第2章 电路及其应用 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（教科版）

该高中物理“电路及其应用”单元复习讲义通过概念梳理图系统构建知识体系，涵盖电路分析、伏安法实验等核心内容，结合考教衔接模块连接高考真题与教材习题，清晰呈现重难点分布及知识内在逻辑。 讲义亮点在于“高考真题-教材衔接-针对练”的三阶练习设计，如2023全国甲卷伏安法测小灯泡特性曲线题，引导学生分析内外接法误差（科学思维），通过图像处理培养实验探究能力。易错辨析模块针对电压与电动势、电解液电流计算等易混点解析，助力不同层次学生突破难点，为教师精准教学提供支持。

单元综合提升 电路及其应用 (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 [选填“(a)”或“(b)”] (2)若选择另一个电路图进行实验，在所给图(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)见解析图 解析：(1)灯泡的额定电流为I额＝＝500 mA，正常发光时的电阻为RL＝＝12 Ω，则RL<＝30 Ω，电流表采用外接法，故选图(a)。 (2)若选用另一个电路图进行实验，则测的电阻会偏大，由题图(b)可得U＝U灯＋IRA，根据图(c)曲线可得，电流分别为200 mA、300 mA、500 mA时，U灯为1.0 V、2.0 V、6.0 V，可知对应的电压为1.30 V、2.45 V、6.75 V，描点连线如图所示。 学生用书↓第114页 [衔接教材]本题与教材第82页第2题情境类似，利用分压、外接法考查灯泡的伏安特性曲线，得出了灯泡的阻值随电压的增大而增大。 某同学在探究规格为“6V　3W”的小灯泡I-U特性曲线的实验中： (1)在小灯泡接入电路前，使用多用电表直接测量小灯泡的电阻，则应将选择开关旋至哪个挡进行测量？(　　) A．直流电压10 V B．直流电流5 mA C．电阻×100 D．电阻×1 (2)该同学采用如图甲所示的电路进行测量。图中R为滑动变阻器(阻值范围0～20 Ω，额定电流1.0 A)，L为待测小灯泡，为电压表(量程6 V，内阻20 kΩ)，为电流表(量程0.6 A，内阻1 Ω)，E为电源(两极间电压8 V)，S为开关。 ①在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于哪一端？ ②在实验过程中，已知各元器件均无故障，但闭合开关S后，无论如何调节滑片P，电压表和电流表的示数总是调不到零，其原因可能是哪一条导线没有连接好？(图甲中的小圆点表示接线点，并用数字标记，请用图甲中的数字说明存在断路的导线，如“2点至3点的导线”) ③排除故障后进行实验，该同学描绘出的小灯泡的I-U特性曲线如图乙所示，则可以看出小灯泡的阻值随着两端电压的增大而怎样变化？原因是什么？ [衔接分析] 2023全国甲卷高考试题以常用的电压表、电流表和滑动变阻器为实验素材，创设了测绘小灯泡的伏安特性曲线的学习探索问题情境，考查到了电路中的分压和限流接法，以及电流表的内外接法及其对应的误差分析，考查了学生的实验探究能力。 针对练．(2025·绵阳中学高二校考期末)有一个小灯泡上标有“4 V　2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的I-U图线。现有下列器材供选用： A．电压表(0～5 V，内阻约为10 kΩ) B．电压表(0～15 V，内阻约为20 kΩ) C．电流表(0～3 A，内阻约为1 Ω) D．电流表(0～0.6 A，内阻约为0.4 Ω) E．