第11章电路及其应用章末综合提升--高中物理必修三素养提升学案

中小学教育资源及组卷应用平台
高中物理必修三素养提升学案
第11章 电路及其应用
章末综合提升
【知识整合】
【题型探究】
主题1　导体的电阻与计算
伏安特性曲线与电阻
1．I U图线为导体的伏安特性曲线，表示电流I随电压U的变化规律，U为自变量，I为因变量。
2．分析I U图像(或U I图像)时应注意图像上任意一点与坐标原点连线的斜率的具体意义。如图甲所示中R2R1。
甲　　　　　　　　　　乙
3．I U图线是曲线时，导体电阻Rn＝，即电阻等于图线上点(Un，In)与坐标原点连线的斜率的倒数，而不等于该点切线斜率的倒数，如图所示。
4．由于导体的导电性能不同，所以对不同的导体有不同的伏安特性曲线，对同一导体也可以通过伏安特性曲线反映导体对电流阻碍作用的变化情况。在应用伏安特性曲线研究实际问题时，必须明确如下几点：
(1)伏安特性曲线反映了导体中的电流与导体两端电压的关系。
(2)曲线上每一点的电压坐标与电流坐标的比值对应这一状态下的电阻。
(3)伏安特性曲线不是直线时，反映了导体的电阻是随外电压的变化而变化的。
【典例1】　(多选)(2020·广东广州期中)如图所示，是一个小灯泡的电流强度随小灯泡两端电压变化的关系图，则根据小灯泡的伏安特性曲线可判定(　　)
A．小灯泡的电阻随着所加电压的增加而减小
B．小灯泡灯丝的电阻率随着灯丝温度的升高而增大
C．小灯泡灯丝的电阻率随着灯丝温度的升高而减小
D．若将该灯泡与电压恒为4 V的电源相接，则灯泡电阻为10 Ω
【答案】BD　
【解析】由图可知，图中电流随电压的增大而增大，图线上每一点与原点连线的斜率表示该点电阻的倒数，故可知小灯泡的电阻随电压的增大而增大，故A错误；因小灯泡灯丝的形状没有发生变化，故说明随电压的升高电阻率增大，而随电压增大，温度是升高的，所以小灯泡灯丝的电阻率随着灯丝温度的升高而增大，故B正确，C错误；若将该灯泡与电压恒为4 V的电源相接，由图可知对应的电流为0.4 A，则电阻R＝＝ Ω＝10 Ω，故D正确。
主题2　电表的改装
小量程的电流表测量范围较小，直接串联在电路中有可能被烧坏，因此需要并联一个分流电阻，就可以测量较大的电流，即扩大了电流表的量程。若连接成如图所示的电路，就可以改装成双量程的电流表。
将电流表的示数根据欧姆定律Ug＝RgIg转化为电压值，可以直接测量电压，由于量程太小，无法直接测量较大的电压，如果给小量程的电流表串联一个分压电阻，就可以测量较大的电压，如果串联两个分压电阻，如图所示就可以改装成双量程电压表。
【典例2】　如图所示，有一个表头G，满偏电流为Ig＝1 mA，内阻Rg＝100 Ω，用它改装为有5 V和50 V两种量程的电压表，求R1、R2的阻值各为多大？
[解析]　当公共端与5 V端接入被测电路时，量程为U1＝5 V，当公共端与50 V端接入被测 电路时，量程为U2＝50 V，由串联电路的电压分配关系可知：
R1＝－Rg＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－100))Ω＝4 900 Ω＝4.9 kΩ
R2＝－Rg＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－100))Ω＝49 900 Ω＝49.9 kΩ
[答案]　R1的阻值为4.9 kΩ　R2的阻值为49.9 kΩ
主题3　仪器的读数
1．电表的读数
(1)如果所读表盘的最小刻度为1、0.1、0.00 1等，读数时应估读到最小刻度的下一位；若表盘的最小刻度为0.2、0.0 2、0.5、0.0 5等，读数时只读到与最小刻度位数相同即可。
