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- 2021-05-13 发布
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高考物理测电源电动势和内阻辅导讲义
授课主题
测电源电动势和内阻
教学目的
1、掌握多用表
2、会求电源电动势和内阻
3、会计算功率
教学重难点
多用表、电源电动势和内阻、功率
教学内容
本节知识点讲解
测电源电动势和内阻
1.伏安法:实验电路如图①
本实验用电压表和电流表同时测电压和电流,称为“伏安法”.但这里被测对象是电源,一般电源(如干电池)的内阻较小,与电流表内阻相差不大,而电压表的内阻远大于电源内阻,也远大于测量电路中的外电阻,所以为减小实验误差,本实验采用电流表外接法,而不能采用图②的电路.
误差分析
1.偶然误差:主要来源于电压表和电流表的读数以及作U-I图像时描点不是很准确.
2.系统误差:系统误差来源于未计电压表分流,近似地将电流表的示数看作干路电流.实际上电流表的示数比干路电流略小.如果由实验得到的数据作出下图中实线(a)所示的图像,那么考虑到电压表的分流后,得到的U-I图像应是图中的虚线(b),由此可见,按图所示的实验电路测出的电源电动势E测<E真,电源内电阻r测<r真.
说明 ①外电路短路时,电流表的示数(即干路电流的测量值)I测等于干路电流的真实值,所以图中(a)、(b)两图线交于短路电流处.②
当路端电压(即电压表示数)为U1时,由于电流表示数I1测小于干路电流I1真,所以(a)、(b)两图线出现了图所示的差异.
注意事项
1.电流表要与变阻器靠近,即电压表直接测量电源的路端电压.
2.选用内阻适当大一些的电压表.
3.两表应选择合适的量程,使测量时指针偏转角大些,以减小读数的相对误差.
4.尽量多测几组U、I数据(一般不少于6组),且数据变化范围要大些.
5.做U-I图像时,让尽可能多的点落在直线上,不落在直线上的点均匀分布在直线两侧.
典型例题:某同学用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻,实验采用的电路如图21-1所示。
(1)下列给出的器材中,应该选用 (填代号)
A.待测干电池(2节串联,电动势约3V);
A
V
R
l
a
b
c
d
e
f
g
h
i
j
k
图21-1
B.电流表(量程0~3A,内阻0.025)
C.电流表(量程0~0.6A,内阻0.125)
D.电压表(量程0~3V,内阻3k)
E.电压表(量程0~15V,内阻15k)
F.滑动变阻器(0~20,额定电流1A)
G.滑动变阻器(0~2019,额定电流0.3A)
H.开关、导线。
(2)图21-2给出了做实验所需要的各种仪器。请你按电路图把它们连成实验电路。
+
-
图21-2
(3)连好电路,闭合开关后,该同学发现电流表和电压表都没有示数。则下列判断正确图21-3
I/A
U/V
0.00
0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60
2.00
2.50
1.50
的是
A.可能是导线ab断路 B.可能是导线bc断路
C.可能是导线de断路 D.可能是导线gh断路
(4) 该同学处理完电路故障后进行实验。记录了5组数据,并根据这些数据在坐标图中画出U-I图线,如图21-3所示。根据图线求出两节干电池串联的电动势E=______V,内阻______。
(1)ACDFH (4分) (2)略 (4分)
(3)A (4分) (4)2.75 约1.90 (6分)
变式训练:1.为了测定一节干电池的电动势和内阻,在下图给出的两种实验电路图,由于一般电池的内阻较小(比电压表的内阻小得多,与电流表的内阻相差不多).所以为使测量结果比较准确,应选用__________图所示的电路.
若实验台上备有下列实验器材:
A.电流表(0~0.6 A)
B.电流表(0~3 A)
C.电压表(0~3 V)
D.电压表(0~15 V)
E.滑动变阻器(1750 Ω,0.3 A)
F.滑动变阻器(10 Ω,2 A)
G.开关
H.导线
应该选用的器材是________________.(填字母代号)
解析 通过电池的电流不能太大(1 A以下),故选A,由电源电动势可以知道选C;滑动变阻器E电流太小,电阻太大,使用不方便,故选F.
答案 甲 A、C、F、G、H
课堂小结:
2.用电阻箱和电流表测定
如图③,改变电阻箱的阻值,记录R和I,应用E=I1(R1+r),E=I2(R2+r),求得E和r.
