《学霸笔记 同步精讲》第11章 电路及其应用 本章整合（课件）高中物理人教版必修三

(共36张PPT)
本 章 整 合
知识网络·系统构建
重点题型·归纳剖析
知识网络·系统构建
本章知识可分为三个组成部分。第一部分为物理量及规律,第二部分为基本电路,第三部分为实验。
一、物理量及规律
二、基本电路
三、实验
重点题型·归纳剖析
一
二
三
利用“柱体微元”模型求电流
利用“柱体微元”模型求解电流的微观问题时,注意以下基本思路:
设柱体微元的长度为l,横截面积为S,单位体积内的自由电荷数为n,每个自由电荷的电荷量为q,电荷定向移动的速率为v,则:
1.柱体微元中的总电荷量为Q=nlSq。
【例题1】 如图所示,一根长为l、横截面积为S的金属棒,其材料的电阻率为ρ,棒内单位体积自由电子数为n,电子的质量为m、电荷量为e。在棒两端加上恒定的电压时,棒内产生电流,自由电子定向运动的平均速率为v,则金属棒内的电场强度大小为(　　)
答案:C
1.柱体的长——l,柱体的横截面积——S;　　　
2.带电粒子仅带一种电荷;
3.带电粒子在柱体内做匀速直线运动。
【变式训练1】 来自质子源的质子(初速度为零),经一加速电压为800 kV的直线加速器加速,形成电流大小为1 mA的细柱形质子流。已知质子电荷量e=1.60×10-19 C。这束质子流每秒打到靶上的质子数为　　　　个,假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的,在质子束中与质子源相距l和4l的两处,各取一段极短的相等长度的质子流,其中的质子数分别为n1和n2,则n1∶n2=　　　　。
答案:6.25×1015　2∶1
伏安法测电阻
1.伏安法测电阻原理
欧姆定律给了我们测量电阻的一种方法,由 可知,用电压表测出电阻两端的电压,用电流表测出通过电阻的电流,就可求出待测电阻的阻值。
2.电流表的两种接法
3.选择电流表内、外接的常用方法
(1)直接比较法:适用于Rx、RA、RV的大小大致可以估计的情况,当Rx RA时,采用内接法,当Rx RV时,采用外接法,即大电阻用内接法,小电阻用外接法,可记忆为“大内小外”。
(2)公式计算法:
(3)试触法:适用于Rx、RV、RA的阻值关系都不能确定的情况,如图所示,把电压表的可动接线端分别试接b、c两点,观察两电表的示数变化,若电流表的示数变化明显,说明电压表的分流作用对电路影响大,应选用内接法;若电压表的示数有明显变化,说明电流表的分压作用对电路影响大,所以应选外接法。
4.滑动变阻器的两种接法
【例题2】 下图为用伏安法测定一个定值电阻的阻值的实验所需的器材实物图,器材规格如下:
(1)待测电阻Rx(约100 Ω)
(2)直流电流表(量程0~20 mA,内阻50 Ω)
(3)直流电压表(量程0~3 V,内阻5 kΩ)
(4)直流电源(输出电压6 V,内阻不计)
(5)滑动变阻器(阻值范围 0~15 Ω,允许最大电流1 A)
(6)开关1个,导线若干
根据器材规格及实验要求,画出实验原理图,并在本题的实物图上连线。
答案:见解析
解析:先确定采用电流表内接电路还是外接电路。
所以采用电流表外接。
再确定滑动变阻器是采用限流式接法还是分压式接法。
若采用限流式接法,则滑动变阻器阻值达到最大时,电路中电流最小,有
此时电阻Rx的电压约为3.6 V,均已超过电流表和电压表量程,故必须采用滑动变阻器分压式接法。实验原理图和实物连线如图所示。
【变式训练2】 在伏安法测电阻的实验中,待测电阻Rx约为200 Ω,电压表V的内阻约为2 kΩ,电流表A的内阻约为10 Ω,测量电路中电流表的连接方式如图甲或图乙所示,结果由公式 计算得出,式中U与I分别为电压表和电流表的示数。若将图甲和图乙中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2,则
