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文档简介

1、2014高考物理必考热点分类集中营1基础知识 一.开普勒运动定律(1)开普勒第一定律:所有的行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在所有椭圆的一个焦点上(2)开普勒第二定律:对于每一个行星而言,太阳和行星的连线在相等的时间内扫过的面积相等(3)开普勒第三定律:所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等二.万有引力定律(1)内容:宇宙间的一切物体都是互相吸引的,两个物体间的引力大小,跟它们的质量的乘积成正比,跟它们的距离的平方成反比(2)公式:fg,其中,称为为有引力恒量。(3)适用条件:严格地说公式只适用于质点间的相互作用,当两个物体间的距离远远大于物体本身的大小时,公式也可近

2、似使用,但此时r应为两物体重心间的距离对于均匀的球体,r是两球心间的距离 注意:万有引力定律把地面上的运动与天体运动统一起来,是自然界中最普遍的规律之一,式中引力恒量g的物理意义是:g在数值上等于质量均为1千克的两个质点相距1米时相互作用的万有引力三、万有引力和重力 重力是万有引力产生的,由于地球的自转,因而地球表面的物体随地球自转时需要向心力重力实际上是万有引力的一个分力另一个分力就是物体随地球自转时需要的向心力,如图所示,由于纬度的变化,物体做圆周运动的向心力f向不断变化,因而表面物体的重力随纬度的变化而变化,即重力加速度g随纬度变化而变化,从赤道到两极逐渐增大通常的计算中因重力和万有引力

3、相差不大,而认为两者相等,即m2gg, g=gm/r2常用来计算星球表面重力加速度的大小,在地球的同一纬度处,g随物体离地面高度的增大而减小,即gh=gm/(r+h)2,比较得gh=()2g 在赤道处,物体的万有引力分解为两个分力f向和m2g刚好在一条直线上,则有 ff向m2g,所以m2g=f一f向gm2r自2因地球目转角速度很小g m2r自2,所以m2g= g假设地球自转加快,即自变大,由m2ggm2r自2知物体的重力将变小,当g=m2r自2时,m2g=0,此时地球上物体无重力,但是它要求地球自转的角速度自,比现在地球自转角速度要大得多.四.天体表面重力加速度问题设天体表面重力加速度为g,天

4、体半径为r,由mg=得g=,由此推得两个不同天体表面重力加速度的关系为五天体质量和密度的计算 原理:天体对它的卫星(或行星)的引力就是卫星绕天体做匀速圆周运动的向心力 g=mr,由此可得:m=;=(r为行星的半径)由上式可知,只要用实验方法测出卫星做圆周运动的半径r及运行周期t,就可以算出天体的质量m若知道行星的半径则可得行星的密度规律方法1、万有引力定律的基本应用【例1】如图所示,在一个半径为r、质量为m的均匀球体中,紧贴球的边缘挖去一个半径为r/2的球形空穴后,对位于球心和空穴中心连线上、与球心相距d的质点m的引力是多大?分析 把整个球体对质点的引力看成是挖去的小球体和剩余部分对质点的引力

5、之和,即可得解解 完整的均质球体对球外质点m的引力这个引力可以看成是:m挖去球穴后的剩余部分对质点的引力f1与半径为r/2的小球对质点的引力f2之和,即f=f1+f2因半径为r/2的小球质量m/为,则所以挖去球穴后的剩余部分对球外质点m的引力说明 (1)有部分同学认为,如果先设法求出挖去球穴后的重心位置,然后把剩余部分的质量集中于这个重心上,应用万有引力公式求解这是不正确的万有引力存在于宇宙间任何两个物体之间,但计算万有引力的简单公式却只能适用于两个质点或均匀球体,挖去球穴后的剩余部分已不再是均匀球了,不能直接使用这个公式计算引力(2)如果题中的球穴挖在大球的正中央,根据同样道理可得剩余部分对

6、球外质点m的引力上式表明,一个均质球壳对球外质点的引力跟把球壳的质量(7m/8)集中于球心时对质点的引力一样【例2】某物体在地面上受到的重力为160 n,将它放置在卫星中,在卫星以加速度ag随火箭加速上升的过程中,当物体与卫星中的支持物的相互压力为90 n时,求此时卫星距地球表面有多远?(地球半径r6.4103km,g取10m/s2)解析:设此时火箭上升到离地球表面的高度为h,火箭上物体受到的支持力为n,物体受到的重力为mg/,据牛顿第二定律nmg/=ma在h高处mg/ 在地球表面处mg=把代入得 =1.92104 km.说明:在本问题中,牢记基本思路,一是万有引力提供向心力,二是重力约等于万

7、有引力【例3】有人利用安装在气球载人舱内的单摆来确定气球的高度。已知该单摆在海平面处的周期是t0。当气球停在某一高度时,测得该单摆周期为t。求该气球此时离海平面的高度h。把地球看作质量均匀分布的半径为r的球体。解析:根据单摆周期公式:其中l是单摆长度,g0和g分别是两地点的重力加速度。根据万有引力公式得其中g是引力常数,m是地球质量。由以上各式解得【例4】登月火箭关闭发动机在离月球表面112 km的空中沿圆形轨道运动,周期是120.5 min,月球的半径是1740 km,根据这组数据计算月球的质量和平均密度解析:设月球半径为r,月球质量为m,月球密度为,登月火箭轨道离月球表面为h,运动周期为t