典型例题:听说水果也能做电池,某兴趣小组的同学用一个柠檬做成电池.他们猜想水果电池内阻可能较大,从而设计了一个如图所示电路来测定该柠檬电池的电动势和内电阻.实验中他们多次改变电阻箱的电阻值,记录下电阻箱的阻值及相应的电流计示数,并算出电流的倒数,将数据填在如下的表格中.
(1)利用图像法处理数据可以减小实验误差.在讨论作图方案时,甲同学认为应作R-I图,而乙同学认为应该作图,你认为哪个同学的想法更科学?____(填“甲”或“乙”),其简单理由是: .
(2)按照(1)中你选择的方案,在给出的坐标纸上作出图象.
(3)利用你作出的图象,可求出该柠檬电池的电动势为 V,内阻为 Ω.
(4)完成实验后,该兴趣小组的同学初步得出了水果作为电池不实用的物理原因是:
0
R×103/Ω
5
10
-10
-5
5
10
15
20
.
外电阻R(Ω)
电流 I(mA)
电流倒数(mA-1)
9000
0.0502
19.92
8000
0.0528
18.93
6000
0.0594
16.84
5000
0.0633
15.80
4000
0.0680
14.71
(1)乙同学(1分);
画出的图线是一条直线,容易求出电池的电动势和内电阻(2分)
(2)如下图所示(3分)
(3)0.75~1.2 (2分);9000~11000(2分)
(4)电源内阻过大(2分)
课堂小结:
3.用电阻箱和电压表测定
如图④改变电阻箱的阻值,记录R和U,应用
求出E和r.
典型例题:现有一种特殊的电池,它的电动势E和内阻r都比较大,为了测定这个电池的电动势和内阻,某同学利用如图(a)所示的电路进行实验,图中电压表的内阻很大,对电路的影响可不考虑,R为电阻箱,测得的数据如下表所示.
试验次数
1
2
3
4
5
U/V
10
20
30
40
50
U -1/×10-2V-1
10.0
5.0
3.3
2.5
2.0
R/Ω
5.55
12.50
21.43
33.33
50.00
18.0
8.0
4.7
3.0
2.0
该同学想通过作图的方法来求电动势和内阻,并且纵轴取为U -1/×10-2V-1.
2.0
10.0
o
/×10-2V-1
4.0
6.0
8.0
(b)
R
S
V
E
r
(a)
(1)为了得到有关物理量的线性图象,横轴应取为 ,并请在图(b)上作出相应的图象.
(2) 根据所作出的图象求得该电池的电动势E为 V,内阻r为 Ω.
(1) R-1/×10-2Ω-1 (2分) 正确作出图(3分) (2) 100±2 (2分) 50±2 (2分)
变式训练:现有一特殊的电池,其电动势E约为9V,内阻r在35~55Ω范围,最大允许电流为50mA。为测定这个电池的电动势和内阻,某同学利用如图甲的电路进行实验。图中电压表的内电阻很大,对电路的影响可以不计;R为电阻箱,阻值范围为0~9999Ω;R0是定值电阻。
⑴实验室备有的定值电阻R0有以下几种规格:
A.10Ω,2.5W B.50Ω,1.0W C.150Ω,1.0W D.1500Ω,5.0W
本实验应选用 ,其作用是 。
⑵该同学接入符合要求的R0后,闭合开关S,调整电阻箱的阻值读出电压表的示数U,再改变电阻箱阻值,取得多组数据,作出了如图乙的图线。则根据该同学所作的图线可知图象的横坐标与纵坐标的比值表示 。
⑶根据乙图所作出的图象求得该电池的电动势E为 V,内电阻r为 Ω。
(1)C,保护电路 (2)电流 (3)10,48
课堂小结:
多用电表
多用电表的原理.
(1)多用电表内部构造及测量原理.
上图是简化的多用电表电路图.它由表头G、直流电流测量电路、直流电压测量电路、电阻测量电路以及转换开关S等部分组成.其中1、2为电流测量端,3、4为电压测量端,5为电阻测量端.测量时,黑表笔插入“-”插孔,红表笔插入“+”插孔,并通过转换开关接入与待测量相应的测量端.使用时,电路只有一部分起作用.
