資源簡介

章末核心素養提升
一、電流、電阻、電功、電功率、電熱
例1 “熱得快”是生活中常用的一種電加熱器，其原理是將“熱得快”浸入液體中，給金屬線圈通入電流，電流做功散發出熱量，使液體很快被加熱。如圖所示為“熱得快”的輸電線中的一段導線，其兩端的電勢差是U，電荷從左向右定向移動，導線內的電流為I，通電時間為t，下列說法正確的是（　　）
A.在這段時間內，通過這段導線任一橫截面的電荷量為It
B.在這段時間內，靜電力做的功為UI
C.電流在這段導線中做功的功率為UIt
D.W＝UIt僅適用于純電阻電路，P＝UI對任何電路均適用
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例2 如圖所示為某同學家廚房的局部電路圖，已知輸電線路兩端的電壓為220 V，每條輸電線的電阻r為0.4 Ω，電燈的電阻RA約為240 Ω，電餅鐺的電阻RB約為48 Ω，則下列說法正確的是（　　）
A.僅閉合S2時，輸電線的發熱功率與電餅鐺的功率之比為1∶120
B.僅閉合S2時，電餅鐺的功率約為736 W
C.S1、S2均閉合時，通過輸電線的電流約為5.4 A
D.S1、S2均閉合時，電餅鐺工作5 s產生的熱量約為194.4 J
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例3 （多選）電風扇是一種利用電動機驅動扇葉旋轉，使空氣加速流通的家用電器，主要用于清涼解暑和流通空氣。當在風扇的電動機兩端接上220 V電壓后，電動機帶動風扇轉動，通過電動機內部線圈的電流為0.25 A，已知線圈電阻為R＝20 Ω，則（　　）
A.電動機消耗的功率為55 W
B.電動機的發熱功率為1.5 W
C.電動機的效率約為97.7%
D.若扇葉被卡住，則電動機的發熱功率為242 W
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二、電學實驗設計
1.儀器的選擇一般應考慮三方面因素
（1）安全因素，如通過電源、電表和電阻的電流不能超過其允許的最大電流。
（2）誤差因素，如選用電表量程時應考慮盡可能減小測量值的相對誤差；電壓表、電流表在使用時，要盡可能使指針偏轉到滿刻度的以上。
（3）便于操作，如選用滑動變阻器時應考慮對外供電電壓的變化范圍既能滿足實驗要求，又便于調節，滑動變阻器調節時應用到大部分電阻線，否則不便于操作。
2.選擇儀器的一般步驟
（1）根據實驗要求設計合理的實驗電路。
（2）根據電路選擇滑動變阻器。
（3）選定電源，選擇電壓表和電流表以及所用的量程。
3.連接實物圖的基本方法
（1）畫出實驗電路圖。
（2）分析各元件的連接方式，明確電表量程。
（3）畫線連接各元件，一般先從電源正極（或負極）開始，到開關，再到滑動變阻器等，按順序以單線連接方式將干路中要串聯的元件依次串聯起來；其次將要并聯的元件再并聯到電路中去。
（4）連接完畢，應進行檢查，檢查電路也應按照連線的方法和順序進行。
4.電阻的測量方法
（1）伏安法
測量原理是歐姆定律，用電流表與電壓表分別測出電阻的電流和電壓，根據R＝即可求得電阻的阻值。
（2）替代法
實驗方法：利用“替代法”測量電阻的電路圖如圖所示。圖中R1為滑動變阻器，R2為電阻箱，Rx為待測電阻，A為電流表，利用該電路，經過如下步驟可以測得待測電阻Rx的阻值。
①閉合S1和S3，斷開S2，調節R1的阻值，使電流表讀數等于某個數值I0；
②閉合S1和S2，斷開S3，保持R1不變，調節R2，使電流表讀數等于I0，然后讀出R2的值，則待測電阻Rx＝R2。
（3）半偏法測電壓表、電流表的內阻
①半偏法測電流表內阻
如圖所示，閉合S1，斷開S2，調節滑動變阻器R1，使電流表讀數達到滿偏值I0；保持R1不變，閉合S2，調節電阻箱R2，使電流表的讀數為，然后讀出R2的值，則有RA＝R2。
②半偏法測電壓表內阻
