2020-2021学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册课件：12.2 第2课时　闭合电路的动态分析　欧姆表的原理50张PPT

第2课时　闭合电路的动态分析　欧姆表的原理
第十二章 2　闭合电路的欧姆定律
1.会应用闭合电路的欧姆定律分析闭合电路的动态问题.
2.了解欧姆表的原理，并能解决简单问题.
学习目标
重点探究
随堂演练
课时对点练
内容索引
NEIRONGSUOYIN
一、闭合电路的动态分析
导学探究　在如图1所示的电路中，当滑动变阻器的滑片P向右滑动时，回路的总电流、路端电压如何变化？通过R1、R2和滑动变阻器的电流如何变化，它们两端的电压如何变化？

重点探究
图1
I减小，由U内＝I·r得U内减小，路端电压U外增大.
I减小，则R1分压U1＝I·R1减小，
又因为U外＝U1＋U2，所以U2增大.
又因为U2＝I2R2，则I2增大，
I＝I3＋I2，所以I3减小.
因为U3＝U2，则U3增大.
知识深化
闭合电路动态问题的分析方法
(1)程序法
①分析电路，明确各部分电路的串、并联关系及电流表或电压表的测量对象；
②由局部电阻变化判断总电阻的变化；
④据U＝E－Ir判断路端电压的变化；
⑤由欧姆定律及串、并联电路的规律判断各部分的电路电压及电流的变化.
(2)结论法——“并同串反”
“并同”：是指某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小.
“串反”：是指某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大.
例1　电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接成图2所示的电路.当滑动变阻器的滑片由中点滑向b端时，下列说法正确的是
A.电压表和电流表读数都增大
B.电压表和电流表读数都减小
C.电压表读数增大，电流表A1读数减小，A2读数增大
D.电压表读数减小，电流表A1读数增大，A2读数减小
√
图2
解析　由题图可知滑动变阻器的滑片由中点滑向b端时，滑动变阻器连入电路中的阻值增大，
故电流表A1读数减小；
路端电压U＝E－Ir，因I减小，
所以U增大，即电压表的读数增大；
R2两端电压U2＝E－I(R1＋r)，因I减小，所以U2增大，
故选项C正确，选项A、B、D错误.
针对训练1　如图3所示电路中，当开关S闭合，滑动变阻器的滑片P从a端向b端滑动时，以下判断正确的是
A.电压表示数变大，通过灯L1的电流变大，灯L2变亮
B.电压表示数变小，通过灯L1的电流变小，灯L2变暗
C.电压表示数变大，通过灯L2的电流变小，灯L1变亮
D.电压表示数变小，通过灯L2的电流变大，灯L1变暗
√
图3
解析　当滑动变阻器的滑片P从a端向b端滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，
由U并＝E－I(RL2＋r)知，滑动变阻器与L1并联部分电压减小，电压表示数变小，L1变暗，D正确.
二、欧姆表测电阻的原理
导学探究　如图4所示，电源电动势E＝1.5 V，内阻r＝0.5 Ω，电流表满偏电流Ig＝10 mA，电流表的电阻Rg＝7.5 Ω，A、B为接线柱.
图4
(1)若用一条导线把A、B直接连接起来，则此时应把可变电阻R1调节为多少才能使电流表恰好达到满偏电流？
答案　142 Ω
代入数据解得：R1＝142 Ω.
(2)调至满偏后保持R1的值不变，在A、B间接入一个150 Ω的定值电阻R2，电流表指针指到多少刻度位置？
答案　5 mA
解析　由闭合电路的欧姆定律
知识深化
1.原理(如图5所示)
图5
2.欧姆表表盘的刻度标注
刻度
标注方法
标注位置
“0 Ω”
红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针满偏，被测电阻Rx＝0
满偏电流Ig处
“∞”
红、黑表笔不接触，表头指针不偏转，被测电阻Rx＝∞
电流为零处
中值电阻
Rx中＝r＋R＋Rg＝r内
刻度盘正中央
“Rx”
红、黑表笔接Rx，Ix＝ ，Rx与Ix一一对应
与Rx对应电流Ix处
例2　把一量程6 mA、内阻100 Ω的电流表改装成欧姆表，电路如图6所示，现备有如下器材：A.电源E＝3 V(内阻不计)；B.滑动变阻器0～100 Ω；C.滑动变阻器0～500 Ω；D.红表笔；E.黑表笔.
