届中考物理考前冲刺专题强化内阻计算专题.docx
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届中考物理考前冲刺专题强化内阻计算专题
“内阻”计算专题
类型一 电表内阻的相关计算
1.[2019·蒙城一模]电学实验中使用的电流表和电压表都是由小量程电流表G(表头)改装而成的,从电路的角度看,表头就是一个电阻,同样遵循欧姆定律。
电流表G电阻Rg叫电流表内阻,指针偏转到最大刻度时的电流Ig叫满偏电流,加在它两端的电压Ug叫满偏电压。
如图所示,有一个电流表G,内阻为30Ω,满偏电流为1mA,并联一个电阻R后,就将它改装成了一个量程为0~0.6A的电流表A。
请解答:
(1)电流表G的满偏电压Ug为多少?
(2)需并联的电阻R阻值为多大?
(结果保留两位小数)
(3)改装后的电流表A的内阻为多大?
图
2.如图所示为一满偏电流Ig=100μA的电流计,若用一个9900Ω的电阻R与其串联,可改装成为一个量程为0~1V的电压表。
求:
(1)此电流计的内阻为多少。
(2)若将这个电流计改装成量程为0~3V的电压表,应串联一个多大的电阻。
图
3.[2019·瑶海区二模]实际测量中所使用的电流表和电压表是由小量程电流表改装而成的。
一只小量程电流表满偏电流Ig=3mA,内阻为Rg=100Ω。
将小量程电流表与两定值电阻R1、R2按图乙所示的电路图连接起来,已知R1=0.5Ω,R2=24.5Ω,S是一个单刀双掷开关。
(1)计算小量程电流表满偏时两端的电压Ug。
(2)将S与接线柱b端相连,此时虚线框内的部分相当于一个电流表,计算其最大测量值I。
(3)将S与接线柱c端相连,此时虚线框内的部分相当于一个电压表,计算其最大测量值U。
图
4.[2019·合肥一模]我们可以用如图所示的电路图测量未知电阻Rx的阻值。
调节电路,当电压表示数U为2.5V时,电流表的示数为0.5A。
如果考虑到电流表的电阻值R为0.12Ω,待测电阻Rx'的阻值应为 Ω。
图
5.[2019·长丰县二模]在实际电路中电流表、电压表的内阻不能忽略。
某同学用伏安法测量一个未知电阻Rx,他先将电压表、电流表按图甲所示的方法连接在电源电压恒定的电路中,测得电压表、电流表的示数分别为3.0V、3.0mA。
接着在同一电路中,他又将同一电压表、电流表按图乙所示的方法连接,测得电压表、电流表的示数分别为2.9V、4.0mA。
(1)求出电流表的内阻RA。
(2)根据已知条件准确计算待测电阻Rx的阻值。
图
类型二 电源内阻的相关计算
6.如图所示是某同学连接的并联电路电路图。
当只闭合开关S1时,L1正常发光;再闭合开关S2,发现两灯均能发光,但灯L1亮度略有变暗。
针对灯L1亮度变暗,下列说法正确的是( )
图
A.闭合开关S2后电源输出的总电流变小了
B.闭合开关S2后灯L1两端的电压变小了
C.可能是由于电路某处发生了短路
D.一定是此同学观察时产生了错觉,只要电路没有故障,闭合开关S2,灯L1亮度是不会变的
7.一个实际电源可看成由一个电压为U的理想电源(即内阻为零)和一个电阻r串联组成,如图甲所示。
在如图乙所示的电路中,电阻R1=R2=4Ω,只闭合开关S2时,电流表示数为I1=0.6A;当S1、S2都闭合时,电流表示数为I2=1A,求电源的电压U及其内阻r。
图
8.干电池的本身有一定的电阻,如图所示,已知R1的阻值是8Ω,R2的阻值是20Ω,先把R1接在AB之间,闭合开关电流表的示数为0.6A,再把R1和R2串联后接在AB之间,闭合开关电流表的示数为0.2A。
(电流表的内阻不计)
(1)求电源电压和电源内阻r的大小。
(2)请分析论证短路的危害。
图
9.干电池本身有一定的电阻,可以等效为一个没有电阻的理想干电池和一个定值电阻串联而成,如图甲所示。
