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1、设计类实验 设计方案，变通拓展设计型实验题从仪器的使用、装置的改造、电路的设计、数据的灵活处理等方面进行变通和拓展。应对这类实验题的方法是深刻理解实验的原理、方法，进行合理迁移。例 3某电池的电动势约为3 V，某实验小组要测量该电池的电动势和内阻。(1)实验中要测量的电池内阻较小，实验器材除了被测电池以外，还有一电阻箱 R，一开关 S，若干导线，内阻 Rg30 、量程为 1 mA 的电流表 G，阻值为 2 970 的定值电阻 R0，阻值为 2.00 的定值电阻 R1。请设计并画出合理的测量该电池电动势及内阻的实验电路图，图中标明相关器材的字母符号。(2)为了比较准确地得出实验结论，该小组的同学
2、准备用线性图象来处理实验数据，图象的纵坐标表示电流表的示数 I ，横坐标表示的物理量是 _。(3)若作出的图象在纵轴上的截距为 I 0，图象斜率的绝对值为 k，则可求得该电池的电动势 E_，内阻 r _。(用测量量和所给量的符号表示 )解题指导 (1) 题目中给出了电阻箱和电流表，由于电流表的量程太小，若要改装成大量程的电流表，需要并联的电阻很小，题中所给条件不能满足实验要求，若要改装成一个量程为3 V 的电压表，需要串联一个电阻，U I g(RgR)，U 为改装后电压表的量程，R 为串联电阻，代入数据得3 V 1 10 3A (30R )，解得R2 970。因此用R0 与电流表串联可以改装成
3、量程为3 V的电压表，这样就可以用 “ 伏阻法 ”测电池的电动势和内阻。由于电池内阻较小，电路中应串联一个保护电阻，增大等效电源的内阻。电路图如图。(2)由闭合电路欧姆定律得EI(RgR0)I RgR0(R1r)，得 I ERRg 0R(R1 r)I，因此横坐标表示的物理量应是I。RRE(3)由题意得 I 0 Rg R0，R1 r k，解得 E I0 (Rg R0)， r kR1。答案 (1)如解析图所示I(2)R(3)I 0(Rg R0)k R1策略点评： (1)若给定的电表量程太大或太小，并且给出了定值电阻的阻值，往往要对电表进行改装。(2)若题中给出了某一电流表或电压表的内阻，往往预示着
4、可将电表“反串”使用。链接高考 3 (2018 全国卷 T23)某实验小组利用如图 (a)所示的电路探究在2580 范围内某热敏电阻的温度特性。 所用器材有： 置于温控室 (图中虚线区域 )中的热敏电阻 RT，其标称值 (25 时的阻值 )为 900.0 ；电源 E(6 V，内阻可忽略 )；电压表 (量程 150 mV)；定值电阻 R0(阻值 20.0 )，滑动变阻器 R1(最大阻值为 1 000 )；电阻箱 R2(阻值范围 0999.9 )；单刀开关 S1，单刀双掷开关 S2。图 (a)实验时，先按图 (a)连接好电路，再将温控室的温度 t 升至 80.0 。将 S2 与 1 端接通，闭合
5、S1，调节 R1 的滑片位置，使电压表读数为某一值 U0；保持 R1 的滑片位置不变，将 R2 置于最大值，将 S2 与 2 端接通，调节 R2，使电压表读数仍为U0；断开 S1，记下此时 R2 的读数。逐步降低温控室的温度 t，得到相应温度下 R2 的阻值，直至温度降到 25.0 。实验得到的 R2-t 的数据见下表。t/ 25.030.040.050.060.070.080.0R2/ 900.0680.0500.0390.0320.0270.0240.0回答下列问题：(1)在闭合1 前，图 (a)中 R1 的滑片应移动到 _(填“ a”或“ b”)端；S(2)在图 (b)的坐标纸上补齐数据
6、表中所给数据点，并作出R2-t 曲线；图(b)图(c)(3)由图 (b)可得到 RT 在 2580 范围内的温度特性。当t 44.0 时，可得RT _ ；(4)将T 握于手心，手心温度下 R2 的相应读数如图 (c)所示，该读数为 _R，则手心温度为 _。解析 (1)题图(a)的电路中滑动变阻器采用限流接法，在闭合1 前， R1 应该S调节到接入电路部分的阻值最大，使电路中电流最小， 即题图 (a)中 R1 的滑片应移到 b 端。(2)将 t 60 和 t70 对应的两组数据画在坐标图上， 然后用平滑曲线过尽可能多的数据点画出 R2-t 曲线。(3)根据题述实验过程可知， 测量的 R2 的数据等于对应的热敏电阻 RT 的阻值。由画出的 R2-t 曲线可知，当 t 44.0 时，对应的 RT 450。(4)由画出的 R2曲线可知，当RT 620.0时，手心温度 t 33.0 。-t答案 (1)b(2)如图(3)450(4)620.033.0