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0 引言
电路设计思想是考查考生电路知识、电学器材的基本运用、误差分析和实验能力等综合素质
的好载体,尤其于培养、挖掘和检查考生创造性思维能力和实际应用能力为一个不可替代的
好题型。其情境新颖，以学过的实验为依据，注重对其思想、方法和技能的迁移和拓展，注
重考查考生的基本实验能力，创新能力和自主探究能力，故历年为高考和竞赛的重点和热
点所
在。本文以一竞赛实验设计题为例，介绍一种电路设计的思想方法，帮助考生开阔思路，提
高解答设计实验题的能力。
1 题目：电阻的测量
现有电压不变的直流稳压电源1台，其内阻忽略不计；电流表、电压表、滑线变阻器(已知最
大电阻为R0)、待测电阻各1只；单刀单掷开关2个；导线若干。请按要求画出测量未知电
阻Rx阻值的电路图，并写出测量步骤，导出测量Rx的表达式。
要求：
1.每种电路图只允许选电流表、电压表其中之一；
2.在同一电路中电表的位置固定不动；
3.滑线变阻器的滑片在任意位置(最大值和最小值除外)。
2 解析
这是一道典型的电路设计问题。审题时主要掌握4个关键点：
①电压不变的直流稳压电源，电源电压具体是多少题目并未告诉。绝大部分考生一般不
认真审题，误认为电源电压已知，只需电流表测量电路中的电流即可根据欧姆定律算出Rx
的值；
②每种电路图只允许选电流表、电压表其中之一，因此不能原始的按照伏安法(电流表和电
压表同时接入电路)测电阻的方法进行设计；
③在同一电路中电表的位置固定不动，隐含的意思是在同一电路中不管是选择的是电流表还
是电压表都只能在同一位置，不能移动，故不能利用电压表串联分压法或电压表并联分流法
；
④滑线变阻器的滑片在任意位置(最大值和最小值除外)，平常老师给考生练习的电路设计
题几乎都是利用滑线变阻器的滑片滑到最大值和最小值来改变电路的连接状态或改变电路中
各负载两端的电压，再运用欧姆定律和串并联电路的知识列出方程，然后根据方程求出未知
电阻Rx的表达式。而本题要求滑线变阻器的滑片在任意位置(最大值和最小值除外)，让考
生一时不知从何下手，仔细分析发现题目中告诉了滑线变阻器的最大电阻R0，当滑片在任
意位置时我们可以将滑线变阻器分为两个电阻R1和R2，使R1 R2=R0，这是解答该
题的切入点。
3 设计
3.1 只选电流表
方案一 如图1所示，测量步骤如下：
①将滑线变阻器的滑片放在任意位置，只闭合S1，S2断开，R1和R2并联后
再与Rx串联，此时电流表的示数为I1，可列出方程
I1Rx I1[SX(]R1R2[]R1 R2[SX)]=U(1)
②滑线变阻器的滑片位置不动，只闭合S2,S1断开，R1断路，R2被短路，此时
电流表的示数为I，可列出方程
IRx=U(2)
③滑线变阻器的滑片位置不动，S1和S2都断开，R1断路，Rx和R2串联，此时
电流表的示数为I2，可列出方程
I2Rx I2R2=U[JY](3)
④由题意，R1 R2=R0[JY](4)
(1)、(2)、(3)、(4)式联立求解得
Rx=[SX(]II2R0(I1-I2)[]I1(I-I2)2[SX)]。
方案二 如图2所示，测量步骤如下：
①将滑线变阻器的滑片放在任意位置，只闭合S1，S2断开，Rx和R2串联后再与
R1并联，此时电流表的示数为I1，可列出方程
I1[SX(](Rx R2)?R1[](Rx R2) R1[SX)]=U[JY](1)
②滑线变阻器的滑片位置不动，只闭合S2，S1断开，R1断路，R2被短路，此时
电流表的示数为I，可列出方程
IRx=U[JY](2)
③滑线变阻器的滑片位置不动，S1和S2都断开，R1断路，Rx和R2串联，此时
电流表的示数为I2，可列出方程
I2Rx I2R2=U[JY](3)
④由题意， R1 R2=R0[JY](4)
(1)、(2)、(3)、(4)式联立求解得
Rx=[SX(]I2R0(I1-I2)[]I1I-I1I2 I22[SX)]。
3.2 只选电压表
如图3所示，电压表测Rx两端的电压，测量步骤如下：
①将滑线变阻器的滑片放在任意位置，只闭合S1，S2断开，R1和R2并联后再与