(2)多用电表测电阻时，电阻值等于指针的示数与倍率的乘积。指针指示整刻度时估读或不估读均可，指针指示非整刻度时需要估读。
2．游标卡尺
L＝主尺上读出的整毫米数＋N×精度。
3．螺旋测微器：L＝固定刻度示数＋可动刻度示数(估读一位)×0.01(mm)。
注意：以毫米为单位时，小数点后面要有三位有效数字。
【典例3】　某同学要测量一新材料制成的圆柱形均匀电阻丝的电阻率ρ，步骤如下：
甲　　　　　　　　　　　乙
丙
(1)用游标为20分度的游标卡尺测量其长度如图甲所示，由图甲可知其长度L＝________mm。
(2)用螺旋测微器测量其直径如图乙所示，由图乙可知其直径d＝________mm。
(3)用多用电表的电阻“×10挡”，按正确的操作步骤粗测此电阻丝的电阻，表盘的示数如图丙所示，则其阻值约为R0＝________Ω。
(4)该同学用伏安法更精确地测量出其电阻R，则该新材料的电阻率的表达式ρ＝________(用R、d、L表示)。
[解析]　(1)由图甲所示可知，游标卡尺主尺示数为13 mm，游标尺示数为15×0.05 mm＝0.75 mm，游标卡尺示数为13 mm＋0.75 mm＝13.75 mm。
(2)由图乙所示可知，螺旋测微器固定刻度示数为0.5 mm，可动刻度示数为45.0×0.01 mm＝0.450 mm，螺旋测微器示数为0.5 mm＋0.450 mm＝0.950 mm。
(3)用多用电表的电阻“×10”挡，由图丙所示可知，电阻阻值为11×10 Ω＝110 Ω。
(4)根据电阻定律可知R＝ρ，因为S＝，所以该新材料的电阻率的表达式ρ＝。
[答案]　(1)13.75　(2)0.950　(3)110　(4)
【针对训练】
1.（2023安徽马鞍山高二期末）关于导体的电阻，下列说法正确的是
A.导体电阻与导体两端电压有关，加在导体两端电压越大，导体的电阻就越大
B.两根长度相同的镍铬合金线，若忽略温度的影响，电阻一定相等
C.相同条件下，铜导线比铁导线的导电性能好，说明导体的电阻与材料有关
D.任何导体都对电流有阻碍作用，导体的电阻越大，它对电流的阻碍作用越小
【答案】.C
【解析】导体电阻由导体的材料，长度与横截面积决定，与导体两端电压和通过导体的电流无关，选项A错误；因为不知两导线横截面积间的关系，因此忽略温度的影响，两根长度相同的镍铬合金线电阻不一定相等，选项B错误；电阻大小与导体的材料、长度、横截面积有关，相同条件下，铜导线比铁导线的导电性能好，说明导体的电阻与材料有关，选项C正确；导体的电阻越大，说明它对电流的阻碍作用越大，选项D错误.
2. (2022高考一轮训练)金属材料的电阻率有以下特点：一般而言，纯金属的电阻率小，合金的电阻率大；金属的电阻率随温度的升高而增大，有的金属的电阻率随温度变化而显著变化，有的合金的电阻率几乎不受温度的影响．根据以上的信息，判断下列说法中正确的是(　　)
A．连接电路用的导线一般不用合金来制作
B．电炉、电阻器的电阻丝一般用合金来制作
C．电阻温度计一般用电阻率几乎不受温度影响的合金来制作
D．标准电阻一般用电阻率随温度变化而显著变化的金属材料制作
【答案】AB
【解析】电阻温度计一般用电阻率随温度变化而显著变化的金属材料制作，标准电阻一般用电阻率几乎不受温度影响的合金来制作，选项CD错误。　
3、(2022高考一轮训练)在“测定金属的电阻率”的实验中，由ρ＝可知，对实验结果的准确性影响最大的是(　　)
A．金属丝直径d的测量 B．电压U的测量
C．电流I的测量 D．金属丝长度l的测量
【答案】A　
【解析】由于电阻率ρ与金属丝直径d的二次方成正比，所以对实验结果的准确性影响最大的是A。
4. （2023山东济南期末）某同学用伏安法测定待测电阻的阻值（约为），除了、开关S、导线外，还有下列器材供选用：
