2019高中物理 第4章 探究闭合电路欧姆定律章末复习课学案 沪科版选修3-1.doc

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1、- 1 -第第 4 4 章章 探究闭合电路欧姆定律探究闭合电路欧姆定律巩固层知识整合体系构建核心速填1基本概念(1)电源的电动势意义：反映电源把其他形式的能量转化为电能本领大小的物理量表达式：E，单位：伏特(V)W非 q(2)路端电压U外电路两端的电压，即电源的输出电压，UEIr.(3)电功和电热电功：电流在一段电路中做的功，WqUUIt.电功率：单位时间内电流做的功，P UI.W t电热(焦耳定律)：电流通过导体产生的热量，QI2Rt.热功率：单位时间内导体产生的热量，PI2R.2基本规律(1)闭合电路欧姆定律内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路电阻之和成反比表达式：I.E

2、 Rr(2)闭合电路的功率关系电源的总功率：P总IEIUIUrP出P内电源内耗功率：P内I2rP总P出- 2 -电源的输出功率：P出IUIEI2rP总P内提升层能力强化关于闭合电路的动态分析问题电路中局部的变化会引起整个电路电流、电压、电功率的变化， “牵一发而动全局”是电路问题的一个特点电路动态分析的基本方法：1分析电路的连接关系，各电表所测的对象，明确变阻器阻值的变化情况2先整体，后局部，注意内、外电路的联系首先判断外电阻R的变化情况，再根据闭合电路欧姆定律I判断干路电流的变化，进而明确路端电压的变化情况E Rr3由欧姆定律及串、并联电路的规律判断各部分电路电压及电流的变化，并且遵循“先分

3、析串联电路后分析并联电路，先分析定值电阻后(间接)分析可变电阻”的原则(多选)如图 41 所示的电路，L1、L2、L3是 3 只小电灯，R是滑动变阻器，开始时，它的滑片P位于中点位置当 S 闭合时，3 只小电灯都发光现使滑动变阻器的滑片P向右移动时，则小电灯 L1、L2、L3的变化情况( )图 41AL1变亮 BL2变亮CL3变暗DL1、L2、L3均变亮BCBC 当滑动变阻器的滑片向右移动时，变阻器的有效电阻变大，导致外电路的总电阻增大由闭合电路的欧姆定律I知，总电流减小，路端电压UEIr将增大因此，通过E RrL1灯的电流变小，L1灯变暗UUL1UFG，得 L2灯两端的电压变大，L2灯变亮而

4、IL1IL2IL3，通过 L1灯的电流IL1变小，通过 L2灯的电流IL2变大，则通过 L3灯的电流IL3变小，L3灯变暗由以上分析可知，选项 B、C 正确1闭合电路欧姆定律EUIrE、r不变和部分电路欧姆定律UIR联合使用.2局部电阻增则总电阻增，反之总电阻减；支路数量增则总电阻减，反之总电阻增.3两个关系：外电压等于外电路上串联各分电压之和；总电流等于各支路电流之和.针对训练- 3 -1如图 42 所示，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S 为开关，与分别为电压表与电流表初始时 S0与 S 均闭合，现将 S 断开，则( )【导学号：69682233】图 42A.的读

5、数变大，的读数变小B.的读数变大，的读数变大C.的读数变小，的读数变小D.的读数变小，的读数变大B B 当 S 断开后，闭合电路的总电阻增加，根据闭合电路欧姆定律可知，总电流减小，故路端电压UEIr增加，即的读数变大；由于定值电阻R1两端的电压减小，故R3两端的电压增加，通过R3的电流增加，即的读数变大选项 B 正确2在如图 43 所示的电路中，E为电源，其内阻为r，L 为小灯泡(其灯丝电阻可视为不变)，R1、R2为定值电阻，R3为光敏电阻，其阻值大小随所受照射光强度的增大而减小，V 为理想电压表若将照射R3的光的强度减弱，则( )图 43A电压表的示数变大B小灯泡消耗的功率变小C通过R2的电

6、流变小D电源内阻的电压变大B B 若将照射R3的光的强度减弱，则R3的电阻将增大，电路中的总电阻将增大，总电流减小，故电压表的示数变小，内电压也减小，A、D 错误；而电阻R2两端的电压将变大，通过R2的电流变大，而总电流减小，所以通过小灯泡的电流减小，小灯泡消耗的功率变小，B 正确，C 错误纯电阻电路和非纯电阻电路- 4 -1对于纯电阻电路(如白炽灯、电炉丝等构成的电路)，电流做功将电能全部转化为内能，WQUIttPt.U2 R2对于非纯电阻电路(如含有电动机、电解槽等的电路)，电功大于电热在这种情况下，不能用I2Rt或t来计算电功，电功用WUIt来计算，电热用QI2Rt计算U2 R如图 44

