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物理必修 第三册第1节 电流公开课教学设计
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这是一份物理必修 第三册第1节 电流公开课教学设计，共8页。教案主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
(时间：60分钟 满分：100分)
一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分。其中1～6 题为单项选择题，7～8题为多项选择题。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。)
1.下列说法正确的是( )
A.家庭生活中，常说的“1度”电，指的是电功率的单位
B.功率是1千瓦的空调正常工作1个小时所消耗的电能是1度
C.1度等于1 000焦耳
D.1度等于3.6×106 瓦
解析 “1度”电是电能的单位，是指电功率为1 kW的用电器正常工作1小时所消耗的电能，且1度＝103×3600 J＝3.6×106 J，故B项正确。
答案 B
2.关于导体的电阻，下列说法正确的是( )
A.导体的电阻仅由导体两端的电压决定
B.导体的电阻在一定温度下仅由长度和横截面积决定
C.导体的电阻在一定温度下由导体的长度、粗细及材料决定
D.导体的电阻与导体所通电流的大小有关
解析 导体的电阻由其材料、长度和横截面积共同决定，与加在它两端的电压或通过它的电流均无关，故选项A、D错误；温度一定时，不同材料的电阻率不同，故导体的电阻并非仅由其长度和横截面积决定，故选项B错误，C正确。
答案 C
3.R1＝16 Ω，R2＝4 Ω，它们串联在电路中，欲使两电阻两端的电压相等，则( )
A.给R1串联一个eq \f(16,3) Ω的电阻
B.给R1并联一个eq \f(16,3) Ω的电阻
C.给R2并联一个4 Ω的电阻
D.给R2并联一个12 Ω的电阻
解析 R1＝16 Ω，R2＝4 Ω，它们串联在电路中，电流相等，根据欧姆定律，电压一定不等，要使电压相等，必须给大电阻R1并联分流电阻R，根据欧姆定律，并联部分的总电阻与电阻R2相等，有eq \f(RR1,R＋R1)＝R2
代入数据，有eq \f(16R,16＋R)＝4
解得R＝eq \f(16,3) Ω，故应给R并联一个eq \f(16,3) Ω的电阻。
答案 B
4.一根长为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.eq \f(mv2,2eL) B.eq \f(mv2Sn,e) C.ρnev D.eq \f(ρev,SL)
解析 欧姆定律I＝eq \f(U,R)，电流的微观表达式I＝neSv，电阻定律R＝ρeq \f(L,S)，则金属棒内场强大小为E＝eq \f(U,L)＝eq \f(IR,L)＝ρnev，故C正确。
答案 C
5.如图所示，三个电阻R1、R2、R3的阻值相同，允许消耗的最大功率分别为10 W、10 W、4 W，此电路中允许消耗的最大功率为( )
A.24 W B.16 W
C.12 W D.15 W
解析 因为三个电阻的阻值相等，R1在干路上，电流最大，所以R1先达到最大功率10 W，又因为R2、R3的阻值相同，又是并联，两者电流为R1电流的eq \f(1,2)，所以R2、R3的功率相等且为R1功率的eq \f(1,4)，并且两电阻功率之和为5 W，所以此电路总功率为15 W。
答案 D
6.一电流表(表头)并联一个分流电阻后就改装成一个大量程的电流表，当把它和标准电流表串联后去测某电路中的电流时，发现标准电流表读数为1 A时，改装电流表的读数为1.1 A，稍微偏大一些，为了使它的读数准确，应( )
A.在原分流电阻上再并联一个较大的电阻
B.在原分流电阻上再串联一个较小的电阻
C.在原分流电阻上再串联一个较大的电阻
D.在原分流电阻上再并联一个较小的电阻
解析 改装电流表的读数比标准电流表读数稍微偏大一些，说明改装电流表的内阻稍微偏大一些，要使内阻稍微变小一些，需要在原分流电阻上再并联一个较大的电阻，故A正确，B、C、D错误。
答案 A
7.下列关于电流的说法中，正确的是( )
A.金属导体中，电流的传播速率就是电场的传导速率
B.温度升高时，金属导体中自由电子热运动加快，电流也就加大
C.电路接通后，电子就由电源出发，只要经过一个极短的时间就能到达用电器
D.通电的金属导体中，自由电子的运动是热运动和定向移动的合运动，电流的传播速率等于光速
