新教材2023年高中物理第12章电能能量守恒定律章末小结课件新人教版必修第三册

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第十二章　电能　能量守恒定律章 末 小 结知识网络构建UIt　UI　I2Rt　UIt　E－Ir　EI　变阻器　电阻箱　电阻箱　方法归纳提炼 　　　　　(2022·重庆八中高二上月考)某兴趣小组设计了一个可以指示电动机断路故障的电路，如图所示，电源的电动势E＝48 V，故障指示灯(视为定值电阻)的阻值为44 Ω，电动机的内阻R0＝0.5 Ω，开关S始终闭合，当电动机断路时，指示灯将处于高亮度状态，其电功率P1＝44 W；当电动机正常工作时，指示灯将处于低亮度状态，其电功率P2＝11 W。(1)求电源的内阻r；(2)当电动机正常工作时，求电动机两端电压U及电动机输出的机械功率P出。典题1答案：(1)4 Ω　(2)22 V　114 W二、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．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。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．闭合电路的U－I图像图中a为电源的U－I图像，b为外电阻的U－I图像。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，即电源的输出功率最大。　　　　　(2022·河南省实验中学高二上期中)在如图所示的电路中，两平行正对金属板A、B水平放置，两板间的距离d＝4.5 cm。电源电动势E＝400 V，内电阻r＝2 Ω，电阻R1＝198 Ω。闭合开关S，待电路稳定后，将一带正电的小球(可视为质点)从B板上的小孔以初速度v0＝1.0 m/s竖直向上射入两板间，小球恰好能到达A板。若小球所带电荷量q＝1.0×10－7C，质量m＝2.0×10－4 kg，不考虑空气阻力，忽略射入小球对电路的影响，取g＝10 m/s2，求：典题2(1)滑动变阻器接入电路的阻值；(2)当没有小球射入时，改变P的位置，求滑动变阻器消耗的最大电功率P滑；三、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，如电压表或电流表在电路中时，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。(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。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或改装后的量程不能小于被测电压和电流的最大值。(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远小于用电器的电阻，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。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)图像法：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已知内阻的电流表可以代换电压表。(2)已知内阻的小量程电流表可以改装后再接入电路。　　　　　(2022·广西桂林十八中高二上期中)如图所示的电路中，电源的电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，电阻R1＝3 Ω，R2＝6 Ω，电容器的电容C＝3.6 μF，二极管D具有单向导电性，开始时，开关S1闭合，S2断开。典题3(1)开关S1闭合，S2，断开时，电容器两端的电压为多少？(2)闭合S2，待电路稳定以后，求电容器上电荷量变化了多少？(3)闭合S2，待电路稳定以后再断开S1，求断开S1后流过R1的电荷量是多少？答案：(1)4.5 V　(2)减少了1.8×10－6 C　(3)9.6×10－6 C进考场练真题一、高考真题探析　　　　(2021·全国乙，23)一实验小组利用图(a)所示的电路测量一电池的电动势E(约1.5 V)和内阻r(小于2 Ω)。图中电压表量程为1 V，内阻RV＝380.0 Ω；定值电阻R0＝20.0 Ω；电阻箱R，最大阻值为999.9 Ω；S为开关。按电路图连接电路，完成下列填空：典题(1)为保护电压表，闭合开关前，电阻箱接入电路的电阻值可以选用________Ω(填“5.0”或“15.0”)；(2)闭合开关，多次调节电阻箱，记录下阻值和电压表的相应读数U；15.0　1.55　1.0　5　二、临场真题练兵1．(2021·湖南卷)某实验小组需测定电池的电动势和内阻，器材有：一节待测电池、一个单刀双掷开关、一个定值电阻(阻值为R0)、一个电流表(内阻为RA)、一根均匀电阻丝(电阻丝总阻值大于R0，并配有可在电阻丝上移动的金属夹)、导线若干。由于缺少刻度尺，无法测量电阻丝长度，但发现桌上有一个圆形时钟表盘。某同学提出将电阻丝绕在该表盘上，利用圆心角来表示接入电路的电阻丝长度。主要实验步骤如下：(1)将器材如图(a)连接。(2)开关闭合前，金属夹应夹在电阻丝的______(填“a”或“b”)端。(3)改变金属夹的位置，闭合开关，记录每次接入电路的电阻丝对应的圆心角θ和电流表示数I，得到多组数据。(4)整理数据并在坐标纸上描点绘图，所得图像如图(b)所示，图线斜率为k，与纵轴截距为d，设单位角度对应电阻丝的阻值为r0，该电池电动势和内阻可表示为E＝______，r＝________________。(用R0、RA、k、d、r0表示)b　(5)为进一步确定结果，还需要测量单位角度对应电阻丝的阻值r0。利用现有器材设计实验，在图(c)方框中画出实验电路图(电阻丝用滑动变阻器符号表示)。(6)利用测出的r0，可得该电池的电动势和内阻。(4)设圆心角为θ时，电阻丝接入电路中的电阻为θr0，根据闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir可知E＝I(RA＋R0＋θr0)＋Ir，(5)实验器材中有定值电阻R0和单刀双掷开关，考虑使用等效法测量电阻丝电阻，实验电路图如图所示。原理的简单说明：①将开关置于R0位置，读出电流表示数I0；②将开关置于电阻丝处，调节电阻丝的角度，直到电流表示数为I0，读出此时角度θ；③此时θr0＝R0，即可求得r0的数值。2．(2022·全国甲卷)某同学要测量微安表内阻，可利用的实验器材有：电源E(电动势1.5 V，内阻很小)，电流表(量程10 mA，内阻约10 Ω)，微安表(量程100 μA，内阻Rg待测，约1 kΩ)，滑动变阻器R(最大阻值10 Ω)，定值电阻R0(阻值10 Ω)，开关S，导线若干。(1)在答题卡上将图中所示的器材符号连线，画出实验电路原理图；(2)某次测量中，微安表的示数为90.0 μA，电流表的示数为9.00 mA，由此计算出微安表内阻Rg＝_______Ω。990　解析：(1)为了准确测出微安表两端的电压，可以让微安表与定值电阻R0并联，再与电流表串联，通过电流表的电流与微安表的电流之差，可求出流过定值电阻R0的电流，从而求出微安表两端的电压，进而求出微安表的内电阻，由于电源电压过大，并且为了测量多组数据，滑动电阻器采用分压式解法，实验电路原理图如图所示3．(2022·山东卷)某同学利用实验室现有器材，设计了一个测量电阻阻值的实验。实验器材：干电池E(电动势1.5 V，内阻未知)；电流表A1(量程10 mA，内阻为90 Ω)；电流表A2(量程30 mA，内阻为30 Ω)；定值电阻R0(阻值为150 Ω)；滑动变阻器R(最大阻值为100 Ω)；待测电阻Rx；开关S，导线若干。测量电路如图所示。A1　60　100　无