資源簡介

章末核心素養提升
一、電源的U－I圖像與外電阻U－I圖像問題
當出現電源的U－I圖線與某電阻的U－I圖線，且它們組成閉合電路時，關鍵是理解此時流過電源的電流和流過電阻的電流相等。且電源的路端電壓即為電阻兩端的電壓。若理解不了這個條件，則題目找不到切入點，無法解決。
例1 (多選)硅光電池是一種太陽能電池，具有低碳環保的優點。如圖所示，圖線a是該電池在某光照強度下路端電壓U和電流I的關系圖像，圖線b是某電阻R的U－I圖像。當它們組成閉合回路時，下列說法正確的是(　　)
A.電池的內阻r＝
B.電池的效率為η＝×100%
C.硅光電池的內阻消耗的熱功率Pr＝U2I1－U1I2
D.電源的輸出功率P＝U1I1
例2 (多選)如圖所示，直線A為電源的U－I圖線，曲線B為某小燈泡L1的U－I圖線的一部分，用該電源和小燈泡L1組成閉合電路時，小燈泡恰好能正常發光，則下列說法中正確的是(　　)
A.此電源的內阻為 Ω
B.小燈泡L1的額定功率為6 W
C.把小燈泡L1換成“3 V　20 W”的小燈泡L2，電源的輸出功率將變小
D.此時電源的效率為75%
二、電學實驗的設計、儀器選擇及實物連線
1.電學實驗設計的“三原則”
(1)安全性原則
設計方案時，應安全可靠，不會對儀器、器材造成損壞。
①選用器材時，應考慮儀器、器材的性能及量值(如儀表的量程、電器的額定值等)的要求。
②設計方案時，應準備好保護措施。
(2)精確性原則
實驗誤差應控制在誤差允許的范圍之內，盡可能選擇誤差較小的方案。
①在安裝器材時或在使用儀器之前，應按實驗要求對器材、儀器精心調整。如在使用某些儀表前，應進行機械調零。
②選用合適的測量工具(直尺、儀表)及合適的量程范圍，使之與被測數值相匹配。如使用多用電表測量某電阻時，應選用合適的擋位，使測量時電表指針指在中央刻度值附近。
③實驗中可能出現因操作不當帶來的偶然誤差，往往需要多次重復實驗，獲取多組實驗數據，以備選取有效數據。
④設計合理的數據處理方式，如將多組有效數據相加后除以測量次數，取其算術平均值(一般求待測量的算術平均值，而不求某些中間量的算術平均值)。
(3)簡便性、直觀性原則
設計實驗應便于操作、讀數及進行數據處理和實驗者觀察。
2.實物連線的“三注意”
(1)連線順序：畫線連接各元件，一般先從電源正極開始，按照電路原理圖依次到開關，再到滑動變阻器，按順序以單線連接方式將主電路中串聯的元件依次串聯起來，其次將要并聯的元件并聯到電路中去。
(2)避免交叉：連線時要將導線接在接線柱上，兩條導線不能交叉。
(3)“正負”接線柱：要注意電表的量程和正、負接線柱，要使電流從電表的正接線柱流入，從負接線柱流出。
例3 (2023·全國乙卷，23)一學生小組測量某金屬絲(阻值約十幾歐姆)的電阻率。現有實驗器材：螺旋測微器、米尺、電源E、電壓表(內阻非常大)、定值電阻R0(阻值10.0 Ω)、滑動變阻器R、待測金屬絲、單刀雙擲開關K、開關S、導線若干。圖(a)是學生設計的實驗電路原理圖。完成下列填空：
(1)實驗時，先將滑動變阻器R接入電路的電阻調至最大，閉合S。
(2)將K與1端相連，適當減小滑動變阻器R接入電路的電阻，此時電壓表讀數記為U1，然后將K與2端相連，此時電壓表讀數記為U2。由此得到流過待測金屬絲的電流I＝________，金屬絲的電阻r＝________(結果均用R0、U1、U2表示)。
(3)繼續微調R，重復(2)的測量過程，得到多組測量數據，如下表所示：
U1(mV) 0.57 0.71 0.85 1.14 1.43
U2(mV) 0.97 1.21 1.45 1.94 2.43
(4)利用上述數據，得到金屬絲的電阻r＝14.2 Ω。
(5)用米尺測得金屬絲長度L＝50.00 cm。用螺旋測微器測量金屬絲不同位置的直徑，某次測量的示數如圖(b)所示，該讀數為d＝________mm。多次測量后，得到直徑的平均值恰與d相等。
(6)由以上數據可得，待測金屬絲所用材料的電阻率ρ＝________×10－7 Ω·m(保留2位有效數字)。
