2018版高中物理第4章探究闭合电路欧姆定律4.3典型案例分析学案沪科版选修3-1

学案3 典型案例分析[目标定位] 1.了解欧姆表内部结构，会用闭合电路欧姆定律分析欧姆表的工作原理.2.会运用闭合电路欧姆定律分析动态电路问题．一、多用电表电阻挡测电阻的原理1．电压表、大量程电流表都是由电流表改装的，试画出把电流表改装成测量电阻的欧姆表的原理图．2．当黑、红表笔短接时(如图1甲所示)，调节R P的阻值，使指针指到满刻度，则I g＝ER P＋R g＋r，此时表示的黑、红表笔间电阻为多大？图13．当黑、红表笔不接触时(如图乙所示)，电路中无电流，指针不偏转，即指向电流表的零点．此时，黑、红表笔之间电阻为多大？4．当将电阻R x接在黑、红表笔间时(如图丙所示)，则通过电流表的电流I与R x的关系是怎样的？[要点总结]1．欧姆表内部结构：________、________、____________.2.欧姆表原理：________________定律．如图2所示，由I＝ER g＋r＋R P＋R x知，每个R x值都对应一个电流值，在刻度盘上直接标出与I值对应的R x值，就可以从刻度盘上直接读出被测电阻的阻值．图23．I 与R x 不成比例，欧姆表的刻度__________．(填“均匀”或“不均匀”)欧姆表的电阻零刻度是电流________刻度处，而欧姆表电阻“∞”刻度是电流__________处，所以欧姆表指针偏角越大，表明被测电阻越________．4．内阻：将红、黑表笔短接，调节滑动变阻器使电流表达到满偏电流I g ，根据闭合电路欧姆定律知I g ＝__________________，故欧姆表内电阻R 内＝E I g＝______________. 5．中值电阻：当外加电阻R x ＝________________时，电流为I ＝ER x ＋R P ＋R g ＋r ＝12I g ，此时电流表指针指在刻度盘的中央，该电阻叫中值电阻．例1 如图3所示为一简单欧姆表原理示意图，其中电流表的满偏电流I g ＝300 μA，内阻R g ＝100 Ω，可变电阻R 的最大阻值为10 kΩ，电源的电动势E ＝1.5 V ，内阻r ＝0.5 Ω，图中与接线柱A 相连的表笔颜色应是______色．按正确使用方法测量电阻R x 阻值时，指针指在刻度盘的正中央，则R x ＝________kΩ，若该欧姆表使用一段时间后，电池电动势变小、内阻变大，但此表仍能调零，按正确使用方法再测上述R x ，其测量结果与原结果相比将________(填“变大”“变小”或“不变”)．图3针对训练1 若某欧姆表表头的满偏电流为5 mA ，内装一节干电池，电动势为1.5 V ，那么该欧姆表的内阻为________ Ω.待测电阻接入红、黑两表笔之间时，指针指在刻度盘的中央，则待测电阻的阻值为________ Ω.若指针指在满刻度的34处，则待测电阻的阻值为________Ω.二、闭合电路的动态问题分析图4如图4所示电路，电源内阻不可忽略．开关S闭合后，在滑动变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中．(1)电路中的总电阻如何变化？(2)通过电源的电流如何变化？(3)内电压如何变化？外电压(即电压表的示数)如何变化？(4)R1两端电压(即电压表示数)如何变化？(5)R2和R0并联部分电压(即电压表的示数)如何变化？(6)R2上的电流(即的示数)如何变化？[要点总结]闭合电路动态问题分析的具体步骤：(1)由题目给出的条件判断电阻的变化，进而判断闭合电路总电阻的变化情况；(2)依据I＝ER＋r，判断闭合电路干路电流的变化情况；(3)依据U＝E－Ir，判断外电路电压(路端电压)的变化情况；(4)依据分压、分流原理判断电路其他部分电流、电压的变化情况．例2 在如图5所示电路中，当滑动变阻器滑片P向下移动时，则( )图5A．A灯变亮、B灯变亮、C灯变亮B．A灯变亮、B灯变亮、C灯变暗C．A灯变亮、B灯变暗、C灯变暗D．A灯变亮、B灯变暗、C灯变亮针对训练2 如图6所示的电路，闭合开关S，待电路中的电流稳定后，减小R的阻值．则( )图6A．电流表的示数减小B．电压表的示数减小C．电阻R2两端的电压减小D．路端电压增大1. (欧姆表测电阻的原理)如图7为多用电表电阻挡的原理示意图，其中电流表的满偏电流为300 μA，内阻R g＝100 Ω，调零电阻最大阻值R＝50 kΩ，串联的固定电阻R0＝50 Ω，电源电动势E＝1.5 V，内阻不计，用它测量电阻R x，能准确测量的阻值范围是( )图7A．