人教版 (新课标)选修3第二章 恒定电流综合与测试学案

章末分层突破

[自我校对]

①　②

③ρ　④

⑤　⑥＝

⑦>　⑧IE

⑨I2r　⑩

⑪

1.对于纯电阻电路(如白炽灯、电炉丝等构成的电路)，电流做功将电能全部转化为内能，W＝Q＝UIt＝t＝Pt.

2．对于非纯电阻电路(如含有电动机、电解槽等的电路)，电功大于电热．在这种情况下，不能用I2Rt或t来计算电功，电功用W＝UIt来计算，电热用Q＝I2Rt计算．

　如图2­1所示，电解槽A和电炉B并联后接到电源上，电源内阻r＝1 Ω，电炉电阻R＝19 Ω，电解槽电阻r′＝0.5 Ω.当S1闭合、S2断开时，电炉消耗功率为684 W；S1、S2都闭合时电炉消耗功率为475 W(电炉电阻可看做不变)．试求：

图2­1

(1)电源的电动势；

(2)S1、S2都闭合时，流过电解槽的电流大小；

(3)S1、S2都闭合时，电解槽中电能转化成化学能的功率.

【导学号：34522034】

【解析】　(1)设S1闭合、S2断开时电炉功率为P1，电炉中电流I＝＝ A＝6 A

电源电动势E＝I(R＋r)＝120 V.

(2)设S1、S2都闭合时电炉功率为P2，电炉中电流为

I′＝＝ A＝5 A

电源路端电压为U＝I′R＝5×19 V＝95 V，流经电源的电流为I1＝＝ A＝25 A

流过电解槽的电流为IA＝I1－I′＝20 A.

(3)电解槽消耗的电功率

PA＝IAU＝20×95 W＝1 900 W

电解槽内热损耗功率

P热＝Ir′＝202×0.5 W＝200 W

电解槽中电能转化成化学能的功率为

P化＝PA－P热＝1 700 W.

【答案】　(1)120 V　(2)20 A　(3)1 700 W

1电炉为纯电阻用电器，其消耗的电能全部转化为电热.

2电解槽为非纯电阻用电器，其消耗的电能转化为电热和化学能两部分.

1.多用电表法(粗测)

选用多用电表的欧姆挡直接测量即可．

2．伏安法

原理是欧姆定律．用电流表与电压表测出电阻的电流和电压，根据R＝即可求得电阻．

(1)电流表内、外接法的选择：测量大电阻选电流表内接法，测量结果偏大；测量小电阻选电流表外接法，测量结果偏小．

内接法　　　　　　　外接法

图2­2

(2)滑动变阻器接法的选择：如图2­3所示的两种电路中，滑动变阻器(最大阻值为R0)对负载RL的电压、电流都起控制调节作用，通常把图甲电路称为限流式接法，图乙电路称为分压式接法．采用分压式接法负载电压可从零开始调节，电压调节范围大．

甲　　　　　　　　乙

图2­3

3.替代法利用“替代法”测量电阻的电路图如图2­4所示．图中R1为滑动变阻器，R2为电阻箱，Rx为待测电阻，为电流表，利用该电路，经过如下步骤可以测得待测电阻Rx的阻值：①闭合S1和S3，断开S2，调节R1的阻值，使电流表读数等于某个数值I0；②闭合S1和S2，断开S3，保持R1不变，调节R2，使电流表读数等于I0，然后读出R2的值，则待测电阻Rx＝R2.

图2­4

4．半偏法

电路如图2­5所示．测电压表内阻时，用图甲；测电流表内阻用图乙．

甲　乙

图2­5

主要步骤：

(1)将电阻箱调为0，移动滑动变阻器使电表满偏，不再移动其触头．

(2)调节电阻箱，使电表示数变为原来的一半，则电阻箱示数等于电表的内阻．

　实际电流表有内阻，可等效为理想电流表与电阻的串联．测量实际电流表G1内阻r1的实验中，可供选择的器材如下：

①待测电流表G1(0～5 mA，内阻约300 Ω)

②电流表G2(0～10 mA，内阻约100 Ω)

③定值电阻R1(300 Ω)

④定值电阻R2(10 Ω)

⑤滑动变阻器R3(0～1000 Ω)

⑥滑动变阻器R4(0～20 Ω)

⑦干电池(1.5 V)

⑧开关S及导线若干．

(1)定值电阻应选______，滑动变阻器应选________．(在空格内填写序号)

(2)画出实验电路图，再连接实物图乙．

图2­6

(3)补全实验步骤：

①按电路图连接电路，________；

②闭合开关S，移动滑动触头至某一位置，记录G1、G2的读数I1、I2；

③________.

