第3章 恒定电流 单元综合提升-【金版新学案】2025-2026学年高中物理必修第三册同步课堂高效讲义教师用书（粤教版）

该高中物理单元复习讲义通过概念梳理框架图系统构建恒定电流知识体系，将电容、电流、伏安法等核心知识点按内在逻辑串联，结合考教衔接模块关联高考真题与教材原题，清晰呈现重难点分布及知识间的联系。 讲义亮点在于“真题-教材-针对练”三阶练习设计，如以神经细胞跨膜电流真题（科学推理）衔接教材电容器问题，伏安法测小灯泡特性曲线（科学探究）结合易错辨析，帮助学生突破难点，支持分层提升，为教师精准教学提供有效素材。

单元综合提升 恒定电流 学生用书第82页 (2021·江苏高考)有研究发现，某神经细胞传递信号时，离子从细胞膜一侧流到另一侧形成跨膜电流，若将该细胞膜视为1×10-8 F的电容器，在2 ms内细胞膜两侧的电势差从－70 mV变为30 mV，则该过程中跨膜电流的平均值为(　　) A．1.5×10-7 A B．2×10-7 A C．3.5×10-7 A D．5×10-7 A 答案：D 解析：根据Q＝CU，可知ΔQ＝CΔU＝1×10-8×(30＋70)×10-3 C＝10-9 C，则该过程中跨膜电流的平均值为I＝＝ A＝5×10-7 A，故选D。 [衔接教材]　沪科版P42T9 细胞膜的厚度约等于8 nm(1 nm＝10-9 m)。若将细胞膜内的电场视为匀强电场，试求当细胞膜的内外层之间的电压达40 mV时，细胞膜内电场强度的大小。此时一价钠离子(Na＋)可发生渗透通过细胞膜，则一个钠离子发生渗透时电势能改变多少？ [衔接分析]　该高考题以细胞膜内电场为素材，创设考查电容器的电容和电流的物理情境，与沪科版P42T9的情境类似。 电容器的电荷量变化量与电压变化量之比等于电容，电荷量的变化量与时间之比等于电流，关联量为电荷量的变化量。该类问题可以拓展关联，电荷量的变化对应电势能的变化。 针对练1．如图所示，自动体外除颤器是一种便携式医疗设备，它可以诊断特定的心律失常，并且给予电击除颤，是可被非专业人员使用的用于抢救心脏骤停患者的医疗设备。某型号自动体外除颤器的电容器电容是16 μF，充电到4 kV电压的电容器在一段时间内以平均电流为16 A完成放电，下列说法正确的是(　　) A．该电容器放电的时间为0.4 ms B．该电容器的击穿电压小于4 kV C．该电容器放电完成后电容为零 D．该电容器放电完成后电容仍为16 μF 答案：D 解析：电容器储存的电量Q＝CU＝16×10-6×4×103 C＝0.064 C，放电时间t＝＝ s＝4×10-3 s，故A错误；该电容器电压为4 kV，不高于额定电压，击穿电压大于额定电压，故B错误；电容是表征电容器储存电荷本领大小的物理量，放电完成后，电容器的电容大小是不变的，仍为16 μF，故C错误，D正确。故选D。 针对练2．如图是一次除颤器的模拟治疗，该除颤器的电容器电容为15 μF，充电至3.0 kV的电压，如果电容器在0.9 ms的时间内完成放电，则本次实验通过人体的电荷量及放电的平均电流分别为(　　) A．0.045 C，50 A B．0.045 C，5 A C．45 C，5 A D．45 C，50 A 答案：A 解析：根据电容器的电容定义式C＝，可得本次实验通过人体的电荷量为Q＝CU＝15×10-6×3.0×103 C＝0.045 C，根据电流的定义式I＝，可得放电的平均电流为I＝＝ A＝50 A，故A正确，B、C、D错误。 (2023·全国甲卷)某同学用伏安法测绘一额定电压为6 V、额定功率为3 W的小灯泡的伏安特性曲线，实验所用电压表内阻约为6 kΩ，电流表内阻约为1.5 Ω。实验中有图(a)和(b)两个电路图供选择。 (1)实验中得到的电流I和电压U的关系曲线如图(c)所示，该同学选择的电路图是图________(填“a”或“b”) (2)若选择另一个电路图进行实验，在图(c)上用实线画出实验中应得到的关系曲线的示意图。 答案：(1)a　(2)图见解析 解析：(1)由题意知，小灯泡的额定电流I额＝＝0.5 A，题图(a)中，当电压表示数为6 V时，电流表示数I＝IL＋IV＝0.5 A＋ A＝0.501 A＝501 mA，题图(b)中，当电流表示数为0.5 A时，电压表示数U＝UL＋UA＝6 V＋0.5×1.5 V＝6.75 V，对比题图(c)可知，该同学选择的电路图是题图(a)。 (2)根据(1)问分析可知，题图(b)的关系图线应在题图(a)图线的下方，如图中实线所示。 [衔接教材]　粤教版P74T6 有一个额定电压为2.8 V的小灯泡，现要用伏安法描绘这个小灯泡的I-U图像，有下列器材供选用： A．电压表(量程3 V，内阻6 kΩ) 学生用书第83页 B．电压表(量程15 V，内阻30 kΩ) C．电流表(量程3 A，内阻0.1 Ω) D．电流表(量程0.6 A，内阻0.5 Ω) E．滑动变阻器(阻值范围0～10 Ω，额定电流2 A) F．滑动变阻器(阻值范围0～200 Ω，额定电流0.5 A) G．学生电源(输出电压为3 V) (1)用如图甲所示的电路进行测量，电压表应选用________，电流表应选用________，滑动变阻器应选用________。(均用字母表示) (2)通过实验测得灯泡的I-U特性曲线如图乙所示，由图像得灯泡在正常工作时的电阻为________ Ω。(结果保留两位有效数字) [衔接分析]　该高考题以描绘小灯泡的I-U特性曲线为素材，创设探究小灯泡的电流随电压的变化规律的问题情境，与粤教版P74T6情境类似。 小灯泡的灯丝的电阻率随温度的升高而变大，故U-I关系图线向上弯曲，I-U关系图线向下弯曲。电压、电流较小时，灯丝热功率较小，灯丝电阻几乎不变。电流表内接，会由于电流表分压产生误差；电流表外接，会由于电压表分流产生误差。 针对练1.某同学研究小灯泡的伏安特性，实验室提供的器材有：小灯泡(6.3 V，0.15 A)，直流电源(9 V)，滑动变阻器，量程合适的电压表和电流表，开关和导线若干，设计的电路如图1所示。 (1)根据图1，完成图2中的实物连线； (2)按照图1连线后，闭合开关，小灯泡闪亮一下后熄灭，观察发现灯丝被烧断，原因可能是______(填正确答案标号)； A．电流表短路 B．滑动变阻器的滑片接触不良 C．滑动变阻器滑片的初始位置在b端 (3)更换小灯泡后，该同学正确完成了实验操作，将实验数据描点作图，得到I-U图像，其中一部分如图3所示，根据图像计算出P点对应状态下小灯泡的电阻为________ Ω(保留3位有效数字)。 答案：(1)见解析图　(2)C　(3)27.0 解析：(1)实物连线如图所示。 (2)开关闭合，小灯泡闪亮一下后灯丝烧断，说明通过小灯泡的电流过大。电流表内阻非常小，短路几乎不影响通过小灯泡的电流，与灯丝烧断无关，A错误；滑动变阻器滑片接触不良，无电流通过小灯泡，B错误；滑动变阻器的滑片开始时置于b端，小灯泡部分分压达到最大，通过电流最大，可能会烧断小灯泡灯丝，C正确。故选C。 (3)根据小灯泡的伏安特性曲线可知在P点时的电压和电流分别为U＝2 V，I＝74 mA 根据欧姆定律I＝可知小灯泡的电阻为R＝＝ Ω≈27.0 Ω。 针对练2.某学习小组要描绘一个标有“2.0 V　0.5 A”的小灯泡的伏安特性曲线，除导线和开关外，还有下列器材可供选择： A．电流表A(量程为0.3 A，内阻RA＝2 Ω) B．电压表V(量程为3 V，内阻RV≈3 kΩ) C．滑动变阻器R1(最大阻值2 Ω，允许通过的最大电流2 A) D．滑动变阻器R2(最大阻值100 Ω，允许通过的最大电流2 A) E．