2018-2019學(xué)年滬科選修3-143典型案例分析學(xué)案

1、4.3典型案例分析學(xué)習(xí)目標(biāo)1. 掌握歐姆表的電路組成和刻度原理，能熟練應(yīng)用歐姆表測(cè)量未知電阻.（重點(diǎn)）2. 加深理解閉合電路歐姆定律.（重點(diǎn)）3. 掌握閉合電路歐姆定律的應(yīng)用.（難點(diǎn)）知識(shí)脈絡(luò)典型案例分析|歐姆|表原I理I電路分析組成中值電阻七，二r+/+耳甲EF通過(guò)表頭的電流/二一=-A：一=-求干路電流求支路電壓電流自主預(yù)習(xí)探新知知識(shí)梳理一、歐姆表的原理電路構(gòu)造圖4-3-1歐姆表電路由電池、電流表、調(diào)零電阻和紅、黑表筆構(gòu)成.1. 電阻調(diào)零將紅、黑表筆相接，調(diào)節(jié)調(diào)零電阻RP,使電流表滿偏，此時(shí)有Ig=D,Rg十r十Rp故歐姆表的內(nèi)阻R0=Rg+r+Rp=2. 刻度原理將待測(cè)電阻接入紅、黑表筆

2、之間，通過(guò)表頭的電流與待測(cè)電阻Rx的對(duì)應(yīng)關(guān)系有I=D工Q，可見(jiàn)電流I與待測(cè)電阻Rx單值對(duì)應(yīng)，在刻度盤(pán)上直接刻Rg+r+Rp+Rx出與電流I對(duì)應(yīng)的電阻Rx的值，就可以直接讀出被測(cè)電阻的阻值了.二、閉合電路歐姆定律的應(yīng)用如圖4-3-2所示電路，當(dāng)Si閉合，S2斷開(kāi)時(shí)，電路中總電阻R=Ri+r,總電流I=/%，路端電壓U=EIr.1. R+r，圖4-3-2當(dāng)Si、S2都閉合時(shí)，電路中總電阻R=D,p+r,路端電壓減小(選填RlR2“增大”或“減小”).基礎(chǔ)自測(cè)1. 思考判斷(正確的打“/”，錯(cuò)誤的打“X)(1) 使用多用電表歐姆擋測(cè)電阻時(shí)，指針擺動(dòng)角度越大，測(cè)量越精確.(X)(2) 當(dāng)外接電阻為零時(shí)

3、，歐姆表電路中電阻為零.(X)當(dāng)被測(cè)電阻Rx與歐姆表內(nèi)阻Ro相等時(shí)，歐姆表指針指在刻度盤(pán)中央位置.(V)(3) 電路中的用電器越多，總電阻越大.(X)(4) 當(dāng)外電路用電器并聯(lián)時(shí)，支路越多，干路電流越大.(V)(5) 閉合電路中干路電流越大，路端電壓越大.(X)【提示】(1) x多用電表歐姆擋指針在中央位置附近最精確.(2) X歐姆表的內(nèi)部有電阻.(4)X當(dāng)用電器并聯(lián)時(shí),越多總電阻越小.X根據(jù)U外=E-Ir,干路電流越大，路端電壓越小.(多選)關(guān)丁歐姆表，下歹0說(shuō)法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：69682204】A. 歐姆表是根據(jù)閉合電路歐姆定律制成的B. 由丁電流和電阻成反比，所以刻度盤(pán)上的刻度是均