8、,火箭质量为m,由gmm/r2=m42r/t2得m=42r3/(gt2),=m/v,其中v=42r3/3,则f向=m2r=m42(r+h)/t2,f引=gmm/(r+h)2,火箭沿轨道运行时有f引=f向,即gmm/(r+h)2= m42(r+h)/t2故m=42(r+h)3/(gt2)2=7.21022kg,=3m/4r3=3.26103kg/m3【例5】已知火星上大气压是地球的1/200火星直径约为球直径的一半,地球平均密度地=5.5103kg/m3,火星平均密度火=4103kg/m3试求火星上大气质量与地球大气质量之比分析 包围天体的大气被吸向天体的力就是作用在整个天体表面(把它看成平面时

9、)的大气压力利用万有引力算出火星上和地球上的重力加速度之比,即可算出它们的大气质量之比解 设火星和地球上的大气质量、重力加速度分别为m火、g火、m地、g地,火星和地球上的大气压分别为据万有引力公式,火星和地球上的重力加速度分别为综合上述三式得【例6】一个宇航员在半径为r的星球上以初速度v0竖直上抛一物体,经ts后物体落回宇航员手中为了使沿星球表面抛出的物体不再落回星球表面,抛出时的速度至少为多少?解析:物体抛出后,受恒定的星球引力作用,做匀减速运动,遵循着在地面上竖直上抛时的同样规律设星球对物体产生的“重力加速度”为gx,则由竖直上抛运动的公式得为使物体抛出后不再落回星球表面,应使它所受到的星

10、球引力正好等于物体所需的向心力,即成为卫星发射了出去。,这个速度即是这个星球上发射卫星的第一宇宙速度。【例7】在“勇气”号火星探测器着陆的最后阶段,着陆器降落到火星表面上,再经过多次弹跳才停下来。假设着陆器第一次落到火星表面弹起后,到达最高点时高度为h,速度方向是水平的,速度大小为v0,求它第二次落到火星表面时速度的大小,计算时不计大气阻力。已知火星的一个卫星的圆轨道半径为r,周期为t。火星可视为半径为r0的均匀球体。分析:第一次落到火星表面弹起在竖直方向相当于竖直上抛,在最高点由于只有水平速度故将做平抛运动,第二次落到火星表面时速度应按平抛处理。无论是竖直上抛还是平抛的计算,均要知道火星表面

11、的重力加速度g/。利用火星的一个卫星的相关数据可以求出g/。解:设火星的一个卫星质量为m,任一物体的质量为m/,在火星表面的重力加速度为g/,火星的质量为m。任一物体在火星表面有: 火星的卫星应满足:第一次落到火星表面弹起在竖直方向满足:v122g/h第二次落到火星表面时速度应按平抛处理:由以上4式可解得2、讨论天体运动规律的基本思路基本方法:把天体的运动看成是匀速圆周运动,其所需向心力由万有引力提供。【例8】2000年1月26日我国发射了一颗同步卫星,其定点位置与东经980的经线在同一平面内若把甘肃省嘉峪关处的经度和纬度近似为东经980和北纬400,已知地球半径r、地球自转周期t,地球表面重

12、力加速度g(视为常数)和光速c,试求该同步卫星发出的微波信号传到嘉峪关处的接收站所需的时间(要求用题给的已知量的符号表示)解析:设m为卫星质量,m为地球质量,r为卫星到地球中心的距离,为卫星绕地心转动的角速度由万有引力定律和牛顿定律有,式中g为万有引力恒量,因同步卫星绕地心转动的角速度与地球自转的角速度相等,有=2/t;因,得gm=gr2设嘉峪关到同步卫星的距离为l,如图所示,由余弦定律得:所求的时间为tl/c由以上各式得【例9】在天体运动中,将两颗彼此相距较近的行星称为双星。它们在相互的万有引力作用下间距保持不变,并沿半径不同的同心圆轨道做匀速圆周运动。如果双星间距为l,质量分别为m1和m2

13、,试计算:(1)双星的轨道半径;(2)双星的运行周期;(3)双星的线速度。解析:因为双星受到同样大小的万有引力作用,且保持距离不变,绕同一圆心做匀速圆周运动,所以具有周期、频率和角速度均相同;而轨道半径、线速度不同的特点。(1)根据万有引力定律可得:(2)同理,还有所以,周期为(3)根据线速度公式,【例10】兴趣小组成员共同协作,完成了下面的两个实验:当飞船停留在距x星球一定高度的p点时,正对着x星球发射一个激光脉冲,经时间t1后收到反射回来的信号,此时观察x星球的视角为,如图所示当飞船在x星球表面着陆后,把一个弹射器固定在星球表面上,竖直向上弹射一个小球,经测定小球从弹射到落回的时间为t2.