如圖所示，閉合開關S，將電阻箱R2的阻值調為零，調節滑動變阻器R1，使電壓表達到滿偏值U0；保持R1不變，調節R2，使電壓表的示數為，記下此時電阻箱的示數R2，則有RV＝R2。
例4 （替代法測電阻）某學習小組測量待測電阻Rx的阻值，實驗電路如圖甲所示，步驟如下：
（a）將電阻箱阻值調為某一定值接入P、Q之間，閉合開關S。適當移動滑動變阻器的滑片后，保持滑片的位置不變，改變電阻箱R的阻值，得到6組電流表的示數I與R的數據如表所示。
（b）撤去電阻箱，將待測電阻Rx接入P、Q之間，得到電流表讀數為0.46 A。
電阻R/Ω 4.5 6.5 8.5 10.5 12.5 14.5
電流I/A 0.60 0.42 0.32 0.27 0.23 0.20
（1）請根據表格中的實驗數據在圖乙所示的I－R圖像中描點并畫出圖線。
（2）利用畫出的I－R圖像可得Rx＝　　　　Ω（結果保留2位有效數字），考慮到電流表存在內阻，待測電阻的測量值　　　　（選填“偏大”“偏小”或“不變”）。
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例5 （半偏法測電流表內阻）為了將小量程電流表改裝成量程為0～3 V的電壓表，實驗器材如下：
A.電流表G：滿偏電流為300 μA，內阻約為100 Ω
B.干電池E：電壓為3 V
C.滑動變阻器R1：最大阻值為500 Ω，最大電流為1 A
D.滑動變阻器R2：最大阻值為15 kΩ，最大電流為0.5 A
E.電阻箱R0：最大值為999.9 Ω，最大電流為0.5 A
F.電阻箱R：最大值為9 999.9 Ω，最大電流為0.5 A
G.開關兩個，導線若干。
請回答下列問題：
（1）為盡可能準確測量電流表的內阻，應選用如圖甲中的　　　　（選填“A”或“B”）電路。
（2）根據所選電路完成實物電路的連接。閉合開關S1，調節滑動變阻器使電流表的示數為300 μA；然后保持滑動變阻器的滑片位置不變，閉合開關S2，調節電阻箱R0的阻值，當R0＝200 Ω時電流表示數如圖乙所示，則流過電流表的電流為　　　　μA，電流表內阻的測量值為　　　　Ω。
（3）再將上述電流表與電阻箱R串聯改裝成量程為0～3 V的電壓表，則電阻箱R接入電路的阻值應為　　　　kΩ。
（4）若用改裝后的電壓表測量某電路電壓，則電壓測量值　　　　（選填“大于”“等于”或“小于”）真實值。
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例6 （半偏法測電壓表內阻）電壓表滿偏時通過該表的電流是半偏時通過該表電流的兩倍。某同學利用這一事實測量電壓表的內阻（半偏法），實驗室提供的器材如下：
待測電壓表V（量程3 V，內阻約為3 000 Ω）、電阻箱R0（最大阻值為99 999.9 Ω）、滑動變阻器R1（最大阻值100 Ω、額定電流2 A）、直流電源E（電壓為6 V）、開關兩個、導線若干。
（1）圖中虛線框內為該同學設計的測量電壓表內阻的電路圖的一部分，將電路圖補充完整。
（2）根據設計的電路圖，補充完整實驗步驟：
①移動滑動變阻器的滑片，以保證通電后電壓表所在支路分壓最小；
②閉合開關S1、S2，調節R1，使電壓表的指針滿偏：
③____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________；
④讀取電阻箱所示的電阻值，此即為測得的電壓表內阻。
（3）將這種方法測出的電壓表內阻記為RV′，與電壓表內阻的真實值RV相比，RV′　　　　RV（選填“>”“＝”或“<”），主要理由是______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
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章末核心素養提升
知識網絡構建
　正電荷　　ρ　UIt　UI　I2Rt　電熱　R1＋R2＋…　＋＋…　ρ　I2Rt
核心素養提升
