第12章 主题提升课2 恒定电流中仪器的使用及电路分析-【名师导航】2024-2025学年高中物理必修第三册同步课件(人教版)

第十二章　电能　能量守恒定律 主题提升课(二)　恒定电流中仪器的使用及电路分析 2 主题一　仪器的使用 01 主题提升课(二)　恒定电流中仪器的使用及电路分析 主题一 主题二 3 1．电表的读数 (1)如果所读表盘的最小刻度为1、0.1、0.001等，读数时应估读到最小刻度的下一位；若表盘的最小刻度为0.2、0.02、0.5、0.05等，读数时只读到与最小刻度位数相同即可。 (2)多用电表测电阻时，电阻值等于指针的示数与倍率的乘积。指针指示整刻度时估读或不估读均可，指针指示非整刻度时需要估读，一般读两位有效数字。 主题提升课(二)　恒定电流中仪器的使用及电路分析 主题一 主题二 2．游标卡尺 L＝主尺上读出的整毫米数＋对齐格数N×精度。 3．螺旋测微器：L＝固定刻度示数＋可动刻度示数(估读一位)×0.01(mm)。 注意：以毫米为单位时，小数点后面要有三位有效数字。 主题提升课(二)　恒定电流中仪器的使用及电路分析 主题一 主题二 【典例1】　(1)用游标为10分度的游标卡尺测量一根金属丝的长度，如图所示，可知其长度是________ mm。 [解析]　金属丝的长度为7 mm＋0.1 mm×2＝7.2 mm。 7.2 主题提升课(二)　恒定电流中仪器的使用及电路分析 主题一 主题二 (2)用螺旋测微器测量圆柱体的直径，用游标卡尺测量该圆柱体的长度，如甲、乙两图所示，读得圆柱体的直径为________mm，长度为________cm。 0.900　 4.240 [解析]　螺旋测微器的读数为0.5 mm＋40.0×0.01 mm＝0.900 mm。 游标卡尺的读数为42 mm＋8×0.05 mm＝42.40 mm＝4.240 cm。 主题提升课(二)　恒定电流中仪器的使用及电路分析 主题一 主题二 【典例2】　某次实验中两电表示数如图所示，可读出毫安表的示数是________mA，微安表的示数是________μA。 [解析]　由题图可以看出，毫安表A1的最小分度为0.5 mA，按“五分之一估读”法，其示数为I1＝8.0 mA。 微安表A2的最小分度为10 μA，按“十分之一估读”法，其示数为I2＝150 μA。 8.0　 150 主题提升课(二)　恒定电流中仪器的使用及电路分析 主题一 主题二 【典例3】　多用电表的示意图如图所示。 (1)当选择开关处于图中1位置时，测量结果为________。 (2)当选择开关处于图中2位置时，测量结果为_______。 (3)当选择开关处于图中3位置时，测量结果为________。 (4)以上三种测量中，电流都应该从________(选填“红” 或“黑”)表笔经________(选填“＋”或“－”)插孔流 入多用电表。 3.2 mA 16.0 V 3.2×104 Ω 红 ＋ 主题提升课(二)　恒定电流中仪器的使用及电路分析 主题一 主题二 [解析]　(1)位置1是10 mA直流电流挡，其最小分度为0.2 mA，按“半格估读”法可读得结果为3.2 mA。 (2)位置2是50 V直流电压挡，其最小分度为1 V，按“十分之一估读”法可得结果为16.0 V。 (3)位置3是×1 k的倍率挡，可直接读出读数为32，不需估读，故测量结果为32 kΩ或3.2×104 Ω。 (4)流过表头的电流都是“正进负出”，而多用电表的红表笔插在正插孔上。 主题提升课(二)　恒定电流中仪器的使用及电路分析 主题一 主题二 主题二　闭合电路中的图像问题分析与应用 02 主题提升课(二)　恒定电流中仪器的使用及电路分析 主题一 主题二 11 闭合电路中各物理量间的变化关系大都可以用有关图像表示。只要明确各种图像中点、线、面积、斜率及截距等各物理量的含义并正确使用图像，闭合电路问题的求解就会既快捷正确又方便灵活。闭合电路中常见的图像如表所示。 主题提升课(二)　恒定电流中仪器的使用及电路分析 主题一 主题二 类型 表达式 图像 物理意义 I-R 图像 I＝ 纵轴截距为短路电流，I随R增大而减小 U-R 图像 U＝ ＝ U随R的增大而增大，但为非线性关系 主题提升课(二)　恒定电流中仪器的使用及电路分析 主题一 主题二 类型 表达式 图像 物理意义 U-I 图像 U＝E－Ir   纵轴截距为E，横轴截距为I短，斜率的绝对值等于r P出-R 图像 P出＝ R   当R＝r时，电源的输出功率最大，Pmax＝；当R＞r时，电源的输出功率随R的增大而减小；当R＜r时，电源的输出功率随R的增大而增大 主题提升课(二)　恒定电流中仪器的使用及电路分析 主题一 主题二 类型 表达式 图像 物理意义 P出-I 图像 P出＝EI－I2r   当I＝时，电源的输出功率的最大值为；当I＜时，电源的输出功率随I的增大而增大；当I＞时，电源的输出功率随I的增大而减小 主题提升课(二)　恒定电流中仪器的使用及电路分析 主题一 主题二 【典例4】　(2022·江苏震泽中学高二月考)一个允许通过最大电流为2 A的电源和一个滑动变阻器，接成如图甲所示的电路，变阻器最大阻值R0＝22 Ω，电源路端电压U随外阻R变化的规律如图乙所示，图中U＝12 V的直线为图线的渐近线。 