2021-2022学年高中物理 第4章 探究闭合电路欧姆定律 3 典型案例分析训练（含解析）沪科版选修3-1.docx

1、典型案例分析A组1.(多选)关于欧姆表,下列说法中正确的是()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,进行电阻调零D.当换用不同量程的欧姆挡去测量电阻时,可不必进行电阻调零解析:欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的。因为Ix=E(R+r+Rg)+Rx,所以Ix与Rx并不成比例关系,所以刻度盘上的刻度不均匀;使用欧姆表时,每换一次挡位都需进行一次电阻调零。答案:AC2.两个相同的电阻R,当它们串联后接在电动势为E的电源上,通过一个电阻的电流为I;若将它们并联后仍接在该电源上,通过一个电

2、阻的电流仍为I,则电源的内阻为()A.4RB.RC.R2D.无法计算解析:当两电阻串联接入电路中时I=E2R+r,当两电阻并联接入电路中时I=ER2+r12,由以上两式可得r=R,故选项B正确。答案:B3.如图是一火警报警电路的示意图。其中R3为用某种材料制成的传感器,这种材料的电阻率随温度的升高而增大。值班室的显示器为电路中的电流表,电源两极之间接一报警器。当传感器R3所在处出现火情时,显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是()A.I变大,U变小B.I变小,U变大C.I变大,U变大D.I变小,U变小解析:当传感器R3所在处出现火情时,由题意可知,R3增大,回路总电阻增大,干路电流减小

3、,路端电压U变大,而UR2=E-I总(r+R1),则R2两端电压增大,流过R2的电流变大,选项C正确。答案:C4.把一个量程为5 mA的电流表改装成欧姆表R1挡,电流表的内阻是50 ,电池的电动势是1.5 V,经过调零之后测电阻,当欧姆表指针指到满偏的34位置时,被测电阻的阻值是()A.50 B.100 C.16.7 D.400 解析:由欧姆表的原理及闭合电路欧姆定律可得Ig=ER内,R内=EIg=300,经过调零之后测电阻,当欧姆表指针指到满偏的34位置时,34Ig=ER内+Rx,解得Rx=100。答案:B5.(多选)如图所示电路中,电源电动势恒定,要想使灯泡变暗,可以()A.增大R1B.减

4、小R1C.增大R2D.减小R2解析:电容器相当于断路,电路实际上是R和R2并联后再和R1串联。当R1增大时,R总增大,I总减小,R分配电流减小,灯泡变暗;当R2增大时,R总增大,I总减小,U增大,UR1减小,所以UR=(U-UR1)增大,灯泡变亮。答案:AD6.如图所示的电路中,灯泡L1和灯泡L2原来都是正常发光的,现在突然灯泡L1比原来变暗了些,灯泡L2比原来变亮了些,则电路中出现的故障可能是()A.R3断路B.R1短路C.R2断路D.R1、R2同时短路解析:灯泡L1变暗,灯泡L2变亮,说明流过灯泡L1的电流减小,流过灯泡L2的电流增大。若R3断路,电源的路端电压增大,流过灯泡L1、L2的电

5、流均增大;若R1短路,电源的路端电压减小,流过R3的电流减小,流过灯泡L1、L2的电流增大;若R2断路,电源的路端电压减小,灯泡L1和电阻R1两端的电压增大,电路中的总电流减小,流过R3的电流增大,流过灯泡L1的电流减小,灯泡L2两端的电压增大,流过灯泡L2的电流增大;电阻R1、R2同时短路,灯泡L2不亮。正确选项为C。答案:C7.(多选)平行板电容器C与三个可变电阻器R1、R2、R3以及电源连成如图所示的电路。闭合开关S待电路稳定后,电容器C两极板带有一定的电荷。要使电容器电荷量增加,以下方法中可行的是()A.只增大R1,其他不变B.只增大R2,其他不变C.只减小R3,其他不变D.只减小a、