某校物理课外兴趣小组的同学想利用“伏安法测电阻”的方法对电源的内阻进行测量,他们设计了图乙所示的电路对一节干电池进行测量,闭合开关S,在滑动变阻器滑片P从B端滑到A端的过程中,电压表示数与电流表示数的对应关系图线如图丙所示。
(图中电表均为理想电表)
(1)请画出图乙对应的等效电路图。
(2)请根据图丙的相关数据求出本节干电池的内阻r和电源电压U。
图
类型三 其他内阻的相关计算(灯丝、线圈、输电线内阻)
10.[2019·怀远模拟]2017年2月28日,杭州交通运管部门向三家网约车企业颁发了首批经营许可证。
而其中一家企业重点推广使用的网约车为新能源汽车,即电动汽车;已知该电动汽车在以60km/h的速度行驶时电动机工作电压为280V,消耗功率为30.4kW,若车及人总质量为1.68t,行驶时阻力是总重的0.1倍,解答下列问题。
(1)该过程电动机工作时的电流为 A。
(结果保留一位小数)
(2)忽略机械传动时的能量损失,求电动机的电阻。
(结果保留一位小数)
11.[2019·贵池区二模]图0甲是自动冲泡咖啡机,图乙是其简化电路图,咖啡机的铭牌如下表所示。
咖啡机可以通过自动控制开关S分别进行打磨和加热。
(1)求电热丝R的阻值。
(2)已知电动机的线圈电阻r=0.2Ω,求咖啡机正常打磨1min时,通过电动机线圈的电流IM和线圈产生的热量Q。
图0
额定电压
220V
电动机额定功率
220W
电热丝额定功率
800W
水容量
1L
12.[2019·瑶海一模]一个标有“220V 100W”的白炽灯接在220V的电源两端,如图1所示,由于输电线的电损,小灯泡发光时的实际功率是81W。
(电源电压不变,不计灯泡电阻的变化)
(1)求出此时白炽灯RL两端的电压。
(2)试证明:
这种情况下输电线损耗的电功率P线与灯泡实际功率PL之比P线∶PL=1∶9。
图1
【参考答案】
1.解:
(1)电流表G的满偏电压
Ug=IgRg=1×10-3A×30Ω=0.03V;
(2)由图可知,电流表G与R并联,
IR=I-Ig=0.6A-1×10-3A=0.599A,
电阻R两端电压UR=Ug=0.03V,
则电阻R=
=
≈0.05Ω。
(3)改装后的电流表A的内阻
RA=
=
=0.05Ω。
2.解:
(1)改装后当总电压最大达到1V时,电流计的达到满偏,即Ig=100μA=10-4A,
组装后电压表两端电压U1=Ig(R+Rg),
即1V=1×10-4A×(9900Ω+Rg),
解得Rg=100Ω。
(2)若将这个电流计改装成量程为0~3V的电压表,改装后当总电压达到3V时,电流计中电流为Ig=100μA=
10-4A,
改装后电压表两端电压U2=Ig(Rg+R1),
即3V=1×10-4A×(100Ω+R1),
解得R1=2.99×104Ω。
3.解:
(1)小量程电流表满偏时通过的电流Ig=3mA=0.003A,小量程电流表满偏时两端的电压Ug=IgRg=
0.003A×100Ω=0.3V。
(2)将S与接线柱b端相连,G与R1并联,电流表的最大量程等于通过G和R1的最大电流之和,因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,通过G的电流最大时,通过R1的电流I1=
=
=
=0.6A,
电流表的最大测量值I=Ig+I1=0.003A+0.6A=0.603A。
(3)将S与接线柱c端相连时,G与R1并联后再与R2串联,电压表的量程等于并联部分两端的电压与R2两端的最大电压之和,
由
(2)可知,G与R1并联且通过G的电流最大时,并联部分的电压为Ug=0.3V,电路的总电流I=0.603A,因串联电路中各处的电流相等,
所以,R2两端的电压U2=IR2=0.603A×24.5Ω=14.7735V,
电压表的最大测量值U=Ug+U2=0.3V+14.7735V=15.0735V。
4.4.88
5.解:
