高中物理第3章恒定電流學案（打包7套）魯科版.zip

高中物理第3章恒定電流學案（打包7套）魯科版.zip,高中物理,恒定,電流,打包,魯科版 第3章 恒定電流 章末分層突破 [自我校對] ①持續(xù)電壓?、赾＝3×108 m/s　 ③正電荷　④ ⑤nqSv?、蕖、? ⑧溫度　⑨UIt?、釻I ?I2Rt　?＝　?＞　 ?I＝I1＝I2＝…＝In　 ?U＝U1＋U2＋…＋Un　 ?R＝R1＋R2＋…＋Rn　 ?＝＝…＝＝I　 ?＝＝…＝＝I2　 ?I＝I1＋I2＋…＋In　 ?U＝U1＝U2＝…＝Un　 ＝＋＋…＋　 I1R1＝I2R2＝…＝InRn＝U PnRn＝U2 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 非純電阻電路的計算 對任何電路，電流的功恒為W＝UIt，在純電阻電路中，電流的功全部轉(zhuǎn)化為電路的內(nèi)能，即W＝Q，或UIt＝I2Rt＝t.對于非純電阻電路，電流的功除了轉(zhuǎn)化為電路的內(nèi)能外，還轉(zhuǎn)化為其他形式的能，即W>Q或UIt>I2Rt. 根據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒可知，在非純電阻電路上，電能的轉(zhuǎn)化為：W＝Q＋E其他，即UIt＝I2Rt＋E其他． 　直流電動機M接在如圖3-1所示的電路中，電壓表的示數(shù)是20 V，電流表的示數(shù)是1.0 A，限流電阻R＝5.0 Ω，可知(　　) 【導學號：34022025】 圖3-1 A．電動機的機械功率是20 W B．電阻R消耗的電功率是5 W C．電動機線圈的電阻是20 Ω D．電動機產(chǎn)生的電熱功率是20 W 【解析】　電動機線圈電阻不能由R＝求出，故C錯誤；R消耗的電功率P＝I2R＝1.02×5.0 W＝5 W，故B正確；電動機的機械功率P機＝P入－Pr＝IU－I2r＝20 W－I2r<20 W，故A、D錯誤． 【答案】　B 電動機的幾個功率 (1)輸入功率：電動機的總功率．由電動機電路的電流和電壓決定，計算：P總＝UI. (2)輸出功率：電動機做有用功的功率．如圖3-2所示，P出＝mgv(設重物勻速上升)． 圖3-2 (3)熱功率：電動機線圈上有電阻，電流通過線圈時要發(fā)熱，熱功率P熱＝I2rD. (4)功率關(guān)系P總＝P出＋P熱． 　含有電容器電路的分析與計算方法 電容器是一個儲存電能的元件．在直流電路中，當電容器充、放電時，電路里有充、放電電流，一旦電路達到穩(wěn)定狀態(tài)，電容器在電路中就相當于一個阻值無限大(只考慮電容器是理想的、不漏電的情況)的元件，有電容器的電路可看做是斷路，簡化電路時可去掉它．簡化后若要求電容器所帶的電荷量時，可在相應的位置補上． 1．靜態(tài)分析與動態(tài)分析 (1)靜態(tài)分析：穩(wěn)定狀態(tài)下，電容器在直流電路中起阻斷電流的作用，電容器兩極間存在電勢差，電容器容納一定的電量，并滿足Q＝CU. (2)動態(tài)分析：當直流電路中的電流和電勢分布發(fā)生變化影響到電容器支路兩端時，電容器的帶電量將隨之改變(在耐壓范圍內(nèi))，即電容器發(fā)生充、放電現(xiàn)象，并滿足ΔQ＝CΔU. 2．含有電容器的電路解題步驟 在直流電路中，電容器相當于電阻為無窮大的電路元件，此電路是斷路．解題步驟如下： (1)先將含電容器的支路去掉(包括與它串在同一支路上的電阻)，計算各部分的電流、電壓值； (2)電容器兩極板的電壓，等于它所在支路兩端點的電壓； (3)通過電容器的電壓和電容可求出電容器充電電量； (4)通過電容器的電壓和平行板間距離可求出兩板間電場強度，再分析電場中帶電粒子的運動． 　