14、 已知用上述弹射器在地球上做同样实验时,小球在空中运动的时间为t,又已知地球表面重力加速度为g,万有引力常量为g,光速为c,地球和x星球的自转以及它们对物体的大气阻力均可不计,试根据以上信息,求:(1)x星球的半径r;(2)x星球的质量m;(3)x星球的第一宇宙速度v;px星球(4)在x星球发射的卫星的最小周期t.解析:(1)由题设中图示可知:(rct1)sinr,r= (2)在x星球上以v0竖直上抛t2,在地球上以v0竖直上抛:t,又由,(3)mg (4)当v达第一宇宙速度时,有最小周期t. 【例11】天体运动的演变猜想。在研究宇宙发展演变的理论中,有一种说法叫做“宇宙膨胀说”,认为引力常量

15、在慢慢减小。根据这种理论,试分析现在太阳系中地球的公转轨道平径、周期、速率与很久很久以前相比变化的情况。【解析】地球在半径为r的圆形轨道上以速率v运动的过程中,引力常数g减小了一个微小量,万有引力公式。由于太阳质量m,地球质量m,r均未改变,万有引力f引必然随之减小,并小于公转轨道上该点所需的向心力(速度不能突变)。由于惯性,地球将做离心运动,即向外偏离太阳,半径r增大。地球在远离太阳的过程中,在太阳引力的作用下引起速率v减小,运转周期增大。由此可以判断,在很久很久以前,太阳系中地球的公转轨道半径比现在小,周期比现在小,速率比现在大。 由引力常量g在慢慢减小的前提可以分析出太阳系中地球的公转轨

16、道半径在慢慢变大,表明宇宙在不断地膨胀。2014高考物理必考热点分类集中营2试题展示1已知太阳到地球与地球到月球的距离的比值约为390,月球绕地球旋转的周期约为27天.利用上述数据以及日常的天文知识,可估算出太阳对月球与地球对月球的万有引力的比值约为a.0.2 b.2 c.20 d.200答案:b解析:设太阳质量m,地球质量m,月球质量m0,日地间距离为r,月地间距离为r,日月之间距离近似等于r,地球绕太阳的周期为t约为360天,月球绕地球的周期为t=27天。对地球绕着太阳转动,由万有引力定律:g=m,同理对月球绕着地球转动:g=m0,则太阳质量与地球质量之比为m : m=;太阳对月球的万有引

17、力f= g,地球对月球的万有引力f= g,故f : f= ,带入太阳与地球质量比,计算出比值约为2,b对。21990年4月25日,科学家将哈勃天文望远镜送上距地球表面约600 km的高空,使得 人类对宇宙中星体的观测与研究有了极大的进展。假设哈勃望远镜沿圆轨道绕地球运行。已知地球半径为6.4106m,利用地球同步卫星与地球表面的距离为3.6107m这一事实可得到哈勃望远镜绕地球运行的周期。以下数据中最接近其运行周期的是 a0.6小时 b1.6小时 c4.0小时 d24小时答案:b解析:由开普勒行星运动定律可知,恒量,所以,r为地球的半径,h1、t1、h2、t2分别表示望远镜到地表的距离,望远镜

18、的周期、同步卫星距地表的距离、同步卫星的周期(24h),代入数据得:t1=1.6h3.火星的质量和半径分别约为地球的和,地球表面的重力加速度为g,则火星表面的重力加速度约为a0.2g b0.4g c2.5g d5g答案:b【解析】:考查万有引力定律。星球表面重力等于万有引力,g = mg,故火星表面的重力加速度 = = 0.4,故b正确。4假设太阳系中天体的密度不变,天体直径和天体之间距离都缩小到原来的一半,地球绕太阳公转近似为匀速圆周运动,则下列物理量变化正确的是bca地球的向心力变为缩小前的一半b地球的向心力变为缩小前的c地球绕太阳公转周期与缩小前的相同d地球绕太阳公转周期变为缩小前的一半

19、5天文学家发现了某恒星有一颗行星在圆形轨道上绕其运动,并测出了行星的轨道半径和运行周期。由此可推算出c a行星的质量 b行星的半径 c恒星的质量 d恒星的半径6据报道,最近在太阳系外发现了首颗“宜居”行星,其质量约为地球质量的6.4倍,一个在地球表面重量为600 n的人在这个行星表面的重量将变为960 n,由此可推知该行星的半径与地球半径之比约为ba0.5 b2. c3.2 d472007年4月24日,欧洲科学家宣布在太阳之外发现了一颗可能适合人类居住的类地行星gliese581c。这颗围绕红矮星gliese581运行的星球有类似地球的温度,表面可能有液态水存在,距离地球约为20光年,直径约为

20、地球的1.5倍 ,质量约为地球的5倍,绕红矮星gliese581运行的周期约为13天。假设有一艘宇宙飞船飞临该星球表面附近轨道,下列说法正确是bca飞船在gliese581c表面附近运行的周期约为13天b飞船在gliese581c表面附近运行时的速度大于7.9km/sc人在gliese581c上所受重力比在地球上所受重力大dgliese581c的平均密度比地球平均密度小8太阳系八大行星公转轨道可近似看作圆轨道,“行星公转周期的平方”与“行星与太阳的平均距离的三次方”成正比。地球与太阳之间平均距离约为1.5亿千米,结合下表可知,火星与太阳之间的平均距离约为b水星金星地球火星木星土星公转周期(年)