(2)测直流电流和直流电压的原理,就是电阻的分流和分压原理,其中转换开关接1或2时测直流电流;接3或4时测直流电压;转换开关接5时,测电阻.
(2)量程选择.
在原理上,利用欧姆挡可测量从0~∞的电阻阻值,由于其刻度线分度的变化是非线性的,且高阻区的刻度较密电阻值不易读准,误差大;而接近零欧姆处虽然刻度较稀,读数误差小,但乘上相应的大倍率,误差同样会变大.所以,测量时必须选择合适的挡,使表头指针尽可能停在中心值R中的附近,一般在0.1R中~10R中的刻度范围内,读数较为准确.若发现指针偏转角较小,应换大倍率的挡;反之,则换小倍率的挡.
测电压、电流时,则应使指针偏角尽可能大,这样相对误差较小.
(3)欧姆调零.
对于不同的欧姆挡,其内阻都是不相同的,因此用它测电阻时,每次换挡后和测量前都必须将两表笔短接,进行一次欧姆调零(注意:电阻挡的零位在刻度的右端)以防止测量时产生零误差.若调零时,发现指针总调不到零位,说明电池的电能不足,应调换电池.否则会因电池电动势变小,内阻增大,使测量结果不准确.
(6)读数.
指针稳定后才能读数,且应将表针示数乘以选择开关所指的倍数,如转换开关对准的位置是R×1 K,示数应×1000,方是被测电阻的欧姆数.电压、电流的读数同样要看清选择开关选择的量程.
(7)注意表笔极性.
在测量一些有极性元件的等效电阻时(如晶体管电解电容等)必须注意表笔的极性.插入正插孔的红表笔与欧姆挡内电池的负极相连,为负表笔;插入负插孔的黑表笔与欧姆挡内电池的正极相连,为正表笔.若用多用电表来测电流、电压时,表盘上的“+”、“-”号相当于电流表、电压表的正、负接线柱.
(8)选择开关的安全位置.
多用电表在使用完毕后,应将挡位选择开关旋至交流电压最高挡,使多用电表相当于一个阻值较大的电阻(或OFF挡),或者拔出表笔,以防止在欧姆挡时两表笔短接而白白消耗电池.
(9)长期不用时,应取出电池,以防止电池漏电;安装电池时,应注意电池极性和额定值,确保安装正确.
欧姆表工作原理.
欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的,它的原理如图所示,G是电流表(表头),内阻为Rg,满偏电流Ig,电池电动势E,内阻为r,电阻R是可变电阻,也叫调零电阻.
当红、黑表笔接入被测电阻Rx时(如图③所示),通过表头的电流I=,改变Rx,电流I随之改变,每个Rx都对应一个电流值.在刻度盘上直接标出与I值相对应的Rx,就可以从刻度盘直接读出被测电阻的阻值.
当Rx=Rg+r+R时,I=,指针半偏,令欧姆表内阻R内=Rg+R+r,则当指针半偏时表盘的中值电阻R中=R内=Rg+R+r.
2.欧姆表的读数.
(1)当欧姆表未接入电阻,处于断路状态,即Rx→∞时,电路中没有电流,指针不偏转,故刻度盘最左端为∞处,故当电路接入电阻后如偏转角度很小,表明被测电阻较大.
(2)当欧姆表表笔直接相连,即Rx=0时,电路中电流最大,指针满偏,故电阻零刻度在最右端满偏电流处.
典型例题:1、如图为多用电表欧姆挡的原理示意图,其中电流表的满偏电流为300 μA,内阻rg=100 Ω,调零电阻最大值R=50 kΩ,串联的固定电阻R0=50 Ω,电池电动势E=1.5 V,用它测量电阻Rx,能准确测量的阻值范围是( )
A.30 kΩ~80 kΩ B.3 kΩ~8 kΩ
C.300 kΩ~800 kΩ D.3000 kΩ~8000 kΩ
解析 当红、黑表笔短接调零时Ig=,R+Rg+R0== Ω=5000Ω.使用欧姆表读数时在中值电阻5 kΩ左右读数最为准确,所以能准确测量的阻值范围为3 kΩ~8 kΩ.
