第十一章 电路及其应用 章末素养提升-（配套word）2023-2024学年高一新教材物理必修第二册 【步步高】学习笔记（人教版）浙江

章末素养提升 物理观念 电流 1.电流的定义式：I＝，其物理意义：单位时间内通过导体横截面的电荷量，规定正电荷定向移动的方向为电流的方向 2.电流的微观表达式：I＝nqSv 电阻 1.定义式：导体两端的电压U与通过导体的电流I的比值R＝ 2.决定式：R＝ρ，式中ρ叫作这种材料的电阻率 串、并联电路 1.串联电路：各处电流相等，总电压等于各部分电压之和，总电阻等于各部分电阻之和 2.并联电路：总电流等于各支路电流之和，各支路两端电压相等，总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和 多用电表 1.了解多用电表的基本结构，知道多用电表的测量功能 2.会使用多用电表测量电压、电流和电阻 3.会使用多用电表测量二极管的正反向电阻，会排查电路故障 科学思维 1.能从微观视角和宏观表现分析电流的形成 2.会用控制变量法设计探究电阻与长度、横截面积及材料的定量关系的实验方案 3.熟练掌握伏安法测电阻的内接和外接的误差分析和对电路的选择 4.理解滑动变阻器的限流式接法和分压式接法 科学探究 1.知道游标卡尺和螺旋测微器的测量原理，会正确使用游标卡尺和螺旋测微器，能根据实际情况选择合适的测量工具 2.能够掌握测量金属电阻率的实验原理和方法 3.会根据实验数据描绘U－I图像，求出电阻值。能根据串、并联电路的规律，对实验误差进行分析 4.认识多用电表的表盘结构及选择开关的功能，掌握多用电表的操作程序与使用要求，会使用多用电表测量电压、电流和电阻及判断二极管的极性，知道减小实验误差的方法 科学态度与责任 1.养成自觉遵守实验操作规程和谨慎操作的习惯 2.能认识物理测量的精度依赖于实验器材，而且测量是有误差的 3.通过分组实验，讨论、交流，培养团队合作意识 例1　(2023·温州市高二期中)关于电流的概念，下列说法中正确的是(　　) A．通过导体横截面的电荷量越多，电流越大 B．某一导体内电子运动的速率越大，电流越大 C．单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，电流越大 D．负电荷的定向移动方向即电流的方向 答案　C 解析　根据I＝可知，通过导体横截面的电荷量越多，电流不一定越大，选项A错误；根据I＝neSv可知，某一导体内电子运动的速率越大，电流不一定越大，选项B错误；根据I＝可知，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，电流越大，选项C正确；物理上规定正电荷定向移动的方向为电流方向，选项D错误。 例2　某科研团队宣称已成功制备出具有较高电导率的砷化铌纳米带材料，据介绍该材料的电导率是石墨烯的1 000倍。电导率σ就是电阻率ρ的倒数，即σ＝。下列说法正确的是(　　) A．材料的电导率越小，其导电性能越强 B．材料的电导率与材料的形状有关 C．电导率的单位是Ω－1·m－1 D．电导率大小与温度无关 答案　C 解析　电导率越小，材料的电阻率越大，其导电性能越差，A错误；材料的电导率与材料的形状无关，由材料本身的性质决定，受温度的影响，当温度发生变化时，电导率的大小会改变，B、D错误；根据电阻定律R＝ρ可知，电阻率的单位是Ω·m，则电导率的单位是Ω－1·m－1，C正确。 例3　(多选)(2023·全国乙卷)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 答案　CD 解析　根据A选项画出电路图，如下 可见U34>0，不符合题意，A错误； 根据B选项画出电路图，如下 可见U34>0，不符合题意，B错误； 根据C选项画出电路图，如下 可见上述接法符合题中测量结果，C正确； 根据D选项画出电路图，如下 可见上述接法符合题中测量结果，D正确。 