定值电阻R3＝20 Ω F.定值电阻R4＝2 Ω G．电源E(电动势为3 V，内阻不计) 学生用书第84页 (1)学习小组设计了图甲所示的实验电路，滑动变阻器应选________，定值电阻应选________(填器材前的代号)。电流表与定值电阻并联后的量程为________ A； (2)利用图甲所示电路进行实验，某次测量时电流表的示数为0.2 A，此时电压表的示数如图乙所示，则此时小灯泡的电阻为________ Ω(结果保留3位有效数字)； (3)根据电压表和电流表读数，正确作出I-U图像，如图丙所示。由图像可知，小灯泡电压增大时，灯泡灯丝的电阻率________(选填“变大”“不变”或“变小”)。 答案：(1)C　F　0～0.6　(2)3.25　(3)变大 解析：(1)为方便实验操作，滑动变阻器应选最大阻值小的R1，故选C；灯泡的额定电流为0.5 A，电流表的量程过小，需要将电流表扩大量程，即给电流表并联一阻值较小的定值电阻R4，故选F，并联后能测量的最大电流为I＝Ig＋＝0.3 A＋ A＝0.6 A。 (2)电流表的示数为0.2 A，则通过灯泡的电流为IL＝0.4 A 电压表的量程为3 V，电压表的示数为U＝1.70 V 所以灯泡两端的电压为UL＝U－IARA＝1.70 V－0.2×2 V＝1.3 V 此时小灯泡的电阻为RL＝＝ Ω＝3.25 Ω。 (3)由题图丙所示图像可知，随电压增大，电压与电流的比值增大，即灯泡电阻增大，原因是温度升高，灯泡灯丝的电阻率变大。 1．(I-U特性曲线)(2025·广东佛山高二上段考)某热敏电阻的I-U特性曲线如图所示，下列有关说法正确的是(　　) A．该热敏电阻为线性元件 B．随着电压的增大，电阻变小 C．当电流为I0时，阻值为 D．当电流为I0时，阻值为 答案：C 解析：根据题图可知，该热敏电阻为非线性元件，故A错误；根据题图可知，随着电压增大，图像上的点与原点连线的斜率变小，电阻变大，故B错误；当电流为I0时，电压为U0，根据欧姆定律可知，阻值为R＝，故C正确，D错误。故选C。 【易错分析】　本题易错点是对I-U特性曲线的理解，非线性元件和线性元件的电阻都可以根据I-U特性曲线的斜率来求解，图像上的点与原点连线的斜率的倒数表示电阻。 2．(电阻定律和电流的微观表达式)一根粗细均匀的金属导线，在其两端加上电压U0时，通过导线的电流为I0，导线中自由电子定向移动的平均速度为v，若将导线均匀拉长，使它的横截面半径变为原来的，再给它两端加上电压3U0，则(　　) A．通过导线的电流为 B．通过导线的电流为 C．导线中自由电子定向移动的平均速率为 D．导线中自由电子定向移动的平均速率为v 答案：C 解析：导线拉长前R1＝ρ＝ρ，导线拉长后R2＝ρ＝ρ，拉长前后体积不变，则有L1·πr12＝L2·πr22，根据欧姆定律有I0＝，I′＝，解得I′＝，故A、B错误；根据电流的微观定义式有I0＝nevS1＝nev·πr12，I′＝nev′S2＝nev′·πr22，解得v′＝，故C正确，D错误。故选C。 【易错分析】　本题的易错点是容易忽略导线拉长后其横截面积会变小。熟练掌握电流的微观定义也是解决本题的关键。 3．(串联和并联)(多选)(2025·广东江门高二期中)如图所示，电源两端的输出电压保持为E不变，若滑动变阻器的总电阻R0＝2R，当开关S闭合时(　　) A．当滑片P滑到a端时，R两端电压为0 B．当滑片P滑到b端时，R两端电压为0 C．当滑片P滑到ab的中点时，R两端电压为 D．当滑片P滑到ab的中点时，R两端电压为 答案：AD 解析：由题图可知，当滑片P滑到a端时，R被短路，R两端电压为0，A正确；当滑片P滑到b端时，R与R0并联，R两端电压为E，B错误；当滑片P滑到ab的中点时，由题图可知，R0左边部分与R并联，再与右边部分串联，并联电阻为R并＝＝，根据串联电路电阻之比等于电压之比可得R两端电压为，C错误，D正确。 