孙永红
陕西省韩城市象山中学
关键词:定值电阻、电学实验、电流表、电压表、分流作用、分压作用、金钥匙
摘要:历年高考各地高考电学实验题表明，以定值电阻为线索的电学设计性试题层出不穷,了解定值电阻的作用和定值电阻对电路的影响，就是掌握了一把破解电学设计实验中的金钥匙.
纵观各地高考电学设计性实验命题的规律，发现定值电阻的使用异常活跃，正确使用定值电阻无愧于破解电学设计实验中的金钥匙.概括起来，定值电阻在电路中有：保护电路、替代作用、放大作用、变换功能、改装电表等五方面的作用，我们借助高考真题一一列举。
作用一：保护电路（即起到降压限流的作用）
电学实验中，串联电阻具有分压作用，并联电阻具有分流作用，定值电阻可以作为保护电阻，保护电源、电表、待测元件等器材的使用安全。
例1.（2014年广东）某同学设计的可调电源电路如图（a）所示，R0为保护电阻，P为滑动变阻器的滑片，闭合电键S。
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⑴用电压表测量A、B两端的电压：将电压表调零，选择0~3V，档，示数如图（b），电压值为 V。
⑵在接通外电路之前，为了保证外电路的安全，滑片P应先置于 端。
⑶要使输出电压U变大，滑片P应向 滑动。
⑷若电源电路中不接入R0，则在使用过程中，存在 的风险（填“断路”或“短路”）。
答案：⑴1.30 ⑵A ⑶B ⑷短路
作用二：替代作用(等效替代)
在替代法测电阻实验中，将待测电阻（或电表）更换成电阻箱，保证更换前后电路电流、电压不变，电阻箱的阻值就等于待测电阻值，这种测量电阻的方法不仅简单，而且避免了电流表分压或电压表分流引起的系统误差。
例2.（2011年新课标版）为了测量一微安表头A的内阻，某同学设计了如图所示的电路。图中，A0是标准电流表，R0和RN分别是滑动变阻器和电阻箱，S和S1分别是单刀双掷开关和单刀开关，E是电池。
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完成下列实验步骤中的填空：
⑴将S拨向接点1，接通S1，调节_____，使待测表头指针偏转到适当位置，记下此时_________的读数I；
⑵然后将S拨向接点2，调节_____，使____________，记下此时RN的读数；
⑶多次重复上述过程，计算RN读数的________，此即为待测微安表头内阻的测量值。
答：⑴R0、标准电流表A0；⑵RN，标准电流表A0的示数仍为I；⑶平均值
作用三：放大作用（定值电阻用于扩大被测量，减小仪表的读数相对误差）
电学实验中，如果待测部分的电阻阻值较小，不满足电表直接测量要求时，串上定值电阻可以提高待测部分电压值，所测结果应减去定值电阻值才得到待测电阻值。这时定值电阻是用来增大待测量，减小测量仪表读数的相对误差。
例3.（2017年浙江选考卷）小明用电学方法测量电线的长度，首先小明测得电线铜芯的直径为1.00mm，估计其长度不超过50m，（已知铜的电阻率为1.75×10-8Ω?m），现有如下实验器材：
①量程为3V、内阻约为3kΩ的电压表；
②量程为0.6A、内阻约为0.1Ω的电流表；
③阻值为0-2Ω的滑动变阻器；
④内阻可忽略，输出电压为3V的电源；
⑤阻值为R0=4.30Ω的定值电阻；
⑥开关和导线若干。
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小明采用伏安法测量电线电阻，正确连接电路后，调节滑动变阻器，电流表的示数从0开始增加，当示数为0.5A时，电压表示数如图1所示，读数为 V，根据小明测量的信息，图2中P点应该 （选填“接a”、“接b”、 “接c”或“不接”）Q点应该 （选填“接a”、“接b”、“接c”或“不接”），小明测得的电线长度为 m。
【答案】2.50 接b 接a 31.4
作用四：变换身份（定值电阻充当电压表或电流表）
在电路设计型实验中，实验器材如果缺少电压表、电流表或电压表、电流表量程不合适时，可以用电流已知的定值电阻充当电压表来使用，也可以用电压已知的定值电阻充当电流表来使用。
例4.（2020年海南高考）在测量定值电阻阻值的实验中，提供的实验器材如下：电压表V1（量程3V，内阻r1=3.0kΩ），电压表V2（量程5V，内阻r2=5.0kΩ），滑动变阻器R（额定电流1.5A，最大阻值100Ω），待测定值电阻Rx，电源E（电动势6.0V，内阻不计），单刀开关S，导线若干：
回答下列问题：
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作用五：改装电表（定值电阻用于电流表的改装扩大电流表的量程）
在有些电学实验中，所给电表的量程明确太小、不能满足测量要求时，定值电阻与已知内阻的电表进行串并联改装，扩大电表的量程。
例5.(2014年理综天津卷）现要测量一个未知电阻Rx的阻值，除Rx外可用的器材有：
多用电表（仅可使用欧姆挡）；
一个电池组E（电动势6V）；
一个滑动变阻器R（0～20Ω，额定电流1A）；
两个相同的电流表G（内阻Rg=1000Ω，满偏电流Ig=100μA）；
两个标准电阻（R1=29000Ω，R2=0.1Ω）；
一个电键S、导线若干．
①为了设计电路，先用多用电表的欧姆挡粗测未知电阻，采用“×10”挡，调零后测量该电阻，发现指针偏转非常大，最后几乎紧挨满偏刻度停下来，下列判断的做法正确的是______________（填字母代号）．
A.这个电阻很小，估计只有几欧姆
B.这个电阻很大，估计有几千欧姆
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C.如需进一步测量可换“×1”挡，调零后测量
D.如需进一步测量可换“×1k”挡，调零后测量
②根据粗测的判断，设计一个测量电路，要求测尽量准确并使电路能耗较小，画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁．
【答案】①AC ②如右图示
总之，一个定值电阻，牵动了电学实验的敏感神经，抓住了定值电阻的作用，就掌握了一把破解设计电学实验的金钥匙。
参考文献
[1]杨成柱, 任会常. 高考电学设计性实验透视[J]. 试题与研究:高中理科综合, 2009.
[2]史洪仙. 解决电化学知识的金钥匙——分类分析法[J]. 中学化学, 2011(12):34-36.
[3]陈大年. 浅谈高考物理电学设计性实验解题的突破[J]. 福建基础教育研究, 2011, 000(005):122-123.