2017-2018学年高中物理 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

4.3典型案例分析学 习 目 标知 识 脉 络1.掌握欧姆表的工作原理，能熟练应用欧姆表测量未知电阻(重点)2加深理解闭合电路欧姆定律(重点)3掌握闭合电路欧姆定律的应用(难点)多 用 电 表 电 阻 挡 原 理1.电路构造欧姆表电路由电池、电流表、调零电阻和红黑表笔构成图4312电阻调零将红、黑表笔相接，调节调零电阻RP，使电流表满偏，此时有Ig，故欧姆表的内阻R0RgrRP.3刻度原理将待测电阻接入红、黑表笔之间，通过表头的电流与待测电阻Rx的对应关系有I，可见电流I与待测电阻Rx单值对应，在刻度盘上直接刻出与电流I对应的电阻Rx的值，就可以直接读出被测电阻的阻值了1使用多用电表欧姆挡测电阻时，指针摆动角度越大，测量越精确()2当外接电阻为零时，欧姆表电路中电阻为零()3当被测电阻Rx与欧姆表内阻R0相等时，欧姆表指针指在刻度盘中央位置()观察多用电表表盘、电阻挡的零刻度线是在左边还是右边？图432【提示】右边甲乙丙图433如图433所示，乙、丙电路中的电流表A与甲图中的电流表相同探讨1：甲、乙、丙电路分别对应什么电表的电路图？【提示】甲为电流表的电路、乙为欧姆表的电路，丙为电压表的电路探讨2：试将电路图甲、乙、丙组合在一起，画出对应的多用电表的电路图【提示】 1原理如图434所示甲乙丙图434欧姆表测量电阻的理论根据是闭合电路欧姆定律，所以通过表头的电流为：I，Rx与电流I一一对应，故可以将表盘上的电流值改为电阻值，就可以从表盘上直接读出电阻的数值，这样就制成了一个欧姆表其中，R也叫调零电阻，RRgr为欧姆表的内阻2刻度标注刻度标注方法标注位置“0 ”红、黑表笔相接调节调零电阻使指针满偏被测电阻Rx0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RxrRRg刻度盘正中央“Rx”红、黑表笔接RxIxRx与Ix一一对应与Rx对应电流Ix处1(多选)关于欧姆表，下列说法正确的是()A欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的B由于电流和电阻成反比，所以刻度盘上的刻度是均匀的C使用欧姆表时，选择好一定量程的欧姆挡后首先应该将两表笔短接，进行欧姆调零D当换用不同量程的欧姆挡去测量电阻时，可不必进行欧姆调零【解析】欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的，故A正确，由Ix知Ix与Rx不成比例关系，刻度不均匀，B错误使用欧姆表时，每换一次挡都必须重新欧姆调零，C正确，D错误【答案】AC2一个用满偏电流为3 mA的电流表改装成的欧姆表，调零后用它测量1 000 的标准电阻时，指针恰好指在刻度盘的正中间如用它测量一个未知电阻时，指针指在1 mA处，则被测电阻的阻值为() 【导学号：29682024】A1 000 B5 000 C1 500 D2 000 【解析】设欧姆表的内阻为R内，由欧姆定律知：3103 A，1.5103 A，所以R内1 000 ，E3 V，又1103 A，所以Rx2 000 .【答案】D3如图435所示为欧姆表的原理示意图其中，电流表的满偏电流为300 A，内阻Rg100 ，调零电阻最大值R50 k，串联的定值电阻R050 ，电源电动势E1.5 V，当电流是满偏电流的二分之一时，用它测得的电阻Rx是多少？图435【解析】使用欧姆表测量电阻时，对电路应用闭合电路欧姆定律，当电流表满偏时有：Ig，其中R内为欧姆表的内阻所以有：R内 5 000 用它测量电阻Rx时，当指针指在表盘中央时有Ig得：RxR内5 000 故测得的电阻Rx是5 000 .