第2章 电路及其应用 章末小结与质量评价（课件PPT）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第三册（教科版）

一、知识体系建构——理清物理观念 二、综合考法融会——强化科学思维 [典例]　如图所示电路，R1＝R2＝4 Ω，R3＝R4＝2 Ω，UAB＝6 V，求： (1)电流表A1和A2的示数(不计电流表的内阻)； (2)R1与R4两端的电压之比。 复杂电路的简化 [答案]　(1)1.5 A　1.0 A　(2)1∶2 [融会贯通] 电路的等效简化的方法 (1)化简原则 ①理想导线可任意长短。 ②无电流支路可去掉。 ③等电势点可合并。 ④理想电压表可看成断路，理想电流表可看成短路，电流稳定后，电容器可看成断开。 (2)化简方法 ①电流分支法：具体的程序是将各节点用字母标上；判定各支路元件的电流方向；按电流流向，自左向右(或自上向下)将各元件、节点、分支逐一画出；将画出的等效图加工整理。 ②等势点排列法：具体的程序是将各节点用字母标上；判定各节点电势的高低；将各节点按电势高低自左向右(或自上向下)依次排列，再将各节点之间的支路画出；将画出的等效图加工整理。 [对点训练] 如图所示，R1＝6 Ω，R2＝6 Ω，R3＝3 Ω，R4＝3 Ω。求当开关S断开和开关S闭合时，电流表的示数。 答案：3 A　4 A [典例]　(2022·辽宁高考)某同学要将一小量程电流表(满偏电流为 250 μA，内阻为1.2 kΩ)改装成有两个量程的电流表，设计电路如图(a) 所示，其中定值电阻R1＝40 Ω，R2＝360 Ω。 (1)当开关S接A端时，该电流表的量程为0～________mA； (2)当开关S接B端时，该电流表的量程比接在A端时________(填“大”或“小”)； 电流表和电压表的改装 (3)该同学选用量程合适的电压表(内阻未知)和此改装电流表测量未知电阻Rx的阻值，设计了图(b)中两个电路。不考虑实验操作中的偶然误差，则使用________(填“甲”或“乙”)电路可修正由电表内阻引起的实验误差。 [解析]　(1)当开关S接A端时，表头与400 Ω电阻并联，表头内阻为1.2 kΩ，当表头满偏时两端电压为0.3 V，流过电阻的电流为750 μA，总电流为1 000 μA，即1 mA； (2)当开关S接B端时，相当于表头内阻变大，并联的电阻变小，可知当表头满偏时流过并联电阻的电流增加，故量程变大； (3)如果要修正电表内阻引起的误差，只需让知道内阻的电表测准确即可，即乙电路可满足要求；分析可知，乙电路接法改装的电表可准确测得待测电阻的电流，电压表测得的为改装电表与待测电阻的总电压，减去改装电表两端电压即为待测电阻准确的电压值，故乙电路满足要求。 [答案]　(1)1　(2)大　(3)乙 [融会贯通] 改装成电压表是在表头上串联一电阻，改装成电流表是在表头上并联一电阻。 (1)把灵敏电流计改装为电压表，应串联一个电阻，量程越大，需要串联的电阻越大，可以根据串联电路的特点来计算需串联的电阻大小。 (2)把灵敏电流计改装为电流表，应并联一个电阻，量程越大，需要并联的电阻越小，可以根据并联电路的特点来计算需并联的电阻大小。 [对点训练] 若某一毫安表的满偏电流是1 mA，内电阻为100 Ω，现有两个定值电阻R1＝200 Ω，R2＝600 Ω，用这两个电阻把毫安表改成量程1 V的电压表，图中正确的是(　 ) 答案：D [典例]　在利用电流表和电阻箱测定电源电动势和内阻的实验中，电流表的内阻很小，可视为理想电表，电路如图甲所示，连接好电路并进行如下操作：闭合开关S，调节电阻箱的阻值，并记录下每次电阻箱的阻值R及对应的电流表A的示数I。 闭合电路中的图像问题 [融会贯通] 1．处理图像问题的两个入手点 (1)特殊点的物理意义： 纵截距：当横轴表示的物理量为零时，纵坐标的数值。 横截距：当纵轴表示的物理量为零时，横坐标的数值。 (2)纵坐标与横坐标的关系式。根据关系式便可方便地得到图像截距、斜率、中点等数值的物理意义。 2．闭合电路中的常见图像 续表 [对点训练] (多选)用标有“6 V　3 W”的灯泡L1、“6 V　6 W”的灯泡L2与理想电压表和理想电流表连接成如图甲所示的实验电路，其中电源电动势E＝9 V。图乙是通过两个灯泡的电流随两端电压变化的曲线。当其中一个灯泡正常发光时 (　 ) A．