2、某实验小组为了测定某一标准圆柱形导体的电阻率,进行如下实验:
①首先用多用电表进行了电阻测量,主要实验步骤如下:
A.把选择开关扳到“×10”的欧姆挡上;
B.把表笔插入测试插孔中,先把两根表笔相接触,旋转欧姆调零旋钮,使指针指在电阻刻度的零位上;
C.把两根表笔分别与圆柱形导体的两端相接,发现这时指针偏转较大;
D.换用“×100”的欧姆挡进行测量,随即记下欧姆数值;
E.把表笔从测试笔插孔中拔出后,将选择开关旋至OFF,把多用电表放回原处.
上述实验中有二处操作错误:
错误一:______________________________________________.
错误二:______________________________________________.
②分别用游标卡尺和螺旋测微器对圆柱形导体的长度L和直径d进行测量,结果如图所示,其读数分别是L=________mm,d=_________mm.
③为使实验更准确,又采用伏安法进行了电阻测量,右上图两个电路方案中,应选择 图___________.用实验中读取电压表和电流表的示数U、I和②中读取的L、d,计算电阻率的表达式为ρ=_________.
1、 ① Ⅱ ② 1kg 1N (每空2分)
2、①换用“×1”的欧姆档 (1分) 没有重新欧姆调零(1分)
②23.7mm (2分) 2.795(2,792mm~2.796mm) (2分)
③乙 (2分) (2分)
变式训练:
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1.5 V,那么欧姆表的内阻为____________ Ω,待测电阻接入红、黑表笔之间时,指针指在满刻度的处,则待测电阻的阻值为____________ Ω.
解析 将红黑表笔短接,调整调零电阻的阻值,当电流满偏时,Ig=,欧姆表的内阻R内=Rg+r+R0==Ω=300 Ω.
当电流为Ig时,有Ig= 解得Rx=100 Ω.
2.某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性,使用的器材包括电压表(内阻约为3 kΩ)、电流表(内阻约为1 Ω)、定值电阻等。
①使用多用电表粗测元件X的电阻。选择“×1”欧姆档测量,示数如图1(a)所示,读数为________Ω。据此应选择图中的 ________(填“b”或“c”)电路进行实验。
②连接所选电路,闭合S;滑动变阻器的滑片P从左向右滑动,电流表的示数逐渐________(填“增大”或“减小”);依次记录电流及相应的电压;将元件X换成元件Y,重复实验。
③图(a)是根据实验数据作出的U-I图线,由图可判断元件________(填“X”或“Y”)是非线性元件。
④该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R=21 Ω的定值电阻,测量待测电池的电动势E和内阻r,电路如图2(b)所示。闭合S1和S2,电压表读数为3.00 V;断开S2,读数为1.00 V,利用图2(a)可算得E=________V,r=________Ω(结果均保留两位有效数字,视电压表为理想电压表)。
课堂小结:
闭合电路中的几种电功率
闭合电路的欧姆定律就是能的转化和守恒定律在闭合电路中的反映.
由E=U+U′可得
EI=UI+U′I 或 EIt= UIt+U′It
(1)电源的总功率:
P= EI=I(U+U′)
若外电路是纯电阻电路,还有
P=I2(R+r)=
(2)电源内部消耗的功率:
P内=
(3)电源的输出功率:
P出= P总-P内= EI-I2r= UI
若外电路为纯电阻电路,还有P出=I2R.
●疑难突破
电源的输出功率为P出=I2R===,当R=r时,P出有最大值,即Pm==.P出与外电阻R的这种函数关系可用如图定性地表示.由图象还可知,对应于电源的非最大输出功率P可以有两个不同的外电阻R1和R2.由图象还可知:当R<r时,若R增加,则P出增大;当R>r时,若R增大,则P出减小.值得注意的是,上面的结论都是在电源的电动势和内电阻r不变的情况下适用.
图10-2-2
电源的效率η===,所以当R增大时,效率η提高.当R=r,电源有
最大输出功率时,效率仅为50%,效率并不高.
典型例题:如右图所示的电路中,E=3 V,r=0.5 Ω,R0=1.5 Ω,电阻箱的最大阻值Rm=10 Ω.
(1)当电阻箱的阻值R=________ Ω时,它消耗的功率最大,为________ W.
(2)当电阻箱的阻值R=________ Ω时,电阻R0消耗的功率最大,为________ W.
