物理必修 第三册第十一章 电路及其应用综合与测试导学案

这是一份物理必修 第三册第十一章 电路及其应用综合与测试导学案，共4页。学案主要包含了伏安特性曲线的理解及应用，用多用电表判断电路故障等内容，欢迎下载使用。

1.图线的意义
(1)由于导体的导电性能不同，所以不同的导体有不同的伏安特性曲线。
(2)伏安特性曲线上每一点的电压坐标与电流坐标的比值，对应这一状态下的电阻。
2.应用：I－U图像中图线上某点与O点连线的斜率表示电阻的倒数，斜率越大，电阻越小。
3.两类图线
(1)线性元件的伏安特性曲线(图甲中a、b)是过原点的直线，表明它的电阻是不变的。
(2)非线性元件的伏安特性曲线(图乙中c、d)是曲线，表明它的电阻是变化的。
[例1] (多选)小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，P为图线上一点，PN为图线在P点的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，则下列说法正确的是( )
A.随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大
B.对应P点，小灯泡的电阻为R＝eq \f(U1,I2)
C.对应P点，小灯泡的电阻为R＝eq \f(U1,I2－I1)
D.对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积大小
解析 I－U图线的斜率逐渐减小即eq \f(1,R)减小，说明电阻逐渐增大，A正确；对应P点，小灯泡的电阻为R＝eq \f(U1,I2)≠eq \f(U1,I2－I1)，B正确，C错误；对应P点，小灯泡的功率为P＝I2U1，此值恰为图中矩形PQOM所围面积的大小，D正确。
答案 ABD
方法总结
(1)伏安特性曲线(I－U)中，导体电阻等于线上点与原点连线斜率的倒数，而不等于该点切线斜率的倒数。
(2)无论线性元件还是非线性元件，只要是纯电阻元件，电阻都可由R＝eq \f(U,I)计算。
[针对训练1] 如图所示，a、b分别表示由相同材料制成的两条长度相同、粗细均匀的电阻丝的伏安特性曲线，下列判断正确的是( )
A.a代表的电阻丝较粗
B.b代表的电阻丝较粗
C.a电阻丝的阻值小于b电阻丝的阻值
D.图线表示电阻丝的阻值与电压成正比
解析 图线的斜率表示电阻的倒数，故Ra>Rb，C错误；由R＝ρeq \f(l,S)知a的横截面积较小，A错误，B正确；由图像及导体电阻决定条件R＝ρeq \f(l,S)知导体的电阻与电压无关，D错误。
答案 B
二、用多用电表判断电路故障
电路故障一般是短路或断路，常见的情况有导线断芯、灯泡断丝、灯座短路、电阻器内部断路、接触不良等现象，检查故障的基本方法有以下两种。
1.仪器检测法
(1)用电压表对断路故障判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表指针偏转，则该段电路中有断点。
(2)用电压表对短路故障判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表示数为零，则该段电路短路。
(3)用欧姆表检测：在使用欧姆表检测电路故障时，一定要注意将待测部分与电路断开。若测得某段电路的电阻是零，说明该部分短路；若测得某段电路的电阻是无穷大，说明该部分断路。
2.假设法：已知电路发生某种故障，寻求故障发生在何处时，可将整个电路划分为若干部分，然后假设某部分电路发生故障，运用欧姆定律进行正向推理，推理结果若与题述现象相符，则故障发生在该部分电路。否则，故障没发生在该部分电路。用此方法，直到找到故障为止。
[例2] 如图所示是某同学连接的实验实物图，A、B灯都不亮，他采用下列两种方法进行故障检查。
(1)闭合开关，应用多用电表的直流电压挡进行检查，选择开关置于10 V挡。该同学测试结果如表1所示，在测试c、d间直流电压时，红表笔应接触________(选填“c”或“d”)。根据测试结果，可判断电路中一定存在的故障是________。
A.灯A短路 B.灯B短路
C.cd段断路 D.df段断路
表1
表2
(2)将开关断开，再选择欧姆挡测试，测量结果如表2所示，那么检查出的故障是________。
A.灯A断路 B.灯B短路
C.灯A、B都断路 D.d、e间导线断路
解析 (1)应用多用电表判断电路故障，首先要正确使用多用电表，对多用电表而言，电流应从红表笔流入该表内，由题图能看出c点电势高于d点电势，知红表笔应接触c点。由表1可知d、f间有示数，则d—c—a—电池—b—f间无断路，C错误；若仅灯A短路或灯B短路，不会造成A、B灯都不亮，A、B错误；若df段断路，则与测试结果相符，D正确。
(2)由表2可知，c、d间有一定的电阻但不是很大，灯A既不短路也不断路，A、C错误；d、e间存在大电阻，表明d、e间导线断路，D正确；e、f间电阻为零，则灯B短路，B正确。
答案 (1)c D (2)BD
方法总结 故障电路部分的特点
(1)断路的特点：电路中发生断路，表现为电路中的电流为零而电源两端的电压不为零；若外电路中某两点之间的电压不为零，则表示这两点之间出现了断路，同时也说明这两点与电源之间的相连部分无断路。
(2)短路的特点：电路发生短路时，表现为有电流通过短路电路，即电流表是有一定示数的，但用电压表测该支路两端的电压时，电压表示数为零。
[针对训练2] 某照明电路出现故障，导致闭合开关时小灯不发光，其电路如图甲所示，该电路用标称值12 V的蓄电池为电源，导线与其接触完好，维修人员使用已经调好的多用电表直流50 V挡检测故障，他将黑表笔接在c点，用红表笔分别探测电路的a、b点。
(1)断开开关，红表笔接a点时多用电表指示如图乙所示，读数为________V，说明________正常(选填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”)。
(2)红表笔接b点，断开开关时，表针不偏转，闭合开关后，多用电表指示仍然如图乙，可判定发生故障的器件是________(选填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”)。
答案 (1)11.5(11.2～11.8均可) 蓄电池 (2)小灯测试点
电压表示数
a、b
有示数
b、c
有示数
c、d
无示数
d、f
有示数
测试点
指针偏转情况
c、d
d、e
e、f