【期中知识点归纳】（人教版2019）2023-2024学年高二上学期物理 必修3 第三单元 电路及其应用 试卷.zip

第三单元 电路及其应用

必背知识清单01  电源

1．定义：能把电子在电源内部从电源   搬运到    的装置．

2．作用：移送电荷，维持电源正、负极间有一定的      ，保持电路中有持续电流．

必背知识清单02 电流

1．电流：电荷的   移动形成电流。人为规定      定向移动的方向为电流的方向。

2．电流的形成条件

①要有能         的电荷。

②导体两端必须有     。

3．电流强度：通过导体横截面的         跟通过这些电荷量

所用时间t的比值叫电流强度，简称电流。即I＝    。

4、电流的微观表达式

a. 电流微观表达式I＝nqvS的理解

(1)I＝是电流的定义式，I＝nqvS是电流的决定式，因此I与通过导体横截面的电荷量q及时间t无关，从微观上看，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数n、每个自由电荷的电荷量大小q、定向移动的速率v，还与导体的横截面积S有关．

(2)v表示电荷定向移动的速率．自由电荷在不停地做无规则的热运动，其速率为热运动的速率，电流是自由电荷在热运动的基础上向某一方向定向移动形成的．

b．三种速率的比较

(1)电子定向移动速率：也是公式I＝neSv中的v，大小约为10－4 m/s.

(2)电流的传导速率：就是导体中建立电场的速率，等于光速，为3×108 m/s.闭合开关的瞬间，电路中各处以光速建立恒定电场，电路中各处的自由电子几乎同时定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流．

(3)电子热运动速率：电子做无规则热运动的速率，大小约为105 m/s.由于热运动向各个方向运动的机会相等，故此运动不能形成电流．

必背知识清单03  电阻、电阻定律

1．电阻

(1)定义：导体两端的电压与通过导体中的电流的     。

(2)定义式：     ，单位：    ，国际符号：Ω。

(3)物理意义：导体的电阻反映了              大小，R越大，阻碍作用越大。

(4)半导体和超导体

①半导体：导电性能介于          之间的材料。半导体有       、       和掺入杂质导电性能增强的特性。

②超导现象：当温度低于某温度时             的现象。

③转变温度：导体由普通状态向      转变时的温度。

2．电阻定律

(1)内容、公式：导体的电阻跟它的       成正比，跟它的        成反比，还跟导体的   有关。R＝ρ。

(2)电阻率

①计算公式：ρ＝，ρ与导体的长度l、横截面积S无关，是导体材料本身的电学性质，由导体的  决定且与   有关。

②物理意义：反映了材料对     的阻碍作用，在数值上等于用这种材料制成的   长，截面积    

的导线的电阻值。

必背知识清单04  部分电路欧姆定律

1．部分电路欧姆定律：导体中的电流跟它两端的   成正比，跟它的    成反比。其表达式为I＝。

2．欧姆定律的适用范围：      、       (对气体导电不适用)和         (不含电动机及电解槽的电路)。

3．导体的伏安特性：导体中的电流I和电压U的关系可以用图像表示。用纵坐标表示     、横坐标表示     ，画出的I－U图像叫作导体的伏安特性曲线。

伏安特性曲线为直线的元件叫作   元件，伏安特性曲线不是直线的元件叫作       元件(如气体、半导体二极管等)。

必背知识清单05 串联电路和并联电路

1．串联电路特点

(1)等效电阻：R＝R1＋R2＋…＋Rn

(2)各处的电流相等：I＝I1＝I2＝…＝In

(3)分压原理：＝＝…＝

(4)电路两端电压：U＝U1＋U2＋…＋Un

(5)功率分配：＝＝…＝

2．并联电路特点

(1)等效电阻：＝＋＋…＋

(2)各支路电压相等：U＝U1＝U2＝…＝Un

(3)分流原理：I1R1＝I2R2＝…＝InRn

(4)电路中的总电流：I＝I1＋I2＋…＋In

(5)功率分配：P1R1＝P2R2＝…＝PnRn

3．四个有用的结论

(1)串联电路的总电阻大于电路中的任意一个电阻，串联电阻增多时，总电阻   。

(2)并联电路的总电阻小于任意支路的电阻，并联支路增多时，总电阻   。

(3)不论串联电路还是并联电路，只要某个电阻    ，总电阻就增大，反之则减小。

(4)不论串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率等于各电阻消耗的电功率之  。

必背知识清单06  电压表、电流表的改装

1．电压表的改装

(1)电压表是根据   电路的分压作用，在表头上     一个分压电阻，并在表头的刻度上标出相应的数值后改装而成的，如图所示。

(2)若改装后的电压表量程为U，则由U＝Ug＋R得：R＝(－1)Rg。

2．电流表的改装

(1)电流表是根据   电路的分流作用，在表头上   一个分流电阻，并在表头的刻度上标出相应的数值后改装而成的，如图所示。

(2)若改装后电流表量程为I，则由IgRg＝(I－Ig)R得R＝Rg。

必背知识清单07 游标卡尺的构造、原理及读数

1．构造

(如图)主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标尺上还有一个深度尺，尺身上还有一个紧固螺钉。