21、0.2410.6151.01.8811.8629.5 a1.2亿千米 b2.3亿千米 c4.6亿千米 d6.9亿千米9. 已知万有引力常量g,地球半径r,月球和地球之间的距离r,同步卫星距地面的高度h,月球绕地球的运转周期t1,地球的自转周期t2,地球表面的重力加速度g。某同学根据以上条件,提出一种估算地球质量m的方法:同步卫星绕地球作圆周运动,由得请判断上面的结果是否正确,并说明理由。如不正确,请给出正确的解法和结果。请根据已知条件再提出两种估算地球质量的方法并解得结果。(13分)(1)上面结果是错误的,地球的半径r在计算过程中不能忽略。正确的解法和结果是:得(2)方法一:对月球绕地球作圆周

22、运动,由得方法二:在地面重力近似等于万有引力,由得 10天文学家将相距较近、仅在彼此的引力作用下运行的两颗恒星称为双星。双星系统在银河系中很普遍。利用双星系统中两颗恒星的运动特征可推算出它们的总质量。已知某双星系统中两颗恒星围绕它们连线上的某一固定点分别做匀速圆周运动,周期均为t,两颗恒星之间的距离为r,试推算这个双星系统的总质量。(引力常量为g)【解析】:设两颗恒星的质量分别为m1、m2,做圆周运动的半径分别为r1、r2,角速度分别为1、2。根据题意有12r1r2r根据万有引力定律和牛顿定律,有gg联立以上各式解得根据解速度与周期的关系知联立式解得11宇航员在地球表面以一定初速度竖直上抛一小

23、球,经过时间t小球落回原处;若他在某星球表面以相同的初速度竖直上抛同一小球,需经过时间5t小球落回原处。(取地球表面重力加速度g10 m/s2,空气阻力不计)求该星球表面附近的重力加速度g/;已知该星球的半径与地球半径之比为r星:r地1:4,求该星球的质量与地球质量之比m星:m地。解:故:,所以可解得:m星:m地112:5421:80, 12神奇的黑洞是近代引力理论所预言的一种特殊天体,探寻黑洞的方案之一是观测双星系统的运动规律。天文学家观测河外星系大麦哲伦云时,发现了lmcx-3双星系统,它由可见星a和不可见的暗星b构成。两星视为质点,不考虑其它天体的影响,a、b围绕两者连线上的o点做匀速圆

24、周运动,它们之间的距离保持不变,如图所示。引力常量为g,由观测能够得到可见星a的速率和运行周期t。(1)可见星a所受暗星b的引力可等效为位于o点处质量为的星体(视为质点)对它的引力,设a和b的质量分别为、,试求(用、表示);(2)求暗星b的质量与可见星a的速率、运行周期t和质量之间的关系式;(3)恒星演化到末期,如果其质量大于太阳质量的2倍,它将有可能成为黑洞。若可见星a的速率,运行周期,质量,试通过估算来判断暗星b有可能是黑洞吗?()(1)设a、b的圆轨道半径分别为、,由题意知,a、b做匀速圆周运动的角速度相同,设其为。由牛顿运动定律,有 设a、b之间的距离为,又,由上述各式得 由万有引力定

25、律,有,将代入得 令 比较可得 (2)由牛顿第二定律,有 又可见星a的轨道半径 由式解得 (3)将代入式,得代入数据得 设,将其代入式,得可见,的值随的增大而增大,试令,得 若使式成立,则必大于2,即暗星b的质量必大于2,由此得出结论:暗星b有可能是黑洞。2014高考物理必考热点分类集中营3知识目标一、串联电路电路中各处电流相同i=i1=i2=i3=串联电路两端的电压等于各电阻两端电压之和.u=u1+u2+u3串联电路的总电阻等于各个导体的电阻之和,即r=r1r2rn串联电路中各个电阻两端的电压跟它的阻值成正比,即串联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成正比,即二、并联电路并联电路中各支路两端

26、的电压相同u=u1=u2=u3并联电路子路中的电流等于各支路的电流之和i=i1i2i3=并联电路总电阻的倒数等于各个导体的电阻的倒数之和。=+,当并联电路是由n个相同的电阻r并联而成时,总电阻r总= ;当并联电路只有两个支路时,则总电阻为r总= 并联电路中通过各个电阻的电流踉它的阻值成反比,即i1r1i2r2=inrn= u并联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成反比,即p1r1=p2r2=pnrn=u2【例1】如图所示,p为一块均匀的半圆形薄电阻合金片,先将它按图甲方式接在电极a、b之间,测出电阻为r,然后再将它按图乙方式接在c、d之间,这时p的电阻为( ) a. r; b. r/2 ;c.

