沪教版高中物理选修3-1 4.3 典型案例分析_学案1

典型案例分析
【学习目标】
掌握并理解多用电表测量电阻的原理；学会综合运用欧姆定律分析与求解电路综合问题。
【学习重点】
欧姆表原理。
【学习难点】
欧姆定律的综合运用。
【学习过程】
一、案例引路
例1．（09全国理综II-17）图1为测量某电源电动势和内阻时得到的U-I图线。用此电源与三个阻值均为3的电阻连接成电路，测得路端电压为4．8V。则该电路可能为（ ）
解析：由电路的U-I图象可知：电源的电动势（图象与U轴的交点）E=6V，内阻（图象斜率的绝对值）为。由闭合电路欧姆定律有：，。由此可知，外电路应是两电阻串联后与另一电阻并联组成。
例2．（天津理综19-2）图2所示为简单欧姆表原理示意图，其中电流表的满偏电流Ig=300μA，内阻Rg=100Ω，要变电阻R的最大阻值为10 kΩ，电池的电动势E=1．5 V，内阻r=0.5Ω，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Rx的阻值时，指针指在刻度盘的正中央，则Rx= 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Rx，其测量结果与原结果相比较 （填“变大”、“变小”或“不变”）。
解析：本题考查欧姆表的结构、测量原理和相关计算，还涉及测量误差的分析。
欧姆表是由电流表改装的，测电阻的原理是闭合电路欧姆定律，使用时必须满足电流的方向“+”进“-”出，即回路中电流从标有“+”标志的红表笔进去，所以与A相连的表笔颜色是红色；当两表笔短接(即Rx=0)时，对应待测电阻为零，电流表应调至满偏电流Ig，设此时欧姆表的内阻为R内，此时应有关系 得；当指针指在刻度盘的正中央时I=Ig/2，有，代入数据可得；当电池电动势变小、内阻变大时，欧姆得重新调零，由于满偏电流Ig不变，由公式，欧姆表内阻 R内得调小，待测电阻的测量值是通过电流表的示数体现出来的，由，可知当R内变小时，I变小，指针跟原来的位置相比偏左了，欧姆表的示数变大了。
【达标检测】
一、选择题
1．关于电动势下列说法正确的是（ ）
A．电源电动势等于电源正负极之间的电势差
B．用电压表直接测量电源两极得到的电压数值，实际上总略小于电源电动势的准确值
C．电源电动势总等于内、外电路上的电压之和，所以它的数值与外电路的组成有关
D．电源电动势总等于电路中通过1C的正电荷时，电源提供的能量
2．在已接电源的闭合电路里，关于电源的电动势、内电压、外电压的关系应是（ ）
A．如外电压增大，则内电压增大，电源电动势也会随之增大
B．如外电压减小，内电阻不变，内电压也就不变，电源电动势必然减小
C．如外电压不变，则内电压减小时，电源电动势也随内电压减小
D．如外电压增大，则内电压减小，电源的电动势始终为二者之和，保持恒量
3．一节干电池的电动势为1．5V，其物理意义可以表述为（ ）
A．外电路断开时，路端电压是 1．5V
B．外电路闭合时，1s内它能向整个电路提供1．5J的化学能
C．外电路闭合时，1s内它能使1．5C的电量通过导线的某一截面
D．外电路闭合时，导线某一截面每通过1C的电量，整个电路就获得1．5J电能
4．关于电动势，下列说法中正确的是（ ）
A．在电源内部，由负极到正极的方向为电动势的方向
B．在闭合电路中，电动势的方向与内电路中电流的方向相同
C．电动势的方向是电源内部电势升高的方向
D．电动势是矢量
5．图1为两个不同闭合电路中两个不同电源的U-I图像，下列判断正确的是（ ）
A．电动势E1＝E2，发生短路时的电流I1＞ I2
B．电动势E1=E2，内阻r1＞r2
C．电动势E1＞E2，内阻 r1＜ r2
D．当两电源的工作电流变化量相同时，电源2的路端电压变化大
6．在图2所示的电路中，电源的内阻不能忽略。已知定值电阻R1＝10Ω，R2＝8Ω。当单刀双掷开关S置于位置1时，电压表读数为2V。则当S置于位置2时，电压表读数的可能值为（ ）
A．2．2V B．1．9V C．1．6V D．1．3V
7．在图3的电路中，当滑动变阻器的滑动头向下滑动时，A．B两灯亮度的变化情况为（ ）
A．A灯和B灯都变亮
B．A灯、B灯都变暗
C．A灯变亮，B灯变暗
D．A灯变暗，B灯变亮
8．如图4所示，当滑动变阻器的滑动片P向左移动时，两电表的示数变化情况为（ ）
A．电流表示数减小，电压表示数增大
B．电流表示数增大，电压表示数减小
C．两表示数均增大
D．两表示数均减小
二、填空题
9．电源电动势为E，内阻为r，外电阻为R，则路端电压U随R变化的函数式是U=______。当R增大时，U将______，当R=∞时，即外电路______，此时U=______。当R减小时，U将______，当R=0时，即外电路______，此时U=______，I=______。
10．在图5中，E=9V，r= 3Ω，R= 15Ω。当K断开时，UABC=______，UAC______，VBC=______；当K接通时，UABC＝______，UAC＝______，UBC______。
11．在图6中，E=3．5V，r=1Ω，R1=R2=4Ω，R3=2Ω，则当K1．K2都接通时，R1上消耗的功率与K2接通K1断开时，R1上消耗功率之比为______。
12．在图7中，R1=R2=R3=1Ω，当K 接通时，电压表读数为1V，K断开时，电压表读数为0.8V，则电源电动势为______。
R2，r上消耗的电功率，则Pr∶P1∶P2=______。
14．在图9所示的电路中，若把R的阻值由2Ω增大到6Ω，电流将减为原来的一半，则电源的内阻为______Ω。
15．如图10所示，R1=R2＝R3＝R，电源内阻不计，电流表、电压表均理想。两表的示数分别为0.3A．2V，则电源电动势为______V，R=______Ω。若将两表的位置互换，则电压表示数为______V，电流表示数为______A．
16．在图11所示的电路中，电源电动势E=12V，内阻r=1Ω，电阻R1=R4=15Ω，R2=R3=3Ω，当S断开时，A．B．D三点的电势分别为______V、______V、______V，S闭合时流过S的电流为______A．
三、计算题
17．有“200V40W”灯泡400盏，并联于电源两端，这时路端电压U1=150V，当关掉200盏，则路端电压升为U2=175V试求：
（1）电源电动势，内阻多大？
（2）前后两次每盏灯实际消耗的功率各多大？
（3）若使电灯正常发光还应关掉多少盏灯？
18．如图12所示的电路中，已知四个电阻的阻值为R1＝1Ω、R2＝2Ω、R3＝3Ω、R4＝4Ω，电源电动势E＝4V，内阻r＝0.2Ω，试求：
（1）S闭合，S′断开时，通过R1和R2的电流之比I1／I2；
（2）S和S′都闭合时的总电流I′。
参考答案
一、选择题
1．BD 2．D 3．B 4．ABC 5．AD
6．B 7．B 8．B
二、填空题
9．ER/（R+r），增大，开路，E，减小，短路，零，E/r
10．9V，0，9V，7．5V，7．5V，0
11．49∶100 12．2V
13．9∶4∶2 14．2
三、计算题
17．（1）E=210V，r=1Ω（2）22．5W，30.6W（3）150
18．（1）3∶2，2∶1（2）1．55A