2024-2025學(xué)年高中物理第2章電路章末綜合提升教案粵教版選修3-1

PAGE8-第2章電路[體系構(gòu)建][核心速填]1．基本概念(1)電流①定義式：I＝eq\f(q,t)．②方向：與正電荷定向移動(dòng)方向相同．(2)電壓①定義式：U＝eq\f(W,q)．②計(jì)算式：U＝IR．(3)電阻①定義式：R＝eq\f(U,I)．②確定式：R＝ρeq\f(l,S)．(4)電動(dòng)勢(shì)：E＝eq\f(W,q)．2．基本規(guī)律(1)歐姆定律①部分電路歐姆定律：I＝eq\f(U,R)．②閉合電路歐姆定律：I＝E/(R＋r)．(2)電功和電熱．①電功：W＝qU＝UIt．②電熱(焦耳定律)：Q＝I2Rt．(3)電功率．①純電阻：P＝UI＝I2R＝eq\f(U2,R).②電源．a(chǎn)．總功率：P總＝EI．b．發(fā)熱功率：P熱＝I2r．c．輸出功率：P出＝UI．d．關(guān)系：P總＝P出＋P熱．閉合電路的動(dòng)態(tài)問(wèn)題分析1.特點(diǎn)電路中局部的變更會(huì)引起整個(gè)電路電阻、電流、電壓、電功率的變更，牽一“發(fā)”而動(dòng)全局．2．基本方法(1)分析電路，弄清電路的串、并聯(lián)關(guān)系，各電表所測(cè)的對(duì)象，明確變阻器阻值的變更狀況．(2)先整體，后局部，留意內(nèi)外電路的聯(lián)系．首先推斷外電阻R的變更狀況，再依據(jù)閉合電路歐姆定律I＝eq\f(E,R＋r)推斷干路電流的變更，進(jìn)而明確路端電壓的變更狀況．(3)分清變和不變的量及它們之間的關(guān)系，先探討不變的量，再探討變更的量的變更狀況．3．分析步驟(1)確定電路的外電阻R外如何變更．(2)依據(jù)閉合電路歐姆定律I＝eq\f(E,R外總＋r)確定電路的總電流如何變更．(3)由U外＝E－Ir，確定電源的外電壓(路端電壓)如何變更．(4)由部分電路歐姆定律，確定干路上某定值電阻兩端的電壓如何變更．(5)確定支路電壓及通過(guò)各支路的電流如何變更．【例1】在如圖所示的電路中，R1、R2、R3和R4皆為定值電阻，R5為可變電阻，電源的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，設(shè)電流表A1的讀數(shù)為I1，電流表A2的讀數(shù)為I2，電壓表V1的示數(shù)為U1，電壓表V2的讀數(shù)為U2，當(dāng)R5的滑片向a端移動(dòng)過(guò)程中，電流表A1的讀數(shù)變更量大小為ΔI1，電流表A2的讀數(shù)變更量大小ΔI2，電壓表V1的讀數(shù)變更量大小為ΔU1，電壓表V2的讀數(shù)變更量大小為ΔU2，則()A.I1變大，ΔU1>ΔU2，eq\f(ΔU1,ΔI1)不變B.I1變大，ΔU1<ΔU2，eq\f(ΔU1,ΔI1)變小C.I1變小，I2變小，eq\f(ΔU2,ΔI2)變小D.U1變小，U2變小，eq\f(ΔU2,ΔI2)不變D[當(dāng)R5的滑片向圖中a端移動(dòng)時(shí)，R5變小，外電路總電阻變小，由閉合電路歐姆定律知，總電流I1變大，路端電壓變小，U1變小．依據(jù)閉合電路歐姆定律知U2＝E－I1(r＋R1＋R3)，I1增大，則U2變小，因此I2變小；而U1變小、U2變小、R1＋R3的總電壓增大，則知ΔU1<ΔU2.由閉合電路歐姆定律知：U1＝E－Ir，則eq\f(ΔU1,ΔI1)＝r，不變．故A、B錯(cuò)誤．同理，eq\f(ΔU2,ΔI2)等于電阻R2與電阻R4之和，可知eq\f(ΔU2,ΔI2)不變，故C錯(cuò)誤，D正確．][一語(yǔ)通關(guān)]解答本題的關(guān)鍵是清晰eq\f(ΔU1,ΔI1)、eq\f(ΔU2,ΔI1)、eq\f(ΔU2,ΔI2)的物理含義：eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU1,ΔI1)))＝r，eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU2,ΔI1)))＝r＋R1＋R3，而eq\f(ΔU2,ΔI2)＝R2＋R4.eq\a\vs4\al([跟進(jìn)訓(xùn)練])1．