2021-2022學(xué)年新教材高中物理第十一章電路及其應(yīng)用章末復(fù)習(xí)學(xué)案新人教版必修第三冊

章末復(fù)習(xí)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.從搬運(yùn)電荷的角度進(jìn)一步了解電源在電路中的作用,加深對電流產(chǎn)生的原因以及電流的定義的理解,培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)動與相互作用觀念。2.了解電阻的定義,在新授課通過實(shí)驗(yàn),探究并了解金屬導(dǎo)體的電阻與長度和橫截面積的定量關(guān)系的根底之上,進(jìn)一步加深對電阻定律的理解。3.了解串、并聯(lián)電路電阻的特點(diǎn),并會進(jìn)行電表的改裝的計算,通過模型建構(gòu)鍛煉學(xué)生的科學(xué)思維。自主預(yù)習(xí)根底回憶一、電流1.形成的條件:導(dǎo)體中有;導(dǎo)體兩端存在。

2.標(biāo)矢性:電流是量,定向移動的方向規(guī)定為電流的方向。

3.兩個表達(dá)式:①定義式:;②決定式:。

二、電阻及電阻定律1.電阻(1)定義:導(dǎo)體對電流的阻礙作用,叫作導(dǎo)體的電阻。(2)公式:。

(3)單位:國際單位是歐姆(Ω)。(4)決定因素:導(dǎo)體的電阻反映了導(dǎo)體阻礙電流的性質(zhì),其大小由導(dǎo)體本身決定,與加在導(dǎo)體兩端的電壓和通過導(dǎo)體的電流(填“有關(guān)〞或“無關(guān)〞)。

2.電阻定律(1)內(nèi)容:同種材料的導(dǎo)體,其電阻R與它的長度l成,與它的橫截面積S成。導(dǎo)體電阻還與構(gòu)成它的材料有關(guān)。

(2)公式:,其中l(wèi)是導(dǎo)體的長度,S是導(dǎo)體的橫截面積,ρ是導(dǎo)體的,其國際單位是歐·米,符號為Ω·m。

(3)適用條件:粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體或濃度均勻的電解質(zhì)溶液。3.電阻率(1)計算式:ρ=R。(2)物理意義:反映導(dǎo)體的,是導(dǎo)體材料本身的屬性。

(3)電阻率與溫度的關(guān)系金屬:電阻率隨溫度升高而;

負(fù)溫度系數(shù)半導(dǎo)體:電阻率隨溫度升高而。

三、串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)1.特點(diǎn)比照工程串聯(lián)并聯(lián)電流I=I1=I2=…=InI=

