2022_2023学年新教材高中物理第12章电能能量守恒定律章末小结课件新人教版必修第三册（47张PPT）

(共47张PPT)
第十二章　电能　能量守恒定律
章 末 小 结
方法归纳提炼
进考场练真题
知识网络构建
知识网络构建
UIt　
UI　
I2Rt　
UIt　
E－Ir　
EI　
变阻器　
电阻箱　
电阻箱　
方法归纳提炼
(2021·山西省芮城中学、运城中学高二上学期期中)如图所示，2019年国庆群众游行队伍中的国徽彩车，不仅气势磅礴而且还是一辆电动车，充一次电可以走100公里左右。假设这辆电动彩车总质量为6.75×103 kg，当它匀速通过天安门前500 m的检阅区域时用时250 s，驱动电机的输入电流I＝10 A，电压为300 V，电动彩车行驶时所受阻力为车重的0.02倍。g取10 m/s2，不计摩擦，只考虑驱动电机的内阻发热损耗能量，求：
典例1
(1)驱动电机的输入功率；
(2)电动彩车通过天安门前时牵引汽车前进的机械功率；
(3)驱动电机的内阻和机械效率。
解析：(1)驱动电机的输入功率P入＝UI＝300 V×10 A＝3 000 W。
(2)电动彩车通过天安门前的速度v＝s/t＝2 m/s
电动彩车行驶时所受阻力f＝0.02mg＝0.02×6.75×103×10 N＝1.35×103 N
电动彩车匀速行驶时F＝f，故电动彩车通过天安门前时牵引汽车前进的机械功率P机＝Fv＝2 700 W。
(3)设驱动电机的内阻为R，由能量守恒定律得电机的发热功率：P热＝P入－P机＝3 000 W－2 700 W
又P热＝I2R
解得：驱动电机的内阻R＝3 Ω
驱动电机的机械效率η＝P机/P入×100%＝90%。
答案：(1)3 000 W　(2)2 700 W　(3)3 Ω；90%
3．电路的动态分析
分析依据是：闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律、串联电路的电压关系、并联电路的电流关系，常用规律：
(1)变化电阻本身和总电路变化规律相同；
(2)总电路上R增大时总电流I减小，路端电压U增大；
(3)和变化电阻有串联关系的看电流，即总电流减小时，该电阻的电流、电压都减小。
(4)和变化电阻有并联关系的看电压，即路端电压增大时，该电阻的电流、电压都增大。
4．闭合电路的U－I图像
图中a为电源的U－I图像，b为外电阻的U－I图像。
两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压；该点和原点之间的矩形的面积表示输出功率；
a的斜率的绝对值表示电源内阻大小；
b的斜率表示外电阻的大小；当两个斜率相等时
(即内、外电阻相等时)图中矩形面积最大，即电源的
输出功率最大。
(多选)(2021·浙江省绍兴一中高二上学期期中)如图甲所示电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动的过程中，四个理想电表的示数都发生变化．图乙中三条图线分别表示了三个电压表示数随电流表示数变化的情况，以下说法正确的是 (　　)
A．图线a表示的是电压表 V3的示数随电流表示数变化的情况
B．图线c表示的是电压表 V2的示数随电流表示数变化的情况
C．此过程中电压表 V1示数的变化量ΔU1和电流表示数变化量ΔI的比值变大
D．此过程中电压表 V3示数的变化量
ΔU3和电流表示数变化量ΔI的比值不变
典例2
ABD　
(4)方便操作原则：所设计的实验容易达到实验目的，且又简捷、方便。
(5)经济实惠原则：所设计的电路中所用的仪器应在大多数实验室能找到，本原则也可称为可实施原则。
2．电压表、电流表及多用电表的读数
(1)电压表、电流表和多用电表的直流电压、直流电流挡的读数，要看清选择的量程和分度值。
(2)多用电表的欧姆挡的读数要看清选择的倍率，如：×1、×10、×100等。
3．实验仪器的选取
(1)电源允许通过的最大电流要大于电路中的实际电流。
(2)用电器的额定电流应大于或等于通过它的实际电流。
(3)电压表和电流表的量程或改装后的量程不能小于被测电压和电流的最大值。
5．电路的实物连接方法
(1)先图后连，先串后并。
(2)看准极性，接线到柱。
(3)明确量程，检查定位。
6．数据的处理方法
(1)公式法：物理意义比较明确。
(2)图像法：有取平均值的效果，结果比较准确。
7．仪器代换
(1)一个定值电阻和一个已知内阻的电流表可以代换电压表。
(2)已知内阻的小量程电流表可以改装后再接入电路。
(2021·安徽省合肥一中高二上学期段考)一学习小组要用伏安法尽量准确地描绘一个标有“4 V，2 W”的小灯泡的I－U图线，现有下列器材供选用
A．学生电源(直流9 V)
