安徽中考物理-专题二十一-内阻问题

1.(2019安徽亳州蒙城三模,23)电学实验中使用的电流表和电压表都是由小量程电流表G(表头)改装而成的,从电路的角度看,表头就是一个电阻,同样遵从欧姆定律。电流表G的电阻Rg叫做电流表内阻,指针偏转到最大刻度时的电流Ig叫做满偏电流,加在它两端的电压Ug叫做满偏电压。如图所示,有一个电流表G,内阻为30Ω,满偏电流为1mA,并联一个电阻R后,就将它改装成了一个量程为0.6A的电流表A。请解答: (1)电流表G的满偏电压Ug为多少?(2)需并联的电阻R阻值为多大?(3)改装后的电流表A的内阻为多大?答案(1)0.03V(3)0.05Ω(3)0.05Ω解析(1)根据I= 得U=IR,则电流表的满偏电压Ug=IgRg=10-3A×30Ω=0.03V(2)由图可知,电流表C与R并联,则IR=I-Ig=0.6A-10-3A=0.599AUR=Ug=0.03V得R= = ≈0.05Ω(3)改装后的电流表A的内阻RA= = =0.05ΩURRRUI0.03V0.599ARUI0.03V0.6A2.(2018安徽马鞍山当涂一模,23)实验室里常用欧姆表来直接测量电阻。如图所示是欧姆表的简化结构图,它由灵敏电流表、电源、变阻器等组成。在A、B间接入一电阻R,电路中就有一个对应的电流I,故由电流表的指针位置可以知道电阻R的大小。为了方便,事先在电流表的刻度盘上标出了电阻的刻度值,欧姆表在测量前都需要调零,即把欧姆表的A、B两接线柱短接,调节变阻器的滑片位置使电流表满偏(指针指在最大刻度值处)。若某欧姆表的刻度值是按电源电压为1.5V来刻度的,满偏电流为10mA。求: (1)当欧姆表正常工作时的内阻是多大?(2)当A、B间接入待测电阻Rx时,发现指针偏转到满偏电流的一半处,则待测电阻Rx的阻值是多大?(3)若在使用一段时间后,发现电源电压降为1.2V,重新调零后用这个欧姆表测得某电阻为225Ω,则这个电阻的实际值为(不考虑电源本身的电阻)多大?答案(1)150Ω(2)150Ω(3)180Ω解析(1)欧姆表正常工作时的内阻:R'= = =150Ω(2)指针偏转到满偏电流的一半即I'= I满= ×10mA=5mA=5×10-3A由图可知,待测电阻Rx与欧姆表串联,Rx=R串-R'= -R'= -150Ω=150Ω(3)测量值为225Ω时的电流值:I= = =4mA=4×10-3A欧姆表重新调零后的内阻为:R= = =120ΩUI满31.5V1010A1212'UI31.5V510A'URR测1.5V150225'UI满31.2V1010A则I= ,即4×10-3A= 解得:R实=180Ω'URR实1.2V120R实教师专用题组1.(2019安徽合肥瑶海二模,23)实际测量中所使用的电流表和电压表是由小量程电流表改装而成的,图甲中小量程电流表满偏电流Ig=3mA,内电阻为Rg=100Ω。将小量程电流表与两定值电阻R1、R2按图乙的电路连接起来,已知R1=0.5Ω,R2=24.5Ω,S是一只单刀双掷开关。 (1)计算小量程电流表满偏时两端的电压Ug。(2)将S与接线柱b端相连,此时虚线框内的部分相当于一个电流表,计算其最大量程I。(3)将S与接线柱c端相连,此时虚线框内的部分相当于一个电压表,计算其最大量程U。答案(1)0.3V(2)0.6A(3)15V解析(1)小量程电流表满偏时通过的电流Ig=3mA=0.003A,小量程电流表满偏时两端的电压:Ug=IgRg=0.003A×100Ω=0.3V(2)将S与接线柱b端相连,G与R1并联,电流表的最大量程等于通过G和R1的最大电流之和,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,通过G的电流最大时,通过R1的电流:I1= = =0.6A因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,电流表的最大量程:I=Ig+I1=0.003A+0.6A=0.603A≈0.6Ag1UR0.3V0.5(3)将S与接线柱c端相连时,G与R1并联后再与R2串联,电压表的量程等于并联部分的最大电压与R2两端的最大电压之和,由(2)可知,G与R1并联且通过G的电流最大时,并联部分的电压为Ug=0.3V,电路的总电流I=0.603A,因串联电路中各处的电流相等,所以,R2两端的电压:U2=IR2=0.603A×24.5Ω=14.7735V电压表的量程:U=Ug+U2=14.7735V+0.3V=15.0735V≈15V2.