電壓U=U1+U2+…+UnU=

電阻R=R1+R2+…+Rn=

2.幾個常用的推論(1)串聯(lián)電路的總電阻其中任一局部電路的總電阻。

(2)并聯(lián)電路的總電阻其中任一支路的總電阻,且小于其中最小的電阻。

(3)無論電阻怎樣連接,每一段電路消耗的總電功率P總是等于各個電阻消耗電功率之和。(4)無論電路是串聯(lián)還是并聯(lián),電路中任意一個電阻變大時,電路的總電阻變大。自測題組1.思考判斷(1)由R=知,導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體兩端電壓成正比,與流過導(dǎo)體的電流成反比。()(2)由I=知,導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體的電阻成反比。()(3)由ρ=知,導(dǎo)體的電阻率與導(dǎo)體的電阻和橫截面積的乘積成正比,與導(dǎo)體的長度成反比。()2.安培提出了著名的分子電流假說,根據(jù)這一假說,電子繞核運(yùn)動可等效為一環(huán)形電流。設(shè)電荷量為e的電子以速率v繞原子核沿順時針方向做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動,關(guān)于該環(huán)形電流的說法,正確的選項(xiàng)是()A.電流大小為,電流方向?yàn)轫槙r針B.電流大小為,電流方向?yàn)轫槙r針C.電流大小為,電流方向?yàn)槟鏁r針D.電流大小為,電流方向?yàn)槟鏁r針3.兩導(dǎo)體的I-U關(guān)系如下圖,圖線1表示的導(dǎo)體的電阻為R1,圖線2表示的導(dǎo)體的電阻為R2,那么以下說法正確的選項(xiàng)是()A.R1∶R2=1∶3B.R1∶R2=3∶1C.將R1與R2串聯(lián)后接于電源上,那么電流比為I1∶I2=1∶3D.將R1與R2并聯(lián)后接于電源上,那么電流比為I1∶I2=1∶1課堂探究一、重點(diǎn)問題提煉(一)電流的理解及其三個表達(dá)式的應(yīng)用工程公式適用范圍字母含義公式含義定義式I=一切電路q為時間t內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量反映了I的大小,但不能說I∝q,I∝微觀式I=nqSv一切電路n:導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)q:每個自由電荷的電荷量S:導(dǎo)體橫截面積v:電荷定向移動速率從微觀上看n、q、S、v決定了I的大小決定式I=金屬、電解液U:導(dǎo)體兩端的電壓R:導(dǎo)體本身的電阻I由U、R決定I∝UI∝(二)電阻、電阻定律的理解與應(yīng)用1.電阻與電阻率的區(qū)別(1)電阻是反映導(dǎo)體對電流阻礙作用大小的物理量,電阻率是反映材料導(dǎo)電性能好壞的物理量。(2)導(dǎo)體的電阻與電阻率無直接關(guān)系,即電阻率大,電阻不一定大;電阻率小,電阻不一定小。2.兩個公式的比照公式R=R=ρ字母含義U:導(dǎo)體兩端的電壓I:通過導(dǎo)體的電流ρ:材料的電阻率l:沿電流方向?qū)w的長度S:垂直電流方向?qū)w的橫截面積公式含義提供了測定電阻的一種方法說明了電阻的決定因素3.導(dǎo)體變形后電阻的分析方法某一導(dǎo)體的形狀改變后,討論其電阻變化應(yīng)抓住以下三點(diǎn):(1)導(dǎo)體的電阻率不變。(2)導(dǎo)體的體積不變,由V=lS可知l與S成反比。(3)在ρ、l、S都確定之后,應(yīng)用電阻定律R=ρ求解。二、疑難問題剖析電表的兩種改裝的比擬工程改裝成電壓表改裝成電流表內(nèi)部電路改裝原理串聯(lián)分壓并聯(lián)分流改裝后的量程U=Ig(Rg+R)I=Ig量程擴(kuò)大的倍數(shù)n==n==接入電阻的阻值R=-Rg=(n-1)RgR==改裝后的總內(nèi)阻RV=Rg+R=nRgRA==校準(zhǔn)電路三、例題展示【例題1】如下圖為一磁流體發(fā)電機(jī)示意圖,A、B是平行正對的金屬板,等離子體(電離的氣體,由自由電子和陽離子構(gòu)成,整體呈電中性)從左側(cè)進(jìn)入,在t時間內(nèi)有n個自由電子落在B板上,那么關(guān)于R中的電流大小及方向判斷正確的選項(xiàng)是()A.I=,從上向下 B.I=,從上向下C.I=,從下向上 D.I=,從下向上【變式訓(xùn)練1】(多項(xiàng)選擇)截面積為S的導(dǎo)線中通有電流I。導(dǎo)線每單位體積中有n個自由電子,每個自由電子的電荷量是e,自由電子定向移動的速率是v,那么在時間Δt內(nèi)通過導(dǎo)線截面的自由電子數(shù)是()A.nSvΔt B.nvΔt C. D.【例題2】兩根完全相同的金屬裸導(dǎo)線,如果把其中的一根均勻拉長到原來的2倍,把另一根對折后絞合起來,然后給它們分別加上相同電壓后,那么在相同時間內(nèi)通過它們的電荷量之比為()A.1∶4 B.1∶8 C.1∶16 D.16∶1【變式訓(xùn)練2】用電器到發(fā)電站的距離為l,線路上的電流為I,輸電線的電阻率為ρ。為使線路上的電壓降不超過U,那么,輸電線橫截面積的最小值為()A. B. C. D.四、小微專題【例題3】如圖為某同學(xué)改裝和校準(zhǔn)毫安表的電路圖,其中虛線框內(nèi)是毫安表的改裝電路。毫安表表頭的內(nèi)阻為100Ω,滿偏電流為1mA;R1和R2為阻值固定的電阻。假設(shè)使用a和b兩個接線柱,電表量程為3mA;假設(shè)使用a和c兩個接線柱,電表量程為10mA。由題給條件和數(shù)據(jù),可以求出R1=Ω,R2=Ω。

