中考物理复习：“内阻”计算试题

中考物理复习：“内阻”计算试题

‎“内阻”计算题 类型一　电表内阻的相关计算 ‎1.[2019·合肥一模]我们可以用如图ZT4-1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2.5 V时,电流表的示数为0.5 A。如果考虑到电流表的电阻值R为0.12 Ω,待测电阻Rx'的阻值应为　　　　Ω。 ‎ 图ZT4-1‎ ‎2.[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ZT4-2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3.0 V、3.0 mA。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2.9 V、4.0 mA。‎ ‎(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ZT4-2‎ ‎3.[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ZT4-3所示,有一个电流表G,内阻为30 Ω,满偏电流为1 mA,并联一个电阻R后,就将它改装成了一个量程为0~0.6 A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ZT4-3‎ ‎4.如图ZT4-4所示为一满偏电流Ig=100 μA的电流计,若用一个9900 Ω的电阻R与其串联,可改装成为一个量程为0~1 V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0~3 V的电压表,应串联一个多大的电阻。‎ 图ZT4-4‎ ‎5.[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=3 mA,内阻为Rg=100 Ω。将小量程电流表与两定值电阻R1、R2按图ZT4-5乙所示的电路图连接起来,已知R1=0.5 Ω,R2=24.5 Ω,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ZT4-5‎ 类型二　电源内阻的相关计算 ‎6.如图ZT4-6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ZT4-6‎ 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ZT4-7甲所示。在如图乙所示的电路中,电阻R1=R2=4 Ω,只闭合开关S2时,电流表示数为I1=0.6 A;当S1、S2都闭合时,电流表示数为I2=1 A,求电源的电压U及其内阻r。‎ 图ZT4-7‎ ‎8.干电池的本身有一定的电阻,如图ZT4-8所示,已知R1的阻值是8 Ω,R2的阻值是20 Ω,先把R1接在AB之间,闭合开关电流表的示数为0.6 A,再把R1和R2串联后接在AB之间,闭合开关电流表的示数为0.2 A。(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ZT4-8‎ ‎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ZT4-9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ZT4-9‎ 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60 km/h 的速度行驶时电动机工作电压为280 V,消耗功率为30.4 kW,若车及人总质量为1.68 t,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ZT4-10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=0.2 Ω,求咖啡机正常打磨1 min时,通过电动机线圈的电流IM和线圈产生的热量Q。‎ 图ZT4-10 ‎ 额定电压 ‎220 V 电动机额定功率 ‎220 W 电热丝额定功率 ‎800 W 水容量 ‎1 L ‎12.[2019·瑶海一模]一个标有“220 V　100 W”的白炽灯接在220 V的电源两端,如图ZT4-11所示,由于输电线的电损,小灯泡发光时的实际功率是81 W。(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ZT4-11‎ ‎【参考答案】‎ ‎1.4.88‎ ‎2.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3.0 V,所以电源电压U=3.0 V,即UA+Ux=3.0 V,‎ 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2.9 V,即Ux=2.9 V,‎ 所以电流表分得的电压UA=U-Ux=3.0 V-2.9 V=0.1 V,而IA=4.0 mA,‎ 电流表的内阻RA=UAIA=‎0.1V‎4×1‎0‎‎-3‎ A=25 Ω。‎ ‎(2)图甲中电流表和电阻Rx的总电阻R=UI=‎3V‎3×1‎0‎‎-3‎ A=1000 Ω,即RA+Rx=1000 Ω,‎ 则待测电阻Rx的阻值 Rx=R-RA=1000 Ω-25 Ω=975 Ω。‎ ‎3.