(2019安徽合肥肥东一模,23)实验室常用的电压表是由小量程的电流表G改装而成的。电流表G也有一个电阻,同样遵从欧姆定律,图甲是一个量程为0~3mA的电流表G,如果有电流通过时,电流可以从刻度盘上读出,这时G的两接线柱之间具有一定的电压。因此,电流表G实际上也可以当成一个小量程的电压表。已知该电流表的电阻为Rg=10Ω,图乙为常见的双量程电压表的内部电路图,当使用a、b两个端点时,量程为0~3V,当使用a、c两个端点时,量程为0~15V,求: (1)电阻R1、R2的阻值。(2)如果a、b之间加上某一数值电压时,电流表G指针如图所示,那么a、b之间的电压为多少?答案(1)990Ω4000Ω(2)2.5V解析(1)当使用a、b两个端点时,G和R1串联,电路中的总电阻:Rab= = =1000Ω因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,R1的阻值:R1=1000Ω-10Ω=990Ω当使用a、c两个端点时,G、R1、R2串联,Rac= = =5000Ω则R2的阻值:R2=Rac-Rab=5000Ω-1000Ω=4000Ω(2)由电流表知此时的电流为2.5mA=2.5×10-3A,a、b间的电压为:Uab'=I'(Rg+R1)=2.5×10-3A×(990Ω+10Ω)=2.5VgabUI33V310AgacUI315V310A3.(2018山东青岛,25,3分)用毫安表测电阻可以用如图甲所示的电路测量电阻,a、b为接线柱。已知电源电压恒为U,毫安表量程为Ig、内阻为Rg。 甲(1)用导线将a、b直接连起来,移动滑动变阻器R1的滑片P,使毫安表指针正好偏转到满刻度Ig,Ig处就可以标为“0Ω”,此时变阻器接入电路中的阻值R1=。(2)保持变阻器R1接入电路中阻值不变,在a、b间接入被测电阻Rx,毫安表的读数I与Rx的关系式为I=。(3)若U=1.5V,Ig=10mA,图乙毫安表的表盘上已经标出了0Ω的位置,请标出150Ω、1100Ω的位置。 乙答案(1) -Rg(2) (3)如图所示 gUIggxUIRIU解析(1)用导线将a、b直接连起来,移动滑动变阻器R1的滑片P,使毫安表指针正好偏转到满刻度Ig,Ig处就可以标为“0Ω”,此时R1与Rg串联,根据电阻的串联规律和欧姆定律可得,此时变阻器接入电路中的阻值R1= -Rg。(2)保持变阻器R1接入电路中阻值不变,在a、b间接入被测电阻Rx,此时R1、Rg、Rx串联,则此时电路中的总电阻R=Rx+R1+Rg=Rx+ -Rg+Rg=Rx+ ,由欧姆定律可得,毫安表的读数I与Rx的关系式为:I= = = 。(3)若U=1.5V,Ig=10mA=0.01A,由毫安表的读数I与Rx的关系式得,当Rx=150Ω时毫安表的读数I= = =0.005A=5mA;当Rx=1100Ω时毫安表的读数I= = =1.2×10-3A=1.2mA;毫安表分度值为0.2mA,据此在5mA和1.2mA的位置标出150Ω、1100Ω,如答案图所示。gUIgUIgUIURgxUURIggxUIRIUggxUIRIU1.5V0.01A1500.01A1.5VggxUIRIU1.5V0.01A11000.01A1.5V4.(2019安徽合肥肥东期末,23)干电池本身有一定的电阻,可以等效为一个没有电阻的理想干电池和一个定值电阻串联而成,如图甲所示。