西北师大附中物理奥赛第二轮教案第十一章:恒定电流(6)

2019-03-16 11:56

解析:A1示数为电路中的总电流,A2示数为流过电阻R3的电流,V1的示数为R3两端的电压;V2的示数为R2两端的电压,所以肯定能够测出R3和R2的电阻值;

根据电路图可知,以上两组数据,得E?U1?I1(R1?r),所以电源的电动势可以求出来.

两个电压表示数相同,因为V1测量的是R3两端的电压,所以发生故障的原因是电阻器短路或R2断路.

5.创新与应用

例13: (图象信息的理解)图11-2-18中图线①表示某电池组的输出电压—电流关系,图线②表示其输出功率—电流关系.该电池组的内阻为________Ω.当电池组的输出功率为120W时,电池组的输出电压是__________V.

例14: (电场与电路的综合问题)(2006年四川高考)如图11-2-19所示的电路中,两平行金属板A、B水平放置,两板间的距离d=40 cm.电源电动势E=24V,内电阻r=1Ω,电阻R=15Ω.闭合开关S,待

图11-2-19 图11-2-18

电路稳定后,将一带正电的小球从B板小孔以初速度v0=4 m/s竖直向上射入板间.若小球带电量为q=1×10-2 C,质量为m=2×10-2 kg,不考虑空气阻力.那

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么,滑动变阻器接入电路的阻值为多大时,小球恰能到达A板?此时,电源的输出功率是多大?(取g=10 m/s2)

三、电阻的测量方法

在以下多种测电阻的方法中,伏安法和半偏法能较准确地测量电阻,但都存在系统误差(实验原理的不完善产生的),但方法得当时误差较小,且半偏法只能测仪表的内阻(电流表或电压表),它们既是电阻又是测量工具. 欧姆表法测得的结果误差较大(内部电源在工作过程中电动势及内阻的变化、表盘刻度的不均匀使得读数误差较大),只能粗测电阻. 等效替代法测得的结果准确,但考查不多,主要是原理过于简单.

1.伏安法

⑴伏安法测电阻的两种电路 ①电流表内接法 电路: 测量原理: 误差分析: 适用范围: ②电流表外接法 电路: 测量原理: 误差分析: 适用范围:

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⑵伏安法测电阻电路选择方法 ①定量判定法

若已知待测电阻的大约值Rx,电流表的内阻RA和电压表的内阻RV,则 当Rx?RV时,即Rx>RA?RV时选用电流表内接法;

RARx当Rx?RV时,即Rx<RA?RV时选用电流表外接法;

RARx当Rx?RV时,即Rx=RA?RV时选用电流表两种接法都可以. RARx②试触法

若不知Rx的大概值,为选择正确的电路接法以减少误差,可将电路如图11-3-5所示连接,只空出电压表的一个接头S,然后将S分别与a、b接触一下,观察电压表和电流表的示数变化情况.

若电流表示数有显著变化,说明电压表的分流

作用较强,即Rx是一个相对电压表的内阻差不多的大电阻,应选用内接法,S应接b测量.

若电压表示数有显著变化,说明电流表的分压作用大,即Rx是一个低阻值电阻,应选用外接法,S应接a处测量.

例1:一个未知电阻,无法估计其电阻值,某同学用伏安法测量此电阻,用图11-3-6 (a)、(b)两种电路各测一次,用(a)图所测

图11-3-6

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图11-3-5

数据为3.0 V,3.0mA,用(b)图测得的数据是2.9V,4.0mA,由此可知,用_____图测得Rx的误差较小,测量值Rx________.

⑶伏安法测电阻的变形

V A V A 图11-3-18

①电流表、电压表各一只,可以测量它们的内阻(如图11-3-18) ②两只同种电表,若知道一只的内阻,就可以测另一只的内阻(如图11-3-19)

A2 V1 A1 V2 图11-3-19

③两只同种电表内阻都未知,则需要一只电阻箱才能测定电表的内阻(如图11-3-20)

V1 R A1 A2 V2 R 图11-3-20

例2: 现有器材:电压表V1(量程3 V,内阻约几千欧),电压表V2(量程15 V,内阻约几十千欧),定值电阻R1(3.0 k?),滑动变阻器R(0~1750?),直流电源(约6 V,内阻不

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计),开关、导线若干.要求利用这些器材测量电压表V1的内阻值.

⑴在方框中画出实验电路图.

⑵用已知量和直接测得量表示的电压表V1内阻的表达式为r=______________.

式中各直接测得量的意义是:________________________. 2.等效替代法测电阻

⑴保持电路中电流相同法(如图11-3-7所示): 实验原理:当S2首先与b接通,闭合S1观察电流表的读数并记录;S2与a接通调节电阻箱R′,使电流表的读数与上一次读数相同,则电阻箱的阻值就等于未知电阻Rx.

⑵保持电路中电压相同法(如图11-3-8所示): 实验原理:当S2首先与b接通,闭合S1观察电压表的读数并记录,然后S2与a接通调节电阻箱R′,使电压表的读数与上一次读数相同,则电阻箱的阻值就等于未知电阻Rx.

3.欧姆表法(多用电表的欧姆档)

⑴工作原理:多用电表可以用来测量直流电流、直流电压、交变电流、交变电压、电阻等多种电学量.多用电表的外形:多用电表的上半部分为表盘,下半部分为选择开关,周围标有测量功能的区域及量程.将多用电表的选择开关旋转到电流挡,多用电表内的电流表被接通;将多用电表的选择开关旋转到电阻挡,多用电表内的欧姆表电路就被接通.

①欧姆表的工作原理:欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的.其电路如

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图11-3-7

图11-3-8


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