电流表的示数为0.5 A B．电压表的示数为6 V C．电路输出功率为4 W D．电源内阻为1 Ω 三、价值好题精练——培树科学态度和责任 1.如图所示为一种环保“重力灯”，让重物缓慢下落，拉动绳子， 从而带动发电机转动，使小灯泡发光。某“重力灯”中的重物 为18 kg，它在30 min内缓慢下落了2 m, 使规格为“1.5 V, 0.12 W” 的小灯泡正常发光。不计绳子重力，则以下说法正确的是 (　 ) A．绳子拉力对重物做正功 B．重物重力做功的功率为0.12 W C．30 min内产生的电能为360 J D．重物重力势能转化为灯泡电能的效率为60% 答案：D　 2．小明家安装一路专线为额定功率1.5 kW的空调供电，用去的铜导线长50 m，横截面积2.5 mm2，已知铜的电阻率为1.7×10－8 Ω·m，如果空调能够正常工作，这段导线上损失的电压最接近 (　 ) A．1.2 V　　　 B．2.3 V C．12 V D．23 V 答案：B　 3．为减少汽车排放带来的污染，很多城市开始推广使用电动汽车，现有一辆质量为2 t的某品牌电动汽车电池每次充满电后能提供的总电能为60 kW·h，充电时，直流充电桩充电电压为400 V，充电时间为4.5 h，充电效率为95%，以108 km/h的速度在平直高速公路匀速行驶时汽车将总电能转化为机械能的效率为90%，汽车受到的阻力为重力的0.03倍，由此可知 (　 ) A．充电的平均电流为33 A B．汽车牵引力的功率为15 kW C．汽车能匀速行驶的时间为3 h D．汽车能匀速行驶的距离为350 km 答案：C　 4．(2023·全国乙卷)(多选)黑箱外有编号为1、2、3、4的四个接线柱，接线柱1和2、2和3、3和4之间各接有一个电阻，在接线柱间还接有另外一个电阻R和一个直流电源。测得接线柱之间的电压U12＝3.0 V，U23＝2.5 V，U34＝－1.5 V。符合上述测量结果的可能接法是(　 ) A．电源接在1、4之间，R接在1、3之间 B．电源接在1、4之间，R接在2、4之间 C．电源接在1、3之间，R接在1、4之间 D．电源接在1、3之间，R接在2、4之间 解析：根据题意画出电路图，A选项如图甲所示，可见U34>0，A错误；B选项如图乙所示，可见U34>0，B错误；C选项如图丙所示，符合上述测量结果，C正确；D选项如图丁所示，符合上述测量结果，D正确。 答案：CD　 5．(多选)如图所示为“探月车”模型，该模型以电池为驱动能源， 驱动电机能够将输入功率的80%转化为牵引模型前进的机械功 率。该模型的总质量m＝500 g，当它在水平路面上以v＝1 m/s 的速度匀速行驶时，驱动电机的输入电流I＝0.5 A，电压U＝3 V。模型车上还装有太阳能电池板，可用太阳能电池板为该模型的电池供电。以下说法正确的是(已知该地地表的平均太阳辐射强度为200 W/m2，太阳能电池板接收照射的有效面积为50 cm2，太阳能电池板将太阳能转化为电能的效率为15%)(　 ) A．该模型驱动电机的内阻为6 Ω B．该太阳能电池板工作10 h，存储的电能为1.5 J C．该模型以v＝1 m/s的速度匀速行驶时，所受的阻力大小为1.2 N D．若要让该模型仅用太阳能电池板存储的电能以v＝1 m/s 的速度匀速行驶0.5 h，那么至少要用该太阳能电池板充电5 h 答案：CD　 [解析]　(1)等效电路图如图所示，R1、R2、R3三个电阻并联的总电阻设为R并， 则有＝＋＋，得R并＝1 Ω。 电路的总电流I＝＝ A＝2 A。 并联部分的电压U并＝IR并＝2×1 V＝2 V。 通过R1、R2、R3三个电阻的电流分别为 I1＝＝ A＝0.5 A，I2＝＝ A＝0.5 A，I3＝＝ A＝1.0 A。 由图可知，电流表A1的示数是通过R2与R3的电流之和，则有IA1＝I2＋I3＝0.5 A＋1.0 A＝1.5 A。 电流表A2的示数是通过R1与R2的电流之和则有IA2＝I1＋I2＝0.5 A＋0.5 A＝1.0 A。 (2)因为UAB＝U并＋U4，所以R4两端电压为U4＝UAB－U并＝6 V－2 V＝4 V， U1＝U并＝2 V，则＝＝。 解析：先用电流分支法将电路图进行简化，第一支线：由A经电阻R1到B；第二支线：由A经电阻R2到C再到B；第三支线：由A经电阻R3到D再经R4到B。以上三条支路并联，且在C、D间接有开关S，简化图如图所示。