滑动变阻器(10 Ω，2 A) F．滑动变阻器(500 Ω，1 A) G．学生电源(直流6 V)、开关、导线若干 (1)实验时，选用图甲而不选用图乙的电路图来完成实验，请说明理由： 。 (2)实验中所选用的器材为 。(用序号字母表示) (3)把图中所示的实验器材用实线连接成实物电路图。 答案：(1)描绘灯泡的I-U图线所测数据需从零开始，并要多取几组数据　(2)ADEG (3)见解析图 解析：(1)因实验目的是要描绘小灯泡的伏安特性曲线，需要多次改变小灯泡两端的电压，故采用题图甲所示的分压式电路合适，这样电压可以从零开始调节，且能方便地测出多组数据。 (2)因小灯泡额定电压为4 V，则电压表选0～5 V的A；小灯泡的额定电流I＝ A＝0.5 A，则电流表只能选D；为使调节方便，滑动变阻器选最大阻值较小的E。故实验中所选用的器材为ADEG。 (3)实物图连接如图所示。 (2023·湖北高考)某实验小组为测量干电池的电动势和内阻，设计了如图(a)所示电路，所用器材如下： 学生用书↓第115页 电压表(量程0～3 V，内阻很大)； 电流表(量程0～0.6 A)； 电阻箱(阻值0～999.9 Ω)； 干电池一节、开关一个和导线若干。 (1)根据图(a)，完成图(b)中的实物图连线。 (2)调节电阻箱到最大阻值，闭合开关。逐次改变电阻箱的电阻，记录其阻值R、相应的电流表示数I和电压表示数U。根据记录数据作出的U-I图像如图(c)所示，则干电池的电动势为 V(保留3位有效数字)、内阻为 Ω(保留2位有效数字)。 (3)该小组根据记录数据进一步探究，作出-R图像如图(d)所示。利用图(d)中图像的纵轴截距，结合(2)问得到的电动势与内阻，还可以求出电流表内阻为 Ω(保留2位有效数字)。 (4)由于电压表内阻不是无穷大，本实验干电池内阻的测量值 (填“偏大”或“偏小”)。 答案：(1)见解析图　(2)1.58　0.64　(3)2.5　(4)偏小 解析：(1)实物连线如图所示。 (2)由闭合电路欧姆定律可得U＝E－Ir 由题图(c)可知E＝1.58 V、内阻r＝ Ω≈0.64 Ω。 (3)根据E＝I(R＋RA＋r)可得＝·R＋ 由题图(d)可知＝2，解得RA≈2.5 Ω。 (4)由于电压表内阻不是无穷大，则实验测得的是电压表内阻与干电池内阻的并联值，即实验中测得的干电池内阻偏小。 [衔接教材] 本题与教材第112页第12题情境相似，均考查到了伏安法测电动势和内阻。 用电流表和电压表测量电池的电动势E和内电阻r，所用电路如图(a)所示，一位同学测得的6组数据如下表所示。 组别 1 2 3 4 5 6 电流I/A 0.12 0.20 0.31 0.32 0.50 0.57 电压U/V 1.37 1.32 1.24 1.18 1.10 1.05 (1)试根据这些数据在图(b)中作出U-I图线。 (2)根据图线求出电池的电动势E及内阻r。 (3)若不作出图线，只选用其中两组U和I的数据，用公式E＝U＋Ir列方程求E和r，这样做可能得出误差很大的结果，其中选用哪两组数求得的E和r误差最大？为什么？ [衔接分析] 2023湖北高考试题以常规电阻箱、电压表、电流表等为实验素材，创设了测量干电池的电动势和内阻的学习探索问题情境，考查到了伏安法和安阻法，体现了学生的实验探究能力。 针对练．(2025·四川凉山宁南中学高二校考期末)为了测量一节干电池的电动势和内阻，某同学采用“伏安法”进行实验测量，现备有下列器材： A．被测干电池一节 B．电流表1：量程0～0.6 A，内阻rA＝0.3 Ω 学生用书↓第116页 C.电流表2：量程0～0.6 A，内阻约为0.1 Ω D．电压表1：量程0～3 V，内阻未知 E．电压表2：量程0～15 V，内阻未知 F．