第8章 第3讲 第6课时 系统思维—定值电阻的妙用（Word教参）-【新高考方案】2024高考物理一轮复习（江苏专版）

第6课时　系统思维——定值电阻的妙用 定值电阻在电学实验中起到非常重要的作用，在高考实验题中经常出现。定值电阻可以保护电路，当遇到电压或电流与工作电路所需不同的时候，将定值电阻串联到电路中可以分压，并联到电路中可以分流，从而保证工作电路部分正常；定值电阻可以充当电流表或电压表测量某些用电器的电流或电压。 妙用(一)　放大(或保护)作用 1．电表改装中表头或低量程电流表串联一个电阻，可改装成一个电压表，其中定值电阻分担了多余的电压，放大了电表的量程，同时对电表起保护作用。 2．电表改装中表头或低量程电压表并联一个电阻，可改装成一个电流表。其中定值电阻分担多余的电流，放大了电表的量程，保护表头。 3．定值电阻与测量对象串联。 [例1]　(2023·皖南八校联考)某实验兴趣小组为了测一个电阻R的阻值，他们先用欧姆表“×10”挡进行测量如图所示。为了更精确地测量其电阻，实验室给出了以下器材： ①电流表G1(0～50 mA，内阻r1＝3 Ω); ②电流表G2(0～100 mA)，内阻r2约为10 Ω)； ③定值电阻R1(R1＝15 Ω)； ④滑动变阻器R2(0～5 Ω)； ⑤干电池(1.5 V)，内阻不计； ⑥开关S及导线若干。 回答下列问题： (1)多用电表欧姆挡的读数为________Ω； (2)在下面方框里画出实验电路原理图； (3)若某次测得电流表G1、G2的示数分别为I1、I2。则被测电阻的大小R＝________(用已知和测量物理量的符号表示)。 [解析]　(1)多用电表欧姆挡的读数为R＝4×0.5×10 Ω＝20 Ω。 (2)由于器材中未提供电压表，且只有电流表G1内阻已知，所以应将电流表G1与定值电阻R1串联后作为电压表使用；由于滑动变阻器最大阻值较小，为了能够使电阻R两端电压能有较大的变化范围，滑动变阻器应采用分压式接法；电流表G2应采用外接法，从而消除电压表分流带来的系统误差。根据以上分析画出实验电路原理图如图所示。 (3)根据欧姆定律以及串并联电路规律可知R＝。 [答案]　(1)20　(2)见解析图　(3) [例2]　(2023·盐城高三联考)太阳能路灯以太阳光为能源，白天太阳能电池板给蓄电池充电，晚上蓄电池给路灯供电，某太阳能电池电动势约为3 V，短路电流约为0.15 A，为了准确的测量其电动势和内阻，可供选用的器材如下： A．电流表G：量程为30 mA，内阻Rg＝30 Ω B．定值电阻：R0＝5 Ω C．电阻箱：电阻范围0～999 Ω，允许通过最大电流0.5 A D．导线若干，开关一个 (1)在下面的方框中画出实验原理图； (2)多次改变电阻箱的阻值R，记录下每次电流表对应的示数I，利用图像法处理数据，若以为纵轴，则应以________ 为横轴，拟合直线； (3)若图像纵轴的截距为b，斜率为k，则可求得电动势E＝________，内阻r＝________。(均用符号“b、k、R0、Rg”表示) [解析]　(1)短路电流为0.15 A，电流表量程较小，所以电流表与R0并联，增大量程，实验电路图如图。 (2)由闭合电路欧姆定律E＝IRg＋(R＋r) 解得＝＋·R 故横坐标为R。 (3)由(2)可知＝b ＝k 解得E＝，r＝－。 [答案]　(1)见解析图　(2)R　(3)　 － [例3]　某实验小组测量一充电宝的电动势和内阻。从说明书可知该充电宝的电动势约为5 V，内阻很小，约0.1～0.3 Ω，最大放电电流为2 A。 (1)该小组将充电宝连接线的外绝缘层剥开，找出充电宝的正极和负极，将多用电表选择开关旋到10 V直流电压挡，先进行机械调零，然后红、黑表笔分别接触充电宝的正极和负极，电表刻度盘如图甲所示，该读数为________V。 (2)该小组想进一步精确测出该充电宝的电动势和内阻，实验室提供的器材如下： A．电压表V(量程为6 V，内阻约为5 kΩ) B．电流表A(量程为3 A，内阻约为0.6 Ω) C．滑动变阻器R1(最大阻值为60 Ω) D．定值电阻R0＝3 Ω E．一个开关及导线若干 该小组设计了两种测量充电宝电动势和内阻的电路，图乙中________(填“A电路”或“B电路”)更为合理，理由是__________________________________________________　 ________________________________________________________________________　 ________________________________________________________________________　 _______________________________________________________