30 kΩ～80 kΩ B．3 kΩ～8 kΩC．300 kΩ～800 kΩ D．3 000 kΩ～8 000 kΩ2.如图8所示是欧姆表的工作原理图．图8(1)若表头的满偏电流为I g＝500 μA，干电池的电动势为1.5 V，求灵敏电流表的电流刻度值为50 μA、250 μA时对应的欧姆表的电阻值．(2)这个欧姆表的总内阻为________ Ω，表针偏转到满刻度的13时，待测电阻为________ Ω.3．(多选)在如图9所示的电路中，电源的负极接地，其电动势为E 、内电阻为r ，R 1、R 2为定值电阻，R 3为滑动变阻器，C 为电容器，电流表和电压表均为理想电表．在滑动变阻器滑动头P 自a 端向b 端滑动的过程中，下列说法正确的是( )图9A ．电压表示数变小B ．电流表示数变大C ．a 点的电势降低D ．电容器C 所带电荷量增多4. (闭合电路欧姆定律的应用)如图10所示，R 1＝14 Ω，R 2＝9 Ω，当S 扳到位置1时，电压表示数为2.8 V ，当开关S 扳到位置2时，电压表示数为2.7 V ，求电源的电动势和内阻．(电压表为理想电表)图10答案精析知识探究 一、 1.如图所示2．为零． 3．无穷大． 4．I ＝ER g ＋r ＋R P ＋R x要点总结1．表头 电源 可变电阻 2．闭合电路欧姆3．不均匀 最大 零刻度 小 4.Er ＋R g ＋R Pr ＋R g ＋R P5．r ＋R g ＋R P 典型例题例1 红 5 变大 解析 由I ＝ER g ＋R ＋r ＋R x及I g ＝E R g ＋R ＋r 知，指针指在中央，I ＝12I g ＝150 μA，R x ＝5 kΩ；因欧姆表的内阻变大，同样的电阻值，电流变小，读数变大． 针对训练1 300 300 100解析 将红、黑表笔短接，调节调零电阻的阻值，当电流表指针满偏时I g ＝ER g ＋r ＋R P，欧姆表的内阻R 内＝R g ＋r ＋R P ＝E I g ＝1.55×10－3Ω＝300 Ω.当电流为12I g 时， 有12I g ＝ER 内＋R x 1，即R 内＋R x 1＝2EI g＝600 Ω，故R x 1＝300 Ω.当电流为34I g 时，有34I g ＝ER 内＋R x 2，即R 内＋R x 2＝4E3I g ＝400 Ω，故R x 2＝100 Ω.二、(1)R 0滑动端向下滑动，使R 0减小，电路中的总电阻R 总减小 (2)由I ＝ER 总＋r知，R 总减小，I 增大(3)由U 内＝Ir ，知U 内增大由U 外＝E －Ir 知，U 外减小，示数减小．(4)R1两端电压U1＝IR1，U1增大，示数增大．(5)R2和R0并联电压U并＝U外－U1，所以U并减小，示数减小．(6)R 2上的电流I 2＝U 并R 2，因U 并减小，故I 2减小，示数减小． 典型例题例2 D [滑片P 向下移动，滑动变阻器电阻减小，外电路总电阻减小，根据I ＝ER ＋r知，电路电流增大，灯A 两端电压U A 增大，灯A 变亮，根据U ＝E －Ir ，路端电压变小，U ＝U A ＋U B ，所以U B 减小，灯B 电阻不变，所以灯B 电流I B 减小，灯B 变暗．干路电流I ＝I B ＋I C ，因为I 增大、I B 减小，所以I C 增大，灯C 应变亮，选项D 是正确的．] 针对训练2 B 达标检测 1．B2．(1)2.7×104Ω 3×103Ω (2)3 000 6 000解析 (1)对应电流“0”刻度和满偏电流“500 μA”的电阻刻度分别为“∞”和“0”．由闭合电路欧姆定律得，调零时：I g ＝E R g ＋r ＋R 0，所以欧姆表的总内阻R 内＝R g ＋r ＋R 0＝EI g＝3000 Ω.测量电阻R x 时：I ＝ER 内＋R x ，R x ＝E I －R 内，当I ＝50 μA 时，R x ＝ 1.550×10－6 Ω－3 000 Ω＝3×104Ω－3×103Ω＝2.7×104Ω.同理可求出电流为250 μA 时，对应的电阻值为3×103Ω.(2)当表针偏转到满刻度的13处时，R x ′＝E I ′－R 内＝ 1.5500×10－63Ω－3 000 Ω＝6 000 Ω. 3．BC4．3 V 1 Ω解析 扳到1时：I 1＝U 1R 1＝0.2 A 由闭合电路欧姆定律U 1＝E －I 1r得：2.8＝E －0.2r ① 扳到2时： I 2＝U 2R 2＝0.3 A由闭合电路欧姆定律得： 2.7＝E －0.3r ② 由①②解得：E ＝3 V ，r ＝1 Ω。