(多選)如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，不計(jì)電壓表和電流表內(nèi)阻對(duì)電路的影響，當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合后，兩小燈泡均能發(fā)光．在將滑動(dòng)變阻器的滑片漸漸向右滑動(dòng)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A.小燈泡L1、L2均變暗B.小燈泡L1變亮，小燈泡L2變暗C.電流表A的讀數(shù)變小，電壓表V的讀數(shù)變大D.電流表A的讀數(shù)變更量與電壓表V的讀數(shù)變更量之比不變BCD[將滑動(dòng)變阻器的滑片漸漸向右滑動(dòng)的過(guò)程中，變阻器接入電路的電阻增大，與燈L1并聯(lián)的電路的電阻增大，外電路總電阻增大，干路電流減小，電流表讀數(shù)變小，L2變暗，依據(jù)閉合電路歐姆定律知電源的內(nèi)電壓減小，路端電壓增大，電壓表V的讀數(shù)變大，而燈L2兩端電壓減小，所以燈L1兩端的電壓增大，燈L1變亮，故B、C正確，A錯(cuò)誤；電壓表的讀數(shù)變更量(外電壓的變更)與電流表的讀數(shù)變更量的比值為電源的內(nèi)阻，電源的內(nèi)阻不變，故D正確．]含有電容器的直流電路的分析與計(jì)算1.電容器在直流電路中的特點(diǎn)在直流電路中，當(dāng)電容器充、放電時(shí)，電路里有充、放電電流，一旦電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，電容器在電路中就相當(dāng)于一個(gè)阻值無(wú)窮大(在電容器志向、不漏電的狀況下)的元件，有電容器的電路可看作是斷路，簡(jiǎn)化電路時(shí)可去掉它．簡(jiǎn)化后若要求電容器所帶的電荷量時(shí)，可在相應(yīng)的位置補(bǔ)上．2．靜態(tài)分析與動(dòng)態(tài)分析(1)靜態(tài)分析：穩(wěn)定狀態(tài)下，電容器在直流電路中起阻斷電流的作用，電容器兩極間存在電勢(shì)差，電容器容納肯定的電荷量，并滿(mǎn)意Q＝CU.(2)動(dòng)態(tài)分析：當(dāng)直流電路中的電流和電勢(shì)分布發(fā)生變更影響到電容器支路兩端時(shí)，電容器帶的電荷量將隨之變更(在耐壓范圍內(nèi))，即電容器發(fā)生充、放電現(xiàn)象，并滿(mǎn)意ΔQ＝CΔU.3．含有電容器電路的解題步驟在直流電路中，電容器相當(dāng)于電阻為無(wú)窮大的電路元件，此電路是斷路．解題步驟如下：(1)先將含電容器的支路去掉(包括與它串聯(lián)在同一支路上的電阻)，計(jì)算各部分的電流、電壓值．(2)電容器兩極板的電壓等于它所在支路兩端點(diǎn)間的電壓．(3)利用Q＝CU、ΔQ＝CΔU可以求出電容器所帶的電荷量或電荷量的變更量．(4)通過(guò)電容器的電壓和平行板間距離可以求出兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度，再分析電場(chǎng)中帶電粒子的運(yùn)動(dòng)．【例2】如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)E＝3V，內(nèi)阻r＝2Ω，定值電阻R1＝1Ω，變阻器M的最大電阻R2＝5Ω，變阻器N的最大電阻R3＝9Ω，電容器的電容C＝1μF.(1)閉合開(kāi)關(guān)S，調(diào)整變阻器M、N的阻值，電流表的最小示數(shù)為多少？(2)閉合開(kāi)關(guān)S，調(diào)整變阻器M、N的阻值，電源輸出的最大功率為多少？(3)閉合開(kāi)關(guān)S，調(diào)整變阻器M、N的阻值，當(dāng)電流表示數(shù)為0.3A時(shí)，再斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，則流過(guò)電流表的電量為多少？