物理課件：恒定電流 素養(yǎng)整合提升

第二章恒定電流素養(yǎng)整合提升1素養(yǎng)脈絡(luò)構(gòu)建2核心素養(yǎng)提升3觸及高考演練素養(yǎng)脈絡(luò)構(gòu)建核心素養(yǎng)提升一、電路故障問(wèn)題的分析電路故障一般是短路或斷路，常見(jiàn)的情況有導(dǎo)線斷芯、燈泡斷絲、燈座短路、電阻器內(nèi)部斷路、接觸不良等現(xiàn)象，檢查故障的基本方法有兩種：1．儀表檢測(cè)法(1)斷路故障的判斷：用電壓表與電源并聯(lián)，若有電壓，再逐段與電路并聯(lián)，若電壓表指針偏轉(zhuǎn)，則該段電路中有斷點(diǎn)。(2)短路故障的判斷：用電壓表與電源并聯(lián)，若有電壓，再逐段與電路并聯(lián)，若電壓表示數(shù)為零，則該電路被短路。若電壓表示數(shù)不為零，則該電路沒(méi)有被短路或不完全被短路。2．假設(shè)法已知電路發(fā)生某種故障，尋找故障發(fā)生的位置時(shí)，可將整個(gè)電路劃分為若干部分；然后逐一假設(shè)某部分電路發(fā)生故障，運(yùn)用歐姆定律進(jìn)行正向推理。推理結(jié)果若與題述物理現(xiàn)象不符合，則故障不是發(fā)生在這部分電路；若推理結(jié)果與題述物理現(xiàn)象符合，則故障可能發(fā)生在這部分電路。直到找出發(fā)生故障的全部可能為止，亦稱排除法。

如圖所示的電路中，1、2、3、4、5、6為連接點(diǎn)的標(biāo)號(hào)。在開(kāi)關(guān)閉合后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮?，F(xiàn)用多用電表檢查電路故障，需要檢測(cè)的有：電源、開(kāi)關(guān)、小燈泡、3根導(dǎo)線以及電路中的各連接點(diǎn)。典例1(1)為了檢測(cè)小燈泡以及3根導(dǎo)線，在連接點(diǎn)1、2已接好的情況下，應(yīng)當(dāng)選用多用電表的________擋。在連接點(diǎn)1、2同時(shí)斷開(kāi)的情況下，應(yīng)當(dāng)選用多用電表的________擋。(2)在開(kāi)關(guān)閉合情況下，若測(cè)得5、6兩點(diǎn)間的電壓接近電源的電動(dòng)勢(shì)，則表明____________________可能有故障。(3)將小燈泡拆離電路，寫出用多用電表檢測(cè)該小燈泡是否有故障的具體步驟。①調(diào)到歐姆擋；②將紅、黑表筆相接，檢查歐姆擋能否正常工作；③測(cè)量小燈泡的電阻。如電阻無(wú)窮大，表明小燈泡有故障。電壓歐姆開(kāi)關(guān)或連接點(diǎn)5、6

解析：(1)當(dāng)連接點(diǎn)1、2已接好時(shí)，電路中已有電壓存在，故需用電壓擋來(lái)檢測(cè)電路。當(dāng)連接點(diǎn)1、2同時(shí)斷開(kāi)時(shí)，電路中沒(méi)有電源提供電壓，要檢測(cè)電路故障，只有通過(guò)測(cè)各段電路的電阻是否異常，故采用歐姆擋。(2)當(dāng)電路中兩點(diǎn)間有電壓時(shí)，這表明在此兩點(diǎn)之外的電路與電源兩極是接通的。當(dāng)測(cè)出兩點(diǎn)間電壓等于電源電壓而又確定電路故障是斷路引起時(shí)，就可以確定斷路位置在此兩點(diǎn)之間。(3)①調(diào)到歐姆擋；②將紅、黑表筆相接，檢查歐姆擋能否正常工作；③測(cè)量小燈泡的電阻。如電阻無(wú)窮大，表明小燈泡有故障。

