春高中物理第2章恒定电流章末小结课件新人教版选修3

(多选)(2017·浙江省绍兴一中高二上学期期中)如图甲所示电路 中，闭合电键 S，当滑动变阻器的滑动触头 P 向下滑动的过程中，四个理想电表 的示数都发生变化．图乙中三条图线分别表示了三个电压表示数随电流表示数变 化的情况，以下说法正确的是( )
A．图线a表示的是电压表V3的示数随电流表示数变化的情况 B．图线c表示的是电压表V2的示数随电流表示数变化的情况 C．此过程中电压表V1示数的变化量ΔU1和电流表示数变化量ΔI的比值变大 D．此过程中电压表V3示数的变化量ΔU3和电流表示数变化量ΔI的比值不变 答案：ABD
解析：(1)当连接点1、2已接好时，电路中已有电压存在，故需用电压挡来 检测电路。当连接点1、2同时断开时，电路中没有电源提供电压，要检测电路 故障，只有通过测各段电路的电阻是否异常，故采用欧姆挡。
(2)当电路中两点间有电压时，这表明在此两点之外的电路与电源两极是接 通的。当测出两点间电压等于电源电压而又确定电路故障是断路引起时，就可 以确定断路位置在此两点之间。
(3)①调到欧姆挡； ②将红、黑表笔相接，检查欧姆挡能否正常工作； ③测量小灯泡的电阻。如电阻无穷大，表明小灯泡有故障。
二、电路中的能量转化 在闭合电路中，电源通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能，在整个 电路中，通过电场力做功又将电能转化为其他形式的能。电源为整个电路提供的 电功率 P 总＝EI，其中内阻的发热功率 P 内＝I2r，电源的输出功率 P 出＝UI＝P 总 －P 内，电源的效率 η＝PP出 总×100%＝UE×100%。 1．纯电阻电路 在纯电阻电路中，电功等于电热，电功率等于热功率，即 P＝UI＝I2R＝UR2。 2．非纯电阻电路 在非纯电阻电路中，电功大于电热，电功率大于热功率，即 UI>P 热＝I2R。
如图所示的电路中，1、2、3、4、5、6 为连接点的标号。在开关 闭合后，发现小灯泡不亮。现用多用电表检查电路故障，需要检测的有：电源、 开关、小灯泡、3 根导线以及电路中的各连接点。
(1)为了检测小灯泡以及3根导线，在连接点1、2已接好的情况下，应当选 用多用电表的___电__压______挡。在连接点1、2同时断开的情况下，应当选用多用 电表的____欧__姆_____挡。
(2016·福建师大附中高二检测)如图所示，A 为电解槽(电能转化为 化学能的装置)，M 为电动机，N 为电炉子，恒定电压 U＝12V，电解槽内阻 rA ＝2Ω，当 K1 闭合，K2、K3 断开时，电流表示数 I1＝6A；当 K2 闭合，K1、K3 断开时，电流表示数 I2＝3A，且电动机输出功率为 13.5W；当 K3 闭合，K1、K2 断开时，电流表示数为 I3＝2A。不计电流表内阻，求：
4．闭合电路的U－I图象 图中a为电源的U－I图象，b为外电阻的U－I图象。 两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和 路端电压；该点和原点之间的矩形的面积表示输出功率； a的斜率的绝对值表示电源内阻大小； b的斜率的绝对值表示外电阻的大小；当两个斜率相等时 (即内、外电阻相等时)图中矩形面积最大，即输出功率最大。
有一个小灯泡上标有“4V 2W”的字样，现在要用伏安法描绘这个 灯泡的 I－U 图线，有下列器材供选用：
A．电压表(0～5V，内阻 10kΩ) B．电压表(0～10V，内阻 20kΩ) C．电流表(0～0.3A，内阻 1Ω) D．电流表(0～0.6A，内阻 0.4Ω) E．滑动变阻器(5Ω，1A) F．滑动变阻器(500Ω，0.2A)
2．电压表、电流表及多用电表的读数 (1)电压表、电流表和多用电表的直流电压、直流电流挡的读数，要看清选 择的量程和分度值。 (2) 多 用 电 表 的 欧 姆 挡 的 读 数 要 看 清 选 择 的 倍 率 ， 如 ： ×1 、 ×10 、 ×100 等。 3．实验仪器的选取 (1)电源允许通过的最大电流要大于电路中的实际电流。 (2)用电器的额定电流应大于或等于通过它的实际电流。 (3)电压表和电流表的量程不能小于被测电压和电流的最大值。