例1 A　[由電流定義式I＝，可知t時間內通過這段導線任一橫截面的電荷量q＝It，A正確；在這段時間內，靜電力做的功為W＝qU＝UIt，B錯誤；電流在這段電路中做功的功率P＝＝UI，C錯誤；W＝UIt和P＝UI對任何電路均適用，D錯誤。]
例2 C　[僅閉合S2時，電路中連接有電餅鐺和輸電線上的電阻，輸電線的阻值r線＝2r＝0.8 Ω，根據功率公式P＝I2R，可得輸電線的發熱功率與電餅鐺的功率之比P1∶P2＝r線∶RB＝1∶60，A錯誤；僅閉合S2時，電路中的電流I′＝，則電餅鐺的功率P2＝I′2RB，解得P2≈976 W，B錯誤；開關S1、S2均閉合，電路中的總阻值為R總＝2r＋，通過輸電線的電流I1＝，聯立解得I1≈5.4 A，C正確；根據RA∶RB＝5∶1，由于并聯電路兩端的電壓相等，則通過電燈和電餅鐺的電流之比為I2∶I3＝1∶5，且I1＝I2＋I3，電餅鐺工作5 s產生的熱量Q＝IRBt，聯立解得Q＝4 860 J，D錯誤。]
例3 AC　[電動機消耗的功率P＝UI＝55 W，A正確；風扇轉動時，電動機的發熱功率P熱＝I2R＝1.25 W，B錯誤；電動機的效率η＝×100%≈97.7%，C正確；扇葉被卡住，則電動機所有功率均用于發熱，即P熱′＝＝2 420 W，D錯誤。]
例4 (1)圖見解析　(2)5.9(5.5～6.0均可)　不變
解析　(1)橫軸每小格表示0.5 Ω，縱軸每小格表示0.02 A，根據實驗數據在I－R圖像中描點，用平滑曲線連線即可，如圖所示。
(2)當I＝0.46 A時，由圖像讀得R＝5.9 Ω，即Rx＝5.9 Ω，5.5 Ω～6.0 Ω均算正確；
I－R圖線中，兩者是一一對應的關系，根據I的值可以直接從測繪的I－R圖像中讀出待測電阻的阻值，接電阻箱與接待測電阻時，電流表的內阻都存在，因此原理上不會因為電流表存在內阻而產生誤差，所以，待測電阻的測量值不受影響。
例5 (1)B　(2)200　100　(3)9.9　(4)小于
解析　(1)由“半偏法”測量電流表內阻的原理可知，先閉合開關S1，調節滑動變阻器，使電流表滿偏；然后閉合開關S2，調節電阻箱，使電流表半偏，讀出電阻箱的阻值即為電流表的內阻；其中當閉合開關S2時，認為電路中的總電流不變，這樣必須要求滑動變阻器的阻值比電流表的內阻大得多，即滑動變阻器應該選擇R2，電路選擇B。
(2)由題圖乙可知，電流表讀數為200 μA，則通過電阻箱的電流100 μA；電阻箱R0的阻值等于電流表內阻的2倍，即電流表內阻測量值為100 Ω。
(3)將上述電流表與電阻箱R串聯改裝成量程為0～3 V的電壓表，則電阻箱R接入電路的阻值應為R＝－Rg＝Ω＝9 900 Ω＝9.9 kΩ。
(4)若用改裝后的電壓表測量某電路電壓，當電壓表并聯到被測電路上后，電阻減小，則電壓表兩端的電壓減小，即電壓測量值小于真實值。
例6 (1)見解析　(2)見解析　(3)>
電壓表所在支路電阻增大，分得的電壓增大
解析　(1)因滑動變阻器阻值較小，所以選擇滑動變阻器的分壓接法。
實驗電路如圖所示。
(2)③保持滑動變阻器滑片的位置不變，斷開S2，調節電阻箱R0，使電壓表的指針半偏。
(3)斷開S2，調節電阻箱使電壓表成半偏狀態，電壓表所在支路總電阻增大，分得的電壓也增大；此時R0兩端的電壓大于電壓表的半偏電壓，故RV′>RV(其他合理說法同樣正確)。(共28張PPT)
章末核心素養提升
第3章　恒定電流
目 錄
CONTENTS
知識網絡構建
01
核心素養提升
02
知識網絡構建
1
核心素養提升
2
A
一、電流、電阻、電功、電功率、電熱
例1 “熱得快”是生活中常用的一種電加熱器，其原理是將“熱得快”浸入液體中，給金屬線圈通入電流，電流做功散發出熱量，使液體很快被加熱。如圖所示為“熱得快”的輸電線中的一段導線，其兩端的電勢差是U，電荷從左向右定向移動，導線內的電流為I，通電時間為t，下列說法正確的是(　　)
A.在這段時間內，通過這段導線任一橫截面的電荷量為It