电压表V（量程0~1V，内阻约）
电流表（量程0~6mA，内阻约）
电流表（量程0~0.6A，内阻约）
电源（电动势1.5V，额定电流0.5A，内阻不计）
滑动变阻器（阻值范围，额定电流2A）
（1）为使测量尽量准确，电流表应选用______；（选填“”或者“”）
（2）在选用正确的电流表的情况下，请用笔画线代替导线，在答题纸上将实物电路补充完整_________；
（3）若该同学仪器选择和电路连接均正确，其待测电阻的测量值______（填“大于”“小于”或“等于”）真实值。
【答案】 ①. A1 ②. ③. 小于
【解析】
（1）[1]电路中可能出现的最大电流
为使测量尽量准确，电流表应选用；
（2）[2]由于滑动变阻器的最大阻值较小，所以滑动变阻器采取分压式接法，由于
采用电流表外接法，如图
（3）[3]采用电流表外接法，电压表测量值等于真实值，电流表测量值大于真实值，则待测电阻的测量值小于真实值。
5．（6分）（2023湖南长沙质检）实验小组为了测量某定值电阻的阻值。使用的实验器材如下：
A．两个完全相同的电压表（量程为，阻值大约）
B．待测电阻
C．定值电阻
D．电源（电压恒定，约为，内阻不计）
E．开关、导线若干
（1）按图甲连接好电路。闭合开关。将单刀双掷开关，拨向接线柱1，电压表读数如图乙所示，其读数为___________V；然后再将开关拨向接线柱2，电压表的读数如图丙所示；
（2）实验小组的同学把当作理想电表处理，根据串联电路中电压与电阻的关系，得出___________（计算结果保留4位有效数字），你认为由于电压表内阻的影响，使得测量值和真实值相比会___________（填“偏大”、“偏小”或“相等”）
【答案】（1）2.60（2）1857相等
【解析】（1）读数时要估读到分度值的下一位。（2）由丙图读出，根据串联电路中电压与电阻的关系有，计算得到，若考虑电压表内阻的影响，当开关拨向接线柱1时，电压表和待测电阻并联的总电阻为，则二者分得电压为，同理，当开关拨向接线柱2时，电压表和电阻箱分得电压为，则有，故测量值与真实值相等。
6．（8分）（2023江西红色十校第一次联考）某同学想精确测量某电阻R的阻值。
（1）他先用欧姆表的“×10”挡粗测电阻，进行欧姆调零后，被测电阻接在两表笔间，指针的位置如图甲所示，则电阻阻值为______Ω。
（2）为了精确测量该电阻的阻值，实验室提供了以下器材：
A．电源（电动势E约为1.5V，内阻）；
B．电流表（量程为0~5mA，内阻）；
C．电流表（量程为0~10mA，内阻）；
D．定值电阻；
E．定值电阻；
F．滑动变阻器（阻值范围为0~10Ω）；
G．滑动变阻器（阻值范围为0~150Ω）；
H．开关，导线若干。
实验要求尽可能多测量几组数据，定值电阻应选用______（填“”或“”），滑动变阻器应选用______（填“”或“”），根据选用的器材在图乙的方框内画出电路图，图上标出所选器材的符号。
（3）根据设计的电路图连接电路，调节滑动变阻器，测得多组电流表、的示数、，作出图像，如图丙所示，则被测电阻的阻值______Ω（结果保留1位小数）。
【答案】（1）140（2分）（2）（1分）（1分）见解析（2分）
（3）135.7（2分）
【解析】（1）欧姆表粗测被测电阻的阻值为140Ω。
（2）由于测量电路的最大电流，因此电流表在测量电路的干路上，内阻已知，量程是的一半，为了多测量几组数据，尽可能使所在支路的电阻与被测电阻的阻值接近，因此用与串联后再与并联，由于要尽可能多测量几组数据，滑动变阻器采用分压电路，选用最大阻值小的，电路图如图所示。
（3）由题意知，，则，
即，解得。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)