(2019·山西省芮城中學(xué)、運(yùn)城中學(xué)高二上學(xué)期期中)如圖所示，2019年國(guó)慶群眾游行隊(duì)伍中的國(guó)徽彩車，不僅氣勢(shì)磅礴而且還是一輛電動(dòng)車，充一次電可以走100公里左右。假設(shè)這輛電動(dòng)彩車總質(zhì)量為6.75×103kg，當(dāng)它勻速通過(guò)天安門前500m的檢閱區(qū)域時(shí)用時(shí)250s，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入電流I＝10A，電壓為300V，電動(dòng)彩車行駛時(shí)所受阻力為車重的0.02倍。g取10m/s2，不計(jì)摩擦，只考慮驅(qū)動(dòng)電機(jī)的內(nèi)阻發(fā)熱損耗能量，求：(1)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入功率；(2)電動(dòng)彩車通過(guò)天安門前時(shí)牽引汽車前進(jìn)的機(jī)械功率；(3)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的內(nèi)阻和機(jī)械效率。答案：(1)3000W

(2)2700W

(3)3Ω；90%典例2解析：(1)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入功率P入＝UI＝300V×10A＝3000W。(2)電動(dòng)彩車通過(guò)天安門前的速度v＝s/t＝2m/s電動(dòng)彩車行駛時(shí)所受阻力f＝0.02mg＝0.02×6.75×103×10N＝1.35×103N電動(dòng)彩車勻速行駛時(shí)F＝f，故電動(dòng)彩車通過(guò)天安門前時(shí)牽引汽車前進(jìn)的機(jī)械功率P機(jī)＝Fv＝2700W。(3)設(shè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的內(nèi)阻為R，由能量守恒定律得P機(jī)＝Fv＝2700W。解得：驅(qū)動(dòng)電機(jī)的內(nèi)阻R＝3Ω驅(qū)動(dòng)電機(jī)的機(jī)械效率η＝P機(jī)/P入×100%＝90%。3．電路的動(dòng)態(tài)分析分析依據(jù)是：閉合電路歐姆定律、部分電路歐姆定律、串聯(lián)電路的電壓關(guān)系、并聯(lián)電路的電流關(guān)系，常用規(guī)律：(1)變化電阻本身和總電路變化規(guī)律相同；(2)總電路上R增大時(shí)總電流I減小，路端電壓U增大；(3)和變化電阻有串聯(lián)關(guān)系的看電流，即總電流減小時(shí)，該電阻的電流、電壓都減小。(4)和變化電阻有并聯(lián)關(guān)系的看電壓，即路端電壓增大時(shí)，該電阻的電流、電壓都增大。4．閉合電路的U－I圖象圖中a為電源的U－I圖象，b為外電阻的U－I圖象。兩者的交點(diǎn)坐標(biāo)表示該電阻接入電路時(shí)電路的總電流和路端電壓；該點(diǎn)和原點(diǎn)之間的矩形的面積表示輸出功率；a的斜率的絕對(duì)值表示電源內(nèi)阻大小；b的斜率的絕對(duì)值表示外電阻的大??；當(dāng)兩個(gè)斜率相等時(shí)(即內(nèi)、外電阻相等時(shí))圖中矩形面積最大，即輸出功率最大。

(多選)(2019·浙江省紹興一中高二上學(xué)期期中)如圖甲所示電路中，閉合電鍵S，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向下滑動(dòng)的過(guò)程中，四個(gè)理想電表的示數(shù)都發(fā)生變化．圖乙中三條圖線分別表示了三個(gè)電壓表示數(shù)隨電流表示數(shù)變化的情況，以下說(shuō)法正確的是(

