【期中知识点归纳】（人教版2019）2023-2024学年高二上学期物理 必修3 第三单元 电路及其应用 试卷.zip

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第三单元 电路及其应用  必背知识清单01  电源1．定义：能把电子在电源内部从电源   搬运到    的装置．2．作用：移送电荷，维持电源正、负极间有一定的      ，保持电路中有持续电流．必背知识清单02 电流1．电流：电荷的   移动形成电流。人为规定      定向移动的方向为电流的方向。2．电流的形成条件①要有能         的电荷。②导体两端必须有     。3．电流强度：通过导体横截面的         跟通过这些电荷量所用时间t的比值叫电流强度，简称电流。即I＝    。4、电流的微观表达式a. 电流微观表达式I＝nqvS的理解(1)I＝是电流的定义式，I＝nqvS是电流的决定式，因此I与通过导体横截面的电荷量q及时间t无关，从微观上看，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数n、每个自由电荷的电荷量大小q、定向移动的速率v，还与导体的横截面积S有关．(2)v表示电荷定向移动的速率．自由电荷在不停地做无规则的热运动，其速率为热运动的速率，电流是自由电荷在热运动的基础上向某一方向定向移动形成的．b．三种速率的比较(1)电子定向移动速率：也是公式I＝neSv中的v，大小约为10－4 m/s.(2)电流的传导速率：就是导体中建立电场的速率，等于光速，为3×108 m/s.闭合开关的瞬间，电路中各处以光速建立恒定电场，电路中各处的自由电子几乎同时定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流．(3)电子热运动速率：电子做无规则热运动的速率，大小约为105 m/s.由于热运动向各个方向运动的机会相等，故此运动不能形成电流．必背知识清单03  电阻、电阻定律1．电阻(1)定义：导体两端的电压与通过导体中的电流的     。(2)定义式：     ，单位：    ，国际符号：Ω。(3)物理意义：导体的电阻反映了              大小，R越大，阻碍作用越大。(4)半导体和超导体①半导体：导电性能介于          之间的材料。半导体有       、       和掺入杂质导电性能增强的特性。②超导现象：当温度低于某温度时             的现象。③转变温度：导体由普通状态向      转变时的温度。2．电阻定律(1)内容、公式：导体的电阻跟它的       成正比，跟它的        成反比，还跟导体的   有关。R＝ρ。(2)电阻率①计算公式：ρ＝，ρ与导体的长度l、横截面积S无关，是导体材料本身的电学性质，由导体的  决定且与   有关。②物理意义：反映了材料对     的阻碍作用，在数值上等于用这种材料制成的   长，截面积     的导线的电阻值。必背知识清单04  部分电路欧姆定律1．部分电路欧姆定律：导体中的电流跟它两端的   成正比，跟它的    成反比。其表达式为I＝。2．欧姆定律的适用范围：      、       (对气体导电不适用)和         (不含电动机及电解槽的电路)。3．导体的伏安特性：导体中的电流I和电压U的关系可以用图像表示。用纵坐标表示     、横坐标表示     ，画出的I－U图像叫作导体的伏安特性曲线。伏安特性曲线为直线的元件叫作   元件，伏安特性曲线不是直线的元件叫作       元件(如气体、半导体二极管等)。必背知识清单05 串联电路和并联电路1．串联电路特点(1)等效电阻：R＝R1＋R2＋…＋Rn(2)各处的电流相等：I＝I1＝I2＝…＝In(3)分压原理：＝＝…＝(4)电路两端电压：U＝U1＋U2＋…＋Un(5)功率分配：＝＝…＝2．并联电路特点(1)等效电阻：＝＋＋…＋(2)各支路电压相等：U＝U1＝U2＝…＝Un(3)分流原理：I1R1＝I2R2＝…＝InRn(4)电路中的总电流：I＝I1＋I2＋…＋In(5)功率分配：P1R1＝P2R2＝…＝PnRn3．四个有用的结论(1)串联电路的总电阻大于电路中的任意一个电阻，串联电阻增多时，总电阻   。(2)并联电路的总电阻小于任意支路的电阻，并联支路增多时，总电阻   。(3)不论串联电路还是并联电路，只要某个电阻    ，总电阻就增大，反之则减小。(4)不论串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率等于各电阻消耗的电功率之  。必背知识清单06  电压表、电流表的改装1．电压表的改装(1)电压表是根据   电路的分压作用，在表头上     一个分压电阻，并在表头的刻度上标出相应的数值后改装而成的，如图所示。     (2)若改装后的电压表量程为U，则由U＝Ug＋R得：R＝(－1)Rg。2．电流表的改装(1)电流表是根据   电路的分流作用，在表头上   一个分流电阻，并在表头的刻度上标出相应的数值后改装而成的，如图所示。   (2)若改装后电流表量程为I，则由IgRg＝(I－Ig)R得R＝Rg。必背知识清单07 游标卡尺的构造、原理及读数1．构造(如图)主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标尺上还有一个深度尺，尺身上还有一个紧固螺钉。 2．原理利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成。