例4 某同學為測量玩具電瓶車上蓄電池的電動勢和內電阻，現有如下實驗器材：
A.電壓表V(0～10 V，內阻約為3 kΩ)
B.電流表A(0～0.6 A，內阻約為2 Ω)
C.定值電阻R0＝13 Ω
D.滑動變阻器R(0～50 Ω)
E.待測蓄電池
F.開關S、導線若干
為了便于進行實驗和保護蓄電池，該同學給蓄電池串聯了一個定值電阻R0。實驗中，多次調節外電阻R，讀出相應的電壓表和電流表示數U和I，通過描點、作圖得到如圖所示的U－I圖像。
(1)為使測量結果盡量準確，應該選擇________(填“甲”或“乙”)電路圖。
(2)由圖像信息可知，蓄電池的電動勢E＝________V，內電阻r＝________Ω。
(3)實驗中電表內阻會引起實驗誤差，若電壓表內阻RV已知，在甲電路中電壓表示數U和電流表示數I滿足表達式U＝kI＋b，k、b均為常數，則b＝________(結果用RV、R0、r、E表示)。
章末核心素養提升
知識網絡構建
　nSvq　　IR　　ρ　　ρ　　　UIt　UI　　EI　UI　I2r　
核心素養提升
例1 ABD　[由閉合電路歐姆定律得U＝E－Ir，當I＝0時，E＝U，由圖線a與縱軸的交點讀出電動勢E＝U2，硅光電池和電阻R組成閉合回路時，根據兩圖線交點處的信息可知，電阻的電壓為U1時，內阻r＝＝，A正確；電池的效率η＝×100%，B正確；內阻消耗的熱功率Pr＝U2I1－U1I1，C錯誤；電源的路端電壓為U1，電流為I1，則輸出功率P＝U1I1，D正確。]
例2 BD　[由圖線A讀出電源的電動勢為E＝4 V，圖線A的斜率的絕對值表示電源的內阻，則r＝ Ω＝0.5 Ω(注意縱坐標不是從0開始變化的)，A錯誤；小燈泡與電源連接時恰好正常發光，A、B兩圖線的交點表示小燈泡的工作狀態，可知其電壓U1＝3 V，I1＝2 A，則小燈泡L1的額定功率為P＝U1I1＝6 W，B正確；由P＝知，小燈泡L2正常工作時的電阻為R2＝＝ Ω＝0.45 Ω，更接近電源內阻，不能判斷輸出功率一定變小，C錯誤；電源的效率為η＝×100%＝×100%＝×100%＝75%，D正確。]
例3 (2)　　(5)0.150　(6)5.0
解析　(2)由于電壓表內阻非常大，故K接2時電壓表兩端電壓與K接1時金屬絲和R0兩端電壓之和相等，即U2＝U1＋IR0，故流過金屬絲的電流I＝，由電阻的定義式可知金屬絲的電阻r＝＝。
(5)由題圖(b)可知螺旋測微器的固定刻度讀數為0 mm，可動刻度讀數為15.0×0.01 mm＝0.150 mm，故該讀數為d＝0.150 mm。
(6)金屬絲的橫截面積S＝πd2，由電阻定律有r＝ρ，將相關數據代入解得ρ＝5.0×10－7 Ω·m。
例4 (1)甲　(2)12　2　(3)E
解析　(1)因電流表內阻對電池內阻的影響較大，則實驗應該采用甲電路。
(2)由U－I圖像可知，蓄電池的電動勢E＝12 V，內電阻r＝－R0＝ Ω－13 Ω＝2 Ω。
(3)由題圖甲電路可得E＝U＋(r＋R0)
即U＝－I
則b＝E。(共24張PPT)
章末核心素養提升
第二章　電路及其應用
目 錄
CONTENTS
知識網絡構建
01
核心素養提升
02
知識網絡構建
1
電路及其應用
電
路
及
其
應
用
電路及其應用
核心素養提升
2
一、電源的U－I圖像與外電阻U－I圖像問題
當出現電源的U－I圖線與某電阻的U－I圖線，且它們組成閉合電路時，關鍵是理解此時流過電源的電流和流過電阻的電流相等。且電源的路端電壓即為電阻兩端的電壓。若理解不了這個條件，則題目找不到切入點，無法解決。
ABD
例1 (多選)硅光電池是一種太陽能電池，具有低碳環保的優點。如圖所示，圖線a是該電池在某光照強度下路端電壓U和電流I的關系圖像，圖線b是某電阻R的
U－I圖像。當它們組成閉合回路時，下列說法正確的是(　 　)
BD
例2 (多選)如圖所示，直線A為電源的U－I圖線，曲線B為某小燈泡L1的U－I圖線的一部分，用該電源和小燈泡L1組成閉合電路時，小燈泡恰好能正常發光，則下列說法中正確的是(　　)
二、電學實驗的設計、儀器選擇及實物連線