④以I2为纵坐标，I1为横坐标，作出相应图线，如图丙所示．

(4)根据I2­I1图线的斜率k及定值电阻，写出待测电流表内阻的表达式________．

【导学号：34522035】

【解析】　(1)根据电路连接特点，G2的电流为定值电阻和电流表G1的总电流，若定值电阻选10 Ω，则易使流过G2的总电流超过其满偏值，故选③.滑动变阻器应选⑥.

(2)由题意可知，本实验应采用滑动变阻器分压接法；同时因待测电阻较小，故应采用电流表外接法；原理图、实验图见答案．

(3)①将滑动触头移至最左端

③多次移动滑动触头，记录相应的G1、G2读数I1、I2.

(4)根据欧姆定律：I1r1＝(I2－I1)R1

解得：I2＝I1即k＝，所以r1＝(k－1)R1

【答案】　(1)③　⑥

(3)将滑动触头移至最左端　多次移动滑动触头，记录相应的G1、G2读数I1、I2

(4)r1＝(k－1)R1

1．(多选)一个直流电动机内阻为R，所加电压为U，电流为I，当它工作时，下述说法中正确的是(　　)

A．电动机的输出功率为

B．电动机的发热功率为I2R

C．电动机的输出功率为IU－I2R

D．电动机的功率可写作IU＝I2R＝

【解析】　IU表示电动机的总功率，I2R表示电动机工作时的发热功率，(IU－I2R)表示电动机的输出功率即机械功率．故B、C正确，A、D错误．

【答案】　BC

2．额定电压、额定功率均相同的电风扇、电烙铁和日光灯，各自在额定电压下正常工作了相同的时间．比较它们产生的热量，结果是(　　)

A．电风扇最多 B．电烙铁最多

C．日光灯最多 D．一样多

【解析】　电风扇把电能转化为机械能，日光灯把电能转化为光能，因此只有电烙铁把电能完全转化为热量，故B正确．

【答案】　B

3．在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx约为200 Ω，电压表的内阻约为2 kΩ，电流表Ⓐ的内阻约为10 Ω，测量电路中电流表的连接方式如图2­7(a)或图(b)所示，结果由公式Rx＝计算得出，式中U与I分别为电压表和电流表的示数．若将图2­7(a)和图(b)中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2，则________(填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值，且测量值Rx1________(填“大于”、“等于”或“小于”)真实值，测量值Rx2________(填“大于”、“等于”或“小于”)真实值．

(a)　　　　　　　　(b)

图2­7

【解析】　根据题意知>，电压表的分流作用较显著，故Rx1更接近待测电阻的真实值．图(a)的测量值是Rx与RA串联的电阻阻值，故Rx1>Rx真；图(b)的测量值是Rx与RV并联的电阻阻值，故Rx2<Rx真．

【答案】　Rx1　大于　小于

4．某同学用量程为1 mA、内阻为120 Ω的表头按图2­8(a)所示电路改装成量程分别为1 V和1 A的多用电表．图中R1和R2为定值电阻，S为开关．回答下列问题：

(1)根据图2­8(a)所示的电路，在图(b)所示的实物图上连线．

(2)开关S闭合时，多用电表用于测量________(填“电流”、“电压”或“电阻”)；开关S断开时，多用电表用于测量________(填“电流”、“电压”或“电阻”)．

(3)表笔A应为________色(填“红”或“黑”)．

(4)定值电阻的阻值R1＝____Ω，R2＝____Ω.

