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摘 要 ：在高考试题中经常出现没有某个电表或某个电表由于各种原因不能用的问题,这和我们常规的实验操作不一样,需要学生具有基础的实验知识和创新性意识才能求解.本文主要讨论非常规性实验电路的设计问题,这也是近几年高考的热点和难点.
关 键 词 ：电路设计；非常规；分类解题
定西市教育科学规划课题研究成果（课题编号DX2012GHB94）
在高中阶段的电学实验中伏特表和安培表是两种很重要和常见的仪器,许多实验都要用到这两种仪器.但是在许多高考题中,很多给出的电表并不能使用,这就需要我们熟练掌握实验原理,灵活选用实验器材,设计出能够满足题目要求的电路.总结这几年的高考题,主要有以下几种类型.
一、只有两个电压表而没有电流表或是只有两个电流表而没有电压表
这样的题目和传统的实验是不同的,因为我们所学过的实验都是一个电压表和一个电流表配合使用,而现在我们遇到的情况是：只有电压表或只有电流表.事实上,电压表也是由灵敏电流计（也就是一个小量程的电流表）改装而成的,所以只要深刻理解了电表的改装,结合题目所给的器材和要求,灵活运用所学知识,这样的题目就可以解决.
例题1.下面的表格中给出了一些实验需要的仪器,从表格中选用适当的实验仪器,然后设计一个电路,测量出安培表A1的阻值r1,电路要尽可能的简单,且要有比较高的实验精度.
问题：根据实验所测出的数据,安培表的内阻可以表达为r1等于 ,在表达式中的各个字母表示的物理意义是 .
解决问题：根据传统的思维我们该选用一个伏特表和一块安培表,但是仔细观察给出的器材我们发现：电源的电动势只有1.5V,而给出的电压表的量程是10V,我们设想就是把全部的电动势加在电压表两端,电压表的偏转也只有总量程的,在实际的测量中,这样的偏转是很小的,很难测出准确的数值.所以不能选用电压表.我们可以选用两块安培表,利用其中一块安培表改装成伏特表,问题就得到了解决.这看似很简单,那为什么学生往往在这样的题目上失分较多呢?分析就会发现,这个题不但要求清楚地了解用伏安法测电阻的实验原理,还要理解电表改装的原理,而且要有灵活运用知识的能力.而要灵活运用,除了要对知识的来龙去脉理解得非常深刻外,还要有大量的练习运用才能达到.所以要求还是很高的.通过以上分析知道如果I1、I2是通过电流表A1、A2的电流,r2为电流表A2的内阻,就可得到.
例题2.用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值（900―1000）：
问题：我们用U1表示伏特表V1的示数,用U2表示伏特表V2的示数,那么电阻Rx的表达式为Rx等于 .
解决问题：这个题目给出了两块伏特表,一块的量程是1.5V,另一块的量程是5V,而且都知道它们的阻值.电源的电动势是9.0V,两块表的量程大小不一样,但只要设计合适的电路,这两块表其实都是可以使用的,当然其中一块是要充当安培表的.所以可得出不同的两种电路,也可得到不同的两种结果：或.
二、只有一块电表,即只有电压表或者只有电流表
如果题目只给出了一块电表,很显然是不够用的,这时只能让这一块电表“一身二用”,利用这一块电表做两次实验,一次充当电流表,一次充当电压表,这样就解决了问题.当然还可以用一块电表做多次的实验,这样就有了多组数据,可以利用图像法得到更精确的结果.
三、题目中给出的电表不够用
这种类型看似电表不够用,不能完成实验,但仔细观察就会发现,题目也许有隐含的条件可以利用.如电表是理想电表,电源的内阻忽略,或是所测的物理量比较少,利用现有的器材还是可以完成实验的.
例题3.一块伏特表的量程已知,有如下器材可供选择.要求选择合适的器材,设计实验测量它的内阻,并用所测得的数据表达出伏特表的内阻.
问题：内阻表达式是 .
解决问题：在这个题目中,既给了电流表,也给了电压表,看似是个常规的实验题.实际上,分析就会发现电流表的量程是3A,而电压表的电压达到最大时,通过它的最大电流是1mA,定值电阻的额定电流也只有501mA,均远小于电流表的量程,所以电流表在本题中不能使用,本题中只有电压表能用,属于电表不够用的类型.这个题目中电源的内阻为零,根据这一点我们仍可完成实验.利用单刀双掷开关和电压表设计电路,分别用两次电压表,测得两组数值U1、U1,可以得到.
在长期的教学实践中,我总结出要解决这样的问题,除了要理解实验的基本原理外,还要灵活运用知识,而这就需要大量的训练和总结.只管做题,而不重视训练之后的总结和纠错或者不重视学习实验的基本原理和技能,是收不到好的效果的.当然,只要我们按照以上方法去做,这类问题是不难解决的.