人教版高中物理选修31第二章章末复习课.docx

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人教版高中物理选修31第二章章末复习课

高中物理学习材料

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第二章章末复习课

【知识体系】

[答案填写]　①　②非静电力　③　④　⑤UIt　⑥UI　⑦I2Rt　⑧I2R　⑨U1＋U2＋…　⑩R1＋R2＋…　⑪P1＋P2＋…　⑫I1＋I2＋…　⑬＋＋…　⑭P1＋P2＋…　⑮ρ　⑯I2Rt　⑰　⑱　⑲IE　⑳IU　I2r

主题一　电路的动态分析

1．电路中不论是串联部分还是并联部分，只要有一个电阻的阻值变大时，整个电路的总电阻必变大．只要有一个电阻的阻值变小时，整个电路的总电阻必变小．

2．根据总电阻的变化，由闭合电路欧姆定律判定总电流、电压的变化．

3．判定固定支路电流、电压的变化．

4．判定变化部分的电流、电压变化，如变化部分是并联回路，那么应先判定固定电阻部分的电流、电压的变化，最后可变电阻部分的电流、电压就能确定了．

【典例1】　（多选）如图所示电路，电源内阻不可忽略，且R1>r.开关S闭合后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中（　　）

A．电压表与电流表的示数都减小

B．电压表与电流表的示数都增大

C．R1上消耗的功率增大

D．电源输出的功率增大

解析：

变阻器R0的滑片向下滑动，变阻器接入电路的电阻减小，则外电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律得知，干路电流I增大，路端电压U减小，则电压表示数减小．并联部分电压U并＝E－I（R1＋r），I增大，E、R1、r均不变，则U并减小，故电流表示数减小．故A正确，B错误．干路电流I增大，由功率公式P＝I2R分析得知，R1上消耗的功率增大．故C正确．根据推论：

当电源的内电阻等于外电阻时，电源的输出功率最大，由题意，R1>r，外电路总电阻减小，可知电源输出的功率减小．故D错误．

答案：

ACD

针对训练

1．（2016·上海卷）（多选）如图所示电路中，电源内阻忽略不计．闭合电键，电压表示数为U，电流表示数为I.在滑动变阻器R1的滑片P由a端滑到b端的过程中（　　）

A．U先变大后变小

B．I先变小后变大

C．U与I比值先变大后变小

D．U变化量与I变化量比值等于R3

解析：

根据题意，由于电源内阻不计，电压表的示数总是不变，故选项A错误；滑片滑动过程中，电阻R1的阻值先增大后减小，电压不变，所以电流表示数先减小后增大，故选项B、C正确；由于电压表示数没有变化，故选项D错误．

答案：

BC

主题二　电阻的测量

1．伏安法测电阻（测灯泡的伏安特性曲线）：

当>，采用内接法，结果偏大．

当<，采用外接法，结果偏小．大内偏大，小外偏小．

2．仪器选择：

先选电压表：

依据电源和电表量程．

电流表通过计算：

电压表量程与被测元件大约阻值之比．

3．变阻器：

判断分压式和限流式．

①待测用电器电阻远大于或远小于滑动变阻器电阻．②实验要求待测用电器电流及其两端电压可以由0开始连续变化（例如测小灯泡的伏安特性曲线）．③实验要求待测用电器电流及其两端电压可变范围较大．④采用限流式接法时，无论如何调节变阻器，电流、电压都大于对应电表的量程．

4．电路图和实物连线．

【典例2】　某同学要测量一段电阻丝的电阻率，电阻丝电阻约为4Ω，可提供的实验器材有：

A．电流表G，内阻Rg＝120Ω，满偏电流Ig＝3mA

B．电流表A，内阻约为0.2Ω，量程为0～0.6A

C．电阻箱（0～9999Ω，0.5A）

D．滑动变阻器R（10Ω，1A）

E．电池组（3V，0.05Ω）

F．电阻丝Rx

G．一个开关和若干导线

该同学进行了以下操作：

（1）如图所示为他设计的实验电路图的一部分，请将电路图补画完整；

（2）测量并计算电阻率，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片到某位置，当电阻箱阻值为R0时，电流表G的示数为I1，电流表A的示数为I2.若电阻丝长度用L表示，电阻丝直径用d表示，则电阻率的表达式为p＝__________（用相关字母表示）．