Rx串联，此时电压表的示数为U1，可列出方程
[SX(]U1[]Rx[SX)]=[SX(]U-U1[][SX(]R1R2[]R1 R2[SX)][SX)]
(1)
②滑线变阻器的滑片位置不动，只闭合S2，S1断开，R1断路，R2被短路，此时
电压表的示数为U，即电源电压。
③滑线变阻器的滑片位置不动，S1和S2都断开，R1断路，Rx和R2串联，此时
电压表的示数为U2，可列出方程
[SX(]U2[]Rx[SX)]=[SX(]U-U2[]R2[SX)](2)
④由题意， R1 R2=R0[JY](3)
(1)、(2)、(3)式联立求解得
Rx=[SX(]UU2R0(U1-U2)[]U1(U-U2)2[SX)]。
4 结束语
近年来高考和竞赛试题的一个共同特点是回归基础，在教材中的学生实验或演示实验的基础
上创设新情景、提出新问题，以考查学生的创新意识。学生在平时学习过程中必须认真领会
教材中学生实验和演示实验的实验设计意图、实验原理方法、实验步骤、实验数据处理、实
验注意事项等。设计该题的创新之处在于巧用题目中给出的两个单刀单掷开关，利用两个单
刀单掷开关不同的通断组合使Rx、R1和R2之间具有不同的连接方式，从而根据欧姆定
律和串并联电路特点列出相对应的方程，然后根据所列方程联立求解，求出未知电阻Rx的
表达式；关键在于题目中告诉了滑线变阻器的最大电阻为R0，虽然不能利用滑线变阻器的
滑片滑到最大值和最小值来改变电路的连接状态，但是当滑片在任意位置时可以将滑线变阻
器分为两个电阻R1和R2，使R1 R2=R0，这也是解答该题的切入点。
由此可见，创新实验设计必须打破常规思维，应采用非常规思维，认真审题，充分利用题目
给出的条件，巧妙地运用开关不同的通断组合使各负载之间具有不同的连接方式，根据电表
的性质灵活选择电表，将电表接入电路的特定位置，使各负载之间在不同的连接方式时有不
同的示数，从而根据欧姆定律和串并联电路特点列出相对应的方程，然后将所列方程联立求
解，求出未知电阻的表达式。
【基金项目：贵州省基础教育科研课题基金资助项目(No。2010B095)】
电路设计思想是考查考生电路知识、电学器材的基本运用、误差分析和实验能力等综合素质
的好载体,尤其于培养、挖掘和检查考生创造性思维能力和实际应用能力为一个不可替代的
好题型。其情境新颖，以学过的实验为依据，注重对其思想、方法和技能的迁移和拓展，注
重考查考生的基本实验能力，创新能力和自主探究能力，故历年为高考和竞赛的重点和热
点所
在。本文以一竞赛实验设计题为例，介绍一种电路设计的思想方法，帮助考生开阔思路，提
高解答设计实验题的能力。
1 题目：电阻的测量
现有电压不变的直流稳压电源1台，其内阻忽略不计；电流表、电压表、滑线变阻器(已知最
大电阻为R0)、待测电阻各1只；单刀单掷开关2个；导线若干。请按要求画出测量未知电
阻Rx阻值的电路图，并写出测量步骤，导出测量Rx的表达式。
要求：
1.每种电路图只允许选电流表、电压表其中之一；
2.在同一电路中电表的位置固定不动；
3.滑线变阻器的滑片在任意位置(最大值和最小值除外)。
2 解析
这是一道典型的电路设计问题。审题时主要掌握4个关键点：
①电压不变的直流稳压电源，电源电压具体是多少题目并未告诉。绝大部分考生一般不
认真审题，误认为电源电压已知，只需电流表测量电路中的电流即可根据欧姆定律算出Rx
的值；
②每种电路图只允许选电流表、电压表其中之一，因此不能原始的按照伏安法(电流表和电
压表同时接入电路)测电阻的方法进行设计；
③在同一电路中电表的位置固定不动，隐含的意思是在同一电路中不管是选择的是电流表还
是电压表都只能在同一位置，不能移动，故不能利用电压表串联分压法或电压表并联分流法
；
④滑线变阻器的滑片在任意位置(最大值和最小值除外)，平常老师给考生练习的电路设计
题几乎都是利用滑线变阻器的滑片滑到最大值和最小值来改变电路的连接状态或改变电路中
各负载两端的电压，再运用欧姆定律和串并联电路的知识列出方程，然后根据方程求出未知
电阻Rx的表达式。而本题要求滑线变阻器的滑片在任意位置(最大值和最小值除外)，让考