例4　(2023·嘉兴市高二期中)甲、乙两段导体由同种材料制成，各自粗细均匀但横截面积不同，甲、乙两段导体的长度之比为2∶3，将它们两端分别加上不同的电压，甲、乙所加电压之比为3∶2，则甲、乙内部的自由电子定向移动的速率之比为(　　) A．2∶3 B．3∶2 C．9∶4 D．4∶9 答案　C 解析　设导体的电阻为R，长度为l，横截面积为S，电阻率为ρ，加电压U后内部自由电子定向移动的速率为v，则根据欧姆定律可得通过导体的电流为I＝　①，根据电流的微观表达式可得I＝neSv　②，根据电阻定律有R＝ρ　③，联立①②③解得v＝　④，根据④式并由题意可得甲、乙内部的自由电子定向移动的速率之比为＝＝，故选C。 例5　(2022·台州市高一统考期末)如图为某控制电路的一部分，已知AA′的输入电压为 24 V，如果电阻R＝6 kΩ，R1＝6 kΩ，R2＝3 kΩ，则BB′不可能输出的电压是(　　) A．12 V B．8 V C．6 V D．3 V 答案　D 解析　若两开关都闭合，则电阻R1和R2并联，再和R串联，UBB′为并联电路两端电压，则 R并＝＝2 kΩ UBB′＝UAA′＝×24 V＝6 V 若S1闭合S2断开，则R1和R串联，则 UBB′＝UAA′＝×24 V＝12 V 若S2闭合S1断开，则R2和R串联，则 UBB′＝UAA′＝×24 V＝8 V 若两开关都断开，则UBB′＝UAA′＝24 V 选项A、B、C都有可能，D不可能。 例6　(2022·宁波市北仑中学高二期中)对于常温下一根阻值为R的均匀金属丝，其伏安特性曲线如图所示，下列说法中正确的是(　　) A．常温下，若将金属丝均匀拉长为原来的10倍，则电阻变为10R B．常温下，若将金属丝从中点对折起来，电阻变为R C．给金属丝加上的电压从零开始逐渐增大，比值变大 D．该金属材料的电阻率随温度的升高而减小 答案　C 解析　常温下，若将金属丝均匀拉长为原来的10倍，横截面积减小为0.1倍，电阻率不变，根据电阻定律，电阻增大为100倍，故A错误； 常温下，若将金属丝从中点对折起来，长度变为一半，横截面积变为2倍，故电阻变为，故B错误； 给金属丝加上的电压从零开始逐渐增大，根据图线可知比值变大，故C正确； 给金属丝加上的电压从零逐渐增大，金属丝的电阻值变大，由于横截面积和长度均不变，根据电阻定律可得金属丝的电阻率会变大，所以金属材料的电阻率随温度的升高而增大，故D错误。 例7　(2022·浙江北斗联盟高二期中联考)某同学要测量一定值电阻Rx的阻值，现提供了下表中的器材： 电池组E(电压3 V) 滑动变阻器R1(0～20 kΩ，额定电流1 A) 电压表V(量程0～3 V，内电阻约3 kΩ) 滑动变阻器R2(0～20 Ω，额定电流2 A) 电流表A1(量程0～10 mA，内电阻约6 Ω) 开关S 电流表A2(量程0～0.6 A，内电阻约0.2 Ω) 导线若干 (1)该同学先用多用电表欧姆挡粗测该电阻的阻值，先用“×100”挡测量，发现指针指在图中虚线位置，这时他应该选用“________”挡进行测量，调整好挡位并进行欧姆调零后再次测量，指针指在图中实线位置，则Rx的阻值为________Ω。 (2)为了进一步准确测量Rx的阻值，该同学根据表中器材设计实验电路进行测量。 ①电流表应选用________，滑动变阻器应选用________(均填写字母代号)。 ②若该同学已正确选用器材，并连接好部分实验电路，如图所示，请用笔画线代替导线补充完成实物图。 ③闭合开关，移动滑片测得多组数据，可求出Rx的阻值。 答案　(1)×10　300　(2)①A1　R2　②见解析图 解析　(1)用“×100”挡测量，发现指针指在图中虚线位置，指针偏转过大，要想指针指在中央刻度附近，应用“×10”挡测量； 根据题图所示，所测电阻为 Rx＝10×30 Ω＝300 Ω (2)①根据欧姆表粗测其电阻约为300 Ω，电源电压为3 V，所在电路通过最大电流约为10 mA，故选A1，滑动变阻器R1最大阻值为20 kΩ，远大于待测阻值，为了调节方便，滑动变阻器选R2； ②根据所选仪器和所测阻值大小，应选分压内接，电路如图所示。 学科网（北京）股份有限公司 $$