解析：

（1）该电路为测电阻丝的电阻，结合题目条件可知电路最好为限流电路（滑动变阻器用分压接法也对），电流表外接，如图所示．

（2）由电路图中关系可知电阻率为

ρ＝R＝.

答案：

见解析

针对训练

2．在“描述小灯泡的伏安特性曲线”实验中，需要用伏安法测定小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流，除开关、导线外，还有如下器材：

A．小灯泡“6V　3W”

B．直流电源6～8V

C．电流表（量程3A，内阻约0.2Ω）

D．电流表（量程0.6A，内阻约1Ω）

E．电压表（量程6V，内阻约20kΩ）

F．电压表（量程20V，内阻约60kΩ）

G．滑动变阻器（0～20Ω，2A）

H．滑动变阻器（1kΩ，0.5A）

（1）实验所用到的电流表应选________，电压表应选________，滑动变阻器应选________（填字母代号）．

（2）在虚线框内画出最合理的实验原理图．

解析：

（1）灯泡额定电流I＝＝0.5A，电流表应选D；灯泡额定电压6V，电压表应选E；为方便实验操作，减小误差，滑动变阻器应选G.

（2）描绘灯泡伏安特性曲线滑动变阻器应采用分压接法；灯泡正常工作时电阻为R＝＝12Ω，＝12，＝1666.7，＝12<＝1666.7，电流表应采用外接法，实验电路图如下图所示．

答案：

（1）D　E　G　

（2）电路图如图所示

统揽考情

本章实验是高考的必考点，也是本章的重点难点．实验包括伏安法测伏安特性曲线，测电阻以及测电源的电动势和内阻，往往还会用到电表的改装和多用电表的使用．

真题例析

（2015·课标全国Ⅰ卷）图（a）为某同学改装和校准毫安表的电路图，其中虚线框内是毫安表的改装电路．

（1）已知毫安表表头的内阻为100Ω，满偏电流为1mA；R1和R2为阻值固定的电阻．若使用a和b两个接线柱，电表量程为3mA；若使用a和c两个接线柱，电表量程为10mA.由题给条件和数据，可求出R1＝________Ω，R2＝________Ω.

（2）现用一量程为3mA、内阻为150Ω的标准电流表A对改装电表的3mA挡进行校准，校准时需选取的刻度为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0mA.电池的电动势为1.5V，内阻忽略不计；定值电阻R0有两种规格，阻值分别为300Ω和1000Ω；滑动变阻器R有两种规格，最大阻值分别为750Ω和3000Ω.则R0应选用阻值为______Ω的电阻，R应选用最大阻值为________Ω的滑动变阻器．

（3）若电阻R1和R2中有一个因损坏而阻值变为无穷大，利用图（b）的电路可以判断出损坏的电阻．图（b）中的R′为保护电阻，虚线框内未画出的电路即为图（a）虚线框内的电路．则图中的d点应和接线柱________（填“b”或“c”）相连．判断依据是：

________．

解析：

（1）定值电阻和毫安表都是并联关系，电压相等，电流和电阻成反比，若使用a和b两个接线柱，量程为3mA，则通过R1和R2的为2mA，电流比为1∶2，所以电阻比为2∶1，可得R1＋R2＝Rg＝50Ω.若使用a和c两个接线柱，电表量程为10mA，通过R1的电流为9mA，电流比为1∶9，可得电阻比为9∶1，即R1＝（Rg＋R2）整理可得R2＝35Ω，R1＝15Ω.