B.在這段時間內，靜電力做的功為UI
C.電流在這段導線中做功的功率為UIt
D.W＝UIt僅適用于純電阻電路，P＝UI對任何電路均適用
C
例2 如圖所示為某同學家廚房的局部電路圖，已知輸電線路兩端的電壓為220 V，每條輸電線的電阻r為0.4 Ω，電燈的電阻RA約為240 Ω，電餅鐺的電阻RB約為48 Ω，則下列說法正確的是(　　)
A.僅閉合S2時，輸電線的發熱功率與電餅鐺的功率之比為1∶120
B.僅閉合S2時，電餅鐺的功率約為736 W
C.S1、S2均閉合時，通過輸電線的電流約為5.4 A
D.S1、S2均閉合時，電餅鐺工作5 s產生的熱量約為194.4 J
AC
例3 (多選)電風扇是一種利用電動機驅動扇葉旋轉，使空氣加速流通的家用電器，主要用于清涼解暑和流通空氣。當在風扇的電動機兩端接上220 V電壓后，電動機帶動風扇轉動，通過電動機內部線圈的電流為0.25 A，已知線圈電阻為R＝20 Ω，則(　　)
A.電動機消耗的功率為55 W
B.電動機的發熱功率為1.5 W
C.電動機的效率約為97.7%
D.若扇葉被卡住，則電動機的發熱功率為242 W
二、電學實驗設計
2.選擇儀器的一般步驟
(1)根據實驗要求設計合理的實驗電路。
(2)根據電路選擇滑動變阻器。
(3)選定電源，選擇電壓表和電流表以及所用的量程。
3.連接實物圖的基本方法
(1)畫出實驗電路圖。
(2)分析各元件的連接方式，明確電表量程。
(3)畫線連接各元件，一般先從電源正極(或負極)開始，到開關，再到滑動變阻器等，按順序以單線連接方式將干路中要串聯的元件依次串聯起來；其次將要并聯的元件再并聯到電路中去。
(4)連接完畢，應進行檢查，檢查電路也應按照連線的方法和順序進行。
4.電阻的測量方法
(2)替代法
實驗方法：利用“替代法”測量電阻的電路圖如圖所示。圖中R1為滑動變阻器，R2為電阻箱，Rx為待測電阻，A為電流表，利用該電路，經過如下步驟可以測得待測電阻Rx的阻值。
①閉合S1和S3，斷開S2，調節R1的阻值，使電流表讀數等于某個數值I0；
②閉合S1和S2，斷開S3，保持R1不變，調節R2，使電流表讀數等于I0，然后讀出R2的值，則待測電阻Rx＝R2。
例4 (替代法測電阻)某學習小組測量待測電阻Rx的阻值，實驗電路如圖甲所示，步驟如下：
(a)將電阻箱阻值調為某一定值接入P、Q之間，閉合開關S。適當移動滑動變阻器的滑片后，保持滑片的位置不變，改變電阻箱R的阻值，得到6組電流表的示數I與R的數據如表所示。
(b)撤去電阻箱，將待測電阻Rx接入P、Q之間，得到電流表讀數為0.46 A。
電阻R/Ω 4.5 6.5 8.5 10.5 12.5 14.5
電流I/A 0.60 0.42 0.32 0.27 0.23 0.20
(1)請根據表格中的實驗數據在圖乙所示的I－R圖像中描點并畫出圖線。
(2)利用畫出的I－R圖像可得Rx＝________Ω(結果保留2位有效數字)，考慮到電流表存在內阻，待測電阻的測量值________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。
解析　(1)橫軸每小格表示0.5 Ω，縱軸每小格表示0.02 A，根據實驗數據在I－R圖像中描點，用平滑曲線連線即可，如圖所示。
(2)當I＝0.46 A時，由圖像讀得R＝5.9 Ω，即Rx＝5.9 Ω，5.5 Ω～6.0 Ω均算正確；
I－R圖線中，兩者是一一對應的關系，根據I的值可以直接從測繪的I－R圖像中讀出待測電阻的阻值，接電阻箱與接待測電阻時，電流表的內阻都存在，因此原理上不會因為電流表存在內阻而產生誤差，所以，待測電阻的測量值不受影響。
答案　(1)圖見解析　(2)5.9(5.5～6.0均可)　不變
例5 (半偏法測電流表內阻)為了將小量程電流表改裝成量程為0～3 V的電壓表，實驗器材如下：
A.電流表G：滿偏電流為300 μA，內阻約為100 Ω
B.干電池E：電壓為3 V