解:(1)电流表G的满偏电压 Ug=IgRg=1×10-3 A×30 Ω=0.03 V;‎ ‎(2)由图可知,电流表G与R并联,‎ IR=I-Ig=0.6 A-1×10-3 A=0.599 A,‎ 电阻R两端电压UR=Ug=0.03 V,‎ 则电阻R=URIR=‎0.03V‎0.599A≈0.05 Ω。‎ ‎(3)改装后的电流表A的内阻 RA=URI=‎0.03V‎0.6A=0.05 Ω。‎ ‎4.解:(1)改装后当总电压最大达到1 V时,电流计的达到满偏,即Ig=100 μA=10-4 A,‎ 组装后电压表两端电压U1=Ig(R+Rg),‎ 即1 V=1×10-4 A×(9900 Ω+Rg),‎ 解得Rg=100 Ω。‎ ‎(2)若将这个电流计改装成量程为0~3 V的电压表,改装后当总电压达到3 V时,电流计中电流为Ig=100 μA=‎ ‎10-4 A,‎ 改装后电压表两端电压U2=Ig(Rg+R1),‎ 即3 V=1×10-4 A×(100 Ω+R1),‎ 解得R1=2.99×104 Ω。‎ ‎5.解:(1)小量程电流表满偏时通过的电流Ig=3 mA=0.003 A,小量程电流表满偏时两端的电压Ug=IgRg=‎ ‎0.003 A×100 Ω=0.3 V。‎ ‎(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=U‎1‎R‎1‎=UgR‎1‎=‎0.3V‎0.5Ω=0.6 A,‎ 电流表的最大测量值I=Ig+I1=0.003 A+0.6 A=0.603 A。‎ ‎(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=0.3 V,电路的总电流I=0.603 A,因串联电路中各处的电流相等,‎ 所以,R2两端的电压U2=IR2=0.603 A×24.5 Ω=14.7735 V,‎ 电压表的最大测量值U=Ug+U2=0.3 V+14.7735 V=15.0735 V。‎ ‎6.B　[解析]由于电源的内阻不变,闭合开关S2后,灯L1和L2并联,总电阻变小,并联电路部分分得的电压减小,小灯泡变暗。‎ ‎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=UR可得,电源电压 U=I1(R1+r)=0.6 A×(4 Ω+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=R‎1‎R‎2‎R‎1‎‎+‎R‎2‎+r=‎4 Ω×4 Ω‎4 Ω+4 Ω+r=2 Ω+r,‎ 则电源电压U=I2R=1 A×(2 Ω+r),‎ 因电源电压不变,‎ 所以,0.6 A×(4 Ω+r)=1 A×(2 Ω+r),‎ 解得r=1 Ω,‎ 电源电压U=I2R=1 A×(2 Ω+1Ω)=3 V。‎ ‎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),‎ ‎0.6 A×(8 Ω+r)=0.2 A×(8 Ω+20 Ω+r),‎ 解得r=2 Ω,‎ 电源电压U=I1(R+r)=0.6 A×(8 Ω+2 Ω)=6 V。‎ ‎(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=Ur=‎6V‎2Ω=3 A,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=1.5 A,‎ 电源电压U=I大r=1.5 A×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=0.5 A,电压表示数为1 V,即电阻R两端的电压为1 V,‎ 电源电压U=UV+I小r=1 V+0.5 A×r②,‎ 联立①②可得,1.5 A×r=1 V+0.5 A×r,‎ 解得r=1 Ω,‎ 电源电压U=I大r=1.5 A×1 Ω=1.5 V。‎ ‎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=0.1×1.68×103 kg×10 N/kg=1.68×103 N,‎ 电动机输出的机械功率P机械=Fv=1.68×103 N×‎1‎‎3.6‎×60 m/s=2.8×104 W,‎ 电动机的热功率 P热=PM-P机械=30.4×103 W-2.8×104 W=2.4×103 W,‎ 由P=I2R可得,电动机的电阻R=P热I‎2‎=P热PMU‎2‎=‎2.4×1‎0‎‎3‎ W‎30.4×1‎0‎‎3‎ W‎280 V‎2‎≈0.2 Ω。‎ ‎11.解:(1)由表格数据可知,电热丝额定功率PR=800 W,额定电压U=220 V,‎ 由P=UI=U‎2‎R可得,电热丝R的阻值R=U‎2‎PR=‎(220V‎)‎‎2‎‎800W=60.5 Ω。‎ ‎(2)由表格数据可知,电动机正常工作时的功率PM=220 W,电压U=220 V,‎ 由P=UI可得,通过电动机线圈的电流 IM=PMU=‎220W‎220V=1 A,‎ ‎1 min内线圈产生的热量 Q=IM‎2‎rt=(1 A)2×0.2 Ω×60 s=12 J。‎ ‎12.解:(1)灯丝的电阻RL=U额‎2‎P额=‎(220V‎)‎‎2‎‎100W=484 Ω,‎ 根据P=U‎2‎R得,白炽灯的实际电压UL=P实RL=‎81W×484Ω=198 V。‎ ‎(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=220 V-198 V=22 V,‎ 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 P线PL‎=U线IULI=U线UL=‎22V‎198V=‎1‎‎9‎=1∶9。‎