主题提升课(二)　恒定电流中仪器的使用及电路分析 主题一 主题二 (1)求电源的电动势和内电阻。 [解析]　由题图乙可知，当R趋近无穷大时，U＝12 V，则电动势E＝12 V 而当U＝6 V＝E时，应有r＝R＝2 Ω。 [答案]　12 V　2 Ω　 主题提升课(二)　恒定电流中仪器的使用及电路分析 主题一 主题二 (2)求A、B空载时输出电压的范围。 [解析]　当滑片到变阻器的最上端时，A、B两端输出电压达到最大值 Umax＝R0＝11 V 当滑片到变阻器最下端时，A、B两端输出电压达到最小值，最小值为零，故A、B空载时输出电压的范围0～11 V。 [答案]　0～11 V　 主题提升课(二)　恒定电流中仪器的使用及电路分析 主题一 主题二 (3)若要保证变阻器的滑片能任意滑动，A、B两端所接负载的最小电阻是多大？ [解析]　当滑片滑到变阻器的最上端，通过电源的电流恰好为最大电流2 A时，A、B两端所接负载电阻最小，由I＝ 解得RAB≈4.9 Ω。 [答案]　4.9 Ω 主题提升课(二)　恒定电流中仪器的使用及电路分析 主题一 主题二 【典例5】　(多选)如图所示，图甲中M为一电动机，当滑动变阻器R的触头从一端滑到另一端的过程中，两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙所示。已知电流表读数在0.2 A以下时，电动机没有发生转动。不考虑电表对电路的影响，以下判断正确的是(　　) 主题提升课(二)　恒定电流中仪器的使用及电路分析 主题一 主题二 A．电路中电源电动势为3.4 V B．变阻器的触头向右滑动时，V2读数逐渐增大 C．此电路中，电动机的最大输出功率为0.9 W D．变阻器的最大阻值为30 Ω √ √ 主题提升课(二)　恒定电流中仪器的使用及电路分析 主题一 主题二 BD　[由题图甲可知，电压表V2测量路端电压，电流增大时，内电压增大，路端电压减小，所以题图乙中最上面的图线表示V2的电压与电流的关系，此图线的斜率的绝对值大小等于电源的内阻，即r＝ Ω＝2 Ω，当电流为0.1 A时，路端电压为3.4 V，则由闭合回路欧姆定律可得，电路中电源电动势为E＝U2＋Ir＝3.6 V，故A错误；变阻器的触头向右滑动时，R阻值变大，总电流减小，内电压减小，路端电压即V2读数逐渐增大，故B正确；由题图乙可知，当 主题提升课(二)　恒定电流中仪器的使用及电路分析 主题一 主题二 电动机两端电压为3 V时，流过电动机的电流为0.3 A，此电路中，此时电动机的输入功率最大，最大输入功率为P＝UI＝0.9 W，则电动机的最大输出功率一定小于0.9 W，故C错误；电流表读数在0.2 A以下时，电动机没有发生转动，则由题图乙可知，电动机的电阻为rM＝ Ω＝4 Ω，当I＝0.1 A时，电路中电流最小，变阻器的阻值最大，则有I＝，解得Rm＝30 Ω，故D正确。故选BD。] 主题提升课(二)　恒定电流中仪器的使用及电路分析 主题一 主题二 【典例6】　在“电池电动势和内阻的测量”实验中，某研究小组要测量某节干电池的电动势和内阻，实验室提供了下列器材：电压表V、电流表A、滑动变阻器R1(0～10 Ω)、滑动变阻器R2(0～1 000 Ω)、一节干电池、开关及若干导线。 (1)小组设计了如图所示的电路，则滑动变阻器应该选________。 [解析]　因干电池的内阻较小，故为了便于调节，滑动变阻器选择较小的R1即可。 R1 主题提升课(二)　恒定电流中仪器的使用及电路分析 主题一 主题二 (2)该研究小组利用以上实验装置，根据所测数据作出U-I图像，如图所示根据该图像可知该电源的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。(E和r均保留三位有效数字) [解析]　由U＝E－Ir可知，U-I图像中图线与纵轴的截距即为电源的电动势，故E＝1.50 V 电源的内阻为图线斜率的绝对值，即r＝≈2.67 Ω。 1.50 2.67 主题提升课(二)　恒定电流中仪器的使用及电路分析 主题一 主题二 【典例7】　如图甲所示的电路，其中电源电动势E＝6 V，内阻r＝2 Ω，定值电阻R＝4 Ω，已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的阻值RP的关系如图乙所示，滑动变阻器最大值为20 Ω，求： 主题提升课(二)　恒定电流中仪器的使用及电路分析 主题一 主题二 (1)图乙中滑动变阻器的最大功率； [解析]　由闭合电路欧姆定律的推论可知， 当电路外电阻等于内阻r时，输出功率最大， 最大值为Pm＝ 把定值电阻看成电源内阻的一部分，由题图乙可知，当RP＝R1＝R＋r＝6 Ω时，滑动变阻器消耗的功率最大，最大功率为 P2＝＝1.5 W。 [答案]　1.5 W　 主题提升课(二)　恒定电流中仪器的使用及电路分析 主题一 主题二 (2)图乙中电阻R2的阻值； [解析]　由题图乙可知，当滑动变阻器的阻值 为3 Ω时与阻值为R2时消耗的功率相等，则 ×3 Ω＝R2 解得R2＝12 Ω。 [答案]　12 Ω　 主题提升课(二)　恒定电流中仪器的使用及电路分析 主题一 主题二 $$