4、勻的C. 使用歐姆表時(shí)，選擇好一定量程的歐姆擋后首先應(yīng)該將兩表筆短接，進(jìn)行歐姆調(diào)零D. 當(dāng)換用不同量程的歐姆擋去測(cè)量電阻時(shí)，可不必進(jìn)行歐姆調(diào)零AC歐姆表是根據(jù)閉合電路歐姆定律制成的，故A正確，由Ix=知Ix與Rx不成比例關(guān)系，刻度不均勻，B錯(cuò)誤.使用歐姆表時(shí)，R+r+Rg+Rx每換一次擋都必須重新歐姆調(diào)零，C正確，D錯(cuò)誤.2. 在電源一定的閉合電路中，下列哪個(gè)說(shuō)法正確（）A. 路端電壓與外電阻成正比B. 路端電壓隨外電阻的增大而增大C. 外電路短路時(shí)，路端電壓的值等丁電源電動(dòng)勢(shì)的值D. 路端電壓一定大丁內(nèi)電路的電壓B由閉合電路歐姆定律可得：I=rE,E=U+Ir,聯(lián)立得U=ErEr,故A錯(cuò)誤，

5、B正確；電路短路時(shí)R=0,路端電壓等丁0,故C,D錯(cuò)誤.合作探究玫重難WA1J多用電表歐姆擋原理原理如圖4-3-3所示甲乙丙圖4-3-3歐姆表測(cè)量電阻的理論根據(jù)是閉合電路歐姆定律，所以通過(guò)表頭的電流為：I=八/八，Rx與電流I一一對(duì)應(yīng)，故可以將表盤(pán)上的電流值改為電阻值，Rx+R+Rg+r就可以從表盤(pán)上直接讀出電阻的數(shù)值，這樣就制成了一個(gè)歐姆表.其中，R也叫調(diào)零電阻，R+Rg+r為歐姆表的內(nèi)阻.中值電阻：R+Rg+r是多用電表電阻擋的內(nèi)阻，當(dāng)被測(cè)電阻Rx=R+Rg+r時(shí)，通過(guò)表頭的電流I=：工-=當(dāng)，即通過(guò)表頭的電流為滿偏電流R+Rg+r+Rx2，的一半，此時(shí)指針指在刻度盤(pán)的中央，所以一般電阻擋

6、的內(nèi)阻稱(chēng)為中值電阻.3.刻度方法及位置刻度標(biāo)注力法標(biāo)注位置“0Q紅、黑表筆相接調(diào)節(jié)調(diào)零電阻使拓針兩偏被測(cè)電阻Rx=0滿偏電流Ig處“8Q”紅、黑表筆不接觸表頭指針不偏轉(zhuǎn)被測(cè)電阻Rx=8電流為零處中值電阻Rxr+R+Rg刻度盤(pán)正中央“Rx”紅、黑表筆接RxIx=(r+R+Rg)+RxRxTIx對(duì)應(yīng)與Rx對(duì)應(yīng)電流Ix處，例n使用多用電表測(cè)量電阻時(shí)，多用電表內(nèi)部的電路可以等效為一個(gè)直流電源（一般為電池）、一個(gè)電阻和一表頭相申聯(lián)，兩個(gè)表筆分別位丁此申聯(lián)電路的兩端.現(xiàn)需要測(cè)量多用電表內(nèi)電池的電動(dòng)勢(shì)，給定的器材有：待測(cè)多用電表，量程為60mA的電流表，電阻箱，導(dǎo)線若干.實(shí)驗(yàn)時(shí)，將多用電表調(diào)至X1Q擋,調(diào)好

7、零點(diǎn)；電阻箱置丁適當(dāng)數(shù)值.完成下列填空：（1）儀器連線如圖4-3-4所示（a和b是多用電表的兩個(gè)表筆）.若兩電表均正常工作，貝U表筆a為（填“紅”或“黑”）色.圖4-3-4（2）若適當(dāng)調(diào)節(jié)電阻箱后，圖4-3-5中多用電表、電流表與電阻箱的示數(shù)分別如圖中（a）、（b）、（c）所示，則多用電表的讀數(shù)為Q,電流表的讀數(shù)為mA,電阻箱的讀數(shù)為Q.（a）（b）（c）圖4-3-5（3）計(jì)算得到多用電表內(nèi)電池的電動(dòng)勢(shì)為V.（保留3位有效數(shù)字）【解析】（1）多用電表在使用時(shí)必須使電流從紅表筆（正接線柱）流進(jìn)，黑表筆(負(fù)接線柱)流出，申聯(lián)的電流表也必須使電流從正接線柱流進(jìn)，負(fù)接線柱流出，所以可以判斷電流是從a表

