试题-全国-2008_高三物理保护电阻的应用专题辅导.rar

用心爱心专心115号编辑保护电阻的应用河北梁大永安全性原则是物理实验的首要原则，这就要求我们在设计实验时要充分考虑到仪器的安全使用。在进行电学实验时为防止电流过大而导致的电表或其他仪器损坏，常采取在电路中接入保护电阻的方法，保护电阻的接入限制了电路中的电流，对电路中的仪器起到了保护作用。据保护电阻的保护对象可以确定其在电路中的位置，正确的设计出实验电路、完成实验。以下分析几个保护电阻应用的例子。一、保护电流表当电流表两端的电压超过其满偏电压时，电流表中的电流就会超过其量程，这是不允许的，为了防止这种现象的发生可以用保护电阻与电流表串联来控制电路中的电流，保护电流表正常工作。例1下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表A1的内阻r1，要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据。器材（代号）规格电流表（A1）电流表（A2）电压表（V）电阻（R1）滑动变阻器（R2）电池（E）电键（K）导线若干量程10mA，内阻r1，待测（约40Ω）量程500μA，内阻r2=750Ω量程10V，内阻r3=10kΩ阻值约100Ω，作保护电阻用总阻值约50Ω电动势1.5V，内阻很小（1）画出电路图，标明所用器材的代号。（2）若选测量数据中的一组来计算r1，则所用的表达式为r1=。式中各符号是：。解析从精确性原则考虑我们用电流表A2与A1并联来确定其两端的电压，A2、A1的读数分别用I2、I1表示，则。注意到两电流表两端允许加的最大电压都在0.4V以内，而电源的电动势为1.5V，尽管滑动变阻器采用了分压式接法却仍然存在着电流表两端电压过大的可能，把保护电阻与两电流表串联或将保护电阻连接到干路上就可以起到分压作用，从而解决了这个问题，据此所采用的电路图如下：二、保护电压表电压表有一定的量程，当电压表所在的部分电路两端的电压的最大值超过电压表量程时，可串联保护电阻分去一部分电压，使电压表所测的电压在其量程以内。例2（2005高考全国卷）测量电源B的电动势E及内阻r（E约为4.5V，约为1.5Ω）。器材：量程3V的理想电压表，量程0.5A的电流表（具有一定内阻），固定电阻R=4Ω，滑动变阻器R′，电键K，导线若干。画出实验电路原理图。图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出。②实验中，当电流表读表为I1时，电压表读数为U1；当电流表读数为I2时，电压表读数为U2。则可以求出E=，r=。（用I1，I2，U1，U2及R表示）解析依题意测电源的电动势和内阻采用伏安法，但电源的电动势约为4.5V，而电压表的量程只有3V，为了防止电压表两端的电压超过其量程，将保护电阻与电源串联，增大电源的等效内阻，路端电压在电压表的量程范围以内，保证了电压表的正常工作。可采用如图2所示电路进行测量。还需注意，保护电阻接入后相当于把电源的内阻增大了，问题②中求电源内阻时应求电源的实际内阻，结果为：三、保护电源电源允许通过的电流也是有一定限度的，当通过的电流过大超过其最大值时会烧毁电源，在这种情况下应使用保护电阻对电源的电流加以控制。例3一特种电源的电动势粗测值为9伏，内阻约为54欧，已知它允许通过的最大电流为50mA，为精确测量这个电池的电动势和内阻，实验室中备有：电压表V（内阻很大对电路的影响可忽略），电阻箱R（阻值范围0~9999.9欧），保护电阻R0，开关导线若干。（1）实验室有定值电阻有如下几种规格A．10Ω,2.5WB.100Ω,1WC．200Ω,1WD.2000Ω,5W（2）实验时，R0应选用（填字母代号）为好。（3）设计测量电路画出电路图并写出电动势和内阻的表达式解析通过电压表可以测量出不同阻值电阻的电压，调节电阻箱的电阻阻值，就可根据闭合电路的欧姆定律测定电源的电动势和内阻，但是该电源允许通过的最大电流必须低于Im，这就要求闭合电路的总电阻必须大于电动势与最大电流的比值，总电阻的最小值为：为了做到这一点，考虑到本题的具体情况，在电路中接入保护电阻应选择定值电阻C，这样即使电阻箱的阻值为零也能保障通过电源的电流在允许值以内。其测量电路可有两种：由于电压表对电路中的电流影响可以忽略，电动势和内阻的表达式可根据闭合电路的欧姆定律确定，这里不再赘述。通过以上几个例题可以看出，保护电阻在实验中的作用关键是“保护”，应用中要注意它的保护对象是什么，如何进行保护，不同情况所用的保护电阻的规格，才能在解决问题中运用自如。