【易错分析】　本题易错点是分析电阻的连接方式。当滑片P滑到a端时，R被短路；当滑片P滑到b端时，R与R0并联。 学生用书第85页 4．(描绘小灯泡的I-U特性曲线)(2025·贵州贵阳高二校考期末)惠来县第一中学物理科技小组要描绘一个标有“3 V　0.8 W”的小灯泡的I-U特性曲线，要求灯泡两端的电压由零逐渐增大，且尽量减小实验误差。可供选用的器材除导线、开关外，还有： A．电池组(电动势为4.5 V) B．电流表(量程为0 ～ 300 mA，内阻约为1 Ω) C．电流表(量程为0 ～ 3 A，内阻约为0.1 Ω) D.电压表(量程为3 V，内阻约为3 kΩ) E.滑动变阻器(最大阻值为1 kΩ，额定电流为0.1 A) F.滑动变阻器(最大阻值为20 Ω，额定电流为1 A) (1)为了完成该实验，需要选择合适的器材，电流表应该选择__________(选填“B”或“C”)，滑动变阻器应该选择__________(选填“E”或“F”)。 (2)实验电路应选用下图中的__________(填选项字母)。 (3) 从下图可知，当通过灯泡的电流为0.26 A时，小灯泡的电阻等于______ Ω。(结果保留2位有效数字)。 答案：(1)B　F　(2)B　(3)8.5 解析：(1)小灯泡的额定电流I＝ A≈0.27 A＝270 mA，为了减小误差，电流表选择B；要求灯泡两端的电压由零逐渐增大，滑动变阻器采用分压式连接，为了方便调节，滑动变阻器选择阻值较小的F。 (2)小灯泡的电阻约为R＝＝11.25 Ω，计算可得>，为了减小误差，电流表采用外接法，由(1)知滑动变阻器应采用分压式接法，故电路图选B。 (3)从题图可知，当通过小灯泡的电流为0.26 A时，电压为2.2 V，则灯泡的电阻为R′＝ Ω≈8.5 Ω。 【易错分析】　本题的易错点是根据实验条件和要求选择正确的实验器材、实验电路。熟练掌握实验原理是解决本题的关键。 5．(半偏法测电表内阻)某学习兴趣小组欲采用如图所示电路测量电压表的内阻RV，待测电压表的量程为1 V，内阻约为1 000 Ω。 (1)在备选的甲、乙两个滑动变阻器的铭牌上分别标有(200 Ω，1 A)、(10 Ω，2 A)，为尽可能提高测量精度且便于调节，滑动变阻器R1应选用________(选填“甲”或“乙”)。 (2)同学们的实验步骤如下，请将步骤Ⅰ补充完整： Ⅰ.正确连接好电路后，在闭合开关之前，将滑动变阻器R1的滑片移到________(选填“最左端”或“最右端”)。 Ⅱ.闭合开关S1和S2，调节R1，使电压表指针指到1 V刻度处。 Ⅲ.保持S1闭合、滑动变阻器R1的滑片位置不变，断开S2，调节电阻箱R2的阻值，使电压表的指针指到0.5 V刻度处，此时电阻箱R2的示数为990 Ω。 (3)该电压表内阻的测量值为________ Ω。 答案：(1)乙　(2)最左端　(3)990 解析：(1)由题图可知，实验电路选择分压式，滑动变阻器乙的最大阻值较小，额定电流较大，所以为保证实验操作安全方便，滑动变阻器应选择乙。 (2)由题图电路图可知，滑动变阻器采用分压式接法，为保护电路，在闭合开关之前，应将滑动变阻器R1的滑片移到最左端，使待测支路电流为零。 (3)断开开关S2后认为分压电路分压不变，仍为1 V，电压表示数为0.5 V，说明电阻箱两端电压为0.5 V，电压表与电阻箱串联，它们两端电压相等，由串联电路特点可知，它们的阻值相等，则电压表内阻等于电阻箱阻值，为990 Ω。 【易错分析】　此题的易错点是半偏法测量电压表内阻的实验原理。理解滑动变阻器、电阻箱的放置位置和滑动变阻器的接法是解决本题的关键。 学科网（北京）股份有限公司 $