27、 r/4; d. 4r简析:将半圆形合金片从中间(图中虚线所示)割开,分成完全相同的两块,设每块电阻力r0,则图中甲连接方式相当于两个电阻并联,图乙连接相当于两个电阻串联 rab=r0/2=r rcd=2r04r答案:d 点评:巧妙选取相同的电阻,运用电阻的串并联特点来分析是解决此题的特点【例2】如图中三个r1、r2、r3,电流表的内阻忽略不计,则通过三个电阻的电流强度之比和两个电流表读数之比各为多少?解析:原图可变换成附图所示电路,三个电阻组成并联电路流过三个电阻电流强度之比i1:i2:i3=1/ r1:1/ r2:1/ r3=r2r3:r1r3:r1r2电流表a1和a2的读数之比i1/:i

28、2/=(i2 i3):(i1 i2)r1(r2r3):r3(r1r2)答案:i1:i2:i3=1/ r1:1/ r2:1/ r3,i1/:i2/=r1(r2r3):r3(r1r2)【例3】图中电源电压u5 v,内阻不计,v1、v2、v3、三个电压表的内电阻相同,其中v1、v2的读数分别为3v、2v,试求电压表v3的读数简析:v1表的读数大于v2表的读数,v1表通过的电流i1大于v2表通过的电流i2, 并且等于v2表和v3表通过的电流之和, 即i1i2十i3, 三个电压表的内阻相同,设为rv,则 i1rv= i2 rv十i3 rv 得:v1v2v3 v3v1v2=3v2v=1v点评:电压表的示数

29、为本身的电压值,此题是把三个电压表当成三个相同的电阻来讨论的【例4】有三个电阻,其阻值分别为10 、20、30,现在它们分别按不同方式连接后加上相同的直流电压,问:(1)在总电路上可能获得的最大电流和最小电流之比为多少?(2)对20电阻来说,在各种可能连接方式中能使它获得最大功率的,有哪些连接方式?获得最小功率的有哪些连接方式?(只要求画电路图表示)解析:如图所示(1)在电压不变的情况下,三电阻并联时总电阻最小,电流最大;三电阻串联时总电阻最大,电流最小= ,r并=60/11 r串=102030,r串=60 ,i最大/i最小=r串/r并=11(2)使20 电阻获得最大功率的连接方式有:a、b,

30、获得最小功率的连接方式是c。答案:(1)11;(2)20 电阻获得最大功率的是 a、b,最小功率的是c【例5】如图所示,a、b两点间的电压为u,c1= nc2,两个完全相同的电压表的示数分别为: au1u/(n1),u2=nu/(n1); bu1u/2,u2=u/2; cu1nu/(n1),u2=u/(n1); d无法判断两电压表的示数 解析:电压表串联接在电压u上,所示两只相同的电压表的分压作用相同,它们的示数相同,均为u2而两电容器是分别与两电压表并联,两电容器两端的电压分别与两电压表两端的电压相等,所以是b选项正确点评两电容器是串联接在电路上,若是认为两电压表是测电容器两端的电压,这就犯

31、了定势思维的错误、电容器两端的电压不能用电压表来测量,只能用静电计测量,不要把电压表看成是测电压的,而应把两电压表看成两个相同的电阻串联接在电源上,而电容器两端的电压在电路中总是等于与它并联的电阻两端的电压在阻容电路中,电容器两端的电压总是等于与它并联的电阻两端的电压,这是一个基本原则【例6】图中的 a为理想电流表,v1和v2为理想电压表,r1为定值电阻,r2为可变电阻,电池e内阻不计,下列说法中不正确的是 ar2不变时,v2读数与a读数之比等于r1 br2不变时,v1读数与a读数之比等于r1 cr2改变一定量时,v2读数的变化量与v1读数变化量之和一定为零 dr2改变一定量时,v2读数的变化

32、量与v1读数变化量之和不一定为零解析:根据电路的连接形式可知:任意一个电压表的读数与电流表的读数之比均等于与电压表并联的电阻,所以b选项正确;电池的内阻不计,说明电源两端电压不变,则两电压表之和不变,而当r2变化时,则两电压表的变化和一定为零(一个增加,一个减小),c选项正确点评:本题为高考试题,考查的是对电路连接形式的认识,两电压表分两电阻并联,当一个电阻变化时,它的分压作用变化,导致另一个电阻的分用也发生了变化规律方法 1、电路结构分析电路的基本结构是串联和并联,分析混联电路常用的方法是: 节点法:把电势相等的点,看做同一点回路法:按电流的路径找出几条回路,再根据串联关系画出等效电路图,从

33、而明确其电路结构 其普遍规律是:凡用导线直接连接的各点的电势必相等(包括用不计电阻的电流表连接的点)。在外电路,沿着电流方向电势降低。凡接在同样两个等势点上的电器为并联关系。不加声明的情况下,不考虑电表对电路的影响。r1【例7】图中所示电路由8个不同的电阻组成,已知r1=12,其余电阻阻值未知,测得a、b之间总电阻为4。今将r1换成6的电阻,则a、b间的总电阻变为 。解析:利用等效代换的办法处理:即将除去r1之后的7个不同的电阻对a、b两点间的等效阻值设为r,则总的对a、b间的等效电阻值就为r1与r之并联等效值,由并联电路规律有=,=,联立求得rab=3。k1红黄【例8】电饭锅是一种可以自动煮