（2）根据电流表校准的刻度，可知电路中总阻值最大为＝3000Ω，最小阻值为＝500Ω.若定值电阻选择为1000Ω，则无法校准3.0mA；所以定值电阻选择300Ω.由于最大阻值要达到3000Ω，所以滑动变阻器要选择3000Ω.

（3）因为只有一个损坏，所以验证R2是否损坏即可．所以d点应和接线柱“c”相连，若电流表无示数，则说明R2短路，若电流表有示数，则说明R1断路．

答案：

（1）R1＝15Ω　R2＝35Ω

（2）500Ω　3000Ω

（3）c　若电流表无示数，则说明R2断路，若电流表有示数，则说明R1断路．

针对训练

（2016·海南卷）某同学改装和校准电压表的电路图如图所示，图中虚线框内是电压表的改装电路．

（1）已知表头G满偏电流为100μA，表头上标记的内阻值为900Ω.R1、R2和R3是定值电阻．利用R1和表头构成1mA的电流表，然后再将其改装为两个量程的电压表．若使用a、b两个接线柱，电压表的量程为1V；若使用a、c两个接线柱，电压表的量程为3V．则根据条件，定值电阻的阻值应选R1＝________Ω，R2＝________Ω，R3＝________Ω.

（2）用量程为3V、内阻为2500Ω的标准电压表对改装表3V挡的不同刻度进行校准．所用电池的电动势E为5V；滑动变阻器R有两种规格，最大阻值分别为50Ω和5kΩ.为方便实验中调节电压，图中R应选用最大阻值为________Ω的滑动变阻器．

（3）校准时，在闭合开关S前，滑动变阻器的滑动端P应靠近________（填“M”或“N”）端．

（4）若由于表头G上标记的内阻值不准，造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小，则表头G内阻的真实值________（填“大于”或“小于”）900Ω.

解析：

（1）根据题意，R1与表头G构成1mA的电流表，则IgRg＝（I－Ig）R1，得R1＝100Ω；若使用a、b两个接线柱，电压表的量程为1V，则R2＝＝910Ω；若使用a、c两个接线柱，电压表的量程为3V，则R3＝－R2＝2000Ω.

（2）电压表与改装电表并联之后，电阻小于2500Ω，对于分压式电路，要求滑动变阻器的最大阻值小于并联部分，同时还要便于调节，故滑动变阻器选择小电阻，即选择50Ω的电阻．

（3）在闭合开关S前，滑动变阻器的滑动端P应靠近M端，使并联部分分压为零，起到保护作用．

（4）造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小，说明通过表头G的电流偏小，则实际电阻偏大，故表头G内阻的真实值大于900Ω.

答案：

（1）100　910　2000　

（2）50　（3）M　（4）大于

1．某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度．该螺旋测微器校零时的示数如图a所示，测量金属板厚度时的示数如图b所示．图a所示读数为________mm，图b所示读数为________mm，所测金属板的厚度为________mm.

图a　　　　　　　图b　

解析：

图a：

0＋0.010mm＝0.010mm；

图b：

6.5mm＋0.3700mm＝6.870mm；

厚度为：

6.870mm－0.010mm＝6.860mm.

答案：

0.010　6.870　6.860

2．（2014·课标全国Ⅱ卷）在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx约为200Ω，电压表V的内阻约为2kΩ，电流表的内阻约为10Ω，测量电路中电流表的连接表的连接方式如图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a和图b中电路图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．

图a　　　　图b　

解析：

由于＝10；＝20，可认为是大电阻，采取电流表内接法测量更准确，即图a电路测量，Rx1更接近待测电阻真实值；图a电路测量由于电流表的分压使测量值大于真实值；图b电路测量由于电压表的分流使测量值小于真实值．

答案：

Rx1　大于　小于

3．（2015·江苏卷）小明利用如题图所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻

（1）图中电流表的示数为________A.

