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章末核心素养提升
第九章
电路及其应用
处理探究型、设计型实验的方法
电学设计实验的难点是电路的设计思路，其突破方法为
第1步―→明确实验目的
第2步―→通过实验目的与实验器材的结合，选择合适的实验原理
第3步―→画出可能实验原理图，结合题设条件确定最优的电路原理图
【典例】
现要测量电压表的内阻和电源的电动势，提供的器材有：电源(电动势约为6
V，内阻不计)，电压表V1(量程0～2.5
V，内阻约为2.5
kΩ)，电压表V2(量程0～3
V，内阻约为10
kΩ)，电阻箱R0(最大阻值为9
999.9
Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值为3
kΩ)，滑动变阻器R2(最大阻值为500
Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干。
(1)在图a中完成实验电路原理图的连线；
(2)电路中应选用滑动变阻器________(选填“R1”或“R2”)；
(3)按照下列步骤进行实验：
①闭合开关前，将滑动变阻器和电阻箱连入电路的阻值调至最大；
②闭合开关，将电阻箱调到6
kΩ，调节滑动变阻器至适当的位置，此时电压表V1的示数为1.60
V，电压表V2的示数为2.40
V；
③保持滑动变阻器连入电路的阻值不变，再将电阻箱调到2
kΩ，此时电压表V1的示数如图b所示，其示数为____________V，电压表V2的示数为1.40
V。
(4)根据实验数据，计算得到电源的电动势为________V，电压表V1的内阻为________kΩ，电压表V2的内阻为________kΩ。
第3步：画原理图
解析　(1)由于两个电压表的量程都小于电源的电动势，两个电压表串联后的总电压仍然小于电源的电动势，故应该用滑动变阻器作为保护电阻。如果只是测量电动势，可以采用如图甲所示的电路，但是要想计算电压表V1、电压表V2各自的内阻，需要将电路改进，设计
的电路有图乙、图丙所示的两种；而通过电压
表V1的最大电流约为1
mA，通过电压表V2的最大电流约为0.3
mA，故设计的电路应该选择图乙。
答案　(1)见解析图乙所示　(2)R1　(3)2.10　(4)5.60　2.5　10
本节内容结束
THANKS处理探究型、设计型实验的方法
电学设计实验的难点是电路的设计思路，其突破方法为
第1步―→明确实验目的
第2步―→通过实验目的与实验器材的结合，选择合适的实验原理
第3步―→画出可能实验原理图，结合题设条件确定最优的电路原理图
【典例】
现要测量电压表的内阻和电源的电动势，提供的器材有：电源(电动势约为6
V，内阻不计)，电压表V1(量程0～2.5
V，内阻约为2.5
kΩ)，电压表V2(量程0～3
V，内阻约为10
kΩ)，电阻箱R0(最大阻值为9
999.9
Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值为3
kΩ)，滑动变阻器R2(最大阻值为500
Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干。
(1)在图a中完成实验电路原理图的连线；
(2)电路中应选用滑动变阻器________(选填“R1”或“R2”)；
(3)按照下列步骤进行实验：
①闭合开关前，将滑动变阻器和电阻箱连入电路的阻值调至最大；
②闭合开关，将电阻箱调到6
kΩ，调节滑动变阻器至适当的位置，此时电压表V1的示数为1.60
V，电压表V2的示数为2.40
V；
③保持滑动变阻器连入电路的阻值不变，再将电阻箱调到2
kΩ，此时电压表V1的示数如图b所示，其示数为____________V，电压表V2的示数为1.40
V。
(4)根据实验数据，计算得到电源的电动势为________V，电压表V1的内阻为________kΩ，电压表V2的内阻为________kΩ。
[设计思路]
第1步：明确实验目的
―→可知本题的实验目的是测电压表的内阻和电源的电动势
第2步：选择合适的实验原理
―→根据题目的实验仪器可知本题可用电压表和电阻箱测电源的电动势
第3步：画原理图
答案　(1)见解析图乙所示　(2)R1　(3)2.10　(4)5.60　2.5　10
解析　(1)由于两个电压表的量程都小于电源的电动势，两个电压表串联后的总电压仍然小于电源的电动势，故应该用滑动变阻器作为保护电阻。如果只是测量电动势，可以采用如图甲所示的电路，但是要想计算电压表V1、电压表V2各自的内阻，需要将电路改进，设计的电路有图乙、图丙所示的两种；而通过电压表V1的最大电流约为1
mA，通过电压表V2的最大电流约为0.3
mA，故设计的电路应该选择图乙。
(2)根据(1)中电路图的连接，因为电压表的内阻较大，故滑动变阻器的最大阻值应该大于电压表V1的内阻，故滑动变阻器应该选择R1。
(3)题图b所示的电压表的最小刻度为0.1
V，故估读到0.01
V，其读数为2.10
V。
(4)对图乙，设电压表V1和电压表V2的内阻分别为r1、r2，示数分别为U1、U2，滑动变阻器的电阻调到r，由闭合电路的欧姆定律，得E＝U1＋U2＋(＋)r，E＝U1′＋U2′＋(＋)r，其中R01＝6
kΩ，R02＝2
kΩ，对电压表V1和电压表V2所在的电路，由串并联规律得＝＋，＝＋，代入数据，联立解得E＝5.60
V，r1＝2.5
kΩ，r2＝10
kΩ。

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