8、筆流出的為黑表筆.多用電表用x1Q擋，由圖示可知，其示數(shù)為14.0X1414.0豺電流表的量程是60mA,由圖示可知，其分度值為1mA,示數(shù)為53.0mA;電阻箱的讀數(shù)為：0X100Q+0X10酬4X1酬6X0.1鹽4.6Q.當(dāng)表頭短接時(shí)電路電流最大為表頭的滿偏電流Ig=-,將Rg取為rr+R+rg+rg+R,為多用電表的內(nèi)阻，當(dāng)待測(cè)電阻等丁Rg時(shí)，表頭半偏，表針指在歐姆表盤(pán)的中值上，所以Rg乂稱(chēng)為中值電阻.當(dāng)選擇x1。擋測(cè)量時(shí)中值電阻直接在歐姆表盤(pán)上讀數(shù)為15Q,在(2)中多用電表外的電阻為多用電表的讀數(shù)14.09干路電流是53.0mA,則電源電動(dòng)勢(shì)是E=I(R內(nèi)+R外)=0.053X(15

9、+14)V=1.537V1.54V.【答案】黑(2)14.053.04.6(3)1.54巧用電阻箱測(cè)定電動(dòng)勢(shì)此題創(chuàng)新性地利用電流表和電阻箱測(cè)量歐姆表的電源電動(dòng)勢(shì)，解題關(guān)鍵就是從表盤(pán)中讀出歐姆表的內(nèi)阻，利用閉合電路歐姆定律求解.針對(duì)訓(xùn)練(多選)如圖4-3-6所示為多用電表歐姆擋的內(nèi)部電路，a、b為表筆插孔.下歹0說(shuō)法中正確的是()圖4-3-6A. a孔插紅表筆B. 表盤(pán)刻度是均勻的C. 用X100出測(cè)量時(shí)，若指針指在0附近，則應(yīng)換用X1kmD. 測(cè)量“220V100W”的燈泡的電阻，會(huì)發(fā)現(xiàn)測(cè)量的電阻比4846、AD由圖示可知，a插孔與內(nèi)置電源負(fù)極相連，則a插孔是“+”插孔，a孔應(yīng)插紅表筆，故A正

10、確；歐姆表刻度盤(pán)不均勻，右側(cè)稀疏左側(cè)密集，故B錯(cuò)誤；用X100出測(cè)量時(shí)，若指針指在0Q附近，說(shuō)明所選擋位太大，應(yīng)換小擋，應(yīng)換用X10Q擋，故C錯(cuò)誤；測(cè)燈泡電阻時(shí)應(yīng)把燈泡從電路中斷開(kāi)，其溫度比燈泡正常發(fā)光時(shí)的溫度低，電阻小丁燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻，因此測(cè)量“220V100W的燈泡的電阻，會(huì)發(fā)現(xiàn)測(cè)量的電阻比484Q小，故D正確.如圖4-3-7所示為一簡(jiǎn)單歐姆表原理示意圖，其中電流表的滿偏電流Ig=300內(nèi)阻Rg=100Q,可變電阻的最大阻值為10kQ電池的電動(dòng)勢(shì)E=1.5V,內(nèi)阻r=0.5Q圖中與接線柱A相連的表筆顏色應(yīng)是,按正確使用方法測(cè)量電阻Rx的阻值時(shí)，指針指在刻度盤(pán)的正中央，貝URx=kQ若