不管游标尺上有多少个小等份刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等份刻度少1 mm。常见的游标卡尺的游标尺上小等份刻度有10个的、20个的、50个的，见下表：刻度格数(分度)刻度总长度每小格与1 mm的差值109 mm0.1 mm2019 mm0.05 mm5049 mm0.02 mm3.读数若用L0表示由主尺上读出的整毫米数，x表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数，则其读数为L＝L0＋kx，其中k为精确度。必背知识清单8 螺旋测微器的构造、原理及读数1．螺旋测微器的构造如下图所示是常用的螺旋测微器。它的测砧A和固定刻度S固定在尺架F上。旋钮K、微调旋钮K′和可动刻度H、测微螺杆P连在一起，通过精密螺纹套在S上。 2．螺旋测微器的原理测微螺杆P与固定刻度S之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即旋钮K每旋转一周，P前进或后退0.5 mm，而可动刻度H上的刻度为50等份，每转动一小格，P前进或后退0.01 mm。即螺旋测微器的精确度为0.01 mm。读数时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺。3．读数测量时被测物体长度的整数毫米数或半毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出。测量值(mm)＝固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)＋可动刻度数(估读一位)×0.01(mm)。必背知识清单9 测定金属丝的电阻率1.实验原理(如图所示)由R＝ρ得ρ＝，因此，只要测出金属丝的        、横截面积S和金属丝的电阻R，即可求出金属丝的电阻率ρ。2.实验器材被测金属丝，直流电源(4 V)，电流表(0～0.6 A)，电压表(0～3 V)，滑动变阻器(0～50 Ω)，开关，导线若干，         ，毫米刻度尺。3.实验步骤(1)用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d。(2)连接好用伏安法测电阻的实验电路。(3)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量三次，求出其平均值l。(4)把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值    的位置。(5)闭合开关，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I、U的值，记录在表格内。(6)将测得的Rx、l、d值，代入公式R＝ρ和S＝ρ中，计算出金属丝的电阻率。4.数据处理(1)在求Rx的平均值时可用两种方法①用Rx＝分别算出各次的数值，再取平均值。②用U－I图线的斜率求出。(2)计算电阻率将记录的数据Rx、l、d的值代入电阻率计算公式ρ＝Rx＝。5.误差分析(1)金属丝的横截面积是利用直径计算而得，直径的测量是产生误差的主要来源之一。(2)采用伏安法测量金属丝的电阻时，由于采用的是电流表外接法，测量值     真实值，使电阻率的测量值    。(3)金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差。(4)由于金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率变  ，造成测量误差。6.注意事项(1)本实验中被测金属丝的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表      。(2)实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、被测金属丝、滑动变阻器连成主干线路，然后再把电压表并联在被测金属丝的两端。(3)测量被测金属丝的有效长度，是指测量被测金属丝接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两端点间的被测金属丝长度，测量时应将金属丝拉直，反复测量三次，求其平均值。(4)测金属丝直径一定要选三个不同部位进行测量，求其平均值。(5)闭合开关之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值   的位置。(6)在用伏安法测电阻时，通过被测金属丝的电流不宜过大(电流表用0～0.6 A量程)，通电时间不宜过长，以免金属丝的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大。(7)若采用图像法求电阻阻值的平均值，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要尽可能地通过较多的点，其余各点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑。必背知识清单10 用多用电表测量电学中的物理量一、实验目的1．了解多用电表的构造和原理，掌握多用电表的使用方法。2．会使用多用电表测电压、电流及电阻。3．会用多用电表探索黑箱中的电学元件。二、实验原理欧姆表的外部构造如图甲，内部结构如图乙所示。