《金版新学案》安徽省2012高三物理一轮 第7章 恒定电流章末大盘点精品课件

8．电流表内阻的测量方法一、伏安法如右图所示，闭合电键S，调节R的值，记下电流表的示数I及电压表示数U，则Rg＝U－IRI，此方法操作方便，且学生对伏安法比较熟悉，精确度也高．为了测量某电流表A的内阻(量程为50mA，内阻约为10Ω)，提供的实验器材有：A．直流电压表V(0～3V，内阻约6kΩ)B．定值电阻R1(5.0Ω，1A)C．定值电阻R2(50.0Ω，0.1A)D．滑动变阻器R(0～5Ω，2A)E．直流电源E(3V，内阻很小)F．导线、电键若干(1)实验中定值电阻R0应选用________(选填“R1”或“R2”)；(2)在如图虚线框内将实验电路原理图画完整；(3)某同学在实验中测出7组对应的数据(见下表)：次数1234567U/V0.801.181.681.781.982.362.70I/mA14.020.024.030.034.040.046.0请在图示坐标中描点作出U－I图线，由图象可知，表中第________次实验数据有错误，此电流表的电阻为________Ω.答案：(1)R2(2)如图甲所示(3)如图乙所示39.0二、等效替代法为了准确的测量出A1的内阻，采用如右图所示的电路，其中电流表A1的量程是0～300μA，内阻约为100Ω，A2是标准电流表，量程是0～200μA，R1是电阻箱，阻值范围是0～999.9Ω，E是电源，电动势是3V，内阻不计，S1是开关，S2是单刀双掷开关，按电路图连接好后，可将R2和R1适当调节后，将单刀双掷开关S2扳到接点1，接通开关S1，调节R2，使两电表均为150μA，然后将单刀双掷开关S2扳到接点2，调节R1，使标准电流表A2的读数依然是150μA，若电阻箱的阻值为22.8Ω.(1)则电流表A1的内阻Rg＝________.(2)为了保证两块电表的安全使用，限流阻值R3阻值应选()A．100ΩB．150ΩC．10kΩD．15kΩ(3)可变电阻R2电阻值应选()A．2kΩB．5kΩC．200ΩD．500Ω答案：(1)22.8Ω(2)D(3)B解析：(1)由替代法可知Rg＝R1＝22.8Ω；(2)标准电流表A2的量程是200μA，总阻值应为3V200μA＝15kΩ，因R1或电流表内阻都在1000欧之内，所以R3应选D.(3)测量时，总电阻为3V150μA＝20kΩ，所以可变电阻值应选B.三、电流差值法如右图所示，闭合电键S，调节R1和R2的值，使电流表和的示数分别为I1和I2，由并联电路的特点得Rg＝I2－I1R2I1，此方法操作简捷，误差小，计算也不复杂，是较好的方法之一．实验中有器材如下A．电池E，电动势约10V，内阻约1ΩB．电流表A1，量程10A，内阻约0.2ΩC．电流表A2，量程300mA，内阻约5ΩD．电流表A3，量程250mA，内阻约5ΩE．电阻箱R1，最大阻值999.9Ω，阻值最小改变量0.1Ω；F．滑动变阻器R2，最大阻值100Ω，开关S，导线若干．要求用如右图所示的电路设计来测定电流表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量出其内阻？(2)在可测的电流表中任选一个作为测量对象标入电路图中．(3)你要读出的物理量是什么？用这些物理量写出待测内阻的计算公式．解析：(1)不能测电流表A1，因为A1的量程为10A，A2、A3分别为300mA、250mA，A2、A3的满偏电流只有A1的3%和2.5%，误差较大，故只能测A2、A3.(2)选A3电路如右图所示．(3)要读取A2、A3的电流I2、I3，电阻箱的阻值R1，计算公式为r3＝I2－I3R1I2.四、半偏法半偏法是测量电表内阻的一种最简易的方法，尤其是对电流表内阻的测量，而对于电压表的内阻，同样也可采用半偏法，对于半偏法，我们要透彻理解其原理及注意事项．现有一电流表A，量程为1mA，内阻rg约为100Ω.要求测量其内阻．可选用器材有：电阻箱R0，最大阻值为99999.9Ω；滑动变阻器甲，最大阻值为10kΩ；滑动变阻器乙，最大阻值为2kΩ；电源E1，电动势约为2V，内阻不计；电源E2，电动势约为6V，内阻不计，开关2个，导线若干．采用的测量电路图如右图所示，实验步骤如下：①断开S1和S2，将R调到最大；②合上S1，调节R使A满偏；③合上S2，调节R1使A半偏，若R≫R1，则可以认为A的内阻rg＝R1，试问：(1)在上述可供选择的器材中，可变电阻R1应该选择________；为了使测量尽量精确，可变电阻R应该选择________；电源E应该选择________．(2)认为内阻rg＝R1，此结果与rg的真实值相比________．