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范围之内，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，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。
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ｇ１、的量程各有什么要求？电阻箱ｒ１的阻值还需要远大于电阻箱ｒ２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。
2） 简要说明测量的主要步骤。
2、为了测量电流表g1的内阻，电路如图2所示，其中电流表g1的量程0-300μa、内阻约100ω，g2为标准电流表，量程为0-200μa；r1为电阻箱，阻值范围0-999.9ω；ε为电池，电动势3v、内阻不计，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150μa，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150μa，若此时电阻箱的读数为75ω。
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、100ω b、150ω c、10kω d、15kω
2）可变电阻器的阻值应选：
a、200ω b、500ω c、2kω d、5kω
3、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内阻。
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。
1)画出实验电路图，并在图上标出你所选用器材的**。
2)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。
5、实验室中现有器材如实物图3所示，有：电池ε，电动势约10v，内阻约1ω；电流表a1，量程10a，内阻r1约为0.2ω；电流表a2，量程300ma，内阻r2约为5ω；电流表a3，量程250ma，内阻r3约为5ω；电阻箱r1，最大阻值999.
9ω，阻值最小改变量为0.1ω；滑线变阻器r2，最大阻值100ω；开关s；导线若干。
要求用图4所示的电路测定图中电流表a的内阻。
1）在所给的三个电流表中，哪几个可用此电路精确测出其内阻？
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内阻的计算公式是___
6、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ε未知。s1、s2均为单刀双掷开关，a是电流表，内电阻可以忽略不计。
1） 按图5-1所示的电路图，连接实物图。
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10.0ω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内阻的实验方案。
(已知电压表内阻很大，电压表量程大于电源的电动势，电源的内阻约为几欧)要求。
1)画出实验电路。
2)简要写出完成接线后的实验步骤。
3)写出计算电源内阻的表达式为___
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，电源内阻和电流表的内阻均可忽略不计，r为电阻箱。
⑴若要测得rx的值，r至少需要取___个不同的数值。
⑵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。
⑶若电源内阻不可忽略，能否应用此电路测量rx？答：__
三）半偏法。
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/，若略去电源内阻不计。则：
r/-2r如果待测电表的内阻比较小，电源内阻就不能忽略，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<10、利用电压表的一种半偏法实验。现有一量程为3v的电压表，内阻约为3kω。为了较准确地测量其内阻，在没有电流表的情况下，某同学设计了如图7所示，按此电路可以测出电压表的内电阻。
其中r是最大阻值为9999ω的电阻，r是最大阻值为20ω的滑动变阻器。
根据电路图，按顺序写出本实验的主要操作步骤。
11、如图9所示是另一种半偏法的电路，写出实验步骤和说明两个电阻箱的功能。
电路中变阻器ｒ１选什么样的电阻器？变阻器ｒ２选多大阻值的电阻箱？哪个电阻箱用精度为0.
1欧的较好？这样测出的表头内电阻是偏大还是偏小？为什么？
为什么在ｒ１>100ｒｇ）的情况下，半偏法测量表头内电阻才误差较小？
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ｒ１>的条件。
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的内阻ra：①闭合k1，断开k2，调节r1，使电流表读数等于其量程i0；②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。
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。
⑵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及电流表内阻ra的关系式。
⑶若已知i0=10ma，真实值ra约为30ω，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的内电阻约为2.5 ｋω现要测量它的内电阻，提供的器材有：
a.待测电流表 g (量程300 μa)
b.电阻箱 r (0～9999 ω)
c.滑动变阻器 r１ (0～50 ω 1 a)
d.滑动变阻器 r２ (0～1ｋω 0.5 a)
e.电源 ε 6 ｖ内阻不计)
f.开关 s
g.导线若干。
(1)滑动变阻器应选用填序号).
2)请你设计测量电流表g的内电阻的实验电路并画出电路图。(要求方法简捷，将图画在虚线框内).
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内阻的实验方案。(已知电流表内阻很小，电流表量程符合要求，电源内阻约为几欧).要求：
1)画出实验电路图。
2)简要写出完成接线后的实验步骤。
3)写出用测得的量计算电源内阻的表达式：r
15、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：①电流表（量程0-100μa）②标准伏特表（量程0-5v）③电阻箱（0-9999ω）④电阻箱（0-99999ω）⑤电源（电动势2v，有内阻）⑥电源（电动势6v，有内阻）⑦滑动变阻器（0-50ω，额定电流1.5a）⑧电键两只，导线若干。
⑴首先要用半偏法测定电流表的内阻。如果采用图12所示的电路测定电流表a的内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600ω则图1中被测电流表的内阻rg的测量值为___
16、如图8所示的电路图，电源内阻不计，怎样用电阻箱和电流表测量未知电阻？需要测几组数据？如果电源和电池的内电阻不能忽略时，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，内阻为ｒｖ．另有一电池（电动势未知，但不超过电压表量程，内阻可以忽略），还有一个开关和一些导线．设计出测量某待测电阻ｒｘ（接近ｒｖ）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：一个内阻为500kω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，其内阻可忽略不计；0-50ω的滑动变阻器一个，开关一个，导线若干。
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