B．开关一个、导线若干
C．电压表(0～5 V，内阻10 kΩ)
D．电压表(0～10 V，内阻20 kΩ)
E．电流表(0～0.3 A，内阻1 Ω)
典例3
F．电流表(0～0.6 A，内阻0.4 Ω)
G．滑动变阻器(5 Ω，1 A)
H．滑动变阻器(500 Ω，0.2 A)
(1)实验中电压表应选用____，电流表应选用____。为使实验误差尽量减小，要求电压表从零开始变化且多取几组数据，滑动变阻器应选用____(用序号字母表示)。
C　
F　
G　
(2)请在图1方框内画出满足实验要求的电路图，并把由图2中所示的实验器材用实线连接成相应的实物电路图。
(2)由于灯泡电阻远小于电压表内阻，所以电流表采用外接法。
故电路图、实物连线图如图所示。
答案：(2)见解析
进考场练真题
一、高考真题探析
(2020·天津卷，9)某实验小组选用以下器材测定电池组的电动势和内阻，要求测量结果尽量准确。
电压表　　　　 (量程0～3 V，内阻约为3 kΩ)
电流表　　　　 (量程0～0.6 A，内阻约为1 Ω)
滑动变阻器　　　　 (0～20 Ω，额定电流1 A)
待测电池组　　　　 (电动势约为3 V，内阻约为1 Ω)
开关、导线若干
典题
(1)该小组连接的实物电路如图所示，经仔细检查，发现电路中有一条导线连接不当，这条导线对应的编号是____。
5　
(2)改正这条导线的连接后开始实验，闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于滑动变阻器的____端。(填“a”或者“b”)
a　
(3)实验中发现调节滑动变阻器时，电流表读数变化明显但电压表读数变化不明显。为了解决这个问题，在电池组负极和开关之间串联一个阻值为5 Ω的电阻，之后该小组得到了几
组电压表读数U和对应的电流表读数I，并
作出U－I图像，如图所示。根据图像可
知，电池组的电动势为______ V，内阻为
_______ Ω。(结果均保留两位有效数字)
2.9　
0.80　
解析：(1)因为电源内阻较小，故对于电源来说应该采用电流表外接法，图中采用的是电流表内接；故导线5连接不当，应该从电压表正接线柱接到电流表正接线柱；
(2)开始实验前应该让滑动变阻器连入电路阻值最大，故应将滑片置于a端；
二、临场真题练兵
1．(多选)(2020·江苏卷，6)某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示。当汽车启动时，开关S闭合，电机工作，车灯突然变暗，此时 (　　)
A．车灯的电流变小
B．路端电压变小
C．电路的总电流变小
D．电源的总功率变大
ABD　
2．(2019·江苏，3)如图所示的电路中，电阻R＝2 Ω。断开S后，电压表的读数为3 V；闭合S后，电压表的读数为2 V，则电源的内阻r为
(　　)
A．1 Ω　
B．2 Ω
C．3 Ω　
D．4 Ω
A　
3．(2020·山东卷，14)实验方案对实验测量的精度有直接的影响，某学习小组对“测量电源的电动势和内阻”的实验方案进行了探究。实验室提供的器材有：
干电池一节　　　　 (电动势约1.5 V，内阻小于1 Ω)；
电压表V 　　　　 (量程3 V，内阻约3 kΩ)；
电流表A 　　　　 (量程0.6 A，内阻约1 Ω)；
滑动变阻器R　　　　 (最大阻值为20 Ω)；
定值电阻R1　　　　 (阻值2 Ω)；
定值电阻R2　　　　 (阻值5 Ω)；
开关一个，导线若干
(1)该小组按照图甲所示的电路进行实验，通过调节滑动变阻器阻值使电流表示数逐渐接近满偏，记录此过程中电压表和电流表的示数，利用实验数据在U－I坐标纸上描点，如图乙所示，结果发现电压表示数的变化范围比较小，出现该现象的主要原因是____。(单选，填正确答案标号)
A．电压表分流
B．干电池内阻较小
C．滑动变阻器最大
阻值较小
D．电流表内阻较小
B　
(2)针对电压表示数的变化范围比较小的问题，该小组利用实验室提供的器材改进了实验方案，重新测量得到的数据如下表所示。
请根据实验数据，回答以下问题：
序号 1 2 3 4 5 6 7
I/A 0.08 0.14 0.20 0.26 0.32 0.36 0.40
U/V 1.35 1.20 1.05 0.88 0.73 0.71 0.52
①图丙已标出后3组数据对应的坐标点，请在图丙上标出前4组数据对应的坐标点并画出U－I图像。
②根据实验数据可知，所选的定值电阻为_____(填“R1”或“R2”)。
③用笔画线代替导线，请按照改进后的方案，将图丁中的实物图连接成完整电路。
R1　
解析：(1)电压表示数变化过小，其原因是外电阻比内阻大的多，即电源内阻偏小，故选B。
(2)①根据数据做出U－I图像如图；