7、 所示是利用电动机提升重物的示意图，其中D是直流电动机P是一个质量为m的重物，它用细绳拴在电动机的轴上闭合开关 S，重物P以速度v匀速上升，这时电流表和电压表的示数分别是I5.0 A 和U110 V，重物P上升的速度v0.70 m/s.已知该装置机械部分的机械效率为 70%，重物的质量m45 kg(g取 10 m/s2)求：图 44(1)电动机消耗的电功率P电；(2)绳对重物做功的机械功率P机；(3)电动机线圈的电阻R.【解析】 电动机线圈的电阻R100/25 4 P I2(1)电动机消耗的电功率为：P电UI5110 W550 W.(2)绳对重物做功的机械功率为：P机mgv45100.70 W

8、315 W.(3)电动机输出的电功率为P输出 W450 WP机 315 0.7电动机线圈的电阻R的发热功率为：P热P电P输出100 W再由P热I2R得电动机线圈的电阻R 4 .P热 I2100 25【答案】 (1)P电550 W (2)P机315 W (3)R4 - 5 -1已知电动机两端的电压和通过的电流，根据PUI求出电动机的耗电功率；2根据P机mgv求出机械功率；3由机械部分的机械效率可求出电动机输出功率，根据电动机消耗的功率与输出功率之差，即为线圈电阻发热功率，再由PI2R求出电动机线圈的电阻.针对训练3一台电动机，额定电压是 100 V，电阻是 1 .正常工作时，通过的电流为 5 A

9、，则电动机的输出功率为( )【导学号：69682234】A500 WB25 WC1 000 WD475 WD D 电动机为非纯电阻元件，消耗电功率PUI500 W，热功率P热I2R25 W，输出功率P出PP热475 W，故 A、B、C 错误，D 正确4直流电动机在生产、生活中有着广泛的应用如图 45 所示，一直流电动机 M 和电灯 L并联之后接在直流电源上，电动机内阻r0.5 ，电灯灯丝电阻R9 ，电源电动势E12 V，内阻r1 .开关 S 闭合，电动机正常工作时，电压表读数为 9 V求：图 45(1)流过电源的电流；(2)流过电动机的电流；(3)电动机对外输出的机械功率【解析】 (1)电源的

10、输出电压：UEIr，则有IEU r代入解得I3 A.(2)对灯泡：I灯1 AU R灯电动机与灯泡并联，则电动机的电流I电II灯3 A1 A2 A.(3)根据能量转化与守恒定律得，电动机的输出功率P出UI电Ir2 电代入解得P出16 W.【答案】 (1)3 A (2)2 A (3)16 W电学实验问题1电学实验仪器的选择- 6 -选择电学实验器材主要是选择电表、滑动变阻器、电源等器材，一般要考虑四方面因素：(1)安全因素：通过电源、电阻和电表的电流不能超过其允许的最大电流(2)误差因素：选用电表量程应考虑尽可能减小测量值的相对误差，电压表、电流表在使用时，其指针应偏转到满偏刻度的 以上；使用欧姆

11、表时宜选用指针尽可能在中间刻度附近的倍率1 3挡位(3)便于操作：选用滑动变阻器时应考虑对外供电电压的变化范围既能满足实验要求，又便于调节在调节滑动变阻器时，应使其大部分电阻线都用到(4)实验实际：除以上三个因素外，还应注重实验实际，如所用的电源与滑动变阻器的匹配问题等2实物图连接的注意事项(1)画线连接各元件，一般先从电源正极开始，按照电路原理图依次到开关，再到滑动变阻器，按顺序以单线连接方式将主电路中串联的元件依次串联起来；其次将要并联的元件并联到电路中去(2)连线时要将导线接在接线柱上，两条导线不能交叉(3)要注意电表的量程和正、负接线柱，要使电流从电表的正接线柱流入，从负接线柱流出3实

12、验设计的基本思路(1)明确实验目的：审题时要看清题目要求测定什么物理量，验证、探究什么物理规律，或者要求设计达到何种标准的电路(2)广泛联系、寻找原型，确定实验原理(3)根据实验原理与实验器材，迁移实验方法，确定实验方案(4)控制电路的选择：控制电路即滑动变阻器在电路中的连接，常有两种不同的形式，图46 甲为限流式，图 46 乙为分压式图 46(5)测量电路的选择：测量电路的选择即电流表在电路中有两种接法，图 46 丙为电流表内接，图 46 丁为电流表外接- 7 -某电阻阻值大约为 22 ，用以下器材进行较准确的测量，实验室中提供的实验器材如下：电压表 V1(量程 3 V，内阻约 3 k)电压