【反思总结】 干路中的电流是联系内、外电路的桥梁,是求解闭合电路问题的关键.一般来说,干路中电流可以由闭合电路欧姆定律I=求得,也可以从外电路和内电路上分别由欧姆定律I=或I=求得,还可以由电源的总功率、输出功率、内部发热功率求得,这应视具体情况而定.
变式训练:
1、如下图所示,电源的电动势为30 V,内电阻为1 Ω,一个“6 V,12 W”的电灯与一个绕线电阻为2 Ω的电动机串联.已知电路中的电灯正常发光,则电动机输出的机械功率为( )
A.36 W B.44 W
C.48 W D.60 W
2、当外电路的电阻分别为8 Ω和2 Ω时,单位时间内在外电路上产生的热量正好相等,则该电源的内电阻是( )
A.1 Ω B.2 Ω
C.4 Ω D.6 Ω
3、如下图所示,电源的电动势是6 V,内电阻是0.5 Ω,小电动机M的线圈电阻为0.5 Ω,限流电阻R0为3 Ω.若理想电压表的示数为3 V,试求:
(1)电源的功率和电源的输出功率;
(2)电动机消耗的功率和电动机输出的机械功率
4.如图所示,某同学用玻璃皿在中心放一个圆柱形电极接电源的负极,沿边缘放一个圆环形电极接电源的正极做“旋转的液体的实验”,若蹄形磁铁两极间正对部分的磁场视为匀强磁场,磁感应强度为B=0.1T,玻璃皿的横截面的半径为a=0.05m,电源的电动势为E=3V,内阻r=0.1Ω,限流电阻R0=4.9Ω,玻璃皿中两电极间液体的等效电阻为R=0.9Ω,闭合开关后当液体旋转时电压表的示数恒为1.5V,则( )
A.由上往下看,液体做顺时针旋转
B.液体所受的安培力大小为
C.闭合开关10s,液体具有的热能是4.5J
D.闭合开关后,液体电热功率为0.081W
课堂小结:
巩固练习
1【宁夏六盘山高级中学2019届高三第二次模拟考试理科综合试题】.(9分)现要测量一个未知电阻Rx
的阻值,除Rx外可用的器材有:
多用电表(仅可使用欧姆挡);
一个电池组E(电动势6V);
一个滑动变阻器R(0…20Ω,额定电流1A);
两个相同的电流表G(内阻Rg=1000Ω,满偏电流Ig=100μA);
两个标准电阻(R1=29000Ω,R2=0.1Ω);
一个电键S、导线若干.
①(4分)为了设计电路,先用多用电表的欧姆挡粗测未知电阻,采用“×10”挡,调零后测量该电阻,发现指针偏转非常大,最后几乎紧挨满偏刻度停下来,下列判断的做法正确的是________(填字母代号).
A.这个电阻很小,估计只有几欧姆
B.这个电阻很大,估计有几千欧姆
C.如需进一步测量可换“×1”挡,调零后测量
D.如需进一步测量可换“×100”挡,调零后测量
②(5分)根据粗测的判断,设计一个测量电路,要求测尽量准确并使电路能耗较小,画出实验电路图,并将各元件字母代码标在该元件的符号旁.