34、饭并自动保温,又不会把饭烧焦的家用电器。如图,它的电路由控制部分ab和工作部分bc组成。k1是限温开关,手动闭合,当温度达到103时自动断开,不能自动闭合.k2是自动开关,当温度超过800c时自动断开,温度低于700c时自动闭合。r2是限流电阻,阻值2140 , r 1是工作电阻,阻值60.锅中放好适量的米和水,插上电源(220v,50 hz),手动闭合k1后,电饭锅就能自动煮好米饭并保温。(1)简述手动闭合k1后,电饭锅加热、保温过程的工作原理。(2)加热过程电饭锅消耗的电功率p1是多大?k1,k2都断开时电饭锅消耗的电功率p2是多大?(3)若插上电源后没有手动闭合k1,能煮熟饭吗?为什么?

35、解析:(1)插上电源,手动闭合k1后由于室温肯定低于700c所以当时k2也是闭合的,红灯亮,所以r2被短路,只有r1工作,功率p1较大,使米和水被加热,当温度升到800c时k2断开。但k1仍闭合,r2仍被短路,功率仍为p1,所以温度继续升高,把水烧开,这时温度将保持在1000c直到水分蒸发完毕,温度继续升高到1030c时k1断开且不再自动闭合,这时饭已煮好,r1,r2串联,黄灯亮,热功率p2较小,电饭锅发出的电热小于它向外释放的热,温度开始降低,当温度降低到700c时,k2自动闭合,功率又变为p1,使饭的温度升高,到800c时k2自动断开,温度又开始降低如此使电饭锅处于保温状态,直到关闭电源。

36、 (2)加热过程电饭锅消耗的电功率p1=u2/r1=807w;k1, k2都断开时,电饭锅消耗的电功率p2=u2(r1r2)22 w. (3)若k1未闭合,开始k2总是闭合的,r2被短路,功率为p1,当温度上升到800c时,k2自动断开,功率降为p2,温度降低到700c,k2自动闭合温度只能在700c800c变化,不能把水烧开,不能煮熟饭.【例9】在图所示的电路中,a、b、c分别表示理想电流表或电压表,它们的示数以安或伏为单位.当电键s闭合后,a、b、c三表示数分别为1、2、3时,灯l1、l2正好均正常发光.已知灯l1、l2的额定功率之比为31,则可判断a.a、b、c均为电流表 b.a、b、c

37、均为电压表c.b为电流表,a、c为电压表d.b为电压表,a、c为电流表acbl1l2s解答:若三个表均为电流表,则电路出现短路,灯不可能正常发光,故选项a错;若三个表均为电压表,则电路出现断路,灯亦不能正常发光,故选项b错;若b为电流表,a和c为电压表,则两灯串联,a表测l1的电压,c表测l2的电压,即为,故选项c错; 若b为电压表,a和c为电流表,则两灯并联,a表测l2的电流,c表测l1的电流,故有,故选项d正确.【答案】 d 2、电表的改装(1)灵敏电流表(也叫灵敏电流计):符号为,用来测量微弱电流,电压的有无和方向其主要参数有三个:内阻rg满偏电流ig:即灵敏电流表指针偏转到最大刻度时的

38、电流,也叫灵敏电流表的电流量程满偏电压ug:灵敏电流表通过满偏电流时加在表两端的电压以上三个参数的关系ug= ig rg其中ig和ug均很小,所以只能用来测量微弱的电流或电压(2)电流表:符号,用来测量电路中的电流,电流表是用灵敏电流表并联一个分流电阻改装而成如图所示为电流表的内部电路图,设电流表量程为i,扩大量程的倍数n=i/ig,由并联电路的特点得:igrg=(iig)r, 内阻,由这两式子可知,电流表量程越大,rg越小,其内阻也越小.(3)电压表:符号,用来测量电路中两点之间的电压电压表是用灵敏电流表串联一个分压电阻改装而成,如图所示是电压表内部电路图设电压表的量程为u,扩大量程的倍数为

39、n=u/ug,由串联电路的特点,得: u=ugigr, ig =ug /rg, 电压表内阻,由这两个式子可知,电压表量程越大,分压电阻就越大,其内阻也越大(4)半值分流法(也叫半偏法)测电流表的内阻,其原理是:当s1闭合、s2打开时:当s2再闭合时:,联立以上两式,消去e可得: 得: 可见:当r1r2时, 有:(5)非理想电表对电路的影响不能忽略,解题时应把它们看作是能显示出本身电压或电流的电阻器.用电压表测得的电压实际上是被测电路与电压表并联后两端的电压,由于电压表内阻不可能无限大,因此测得的电压总比被测电路两端的实际电压小,表的内阻越大,表的示数越接近于实际电压值.用电流表测得的电流,实质