(2)在开关闭合情况下，若测得5、6两点间的电压接近电源的电动势，则表 明_开__关__或__连__接__点__5_、__6__可能有故障。
(3)将小灯泡拆离电路，写出用多用电表检测该小灯泡是否有故障的具体步 骤。
①调到欧姆挡；②将红、黑表笔相接，检查欧姆挡能否正常工作；③测量 小灯泡的电阻。如电阻无穷大，表明小灯泡有故障。
一、考题探析
(多选)(2018·江苏卷，8)如图所示，电源 E 对电容器 C 充电，当 C 两端电压达到 80V 时，闪光灯瞬间导通并发光，C 放电。放电后，闪光灯断开 并熄灭，电源再次对 C 充电。这样不断地充电和放电，闪光灯就周期性地发光。 该电路(BCD)
A．充电时，通过 R 的电流不变 B．若 R 增大，则充电时间变长 C．若 C 增大，则闪光灯闪光一次通过的电荷量增大 D．若 E 减小为 85V，闪光灯闪光一次通过的电荷量不变
5．电路的实物连接方法 (1)先图后连，先串后并。 (2)看准极性，接线到柱。 (3)明确量程，检查定位。 6．数据的处理方法 (1)公式法：物理意义比较明确。 (2)图象法：有取平均值的效果，结果比较准确。 7．仪器代换 (1)一个定值电阻和一个电流表可以代换电压表。 (2)小量程电流表可以改装后再接入电路。
2．电源的功率和效率 (1)功率：①电源的功率(电源的总功率)PE＝EI； ②电源的输出功率 P 出＝UI； ③电源内部消耗的功率 Pr＝I2r。 (2)电源的效率：η＝PPE＝UE，当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，为 Pm＝E4r2。
3．电路的动态分析 分析依据是：闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律、串联电路的电压关 系、并联电路的电流关系，常用规律： (1)变化电阻本身和总电路变化规律相同； (2)总电路上R增大时总电流I减小，路端电压U增大； (3)和变化电阻有串联关系的看电流，即总电流减小时，该电阻的电流、电 压都减小。 (4)和变化电阻有并联关系的看电压，即路端电压增大时，该电阻的电流、 电压都增大。
4．电路的选取 (1)伏安法测电阻时，电路有内外两种接法：当RRVx >RRAx 时选电流表外接法；当 RRVx <RRAx 时选电流表内接法。 (2)滑动变阻器调控电路有限流和分压两种接法；限流式调节电流、电压范 围小，分压式调节电流、电压范围大，可从零开始变化。 当滑动变阻器的全阻值小于用电器的电阻，若实验要求电流、电压变化范围 较大时，采用分压式。当电源提供的最小电流仍大于仪器允许的最大电流时，必 须采用分压式。其他情况，从减少电能损耗考虑，应优先采用限流式电路。
解析：(1)根据小灯泡的额定电压为 4V，可知电压表应选 A； 由于小灯泡的额定电流为：I＝24＝0.5A，可知电流表应选 D； 在用伏安法描绘这个灯泡的 I－U 图线的实验中，电压要从零开始变化，并 要多测几组数据，故只能采用滑动变阻器分压接法，变阻器的电阻越小越方便调 节，所以变阻器应选 E；
(1)电炉子的电阻 R 及发热功率 PR； (2)电动机的内阻 rM； (3)在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率 P 化。
答案：(1)2Ω 72W (2)0.5Ω (3)8W
解析：(1)电炉子为纯电阻，由欧姆定律 R＝UI1＝2Ω 其发热功率为 PR＝UI1＝12×6W＝72W (2)电炉子为纯电阻，由欧姆定律 UR＝I2R＝6V，UM＝U－UR＝6V 电动机为非纯电阻，由能量守恒定律得 UMI2＝I22rM＋P 输出 代入数据，解得 rM＝0.5Ω (3)电炉子为纯电阻，由欧姆定律得 UR′＝I3R＝4V，UA＝U－UR′＝8V 电解槽工作时，由能量守恒定律得 P 化＝UAI3－I23rA 代入数据，解得 P 化＝(8×2－22×2)W＝8W
2．假设法 已知电路发生某种故障，寻找故障发生的位置时，可将整个电路划分为若 干部分；然后逐一假设某部分电路发生故障，运用欧姆定律进行正向推理。推 理结果若与题述物理现象不符合，则故障不是发生在这部分电路；若推理结果 与题述物理现象符合，则故障可能发生在这部分电路。直到找出发生故障的全 部可能为止，亦称排除法。
