2024年高中物理新教材同步學(xué)案 必修第三冊 第11章　章末素養(yǎng)提升（含解析）

章末素養(yǎng)提升物理觀念電流1.電流的定義式：I＝eq\f(q,t)，其物理意義：單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量，規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流的方向2.電流的微觀表達(dá)式：I＝nqSv電阻1.定義式：導(dǎo)體兩端的電壓U與通過導(dǎo)體的電流I的比值R＝eq\f(U,I)2.決定式：R＝ρeq\f(l,S)，式中ρ叫作這種材料的電阻率串、并聯(lián)電路1.串聯(lián)電路：各處電流相等，總電壓等于各部分電壓之和，總電阻等于各部分電阻之和2.并聯(lián)電路：總電流等于各支路電流之和，各支路兩端電壓相等，總電阻的倒數(shù)等于各支路電阻的倒數(shù)之和多用電表1.了解多用電表的基本結(jié)構(gòu)，知道多用電表的測量功能2.會使用多用電表測量電壓、電流和電阻3.會使用多用電表測量二極管的正反向電阻，會排查電路故障科學(xué)思維1.能從微觀視角和宏觀表現(xiàn)分析電流的形成2.會用控制變量法設(shè)計探究電阻與長度、橫截面積及材料的定量關(guān)系的實驗方案3.熟練掌握伏安法測電阻的內(nèi)接和外接的誤差分析和對電路的選擇4.理解滑動變阻器的限流式接法和分壓式接法科學(xué)探究1.知道游標(biāo)卡尺和螺旋測微器的測量原理，會正確使用游標(biāo)卡尺和螺旋測微器，能根據(jù)實際情況選擇合適的測量工具2.能夠掌握測量金屬電阻率的實驗原理和方法3.會根據(jù)實驗數(shù)據(jù)描繪U－I圖像，求出電阻值。能根據(jù)串、并聯(lián)電路的規(guī)律，對實驗誤差進(jìn)行分析4.認(rèn)識多用電表的表盤結(jié)構(gòu)及選擇開關(guān)的功能，掌握多用電表的操作程序與使用要求，會使用多用電表測量電壓、電流和電阻及判斷二極管的極性，知道減小實驗誤差的方法科學(xué)態(tài)度與責(zé)任1.養(yǎng)成自覺遵守實驗操作規(guī)程和謹(jǐn)慎操作的習(xí)慣2.能認(rèn)識物理測量的精度依賴于實驗器材，而且測量是有誤差的3.通過分組實驗，討論、交流，培養(yǎng)團(tuán)隊合作意識例1(多選)(2022·重慶市第七中學(xué)校高二期中)下列關(guān)于電流的說法中正確的是()A．電流既有大小，又有方向，負(fù)電荷的定向移動方向即電流的方向B．在電源內(nèi)部，電流從正極流向負(fù)極C．根據(jù)電流的微觀表達(dá)式I＝nqSv可知，其他條件相同時，電子移動的平均速率越大通過導(dǎo)體的電流越大D．根據(jù)電流的定義式I＝eq\f(q,t)，單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體的電荷量越多，電流就越大答案CD解析電流既有大小，又有方向，但電流是標(biāo)量，物理學(xué)上規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流方向，故A錯誤；在電源內(nèi)部，電流從電源負(fù)極流向正極，故B錯誤；根據(jù)電流的微觀表達(dá)式可知，其他條件相同時，電子移動的平均速率越大，通過導(dǎo)體的電流越大，故C正確；根據(jù)電流的定義式可知，單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多，電流就越大，故D正確。例2(2022·招遠(yuǎn)市第二中學(xué)高二階段練習(xí))某科研團(tuán)隊宣稱已成功制備出具有較高電導(dǎo)率的砷化鈮納米帶材料，據(jù)介紹該材料的電導(dǎo)率是石墨烯的1000倍。