解析 金属导体中，电流的速率就是建立电场的速率，所以A正确；电场建立后，回路中的自由电子开始做定向移动，所以并非是从电源发出的电子，所以C项错误；温度升高时，金属导体中自由电子热运动加快，但是电子定向移动的速率并未加快，所以电流不会增大，B项错误；通电导体中，自由电子的运动是热运动和定向移动的合运动，电流的传播速率即光速，所以D项正确。
答案 AD
8.R1和R2是材料相同、厚度相同、上下表面都为正方形的导体，但R1的尺寸比R2大得多，把它们分别连接在如图所示的电路的A、B两端，接R1时电压表的读数为U1，接R2时电压表的读数为U2，则下列判断正确的是( )
A.R1＝R2 B.R1>R2
C.U1
解析 电流从导体的横截面流过，设正方形导体边长为a，由电阻定律知R＝ρeq \f(l,S)＝ρeq \f(a,ad)＝eq \f(ρ,d)，可见导体电阻与边长a无关，A正确，B错误；因外电阻相同，故路端电压相等，C错误，D正确。
答案 AD
二、实验题(本题共2个小题，第9题8分，第10题12分，共20分)
9.(8分)欲用伏安法测定一段阻值约为5 Ω左右的金属导线的电阻，要求测量结果尽量准确，现备有以下器材：
A.电池组(3 V，内阻1 Ω)
B.电流表(0～3 A，内阻0.012 5 Ω)
C.电流表(0～0.6 A，内阻0.125 Ω)
D.电压表(0～3 V，内阻3 kΩ)
E.电压表(0～15 V，内阻15 kΩ)
F.滑动变阻器(0～20 Ω，额定电流1 A)
G.滑动变阻器(0～2 000 Ω，额定电流0.3 A)
H.开关、导线
(1)上述器材中应选用的是______________；(填写各器材的字母代号)
(2)实验电路应采用电流表______接法；(填“内”或“外”)
(3)为使通过待测金属导线的电流能在0～0.5 A范围内改变，请按要求在线框内画出测量待测金属导线的电阻Rx的原理电路图，然后根据你设计的原理电路将下图中给定的器材连成实验电路。
答案 (1)A、C、D、F、H (2)外
(3)
10.(12分)(1)在“测定金属丝的电阻率”的实验中，由于金属丝直径很小，不能使用普通刻度尺，应使用螺旋测微器。螺旋测微器的精确度为________ mm，用螺旋测微器测量某金属丝直径时的刻度位置如图所示，从图中读出金属丝的直径为__________mm。
(2)如果测出金属丝接入电路的长度l、直径d和金属丝接入电路时的电流I和其两端的电压U，就可求出金属丝的电阻率。用以上实验中直接测出的物理量来表示电阻率，其表达式为ρ＝________________。
(3)在此实验中，金属丝的电阻大约为4 Ω，在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测电阻丝外，选用了如下实验器材：
A.直流电源：电动势约4.5 V，内阻不计；
B.电流表A：量程0～0.6 A，内阻约0.125 Ω；
C.电压表V：量程0～3 V，内阻约3 kΩ；
D.滑动变阻器R：最大阻值10 Ω；
E.开关、导线等。
在以下可供选择的实验电路中，应该选图________(填“甲”或“乙”)，选择的接法为________接法(填“内”或“外”)，此接法测得的电阻值将________(填“大于”“小于”或“等于”)被测电阻的实际阻值。
(4)根据所选实验电路图，在实物图中完成其余的连线。在闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应置在________(填“最左”或“最右”)端。
(5)根据所选量程，某次实验两电表的示数如图，则读数分别为________V和________A。
(6)若某次实验测得接入电路金属丝的长度为0.810 m，算出金属丝的横截面积为0.81×10－6m2，根据伏安法测出电阻丝的电阻为4.1 Ω，则这种金属材料的电阻率为________(保留2位有效数字)。
解析 (1)螺旋测微器的精确度为0.01 mm，金属丝的直径为0.5 mm＋
0.01 mm×14.0＝0.640 mm。
(2)根据R＝eq \f(U,I)及R＝ρeq \f(l,\f(1,4)πd2)解得ρ＝eq \f(πd2U,4lI)。
(3)因待测电阻的阻值较小，故采用电流表外接电路，即甲电路；因电压表的分流作用，使得电流表的测量值大于电阻上的实际电流，故此接法测得的电阻值将小于被测电阻的实际阻值。
(4)连线如图；在闭合开关S前，滑动变阻器的阻值调节到最小，故滑片应置在最左端。
(5)电压表读数为2.13 V；电流表读数为0.16 A。
(6)根据R＝ρeq \f(l,S)可得ρ＝eq \f(RS,l)，