(1)实验中电压表应选用____A______，电流表应选用____D______。为使实验 误差尽量减小，要求电压表从零开始变化且多取几组数据，滑动变阻器应选用 ____E______(用序号字母表示)。
(2)请在图1方框内画出满足实验要求的电路图，并把由图2中所示的实验器 材用实线连接成相应的实物电路图。
第二章
恒定电流
律方法
3
触及高考
知识结构
规律方法
一、电路故障问题的分析 电路故障一般是短路或断路，常见的情况有导线断芯、灯泡断丝、灯座短 路、电阻器内部断路、接触不良等现象，检查故障的基本方法有两种： 1．仪表检测法 (1) 断 路 故 障 的 判 断 ： 用 电 压 表 与 电 源 并 联 ， 若 有 电 压 ， 再 逐 段 与 电 路 并 联，若电压表指针偏转，则该段电路中有断点。 (2) 短 路 故 障 的 判 断 ： 用 电 压 表 与 电 源 并 联 ， 若 有 电 压 ， 再 逐 段 与 电 路 并 联，若电压表示数为零，则该电路被短路。若电压表示数不为零，则该电路没 有被短路或不完全被短路。
解析：A 错：给电容器充电过程中，随着两极板间所带电荷量增多，电路中 的电流逐渐减小。B 对：充满一次电，电容器增加的电荷量是相同的，即通过 R 的电荷量 Q 是一定的。电源恒定，R 增大，则电流 I 减小，根据 I＝Qt 可知，充 电时间变长。C 对：若 C 增大，电容器充满时所带电荷增多，即闪光时电容器 释放的电荷也增多，通过闪光灯的电荷量也增多。D 对：因为 C 两端电压达到 80V 时，电容器就不再充电，外接电源只要提供电压超过 80V，产生的效果均相 同，闪光灯闪光一次通过的电荷量也相同。
三、闭合电路的分析与计算 1．闭合电路欧姆定律 研究闭合电路，主要物理量为 E、r、R、I、U，前两个是常量，后三个是变 量，闭合电路欧姆定律的表达形式有： (1)E＝U 外＋U 内 (2)I＝R＋E r(I、R 间关系)
(3)U＝E－Ir(U、I 间关系) (4)U＝R＋R rE(U、R 间关系) 从(3)式看出：当外电路断开时(I＝0)，路端电压等于电动势。当外电路短路 时(R＝0)电流最大为 Im＝E/r→短路电流。
(2)由于灯泡电阻远小于电压表内阻，所以电流表采用外接法。 故电路图、实物连线图如图所示
答案：(2)见解析
触及高考
1．本章为电学基础知识，从近几年高考试题来看，命题多集中在部分电路 欧姆定律，串、并联电路，闭合电路欧姆定律这三个知识点上，其次是电功率 和直流电路的动态分析。
2．由于该部分知识与学生实验结合紧密，因此电学实验是高中物理实验中 的重点，也是高考实验考查的热点内容。考查既具体又灵活，象仪器的选择、 读数、器材的连接、数据处理、误差分析等，每年的高考试题中都有所涉及， 在学习中应予以足够重视。对于基本的多用电表的认识和使用，常见的测量电 阻的方法，滑动变阻器、电压表、电流表等电学元件的使用等应该牢牢地掌 握。
四、电学实验中的几个问题 1．进行仪器选择、电路设计时，应注意以下原则： (1)安全性原则：所选元件在电路中不能被损坏，如电压表或电流表的电路 中时，各对应物理量不超过它们的量程。 (2)目的性原则：所设计的电路应能够达到实验的目的。 (3)准确性原则：选取仪器或器材时应考虑减小系统误差，如电压表或电流 表的指针偏转应尽可能指在中间刻度附近。 (4)方便操作原则：所设计的实验容易达到实验目的，且又简捷、方便。 (5)经济实惠原则：所设计的电路中所用的仪器应在大多数实验室能找到， 本原则也可称为可实施原则。
解析：当滑动变阻器的滑动触头 P 向下滑动的过程中，变阻器接入电路的电 阻增大，外电路总电阻增大，总电流减小，可知路端电压增大，即知电压表 V1 示数增大，电压表 V2 的示数减小，电压表 V3 的示数增大，则知，图线 a 表示的 是电压表 V3 的示数随电流表示数变化的情况，图线 c 表示的是电压表 V2 的示数 随电流表示数变化的情况．故 AB 正确。由闭合电路欧姆定律得 U1＝E－Ir，则 |ΔΔUI1|＝r，保持不变，故 C 错误。由闭合电路欧姆定律得 U3＝E－I(r＋R1)，则|ΔΔUI3 |＝R1＋r。故 D 正确。