(结果取3位有效数字)

(a)　　　　　　　　　　(b)

图2­8

【解析】　将表头改装成电压表时，需串联一电阻进行分压，而改装成电流表时则需并联一电阻分流，因此闭合开关后，并联上R1改装成一电流表，断开开关，表头与R2串联则改装成一电压表．多用电表内部表头的正极在右侧，即电流应从表笔B流入，从表笔A流出，则表笔A为黑色．当断开S时，Ig(R2＋r)＝Um，解得R2＝880 Ω.当闭合S时，Ig(R2＋r)＝(I－Ig)R1，解得R1≈1.00 Ω.

【答案】　(1)如图所示　(2)电流　电压

(3)黑　(4)1.00　880

5．为了测量阻值范围在200～300 Ω之间的电阻Rx的阻值，实验室提供了如下器材：

A．电阻箱R(阻值范围0～999.9 Ω)

B．毫安表(量程0～3 mA，内阻约100 Ω)

C．直流电源(电动势约3 V，内阻不计)

D．两个单刀单掷开关，导线足量

(1)甲同学根据实验目的和提供的实验器材设计出如图2­9甲所示的实验电路，设计的操作步骤如下．

　甲　　　　乙

图2­9

①按电路图连好电路，闭合开关K1，记下毫安表的读数．

②断开K1，闭合开关K2，调节电阻箱R的阻值，使毫安表的读数和①中相同，记下此时电阻箱的示数R1.

假设该同学的设计合理，则待测电阻Rx＝________.

(2)乙同学根据实验目的和提供的实验器材设计出如图乙所示的实验电路，设计的操作步骤如下．

①按电路图连好电路，将R调到最大，然后闭合K1、K2，调节R，使毫安表达到满偏，记下此时电阻箱的示数R2.

②断开K2，调节R，仍使毫安表满偏，记下此时电阻箱的示数R3.假设该同学的设计合理，则待测电阻Rx＝________.

(3)上述两位同学的设计中有一位是不合理的，不合理的是________，理由___________________________________________________________________．

【解析】　(1)根据甲同学的实验电路，该同学采用了等效替代法，故待测电阻Rx＝R1；(2)根据乙同学的实验步骤可知：R2＝R3＋Rx，则Rx＝R2－R3；(3)甲电路中，开关接通后，电流表的读数最小为I＝＝ A＝10 mA，已超过了电流表的量程，故此设计不合理．

【答案】　(1)R1　(2)R2－R3　(3)甲　电流表超程

6．某物理实验小组利用实验室提供的器材测定电压表V1的内阻，可选用的器材如下：

A．待测电压表V1：量程3 V，内阻约3 kΩ

B．电压表V2：量程15 V，内阻约20 kΩ

C．电流表A：量程3 A，内阻约0.1 Ω

D．定值电阻R0：9.0 kΩ

E．滑动变阻器R1：0～200 Ω

F．滑动变阻器R2：0～2 kΩ

G．电源E：电动势约为12 V，内阻忽略不计

H．开关、导线若干

图2­10

(1)现用多用电表测电压表V1的内阻，选择倍率“×100”挡，其它操作无误，多用电表表盘示数如图2­10所示，则电压表V1的内阻约为________ Ω.

(2)为了准确测量电压表V1的内阻，两位同学根据上述实验器材分别设计了如图2­11甲和乙两个测量电路，你认为________(选填“甲”或“乙”)更合理，并在实物图中用笔画线代替导线将电路图补充完整．

图2­11

(3)该实验中滑动变阻器应该选用________(选填“R1”或“R2”)．

(4)用已知量R0和V1、V2的示数U1、U2来表示电压表V1的内阻RV1＝________.

【解析】　(1)用多用电表测得的电压表的内阻为34×100 Ω＝3 400 Ω；

(2)甲图中，因为电压表V2的电阻与R0阻值相当，通过电压表V2的电流不能忽略，故用通过R0的电流作为通过V1的电流，则误差较大；故用乙电路较合理；电路连接如图：

(3)实验中滑动变阻器要用分压电路，故用选取阻值较小的R1；

(4)根据欧姆定律可知：RV1＝＝.

【答案】　(1)3400　(2)乙　连图如图　(3)R1　(4)

我还有这些不足：

(1)　

(2)　

我的课下提升方案：

(1)　

(2)