第十一章 电路及其应用 章末复习课件-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

第十一章 电路及其应用 章末复习 电阻 宏观 微观 I=I1=I2 I=I1+I2 U=U1+U2 U=U1=U2 电阻率 测电阻率 R=R1+R2 电流表和电压表 使用多用电表 限流、分压 电势差 电路及其应用 电流 电压 这样的框架图，关联性就好了一些。电流、电压、电阻三个主要概念以及由此衍生出的电阻率的概念。 电流可以从宏观和微观的角度进行研究，电压，也就是前面章节所学的电势差。电流方面：串联电路和并联电路的电流规律不同：串联电路中，电流相等，并联电路中，支路电流之和等于干路电流。电压关系：串联各个电阻电压之和是总电压，并联支路电压相等。串并联电路中，总电阻计算的方法也不同。这些是这一章的物理规律，其实也是上面这些概念之间的外延规律。 利用这些物理规律，可以进行深入研究和实践探索。 根据电阻率的表达形式，可以测量金属丝的电阻率。利用串并联电路的规律，可以把小量程电流表，改装成大量程电流表或电压表。利用串并联规律还能分析滑动变阻器的两种连接方式：限流式接法和分压式接法。我们使用多用电表测量了电流、电压、电阻这些物理量。这些，是电路的应用部分。 你看这样一种组织方式，不仅列出了这一章的概念、规律和应用，还展示出它们之间的紧密联系，这些知识之间的联系建立得多了，我们就会掌握得更加牢固。 2 一、物理量及规律 二、基本电路 三、实验 利用“柱体微元”模型求电流 利用“柱体微元”模型求解电流的微观问题时,注意以下基本思路: 设柱体微元的长度为l,横截面积为S,单位体积内的自由电荷数为n,每个自由电荷的电荷量为q,电荷定向移动的速率为v,则: 1.柱体微元中的总电荷量为Q=nlSq。 重点题型 【例题1】 如图所示,一根长为l、横截面积为S的金属棒,其材料的电阻率为ρ,棒内单位体积自由电子数为n,电子的质量为m、电荷量为e。在棒两端加上恒定的电压时,棒内产生电流,自由电子定向运动的平均速率为v,则金属棒内的电场强度大小为(　　) 答案:C 【变式训练1】 来自质子源的质子(初速度为零),经一加速电压为800 kV的直线加速器加速,形成电流大小为1 mA的细柱形质子流。已知质子电荷量e=1.60×10-19 C。这束质子流每秒打到靶上的质子数为　　　　个,假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的,在质子束中与质子源相距l和4l的两处,各取一段极短的相等长度的质子流,其中的质子数分别为n1和n2,则n1∶n2=　　　　。  答案:6.25×1015　2∶1 伏安法测电阻 1.伏安法测电阻原理 欧姆定律给了我们测量电阻的一种方法,由 可知,用电压表测出电阻两端的电压,用电流表测出通过电阻的电流,就可求出待测电阻的阻值。 2.电流表的两种接法 3.选择电流表内、外接的常用方法 (1)直接比较法:适用于Rx、RA、RV的大小大致可以估计的情况,当Rx≫RA时,采用内接法,当Rx≪RV时,采用外接法,即大电阻用内接法,小电阻用外接法,可记忆为“大内小外”。 (2)公式计算法: (3)试触法:适用于Rx、RV、RA的阻值关系都不能确定的情况,如图所示,把电压表的可动接线端分别试接b、c两点,观察两电表的示数变化,若电流表的示数变化明显,说明电压表的分流作用对电路影响大,应选用内接法;若电压表的示数有明显变化,说明电流表的分压作用对电路影响大,所以应选外接法。 4.滑动变阻器的两种接法 【例题2】 下图为用伏安法测定一个定值电阻的阻值的实验所需的器材实物图,器材规格如下: (1)待测电阻Rx(约100 Ω) (2)直流电流表(量程0~20 mA,内阻50 Ω) (3)直流电压表(量程0~3 V,内阻5 kΩ) (4)直流电源(输出电压6 V,内阻不计) (5)滑动变阻器(阻值范围 0~15 Ω,允许最大电流1 A) (6)开关1个,导线若干 根据器材规格及实验要求,画出实验原理图,并在本题的实物图上连线。 