)ABD

典例3A．圖線a表示的是電壓表

V3的示數(shù)隨電流表示數(shù)變化的情況B．圖線c表示的是電壓表

V2的示數(shù)隨電流表示數(shù)變化的情況C．此過(guò)程中電壓表

V1示數(shù)的變化量ΔU1和電流表示數(shù)變化量ΔI的比值變大D．此過(guò)程中電壓表

V3示數(shù)的變化量ΔU3和電流表示數(shù)變化量ΔI的比值不變四、電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的幾個(gè)問(wèn)題1．進(jìn)行儀器選擇、電路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意以下原則：(1)安全性原則：所選元件在電路中不能被損壞，如電壓表或電流表的電路中時(shí)，各對(duì)應(yīng)物理量不超過(guò)它們的量程。(2)目的性原則：所設(shè)計(jì)的電路應(yīng)能夠達(dá)到實(shí)驗(yàn)的目的。(3)準(zhǔn)確性原則：選取儀器或器材時(shí)應(yīng)考慮減小系統(tǒng)誤差，如電壓表或電流表的指針偏轉(zhuǎn)應(yīng)盡可能指在中間刻度附近。(4)方便操作原則：所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)容易達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，且又?jiǎn)捷、方便。(5)經(jīng)濟(jì)實(shí)惠原則：所設(shè)計(jì)的電路中所用的儀器應(yīng)在大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室能找到，本原則也可稱為可實(shí)施原則。2．電壓表、電流表及多用電表的讀數(shù)(1)電壓表、電流表和多用電表的直流電壓、直流電流擋的讀數(shù)，要看清選擇的量程和分度值。(2)多用電表的歐姆擋的讀數(shù)要看清選擇的倍率，如：×1、×10、×100等。3．實(shí)驗(yàn)儀器的選取(1)電源允許通過(guò)的最大電流要大于電路中的實(shí)際電流。(2)用電器的額定電流應(yīng)大于或等于通過(guò)它的實(shí)際電流。(3)電壓表和電流表的量程不能小于被測(cè)電壓和電流的最大值。5．電路的實(shí)物連接方法(1)先圖后連，先串后并。(2)看準(zhǔn)極性，接線到柱。(3)明確量程，檢查定位。6．?dāng)?shù)據(jù)的處理方法(1)公式法：物理意義比較明確。(2)圖象法：有取平均值的效果，結(jié)果比較準(zhǔn)確。7．儀器代換(1)一個(gè)定值電阻和一個(gè)電流表可以代換電壓表。(2)小量程電流表可以改裝后再接入電路。

(2019·安徽省合肥一中高二上學(xué)期段考)一學(xué)習(xí)小組要用伏安法盡量準(zhǔn)確地描繪一個(gè)標(biāo)有“4V，2W”的小燈泡的I－U圖線，現(xiàn)有下列器材供選用A．學(xué)生電源(直流9V)B．開(kāi)關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干C．電壓表(0～5V，內(nèi)阻10kΩ)D．電壓表(0～10V，內(nèi)阻20kΩ)E．電流表(0～0.3A，內(nèi)阻1Ω)F．電流表(0～0.6A，內(nèi)阻0.4Ω)G．滑動(dòng)變阻器(5Ω，1A)H．滑動(dòng)變阻器(500Ω，0.2A)典例4(1)實(shí)驗(yàn)中電壓表應(yīng)選用_____，電流表應(yīng)選用_____。為使實(shí)驗(yàn)誤差盡量減小，要求電壓表從零開(kāi)始變化且多取幾組數(shù)據(jù)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用_____(用序號(hào)字母表示)。(2)請(qǐng)?jiān)趫D1方框內(nèi)畫出滿足實(shí)驗(yàn)要求的電路圖，并把由圖2中所示的實(shí)驗(yàn)器材用實(shí)線連接成相應(yīng)的實(shí)物電路圖。C

F

G

(2)由于燈泡電阻遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻，所以電流表采用外接法。故電路圖、實(shí)物連線圖如圖所示答案：(2)見(jiàn)解析觸及高考演練1．本章為電學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，從近幾年高考試題來(lái)看，命題多集中在部分電路歐姆定律，串、并聯(lián)電路，閉合電路歐姆定律這三個(gè)知識(shí)點(diǎn)上，其次是電功率和直流電路的動(dòng)態(tài)分析。2．由于該部分知識(shí)與學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)合緊密，因此電學(xué)實(shí)驗(yàn)是高中物理實(shí)驗(yàn)中的重點(diǎn)，也是高考實(shí)驗(yàn)考查的熱點(diǎn)內(nèi)容?？疾榧染唧w又靈活，像儀器的選擇、讀數(shù)、器材的連接、數(shù)據(jù)處理、誤差分析等，每年的高考試題中都有所涉及，在學(xué)習(xí)中應(yīng)予以足夠重視。對(duì)于基本的多用電表的認(rèn)識(shí)和使用，常見(jiàn)的測(cè)量電阻的方法，滑動(dòng)變阻器、電壓表、電流表等電學(xué)元件的使用等應(yīng)該牢牢地掌握。一、考題真題探析