生一时不知从何下手，仔细分析发现题目中告诉了滑线变阻器的最大电阻R0，当滑片在任
意位置时我们可以将滑线变阻器分为两个电阻R1和R2，使R1 R2=R0，这是解答该
题的切入点。
3 设计
3.1 只选电流表
方案一 如图1所示，测量步骤如下：
①将滑线变阻器的滑片放在任意位置，只闭合S1，S2断开，R1和R2并联后
再与Rx串联，此时电流表的示数为I1，可列出方程
I1Rx I1[SX(]R1R2[]R1 R2[SX)]=U(1)
②滑线变阻器的滑片位置不动，只闭合S2,S1断开，R1断路，R2被短路，此时
电流表的示数为I，可列出方程
IRx=U(2)
③滑线变阻器的滑片位置不动，S1和S2都断开，R1断路，Rx和R2串联，此时
电流表的示数为I2，可列出方程
I2Rx I2R2=U[JY](3)
④由题意，R1 R2=R0[JY](4)
(1)、(2)、(3)、(4)式联立求解得
Rx=[SX(]II2R0(I1-I2)[]I1(I-I2)2[SX)]。
方案二 如图2所示，测量步骤如下：
①将滑线变阻器的滑片放在任意位置，只闭合S1，S2断开，Rx和R2串联后再与
R1并联，此时电流表的示数为I1，可列出方程
I1[SX(](Rx R2)?R1[](Rx R2) R1[SX)]=U[JY](1)
②滑线变阻器的滑片位置不动，只闭合S2，S1断开，R1断路，R2被短路，此时
电流表的示数为I，可列出方程
IRx=U[JY](2)
③滑线变阻器的滑片位置不动，S1和S2都断开，R1断路，Rx和R2串联，此时
电流表的示数为I2，可列出方程
I2Rx I2R2=U[JY](3)
④由题意， R1 R2=R0[JY](4)
(1)、(2)、(3)、(4)式联立求解得
Rx=[SX(]I2R0(I1-I2)[]I1I-I1I2 I22[SX)]。
3.2 只选电压表
如图3所示，电压表测Rx两端的电压，测量步骤如下：
①将滑线变阻器的滑片放在任意位置，只闭合S1，S2断开，R1和R2并联后再与
Rx串联，此时电压表的示数为U1，可列出方程
[SX(]U1[]Rx[SX)]=[SX(]U-U1[][SX(]R1R2[]R1 R2[SX)][SX)]
(1)
②滑线变阻器的滑片位置不动，只闭合S2，S1断开，R1断路，R2被短路，此时
电压表的示数为U，即电源电压。
③滑线变阻器的滑片位置不动，S1和S2都断开，R1断路，Rx和R2串联，此时
电压表的示数为U2，可列出方程
[SX(]U2[]Rx[SX)]=[SX(]U-U2[]R2[SX)](2)
④由题意， R1 R2=R0[JY](3)
(1)、(2)、(3)式联立求解得
Rx=[SX(]UU2R0(U1-U2)[]U1(U-U2)2[SX)]。
4 结束语
近年来高考和竞赛试题的一个共同特点是回归基础，在教材中的学生实验或演示实验的基础
上创设新情景、提出新问题，以考查学生的创新意识。学生在平时学习过程中必须认真领会
教材中学生实验和演示实验的实验设计意图、实验原理方法、实验步骤、实验数据处理、实
验注意事项等。设计该题的创新之处在于巧用题目中给出的两个单刀单掷开关，利用两个单
刀单掷开关不同的通断组合使Rx、R1和R2之间具有不同的连接方式，从而根据欧姆定
律和串并联电路特点列出相对应的方程，然后根据所列方程联立求解，求出未知电阻Rx的
表达式；关键在于题目中告诉了滑线变阻器的最大电阻为R0，虽然不能利用滑线变阻器的
滑片滑到最大值和最小值来改变电路的连接状态，但是当滑片在任意位置时可以将滑线变阻
器分为两个电阻R1和R2，使R1 R2=R0，这也是解答该题的切入点。
由此可见，创新实验设计必须打破常规思维，应采用非常规思维，认真审题，充分利用题目
给出的条件，巧妙地运用开关不同的通断组合使各负载之间具有不同的连接方式，根据电表
的性质灵活选择电表，将电表接入电路的特定位置，使各负载之间在不同的连接方式时有不
同的示数，从而根据欧姆定律和串并联电路特点列出相对应的方程，然后将所列方程联立求
解，求出未知电阻的表达式。
【基金项目：贵州省基础教育科研课题基金资助项目(No。2010B095)】