11、該歐姆表使用一段時(shí)間后，電池電動(dòng)勢(shì)變小、內(nèi)阻變大，但此表仍能調(diào)零，按正確使用方法再測(cè)上述Rx,其測(cè)量結(jié)果與原結(jié)果相比較儲(chǔ)填“偏大”“偏小”或“不變”).【導(dǎo)學(xué)號(hào)：69682205】圖4-3-7【解析】根據(jù)電流從紅表筆進(jìn)，從黑表筆出可得圖中與接線柱A相連的E15表筆顏色網(wǎng)是紅色，歐姆表的內(nèi)阻為r內(nèi)=L=03x0-3k。=5kQ,按正確使用方法測(cè)量電阻Rx的阻值時(shí)，指針指在刻度盤(pán)的正中央，即電路電流為故有?=E,解得Rx=5kQ當(dāng)電池電動(dòng)勢(shì)變小、內(nèi)阻變大時(shí)，歐姆得重新調(diào)零，2r內(nèi)+Rx由丁滿偏電流Ig不變，由公式：r內(nèi)=，歐姆表內(nèi)阻r內(nèi)得調(diào)小，待測(cè)電阻的測(cè)IgEIn量值是通過(guò)電流表的示數(shù)體現(xiàn)出來(lái)的

12、，由I=,可知當(dāng)r內(nèi)變小時(shí),r內(nèi)+Rx1+Rxr內(nèi)I變小，指針跟原來(lái)的位置相比偏左了，故歐姆表的示數(shù)變大了.【答案】紅5變大閉合電路歐姆定律的應(yīng)用1. 閉合電路歐姆定律的兩種形式閉合電路歐姆定律有兩種形式I=點(diǎn)和U外=E-lr.(1) l=5只適用丁外電路為純電阻的閉合電路.R+r(2) 由丁電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r不受R變化的影響，由I=rE-可知隨著R的增大，電路中電流I減小.(3) U外=Elr既適用丁外電路為純電阻的閉合電路，也適用丁外電路為非純電阻的閉合電路.2. 應(yīng)用閉合電路歐姆定律計(jì)算的兩種方法充分利用題中條件結(jié)合閉合電路歐姆定律I=rE-方程求解，求出電流I是解決I可題的關(guān)鍵，

13、I是聯(lián)系內(nèi)、外電路的橋梁.(1) 根據(jù)具體問(wèn)題可以利用圖像法,這樣解決問(wèn)題更方便.如圖4-3-8所示，電燈L標(biāo)有“4V1W”滑動(dòng)變阻器R的總電阻為50Q當(dāng)滑片P滑至某位置時(shí)，L恰好正常發(fā)光，此時(shí)電流表示數(shù)為0.45A.由丁外電路發(fā)生故障，電燈L突然熄滅，此時(shí)電流表示數(shù)變?yōu)?.5A,電壓表示數(shù)為10V.若導(dǎo)線連接完好，電路中各處接觸良好.試問(wèn)：圖4-3-8(1) 發(fā)生的故障是短路還是斷路？發(fā)生在何處？(2) 發(fā)生故障前，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為多大？(3) 電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻為多大？思路點(diǎn)撥：電壓表示數(shù)增大，說(shuō)明路端電壓增大，夕卜電路總電阻增大，進(jìn)步說(shuō)明電路某處斷路.由故障前和故障后分別列出

14、方程可求解電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻.【解析】(1)電路發(fā)生故障后，電流表讀數(shù)增大，路端電壓U=U2=I2R2也增大，因此外電路總電阻增大，一定在外電路某處發(fā)生斷路.由丁電流表有讀數(shù)，R2不可能斷路，電壓表也有讀數(shù).滑動(dòng)變阻器R也不可能斷路，只可能是電燈L發(fā)生斷路.(2)L斷路后，外電路只有R2,因無(wú)電流流過(guò)R,電壓表示數(shù)即為路端電壓U2=U端=10V,R2=-。=20Q.味斷路時(shí)恰好正常發(fā)光，Ul=4V,Il120.5P,=U=0.25A.U端=U2=12R2=0.45X20V=9V.R=Q=20Q.UrU端一Ul94IrIl0.25(2) 根據(jù)閉合電路歐姆定律E=U+Ir知，故障前E=9+(0.45+0