　　　　(选填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值,且测量值Rx1　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值,测量值Rx2　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。
答案:Rx1　大于　小于
解析:根据题意知 ,电压表的分流作用较显著,故Rx1更接近待测电阻的真实值。图甲的测量值是Rx与RA串联的电阻阻值,故Rx1>Rx真;图乙的测量值是Rx与RV并联的电阻阻值,故Rx2多用电表检查电路故障
1.故障种类及特点
电路故障一般有两种情况,即短路和断路。
(1)短路的特点:电路中有电流,但短路部分电压为零;被短路的用电器不工作,与之串联的用电器工作电流增大。
(2)断路的特点:在电源正常的情况下,断路部分电流为零,但断路两端用电压表测量有电压,若干路断路则断路处电压等于电源电压。
2.分析与检测方法
(1)电压表检测法。
若电路断路,将电压表与电源并联,若有电压说明电源完好,然后将电压表逐段与电路并联,若某一段电压表指针偏转,说明该段电路中有断点。若电路短路,则用电压表逐段与电路并联,某一段电压表示数为零,则该段短路。
(2)电阻表检测法。
断开电路,用多用电表的电阻挡测量待测部分的电阻,若检测部分示数正常,说明两点间电路正常;若检测部分电阻很小(几乎为零),则该部分短路;若检测部分指针几乎不动,则该部分有断路。
【例题3】 下图是某同学连接的实验实物图,A、B灯都不亮,他采用下列两种方法进行故障检查。
(1)闭合开关,应用多用电表的直流电压挡进行检查,选择开关置于10 V挡。该同学测试结果如表1所示,在测试c、d间直流电压时,红表笔应接触　　　　(选填“c”或“d”)。根据测试结果,可判断电路中一定
存在的故障是　　　　。
A.灯A短路
B.灯B短路
C.cd段断路
D.df段断路
测试点 电压表示数
a、b 有示数
b、c 有示数
c、d 无示数
d、f 有示数
表1
(2)将开关断开,再选择电阻挡测试,测量结果如表2所示,那么检查出的故障是　　　　。
A.灯A断路
B.灯B短路
C.灯A、B都断路
D.d、e间导线断路
答案:(1)c　D　(2)BD
表2
解析:(1)应用多用电表判断电路故障,首先要正确使用多用电表,对多用电表而言,电流应从红表笔流入该表内,由题图能看出c点电势高于d点电势,知红表笔应接触c点。由表1可知d、f间有示数,则d—c—a—电池—b—f间无断路,C错误。若仅灯A短路或灯B短路,不会造成灯A、B都不亮,A、B错误。若df段断路,则与测试结果相符,D正确。
(2)由表2可知,c、d间有一定的电阻但不是很大,灯A既不短路也不断路,A、C错误。d、e间存在大电阻,表明d、e间导线断路,D正确。e、f间电阻为零,则灯B短路,B正确。
高中阶段对电路故障的考查只限于断路和短路两种,且故障一般只有一处,常见的情况有导线断芯、灯泡断丝、灯座短路、电阻器内部断路、接头处接触不良等。
【变式训练3】 某照明电路出现故障,其电路如图甲所示,该电路用标称值12 V的蓄电池为电源,导线与其接触完好,维修人员使用已经调好的多用电表直流50 V挡检测故障,他将黑表笔接在c点,用红表笔分别探测电路的a、b点。
(1)断开开关,红表笔接a点时多用电表指示如图乙所示,读数为　　　　 V,说明　　　　(选填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”)正常。
(2)红表笔接b点,断开开关时,表针不偏转,闭合开关后,多用电表指示仍然如图乙,可判定发生故障的器件是　　　　(选填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”)。
答案:(1)11.5(11.2~11.8之间的值均可)　蓄电池　(2)小灯
解析:(1)因用直流50 V挡检测,故满偏时电压为50 V,在图示位置时,读数为11.5 V(11.2~11.8 V均可),说明蓄电池正常。
(2)红表笔接b点,断开开关,指针不偏转,闭合开关后多用电表读数与原来相同,说明保险丝、开关均正常,发生故障的器件只能是小灯。