【变式训练2】 在伏安法测电阻的实验中,待测电阻Rx约为200 Ω,电压表V的内阻约为2 kΩ,电流表A的内阻约为10 Ω,测量电路中电流表的连接方式如图甲或图乙所示,结果由公式 计算得出,式中U与I分别为电压表和电流表的示数。若将图甲和图乙中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2,则 　　　　(选填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值,且测量值Rx1　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值,测量值Rx2　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。  答案:Rx1　大于　小于 多用电表检查电路故障 1.故障种类及特点 电路故障一般有两种情况,即短路和断路。 (1)短路的特点:电路中有电流,但短路部分电压为零;被短路的用电器不工作,与之串联的用电器工作电流增大。 (2)断路的特点:在电源正常的情况下,断路部分电流为零,但断路两端用电压表测量有电压,若干路断路则断路处电压等于电源电压。 2.分析与检测方法 (1)电压表检测法。 若电路断路,将电压表与电源并联,若有电压说明电源完好,然后将电压表逐段与电路并联,若某一段电压表指针偏转,说明该段电路中有断点。若电路短路,则用电压表逐段与电路并联,某一段电压表示数为零,则该段短路。 (2)欧姆表检测法。 断开电路,用多用电表的欧姆挡测量待测部分的电阻,若检测部分示数正常,说明两点间电路正常;若检测部分电阻很小(几乎为零),则该部分短路;若检测部分指针几乎不动,则该部分有断路。 【例题3】 下图是某同学连接的实验实物图,A、B灯都不亮,他采用下列两种方法进行故障检查。 (1)闭合开关,应用多用电表的直流电压挡进行检查,选择开关置于10 V挡。该同学测试结果如表1所示,在测试c、d间直流电压时,红表笔应接触　　　　(选填“c”或“d”)。根据测试结果,可判断电路中一定 存在的故障是　　　　。  A.灯A短路 B.灯B短路 C.cd段断路 D.df段断路 测试点 电压表示数 a、b 有示数 b、c 有示数 c、d 无示数 d、f 有示数 表1 (2)将开关断开,再选择欧姆挡测试,测量结果如表2所示,那么检查出的故障是　　　　。  A.灯A断路 B.灯B短路 C.灯A、B都断路 D.d、e间导线断路 答案:(1)c　D　(2)BD 表2 【变式训练3】 某照明电路出现故障,其电路如图甲所示,该电路用标称值12 V的蓄电池为电源,导线与其接触完好,维修人员使用已经调好的多用电表直流50 V挡检测故障,他将黑表笔接在c点,用红表笔分别探测电路的a、b点。 (1)断开开关,红表笔接a点时多用电表指示如图乙所示,读数为　　　　 V,说明　　　　(选填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”)正常。  (2)红表笔接b点,断开开关时,表针不偏转,闭合开关后,多用电表指示仍然如图乙,可判定发生故障的器件是　　　　(选填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”)。  答案:(1)11.5(11.2~11.8之间的值均可)　蓄电池　(2)小灯 基本电路 实验 2.电荷通过横截面的时间t=。 3.电流的微观表达式I==nqvS。 A. B. C.ρnev D. R= 项目 内接法 外接法 电路 误差分析 电压表示数 UV=UR+UA>UR 电流表示数IA=IR R测==R真 电压表示数UV=UR 电流表示数IA=IR+IV>IR R测==R真 误差来源 电流表的分压作用 电压表的分流作用 当Rx>时,用电流表内接法; 当Rx<时,用电流表外接法; 当Rx=时,两种接法效果相同。 项目 限流接法 分压接法 电路图 闭合开关前滑片位置 应在最左端,即保证滑动变阻器接入电路中的阻值最大 应在最左端,即开始时R上得到的电压为零 R两端的电压范围 U~U 0~U 通过R的电流范围 0~ Rx= 测试点 指针偏转情况 c、d d、e e、f 甲 乙 $$