2．原理

利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成。不管游标尺上有多少个小等份刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等份刻度少1 mm。常见的游标卡尺的游标尺上小等份刻度有10个的、20个的、50个的，见下表：

3.读数

若用L0表示由主尺上读出的整毫米数，x表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数，则其读数为L＝L0＋kx，其中k为精确度。

必背知识清单8 螺旋测微器的构造、原理及读数

1．螺旋测微器的构造

如下图所示是常用的螺旋测微器。它的测砧A和固定刻度S固定在尺架F上。旋钮K、微调旋钮K′和可动刻度H、测微螺杆P连在一起，通过精密螺纹套在S上。

2．螺旋测微器的原理

测微螺杆P与固定刻度S之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即旋钮K每旋转一周，P前进或后退0.5 mm，而可动刻度H上的刻度为50等份，每转动一小格，P前进或后退0.01 mm。即螺旋测微器的精确度为0.01 mm

。读数时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺。

3．读数

测量时被测物体长度的整数毫米数或半毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出。

测量值(mm)＝固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)＋可动刻度数(估读一位)×0.01(mm)。

必背知识清单9 测定金属丝的电阻率

1.实验原理(如图所示)

由R＝ρ得ρ＝，因此，只要测出金属丝的        、横截面积S和金属丝的电阻R，即可求出金属丝的电阻率ρ。

2.实验器材

被测金属丝，直流电源(4 V)，电流表(0～0.6 A)，电压表(0～3 V)，滑动变阻器(0～50 Ω)，开关，导线若干，         ，毫米刻度尺。

3.实验步骤

(1)用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d。

(2)连接好用伏安法测电阻的实验电路。

(3)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量三次，求出其平均值l。

(4)把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值    的位置。

(5)闭合开关，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I、U的值，记录在表格内。

(6)将测得的Rx、l、d值，代入公式R＝ρ和S＝ρ中，计算出金属丝的电阻率。

4.数据处理

(1)在求Rx的平均值时可用两种方法

①用Rx＝分别算出各次的数值，再取平均值。

②用U－I图线的斜率求出。

(2)计算电阻率

将记录的数据Rx、l、d的值代入电阻率计算公式ρ＝Rx＝。

5.误差分析

(1)金属丝的横截面积是利用直径计算而得，直径的测量是产生误差的主要来源之一。

(2)采用伏安法测量金属丝的电阻时，由于采用的是电流表外接法，测量值     真实值，使电阻率的测量值    。

(3)金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差。

(4)由于金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率变  ，造成测量误差。

6.注意事项

(1)本实验中被测金属丝的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表      。

(2)实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、被测金属丝、滑动变阻器连成主干线路，然后再把电压表并联在被测金属丝的两端。

(3)测量被测金属丝的有效长度，是指测量被测金属丝接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两端点间的被测金属丝长度，测量时应将金属丝拉直，反复测量三次，求其平均值。

(4)测金属丝直径一定要选三个不同部位进行测量，求其平均值。

(5)闭合开关之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值   的位置。

(6)在用伏安法测电阻时，通过被测金属丝的电流不宜过大(电流表用0～0.6 A量程)，通电时间不宜过长，以免金属丝的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大。

(7)若采用图像法求电阻阻值的平均值，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要尽可能地通过较多的点，其余各点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑。

必背知识清单10 用多用电表测量电学中的物理量

一、实验目的

1．了解多用电表的构造和原理，掌握多用电表的使用方法。

2．会使用多用电表测电压、电流及电阻。

3．会用多用电表探索黑箱中的电学元件。

二、实验原理

欧姆表的外部构造如图甲，内部结构如图乙所示。G是内阻为Rg、满偏电流为Ig的电流表(表头)，R是可变电阻，也叫调零电阻，电池的电动势是E，内电阻是r。欧姆表的原理是           。

红、黑表笔接触时，相当于被测电阻Rx＝   ，调节R使电流

达到满偏，此时满足关系Ig＝，这一过程叫欧姆调零，所以电流满刻度处是电阻挡的零点。

红、黑表笔不接触时，相当于被测电阻Rx＝∞，此时电流为零，所以电流的零刻度位置是电阻挡的∞。

红、黑表笔接触电阻Rx时，通过电流表的电流Ix＝，所以电流的Ix处对应电阻挡的Rx值。

注意：Rx＝R＋Rg＋r时Ix＝，指针半偏，所以欧姆表的内阻等于中值电阻。

三、实验步骤

(1)在用多用电表的欧姆挡进行测量的过程中，需要先进行欧姆调零再进行测量，具体的过程用流程图可表

示为：

(2)探索黑箱内的电学元件

四、注意事项

(1)红进黑出：表内电源正极接    ，负极接      。无论用多用电表测电压、电流还是电阻(结合内部结构图看)，电流都要经     (正插孔)流入多用电表，从     流出。可以简记为“红进黑出”。