【答案】①AC ②如图;
试题分析:(1)用多用电表的欧姆档粗测未知电阻,采用“×10”挡,调零后测量该电阻,发现指针偏转非常大,此时的刻度盘示数较小,故总阻值较小,故A正确,B错误.应改用小倍率档位,选档位后,重新欧姆调零进行测量,故C正确,D错误.故选AC;
(2)利用提供的器材R2和G改装成电流表,用R1和G改装成电压表;要求电路能耗较小,结合电阻较小特点,故采用限流接法,电路如图:
2【西藏日喀则地区第一高级中学2019届高三下学期模拟考试(二)理科综合·物理试题】某同学要分别测量一小灯泡(3.8V、1.5W)在常温下和正常工作时的电阻,方法如下:
(1)用欧姆表测量小灯泡常温下的电阻
①应先____________后________________(填写正确答案标号)
A、将选择开关置于×1档
B、将选择开关置于×10档
C、将红黑表笔短接调零
②测量示数如图甲,读数小灯泡常温下的电阻为______Ω。
(2)用图乙所示电路测量小灯泡正常工作时的电阻,图中为滑动变阻器,为电阻箱,电源电动势为E=6V,
①请在答题纸上将实物图连接补充完整
②为检查电路连接是否有断接处,该同学进行了如下操作:将的滑动触头P移至C处,只闭合,发现电压表示数接近6V,若仪器都完好,则没有连接好的区间是__________
A、ab段 B、cd段 C、eP段
③排除故障后,将拨向接点1,接通,调节__________,使电压表示数达到3.8V;之后拨向接点2,调节_______________,使___________,的读数即为小灯泡正常工作时的电阻。
【答案】:(1)①A;C;②3.7;(2)如图所示;②B;③R1,R2,电压表示数再次达到3.8V
试题分析:(1)因为小灯泡的电阻非常小,所以使用×1档测量,在换档后需要先进行欧姆调零,即将红黑表笔短接调零,故AC正确;欧姆表的读数为
3、有一根细长而均匀的金属管线样品,长约60cm,电阻大约为6Ω,横截面积如图所示①用螺旋测微器测量金属管线的外径,示数如图2所示,金属管线的外径为 1.125mm;
②现有如下器材
A.电流表(量程0.6A,内阻约0.1Ω)
B.电流表(量程3A,内阻约0.03Ω)
C.电压表(量程3V,内阻约3kΩ)
D.滑动变阻器(1750Ω,0.3A)
E.滑动变阻器(15Ω,3A)
F.蓄电池(6V,内阻很小)
G.开关一个,带夹子的导线若干
要进一步精确测量金属管线样品的阻值,电流表应选 A,滑动变阻器应选 E(只填代号字母).
③请将图3所示的实际测量电路补充完整.
④已知金属管线样品材料的电阻率为ρ,通过多次测量得出金属管线的电阻为R,金属管线的外径为d,要想求得金属管线内形状不规则的中空部分的截面积S,在前面实验的基础上,还需要测量的物理量是 管线长度L
计算中空部分截面积的表达式为S= 。
【答案】①1.125;②A;E ③见答图;④管线长度L;
试题分析:①螺旋测微器的读数等于1mm+0.01×12.5mm=1.125mm.
②电路中的电流大约为,所以电流表选择A.待测电阻较小,若选用大电阻滑动变阻器,测量误差角度,所以滑动变阻器选择E.
③待测电阻远小于电压表内阻,属于小电阻,所以电流表采取外接法.滑动变阻器可以采用限流式接法,也可以采用分压式接法.④还需要测量的物理量是管线长度L,根据,则,则中空部分的截面积.
当堂检测
1【山西省阳泉市2019届高三全国高校招生模拟考试理科综合物理试题】(9分)某同学准备利用下列器材测量干电池的电动势和内电阻.
A.待测干电池两节,每节电池电动势约为1.5 V,内阻约几欧姆
B.直流电压表V1、V2,量程均为3 V,内阻约为3 kΩ
C.定值电阻R0未知
D.滑动变阻器R,最大阻值Rm
E.导线和开关
(1) 根据如图甲所示的实物连接图,在图乙方框中画出相应的电路图
图丙
图甲 图乙
(2)实验之前,需要利用该电路图测出定值电阻R0,方法是先把滑动变阻器R调到最大阻值Rm,再闭合开关,电压表V1和V2的读数分别为U10、U20,则R0= (用U10、U20、Rm表示)
(3)实验中移动滑动变阻器触头,读出电压表V1和V2的多组数据U1、U2,描绘出U1-U2图象如图丙所示,图中直线斜率为k,与横轴的截距为a ,则两节干电池的总电动势E= ,总内阻r = (用k、a、R0表示).
【答案】(1)如图;(2)(3);
试题分析:(1)由实物图可知电路的连接方式,得出的实物图如图所示;
2、(1)如图1游标卡尺的读数为 cm,图2螺旋测微器的读数为 mm.
