(讲义)第2章 电路及其应用 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(教科版2019)

主题1　纯电阻电路和非纯电阻电路 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，W＝Q＝UIt＝t＝Pt。 2．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W＝UIt来计算，电热用Q＝I2Rt计算。 【典例1】　如图所示，电解槽A和电炉B并联后接到电源上，电源内阻r＝1 Ω，电炉电阻R＝19 Ω，电解槽电阻r′＝0.5 Ω。当S1闭合、S2断开时，电炉消耗功率为684 W；S1、S2都闭合时电炉消耗功率为475 W(电炉电阻可看作不变)。试求： (1)电源的电动势； (2)S1、S2都闭合时，流过电解槽的电流大小； (3)S1、S2都闭合时，电解槽中电能转化成化学能的功率。 [解析]　(1)设S1闭合、S2断开时电炉功率为P1， 电炉中电流I＝＝ A＝6 A 电源电动势E＝I(R＋r)＝120 V。 (2)设S1、S2都闭合时电炉功率为P2，电炉中电流为 I′＝＝ A＝5 A 电源路端电压为U＝I′R＝5×19 V＝95 V， 流经电源的电流为I1＝＝ A＝25 A 流过电解槽的电流为IA＝I1－I′＝20 A。 (3)电解槽消耗的电功率 PA＝IAU＝20×95 W＝1 900 W 电解槽内热损耗功率 P热＝Ir′＝202×0.5 W＝200 W 电解槽中电能转化成化学能的功率为 P化＝PA－P热＝1 700 W。 [答案]　(1)120 V　(2)20 A　(3)1 700 W [一语通关]　 1电炉为纯电阻用电器，其消耗的电能全部转化为电热。 2电解槽为非纯电阻用电器，其消耗的电能转化为电热和化学能两部分。 主题2　实验中的仪器、仪表的选择 1．实验中的仪器、仪表的选择原则： (1)安全性原则：选用电源、电流表、电压表时，要根据实验的要求，根据器材的参数，考虑所测电流，电压的最大值不能超出仪表的量程，以确保不损坏仪器。 (2)精确性原则：在实验电路中测量电流、电压时，电流表、电压表指针的偏角不能过小，以减小误差，电流表、电压表的读数为满刻度的以上时，读数较准确，能接近满刻度更好。 (3)方便性原则：选用滑动变阻器时，先要确保电路中电流不超过变阻器允许通过的最大电流，若用“限流式”，一般选阻值适当大一点的，但不是越大越好，因阻值太大时，在实验中，可能只用到其阻值较小的一部分，滑动触头只能在很短的距离内移动，使用起来很不方便，一般是选变阻器总阻值与用电器的阻值比较接近的；若用“分压式”，应选择总阻值适当小一些的滑动变阻器，这样可使分出的电压大致上随滑动触头移动距离成正比例改变，调节起来比较方便。 2．选用器材的一般步骤： (1)先找出实验中必须应用的器材； (2)画出实验电路图； (3)估算待测电路中I和U的最大值； (4)考虑能否使电表指针偏转满刻度的以上； (5)选择合适量程的电压表、电流表，合适的滑动变阻器和电源。 【典例2】　小明同学通过实验探究某一金属电阻的阻值R随温度t的变化关系。已知该金属电阻在常温下的阻值约10 Ω，阻值R随温度t的升高而增大。实验电路如图所示，控温箱用以调节金属电阻的温度。实验时闭合开关S，先将开关K与1端闭合，调节金属电阻的温度，分别记下温度t1、t2…和电流表的相应示数I1、I2…。然后将开关K与2端闭合，调节电阻箱使电流表的示数再次为I1、I2…，分别记下电阻箱相应的示数R1、R2…。 (1)有以下两种电流表，实验电路中应选用 。 A．量程0～100 mA，内阻约2 Ω B．量程0～0.6 A，内阻可忽略 (2)实验过程中，要将电阻箱的阻值由9.9 Ω调节至10.0 Ω，需旋转图中电阻箱的旋钮“a”“b”“c”，正确的操作顺序是 。 ①将旋钮a由“0”旋转至“1” ②将旋钮b由“9”旋转至“0” ③将旋钮c由“9”旋转至“0” (3)实验记录的温度t和阻值R的数据如表所示。 温度t/℃ 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 阻值R/Ω 9.6 10.4 11.1 12.1 12.8 请根据表中数据，作出R­t图线。 由图线求得阻值R随温度t的变化关系为R＝ Ω。 [解析]　(1)电路中的最大电流为 Im＝＝ A＝0.15 A， B表指针偏转太小，所以选用A表。 (2)电阻箱的调节要从大到小，确保电路安全。 (3)描点连线画出图线，从图线得到R＝0.04t＋8.8 Ω (0.04t＋8.6 Ω～0.04t＋9.0 Ω均可) [答案]　(1)A　(2)①②③(或①③②) (3)见解析图　0.04t＋8.8(0.04t＋8.6～0.04t＋9.0均可) [一语通关]　 选择仪表时安全性、准确性原则应同