(1)滑动变阻器选用_____.
图6
C
解得R0＝400 Ω，
故滑动变阻器应选C.
(2)红表笔接____端，黑表笔接____端.(填“M”或“N”)
N
M
解析　红表笔接内部电源的负极，黑表笔接内部电源的正极，
所以红表笔接N端，黑表笔接M端.
(3)按正确方法测量Rx，指针指在电流表2 mA刻度处，则电阻值应为________；若指在电流表3 mA刻度处，则电阻值应为________.
1 000 Ω
500 Ω
解得Rx＝1 000 Ω.
解得Rx′＝500 Ω.
(4)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电阻Rx，其测量结果与原结果相比将________(填“偏大”“偏小”或“不变”).
偏大
解析　当电池电动势变小，内阻变大时，欧姆表重新调零，
欧姆表内阻得调小，待测电阻的阻值是通过电流表的示数体现，
可知当r内变小时，接入同样的被测电阻，通过的电流变小，欧姆表读数变大.
针对训练2　如图7所示是把量程为3 mA的电流表改装成欧姆表的示意图，其中电源电动势E＝1.5 V.改装后若将原电流表3 mA刻度处定为零阻值位置，则1.5 mA刻度处应标____ Ω，1 mA刻度处应标______ Ω.

500
1 000
图7
解得：R＝500 Ω；
解得：R′＝1 000 Ω.
1.(闭合电路的动态分析)在如图8所示的电路中，三只相同的灯泡L1、L2、L3，当滑动变阻器的滑动触头向b端移动时
A.L1变亮，L2、L3变暗
B.L1、L2变亮，L3变暗
C.L1、L3变暗，L2变亮
D.L1、L3变亮，L2变暗
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随堂演练
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图8
2.(闭合电路的动态分析)(多选)如图9所示，电源电动势为E，内阻为r，不计电压表和电流表内阻对电路的影响，当开关闭合后，两小灯泡均能发光.在将滑动变阻器的滑片逐渐向右滑动的过程中，下列说法正确的是A.小灯泡L1、L2均变暗
B.小灯泡L1变亮，小灯泡L2变暗
C.电流表A的读数变小，电压表V的读数变大
D.电流表A的读数变化量与电压表V的读数
变化量之比不变

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图9
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√
√
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解析　将滑动变阻器的滑片逐渐向右滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻增大，外电路总电阻增大，干路电流减小，电流表读数变小，L2变暗，电源的内电压减小，根据闭合电路欧姆定律知路端电压增大，电压表V的读数变大，而灯L2两端电压减小，所以灯L1两端的电压增大，灯L1变亮，故B、C正确，A错误；
电压表的读数变化量(外电压的变化量)与电流表的读数变化量的比值为电源的内阻，电源的内阻不变，故D正确.
3.(欧姆表测电阻的原理)(多选)(2019·东莞市东华高级中学期末考试)欧姆表的内部电路如图10所示，已知电流计的电阻为Rg，滑动变阻器接入电路的阻值为R0，电源的电动势和内阻分别为E、r.下列说法正确的是
A.欧姆表的工作原理是闭合电路的欧姆定律
B.电路图中左侧的表笔为黑表笔
C.欧姆表表盘的最左端为欧姆“0”刻度
D.欧姆表表盘的中间刻度值为R中＝r＋Rg＋R0
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图10
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解析　欧姆表是根据闭合电路的欧姆定律制成的，A正确；
电流从红表笔进，黑表笔出，B错误；
“∞”刻度在欧姆表表盘的最左端，C错误；
当欧姆表指针指在中间刻度值时，
所以Rx＝Rg＋R0＋r，即中间刻度值为R中＝r＋Rg＋R0，D正确.