如圖3-3所示的電路中各元件電阻值分別為：R1＝R2＝10 Ω，R3＝R4＝20 Ω，電容C＝300 μF，電源電壓U＝6 V，內(nèi)阻不計，原先雙擲開關(guān)S與觸點2接觸，則當開關(guān)S從與觸點2接觸改為與觸點1接觸，待電路穩(wěn)定后，試求： (1)電容器C所帶電荷量； (2)若開關(guān)從與觸點1接觸改為與觸點2接觸，直到電流變?yōu)?時為止，求通過電阻R1的電荷量． 圖3-3 【解析】　(1)當開關(guān)S與1接觸時，R1、R2、R3、R4串聯(lián)，由分壓原理得，電容器兩端的電壓UC＝U＝3 V，所帶電荷量QC＝CUC＝9×10－4 C. (2)當開關(guān)S再與2接觸時，電容器放電，由分流作用得，通過電阻R1的電荷量QR1＝＝4.5×10－4 C. 【答案】　(1)9×10－4 C　(2)4.5×10－4 C 1．一根長為L、橫截面積為S的金屬棒，其材料的電阻率為ρ，棒內(nèi)單位體積自由電子數(shù)為n，電子的質(zhì)量為m、電荷量為e.在棒兩端加上恒定的電壓時，棒內(nèi)產(chǎn)生電流，自由電子定向運動的平均速率為v，則金屬棒內(nèi)的電場強度大小為(　　) 圖3-4 A. B. C．ρnev D. 【解析】　由電流定義可知：I＝＝＝neSv， 由歐姆定律可得：U＝IR＝neSv·ρ＝ρneLv， 又E＝，故E＝ρnev，選項C正確． 【答案】　C 2．如圖3-5所示，其中電流表A的量程為0.6 A，表盤均勻劃分為30個小格，每一小格表示0.02 A；R1的阻值等于電流表內(nèi)阻的；R2的阻值等于電流表內(nèi)阻的2倍．若用電流表A的表盤刻度表示流過接線柱1的電流值，則下列分析正確的是(　　) 圖3-5 A．將接線柱1、2接入電路時，每一小格表示0.04 A B．將接線柱1、2接入電路時，每一小格表示0.02 A C．將接線柱1、3接入電路時，每一小格表示0.06 A D．將接線柱1、3接入電路時，每一小格表示0.01 A 【解析】　設電流表A的內(nèi)阻為RA，用電流表A的表盤刻度表示流過接線柱1的電流值時，若將接線柱1、2接入電路，根據(jù)并聯(lián)電路的特點，(I1－IA)R1＝IARA，解得I1＝3IA＝0.06 A，則每一小格表示0.06 A；若將接線柱1、3接入電路，則(I2－IA)R1＝IARA，解得I2＝3IA＝0.06 A，則每一小格表示0.06 A．選項C正確． 【答案】　C 3．在伏安法測電阻的實驗中，待測電阻Rx約為200 Ω，電壓表 的內(nèi)阻約為2 kΩ，電流表?的內(nèi)阻約為10 Ω，測量電路中電流表的連接方式如圖3-6(a)或圖(b)所示，結(jié)果由公式Rx＝計算得出，式中U與I分別為電壓表和電流表的示數(shù)．若將圖(a)和圖(b)中電路測得的電阻值分別記為Rx1和Rx2，則________(填“Rx1”或“Rx2”)更接近待測電阻的真實值，且測量值Rx1________(填“大于”、“等于”或“小于”)真實值，測量值Rx2________(填“大于”、“等于”或“小于”)真實值． (a)　　　　　　　(b) 圖3-6 【解析】　根據(jù)串、并聯(lián)電路的特點解題．根據(jù)題意知>，電壓表的分流作用較顯著，故Rx1更接近待測電阻的真實值．圖(a)的測量值是Rx與RA串聯(lián)的電阻阻值，故Rx1>Rx真；圖(b)的測量值是Rx與RV并聯(lián)的電阻阻值，故Rx2Q；電功率P＝UI，熱功率P熱＝I2R，P>P熱． 3．(多選)關(guān)于電功、電功率和焦耳定律的說法正確的是(　　) A．電功率越大電流做功越快，電路中產(chǎn)生的焦耳熱一定越多 B．W＝UIt適用于任何電路，而電功計算式W＝I2Rt＝t適用于純電阻電路 C．非純電阻電路中，UI＞I2R D．