代入数据可知ρ＝4.1×10－6 Ω·m
答案 (1)0.01 0.640 (2)eq \f(πd2U,4Il) (3)甲 外 小于
(4)见解析图 最左 (5)2.13 0.16 (6)4.1×10－6 Ω·m
三、计算题(本大题共2小题，共32分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)
11. (16分)如图所示，输入电压UAB＝200 V，变阻器R1标有“150 Ω，3 A”，负载电阻R2标有“50 Ω，2 A”，求输出电压Uab的变化范围。
解析 设R2恰不烧坏，其两端所加电压最大。U2＝I2R2＝100 V，则Uab最大值为100 V。此时R1上端电阻设为Rx，则有eq \f(UAB,（Rx＋R2）)＝I2
故Rx＝50 Ω，由此得下端电流为
I1＝eq \f(UAB,（R1－Rx）)
得I1＝2 A＜3 A，所以R1不会烧坏。
当R1恰不烧坏时，设其上端电阻为Rx′，则eq \f(UAB,（R1－Rx′）)＝3 A
解得Rx′＝eq \f(250 ,3) Ω
a、b间输出电压最小
Uab′＝eq \f(R2,R2＋Rx′)·UAB＝75 V。
答案 75～100 V
12. (16分)如图所示，A为电解槽，M为电动机，N为电炉子，恒定电压U＝12 V，电解槽内阻rA＝2 Ω，当K1闭合，K2、K3断开时，电流表示数为6 A；当K2闭合，K1、K3断开时，电流表示数为5 A，且电动机输出功率为35 W；当K3闭合，K1、K2断开时，电流表示数为4 A。求：
(1)电炉子的电阻及发热功率各多大？
(2)电动机的内阻是多少？
(3)在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率为多少？
解析 (1)电炉子为纯电阻，由欧姆定律
I＝eq \f(U,R)，得R＝eq \f(U,I1)＝eq \f(12,6) Ω＝2 Ω
其发热功率为
PR＝UI1＝12×6 W＝72 W。
(2)电动机为非纯电阻，由电功率与其他功率关系
UI2＝Ieq \\al(2,2)rM＋P输出
所以rM＝eq \f(UI2－P输出,Ieq \\al(2,2))＝eq \f(12×5－35,52) Ω＝1 Ω。
(3)电解槽工作时，P化＝UI3－Ieq \\al(2,3)rA＝(12×4－42×2) W＝16 W。
答案 (1)2 Ω 72 W (2)1 Ω (3)16 W
(时间：60分钟 满分：100分)
一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分。其中1～6 题为单项选择题，7～8题为多项选择题。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。)
1.下列说法正确的是( )
A.家庭生活中，常说的“1度”电，指的是电功率的单位
B.功率是1千瓦的空调正常工作1个小时所消耗的电能是1度
C.1度等于1 000焦耳
D.1度等于3.6×106 瓦
解析 “1度”电是电能的单位，是指电功率为1 kW的用电器正常工作1小时所消耗的电能，且1度＝103×3600 J＝3.6×106 J，故B项正确。
答案 B
2.关于导体的电阻，下列说法正确的是( )
A.导体的电阻仅由导体两端的电压决定
B.导体的电阻在一定温度下仅由长度和横截面积决定
C.导体的电阻在一定温度下由导体的长度、粗细及材料决定
D.导体的电阻与导体所通电流的大小有关
解析 导体的电阻由其材料、长度和横截面积共同决定，与加在它两端的电压或通过它的电流均无关，故选项A、D错误；温度一定时，不同材料的电阻率不同，故导体的电阻并非仅由其长度和横截面积决定，故选项B错误，C正确。
答案 C
3.R1＝16 Ω，R2＝4 Ω，它们串联在电路中，欲使两电阻两端的电压相等，则( )
A.给R1串联一个eq \f(16,3) Ω的电阻
B.给R1并联一个eq \f(16,3) Ω的电阻
C.给R2并联一个4 Ω的电阻
D.给R2并联一个12 Ω的电阻
解析 R1＝16 Ω，R2＝4 Ω，它们串联在电路中，电流相等，根据欧姆定律，电压一定不等，要使电压相等，必须给大电阻R1并联分流电阻R，根据欧姆定律，并联部分的总电阻与电阻R2相等，有eq \f(RR1,R＋R1)＝R2
代入数据，有eq \f(16R,16＋R)＝4
解得R＝eq \f(16,3) Ω，故应给R并联一个eq \f(16,3) Ω的电阻。
答案 B