6、b两极板间的距离,其他不变解析:电容器两端电压等于电阻R2两端的电压,只增大R1时,电容器两端的电压减小,电容器电荷量减少,选项A错误;只增大R2时,电容器两端的电压增大,电容器电荷量增加,选项B正确;只减小R3时,电容器两端的电压不变,电容器电荷量不变,选项C错误;只减小a、b两极板间的距离时,电容变大,电容器电荷量增大,选项D正确。答案:BD8.如图所示,电源电动势E=12 V,内阻r=1 ,电阻R1=3 ,R2=2 ,R3=5 ,电容器的电容C1=4 F,C2=1 F,求C1、C2电荷量。解析:由于电容器的隔直作用,故R3无电流通过,R1、R2构成串联电路,根据闭合电路欧姆定律,I=ER

7、1+R2+r=2A,U1=IR1=6V,U2=IR2=4V,所以C1两端的电压UC1=U2=4V,C2两端的电压UC2=U1+U2=10V,根据Q=CU知,Q1=C1UC1=410-64C=1.610-5C,Q2=C2UC2=110-610C=10-5C。答案:1.610-5 C10-5 C9.用欧姆表测电阻的优点是快捷、方便,缺点是读数不够精确,尤其是当表内电池的电动势下降后,测出的电阻值与真实值之间有较大的差异。图甲是一个欧姆表的电路结构图,图乙是其表盘的刻度(该刻度值是按照表内电池电动势为1.5 V的正常值而刻制的)。已知在电流满偏刻度的12处所标的电阻值为15 。问:(1)该欧姆表的内

8、阻(即Rg、r和R0之和)多大?(2)在满偏刻度13的B点所标的电阻值为多大?解析:(1)在电流满刻度的12处,被测电阻等于欧姆表的内阻。则满偏时,有Ig=ERg+r+R0半偏时,有Ig2=ERg+r+R0+Rx联立解得内阻Rg+r+R0等于中值电阻Rx=15。(2)Ig3=ERg+r+R0+Rx解得Rx=2(Rg+r+R0)=30。答案:15 30 B组1.一个多用电表的电池已使用很久了,但转动欧姆调零旋钮时,仍可使表针调到欧姆表零刻度处,这时测量出的电阻值R测与所测电阻的真实值R真相比较,下列说法中正确的是()A.R测=R真B.R测R真C.R测R真,选项B正确。答案:B2.图示为多用电表欧

9、姆挡的原理示意图,其中电流表的满偏电流为300 A,内阻rg=100 ,调零电阻最大值R=50 k,串联的固定电阻R0=50 ,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.3080 kB.38 kC.300800 D.3080 解析:首先要确定电流表通过的电流等于满偏电流Ig时,调零电阻的阻值R。由闭合电路欧姆定律知R+R0+rg=EIg=1.530010-6=5000,所以R=5000-R0-rg=4850。用多用电表欧姆挡测量Rx时,电流表指针靠近中央位置时测量比较准确,此时的电流I=Ig2=15010-6A,由闭合电路欧姆定律可得Rx+R+R0+rg=EI=

10、1.515010-6=10k,所以Rx=5k。可见,对于题给多用电表欧姆挡,能准确测量的阻值范围应为38k,选项B正确。答案:B3.如图是一个将电流表改装成欧姆表的示意图,此欧姆表已经调零,用此欧姆表测一阻值为R的电阻时,指针偏转至满刻度的45处。现用该表测一未知电阻,指针偏转到满刻度的15处,则该电阻的阻值为()A.4RB.5RC.10RD.16R解析:由闭合电路的欧姆定律得;调零时有E=IgR内;指针偏转至满刻度的45时有E=4Ig(R+R内)5;指针偏转到满刻度的15时有E=Ig(Rx+R内)5。联立三式可解得Rx=16R。选项D正确,选项A、B、C错误。答案:D4.如图所示为汽车蓄电池