(2)如图为多用表欧姆档的原理图,其中电流表的满偏电流为300μA,内阻rg=100Ω,调零电阻的最大阻值R=50kΩ,串联的固定电阻R0=50Ω,电池电动势E=1.5V.用它测量电阻Rx,能准确测量的范围是 ( )
A.30kΩ~80kΩ B.3kΩ~8KΩ C.300Ω~800Ω D.30Ω~80Ω
【答案】0.97;0.398.(2)B
(2)欧姆表的中值电阻附近刻度最均匀,读数误差最小;欧姆表的中值电阻R中等于欧姆表的内电阻R总,根据闭合电路欧姆定律,满偏时:半偏时,
联立解得:
3【贵州省贵阳市第一中学2019届高三预测密卷(新课标II卷)理科综合物理试题】(10
分)小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而变大,某同学利用实验探究这一现象.所提供的器材有:
A.电流表(A1) 量程0﹣0.6A,内阻约0.125Ω
B.电流表(A2) 量程0﹣3A,内阻约0.025Ω
C.电压表(V1) 量程0﹣3V,内阻约3kΩ
D.电压表(V2) 量程0﹣15V,内阻约15kΩ
E.滑动变阻器(R1)总阻值约10Ω
F.滑动变阻器(R2)总阻值约200Ω
G.电池(E)电动势3.0V,内阻很小
H.导线若干,电键K
该同学选择仪器,设计电路并进行实验,通过实验得到如下数据:
I/A
0
0.12
0.21
0.29
0.34
0.38
0.42
0.45
0.47
0.49
0.50
U/V
0
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40
1.60
1.80
2.00
(1)请你推测该同学选择的器材是:电流表为 ,电压表为 ,滑动变阻器为 (以上均填写器材前面字母).
(2)请你推测该同学设计的实验电路图并画在图甲的方框中.
(3)若将该小灯泡直接接在电动势是 1.5V,内阻是 2.0Ω的电池两端,小灯泡的实际功率为 W.
【答案】(1)A,C,E;(2)电路图如图所示;(3)0.28W
(3)在灯泡的U﹣I图象坐标系内作出电源的U﹣I图象如图所示,它与小灯泡的伏安特性曲线的交点坐标就是小灯泡的工作点,由图象可知,小灯泡的实际电流为0.34A(0.33﹣0.35A均正确),电压为0.81A,(0.80﹣0.82V均正确),功率P=IU=0.34×0.81≈0.28W.
六、课堂总结
七、家庭作业
1【黑龙江省大庆实验中学2019届高三考前得分训练(四)理科综合物理试题】(9分) 图(a)为某同学测量一节干电池的电动势和内电阻的电路图,其中虚线框内是用毫安表改装成双量程电流表的改装电路.
(1) 已知毫安表表头的内阻为10W,满偏电流为100mA;R1和R2为固定电阻,阻值分别为R1 = 0.5W,R2 = 2.0W;由此可知,若使用a和b两个接线柱,电表的量程为_______A;若使用a和c两个接线柱,电表的量程为_______A;
(2) 电压表有两种规格,V1(量程1.5V,内阻约为2kW)和V2(量程3V,内阻约为4kW);滑动变阻器有两种规格,最大阻值分别为20W和500W. 则电压表应选用_____(填“V1”或“V2”),R应选用最大阻值为
________W的滑动变阻器.
(3)实验步骤如下:
①开关S2拨向b,将滑动变阻器R的滑动片移到______端(选填“左”或“右”),闭合开关S1;
②多次调节滑动变阻器的滑动片,记下电压表的示数U和毫安表的示数I;某次测量时毫安表的示数如图(b)所示,其读数为_________mA。
③以U为纵坐标,I为横坐标,作U - I图线(用直线拟合),如图(c)所示;
④根据图线求得电源的电动势E = ________V(结果保留三位有效数字),内阻r = ________W(结果保留两位有效数字)。
【答案】(1)0.5 ;2.5;(2)V1 ; 20 ; (3)①右; ②58.0;④1.48; 0.50
【解析】
(3)①为了让电流由最小开始调节,开始时滑动变阻器阻值滑到最大位置;故应滑到右端;
②由图可知,电流表最小分度为1mA; 故读数为58.0mA;
④由U=E-Ir可知,图象中与纵坐标的交点表示电源的电动势;故E=1.48V;图象的斜率表示内阻; 由于指针指向b,故量程为0.5A,内阻为rA=2Ω;则
2【江西省重点中学协作体2019届高三第二次联考理科综合物理试题】(9分) 某同学为了研究一个小灯泡的U-I曲线,进行了如下操作.
(1)他先用多用电表的欧姆挡“×1”挡测量,在正确操作的情况下,表盘指针如图甲所示,可读得该小灯泡的灯丝电阻的阻值Rx=________ Ω.
