较小，应该选用的电流表是 ，下面两个电路应该选用的是 。
，由
，所以选择量程为500mA的电流表，又因为
，所以采用安培表外接法。所以选择甲图。
(1)请写出测金属丝电阻率的表达式：ρ=
(用上述测量量的字母表示)。
2、控制电路--滑动变阻器分压式、限流式接法选取
如图所示的两种电路中，滑动变阻器(最大阻值为R0)对负载RL的电压、电流强度都起控制调节作用，通常把图(a)电路称为限流接法，图(b)电路称为分压接法.
(1)电路的对比
|
|
负载RL上电压调节范围(忽略电源内阻) |
负载RL上电流调节范围(忽略电源内阻) |
相同条件下电路消耗的总功率 |
|
限流接法 |
 E≤UL≤E |
 ≤IL≤ |
EIL |
|
分压接法 |
0≤UL≤E |
0≤IL≤ |
E(IL+Iap) |
|
比较 |
分压电路调节范围较大 |
分压电路调节范围较大 |
限流电路能耗较小 |
(2)滑动变阻器的限流接法与分压接法的选择方法
滑动变阻器以何种接法接入电路，应遵循安全性、精确性、节能性、方便性原则综合考虑，灵活择取.
①下列三种情况必须选用分压式接法
Ⅰ、要求回路中某部分电路电流或电压实现从零开始可连续调节时(如：测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路)，即大范围内测量时，必须采用分压接法.
Ⅱ、当用电器的电阻RL远大于滑动变阻器的最大值R0，且实验要求的电压变化范围较大(或要求测量多组数据)时，必须采用分压接法.因为按图(b)连接时，因RL>>R0＞Rap，所以RL与Rap的并联值R并≈Rap，而整个电路的总阻约为R0，那么RL两端电压UL=IR并=
·Rap，显然UL∝Rap，且Rap越小，这种线性关系越好，电表的变化越平稳均匀，越便于观察和操作.
Ⅲ、若采用限流接法，电路中实际电压(或电流)的最小值仍超过RL的额定值时，只能采用分压接法.
②下列情况可选用限流式接法
Ⅰ、测量时电路电流或电压没有要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且RL与R0接近或RL略小于R0，采用限流式接法.
Ⅱ、电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压式接法的要求时，采用限流式接法.
Ⅲ、没有很高的要求，仅从安全性和精确性角度分析两者均可采用时，可考虑安装简便和节能因素采用限流式接法.
|
[例2] 用伏安法测量某一电阻Rx阻值，现有实验器材如下：待测电阻Rx(阻值约5 Ω，额定功率为1 W)；电流表A1(量程0~0.6 A，内阻0.2 Ω)；电流表A2(量程0~3 A，内阻0.05 Ω)；电压表V1(量程0~3 V，内阻3 kΩ)；电压表V2(量程0~15 V，内阻15 kΩ)；滑动变阻器R0(0~50 Ω)，蓄电池(电动势为6 V)、开关、导线.
为了较准确测量Rx阻值，电压表、电流表应选________，并画出实验电路图.
[解析]：由待测电阻Rx额定功率和阻值的大约值，可以计算待测电阻Rx的额定电压、额定电流的值约为
U=
≈2.2 V，I=
=0.45
A.
则电流表应选A1，电压表应选V1.
又因
=24.5 Ω＞Rx，则电流表必须外接.
因为滑动变阻器的全阻值大于被测电阻Rx，故首先考虑滑动变阻器的限流接法，若用限流接法，则被测电阻Rx上的最小电流为Imin=
=0.11
A＜I额，故可用限流电路.电路如图所示.
[规律总结] 1、器材选用与电路选择应注意从两个方面去考虑：一是分析待测电路，二是分析控制电路。
2、在“伏安法测电阻”的实验中，一般选用总阻值较小的滑动变阻器，可方便调节。
①在滑动变阻器作限流作用时，为使负载RX既能得到较宽的电流调节范围，又能使电流变化均匀，选择变阻器时，应使其总电阻R0大于RX，一般在2-5倍为好。
②在滑动变阻器作为分压作用时，一般取滑动变阻器的总电阻R0在0.1RX-0.5RX之间为好。
[例题3] 某电流表的内阻在0.1Ω-0.2Ω之间，现要测量其内阻，可选用的器材如下：
A．待测电流表A1(量程0.6A)； B．电压表V1(量程3V，内阻约2kΩ)
C．电压表V2(量程15V，内阻约10kΩ)； D．滑动变阻器R1(最大电阻10Ω)
E．定值电阻R2(阻值5Ω) F．电源E(电动势4V) G．电键S及导线若干
(1)电压表应选用_____________；
(2)画出实验电路图；
(3)如测得电压表的读数为V，电流表的读数为I，则电流表A1内阻的表达式为：RA = ______________。
[解析] 本题利用电压表指电压，电流表指电流的功能，根据欧姆定律R=
计算电流表的内阻。由于电源电动势为4V， 在量程为15V的电压表中有
的刻度没有利用，测量误差较大，因而不能选；量程为3V的电压表其量程虽然小于电源电动势，但可在电路中接入滑动变阻器进行保护，故选用电压表V1。由于电流表的内阻在0.1Ω-0.2Ω之间，量程为0.6A ，电流表上允许通过的最大电压为0.12V，因而伏特表不能并联在电流表的两端，必须将一个阻值为5Ω的定值电阻R2与电流表串联再接到伏特表上，才满足要求。滑动变阻器在本实验中分压与限流的连接方式均符合要求，但考虑限流的连接方式节能些，因而滑动变阻器采用限流的连接方式
。故本题电压表选用V1；设计电路图如图1所示；电流表A1内阻的表达式为： RA =-R2。
[规律总结] 电流表内阻的测量和一般电阻的测量一样，所不同的就是电流表可提供通过自身的电流值作为已知条件。
考点三 实验方案的设计
根据实验目的，控制实验条件，能灵活地运用已学过的物理原理、实验方法和实验仪器去处理问题，设计实验方案。也是高考实验题的主要试题。