15、.25)r,故障后E=10+0.5r.得r=5QE=12.5V.【答案】(1)斷路電燈L處(2)20Q(3)12.5V5Q電路故障分析方法(1)斷路故障的判斷：用電壓表與電源并聯(lián)，如果有電壓再逐段縮小與電路并聯(lián)的范圍，當(dāng)電壓表的指針示數(shù)等丁或接近電動(dòng)勢(shì)E且并聯(lián)的元件唯一時(shí),可判斷斷點(diǎn)的位置.(2)短路故障的判斷：用電壓表與電源并聯(lián)，如果有電壓再逐段與電路并聯(lián).如果電壓表的指針沒(méi)有偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明該部分電路被短路；如果電壓表的指針有偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明該部分電路不被短路或不完全被短路.針對(duì)訓(xùn)練如圖4-3-9所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)為6V,當(dāng)開(kāi)關(guān)S接通后，燈泡L1和L2都不亮，用電壓表測(cè)得各部分的電壓是Uab=

16、6V,Uad=0V,Ucd=6V,由此可斷定()圖4-3-9A. Li和L2的燈絲都燒斷了B. Li的燈絲燒斷了C. L2的燈絲燒斷了D. 變阻器R斷路C由Uab=6V可知，電源完好，燈泡都不亮，說(shuō)明電路當(dāng)中出現(xiàn)斷路故障，且在外電路之間.由Ucd=6V可知，燈泡Li與變阻器R是通的，斷路故障出現(xiàn)在c、d之間，故燈L2斷路.所以選項(xiàng)C正確.如圖4-3-10所示，將一根粗細(xì)均勻的電阻絲彎成一個(gè)閉合的圓環(huán)，接入電路中，電路與圓環(huán)的O點(diǎn)固定，P為與圓環(huán)良好接觸的滑動(dòng)頭，閉合開(kāi)關(guān)S,在滑動(dòng)頭P緩慢地由m點(diǎn)經(jīng)n點(diǎn)移到q點(diǎn)過(guò)程中，電容器C所帶的電荷量將（）【導(dǎo)學(xué)號(hào)：69682206】圖4-3-10A. 由少

17、變多B.由多變少C.先增多后減少D.先減少后增多D因圓環(huán)的兩部分電阻并聯(lián)，則當(dāng)兩部分電阻相等時(shí)阻值最大，則當(dāng)滑動(dòng)頭P由m點(diǎn)經(jīng)n點(diǎn)移到q點(diǎn)的過(guò)程中，電路總電阻先變大后變小，由閉合電路歐姆定律得知，電路中電流先變小后變?nèi)?R的電壓先變小后變大，對(duì)于電容器，其電壓等于R兩端的電壓，則由Q=CU,可知電容器的電荷量先減少后增多，故D正確.當(dāng)堂達(dá)標(biāo)固雙基1.（多選）關(guān)于多用電表表面上的刻度線，下列說(shuō)法中正確的是（）A. 直流電流刻度線和直流電壓刻度線都是均勻的，可以共用一個(gè)刻度B. 電阻刻度是不均勻的C. 電阻刻度上的零刻度與直流電流的最大刻度線相對(duì)應(yīng)D. 電阻刻度上的零刻度與直流電流的最大刻度線不對(duì)應(yīng)ABC電流表和電壓表零刻度線在左側(cè)，最大值在右側(cè)，刻度均勻；歐姆表零刻度線在右側(cè)，最大值在左側(cè)，不均勻，故A、B、C正確.閉合時(shí),2.如圖4-3-11所示，當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，理想電壓表示數(shù)為3V,當(dāng)開(kāi)關(guān)S電壓表示數(shù)為1.8V,則外電阻R與電源內(nèi)阻r之比為（）【導(dǎo)學(xué)號(hào)：