40、上是被测量的支路(或干路)串联一个电阻(即电流表内阻)后的电流.因此,电流表内阻越小,表的示数越接近于真实值.【例10】电流一电压两用电表的电路如图所示已知图中s是双刀双掷开关,a, b,c、d,e、f为接线柱双刀双掷开关的触刀掷向a,b,e与a接通,f与b接通;掷向c, d, e与c接通,f与d接通电流表g的量程是0. 001 a,内阻是100,电阻r1的阻值为9900, r2的阻值是1.0l ,(1)触刀掷向a,b时,此两用表是什么表?量程是多大?(2)触刀掷向c, d时,此两用表是什么表?量程是多大?分析:用改装成电流表时需要并联一个电阻, 改装成电压表时需要串联一个电阻,根据这个原理可

41、以判断出是什么表,并算出其量程解析:(1)触刀掷向ab时,r1与串联,是电压表,其量程为u=ig(r1rg)=0.001(1009900)=10v.(2)触刀掷向cd时,r2与并联,是电流表,其量程为【例11】如图所示,四个相同的表头分别改装成两个安培表和两个伏特表。安培表a1的量程大于a2的量程,伏特表v1的量程大于v2的量程,把它们按图接入电路,则安培表a1的读数 安培表a2的读数;安培表a1的偏转角 安培表a2的偏转角;伏特表v1的读数 伏特表v2的读数;伏特表v1的偏转角 伏特表v2的偏转角;(填“大于”,“小于”或“等于”) 解:两电流表并联,两表头两端的电压相同,流过的电流相同,故

42、偏角相同,但因a1的量程大,故a1的示数大于a2的示数. 当把v1和v2串联使用时,组成电压表的电流表和分压电阻都是串联关系,通过完全相同的两只电流表的电流强度也相等,指针偏转角度相等.根据串联电路的电压分配关系,分配在v1和v2两端电压,即v1和v2读数之比等于两只电压表的内阻之比. 伏特表v1的量程大,所以读数大。【例12】将两个相同的表头,分别改装成一只电流表和一只电压表,一个同学在做实验时误将这两个表串联起来,则a.两表指针都不偏转 b.两表指针偏角相同c.电流表指针有偏转,电压表指针几乎不偏转d.电压表指针有偏转,电流表指针几乎不偏转解答:把完全相同的表头,分别改制成一只电流表和一只

43、电压表,串联接入电路中时,电流表中均有电流通过,两表指针都偏转,只是电压表中的电流表处在干路中通过的电流大,偏转角也大.【例13】电源的电动势和内阻都保持一定,现用两个不同的电压表先后直接接到电源的两极上,电压表的读数是u1,电压表的读数是u2,已知电压表的内阻依次是r1、r2,且r1r2,那么由于两电压表内阻不同,将是a.u1一定小于u2 b.u1一定大于u2c.若将两个电压表同时并接在电源的两极时,读数一定不同d.若将两个电压表串联后接在电源的两极时,两电压表读数之和一定大于u1解答:因r1r2,则用电压表i测量时电路总电阻大于用电压表测量.由闭合电路欧姆定律可知i1i2,因此,用电压表测

44、量时因内电压小而路端电压大,即u1u2.若两个电压表并联测量时,因两电压表并联,则测量电压必相同.若两电压表串联接在电源两极,因总电阻大于r1,总电源小于i1,故内电压必小于单独用电压表测量时的内电压,因此,路端电压(即两电压表读数之和)一定大于u1.答案bd2014高考物理必考热点分类集中营4试题展示1以下关于电流表与电压表的说法中,正确的是a都是用电流表g与电阻并联改装而成的b都是用电流表g与电阻串联改装而成的c它们本身都有内阻,只是电流表的内阻一般很小,而电压表的内阻一般很大d电流表的内阻肯定比用来改装的电流表g的内阻大,而电压表的内阻肯定比用来改装的电流表g的内阻小【解析】 电流表是由

45、灵敏电流表g并联一个较小的分流电阻改装而成,电压表是由灵敏电流表g串联一个较大的分压电阻改装而成,所以,电流表的内阻小于灵敏电流表g的内阻,电压表的内阻大于灵敏电流表g的内阻,电流表的内阻一般很小,电压表的内阻一般很大 【答案】 c2以下说法中,正确的是a采用伏安法测电阻时,只要仪器选得正确,可保证没有系统误差b用伏安法测电阻,不论是用电流表外接法,还是电流表内接法,都存在系统误差c用欧姆表测电阻,既准确又方便d伏安法测电阻,存在系统误差的原因是由于电流表的分压【解析】 伏安法测电阻不能保证没有误差,只有减小误差【答案】 b3以下关于欧姆表的说法中,不正确的是a表盘刻度是非均匀的,从零刻度开始