(2)区分两个“零点”：机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置，调整的是       ；欧姆零点是刻度盘右侧的“0”位置，调整的是            。

(3)测电压时，多用电表应与被测元件并联；测电流时，多用电表应与被测元件串联。

(4)勿忘欧姆调零：测电阻时，要选择合适的挡位，使指针分布在“中值”附近，每变换一次挡位，都要重新进行       。

(5)使用多用电表时，手不能接触测试笔的金属杆。

(6)测量电阻时，待测电阻要与其他元件及电源断开，否则不但影响测量结果，甚至可能损坏电表。

(7)多用电表使用完毕，应将选择开关置于“OFF”挡或          。如果长期不用欧姆表，应把表内电池取出。

五、误差分析

1．系统误差：

(1)电池用旧后，电动势会减小，致使电阻测量值偏大，要及时更换新电池。

(2)测电流、电压时，由于电表内阻的影响，测得的电流、电压值均小于真实值。

2．偶然误差：

(1)欧姆表的表盘刻度不均匀，估读时易带来误差，要注意其左密右疏特点。

(2)读数时的观测易形成偶然误差，要垂直表盘正对指针读数。

电路及其应用常考易错陷阱分析

陷阱一：电流表和电压表的读数不准确

【例1】某同学将内阻、满偏电流的毫安表改装成一个量程为3V的电压表，改装完成后进行电压测量时，毫安表指针位置如图所示。下列说法正确的是（　　）

A．改装时应在毫安表上串联一个580Ω的电阻

B．改装时应在毫安表上并联一个580Ω的电阻

C．图中表示测量的电压为3.0V

D．图中表示测量的电压为0.06V

【例2】如图所示是某同学实验中的电压表的刻度盘，若当时使用的是0～15V的量程，那么电压表读数为多少（　　）

A．1.2 V B．1.20 V C．6 V D．6.0 V

【例3】如图所示，电路中的电阻均为，电路两端总电压为，电流表、电压表均为理想电表，则此时电流表、电压表的读数分别是（　　）

A． B． C． D．

【例4】在如图所示电路中，R2=2R1，电路两端电压恒定，当S断开时，电流表的读数为0.5A，电压表的读数为4V，则当S闭合时，电流表和电压表的读数分别为（　　）

A．1.5A，6V B．0，4V

C．1.5A，0 D．0，6V

【例5】如图所示，，若在A、C两点之间加上的电压，则电流表的读数为（　　）

A．0 B． C． D．

陷阱二：电阻的理解不透彻

【例1】如图所示，一根长为L、横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为ρ，棒内单位体积内自由电子数为n，电子的质量为m、电荷量为e。在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为v，则金属棒内的电场强度大小为（　　）

A． B．

C． D．

【例2】如图所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab=8cm，bc=6cm，当将A与B接入电压为U的电路中时，电流为3A；若将C与D接入电压为U的电路中，则电流为（　　）

A．A B．A C．A D．A

【例3】丹阳某同学研究一元件得到该元件的伏安特性曲线如图所示，图像上A点与原点的连线与横轴成角，则下列说法正确的是（　　）

A．该元件的电阻随电压的增大而增大

B．该元件的电阻率随电压的增大而减小

C．该元件在A点，电阻可表示为

D．该元件在A点，电阻可表示为

【例4】如图所示，用电阻率为的导电物质制成内、外半径分别为a和b的半球壳形状的导体（图中阴影部分）。将半径为a、电阻不计的球形电极嵌入半球壳内，作为一个引出电极；在导电的外层球壳上镀一层金属膜（电阻不计）作为另外一个电极。设该半球壳导体的阻值为R。根据你的判断，R的合理表达式为（　　）

A． B． C． D．

【例5】如图甲所示是某种电阻率恒定的材料制成的长方体导体，其长、宽、高分别为a、b、c（），在其各个面上分别有PQ、EF，MN三对接线柱。现先、后分别通入沿PQ、EF，MN方向的电流，测得如图乙所示的伏安特性曲线，则下列说法正确的是（    ）

A．通入沿PQ方向电流时导体的伏安特性曲线为①

B．通入沿EF方向电流时导体的伏安特性曲线为②

C．通入沿MN方向电流时导体的伏安特性曲线为③

D．通入三个方向电流时导体的伏安特性曲线相同均为②