(讲义)第3章 恒定电流 章末综合提升-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册(鲁科版2019)

主题1　非纯电阻电路的分析与计算 1．在非纯电阻电路中，欧姆定律不再适用，此时不可用欧姆定律求电流，应用P＝UI求解电流。 2．在非纯电阻电路中，电功大于电热，即W＞Q，这时电功只能用W＝UIt计算，电热只能用Q＝I2Rt计算，两式不能通用。 3．注意电路中的能量转化关系W＝Q＋E其他，E其他为其他形式的能。 【典例1】　如图所示为电动机提升重物的装置，电动机线圈的电阻为r＝1 Ω，电动机两端的电压为5 V，电路中的电流为1 A，重物的重力为20 N，不计摩擦，则： (1)电动机线圈电阻消耗的热功率是________ W。 (2)电动机的输入功率和输出功率分别是________ W、________ W。 (3)10 s内，可以把重物匀速提升的高度是________ m。 (4)这台电动机的机械效率是________%。 思路点拨：(1)电动机工作电路是非纯电阻电路。 (2)正确区分电动机的各种功率。 [解析]　(1)根据焦耳定律可知，电动机线圈电阻消耗的热功率为P热＝I2r＝12×1 W＝1 W。 (2)电动机的输入功率等于输入电流与电动机两端电压的乘积，即P入＝IU＝1×5 W＝5 W 输出功率等于输入功率减去发热消耗的功率，即 P出＝P入－P热＝5 W－1 W＝4 W。 (3)电动机输出的功率用来提升重物转化为机械功率，在10 s内，有P出t＝mgh 解得h＝＝ m＝2 m。 (4)机械效率η＝×100%＝80%。 [答案]　(1)1　(2)5　4　(3)2　(4)80 电动机的几个功率 (1)输入功率：电动机的总功率。由电动机电路的电流和电压决定，即P总＝UI。 (2)输出功率：电动机做有用功的功率。如图所示，P出＝mgv(设重物匀速上升)。 (3)热功率：电动机线圈有电阻，电流通过线圈时要发热，热功率P热＝I2r。 (4)功率关系：P总＝P出＋P热。 主题2　以测电阻为核心的电学实验基础 1．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，图甲为限流式，图乙为分压式。 甲　　　　　　　　　　　乙 2．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，图丙为电流表内接法，图丁为电流表外接法。 丙　　　　　 　　　丁 3．电学实验仪器的选择 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；使用欧姆表时宜选用指针尽可能在中间刻度附近的倍率挡位。 (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。 4．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再并联到电路中去。 (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。 【典例2】　小李在实验室测量一电阻Rx的阻值。 (1)因电表内阻未知，用如图1所示的电路来判定电流表该内接还是外接。正确连线后，合上开关S，将滑动变阻器的滑片P移至合适位置。单刀双掷开关K掷到1，电压表的读数U1＝1.65 V，电流表的示数如图2所示，其读数I1＝________A；将K掷到2，电压表和电流表的读数分别为U2＝1.75 V，I1＝0.33 A。由此可知应采用电流表________(选填“内”或“外”)接法。 (2)完成上述实验后，小李进一步尝试用其他方法进行实验： ①器材间连线如图3所示，请在虚线框中画出对应的电路图 ②先将单刀双掷开关掷到左边，记录电流表读数，再将单刀双掷开关挪到右边，调节电阻箱的阻值，使电流表的读数与前一次尽量相同，电阻箱的示数如图3所示。则待测电阻Rx＝________Ω。此方法__________(填“有”或“无”)明显的实验误差，其理由是________________________________________。 图1　　　　　　　　　　　图2 图3 [解析]　(1)由电流表的表盘可知电流大小为0.34 A。 电压表的百分比变化为 η1＝×100%＝5.7% 电流表的百分比变化为 η2＝×100%＝3.0% 因此可知电压表的示数变化更明显，说明电流表的分压更严重，因此不能让电流表分压，采用外接法。 (2)①电路图如图 ②两次实验中电路电流相同，因此可有