46、,刻度值越大处,刻度越密b红表笔是与表内电源的正极相连的c测电阻时,首先要红黑表笔直接相连,调好零点后再去测电阻d为了减小误差,应尽量使指针指向中间左右的刻度处【解析】 欧姆表表盘刻度是非均匀的,刻度值越大处,刻度越密【答案】 b4如图所示,两个电阻的阻值均为100 ,a、b两端的电压保持12 v不变,现用一个内阻为1.45 k的电压表去测量某个电阻两端的电压,读数为a6 v b5.8 vc5.2 v d6.8 v【解析】 电压表与电阻r的并联电阻为r 93.5 电压表的读数为uv v5.8 v【答案】 b5如图所示,电路中l1、l2、l3是三盏完全相同的白炽小灯泡,把它们串联后接在电压恒为6

47、 v的电源上,三个小灯泡都正常发光,后来三个小灯泡都不亮了,用电压表接ac两端时,示数是6 v;接bd两端时,电压表示数为零接ab两端时,示数也为零导线连接良好,则灯丝烧断的小灯泡可能是a仅是l1 b仅是l2cl1和l2 d2和l3【解析】 由ubd0,知l1断;uab0,可知l2断【答案】 c6、某同学设计了一个转向灯电路(题15图),其中l为指示灯,l1、l2分别为左、右转向灯,s为单刀双掷开关,e为电源.当s置于位置1时,以下判断正确的是a. l的功率小于额定功率b. l1亮,其功率等于额定功率c. l2亮,其功率等于额定功率d. 含l支路的总功率较另一支路的大【答案】a【解析】本题考查

48、电路分析的有关知识,本题为中等难度题目。由电路结构可知,当s置于1位置时,l与l2串联后再与l1并联,由灯泡的额定电压和额定功率可知,l1和l2的电阻相等。l与l2串联后的总电阻大于l1的电阻,由于电源电动势为6伏,本身有电阻,所以l1两端电压和l与l2的总电压相等,且都小于6伏,所以三只灯都没有正常发光,三只灯的实际功率都小于额定功率。含l的支路的总电阻大于l1支路的电阻,由于两条支路的电压相等,所以。含l的支路的总功率小于另一支路的功率。7经过精确校准的电压表v1和v2当分别用来测量某线路中电阻r两端a、b间的电压时,如图所示,读数依次为12.7 v和12.3 v,则a、b间的实际电压略大

49、于12.7 va、b间的实际电压略小于12.3 v电压表v1的内阻大于v2的内阻电压表v1的内阻小于v2的内阻以上判断正确的是a bc d【解析】 并联电压表后,使a、b间的电阻变小,从而使a、b间的电压变小,即电压表的示数比a、b间没有接电压表时的实际电压略小些,而且,电压表的内阻越大,电压表的示数越大,越接近于a、b间没接电压表时的实际电压值故电压表v1的内阻较大,a、b间的实际电压略大于12.7 v和正确,选a【答案】 a8有一个电压表的量程为3 v,内阻为900 ,由于没有电流表,需要将其改装成一个量程为0.6 a的电流表,则应该_联一个阻值为_的电阻,当用改装好的电流表去测某一电流时

50、,指针的读数为1.2 v,则对应的电流为_a【解析】 应并联一个分流电阻r,则iv a airiaiv0.6 a a ar 5 当改装后的电流表的指针指在1.2 v的位置时,对应的电流为i0.6 a0.24 a【答案】 并;5;0.249如图所示,r1与r2串联,它们两端的电压恒定,用同一个电压表分别测得r1和r2两端的电压为u1和u2,则u1u2_(r1与r2为已知量)【解析】 设电压表内阻为r,由得,【答案】 r1r210有一未知电阻rx,为了较准确地测出电阻值,先后用如图所示的甲、乙两种电路进行测试,利用甲电路测得的数据为2.7 v、5.0 ma,利用乙电路测得的数据为2.8 v、4.0

51、 ma,那么该电阻测量值较准确的数值等于_,测量值与真实值的偏差情况是_【解析】 在甲、乙测试电路中,电流由5 ma变为4 ma,说明电压表分流较大,所以应选用乙图,rx 700 ,由于毫安表分压,因而测量值大于真实值【答案】 700;比真实值偏大11如图所示,电压表v1和v2的读数都是3.5 v,如果对调这两个电压表,则v1的读数为3.0 v,v2的读数为4.0 v,求这两个电压表的内阻(不计电源内阻)【解析】 串联电路中,电阻两端的电压与电阻成正比又由并联电阻的特点可得由可得r1240 ,r2300 【答案】 r1240 ;r2300 12一只量程为15 v的电压表,串联一个3 k的电阻后

52、,再去测量实际电压为15 v的路端电压时,电压表示数为12 v,那么这只电压表的内阻是_k用这串联着3 k电阻的电压表测量某段电路两端电压时,如果电压表的示数为4 v,则这段电路的电压实际为_v【解析】 设电压表内阻为rg,则12由得rg12 k设实际电压为u,则:由式得u5 v【答案】 12;513如图所示,将一个改装的电流表接入电路进行校准,发现待测表的读数比标准表的读数偏大一些,如表头的ig是准确的,出现的误差可能是下述哪种原因引起的rg的测量值比真实值偏大rg的测量值比真实值偏小所并联的r并比公式r并计算出的r并小所并联的r并比公式r并计算出的r并大以上判断正确的是a b c d【解析】 待测表读数偏大,表明通过待测

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