(2019·全國(guó)卷Ⅰ，23)某同學(xué)要將一量程為250μA的微安表改裝為量程為20mA的電流表。該同學(xué)測(cè)得微安表內(nèi)阻為1200Ω，經(jīng)計(jì)算后將一阻值為R的電阻與該微安表連接，進(jìn)行改裝。然后利用一標(biāo)準(zhǔn)毫安表，根據(jù)圖(a)所示電路對(duì)改裝后的電表進(jìn)行檢測(cè)(虛線框內(nèi)是改裝后的電表)。例題1(1)根據(jù)圖(a)和題給條件，將圖(b)中的實(shí)物連線。____________(2)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)毫安表的示數(shù)為16.0mA時(shí)，微安表的指針位置如圖(c)所示。由此可以推測(cè)出所改裝的電表量程不是預(yù)期值，而是_____。(填正確答案標(biāo)號(hào))A．18mA

B．21mAC．25mA

D．28mA見(jiàn)解析圖C

圖(c)

(3)產(chǎn)生上述問(wèn)題的原因可能是______。(填正確答案標(biāo)號(hào))A．微安表內(nèi)阻測(cè)量錯(cuò)誤，實(shí)際內(nèi)阻大于1200ΩB．微安表內(nèi)阻測(cè)量錯(cuò)誤，實(shí)際內(nèi)阻小于1200ΩC．R值計(jì)算錯(cuò)誤，接入的電阻偏小D．R值計(jì)算錯(cuò)誤，接入的電阻偏大(4)要達(dá)到預(yù)期目的，無(wú)論測(cè)得的內(nèi)阻值是否正確，都不必重新測(cè)量，只需要將阻值為R的電阻換為一個(gè)阻值為kR的電阻即可，其中k＝______。AC

解析：(1)實(shí)物連線如圖所示：(2)串聯(lián)電路中電流處處相等，根據(jù)比例關(guān)系得，毫安表示數(shù)為16.0mA時(shí)，對(duì)應(yīng)微安表的刻度為160.0μA，當(dāng)微安表指針到滿量程250μA時(shí)，毫安表的示數(shù)應(yīng)為25mA，即為改裝后電表的量程。選項(xiàng)C正確。二、臨場(chǎng)真題練兵1．(2019·江蘇，3)如圖所示的電路中，電阻R＝2Ω。斷開(kāi)S后，電壓表的讀數(shù)為3V；閉合S后，電壓表的讀數(shù)為2V，則電源的內(nèi)阻r為(

)A．1Ω B．2ΩC．3Ω D．4ΩA5.00

變小增大B

2.8

3．(2019·全國(guó)卷Ⅲ，23)某同學(xué)欲將內(nèi)阻為98.5Ω、量程為100μA的電流表改裝成歐姆表并進(jìn)行刻度和校準(zhǔn)，要求改裝后歐姆表的15kΩ刻度正好對(duì)應(yīng)電流表表盤的50μA刻度?？蛇x用的器材還有：定值電阻R0(阻值14kΩ)，滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值1500Ω)，滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值500Ω)，電阻箱(0～99999.9Ω)，干電池(E＝1.5V，r＝1.5Ω)，紅、黑表筆和導(dǎo)線若干。圖(a)

(1)歐姆表設(shè)計(jì)將圖(a)中的實(shí)物連線組成歐姆表。歐姆表改裝好后，滑動(dòng)變阻器R接入電路的電阻應(yīng)為_(kāi)______Ω；滑動(dòng)變阻器選______(填“R1”或“R2”)。____________(2)刻度歐姆表表盤通過(guò)計(jì)算，對(duì)整個(gè)表盤進(jìn)行電阻刻度，如圖(b)所示。表盤上a、b處的電流刻度分別為25和75，則a、b處的電阻刻度分別為_(kāi)_____、_____。900

R1

圖見(jiàn)解析45

5

圖(b)