高中物理电学实验中多开关类问题.doc

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1、高中物理电学实验中多开关类问题吉林省吉林松花江中学朱振栋　　开关通常以它的刀数（即接通或断开电路的金属杆数目）及每把刀的掷数（每把刀可以形成的通路数）来区分。实验室经常使用的开关有两种（图1）：单刀单掷开关、单刀双掷开关。单刀单掷开关：只能控制一条电路，或者通、或者断。单刀双掷开关：是由两个单刀单掷开关组合而成，即在一个底座上有一个闸刀，且有两个接触片。所以单刀双掷开关可用一个开关来控制两条电路，当开关接在一个支路上时，另一个支路断路，这样使得相并联的两个支路轮流接入电路。  　　在电学实验电路中若有两个单刀单掷开关，或一个单刀单掷开关加

2、上一个或两个单刀双掷开关，通过开关在干路和支路的巧妙组合，在不能直接利用伏安法进行测量的情形下，可通过开关的通、断或转换，来改变电路的连接情况，从而便于应用欧姆定律来达到测量未知电阻、电表内阻、电源电动势和内阻的目的。下面就高中物理电学实验中的多开关类问题解析如下。 　　按照开关在电路中的作用可分为开关短路法，开关开路法和开关电路转换法三种（见下表）。 名称开关短路法开关开路法开关电路转换法电路特点电路中含有两个单刀单掷开关K1、K2。当单刀单掷开关K2合上时，电阻R2被短路；当单刀单掷开关K2断开时，电阻R1和R2电路中含有两个单刀单掷

3、开关K1、K2。当单刀单掷开关K2断开时，K2所在的支路被开路。当单刀单掷开关K2合上时，K2电路中含有一个单刀单掷开关S1、一个单刀双掷开关S2。当单刀双掷开关S2接a时，带有电表的支路导通，带有电阻箱R1相串联接入短路。即由开关的通、断使相互串联的两个元件（或两部分）之一或全部接入电路。所在的支路被接入电路，和电压表V构成并联回路。的支路是开路。反之相反。即相并联的两个支路由单刀双掷开关S2控制轮流接入电路。        等效电路 　　   开关类问题：电路中一般只有一个电表（电流表或电压表），或同种电表两个。 　　一、开关短路法 

4、　　这类电路的特点：电路中一般有两个单刀单掷开关，一个是电源开关，另一个开关和电路中某一部分元件（如电阻或电表）相并联，由开关的通、断使相互串联的两个元件（或两部分）之一或全部接入电路，用短路的思想达到间接求得某个物理量（如电阻、电表内阻、电源电动势和内阻）的方法。 　　1．短路电阻法 　　电路特点：把一个单刀单掷开关并联在定值（或待求）电阻（或电阻箱）两端，通过开关的通、断使该电阻（或电阻箱）短路或导通，这样得到两组电流或电压值，以便于应用欧姆定律求得相应的物理量。 　　实验原理：在两个电路中，当电源电压或端电压不变时，流过的电流与电路

5、中的电阻成反比。 　　（1）测量未知电阻 　　例1如在忽略电源内阻和电流表理想情况下（如图2-a所示）。①闭合单刀单掷开关，断开测出和串联后的电流。此时电路如图2-b这时回路中总电阻为=+，⑵再闭合，把短路，测出通过的电流。这时回路中总电阻=。因在两次测量电流时，电源电压不变，可把图2-a分解成两个电路图2-b（断开时）和图2-c（闭合时），则，解之Rx=。  　　例2一只电压表，量程已知，内阻为。另有一电源（电动势未知，但不超过电压表的量程，内阻可忽略）。请用这只电压表、电源、一只开关和若干导线，设计测量某一高值电阻实验方法。（已知的值

6、与相差不大）  　　解析：由于电源内阻不计，直接用电压表接到电源正、负极上，电压表读数即为电源的电动势，如图3所示，合上开关、开关，电阻被开关短路，电压表读数，，总电阻。断开开关，电压表读数为，此时两端的电压为，，总电阻=+，，解之。 　　（2）测电表内阻  　　例3如图4-a求电压表内阻，当R1<

7、R2的电流（AB段）I2=U2/RV，AB段的总电阻为RV+R2，因两次测量过程中滑动变阻器R1阻值不变，AB段的电压没有改变，所以，解之。 　　特别当R2为电阻箱时（如图4-b），合上开关S1、、S2，调节滑动变阻器R1，使电压表V的示数为满偏。断开开关S2，保持滑动变阻器R1的滑动片位置不动，调节电阻箱R2的阻值，使电压表的示数为半偏。则RV=R2。 　　例4（05年全国高考物理试题）利用图5所示的电路测量电流表mA的内阻RA。图中R1、R2为电阻，K1、K2为电键，B是电源（内阻可忽略）。 　　已知R1=140Ω，R2=60Ω。当电

8、键K1闭合、K2断开时，电流表读数为6．4mA；当K1、K2均闭合时，电流表读数为8．5mA。由此可以求出RA=________Ω。（保留2位有效数字）  　　解析：依题意，解得，，代入已知数