【例題4】某同學(xué)改裝電壓表的電路圖如下圖,圖中虛線框內(nèi)是電壓表的改裝電路。表頭G滿偏電流為100μA,表頭上標(biāo)記的內(nèi)阻值為900Ω。R1、R2和R3是定值電阻。利用R1和表頭構(gòu)成1mA的電流表,然后再將其改裝為兩個量程的電壓表。假設(shè)使用a、b兩個接線柱,電壓表的量程為1V;假設(shè)使用a、c兩個接線柱,電壓表的量程為3V。那么根據(jù)題給條件,定值電阻的阻值應(yīng)選R1=Ω,R2=Ω,R3=Ω。

【情境融合】有一只量程為1mA的電流表,刻度盤共有50格,假設(shè)給它并聯(lián)一個10-2Ω的電阻,那么可將它改裝成一個量程為1A的電流表,假設(shè)要把這個量程為1mA的電流表改裝成一個量程為10V的電壓表,應(yīng)在電流表上串聯(lián)一個Ω的電阻。將這個電壓表接在某段電路上,指針偏轉(zhuǎn)40格,這段電路兩端的電壓是V。

課后練習(xí)根底穩(wěn)固訓(xùn)練1.關(guān)于電流,以下說法正確的選項(xiàng)是()A.通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多,導(dǎo)體中的電流越大B.電子運(yùn)動的速率越大,電流越大C.單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多,導(dǎo)體中的電流越大D.因?yàn)殡娏饔蟹较?所以電流是矢量2.以下說法正確的選項(xiàng)是()A.電源的電動勢在數(shù)值上等于電源在搬運(yùn)單位正電荷時非靜電力所做的功B.電阻率是反映材料導(dǎo)電性能的物理量,僅與材料種類有關(guān),與溫度、壓力和磁場等外界因素?zé)o關(guān)C.電流通過導(dǎo)體的熱功率與電流大小成正比D.電容是表征電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量,由C=可知電容的大小是由Q(帶電荷量)或U(電壓)決定的3.(多項(xiàng)選擇)兩電阻R1和R2的伏安特性曲線如下圖。從圖線可判斷()A.兩電阻阻值的關(guān)系是R1>R2B.電阻一定時,電流隨著電壓的增大而減小C.電壓相同時,通過R1的電流較大D.兩電阻串聯(lián)接入電路時,R1消耗的功率小4.如下圖是均勻的長薄片合金電阻板abcd,ab邊長為L1,ad邊長為L2,當(dāng)端點(diǎn)1、2或3、4接入電路中時,R12∶R34為()A.L1∶L2 B.L2∶L1C.1∶1 D.∶5.一個量程為0~150V的電壓表,內(nèi)阻為20kΩ,把它與一個大電阻串聯(lián)后接在110V電路的兩端,電壓表的讀數(shù)是5V。這個外接電阻是()A.240Ω B.420kΩC.240kΩ D.420Ω能力提升訓(xùn)練6.一個內(nèi)電阻可以忽略的電源,給裝滿絕緣圓管的水銀供電,通過水銀的電流為0.1A。假設(shè)把全部水銀倒在一個內(nèi)徑大一倍的絕緣圓管內(nèi)(恰好能裝滿圓管),那么通過水銀的電流將是()A.0.4A B.0.8AC.1.6A D.3.2A7.某一導(dǎo)體的伏安特性曲線如圖中AB段(曲線)所示,關(guān)于導(dǎo)體的電阻,以下說法正確的選項(xiàng)是()A.B點(diǎn)的電阻為12ΩB.B點(diǎn)的電阻為40ΩC.導(dǎo)體的電阻因溫度的影響改變了1ΩD.導(dǎo)體的電阻因溫度的影響改變了9Ω8.如下圖的電路中,A1和A2為理想電流表,示數(shù)分別為I1和I2,R1∶R2∶R3=1∶2∶3;當(dāng)ab兩點(diǎn)間加以恒定的電壓U后,以下結(jié)論正確的選項(xiàng)是()A.I1∶I2=3∶4B.I1∶I2=4∶9C.