（2）调节滑动变阻器，电压表和电流表的示数记录如下

U（V）

1.45

1.36

1.27

1.16

1.06

I（A）

0.12

0.20

0.28

0.36

0.44

请根据表中的数据，在答题卡的方格纸上作出U－I图线．

由图线求得：

电动势E＝________V：

内阻r＝________Ω.

（3）实验时，小明进行了多次测量，花费了较长时间，测量期间一直保持电路闭合，其实从实验误差考虑，这样的操作不妥，因为_________________________________________________________．

解析：

（1）由题目表格测量数据知，电流表使用0.6A，则读数为0.44；

（2）描点画图，如图所示：

根据U＝－Ir＋E：

图线的斜率等于内阻r＝1.2Ω；（3）干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大．

答案：

（1）0.44　

（2）U－I图象如解析图所示

1．60（1.58～1.62都算对）　1.2（1.18～1.26都算对）

（3）干电池长时间使用后，电动势和内阻会发生变化，导致实验误差增大

4．（2016·四川卷）用如图所示电路测量电源的电动势和内阻．实验器材：

待测电源（电动势约3V，内阻约2Ω），保护电阻R1（阻值10Ω）和R2（阻值5Ω），滑动变阻器R，电流表A，电压表V，开关S，导线若干．

实验主要步骤：

①将滑动变阻器接入电路和阻值调到最大，闭合开关；

②逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数U和相应电流表的示数I；

③以U为纵坐标，I为横坐标，作U－I图线（U、I都用国际单位）；

④求出U－I图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a.

回答下列问题：

（1）电压表最好选用________________；电流表最好选用________________．

A．电压表（0～3V，内阻约15kΩ）

B．电压表（0～3V，内阻约3kΩ）

C．电流表（0～200mA，内阻约2Ω）

D．电流表（0～30mA，内阻约2Ω）

（2）滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大．两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是________．

A．两导线接在滑动变阻器电阻丝两端接线柱

B．两导线接在滑动变阻器金属杆两端接线柱

C．一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端的接线柱

D．一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱，另一条导线接在电阻丝右端的接线柱

（3）选用k、a、R1和R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式E＝________，r＝________，代入数值可得E和r的测量值．

解析：

（1）电压表最好选用内阻较大的A；电路能达到的最大电流I＝＝A≈180mA，电流表最好选用C.

（2）滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大．说明外电路的电阻变大，滑动变阻器电阻变大，则两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱，故选C.

（3）根据U－I线的在U轴上的截距等于电动势E，则E＝ka；斜率等于内阻与R2之和，则r＝k－R2.

答案：

（1）A　C　

（2）C　（3）ka　k－R2

5．（2015·广东卷）某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括电压表（内阻约为3kΩ）、电流表（内阻约为1Ω）、定值电阻等．

①使用多用电表粗测元件X的电阻．选择“×1”欧姆挡测量，示数如图（a）所示，读数为________Ω.据此应选择图中的________（填“b”或“c”）电路进行实验．

②连接所选电路，闭合S；滑动变阻器的滑片P从左向右滑动，电流表的示数逐渐________（填“增大”或“减小”）；依次记录电流及相应的电压；将元件X换成元件Y，重复实验．

③图（a）是根据实验数据作出的U－I图线，由图可判断元件________（填“X”或“Y”）是非线性元件．

④该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R＝21Ω的定值电阻，测量待测电池组的电动势E和电阻r，如图（b）所示．闭合S1和S2，电压表读数为3.00V；断开S2，读数为1.00V，利用图（a）可算得E＝________V，r＝________Ω（结果均保留两位有效数字，视电压表为理想电压表）．

解析：

①欧姆表读数由图知：

10Ω，由U－I图象知x的电阻：

R＝Ω＝10Ω，＝Ω<＝Ω，所以用外接法．②P从左往右，分压变大则电流表示数增大．③由图知Y是非线性元件．④S2闭合：

E＝（r＋10），S2断开：

E＝（r＋21＋10），两式联立得：

E＝3.2V，r＝0.50Ω.

答案：

①10　b　②增大　③Y　④3.2　0.50