【答案】5 000 闭 合 电 路 欧 姆 定 律 的 应 用1如图436所示电路，当S1闭合，S2断开时，电路中总电阻RR1r，总电流I，路端电压UEIr.图4362当S1、S2都闭合时，电路中总电阻Rr，路端电压减小(选填“增大”或“减小”)1电路中的用电器越多，总电阻越大()2当外电路用电器并联时，支路越多，干路电流越大()3闭合电路中干路电流越大，路端电压越大()随着夜幕的降临，用电逐渐达到高峰，这时会发现电灯不如平常亮了，你怎样解释这个现象？【提示】照明电路的用电器是并联的用电高峰时，用电器增多，电路中的总电阻减小，干路上的总电流增大，电路上损失的电压增大，各支路上的电压减小，故电灯不如平常亮如图437所示，电源的电动势E10 V，内电阻r1 ，电阻R的阻值大小可调节图437探讨1：试求解当外电阻R分别为3 、4 、7 时所对应的路端电压【提示】7.5 V,8 V,8.75 V.探讨2：通过上述计算结果，你发现了怎样的规律？试通过公式论证你的结论【提示】外电阻越大，电源的路端电压越大当外电阻R增大时，由I可知电流I减小，由UEIr可知，路端电压增大1闭合电路欧姆定律的两种形式闭合电路欧姆定律有两种形式I和U外EIr.(1)I只适用于外电路为纯电阻的闭合电路(2)由于电源的电动势E和内电阻r不受R变化的影响，由I可知随着R的增大，电路中电流I减小(3)U外EIr既适用于外电路为纯电阻的闭合电路，也适用于外电路为非纯电阻的闭合电路2应用闭合电路欧姆定律计算的两种方法(1)充分利用题中条件结合闭合电路欧姆定律I列方程求解，求出电流I是解决问题的关键，I是联系内、外电路的桥梁(2)根据具体问题可以利用图像法，这样解决问题更方便4(多选)如图438所示的电路中，电源电动势E9 V，内阻r3 ，R15 ，下列说法中正确的是()图438A当S断开时，UAC9 VB当S闭合时，UAC9 VC当S闭合时，UAB7.5 V，UBC0D当S断开时，UAB0，UBC0【解析】当S断开时，UAC与UBC为路端电压，等于电源电动势，A正确，D错误；当S闭合时，UACUABR7.5 V，UBCI00，B错误，C正确【答案】AC5.如图439所示，电灯L标有“4 V1 W”滑动变阻器R的总电阻为50 .当滑片P滑至某位置时，L恰好正常发光，此时电流表示数为0.45 A由于外电路发生故障，电灯L突然熄灭，此时电流表示数变为0.5 A，电压表示数为10 V若导线连接完好，电路中各处接触良好试问：图439(1)发生的故障是短路还是断路？发生在何处？(2)发生故障前，滑动变阻器接入电路的阻值为多大？(3)电源的电动势和内电阻为多大？ 【导学号：29682025】【解析】(1)电路发生故障后，电流表读数增大，路端电压UU2I2R2也增大，因此外电路总电阻增大，一定在外电路某处发生断路由于电流表有读数，R2不可能断路，电压表也有读数滑动变阻器R也不可能断路，只可能是电灯L发生断路(2)L断路后，外电路只有R2，因无电流流过R，电压表示数即为路端电压U2U端10 V，R2 20 .L未断路时恰好正常发光，UL4 V，IL0.25 AU端U2I2R20.4520 V9 V.R 20 .(3)根据闭合电路欧姆定律EUIr知，故障前E9(0.450.25)r，故障后E100.5r.得r5 ，E12.5 V.【答案】(1)断路电灯L处(2)20 (3)12.5 V5 电路故障的分析方法故障特点检测方法断路电源电压不为零而电阻为零，如果外电路中两点间有电压，说明两点间有断点，而这两点与电源的连接部分无断点若是单一支路，则U0的两点间完好，U0的两点间断路；若是复杂电路，依据直流电路动态变化R分析短路有电流通过电路而该电路两端电压为零若是单一支路，则U0的两点间短路，U0的两点间断路；若是复杂电路，依据动态变化R0分析7