Q＝I2Rt適用于任何電路 【解析】　電功率越大，電流做功越快，但電路中產(chǎn)生的焦耳熱不一定越多，故A不正確；W＝UIt是電功的定義式，適用于任何電路，而I＝只適用于純電阻電路，由此推導出的公式W＝I2Rt＝t只適用于純電阻電路，B正確；在非純電阻電路中，電流做的功＝焦耳熱＋其他形式的能，所以C正確；Q＝I2Rt是焦耳熱的定義式，適用于任何電路中焦耳熱的計算，D正確． 【答案】　BCD 4．規(guī)格為“220 V 36 W”的排氣扇，線圈電阻為40 Ω，求： (1)接上220 V電壓后，排氣扇轉(zhuǎn)化為機械能的功率和發(fā)熱的功率； (2)如果接上電源后，扇葉被卡住，不能轉(zhuǎn)動，求電動機消耗的功率和發(fā)熱的功率． 【解析】　(1)排氣扇在220 V電壓下正常工作電流I＝＝ A＝0.16 A， 發(fā)熱功率P熱＝I2R＝0.162×40 W＝1 W， 轉(zhuǎn)化為機械能的功率P機＝P－P熱＝(36－1) W＝35 W. (2)扇葉被卡住不能轉(zhuǎn)動后，電動機相當于純電阻，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，此時通過排氣扇的電流I′＝＝ A＝5.5 A；電動機消耗的功率等于發(fā)熱功率P′＝P熱＝I′U＝5.5×220 W＝1 210 W. 由于發(fā)熱量很大，將很快燒壞電動機線圈． 【答案】　(1)35 W　1 W　(2)1 210 W　1 210 W 電動機電路的分析方法： (1)電動機轉(zhuǎn)動時是非純電阻電路，電動機不轉(zhuǎn)動時是純電阻電路. (2)電動機的輸入功率即總功率P入＝IU，電動機的發(fā)熱功率P熱＝I2r，電動機的輸出功率P出＝P入－P熱. 6 第4節(jié)　串聯(lián)電路和并聯(lián)電路 學 習 目 標 知 識 脈 絡 1．理解串、并聯(lián)電路的電流、電壓、電阻特點和性質(zhì)，會用其解決實際問題．(重點) 2．能用分流和分壓原理將小量程電流表改裝成大量程電流表和電壓表，并會進行有關(guān)計算．(重點，難點) 3．會畫混聯(lián)電路的等效電路圖．(重點) 串 聯(lián) 電 路 的 分 壓 作 用 和 電 壓 表 特點 (1)在串聯(lián)電路中，各處的電流相等，表達式為I＝I1＝I2＝…＝In (2)串聯(lián)電路的總電壓等于各部分電壓之和，表達式為U＝U1＋U2＋…＋Un 性質(zhì) (1)串聯(lián)電路的等效總電阻為各電阻阻值之和 (2)電壓分配：各電阻兩端的電壓跟它們的阻值成正比 (3)功率分配：各電阻消耗的功率跟它們的阻值成正比 作用 由串聯(lián)電路的性質(zhì)(2)可知，串聯(lián)電路中的每一個電阻都要分擔一部分電壓，電阻越大，它分擔的電壓就越多，串聯(lián)電阻的這種作用稱為串聯(lián)電路的分壓作用 應用 實驗室中常用的電壓表就是利用串聯(lián)電路的分壓作用，由小量程的電流計改裝而成的 1．串聯(lián)電路中，當其中一個電阻增大，總電阻就增大．(√) 2．電流表改裝成電壓表時是串聯(lián)一個電阻．(√) 3．串聯(lián)電路中，在電路兩端電壓一定的情況下，電阻越大，其分得的電壓就越大．(√) 　 串聯(lián)電路的總功率和串聯(lián)電路中各電阻的功率有何關(guān)系？ 【提示】　串聯(lián)電路的總功率等于串聯(lián)電路中各電阻的功率之和． 實驗室有一表頭G，滿偏電流3 mA，內(nèi)阻100 Ω. 探討1：表頭G的滿偏電壓是多少？ 【提示】　Ug＝IgRg＝0.3 V. 探討2：用它作為電壓表測3 V的電壓，能直接測量嗎？怎么辦？ 【提示】　不能，讓表頭G與一個電阻串聯(lián)． 1．