[解析](1)閉合開(kāi)關(guān)S，調(diào)整變阻器N的阻值為最大時(shí)，電流表的示數(shù)最?。罁?jù)閉合電路歐姆定律得電流的最小值I＝eq\f(E,R3＋R1＋r)＝eq\f(3,9＋1＋2)A＝0.25A(與R2大小無(wú)關(guān)).(2)當(dāng)R3′＋R1＝r，即R3′＝1Ω時(shí)(與R2大小無(wú)關(guān))，電源輸出功率最大，P＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,r＋R1＋R3′)))eq\s\up10(2)(R1＋R3′)＝eq\f(9,8)W＝1.125W．(3)由I′＝eq\f(E,r＋R1＋R3″)，得R3″＝7Ω，電容器的帶電量q＝CU＝CI′R3″＝2.1×10－6C，則再斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，流過(guò)電流表的電量是2.1×10－6C．[答案](1)0.25A(2)1.125W(3)2.1×10－6[一語(yǔ)通關(guān)]電容器的帶電量多少及電容器放電時(shí)放出的電量多少與含電容器支路串聯(lián)的電阻值大小無(wú)關(guān)．eq\a\vs4\al([跟進(jìn)訓(xùn)練])2．如圖所示的電路中，已知電容C1＝C2，電阻R1＝R2，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻不計(jì)，當(dāng)開(kāi)關(guān)S由閉合狀態(tài)斷開(kāi)時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是()A.電容器C1的電荷量增多，電容器C2的電荷量削減B.電容器C1的電荷量削減，電容器C2的電荷量增多C.電容器C1、C2的電荷量都增多D.電容器C1、C2的電荷量都削減C[開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，電容器C1兩端電壓與R2兩端電壓相等，C2兩端電壓與R1兩端電壓相等；開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，電路斷路，電容器C1、C2兩端電壓均等于電源電動(dòng)勢(shì)E，由Q＝CU知，電容器C1、C2的電荷量均增多，C正確．]儀器的選擇、電表的讀數(shù)以及實(shí)物圖的連接1.電學(xué)試驗(yàn)器材的選擇依據(jù)(1)平安性：各電表的讀數(shù)不能超過(guò)量程，電阻類(lèi)元件的電流不能超過(guò)其最大允許電流等．(2)精確性：選用電表量程應(yīng)考慮盡可能減小測(cè)量值的相對(duì)誤差，電壓表、電流表在運(yùn)用時(shí)，要盡可能使指針偏轉(zhuǎn)到滿(mǎn)偏刻度的eq\f(1,3)到eq\f(2,3).(3)操作性：選用滑動(dòng)變阻器時(shí)，應(yīng)考慮使供電電壓的變更范圍既能滿(mǎn)意試驗(yàn)要求，還應(yīng)便于調(diào)整，滑動(dòng)變阻器調(diào)整時(shí)應(yīng)用到大部分電阻線(xiàn)，否則不便于操作．(4)敏捷性：試驗(yàn)時(shí)沒(méi)有量程合適的電表則可變通．已知內(nèi)阻的電流表可作電壓表運(yùn)用，已知內(nèi)阻的電壓表可作電流表運(yùn)用．2．測(cè)量?jī)x器的讀數(shù)規(guī)則測(cè)量誤差出現(xiàn)在哪一位，讀數(shù)就相應(yīng)讀到哪一位，一般依據(jù)測(cè)量?jī)x器的最小分度來(lái)確定讀數(shù)誤差出現(xiàn)的位置，對(duì)于常用的儀器可按下述方法讀數(shù)：(1)最小分度是“1”的儀器，測(cè)量誤差出現(xiàn)在下一位，下一位按非常之一估讀．例如，最小分度是0.1A的電流表(量程為3A)和最小分度是0.1V的電壓表(量程為3V)，讀到小數(shù)點(diǎn)后兩位．(2)最小分度是“2”或“5”的儀器，測(cè)量誤差出現(xiàn)在同一位上，同一位分別按二分之一或五分之一估讀．