1.電學實驗設計的“三原則”
(1)安全性原則
設計方案時，應安全可靠，不會對儀器、器材造成損壞。
①選用器材時，應考慮儀器、器材的性能及量值(如儀表的量程、電器的額定值等)的要求。
②設計方案時，應準備好保護措施。
(2)精確性原則
實驗誤差應控制在誤差允許的范圍之內，盡可能選擇誤差較小的方案。
①在安裝器材時或在使用儀器之前，應按實驗要求對器材、儀器精心調整。如在使用某些儀表前，應進行機械調零。
②選用合適的測量工具(直尺、儀表)及合適的量程范圍，使之與被測數值相匹配。如使用多用電表測量某電阻時，應選用合適的擋位，使測量時電表指針指在中央刻度值附近。
③實驗中可能出現因操作不當帶來的偶然誤差，往往需要多次重復實驗，獲取多組實驗數據，以備選取有效數據。
④設計合理的數據處理方式，如將多組有效數據相加后除以測量次數，取其算術平均值(一般求待測量的算術平均值，而不求某些中間量的算術平均值)。
(3)簡便性、直觀性原則
設計實驗應便于操作、讀數及進行數據處理和實驗者觀察。
2.實物連線的“三注意”
(1)連線順序：畫線連接各元件，一般先從電源正極開始，按照電路原理圖依次到開關，再到滑動變阻器，按順序以單線連接方式將主電路中串聯的元件依次串聯起來，其次將要并聯的元件并聯到電路中去。
(2)避免交叉：連線時要將導線接在接線柱上，兩條導線不能交叉。
(3)“正負”接線柱：要注意電表的量程和正、負接線柱，要使電流從電表的正接線柱流入，從負接線柱流出。
例3 (2023·全國乙卷，23)一學生小組測量某金屬絲(阻值約十幾歐姆)的電阻率。現有實驗器材：螺旋測微器、米尺、電源E、電壓表(內阻非常大)、定值電阻R0(阻值10.0 Ω)、滑動變阻器R、待測金屬絲、單刀雙擲開關K、開關S、導線若干。圖(a)是學生設計的實驗電路原理圖。完成下列填空：
(1)實驗時，先將滑動變阻器R接入電路的電阻調至最大，閉合S。
(2)將K與1端相連，適當減小滑動變阻器R接入電路的電阻，此時電壓表讀數記為U1，然后將K與2端相連，此時電壓表讀數記為U2。由此得到流過待測金屬絲的電流I＝　　　　，金屬絲的電阻r＝　　　　(結果均用R0、U1、U2表示)。
(3)繼續微調R，重復(2)的測量過程，得到多組測量數據，如下表所示：
U1(mV) 0.57 0.71 0.85 1.14 1.43
U2(mV) 0.97 1.21 1.45 1.94 2.43
(4)利用上述數據，得到金屬絲的電阻r＝14.2 Ω。
(5)用米尺測得金屬絲長度L＝50.00 cm。用螺旋測微器測量金屬絲不同位置的直徑，某次測量的示數如圖(b)所示，該讀數為d＝　　　　mm。多次測量后，得到直徑的平均值恰與d相等。
(6)由以上數據可得，待測金屬絲所用材料的電阻率ρ＝　　　　×10－7 Ω·m(保留2位有效數字)。
(5)由題圖(b)可知螺旋測微器的固定刻度讀數為0 mm，可動刻度讀數為15.0×0.01 mm＝0.150 mm，故該讀數為d＝0.150 mm。
例4 某同學為測量玩具電瓶車上蓄電池的電動勢和內電阻，現有如下實驗器材：
A.電壓表V(0～10 V，內阻約為3 kΩ)
B.電流表A(0～0.6 A，內阻約為2 Ω)
C.定值電阻R0＝13 Ω
D.滑動變阻器R(0～50 Ω)
E.待測蓄電池
F.開關S、導線若干
為了便于進行實驗和保護蓄電池，該同學給蓄電池串聯了一個定值電阻R0。實驗中，多次調節外電阻R，讀出相應的電壓表和電流表示數U和I，通過描點、作圖得到如圖所示的U－I圖像。
(1)為使測量結果盡量準確，應該選擇　　　　(填“甲”或“乙”)電路圖。
(2)由圖像信息可知，蓄電池的電動勢E＝　　　　V，內電阻r＝　　　　Ω。
(3)實驗中電表內阻會引起實驗誤差，若電壓表內阻RV已知，在甲電路中電壓表示數U和電流
表示數I滿足表達式U＝kI＋b，k、b均為常數，則b＝　　　　(結果用RV、R0、r、E表示)。
解析　(1)因電流表內阻對電池內阻的影響較大，則實驗應該采用甲電路。

展開更多......

收起↑