人教版高中物理必修第三册精品课件 第12章 电能 能量守恒定律 习题课四 闭合电路的综合问题和电学实验器材的选择.ppt

*解析:由题图可知,电阻箱所消耗的功率P的最大值为45W,所以电源最大输出功率为45W,选项A错误;由电源输出功率最大的条件可知,电源输出功率最大时,外电路电阻的阻值等于电源内阻,所以电源内阻一定等于5Ω,选项B正确;由电阻箱所消耗的功率P为最大值45W时,电阻箱读数为R=5Ω可知,电流I=3A,电源电动势E=I(R+r)=30V,选项C错误;电阻箱所消耗的功率P最大时,电源效率为50%,选项D错误。四电学实验的器材选择知识讲解1.实验仪器的选择原则。根据实验原理和实验室条件选择仪器是进行正确测量的前提,一般遵循以下四个原则。(1)安全性原则:能够根据实验要求和客观条件选用合适的仪器,使实验切实可行,能达到预期目标。另外还要注意测量仪器的量程,电阻类器件的电流不能超过其最大允许电流等。(2)准确性原则:根据实验的需要,选用精度合适的测量工具,但对某个实验来讲,精确程度够用即可,并不是精度越高越好。(3)操作性原则:实验时需考虑调节方便,便于操作,如滑动变阻器的选择,既要考虑它的额定电流,又要考虑它的阻值范围,在二者都能满足实验要求的情况下,还要考虑阻值大小对实验操作中是否调节方便的影响。(4)可行性原则:注重实际,满足实验要求;并且是电路元件少,耗能少。2.几种仪器的选择。(1)电流表和电压表。根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表。首先保证流过电流表的电流和加在电压表上的电压均不超过使用量程。然后合理选择量程。务必使指针有较大偏转,应是指针偏转到满刻度的以上,以减少测量的误差。(2)滑动变阻器。根据电路中可能出现的电流或电压范围选择滑动变阻器。注意流过滑动变阻器的电流不超过它额定值。对高阻值的变阻器,如果滑片稍有移动,使电流电压有很大变化的,不宜采用。①在滑动变阻器作限流作用时,为使负载Rx既能得到较宽的电流调节范围,又能使电流变化均匀,选择变阻器时,应使其总电阻R0大于Rx,一般在2~5倍为好。②在滑动变阻器作为分压作用时,一般取滑动变阻器的总电阻R0在0.1Rx~0.5Rx之间为好。(3)电源。选择合适电源的要求:保证电源能为实验提供合适的电流或电压,应与实验中提供的其他器材相匹配。3.对器材的选择的一般步骤是①找出唯一性的器材;②画出电路图(暂不把电表接入);③估算最大值(在限流电路中把滑动变阻器滑片移向最小值);④考虑能否都使电表达到满偏的以上。典例剖析【例4】某同学研究小灯泡的伏安特性,所使用的器材有:小灯泡L(额定电压3.8V,额定电流0.32A)电压表V(量程3V,内阻3kΩ)电流表A(量程0.5A,内阻0.5Ω)固定电阻R0(阻值1000Ω)滑动变阻器R(阻值0~9.0Ω)电源E(电动势5V,内阻不计)开关S、导线若干(1)实验要求能够实现在0~3.8V的范围内对小灯泡的电压进行测量,画出实验电路原理图。(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图甲所示。甲乙由实验曲线可知,随着电流的增加小灯泡的电阻(选填“增大”“不变”或“减小”),灯丝的电阻率(选填“增大”“不变”或“减小”)。?(3)用另一电源E0(电动势4V,内阻1.00Ω)和题给器材连接成图乙所示的电路图,调节滑动变阻器R的阻值,可以改变小灯泡的实际功率。闭合开关S,在R的变化范围内,小灯泡的最小功率为W,最大功率为W。(结果均保留2位小数)?答案:(1)如图所示(2)增大增大(3)0.391.18解析:(1)因本实验需要电流从零开始调节,因此应采用滑动变阻器分压接法;因相对电压表内阻,电流表内阻和灯泡电阻接近,故电流表采用外接法;另外为了保护电压表,用R0和电压表串联。(2)I-U图像中图像中点与原点的连线的斜率表示电阻的倒数,由题图可知,该斜率随电压的增大而减小,故说明电阻随电流的增大而增大;其原因是灯丝的电阻率随着电流的增大而增大。(3)当滑动变阻器阻值全部接入时,灯泡的功率最小,将R等效为电源内阻,则电源电动势为4V,等效内阻为10Ω;作出电源的伏安特性曲线如图中实线所示;由图可知,灯泡电压为U=1.75V,电流I=225mA=0.225A,则最小功率P=UI=1.75×0.225W=0.39W。当滑动变阻器接入电阻为零时,灯泡消耗的功率最大;此时电源的内阻为1.0Ω,作出电源的伏安特性曲线如图中虚线所示;由图可知,此时电压为3.68V,电流为320mA=0.32A,则最大功率Pmax=UI=3.68×0.32W=1.18W。学以致用4.在测定一节干电池的电动势和内阻实验中,备有下列器材:A.待测的干电池(电动势约为1.5V,内阻小于