第十一章 电路及其应用 章末素养提升(Word教参)-【步步高】2024-2025学年高一物理必修第三册学习笔记（人教版）

本高中物理讲义聚焦电路章节核心知识，系统梳理电流的定义式与微观表达式，电阻的定义式与决定式，串并联电路规律及多用电表使用方法，构建从概念到应用的学习支架。 以新课标核心素养为框架，通过控制变量法实验设计、伏安法误差分析等培养科学思维，结合电阻率测量实验中U-L图像处理等科学探究案例，例题选用高考题与模拟题，课中辅助教师系统教学，课后助力学生查漏补缺，强化物理观念与科学探究能力。

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　(多选)(2023·重庆市高二期中)下列关于电流的说法中正确的是(　　) A．电流既有大小，又有方向，负电荷的定向移动方向即电流的方向 B．在电源内部，电流从正极流向负极 C．根据电流的微观表达式I＝nqSv可知，其他条件相同时，电子移动的平均速率越大通过导体的电流越大 D．根据电流的定义式I＝，单位时间内通过导体的电荷量越多，电流就越大 答案　CD 解析　电流既有大小，又有方向，但电流是标量，物理学上规定正电荷定向移动的方向为电流方向，故A错误；在电源内部，电流从电源负极流向正极，故B错误；根据电流的微观表达式可知，其他条件相同时，电子移动的平均速率越大，通过导体的电流越大，故C正确；根据电流的定义式可知，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，电流就越大，故D正确。 例2　某灯泡的U－I图像如图所示，下列说法正确的是(　　) A．小灯泡的电阻随着电流的增大而减小 B．小灯泡的电阻随着电压的增大而减小 C．小灯泡是非线性电阻，所以不能计算出其在某状态下的电阻 D．当小灯泡两端的电压为0.5 V时，它的电阻约为 Ω 答案　D 解析　由题图可知，随着电流的增加图像上各点与原点连线的斜率变大，则小灯泡的电阻随着电压、电流的增大而增大，选项A、B错误；小灯泡是非线性电阻，用某状态下的电压与电流可计算在某状态下的电阻，选项C错误；由图像可知，当小灯泡两端的电压为0.5 V时，电流为6 A，则它的电阻约为R＝＝ Ω＝ Ω，故D正确。 例3　(2024·咸阳市高二月考)如图所示，电流计的内阻Rg＝100 Ω，满偏电流Ig＝1 mA。R1＝900 Ω，R2＝ Ω，则下列说法正确的是(　　) A．当S1和S2均断开时，虚线框中可等效为电流表，最大量程是0.1 A B．当S1和S2均断开时，虚线框中可等效为电压表，最大量程是1 V C．当S1和S2均闭合时，虚线框中可等效为电流表，最大量程是0.1 A D．当S1和S2均闭合时，虚线框中可等效为电压表，最大量程是1 V 答案　B 解析　当S1和S2均断开时，电流计与R1串联，所以虚线框中可等效为电压表，最大量程为Um＝Ig(Rg＋R1)＝0.001×(100＋900) V＝1 V，故A错误，B正确；当S1和S2均闭合时，R1被短路，R2与电流计并联，所以虚线框中可等效为电流表，最大量程为Im＝Ig＋＝0.001 A＋ A＝1 A，故C、D错误。 例4　(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，如图甲 可见U34>0，不符合题意，A错误； 　 根据B选项画出电路图，如图乙 可见U34>0，不符合题意，B错误； 根据C选项画出电路图，如图丙 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，如图丁 可见上述接法符合题中测量结果，D正确。 例5　(2023·河源市高二期末)某同学通过实验测定一个阻值约为20 Ω的电阻Rx的阻值。 (1)现有电源(输出电压为12 V)、滑动变阻器(0～50 Ω，额定电流2 A)、开关和导线若干，以及下列电表： A．电流表(0～3 A，内阻约0.01 Ω) B．电流表(0～0.6 A，内阻约0.05 Ω) C．电压表(0～3 V，内阻约600 Ω) D．电压表(0～15 V，内阻约3 kΩ) 为减小测量误差，在实验中，电流表应选用__________，电压表应选用__________(选填器材前的字母)；实验电路应采用图中的__________(选填“甲”或“乙”)。 (2)实验中记录电表示数如图所示，可得该电阻的测量值Rx＝__________ Ω。(保留三位有效数字) (3)本实验中选用电路产生系统误差的主要原因是__________。 A．电流表的分流作用 B．电流表的分压作用 C．电压表的分流作用 D．电压表的分压作用 答案　(1)B　D　乙　(2)19.3　(3)B 解析　(1)电源电压为12 V，待测电阻为20 Ω，故电路中最大电流为0.6 A，为减小测量误差，在实验中，电流表应选用B，电压表选D，根据＝ Ω＝ Ω<20 Ω可知，待测电阻为大电阻，应用电流表内接法，则实验电路应采用题图中的乙； (2)根据电表的读数规则可知，电流表的分度值为0.02 A，估读到与分度值相同位，则I＝0.44 A，电压表的分度值为0.5 V，估读到与分度值相同位，则电压表读数为8.5 V，则Rx＝＝ Ω≈19.3 Ω (3)本实验中选用电路为电流表内接法，产生系统误差的主要原因是电流表的分压作用，故A、C、D错误，B正确。 例6　(2023·辽宁卷)导电漆是将金属粉末添加于特定树脂原料中制作而成的能导电的喷涂油漆。现有一根用导电漆制成的截面为正方形的细长样品(固态)，某同学欲测量其电阻率，设计了如图(a)所示的电路图，实验步骤如下： a．测得样品截面的边长a＝0.20 cm； b．将平行排列的四根金属探针甲、乙、丙、丁与样品接触，其中甲、乙、丁位置固定，丙可在乙、丁间左右移动； c．将丙调节至某位置，测量丙和某探针之间的距离L； d．闭合开关S，调节电阻箱R的阻值，使电流表示数I＝0.40 A，读出相应的电压表示数U，断开开关S； e．改变丙的位置，重复步骤c、d，测量多组L和U，作出U－L图像如图(b)所示，得到直线的斜率k。 回答下列问题： (1)L是丙到________(填“甲”“乙”或“丁”)的距离； (2)写出电阻率的表达式ρ ＝________(用k、a、I表示)； (3)根据图像计算出该样品的电阻率ρ ＝________ Ω·m(保留两位有效数字)。 答案　 (1)乙　(2)　(3) 6.5 × 10－5 解析　(1)由于电压表测量的是乙、丙之间的电压，则L是丙到乙的距离。 (2)根据电阻定律有R＝ρ 再根据欧姆定律有R＝ 联立有U＝L 则ρ＝ (3)根据图像可知k＝6.5 V/m 则根据(2)代入数据有 ρ ＝ 6.5 × 10－5 Ω·m。 学科网（北京）股份有限公司 $