考点一　闭合电路的动态分析
1.如图1所示，R1阻值恒定，R2为热敏电阻(热敏电阻阻值随温度降低而增大)，L为小灯泡，当R2所在位置温度升高时
A.R1两端的电压减小
B.小灯泡的亮度变暗
C.电流表的示数减小
D.通过R2的电流减小

基础对点练
课时对点练
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图1
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解析　当R2所在位置温度升高时R2阻值减小，外电路总电阻减小，总电流增大，电流表的示数增大，R1两端的电压U1＝IR1增大，故A、C错误；
总电流增大，内电压增大，则路端电压U＝E－Ir减小，并联部分的电压减小，所以灯泡L变暗，故B正确；
通过L的电流减小，而总电流增大，则通过R2的电流增大，故D错误.
2.如图2所示，电源电动势和内阻都保持不变，当滑动变阻器滑动触头向上端移动时
A.电压表的读数增大，电流表的读数减小
B.电压表和电流表的读数都增大
C.电压表和电流表的读数都减小
D.电流表的读数增大，电压表的读数减小
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图2
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解析　当滑动变阻器的滑动触头向上端移动时，滑动变阻器接入电路的电阻增大，外电路总电阻R增大，
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由闭合电路欧姆定律知总电流I减小，路端电压U＝E－Ir增大，
则电压表的读数增大；
电阻R2两端的电压U2＝E－I(r＋R1)增大，流过电阻R2的电流I2增大，
则流过电流表的电流I3＝I－I2减小，
即电流表的读数减小，
故A正确，B、C、D错误.
3.在如图3所示的电路中，电源内阻不可忽略，开关S闭合前灯泡LA、LB、LC均已发光.那么，当开关S闭合时，LA、LB、LC三个灯泡的亮度变化情况是
A.LA亮度不变，LB变亮，LC变暗
B.LA变暗，LB变亮，LC变暗
C.LA变亮，LB变暗，LC变亮
D.LA变暗，LB变亮，LC亮度不变
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解析　当开关S闭合时，LC、LD并联，并联电阻减小，外电路总电阻R减小，
根据闭合电路欧姆定律可知，总电流I增大，LA的电压UA＝E－Ir减小，电流IA减小，LA变暗；
LB的电流IB＝I－IA增大，电压UB增大，LB变亮；
LC的电压UC＝UA－UB，又因为UA减小，UB增大，则UC减小，LC变暗，
故B正确.
4.(多选)在如图4所示的电路中，电表均为理想电表.闭合开关S，当滑动变阻器滑片P向左移动时，下列说法正确的是
A.电流表A读数变大
B.电压表V1读数变大
C.电压表V2读数变大
D.灯泡L变亮
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解析　滑动变阻器滑片P向左移动，接入电路的电阻变大，电路总电阻变大，总电流减小，内电压变小，路端电压变大，电流表A读数变小，电压表V1读数变大；
总电流减小，灯L两端电压减小，灯泡L变暗，而路端电压变大，
则滑动变阻器两端电压变大，
所以电压表V2读数变大，故A、D错误，B、C正确.
5.(2020·牛栏山一中期中)在如图5所示的电路中，当滑动变阻器的滑片向下滑动时，A、B两灯亮度的变化情况为
A.A灯和B灯都变亮
B.A灯和B灯都变暗
C.A灯变亮，B灯变暗
D.A灯变暗，B灯变亮
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图5
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解析　当滑动变阻器的滑片向下滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，并联部分的总电阻变小，电路总电阻变小，总电流变大，
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所以内电压变大，A灯的电压变小，故A灯变暗；
由于A灯的电流变小，而总电流变大，通过另一支路的电流变大，
所以定值电阻的电压变大，
故灯泡B的电压变小，可知B灯的功率变小，
则B灯变暗，故选B.
考点二　欧姆表测电阻的原理
6.以下是欧姆表原理的电路示意图，正确的是
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解析　选项B的欧姆表中没有可调电阻，B错误；
选项A、D电流表的负极接到了电源的正极，A、D错误；
红表笔应接电源的负极，黑表笔应接电源的正极，C正确.