当开关S断开时电路中R3与R4串联再与R1、R2并联，由串并联电路规律可知I＝＋＋＝3 A，当开关S闭合时R4被短路，R2、R3、R1并联，I′＝＋＋＝4 A。 解析：A图中电路的量程为U＝Ig＝0.9 V。B图中电路的量程为U＝Ig×(Rg＋R1)＝0.3 V。C图中电路的量程为U＝IgRg＋R1≈0.33 V。D图中电路的量程为U＝IgRg＋R2＝1 V。 (1)实验中，若某同学通过测量获得两组数据：当电流表读数为I1时，电阻箱读数为R1；当电流表读数为I2时，电阻箱读数为R2。利用所测得的I1、I2、R1、R2可求出：电源电动势E＝________，内阻r＝________。 (2)若另一同学测得10组I、R的数据，并作出了如图乙中a所示的图像。则根据图像可求出：电源电动势E＝______ V，内阻r＝______ Ω。 (3)已知某电阻元件R′的-R图像如图乙中b所示，若用实验的电源给此元件供电，此元件的热功率为________ W。 [解析]　本题考查了安阻法测电源电动势和内阻的原理，识别图像是解题关键。 (1)由闭合电路欧姆定律，得E＝I1(R1＋r)，E＝I2(R2＋r)。由以上两式得E＝，r＝。 (2)由闭合电路欧姆定律，有E＝IR＋Ir，则＝R＋r。由此可知＝k，而图线a的斜率k＝，故E＝2.0 V，图线a的纵截距＝1.0 A－1，故r＝2.0 Ω。 (3)由-R图像可知，R′与该电源连接时，两图线交点处为R′＝6 Ω，＝4.0 A－1，因此R′消耗的功率P′＝I′2R′＝2×6 W＝0.375 W。 [答案]　(1)　 (2)2.0　2.0　(3)0.375 类型 表达式 图像 物理意义 U-I 图像 U＝E－Ir 纵截距为电动势E，横截距为短路电流，斜率的绝对值为内阻r U-R 图像 U＝ U随R的增大而增大，并最终趋近于电动势E P出-R 图像 P出＝ 当R＝r时，电源的输出功率最大，Pmax＝ -图像 ＝＋ 斜率表示，纵截距为，横截距表示－ -R图像 ＝·R＋ 斜率表示，纵截距为，横截距表示－r 解析：因为两个灯泡串联，所以通过两灯泡的电流相等，L1的额定电流为I1＝＝0.5 A，L2的额定电流为I2＝＝1 A，电路中电流为0.5 A，所以只有L1正常发光，故A项正确；从图像中可以看出，电流为0.5 A时，L1两端电压为6 V，L2两端电压为2 V，所以电压表示数为2 V，故B项错误；电路中输出功率为P＝UI＝(2 V＋6 V)×0.5 A＝4 W，故C项正确；电源内阻r＝＝2 Ω，故D项错误。 答案：AC　 解析：绳子对重物的拉力方向竖直向上，重物竖直向下运动，故绳子拉力对重物做负功，故A错误；重物重力做功的功率为P＝＝＝ W＝0.2 W，故B错误；30 min内产生的电能为W电＝P灯泡t＝0.12×30×60 J＝216 J ，故C错误；重物重力势能转化为灯泡电能的效率为η＝＝＝60%，故D正确。 解析：由P＝UI得工作电流为：I＝＝ A≈6.82 A，根据电阻定律得到导线的电阻为：R＝ρ＝ Ω＝0.34 Ω，则正常工作时在这段导线上损失的电压为：ΔU＝IR＝6.82×0.34 V≈2.3 V，故B正确，A、C、D错误。 解析：由题可知，电能W电＝60 kW·h＝60×103 W·h，则由W充＝UIT可知，充电电流为I＝ A≈35 A，故A错误；当汽车匀速行驶时，牵引力等于阻力的大小，即F＝kmg＝0.03×2×103×10 N＝600 N，则牵引力的功率为P＝Fv＝600× W＝18×103 W＝18 kW，故B错误；汽车能匀速行驶的时间t＝＝ h＝3 h，则汽车匀速行驶的最大距离为x＝vt＝108×3 km＝324 km，故C正确，D错误。 解析：若模型电路是纯电阻电路，则根据欧姆定律可得其内阻为r＝＝＝6 Ω，但模型中的驱动电机不是纯电阻元件，所以驱动电机的内阻不是6 Ω，A错误；太阳能电池板工作10 h，存储的电能为E＝200×0.005×0.15×10×3 600 J＝5 400 J，B错误；根据P＝Fv可知，匀速行驶时该模型所受的阻力为f＝F＝＝ N＝1.2 N，C正确；要让该模型以v＝1 m/s的速度匀速行驶0.5 h，则需要的能量为E′＝UIt＝3×0.5×1 800 J＝2 700 J，则该太阳能电池板充电时间为t′＝ s＝18 000 s＝5 h，D正确。 $$