新教材2023年高中物理第11章电路及其应用章末小结课件新人教版必修第三册

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第十一章　电路及其应用章 末 小 结知识网络构建电压　neSv　导体材料本身　温度　Rx≫RA　Rx≪Rv　U1＋U2　R1＋R2　I1＋I2　电流表、电压表改装方法归纳提炼 一、导体的伏安特性曲线1．线性元件的U－I图像与I－U图像的比较2．线性元件与非线性元件(1)线性元件：欧姆定律适用的元件。例如，金属、电解质溶液，其伏安特性曲线是直线。(2)非线性元件：欧姆定律不适用的元件。例如，日光灯、霓虹灯，其伏安特性曲线是曲线。典例剖析　　　　　(多选)(2022·湖北武汉育才高中月考)灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图像如图所示，P为图线上一点，PN为图线的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，下列说法中正确的是 (　 　)A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大B．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻减小AD　典题1(3)试触法：用如图所示的方式进行试触，当电流表示数变化较大时，用内接法；当电压表示数变化较大时，用外接法。(二)控制电路的选择方法(1)Rx远大于滑动变阻器总电阻R时，用分压接法；(2)要求Rx上的电压、电流从零开始变化，或变化范围比较大时，用分压接法；(3)当所提供的电表量程在用限流接法无法满足时，用分压接法；(4)两种接法均可使用的情况下，优先采用限流接法(从节能的角度考虑)。(三)等效电路的画法(1)顺电流法：对各元件的连接点(节点)注明字母，让电流从外电路上高电势点流出，在不重复经过同一元件的原则下流向低电势点，有几条路就有几条独立支路；未包含在独立支路内的剩余元件将按照它在电路中的位置来确定该元件的接法。(2)等势点排列法：①将各节点用字母标出；②判定各节点的电势高低；③将各节点按电势高低自左向右排列，再把各节点间的支路画出。典例剖析　　　　　(2021·全国高二期中)某同学通过实验测定一个阻值约为5 Ω的电阻Rx的阻值。(1)现有电源(4 V，内阻可不计)、滑动变阻器(0～50 Ω，额定电流2 A)、开关和导线若干，以及下列电表：A．电流表(0～3 A，内阻约0.025 Ω)B．电流表(0～0.6 A，内阻约0.125 Ω)C．电压表(0～3 V，内阻约3 kΩ)D．电压表(0～15 V，内阻约15 kΩ)典题2为减小测量误差，在实验中，电流表应选用______，电压表应选用______(选填器材前的字母)；实验电路应采用图中的______(选填“甲”或“乙”)；B　C　甲　(2)图丙是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线。请根据在(1)问中所选的电路图，补充完成图中实物间的连线；丙 5.2　丁 (4)若在(1)问中选用甲电路，产生误差的主要原因是______；若在(1)问中选用乙电路，产生误差的主要原因是______；(选填选项前的字母)A．电流表测量值小于流经Rx的电流值B．电流表测量值大于流经Rx的电流值C．电压表测量值小于Rx两端的电压值D．电压表测量值大于Rx两端的电压值B　D　(5)实验中为减少温度的变化对电阻率的影响，采取了以下措施，其中正确的是______。A．多次测量U、I，画U­I图像，再求R值B．多次测量U、I，先计算R，再求R的平均值C．实验中通电电流不宜过大，通电时间不宜过长D．多次测量U、I，先求U、I的平均值，再求RC　解析：(1)由于电源电压为4 V，待测电阻的阻值约为5 Ω，故电路最大电流为0.8 A，再考虑到滑动变阻器的影响，电流表应选用B，电压表应选C。由于待测电阻的阻值较小，采用电流表外接法，电压表的分流作用影响较小，误差较小，故实验电路应采用图中的甲。(2)实物图的连接如图所示。(4)若在(1)问中选用甲电路，产生误差的主要原因是电压表的分流作用，使电流表测量值大于流经Rx的电流值。故选B。若在(1)问中选用乙电路，产生误差的主要原因是电流表的分压作用，使电压表测量值大于Rx两端的电压值。故选D。(5)实验中为减少温度的变化对电阻率的影响，通电电流不宜过大，通电时间不宜过长，避免发热，温度升高，其他选项与该要求无关。故选C。2．双伏法测电阻若电压表内阻已知，则可当成电压表、电流表和定值电阻来使用。典例剖析　　　　　(2022·云南昆明一中高二期末)要测量电压表V1的内阻RV，其量程为2 V，内阻约2 kΩ。实验室提供的器材有：电流表A，量程0.6 A，内阻约为0.1 Ω；电压表V2，量程5 V，内阻约为5 kΩ；定值电阻R1，阻值为30 Ω；定值电阻R2，阻值为3 kΩ；滑动变阻器R3，最大阻值100 Ω，额定电流1.5 A；电源E，电压6 V；开关S一个，导线若干。典题3(1)有人将待测电压表V1和题中所给的电流表A串联接入电压合适的测量电路中，测出电压表V1的电压和电流表A的电流，再计算出RV。该方案实际上不可行，其最主要的原因是____________________________ ____________；电流表量程太大，电流值太小，　(2)某同学设计出如图甲所示的电路来测量电压表V1的内阻RV，图中R0应选______；误差太大　R2　(3)在图乙中实物连线；(4)调整滑动变阻器在适当的位置，电压表V1的读数为U1，电压表V2的读数为U2，定值电阻的阻值为R0，则电压表V1的内阻RV的表达式为RV＝___________。