(填“偏大”、“偏小”或“相等”)解析：(1)该实验是用半偏法测电流表的内阻，要读出R1的阻值，则R1必定是电阻箱R0，要使测量结果有较高的精确度，则R接入电路中的部分与rg相比越大测量结果越精确，故用电动势较大的电源E2，则回路中的电阻可以达到6V1mA＝6000Ω，应用滑动变阻器甲．(2)实验中，闭合S2后，R不变，回路总电阻减小，电流增大，当A中的电流变为原来的一半时，流过R1的电流实际上大于A中的电流，故R1rg，偏小．答案：(1)电阻箱R0滑动变阻器甲E2(2)偏小23．对伏安特性曲线的意义不明确小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如右图所示，P为图线上一点，PN为图线在P点的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，下列说法中正确的是()A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻减小B．对应P点，小灯泡的电阻为R＝U1I2C．对应P点，小灯泡的电阻为R＝U1I2－I1D．对应P点，小灯泡的功率小于图中矩形PQOM所围面积【错因分析】由R＝ΔUΔI知，某一点切线的斜率等于该点的电阻值，错选C.答案：B【正确解析】由于灯泡的电阻R＝UI，结合图象知，A、C均错，B正确；小灯泡的功率P＝UI，所以D错误．要准确理解概念，对于电阻的定义式R＝UI，当电阻R不变时，也有R＝ΔUΔI，但当电阻发生变化时，则必须依据电阻定义式求电阻，即对应图象上某一点的电阻等于那一点的电压U与电流I的比值．24．电功率最大值问题探究如右图所示，现有甲、乙、丙三个电动势E相同而内阻r不同的电源，由这三个电源分别给定值电阻R供电，已知它的阻值大小关系为Rr甲r乙r丙，如果将R先后接在三个电源上时的情况相比较，下列说法正确的是()A．接在甲电源上时，电源内阻消耗的功率最小B．接在乙电源上时，电源的总功率最大C．接在丙电源上时，电源的输出功率最大D．接在甲电源上时，电源的输出功率最大【错解】D【错因分析】在比较输出功率的大小时应用规律不当，套用规律前没有分清规律的适用条件．设电路中电源电动势为E、内阻为r，外电阻为R，则输出功率为P＝I2R＝E2R＋r2R＝Er2R＋R＋2r，分析表达式，显然有“在电动势E和内阻r一定的情况下，外电阻R等于内电阻r时，电源的输出功率最大．在本例中，外电阻R是一定的，改变的是电源的内阻，应用规律前分析规律的适用条件是非常关键的．【正确解析】根据闭合电路欧姆定律，将电阻R与电源相接后有I＝ER＋r，因为阻值关系满足r甲r乙r丙，所以I甲I乙I丙，电源的总功率P＝IE，P甲P乙P丙；电源的输出功率即电阻R消耗的功率P出＝I2R，所以P甲出P乙出P丙出；电源内阻消耗的功率P′＝I2r＝E2R＋r2r＝E2R2r＋r＋2R，可见，内阻r越接近外阻R，R2r＋r越小，内阻的功率P′越大，应该有P甲内P乙内P丙内．正确选项是C.答案：C求解最大功率时要弄清是属于定值电阻的功率还是变阻器的功率，若属于定值电阻的功率，根据P＝I2R可知当电流最大时有最大值；若属于可变电阻的功率，可将其他电阻等效为电源的内阻，利用等效电源的最大输出功率进行求解．25．对伏安特性曲线的意义不明确而出错下图甲所示为两电源的U－I图象，则下列说法正确的是()A．电源①的电动势比电源②的大，内阻比电源①的内阻小B．当外接同样的电阻时，两电源的输出功率可能相等C．当外接同样的电阻时，两电源的效率可能相等D．不论外接多大的相同电阻，电源①的输出功率总比电源②的输出功率大甲乙【错因分析】没有进行必要的分析或计算，错误地以电源输出功率一定时对应外电路可能有两个不同的阻值类比，认为两个电源一定时，可能对应有一个输出功率相等的外电阻，错选B项而不选D项．【正确解析】图线在U坐标轴上的截距等于电源电动势，图线的斜率等于电源的内阻，因此A项错误；答案：D作外接电阻R的伏安特性曲线分别交电源①、②的伏安特性曲线于S1、S2两点，工作点横、纵坐标的乘积IU＝P为电源的输出功率，由图可知，无论外接多大电阻，两工作点S1、S2横、纵坐标的乘积不可能相等，且电源①的输出功率总比电源②的输出功率大，故B错、D对；电源的效率η＝P出P总＝I2RI2R＋r＝RR＋r，因此电源内阻不同则电源效率不同，C错．(1)图线与纵轴的截距表示电源的电动势；(2)图线与横轴的截距表示短路电流I短；(3)斜率的绝对值表示电源的内阻；(4)图线上任意一点所对应的电压与电流的比值(或者说任意一点与坐标原点O的连线的斜率)表示外电路的阻值．练规范、练技能、练速度