例如，最小分度是0.02A的電流表(量程為0.6A)，讀到小數(shù)點(diǎn)后2位；最小分度是0.5V的電壓表(量程為15V)，讀到小數(shù)點(diǎn)后1位．3．實(shí)物圖連接的方法(1)畫(huà)出試驗(yàn)電路圖并分析各元件的連接方式，明確電表量程．(2)畫(huà)線(xiàn)連接各元件時(shí)，一般先從電源正極起先，到開(kāi)關(guān)，再到滑動(dòng)變阻器等，按依次以單線(xiàn)連接方式將主電路中要串聯(lián)的元件依次串聯(lián)起來(lái)，然后再將要并聯(lián)的元件并聯(lián)到電路中．(3)電壓表應(yīng)并聯(lián)，電流表應(yīng)串聯(lián)，且電流應(yīng)從電表正極流入、負(fù)極流出．(4)滑動(dòng)變阻器滑片的初位置應(yīng)保證電路中用電器平安，即保證加在用電器兩端的電壓應(yīng)盡量小．(5)連線(xiàn)過(guò)程中不要交叉，而且全部連線(xiàn)必需連接到接線(xiàn)柱上．【例3】用伏安法測(cè)量一個(gè)定值電阻的電阻值，現(xiàn)有的器材及其規(guī)格如下：A.待測(cè)電阻Rx(大約100Ω)B.直流毫安表A1(量程0～10mA，內(nèi)阻約100Ω)C.直流毫安表A2(量程0～40mA.內(nèi)阻約40Ω)D.直流電壓表V1(量程0～3V，內(nèi)阻約5kΩ)E.直流電壓表V2(量程0～15V，內(nèi)阻約15kΩ)F.直流電源(輸出電壓4V，內(nèi)阻不計(jì))G.滑動(dòng)變阻器R(阻值范圍0～50Ω，允許最大電流1A)H.開(kāi)關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線(xiàn)若干(1)依據(jù)器材的規(guī)格和試驗(yàn)要求，為使試驗(yàn)結(jié)果更加精確，直流毫安表應(yīng)選________，直流電壓表應(yīng)選________．(2)在虛線(xiàn)框內(nèi)畫(huà)出試驗(yàn)電路圖，要求電壓和電流的變更范圍盡可能大一些．eq\x(\a\al(,,,,,,,,))(3)按畫(huà)出的電路圖將圖中的實(shí)物圖連線(xiàn)．[解析](1)由于直流電源的電動(dòng)勢(shì)為4V，待測(cè)電阻Rx阻值約100Ω，故通過(guò)Rx的最大電流約為40mA，所以直流毫安表應(yīng)選C；直流電壓表若選15V量程，則讀數(shù)誤差較大，故應(yīng)選D.(2)由于要求電壓和電流的變更范圍盡可能大一些，所以滑動(dòng)變阻器采納分壓式接法；由于eq\f(RV,Rx)＝eq\f(5000,100)＝50>eq\f(Rx,RA)＝eq\f(100,40)＝2.5，故電流表采納外接法．電路圖如圖所示：(3)依據(jù)電路圖，實(shí)物圖連線(xiàn)如圖所示：[答案](1)CD(2)電路圖見(jiàn)解析圖(3)實(shí)物圖見(jiàn)解析圖eq\a\vs4\al([跟進(jìn)訓(xùn)練])3．用電流表和電壓表測(cè)定由三節(jié)干電池串聯(lián)組成的電池組(電動(dòng)勢(shì)約4.5V，內(nèi)電阻約1Ω)的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，除待測(cè)電池組、電鍵、導(dǎo)線(xiàn)外，還有下列器材供選用：A．電流表：量程0.6A，內(nèi)電阻約1ΩB．電流表：量程3A，內(nèi)電阻約0.2ΩC．電壓表：量程3V，內(nèi)電阻約30kΩD．電壓表：量程6V，內(nèi)電阻約60kΩE．滑動(dòng)變阻器：0～1000Ω，額定電流0.5AF．滑動(dòng)變阻器：0～20Ω，額定電流2A(1)為了使測(cè)量結(jié)果盡量精確，電流表應(yīng)選用________，電壓表應(yīng)選用________，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用________．(均填儀器的字母代號(hào))(2)如圖為正確