電導(dǎo)率σ就是電阻率ρ的倒數(shù)，即σ＝eq\f(1,ρ)。下列說法正確的是()A．材料的電導(dǎo)率越小，其導(dǎo)電性能越強(qiáng)B．材料的電導(dǎo)率與材料的形狀有關(guān)C．電導(dǎo)率的單位是Ω－1·m－1D．電導(dǎo)率大小與溫度無關(guān)答案C解析電導(dǎo)率越小，材料的電阻率越大，其導(dǎo)電性能越差，A錯誤；材料的電導(dǎo)率與材料的形狀無關(guān)，由材料本身的性質(zhì)決定，受溫度的影響，當(dāng)溫度發(fā)生變化時，電導(dǎo)率的大小會改C正確。例3(2022·咸陽市高二期中)一根長為L，橫截面積為S的金屬棒，其材料的電阻率為ρ，棒內(nèi)單位體積的自由電子數(shù)為n，電子的質(zhì)量為m、電荷量為e，在棒兩端加上恒定的電壓U，金屬棒內(nèi)自由電子定向移動的平均速率為()A.eq\f(U,neρL) B.eq\f(US2,neρL)C．neρL D.eq\f(neρL,U)答案A解析根據(jù)電流的微觀表達(dá)式可知I＝neSv，由歐姆定律可知R＝eq\f(U,I)，由電阻定律可知R＝ρeq\f(L,S)，聯(lián)立解得v＝eq\f(U,neρL)，故A正確。例4如圖所示為某控制電路的一部分，已知UAA′＝24V，如果電阻R＝6kΩ，R1＝6kΩ，R2＝3kΩ，則UBB′不可能為()A．12VB．8VC．6VD．3V答案D解析由題圖可知，BB′輸出的是下半部分電阻兩端的電壓，當(dāng)兩電阻均不接入電路時，UBB′＝24V；當(dāng)只有R1接入時，輸出電壓UBB′＝eq\f(R1,R1＋R)UAA′＝12V；當(dāng)只有R2接入時，輸出電壓UBB′＝eq\f(R2,R2＋R)UAA′＝8V；當(dāng)兩電阻均接入時，R1和R2并聯(lián)部分的電阻R′＝eq\f(R1R2,R1＋R2)＝2kΩ，則UBB′＝eq\f(R′,R′＋R)UAA′＝6V，故選D。例5(2022·衡陽縣江山高級中學(xué)高二期中)某燈泡的U－I圖像如圖所示，下列說法正確的是()A．小燈泡的電阻隨著電流的增大而減小B．小燈泡的電阻隨著電壓的增大而減小C．小燈泡是非線性電阻，所以不能計算出其在某狀態(tài)下的電阻D．當(dāng)小燈泡兩端的電壓為0.5V時，它的電阻約為eq\f(1,12)Ω答案D解析由題圖可知，隨著電流的增加圖像上各點與原點連線的斜率變大，則小燈泡的電阻隨著電壓、電流的增大而增大，選項A、B錯誤；小燈泡是非線性電阻，用某狀態(tài)下的電壓與電流可計算在某狀態(tài)下的電阻，選項C錯誤；由圖像可知，當(dāng)小燈泡兩端的電壓為0.5V時，電流為6A，則它的電阻約為R＝eq\f(U,I)＝eq\f(0.5,6)Ω＝eq\f(1,12)Ω，故D正確。例6某同學(xué)要測量一待測電阻Rx(約300Ω)的阻值，現(xiàn)提供了下表中的器材：電池組U提供3V電壓滑動變阻器R1(0～40kΩ，額定電流1A)電壓表V(量程0～3V，內(nèi)阻約3kΩ)滑動變阻器R2(0～20Ω，額定電流2A)電流表A1(量程0～10mA，內(nèi)阻約2Ω)開關(guān)S電流表A2(量程0～0.6A，內(nèi)阻約0.25Ω)導(dǎo)線若干為了使實驗便于操作，且使實驗誤差盡可能小，則：(1)電流表應(yīng)選用________，滑動變阻器應(yīng)選用________(均填寫字母代號)；(2)在圖甲所示虛線框內(nèi)畫出測量電路的原理圖(電路中各器材要求用題中給定的符號標(biāo)出)；(3)若該同學(xué)已正確選用器材，并連接好部分實驗電路如圖乙所示，請在圖乙中完成其余的電路連接。答案(1)A1R2(2)見解析圖(3)見解析圖解析(1)流過待測電阻的最大電流約為Imax＝eq\f(U,Rx)≈10mA，