(1)图甲中,电压表测量电阻Rx和电流表的总电压,即电源电压,电流表测通过电阻Rx的电流,电压表的示数为3.0V,所以电源电压U=3.0V,即UA+Ux=3.0V,
图乙中,电压表测量电阻Rx两端的电压,电流表测量电阻Rx和电压表的总电流,
电压表的示数为2.9V,即Ux=2.9V,
所以电流表分得的电压UA=U-Ux=3.0V-2.9V=0.1V,而IA=4.0mA,
电流表的内阻RA=
=
=25Ω。
(2)图甲中电流表和电阻Rx的总电阻R=
=
=1000Ω,即RA+Rx=1000Ω,
则待测电阻Rx的阻值
Rx=R-RA=1000Ω-25Ω=975Ω。
6.B
7.解:
由电路图可知,只闭合开关S2时,R1与电源内阻r串联,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,由I=
可得,电源电压
U=I1(R1+r)=0.6A×(4Ω+r),
当S1、S2都闭合时,R1和R2并联后再与r串联,
电路的总电阻R=R12+r=
+r=
+r=2Ω+r,
则电源电压U=I2R=1A×(2Ω+r),
因电源电压不变,
所以,0.6A×(4Ω+r)=1A×(2Ω+r),
解得r=1Ω,
电源电压U=I2R=1A×(2Ω+1Ω)=3V。
8.解:
(1)把R1接在AB之间,闭合开关则有
U=I1(R1+r)①
把R1和R2串联后接在AB之间,闭合开关则有U=I2(R1+R2+r)②
联立①②两式,有I1(R1+r)=I2(R1+R2+r),
0.6A×(8Ω+r)=0.2A×(8Ω+20Ω+r),
解得r=2Ω,
电源电压U=I1(R+r)=0.6A×(8Ω+2Ω)=6V。
(2)短路时电源的两极直接被导线连接,此时电路中只有内阻r,根据欧姆定律可知电路中的电流I=
=
=3A,即电流很大;根据焦耳定律可知单位时间内产生大量的热量,从而会烧毁电源和导线。
9.解:
(1)根据题意可画出图乙对应的等效电路图,如图所示
(2)当滑片位于A端时,电路中的总电阻最小,电路中的电流最大,等效电路如下图:
由图丙可知,此时电路中的最大电流I大=1.5A,
电源电压U=I大r=1.5A×r①,
当滑片位于B端时,电路中的总电阻最大,等效电路如下图:
由图丙可知,此时电路中的最小电流I小=0.5A,电压表示数为1V,即电阻R两端的电压为1V,
电源电压U=UV+I小r=1V+0.5A×r②,
联立①②可得,1.5A×r=1V+0.5A×r,
解得r=1Ω,
电源电压U=I大r=1.5A×1Ω=1.5V。
10.解:
(1)108.6
(2)因电动汽车匀速行驶时处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,
所以,汽车的牵引力F=f=0.1G=0.1mg=0.1×1.68×103kg×10N/kg=1.68×103N,
电动机输出的机械功率P机械=Fv=1.68×103N×
×60m/s=2.8×104W,
电动机的热功率
P热=PM-P机械=30.4×103W-2.8×104W=2.4×103W,
由P=I2R可得,电动机的电阻R=
=
=
≈0.2Ω。
11.解:
(1)由表格数据可知,电热丝额定功率PR=800W,额定电压U=220V,
由P=UI=
可得,电热丝R的阻值R=
=
=60.5Ω。
(2)由表格数据可知,电动机正常工作时的功率PM=220W,电压U=220V,
由P=UI可得,通过电动机线圈的电流
IM=
=
=1A,
1min内线圈产生的热量
Q=
rt=(1A)2×0.2Ω×60s=12J。
12.解:
(1)灯丝的电阻RL=
=
=484Ω,
根据P=
得,白炽灯的实际电压UL=
=
=198V。
(2)证明:
根据串联电路电压的规律知,
电线上的电压U线=U-UL=220V-198V=22V,
因串联电路电流处处相等,根据P=UI知,输电线损耗的电功率P线与灯泡实际功率PL之比
=
=
=
=
=1∶9。