某校物理课外兴趣小组的同学想利用“伏安法测电阻”的方法对电源的内阻进行测量,他们设计了图乙所示的电路对一节干电池进行测量,闭合开关S,在滑动变阻器滑片P从B端滑到A端的过程中,电压表示数与电流表示数的对应关系图线如图丙所示。(图中电表均为理想电表) (1)请画出图乙对应的等效电路图。(2)请根据图丙的相关数据求出本节干电池的内阻r和电源电压U。答案(1)图见解析(2)1Ω1.5V解析(1)根据题意可画出图乙对应的等效电路图,如图所示: (2)当滑片位于A端时,电路中的总电阻最小,电路中的电流最大,等效电路如图:  由图丙可知,电路中的最大电流I大=1.5A,电源的电压:U=I大r=1.5A×r ①当滑片位于B端时,两电阻串联,电路中的总电阻最大,等效电路如图:由图丙可知,此时电路中的最小电流I小=0.5A,电压表示数为1V,即电阻R两端的电压为1V,电源的电压:U=UV+I小r=1V+0.5A×r ②由①②式得,1.5A×r=1V+0.5A×r,解得r=1Ω,将r=1Ω代入①式得,电源电压:U=I大r=1.5A×1Ω=1.5V。5.(2017四川成都,B16,4分)小王同学在科技创新活动中设计了一个可以测量金属滑片旋转角度的电路。如图甲所示,把电阻丝EF弯成半圆形(电阻丝的电阻与其长度成正比),O为圆心,OP为一能够围绕圆心O转动的金属滑片,P与EF接触良好。如图乙所示,A为电流表(可选择A1:量程为0~100mA、内阻r1=4Ω或A2:量程为0~20mA、内阻r2=18Ω),R为滑动变阻器,阻值变化范围为0~100Ω,保护电阻R0=40Ω,理想电源电压U=1.5V不变,电流表可看成一个能显示通过自身电流大小的定值电阻。 甲 乙选择合适的电流表,把E、O两个接线柱分别与M、N相接,为了从电流表上直接读出OP的旋转角度。请完成以下内容:(1)连接好电路后,将OP转到E端,闭合开关S,再调节滑动变阻器R使电流表示数为最大刻度值,此时电流表指针所指位置处标注的读数是0度。则电流表应选择(选填“A1”或“A2”)。(2)保持滑动变阻器滑片位置不变,把OP转到F端,电流表的示数为7.5mA,此时电流表指针所指位置处标注的读数是180度,则电流表最大刻度值的一半处应标注的读数是度;电流表刻度值为mA处,应标注的读数是36度。(3)在完成其他标注后,小王同学发现表盘新的刻度值不均匀,为帮她解决这个问题,同学们用理想电压表设计了如下四个改进电路,其中可行的两个是。 答案(1)A2(2)10815(3)AB解析(1)当OP转到E端时,I最大,达到满偏,若选择A1,则I=100mA=0.1A,R总= = =15Ω40Ω,故舍去。(2)Im=20mA时,R0+R+r2= = =75Ω当OP转到F端时,I1=7.5mA,Rx= -(R0+R+r2)=125Ω当I2=0.5Im=10mA=0.01A时,Rx'= -(R0+R+r2)=75ΩEF接入比例为 =0.6,角度为180°×0.6=108°。当角度为36°时,Rx″=125Ω× =25Ω,I3= =15mA。(3)图A、B,EF全部接入,整个电路总电阻不变,总电压不变,则电流I保持不变,UV=IRx,则UV与Rx成正比,Rx与长度成正比,长度与角度成正比,故电压表示数与角度成正比,刻度均匀,A、B正确。图C、D,EP接入电路,随着角度增大,Rx变大,电压表示数随之变化C图UV=1.5V-I(R0+R)，D图UV=IR0,电流变化不均匀,故C、D不可行。UI1.5V0.1AmUI1.5V0.02A1UI2UI7512536180(75)xUR6.(2018安徽名校联考,23)伏安法测电阻有如图甲、乙所示的两种方法,分别叫做电流表内接法和电流表外接法。一般情况下,我们不考虑电流表和电压表的内阻,当电压表示数为U,电流表示数为I时,待测电阻Rx= 。 (1)如果电流表内阻为Rg,电压表内阻为RV,则甲、乙两种方法中Rx实际为多大(用相关字母表示)?UI(2)通过分析说明,当Rx较大时,用图甲的测量方法,还是用图乙的测量方法,误差较小。答案见解析解析(1)①由