將A1、A2換成理想電壓表,其示數(shù)之比為3∶5D.將A1、A2換成理想電壓表,其示數(shù)之比為1∶1參考答案自主預(yù)習(xí)根底回憶一、1.自由電荷電壓2.標(biāo)正電荷3.I=I=二、1.(2)R=(4)無關(guān)2.(1)正比反比(2)R=ρ電阻率3.(2)導(dǎo)電性能(3)增大減小三、1.I1+I2+…+InU1=U2=…=Un++…+2.(1)大于(2)小于自測題組1.(1)×(2)√(3)×2.C3.A課堂探究【例題1】解析:由于自由電子落在B板上,那么A板上落上陽離子,因此R中的電流方向?yàn)樽陨隙?電流大小I==。A項(xiàng)正確。答案:A【變式訓(xùn)練1】AC【例題2】解析:對于第一根導(dǎo)線,均勻拉長到原來的2倍,那么其橫截面積必然變?yōu)樵瓉淼?由電阻定律可得其電阻變?yōu)樵瓉淼?倍,第二根導(dǎo)線對折后,長度變?yōu)樵瓉淼?橫截面積變?yōu)樵瓉淼?倍,故其電阻變?yōu)樵瓉淼?。給上述變化后的裸導(dǎo)線加上相同的電壓,由歐姆定律得:I1=,I2==,由I=可知,在相同時間內(nèi),電荷量之比q1∶q2=I1∶I2=1∶16。答案:C【變式訓(xùn)練2】B【例題3】解析:設(shè)使用a和b兩接線柱時,電表量程為I1,使用a和c兩接線柱時,電表量程為I2,那么使用a和b時:+Ig=I1①使用a和c時:+Ig=I2②由①②兩式得R1=15Ω,R2=35Ω。【例題4】解析:根據(jù)題意,R1與表頭G構(gòu)成1mA的電流表,那么IgRg=(I-Ig)R1,整理可得,R1==100Ω;假設(shè)使用a、b兩個接線柱,電壓表的量程為1V,那么R2==910Ω;假設(shè)使用a、c兩個接線柱,電壓表的量程為3V,那么R3==2000Ω。【情境融合】解析:將電流表并聯(lián)一個分流電阻R0,可改裝成一較大量程的電流表,設(shè)量程為I,那么I=Ig+,故Rg==9.99Ω≈10Ω。將電流表改裝成電壓表,那么需串聯(lián)一分壓電阻,設(shè)為R,那么U=Ig(Rg+R),R=-Rg=9990Ω。當(dāng)電壓表指針偏40格時,表示這段電路兩端電壓U'=U=8V。[課后練習(xí)]1.C電流的大小等于單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量,故A錯誤,C正確;電流的微觀表達(dá)式I=nqSv,電流的大小由單位體積的自由電荷數(shù)、每個自由電荷所帶電荷量、導(dǎo)體的橫截面積和電荷定向移動的速率共同決定,故B錯誤;電流是標(biāo)量,故D錯誤。2.A電源的電動勢在數(shù)值上等于電源搬運(yùn)單位正電荷時非靜電力所做的功,A正確;電阻率是反映材料導(dǎo)電性能的物理量,不僅與材料種類有關(guān),還與溫度、壓力和磁場等外界因素有關(guān),B錯誤;電流通過導(dǎo)體的熱功率與電流大小的二次方成正比,C錯誤;電容是表征電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量,由決定式C=可知電容的大小是由εr(相對介電常數(shù))、S(正對面積)及d(極板間距)等因素決定的,C=只是電容的定義式,D錯誤。3.CDI-U圖像的斜率k==,即圖像的斜率越大,電阻越小,故有R1<R2,A錯誤;根據(jù)I-U圖像可得電阻一定時,電流隨電壓的增大而增大,B錯誤;從I-U圖像中可得電壓相同時,通過電阻R1的電流較大,C正確;兩電阻串聯(lián)接入電路時,通過兩電阻的電流相同,根據(jù)公式P=I2R可得電阻越大,消耗的電功率越大,D正確。4.D設(shè)長薄片合金電阻板厚度為h,根據(jù)電阻定律R=ρ,R12=ρ,R34=