4.一根长为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.eq \f(mv2,2eL) B.eq \f(mv2Sn,e) C.ρnev D.eq \f(ρev,SL)
解析 欧姆定律I＝eq \f(U,R)，电流的微观表达式I＝neSv，电阻定律R＝ρeq \f(L,S)，则金属棒内场强大小为E＝eq \f(U,L)＝eq \f(IR,L)＝ρnev，故C正确。
答案 C
5.如图所示，三个电阻R1、R2、R3的阻值相同，允许消耗的最大功率分别为10 W、10 W、4 W，此电路中允许消耗的最大功率为( )
A.24 W B.16 W
C.12 W D.15 W
解析 因为三个电阻的阻值相等，R1在干路上，电流最大，所以R1先达到最大功率10 W，又因为R2、R3的阻值相同，又是并联，两者电流为R1电流的eq \f(1,2)，所以R2、R3的功率相等且为R1功率的eq \f(1,4)，并且两电阻功率之和为5 W，所以此电路总功率为15 W。
答案 D
6.一电流表(表头)并联一个分流电阻后就改装成一个大量程的电流表，当把它和标准电流表串联后去测某电路中的电流时，发现标准电流表读数为1 A时，改装电流表的读数为1.1 A，稍微偏大一些，为了使它的读数准确，应( )
A.在原分流电阻上再并联一个较大的电阻
B.在原分流电阻上再串联一个较小的电阻
C.在原分流电阻上再串联一个较大的电阻
D.在原分流电阻上再并联一个较小的电阻
解析 改装电流表的读数比标准电流表读数稍微偏大一些，说明改装电流表的内阻稍微偏大一些，要使内阻稍微变小一些，需要在原分流电阻上再并联一个较大的电阻，故A正确，B、C、D错误。
答案 A
7.下列关于电流的说法中，正确的是( )
A.金属导体中，电流的传播速率就是电场的传导速率
B.温度升高时，金属导体中自由电子热运动加快，电流也就加大
C.电路接通后，电子就由电源出发，只要经过一个极短的时间就能到达用电器
D.通电的金属导体中，自由电子的运动是热运动和定向移动的合运动，电流的传播速率等于光速
解析 金属导体中，电流的速率就是建立电场的速率，所以A正确；电场建立后，回路中的自由电子开始做定向移动，所以并非是从电源发出的电子，所以C项错误；温度升高时，金属导体中自由电子热运动加快，但是电子定向移动的速率并未加快，所以电流不会增大，B项错误；通电导体中，自由电子的运动是热运动和定向移动的合运动，电流的传播速率即光速，所以D项正确。
答案 AD
8.R1和R2是材料相同、厚度相同、上下表面都为正方形的导体，但R1的尺寸比R2大得多，把它们分别连接在如图所示的电路的A、B两端，接R1时电压表的读数为U1，接R2时电压表的读数为U2，则下列判断正确的是( )
A.R1＝R2 B.R1>R2
C.U1
解析 电流从导体的横截面流过，设正方形导体边长为a，由电阻定律知R＝ρeq \f(l,S)＝ρeq \f(a,ad)＝eq \f(ρ,d)，可见导体电阻与边长a无关，A正确，B错误；因外电阻相同，故路端电压相等，C错误，D正确。
答案 AD
二、实验题(本题共2个小题，第9题8分，第10题12分，共20分)
9.(8分)欲用伏安法测定一段阻值约为5 Ω左右的金属导线的电阻，要求测量结果尽量准确，现备有以下器材：
A.电池组(3 V，内阻1 Ω)
B.电流表(0～3 A，内阻0.012 5 Ω)
C.电流表(0～0.6 A，内阻0.125 Ω)
D.电压表(0～3 V，内阻3 kΩ)
E.电压表(0～15 V，内阻15 kΩ)
F.滑动变阻器(0～20 Ω，额定电流1 A)
G.滑动变阻器(0～2 000 Ω，额定电流0.3 A)
H.开关、导线
(1)上述器材中应选用的是______________；(填写各器材的字母代号)
(2)实验电路应采用电流表______接法；(填“内”或“外”)
(3)为使通过待测金属导线的电流能在0～0.5 A范围内改变，请按要求在线框内画出测量待测金属导线的电阻Rx的原理电路图，然后根据你设计的原理电路将下图中给定的器材连成实验电路。
答案 (1)A、C、D、F、H (2)外
(3)
10.(12分)(1)在“测定金属丝的电阻率”的实验中，由于金属丝直径很小，不能使用普通刻度尺，应使用螺旋测微器。螺旋测微器的精确度为________ mm，用螺旋测微器测量某金属丝直径时的刻度位置如图所示，从图中读出金属丝的直径为__________mm。
(2)如果测出金属丝接入电路的长度l、直径d和金属丝接入电路时的电流I和其两端的电压U，就可求出金属丝的电阻率。用以上实验中直接测出的物理量来表示电阻率，其表达式为ρ＝________________。