對小量程電流表G(表頭)的認識 (1)主要結(jié)構(gòu)：永久磁鐵和可轉(zhuǎn)動的線圈． (2)工作原理：通電后，線圈在磁場力的作用下帶動指針偏轉(zhuǎn)，指針的偏角與通過指針的電流成正比． (3)表頭的三個主要參數(shù) ①內(nèi)阻Rg：小量程電流表G的電阻． ②滿偏電流Ig：電流表G指針偏轉(zhuǎn)到最大刻度時的電流． ③滿偏電壓Ug：電流表G通過滿偏電流時，加在它兩端的電壓． 由歐姆定律可知：Ug＝IgRg. 圖3-4-1 2．將小量程電流計改裝成大量程的電壓表 (1)電流表改裝成電壓表的原理：將電流表的示數(shù)根據(jù)歐姆定律Ug＝IgRg換算成電壓值，可直接用于測電壓，只是量程Ug很?。绻o小量程電流表串聯(lián)一個分壓電阻，就可以用來測量較大的電壓，如圖3-4-2所示． 圖3-4-2 (2)改裝流程圖：如圖所示． (3)分壓電阻的計算： 由串聯(lián)電路的特點：U＝IgRg＋IgR，解得：R＝－Rg＝Rg＝Rg，因為電壓表擴大量程的倍數(shù)n＝，所以R＝(n－1)Rg. 1．如圖3-4-3所示，a、b、c為同一種材料做成的電阻，b與a的長度相等，橫截面積b是a的兩倍；c與a的橫截面積相等，長度是a的兩倍．當開關(guān)閉合后，三個理想電壓表的示數(shù)關(guān)系是(　　) 【導學號：34022024】 圖3-4-3 A．V2的示數(shù)是V1的2倍 B．V3的示數(shù)是V1的2倍 C．V3的示數(shù)是V2的2倍 D．V2的示數(shù)是V3的2倍 【解析】　由電阻定律R＝ρ知Ra＝2Rb，Rc＝2Ra＝4Rb，由串聯(lián)電路的電壓分配關(guān)系知＝＝，故U2＝U1，U3＝2U1，U3＝4U2，B正確，A、C、D錯誤． 【答案】　B 2．如圖3-4-4所示為一雙量程電壓表的示意圖，已知電流表G的量程為0～100 μA，內(nèi)阻為600 Ω，則圖中串聯(lián)的分壓電阻R1＝________Ω，R2＝________Ω. 圖3-4-4 【解析】　用5 V量程時，Ig＝；用15 V量程時，Ig＝，由以上兩式解得：R1＝4.94×104 Ω，R2＝105 Ω. 【答案】　4.94×104　105 理解電表改裝的兩點注意 1．無論表頭G改裝成電壓表還是電流表，它的三個特征量Ug、Ig、Rg是不變的，即通過表頭的最大電流Ig并不改變． 2．電表改裝的問題實際上是串、并聯(lián)電路中電流、電壓的計算問題，只要把表頭G看成一個電阻Rg即可，切記通過表頭的滿偏電流Ig是不變的． 并 聯(lián) 電 路 的 分 流 作 用 和 電 流 表　混 聯(lián) 電 路 1．并聯(lián)電路的特點及應用 特點 (1)并聯(lián)電路中各支路的電壓相等．表達式為U＝U1＝U2＝…＝Un (2)并聯(lián)電路的總電流等于各支路電流之和，表達式為I＝I1＋I2＋…＋In 性質(zhì) (1)并聯(lián)電路的等效總電阻R與各支路的電阻R1，R2……Rn的關(guān)系：＝＋＋…＋ (2)電流分配：通過各支路電阻的電流跟它們的阻值成反比 (3)功率分配：各個電阻消耗的功率跟它們的阻值成反比 作用 由并聯(lián)電路的性質(zhì)(2)可知，并聯(lián)電路中的每一個電阻都要分擔總電流的一部分，電阻越小，它分擔的電流就越大．并聯(lián)電阻的這種作用就稱為并聯(lián)電路的分流作用 應用 實驗室中常用的電流表就是利用并聯(lián)電路的分流作用，由電流計改裝而成的 2.混聯(lián)電路 (1)形式：串聯(lián)之中有并聯(lián)，并聯(lián)之中有串聯(lián)的電路． (2)方法：不管混聯(lián)電路多復雜，大都可以簡化為串聯(lián)電路和并聯(lián)電路． 