C.滑動變阻器R1：最大阻值為500 Ω，最大電流為1 A
D.滑動變阻器R2：最大阻值為15 kΩ，最大電流為0.5 A
E.電阻箱R0：最大值為999.9 Ω，最大電流為0.5 A
F.電阻箱R：最大值為9 999.9 Ω，最大電流為0.5 A
G.開關兩個，導線若干。
請回答下列問題：
(1)為盡可能準確測量電流表的內阻，應選用如圖甲中的________(選填“A”或“B”)電路。
(2)根據所選電路完成實物電路的連接。閉合開關S1，調節滑動變阻器使電流表的示數為300 μA；然后保持滑動變阻器的滑片位置不變，閉合開關S2，調節電阻箱R0的阻值，當R0＝200 Ω時電流表示數如圖乙所示，則流過電流表的電流為________μA，電流表內阻的測量值為________Ω。
(3)再將上述電流表與電阻箱R串聯改裝成量程為0～3 V的電壓表，則電阻箱R接入電路的阻值應為________kΩ。
(4)若用改裝后的電壓表測量某電路電壓，則電壓測量值________(選填“大于”“等于”或“小于”)真實值。
解析　(1)由“半偏法”測量電流表內阻的原理可知，先閉合開關S1，調節滑動變阻器，使電流表滿偏；然后閉合開關S2，調節電阻箱，使電流表半偏，讀出電阻箱的阻值即為電流表的內阻；其中當閉合開關S2時，認為電路中的總電流不變，這樣必須要求滑動變阻器的阻值比電流表的內阻大得多，即滑動變阻器應該選擇R2，電路選擇B。
(2)由題圖乙可知，電流表讀數為200 μA，則通過電阻箱的電流100 μA；電阻箱R0的阻值等于電流表內阻的2倍，即電流表內阻測量值為100 Ω。
(4)若用改裝后的電壓表測量某電路電壓，當電壓表并聯到被測電路上后，電阻減小，則電壓表兩端的電壓減小，即電壓測量值小于真實值。
答案　(1)B　(2)200　100　(3)9.9　(4)小于
例6 (半偏法測電壓表內阻)電壓表滿偏時通過該表的電流是半偏時通過該表電流的兩倍。某同學利用這一事實測量電壓表的內阻(半偏法)，實驗室提供的器材如下：
待測電壓表V(量程3 V，內阻約為3 000 Ω)、電阻箱R0(最大阻值為99 999.9 Ω)、滑動變阻器R1(最大阻值100 Ω、額定電流2 A)、直流電源E(電壓為6 V)、開關兩個、導線若干。
(1)圖中虛線框內為該同學設計的測量電壓表內阻的電路圖的一部分，將電路圖補充完整。
(2)根據設計的電路圖，補充完整實驗步驟：
①移動滑動變阻器的滑片，以保證通電后電壓表所在支路分壓最小；
②閉合開關S1、S2，調節R1，使電壓表的指針滿偏：
③____________________________________________________________________
__________________________________________________________________；
④讀取電阻箱所示的電阻值，此即為測得的電壓表內阻。
(3)將這種方法測出的電壓表內阻記為RV′，與電壓表內阻的真實值RV相比，RV′________RV(選填“>”“＝”或“<”)，主要理由是__________________________
_____________________________________________________________________。
解析　(1)因滑動變阻器阻值較小，所以選擇滑動變阻器的分壓接法。
實驗電路如圖所示。
(2)③保持滑動變阻器滑片的位置不變，斷開S2，調節
電阻箱R0，使電壓表的指針半偏。
(3)斷開S2，調節電阻箱使電壓表成半偏狀態，電壓表
所在支路總電阻增大，分得的電壓也增大；此時R0兩
端的電壓大于電壓表的半偏電壓，故RV′>RV(其他合理說法同樣正確)。
答案　(1)見解析　(2)見解析　(3)> 電壓表所在支路電阻增大，分得的電壓增大

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