(3)在此实验中，金属丝的电阻大约为4 Ω，在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测电阻丝外，选用了如下实验器材：
A.直流电源：电动势约4.5 V，内阻不计；
B.电流表A：量程0～0.6 A，内阻约0.125 Ω；
C.电压表V：量程0～3 V，内阻约3 kΩ；
D.滑动变阻器R：最大阻值10 Ω；
E.开关、导线等。
在以下可供选择的实验电路中，应该选图________(填“甲”或“乙”)，选择的接法为________接法(填“内”或“外”)，此接法测得的电阻值将________(填“大于”“小于”或“等于”)被测电阻的实际阻值。
(4)根据所选实验电路图，在实物图中完成其余的连线。在闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应置在________(填“最左”或“最右”)端。
(5)根据所选量程，某次实验两电表的示数如图，则读数分别为________V和________A。
(6)若某次实验测得接入电路金属丝的长度为0.810 m，算出金属丝的横截面积为0.81×10－6m2，根据伏安法测出电阻丝的电阻为4.1 Ω，则这种金属材料的电阻率为________(保留2位有效数字)。
解析 (1)螺旋测微器的精确度为0.01 mm，金属丝的直径为0.5 mm＋
0.01 mm×14.0＝0.640 mm。
(2)根据R＝eq \f(U,I)及R＝ρeq \f(l,\f(1,4)πd2)解得ρ＝eq \f(πd2U,4lI)。
(3)因待测电阻的阻值较小，故采用电流表外接电路，即甲电路；因电压表的分流作用，使得电流表的测量值大于电阻上的实际电流，故此接法测得的电阻值将小于被测电阻的实际阻值。
(4)连线如图；在闭合开关S前，滑动变阻器的阻值调节到最小，故滑片应置在最左端。
(5)电压表读数为2.13 V；电流表读数为0.16 A。
(6)根据R＝ρeq \f(l,S)可得ρ＝eq \f(RS,l)，
代入数据可知ρ＝4.1×10－6 Ω·m
答案 (1)0.01 0.640 (2)eq \f(πd2U,4Il) (3)甲 外 小于
(4)见解析图 最左 (5)2.13 0.16 (6)4.1×10－6 Ω·m
三、计算题(本大题共2小题，共32分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)
11. (16分)如图所示，输入电压UAB＝200 V，变阻器R1标有“150 Ω，3 A”，负载电阻R2标有“50 Ω，2 A”，求输出电压Uab的变化范围。
解析 设R2恰不烧坏，其两端所加电压最大。U2＝I2R2＝100 V，则Uab最大值为100 V。此时R1上端电阻设为Rx，则有eq \f(UAB,（Rx＋R2）)＝I2
故Rx＝50 Ω，由此得下端电流为
I1＝eq \f(UAB,（R1－Rx）)
得I1＝2 A＜3 A，所以R1不会烧坏。
当R1恰不烧坏时，设其上端电阻为Rx′，则eq \f(UAB,（R1－Rx′）)＝3 A
解得Rx′＝eq \f(250 ,3) Ω
a、b间输出电压最小
Uab′＝eq \f(R2,R2＋Rx′)·UAB＝75 V。
答案 75～100 V
12. (16分)如图所示，A为电解槽，M为电动机，N为电炉子，恒定电压U＝12 V，电解槽内阻rA＝2 Ω，当K1闭合，K2、K3断开时，电流表示数为6 A；当K2闭合，K1、K3断开时，电流表示数为5 A，且电动机输出功率为35 W；当K3闭合，K1、K2断开时，电流表示数为4 A。求：
(1)电炉子的电阻及发热功率各多大？
(2)电动机的内阻是多少？
(3)在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率为多少？
解析 (1)电炉子为纯电阻，由欧姆定律
I＝eq \f(U,R)，得R＝eq \f(U,I1)＝eq \f(12,6) Ω＝2 Ω
其发热功率为
PR＝UI1＝12×6 W＝72 W。
(2)电动机为非纯电阻，由电功率与其他功率关系
UI2＝Ieq \\al(2,2)rM＋P输出
所以rM＝eq \f(UI2－P输出,Ieq \\al(2,2))＝eq \f(12×5－35,52) Ω＝1 Ω。
(3)电解槽工作时，P化＝UI3－Ieq \\al(2,3)rA＝(12×4－42×2) W＝16 W。
答案 (1)2 Ω 72 W (2)1 Ω (3)16 W
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