解析：(1)该做法中因为电流表量程太大，电流值太小，误差太大；(2)因V2量程为5 V，V1量程为2 V，定值电阻的阻值应该与V1的内阻相当，故选R2；(3)实物连线如图；进考场练真题一、高考真题探析　　　　(2021·全国甲卷，23)某同学用图(a)所示电路探究小灯泡的伏安特性，所用器材有：小灯泡(额定电压2.5 V，额定电流0.3 A)、电压表(量程300 mV，内阻300 Ω)、电流表(量程300 mA，内阻0.27 Ω)、定值电阻R0、滑动变阻器R1(阻值0～20 Ω)、电阻箱R2(最大阻值9 999.9 Ω)、电源E(电动势6 V，内阻不计)、开关S、导线若干。完成下列填空：典题(1)有3个阻值分别为10 Ω、20 Ω、30 Ω的定值电阻可供选择，为了描绘小灯泡电流在0～300 mA的U－I曲线，R0应选取阻值为______Ω的定值电阻；(2)闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的______(填“a”或“b”)端；(3)在流过电流表的电流较小时，将电阻箱R2的阻值置零，改变滑动变阻器滑片的位置，读取电压表和电流表的示数U、I，结果如图(b)所示。当流过电流表的电流为10 mA时，小灯泡的电阻为_______Ω(保留1位有效数字)；10　a　0.7　(4)为使得电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3 V，该同学经计算知，应将R2的阻值调整为___________Ω。然后调节滑动变阻器R1，测得数据如下表所示：2.7×103　(5)由图(b)和上表可知，随流过小灯泡电流的增加，其灯丝的电阻________(填“增大”“减小”或“不变”)；(6)该同学观测到小灯泡刚开始发光时流过电流表的电流为160 mA，可得此时小灯泡电功率P1＝_________W(保留2位有效数字)；当流过电流表的电流为300 mA时，小灯泡的电功率为P2，则P2/P1＝______ (保留至整数)。增大　0.074　10　解析：(1)因为小灯泡的额定电压2.5 V，电源电动势为6 V，为了保证电路安全，需要定值电阻和电流表最大分担电压U＝6 V－2.5 V＝3.5 V，灯泡额定电流0.3 A，电压表中最大电流为1 mA，由欧姆定律，U＝ (0.3 A＋0.001 A)(R0＋RA)，解得R0≈11 Ω，所以描绘小灯泡电流在0～300 mA的U～I曲线，R0应选取阻值为10 Ω的定值电阻；(2)闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于测量电路中电压最小值，即应该置于变阻器的a端；二、临场真题练兵1．(2022·全国乙卷)一同学探究阻值约为550 Ω的待测电阻Rx在0～5 mA范围内的伏安特性。可用器材有：电压表V(量程为3 V，内阻很大)，电流表A(量程为1 mA，内阻为300 Ω)，电源E(提供电压4 V)，滑动变阻器R(最大阻值可选10 Ω或1.5 kΩ)，定值电阻R0(阻值可选75 Ω或150 Ω)，开关S，导线若干。(1)要求通过Rx的电流可在0～5 mA范围内连续可调，在答题卡上将图(a)所示的器材符号连线，画出实验电路的原理图；(2)实验时，图(a)中的R应选最大阻值为_________ (填“10 Ω”或“1.5 kΩ”)的滑动变阻器，R0应选阻值为________(填“75 Ω”或“150 Ω”)的定值电阻；10 Ω　75 Ω　(3)测量多组数据可得Rx的伏安特性曲线。若在某次测量中，电压表、电流表的示数分别如图(b)和图(c)所示，则此时Rx两端的电压为________V，流过Rx的电流为________mA，此组数据得到的Rx的阻值为_______Ω(保留3位有效数字)。2.30　4.20　548　解析：(1)电流表内阻已知，电流表与R0并联扩大电流表量程，进而准确测量通过Rx的电流，电压表单独测量Rx的电压；滑动变阻器采用分压式接法，电表从0开始测量，满足题中通过Rx的电流从0～5 mA连续可调，电路图如下。(2)电路中R应选最大阻值为10 Ω的滑动变阻器，方便电路的调节，测量效率高、实验误差小；通过Rx的电流最大为5 mA，需要将电流表量程扩大为原来的5倍，根据并联分流的规律示意图如下(3)电压表每小格表示0.1 V，向后估读一位，即U＝2.30 V；电流表每小格表示0.02 mA，本位估读，即0.84 mA，电流表量程扩大5倍，所以通过Rx的电流为I＝4.20 mA；2．(2020·全国卷·22)某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻Rx，所用电压表的内阻为1 kΩ，电流表内阻为0.5 Ω。该同学采用两种测量方案，一种是将电压表跨接在图(a)所示电路的O、P两点之间，另一种是跨接在O、Q两点之间。测量得到如图(b)所示的两条U－I图线，其中U与I分别为电压表和电流表的示数。回答下列问题：(1)图(b)中标记为II的图线是采用电压表跨接在__________(填“O、P”或“O、Q”)两点的方案测量得到的。(2)根据所用实验器材和图(b)可判断，由图线______(填“I”或“Ⅱ”)得到的结果更接近待测电阻的真实值，结果为________ Ω(保留1位小数)。(3)考虑到实验中电表内阻的影响，需对(2)中得到的结果进行修正，修正后待测电阻的阻值为________ Ω(保留1位小数)。O、P　Ⅰ　50.5　50.0　解析：(1)当跨接在O、Q两点之间，即电流表内接时，测量值大于真实值，跨接在O、P两点之间，即电流表外接时测量值小于真实值。图b中图线Ⅱ的斜率较小，所以应为电流表外接的测量结果即电压表跨接在O、P间测量得到的。