G是内阻为Rg、满偏电流为Ig的电流表(表头)，R是可变电阻，也叫调零电阻，电池的电动势是E，内电阻是r。欧姆表的原理是           。 红、黑表笔接触时，相当于被测电阻Rx＝   ，调节R使电流达到满偏，此时满足关系Ig＝，这一过程叫欧姆调零，所以电流满刻度处是电阻挡的零点。红、黑表笔不接触时，相当于被测电阻Rx＝∞，此时电流为零，所以电流的零刻度位置是电阻挡的∞。红、黑表笔接触电阻Rx时，通过电流表的电流Ix＝，所以电流的Ix处对应电阻挡的Rx值。注意：Rx＝R＋Rg＋r时Ix＝，指针半偏，所以欧姆表的内阻等于中值电阻。三、实验步骤(1)在用多用电表的欧姆挡进行测量的过程中，需要先进行欧姆调零再进行测量，具体的过程用流程图可表示为：(2)探索黑箱内的电学元件探究项目应用挡位现象电源电压挡两接线柱正、反接时均无示数说明无电源电阻欧姆挡两接线柱正、反接时示数相同二极管欧姆挡正接时示数很小，反接时示数很大电容器欧姆挡指针先指向某一小阻值，后逐渐增大到“∞”，且指针摆动越来越慢电感线圈欧姆挡示数由“∞”逐渐减小到某一较小固定示数四、注意事项(1)红进黑出：表内电源正极接    ，负极接      。无论用多用电表测电压、电流还是电阻(结合内部结构图看)，电流都要经     (正插孔)流入多用电表，从     流出。可以简记为“红进黑出”。(2)区分两个“零点”：机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置，调整的是       ；欧姆零点是刻度盘右侧的“0”位置，调整的是            。(3)测电压时，多用电表应与被测元件并联；测电流时，多用电表应与被测元件串联。(4)勿忘欧姆调零：测电阻时，要选择合适的挡位，使指针分布在“中值”附近，每变换一次挡位，都要重新进行       。(5)使用多用电表时，手不能接触测试笔的金属杆。(6)测量电阻时，待测电阻要与其他元件及电源断开，否则不但影响测量结果，甚至可能损坏电表。(7)多用电表使用完毕，应将选择开关置于“OFF”挡或          。如果长期不用欧姆表，应把表内电池取出。五、误差分析1．系统误差：(1)电池用旧后，电动势会减小，致使电阻测量值偏大，要及时更换新电池。(2)测电流、电压时，由于电表内阻的影响，测得的电流、电压值均小于真实值。2．偶然误差：(1)欧姆表的表盘刻度不均匀，估读时易带来误差，要注意其左密右疏特点。 (2)读数时的观测易形成偶然误差，要垂直表盘正对指针读数。电路及其应用常考易错陷阱分析 陷阱一：电流表和电压表的读数不准确【例1】某同学将内阻、满偏电流的毫安表改装成一个量程为3V的电压表，改装完成后进行电压测量时，毫安表指针位置如图所示。下列说法正确的是（　　） A．改装时应在毫安表上串联一个580Ω的电阻B．改装时应在毫安表上并联一个580Ω的电阻C．图中表示测量的电压为3.0VD．图中表示测量的电压为0.06V【例2】如图所示是某同学实验中的电压表的刻度盘，若当时使用的是0～15V的量程，那么电压表读数为多少（　　） A．1.2 V B．1.20 V C．6 V D．6.0 V【例3】如图所示，电路中的电阻均为，电路两端总电压为，电流表、电压表均为理想电表，则此时电流表、电压表的读数分别是（　　）A． B． C． D．【例4】在如图所示电路中，R2=2R1，电路两端电压恒定，当S断开时，电流表的读数为0.5A，电压表的读数为4V，则当S闭合时，电流表和电压表的读数分别为（　　） A．1.5A，6V B．0，4VC．1.5A，0 D．0，6V【例5】如图所示，，若在A、C两点之间加上的电压，则电流表的读数为（　　） A．0 B． C． D．陷阱二：电阻的理解不透彻【例1】如图所示，一根长为L、横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为ρ，棒内单位体积内自由电子数为n，电子的质量为m、电荷量为e。在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为v，则金属棒内的电场强度大小为（　　） A． B．C． D．【例2】如图所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab=8cm，bc=6cm，当将A与B接入电压为U的电路中时，电流为3A；若将C与D接入电压为U的电路中，则电流为（　　） A．A B．A C．A D．A【例3】丹阳某同学研究一元件得到该元件的伏安特性曲线如图所示，图像上A点与原点的连线与横轴成角，则下列说法正确的是（　　）A．该元件的电阻随电压的增大而增大B．该元件的电阻率随电压的增大而减小C．该元件在A点，电阻可表示为D．该元件在A点，电阻可表示为【例4】如图所示，用电阻率为的导电物质制成内、外半径分别为a和b的半球壳形状的导体（图中阴影部分）。将半径为a、电阻不计的球形电极嵌入半球壳内，作为一个引出电极；在导电的外层球壳上镀一层金属膜（电阻不计）作为另外一个电极。设该半球壳导体的阻值为R。根据你的判断，R的合理表达式为（　　）A． B． C． D．【例5】如图甲所示是某种电阻率恒定的材料制成的长方体导体，其长、宽、高分别为a、b、c（），在其各个面上分别有PQ、EF，MN三对接线柱。现先、后分别通入沿PQ、EF，MN方向的电流，测得如图乙所示的伏安特性曲线，则下列说法正确的是（    ） A．通入沿PQ方向电流时导体的伏安特性曲线为①B．通入沿EF方向电流时导体的伏安特性曲线为②C．通入沿MN方向电流时导体的伏安特性曲线为③D．通入三个方向电流时导体的伏安特性曲线相同均为②