(2)实验中所用的器材有:
电压表(量程3 V,内阻约为2 kΩ) 电流表(量程0.6 A,内阻约为0.2 Ω)
滑动变阻器(0~5 Ω,1 A) 电源、待测小灯泡、电键、导线若干
请在方框中画出该实验的电路图.
(3)该同学将测量数据描点如图乙所示,如果把这个小灯泡直接接在一个电动势为1.5 V、内阻为2.0 Ω的电池两端,则小灯泡的实际功率是________________ W(结果保留两位有效数字).
【答案】(1)2;(2)如图所示;(3)0.28(0.25~0.32都正确)
【解析】
试题分析:(1)欧姆表的读数为:2×1=2Ω;
(2)滑动变阻器较小,并且本实验要求从零开始调节,故采用滑动变阻器分压接法;由于灯泡内阻较小,电流表采用外接法;
(3)在U-I图中作出对应的电源的伏安特性曲线,两线的交点为灯泡的工作点,则由图可知;电压值为0.85V;电流值为0.4A;则功率为P=UI=0.80×0.4=0.32W;
3【黑龙江省大庆实验中学2019届高三考前得分训练(三)理科综合试题】(9分)某同学要测量量程为3V
电压表的内阻值,他的步骤如下:
(1)先用多用电表的欧姆挡测量量程为3V电压表的内阻值,红表笔接电压表的
(填“正”或“负)”接线柱,用欧姆“×100”挡测量,表盘示数如图所示,则阻值约为 Ω,电压表示数为 V,
(2)要进一步精确测量电压表其阻值,实验室中可提供的器材有:
电阻箱R,最大电阻为9999.9Ω,定值电阻r=6kΩ,
电动势约为12V,内阻不计的电源E,
开关、导线若干.
实验的电路图如图所示,先正确连好电路,再调节电阻箱R的电阻值,使得电压表的指针半偏,记下此时电阻箱R有电阻值R1;然后调节电阻箱R的值,使电压表的指针满偏,记下此时电阻箱R的电阻值R2.
①此实验计算电压表内阻RV的表达式为RV=_____________________(用字母表示).
②若电源的内阻不能忽略,则电压表内阻RV的测量值将_____________.
A.偏大 B.不变 C.偏小 D.不能确定,要视电压表内阻的大小而定
【答案】(1)负;2200;2.20;(2)①R1-2R2-r;②A
②若电源的内阻不能忽略,由闭合电路欧姆定律可知,电流增大,电源的路端电压减小,则②式中应满足:,解得:RV<R1-2R2-r,所以测量值偏大,故A正确,故选:A;
4【黑龙江省大庆实验中学2019届高三考前得分训练(二)理科综合物理试题】
一种测量电流表内阻的实验电路原理图如图甲所示,实验所使用的器材如图乙所示。
(1)根据图甲将实物图乙用连线代替导线补画完整实验电路(图中已经画出几条连线)。
(2)完成下列实验步骤中的填空:
①将电阻箱A的阻值调至 (填“最大”或“最小”)。
②闭合S1,断开S2,调整电阻箱A,使电流表G满偏,记下此时电阻箱A的读数R1。[来源:学.科.网Z.X.X.K]
③保持S1闭合,再闭合S2,将电阻箱B的阻值调至__ __(填“最大”或“最小”),将电阻箱A的读数调整为R1的一半,然后调整电阻箱B,使电流表G的读数重新达到满偏,记下此时电阻箱B的读数R2。若电源内阻不计,则由此可知电流表G的内阻为Rx= 。
【答案】(1) 如图所示;(2 )①最大;②最小;③R2
试题分析:(1)根据电路图,连接实物图,注意电表的正负极,关注电表的量程,同时使开关处于断开状态,电阻箱处于最大阻值.实物连接图如右图所示;
(2)根据题意可知,结合电路图,可知:电阻箱A的阻值调至最大值;闭合S1,断开S2,调整电阻箱A,使电流表G满偏,记下此时电阻箱A的读数R1,保持S1闭合,再闭合S2,将电阻箱B的阻值调至最小,将电阻箱A的读数调整为R1的一半,然后调整电阻箱B,使电流表G的读数重新达到满偏,记下此时电阻箱B的读数R2.则此时电流表的内阻为Rg为R2.