11、与车灯(电阻不变)、启动电动机组成的电路,蓄电池内阻为0.05 ,电流表和电压表均为理想电表。只闭合S1时,电流表示数为10 A,电压表示数为12 V,再闭合S2,启动电动机工作时,电流表示数变为8 A,则此时通过启动电动机的电流是()A.2 AB.8 AC.50 AD.58 A解析:只闭合S1时,由闭合电路欧姆定律得E=U+Ir=12V+100.05V=12.5V,R灯=UI=1210=1.2,再闭合S2后,流过电动机的电流为I电动机=E-IR灯r-I=12.5-81.20.05A-8A=50A,故选项C正确。答案:C5.如图所示的电路中,电源电动势E=6 V,内阻r=1 ,电阻R1=3 ,

12、R2=6 ,电容器的电容C=3.6 F,二极管D具有单向导电性,开始时,开关S1闭合,S2断开。(1)合上S2,待电路稳定以后,求电容器C上电荷量变化了多少?(2)合上S2,待电路稳定以后再断开S1,求断开S1后流过R1的电荷量是多少?解析:(1)设开关S1闭合,S2断开时,电容两端的电压为U1,干路电流为I1,根据闭合电路欧姆定律有I1=ER1+r=1.5AU1=I1R1=4.5V合上开关S2后,电容电压为U2,干路电流为I2。根据闭合电路欧姆定律有I2=ER1R2R1+R2+r=2AU2=I2R1R2R1+R2=4V所以电容器上电荷量变化了Q=(U2-U1)C=-1.810-6C即减少了1

13、.810-6C。(2)合上S2后,电容上电荷量为QQ=CU2=1.4410-5C断开S1后,R1和R2的电流与阻值成反比,故流过的电荷量与阻值成反比。故流过R1的电荷量Q1=R2R1+R2Q=9.610-6C。答案:(1)减少了1.810-6C(2)9.610-6 C6.一电源的路端电压U随外电路电阻R的变化规律如图甲所示,图中U=12 V的直线为图线的渐近线。现将该电源和一个变阻器R0接成如图乙所示电路,已知电源允许通过的最大电流为2 A,变阻器的最大阻值为R0=22 。求:(1)电源电动势E和内电阻r。(2)空载时A、B两端输出的电压范围。(3)A、B两端所能接负载的电阻的最小值。解析:(

14、1)据全电路欧姆定律E=U+Ir由题图甲可知,当I=0时,E=U=12V当E=12V,R=2时,U=6V,据全电路欧姆定律可得r=2。(2)空载时,当变阻器滑片移至最下端时,输出电压UAB=0当滑片移至最上端时,有E=UAB+Ir,I=ER0+r可得这时的输出电压UAB=11V所以,空载时输出电压范围为011V。(3)设所接负载电阻的最小值为R,此时滑片应移至最上端,电源电流最大I=2A有E=I(R外+r)其中R外=R0RR0+R代入数据可得R=4.9。答案:(1)12 V 2 (2)011 V(3)4.9 教学建议教材在案例分析中出现动态电路概念,希望教师能结合案例作出说明,所谓动态电路指电

15、路状态的瞬间变化,因为在闭合电路中电路状态是电路在一定条件下各电学量的量值反应。由于大自然的能量守恒,决定了电路中各电学量必须有序地变化,这体现了自然的秩序。因此,电路中只要有一个电学量发生变化,就会导致其他各电学量跟着有序地变化,我们常用“牵一动十”来形容电路的瞬间变化。这就使我们在处理闭合电路问题时要从电路的整体来分析,不能以点盖全,用电路的局部代替电路的整体。参考资料交通信号灯交通信号灯一开始为红、绿灯。黄色信号灯的发明者是我国的胡汝鼎。一天,他站在繁华的十字路口等待绿灯信号,当他看到绿灯而正要过去时,一辆转弯的汽车擦身而过。后来他反复琢磨,终于想到在红、绿灯中间再加上一个黄色信号灯,提醒人们注意危险。他的建议立即得到有关方面的肯定。于是红、黄、绿三色信号灯即以一个完整的指挥信号家族,遍及全世界的交通领域。