滑动变阻器1：0～10 Ω，2 A G．滑动变阻器2：0～100 Ω，1 A H．开关、导线若干 利用伏安法测干电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差。在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量干电池的电动势和内阻。 (1)上述现有器材，选用A、 、H(填写器材前面的字母)； (2)实验电路图应选择下图中的 (选填“甲”或“乙”)； (3)根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的U-I图像，则干电池的电动势E＝ V，内电阻r＝ Ω。 答案：(1)B、D、F　(2)甲　(3)1.5　0.7 解析：(1)本实验采用“伏安法”测电源电动势和内阻，因此需要电流表和电压表，为了读数准确，电流表选内阻已知的电流表1，即选B；一节干电池电压约1.5 V，电压表选量程为0～3 V的电压表1，即选D；由于要测量多组数据，因此需要滑动变阻器，滑动变阻器选择最大阻值较小的滑动变阻器1，即选F，有利于电表的数值变化，减小误差；另外还需要开关、导线若干。故器材还需B、D、F。 (2)由于电流表内阻已知而电压表内阻未知，因此相对电源应采用电流表内接法，故选择图甲。 (3)由闭合电路欧姆定律可得U＝E－I(r＋rA) 根据U-I图像可得E＝1.5 V、r＋rA＝＝＝1 Ω 解得r＝0.7 Ω。 1．关于电压和电动势，下列说法正确的是(　　) A．电压和电动势单位相同，所以电动势和电压是同一物理量 B．电动势就是电源两极间的电压 C．电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量 D．电源电动势定义式E＝中的W和电势差定义式U＝中的W都是电场力做的功 答案：C 解析：电压与电动势的单位相同，但物理意义不同，是两个不同的物理量，A错误；电动势等于电源内电压与路端电压之和，即E＝U＋Ir，B错误；电源是把其他形式的能转化为电能的装置，电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能的本领的物理量，C正确；电动势定义式E＝中的W是非静电力做的功，电势差定义式U＝中的W是静电力做的功，D错误。 [易错分析]　本题易误认为电动势即为电压，电动势和电压单位相同，但它们是两个不同的物理量，电动势反映了电源将其他形式的能转化为电能的本领，电压是电路中两点之间的电势差，两者的实质不同。 2.(2025·山东青岛高二上月考)如图所示，电解槽内有一价的电解液，t时间内通过电解液内横截面的正离子数是n1，负离子数是n2，设元电荷为e，以下说法正确的是(　　) A．负离子定向移动形成电流，电流方向从B到A B．电解液内正、负离子沿相反方向运动，电流相互抵消 C．电解液内电流方向从A到B，电流I＝ D．电解液内电流方向从A到B，电流I＝ 答案：D 解析：电解液内电流方向与正离子定向移动的方向相同，与负离子定向移动的方向相反，所以正、负离子定向移动形成电流的方向都是从A到B，电流不会相互抵消，故A、B错误；电解液内电流方向从A到B，t时间内通过电解液内横截面的电荷量q＝n1e＋n2e＝(n1＋n2)e，根据电流的定义式I＝得I＝，故C错误，D正确。 [易错分析]　本题易错选B或C，原因是在求解电解液中的电流时，不明确电荷量为流过横截面的正、负电荷量之和。正离子定向移动的方向是电流的方向，负离子定向移动的方向与电流方向相反。在电解液导电时，由离子的电荷量可求得通过某横截面的总电荷量，总电荷量等于正离子与负离子的电荷量绝对值之和，再由电流的定义式可求得电流的大小。 