1．并聯(lián)電路中，當其中一個支路電阻增大時，電路總電阻減?。?×) 2．混聯(lián)電路中，任一個電阻增大，總電阻就增大．(√) 3．并聯(lián)電路中，并聯(lián)電阻的個數(shù)越多總電阻越?。?√) 　 并聯(lián)電路的總功率和各支路功率有何關(guān)系？ 【提示】　并聯(lián)電路的總功率等于各支路功率之和． 實驗室有一表頭G，滿偏電流3 mA，內(nèi)阻100 Ω. 圖3-4-5 探討1：用它能直接測量3 A的電流嗎？ 【提示】　不能． 探討2：要改裝成一個大量程的電流表是串聯(lián)一個電阻，還是并聯(lián)一個電阻？ 【提示】　并聯(lián)． 1．關(guān)于電阻的幾個常用推論 (1)串聯(lián)電路的總電阻大于其中任一部分電路的電阻． (2)并聯(lián)電路的總電阻小于其中任一支路的電阻． (3)n個相同電阻R并聯(lián)時其總電阻為R總＝. (4)n個相同電阻R串聯(lián)時其總電阻為R總＝nR. (5)多個電阻無論串聯(lián)還是并聯(lián)，其中任一電阻增大或減小，總電阻也隨之增大或減小，以兩電阻R1、R2為例加以說明．串聯(lián)時R＝R1＋R2，并聯(lián)時R＝＝.可見，當R1或R2增大或減小時，R都隨之增大或減?。? (6)當一個大電阻和一個小電阻并聯(lián)時，總電阻接近小電阻． (7)當一個大電阻和一個小電阻串聯(lián)時，總電阻接近大電阻． 2．小量程電流表改成大量程電流表 (1)改裝原理：給小量程的電流計并聯(lián)一個分流電阻，就可以用來測量一個較大的電流，也就擴大了電流計的量程． (2)改裝流程圖：如圖3-4-6所示． 圖3-4-6 (3)分流電阻的計算：由并聯(lián)電路的特點：IgRg＝(I－Ig)R，解得R＝＝Rg/，因為電流計的量程擴大后的倍數(shù)為n＝，所以分流電阻的阻值為R＝. 3．由4個電阻連接成的混聯(lián)電路如圖3-4-7所示． 圖3-4-7 (1)求a、d之間的總電阻． (2)如果把42 V的電壓加在a、d兩端，通過每個電阻的電流是多少？ 【解析】　(1)由題圖可知Rcd＝＝ Ω＝2 Ω 故Rad＝R1＋R2＋Rcd＝8 Ω＋4 Ω＋2 Ω＝14 Ω. (2)由歐姆定律知I＝＝ A＝3 A，此即為通過R1、R2的電流．設通過R3、R4的電流分別為I3、I4， 則由并聯(lián)電路電壓相等，I3R3＝I4R4 即6I3＝3I4而I3＋I4＝3 A，解得I3＝1 A，I4＝2 A. 【答案】　(1)14 Ω　(2)3 A　3 A　1 A　2 A 4．現(xiàn)有一個靈敏電流計，它的滿偏電流為Ig＝1 mA，內(nèi)阻Rg＝200 Ω，若要將它改裝成量程為5 A的電流表，應________一個 ________Ω的電阻，改裝后的電流表測量電流時，指針指在表盤上原來0.2 mA處，則被測電流的大小是________． 【解析】　要把電流計改裝成量程更大的電流表，需要并聯(lián)一個小電阻，根據(jù)并聯(lián)的特點可知，兩支路兩端電壓相等，則IgRg＝(I－Ig)R，代入數(shù)據(jù)可得R≈0.04 Ω.因為量程擴大了5 000倍，所以原來0.2 mA處對應的電流為1 A. 【答案】　并聯(lián)　0.04　1 A 電表改裝四要點 (1)改裝電壓表需串聯(lián)一個大電阻，且串聯(lián)電阻的阻值越大，改裝后電壓表的量程越大； (2)改裝電流表需并聯(lián)一個小電阻，且并聯(lián)電阻的阻值越小，改裝后電流表的量程越大； (3)改裝過程把表頭看成一個電阻Rg，通過表頭的滿偏電流Ig是不變的； (4)改裝后電表的量程指的是當表頭達到滿偏電流時串聯(lián)電路的總電壓或并聯(lián)電路的總電流． 6