7.(多选)下列关于多用电表欧姆挡的说法中，正确的是
A.表盘刻度是不均匀的，从零刻度处开始，刻度值越大处，刻度线越疏
B.红表笔是与表内的电源正极相连的
C.测电阻时，首先要把红、黑表笔短接进行调零，然后再去测电阻
D.为了减小误差，应尽量使指针指在中间刻度附近
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解析　由I＝ ，电流I与对应的待测电阻阻值Rx不成正比，
多用电表欧姆挡表盘刻度是不均匀的，刻度值越大处刻度线越密，故A
错误；
在欧姆表内部黑表笔接的是电源的正极，故B错误；
测电阻时，首先要把红、黑表笔短接进行调零，然后再去测电阻，故C正确；
当指针指在刻度盘的中间刻度附近时，测量的数据误差最小，所以为了减小误差，应尽量使指针指在中间刻度附近，故D正确.
8.(2020·西南大学附中期末考试)如图6为利用欧姆表测量电阻Rx的电阻值的电路，欧姆表内部表头的满偏电流为Ig＝3×10－4 A、内阻rg＝100 Ω，电源的电动势为E＝1.5 V，电源的内阻不计，保护电阻的阻值为R0＝50 Ω，滑动变阻器的全值电阻为R＝50 kΩ.若用该欧姆表较精确地测量电阻Rx，则Rx的范围为
A.0～50 kΩ B.3～8 kΩ
C.300～800 Ω D.30～80 Ω
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图6
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解析　欧姆表在中值电阻附近测量是较准确的.
设中值电阻为R中，欧姆表的中值电阻R中等于欧姆表的内阻R内；
根据闭合电路欧姆定律，满偏时：
欧姆表的中值电阻为5 kΩ，欧姆表能准确测量的阻值范围在5 kΩ附近即为3～8 kΩ.
9.在如图7所示的电路中，R2、R3均为定值电阻，R1为滑动变阻器， 为理想电流表.接通开关S，在滑动触头由a端滑向b端的过程中，下列说法正确的是
A.路端电压减小
B.电流表的示数增大
C.通过电源的电流减小
D.电路的总电阻增大
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能力综合练
图7
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解析　滑动触头由a端滑向b端的过程中，电路的总电阻减小，干路电流增大，电源内电压增大，路端电压减小，A正确，C、D错误；




定值电阻R3两端电压降低，电流表示数减小，B错误.
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10.在如图8所示电路中，R1、R2为定值电阻，电源内阻为r，闭合开关S，电压表有示数，调节可变电阻R的阻值，使电压表示数增加ΔU，则在此过程中
A.可变电阻R阻值增大，通过它的电流增大
B.电阻R2两端的电压减小，变化量等于ΔU
C.通过电阻R2的电流减小，变化量大于
D.电源的路端电压增大，变化量小于ΔU
图8
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解析　由题图分析知，电压表的示数增大，R和R1并联的电阻增大，得知R增大，总电阻增大，总电流减小，并联电阻两端电压增大，通过R1的电流增大，所以通过可变电阻R的电流减小，A错误；
总电流减小，电阻R2两端的电压减小，路端电压增大，而电压表示数增加ΔU，所以电阻R2两端的电压减少量小于ΔU，由欧姆定律可知，通过电阻R2的电流减小，减少量小于 ，B、C错误；
由于电阻R2两端的电压减小，所以路端电压的增加量小于ΔU，D正确.
11.如图9所示为一简单欧姆表的原理示意图，其中电流表的满偏电流Ig＝300 μA，内阻Rg＝100 Ω，可变电阻R的最大阻值为10 kΩ，电池的电动势E＝1.5 V，内阻r＝0.5 Ω，图中与接线柱
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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.
红
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联立解得Rx＝5 kΩ.
图9
12.(多选)如图10所示，电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r.将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表V1、V2、V3的示数变化量的大小分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3，理想电流表A的示数变化量的大小为ΔI，则
A.A的示数增大
B.V2的示数增大
C.ΔU3与ΔI的比值大于r
D.ΔU1大于ΔU2
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拓展提升练
图10
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解析　滑动变阻器的滑片向下滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电路中的总电阻变小，总电流变大，理想电流表A的示数变大，选项A正确；
U1＝IR，V1的示数增大，U2＝E－Ir，V2的示数减小，选项B错误；
ΔU1＝ΔI·R，ΔU2＝ΔI·r，因为R>r，
所以ΔU1>ΔU2，选项D正确.
本课结束