3．两根完全相同的金属裸导线，如果把其中的一根均匀拉长到原来的2倍，把另一根对折后绞合起来，然后给它们分别加上相同电压，则在相同时间内通过它们的电荷量之比为(　　) A．1∶4 B．1∶8　　 C．1∶16 D．16∶1 答案：C 解析：设未处理前导线的电阻为R，其中的一根均匀拉长到原来的2倍，体积不变，则横截面积变为原来的，根据电阻定律R＝ρ得，拉长后导线的电阻R1＝4R；另一根对折后绞合起来，长度减小为原来的，体积不变，则横截面积变为原来的2倍，根据电阻定律R＝ρ得，对折绞合后导线的电阻R2＝R，则两导线的电阻之比为16∶1。由题知，加在两导线上的电压相等，根据欧姆定律可知，通过两者的电流之比为1∶16，根据q＝It可知，在相同时间内通过它们的电荷量之比为1∶16，故C正确。 [易错分析]　要根据总体积不变求出横截面积的变化。由体积V＝LS可知，长度变长，则横截面积会变 学生用书↓第117页 小，关键是要根据体积公式求出横截面积的具体数值，再由电阻定律的表达式R＝ρ得到变化后的电阻值，有些同学忽略了导线长度变化导致的横截面积的变化，认为横截面积没有发生变化，从而导致错解。 4.(多选)(2025·辽宁抚顺一中高二上月考)如图所示，直线A为某电源的U-I图像，曲线B为某小灯泡L1的U-I图像的一部分，用该电源和小灯泡L1串联起来组成闭合回路时，小灯泡L1恰能正常发光，则下列说法中正确的是(　　) A．此电源的电动势为4 V，内阻为0.5 Ω B．灯泡L1的额定电压为3 V，额定功率为6 W C．把灯泡L1换成阻值恒为1 Ω的纯电阻，电源的输出功率将变小 D．把灯泡L1换成阻值恒为1 Ω的纯电阻，电源的输出功率不变 答案：AB 解析：由题图可知电源的电动势E＝4 V，内阻r＝＝ Ω＝0.5 Ω，A正确；两图线的交点表示小灯泡L1与电源连接时的工作状态，由于灯泡正常发光，可知灯泡的额定电压U＝3 V，额定电流I＝2 A，则额定功率为P＝UI＝3×2 W＝6 W，B正确；此时灯泡L1的电阻R1＝＝1.5 Ω，换成一个阻值为1 Ω的定值电阻，更接近电源的内阻，则电源的输出功率将变大，C、D错误。 [易错分析]　本题需要特别注意图像纵轴是从1 V开始取值的，因此6 A为路端电压为1 V时的电流，要根据r＝求电源内阻。 5.如图所示，电源电动势E＝20 V，内阻r＝10 Ω，定值电阻R＝90 Ω，R0为滑动变阻器，在R0接入电路的阻值由零增大到400 Ω的过程中，求： (1)滑动变阻器R0上消耗的功率最大的条件和最大功率； (2)定值电阻R和电源内阻r消耗的功率之和的最小值； (3)定值电阻R消耗的功率最大的条件及最大功率。 答案：(1)R0＝100 Ω　1 W　(2)0.16 W　(3)R0＝0　3.6 W 解析：(1)当R0＝r＋R＝100 Ω时，R0消耗的功率最大，最大功率Pmax＝＝1 W。 (2)当R0＝400 Ω时，通过R和r的电流最小，R和r消耗功率之和最小，Pmin＝()2(R＋r)＝0.16 W。 (3)当R0＝0时，R消耗的功率最大，最大功率Pmax′＝()2R＝3.6 W。 [易错分析]　对闭合电路输出功率最大的条件适用对象不明确、掌握不到位，容易造成本题错解。当电源的内阻和外电路总电阻相等时，电源的输出功率最大；外电路定值电阻消耗功率最大的条件是通过该电阻的电流最大(可变电阻接入电路的阻值为零)；外电路中可变电阻最大消耗功率不好判断，通常的分析方法是把外电路的定值电阻和电源看成一个等效电源，分析等效电源的输出功率的变化情况，即外电路只有一个可变电阻，当等效电源的输出功率最大时，可变电阻消耗的功率最大。 学科网（北京）股份有限公司 $