13、表 V2(量程 15 V，内阻约 10 k)电流表 A1(量程 0.6 A，内阻约 0.5 )电流表 A2(量程 3 A，内阻约 0.1 )电源E1(电动势 6 V，内阻不计)电源E2(电动势 12 V，内阻不计)滑动变阻器R(最大阻值 5 )开关 S 和导线(1)实验时电源应选_，电流表应选_，电压表应选_(填器材代号)(2)请在虚线框内设计一个电路图 (3)实验中移动滑动变阻器滑动头，记下多组电流表、电压表读数(U，I)，然后在坐标纸上作出UI图线，图线的_大小表示待测电阻阻值在这个实验中，测量值_(填“”“”或“”)真实值【解析】 (1)待测电阻阻值为 22 左右，若选择电源E1，电路中

14、的最大电流Im E1 Rx6 22A0.27 A，未达到较小量程电流表量程的一半，不符合实验准确性原则，故电源选择E2；此时电路中最大电流Im A0.55 A，故电流表应选择 00.6 A 量程的 A1；电压表应选择E2 Rx12 22015 V 量程的 V2.(2)滑动变阻器最大阻值小于待测电阻，故滑动变阻器采用分压式接法；待测电阻阻值远小于电压表 V2的内阻，故电流表应采用外接法，电路图见答图- 8 -(3)在UI图像中，图线的斜率大小表示待测电阻的测量值，由于电流表采用了外接法，所以测量值偏小【答案】 (1)E2 A1 V2 (2)如图所示 (3)斜率 电学实验设计的三原则(1)安全性原

15、则设计方案时，应安全可靠，不会对仪器、器材造成损坏(2)精确性原则实验误差应控制在误差允许的范围之内，尽可能选择误差较小的方案(3)简便性、直观性原则设计实验应便于操作、读数及进行数据处理及实验者观察针对训练5用两个定值电阻和电压表可以测量电源的电动势(约 3 V)和内阻提供的主要器材有：电阻R1(2.0 )、R2(9.0 )、电源、电压表、开关 S1、单刀双掷开关 S2、导线若干，实验电路如图 47 甲所示图 47(1)根据电路图，将未连接完整的实物图连接完整(2)闭合开关 S1，开关 S2分别接到R1、R2两电阻，电压表的读数分别为 2.0 V、2.7 V，则测得电动势为_ V，内阻为_

16、.由于电压表的内阻影响，测得的内阻_(填“大于” “小于”或“等于”)真实值【导学号：69682235】【解析】 (1)根据电路图连接实物图如图所示- 9 -(2)在闭合电路中，电源电动势：EUIrUr，代入实验数据解得：E3.0 U RV，r1.0 ；由题图甲知，由于电压表的分流作用，流过电源的电流大于 ，内阻的测量值小U R于真实值【答案】 (1)见解析图 (2)3.0 1.0 小于6用以下器材测量待测电阻Rx的阻值待测电阻Rx，阻值约为 100 电源E，电动势约为 6.0 V，内阻可忽略不计电流表 A1，量程为 050 mA，内阻R1约为 20 电流表 A2，量程为 0300 mA，内阻

17、R2约为 4 定值电阻R0，阻值为 20 滑动变阻器R，最大阻值为 10 单刀单掷开关 S，导线若干(1)测量中要求两电流表的读数都不小于其量程的 ，试在虚线框中画出测量电阻Rx的实验1 3电路原理图(原理图中的元件用题干中相应的英文字母标注)- 10 -(2)若某次测量中电流表 A1的示数为I1，电流表 A2的示数为I2，则由已知量和测量量计算Rx的表达式为Rx_.【解析】 (1)在尝试设计电路中，很容易设计出图甲所示的测量电路，通过代入已知数据估算可得，此时电流表 A2的最大电流值只能是 70 mA，远小于其量程的三分之一，所以不满足实验要求另一种测量电路如图乙所示，电流表 A1和待测电阻的串联阻值约是 120 ，和定值电阻R0的比是 61，通过电流表 A2的最大电流值接近量程最大值，所以这个电路符合要求，然后连接滑动变阻器来进行调节测量多组数据即可最终的电路图如图丙所示滑动变阻器用分压式、限流式接法都可以(2)用字母表示待测电阻阻值可得RxR0R1.I2I1 I1【答案】 (1)见解析图丙(R 作为限流电阻也可) (2)R0R1I2I1I1