高中物理人教版选修3-1 恒定电流章末总结学案 Word版含解析

章末总结　提高


本章是历年高考的重点内容之一．主要考查电路分析与计算，电压、电流和电阻、电动势的测量，电路的动态分析，侧重点一般不在对基本概念的理解、辨析方面，而重在知识应用，重在分析问题的能力方面，试题常以“活题”形式出现，难度中挡，其中能力方面的考查为重点，在考题中出现的几率最大．近几年高考试题中，该部分很少有单独出现的计算题，而是与电磁感应结合在一起以综合题形式出现．
本章实验较多，多年来特别是近几年的高考题中实验题连年出现，尤其是电阻的测定，题越出越活，难度也相当大．不论是对实验基础知识的考查，还是器材的连接、仪器选择、电路设计、数据处理，都频频出现．近几年来又特别重视对考生实验能力的考查，命题已不局限于规定的实验，而更注重考查的是考生在理解实验原理和实验方法的基础上的创新思维和灵活运用．
1．本章知识是高考重点内容之一，复习时要切实掌握用电器串联、并联及混联电路的分析方法，电压、电流及电功率的分配规律，能灵活运用部分电路欧姆定律和闭合电路欧姆定律分析解决实际问题，并掌握电阻、电阻率、电源电动势和内电阻的测量方法．
2．本章涉及的物理学研究方法较多，如等效法、解析法、模型法、极限法等．因此，复习时要注意掌握物理方法和物理思想．
3．本章实验多，且又都是高考的热点，对实验能力的要求较高．复习时要重点掌握对实验原理、实验方法的理解，对实验器材、实验仪器仪表的原理、功能的理解，对实验结果的分析处理．同时要具备在新的物理情景下分析问题解决问题的能力．
4．近几年高考题中，本章知识常与电磁感应结合在一起考查，试题综合性强，往往有一定的难度，复习要注意加强横向联系．
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1．(2018·全国卷Ⅰ)某实验小组利用如图(a)所示的电路探究在25 ℃～80 ℃范围内某热敏电阻的温度特性，所用器材有：置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT，其标称值(25 ℃时的阻值)为900.0 Ω；电源E(6 V，内阻可忽略)；电压表(量程150 mV)；定值电阻R0(阻值20.0 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值为1000 Ω)；电阻箱R2(阻值范围0～999.9 Ω)；单刀开关S1，单刀双掷开关S2.
实验时，先按图(a)连接好电路，再将温控室的温度t升至80.0 ℃.将S2与1端接通，闭合S1，调节R1的滑片位置，使电压表读数为某一值U0：保持R1的滑片位置不变，将R2置于最大值，将S2与2端接通，调节R2，使电压表读数仍为U0；断开S1，记下此时R2的读数．逐步降低温控室的温度t，得到相应温度下R2的阻值，直至温度降到25.0 ℃，实验得到的R2－t数据见下表.
t/℃
25.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
R2/Ω
900.0
680.0
500.0
390.0
320.0
270.0
240.0
回答下列问题：
(1)在闭合S1前，图(a)中R1的滑片应移动到______(填“a”或“b”)端；
(2)在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并作出R2－t曲线；
(3)由图(b)可得到RT在25 ℃～80 ℃范围内的温度特性，当t＝44.0 ℃时，可得RT＝__________Ω；
(4)将RT握于手心，手心温度下R2的相应读数如图(c)所示，该读数为________Ω，则手心温度为________℃.
【解析】(1)由图可知，滑动变阻器采用限流接法，实验开始时应让电路中电流最小，所以滑动变阻器接入电阻应为最大，故开始时滑片应移动到b端；
(2)根据描点法可得出对应的图象如图所示；
(3)由图b可知，当t＝44.0 ℃时，对应在的坐标约为450 Ω；可得：RT＝450 Ω；
(4)根据电阻箱的读数方法可知，电阻箱的读数为：6×100＋2×10＝620.0 Ω，由图可知对应的温度为33.0 ℃；
【答案】(1)b　(2)见解析图　(3)450.0(440.0～460.0)
(4)620.0　33.0
2．(全国卷Ⅰ)某同学研究小灯泡的伏安特性，所使用的器材有：小灯泡L(额定电压3.8 V，额定电流0.32 A)；电压表V(量程3 V，内阻3 kΩ)；电流表A(量程0.5 A，内阻0.5 Ω)；固定电阻R0(阻值1 000 Ω)；滑动变阻器R(阻值0～9.0 Ω)；电源E(电动势5 V，内阻不计)；开关S；导线若干．
(1)实验要求能够实现在0～3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图．
Ｋ
(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图(a)所示．
由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻________(填“增大”“不变”或“减小”)，灯丝的电阻率________(填“增大”“不变”或“减小”)．
(3)用另一电源E0(电动势4 V，内阻1.00 Ω)和题给器材连接成图(b)所示的电路，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率．闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为________W，最大功率为________W．(结果均保留2位小数)
【解析】(1)原电压表量程不够，将它与R0串联，改装成量程是4 V，内阻为4 kΩ的电压表，电流表外接，用分压电路，电路图如图所示．
(2)由小灯泡的伏案特性曲线可知，随着电流的增大，的比值增大，即小灯泡的电阻增大，灯丝的电阻率增大．
(3)当灯泡接入图(b)所示的电路中时，R调到9 Ω，电路中电流最小，设灯流过的电流为I，两端电压为U，则有U＝4－10I.在图(a)中作出此直线交曲线于1.75 V，225 mA处，故小灯泡的最小功率Rmin＝1.75×0.225 W＝0.39 W；当R调到0 Ω时，电路中电流最大，有U＝4－I，在图(a)中作出此直线，交曲线于3.70 V，315 mA处，故小灯泡的最大功率Pmax＝3.70×0.315 W＝1.17 W.
【答案】(1)见解析图
(2)增大　增大
(3)0.39　1.17
3．全国卷Ⅱ)某同学利用如图(a)所示的电路测量一微安表(量程为100 μA，内阻大约为2 500 Ω)的内阻．可使用的器材有：两个滑动变阻器R1、R2(其中一个阻值为20 Ω，另一个阻值为2 000 Ω)；电阻箱Rz(最大阻值为99 999.9 Ω)；电源E(电动势约为1.5 V)；单刀开关S1和S2.C、D分别为两个滑动变阻器的滑片．
(1)按原理图(a)将图(b)中的实物连线．
　
(2)完成下列填空：
①R1的阻值为________Ω(填“20”或“2 000”)．
②为了保护微安表，开始时将R1的滑片C滑到接近图(a)中的滑动变阻器的端________(填“左”或“右”)对应的位置；将R2的滑片D置于中间位置附近．
③将电阻箱Rz的阻值置于2 500.0 Ω，接通S1.将R1的滑片置于适当位置，再反复调节R2的滑片D的位置、最终使得接通S2前后，微安表的示数保持不变，这说明S2接通前B与D所在位置的电势________(填“相等”或“不相等”)．
④将电阻箱Rz和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将Rz的阻值置于2 601.0 Ω时，在接通S2前后，微安表的示数也保持不变．待测微安表的内阻为________Ω(结果保留到个位)．
(3)写出一条提高测量微安表内阻精度的建议：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
【解析】(1)实验图连接见答案
(2)①因微安表及电阻箱接入电路的阻值均较大，则R2应选用阻值相当的滑动变阻器才能使调节方便，故R2为2 000 Ω，R1为20 Ω.
②C调到最左端时，微安表部分电路被短路，能够保护微安表．
③S2闭合前后微安表示数不变说明B、D间没有电流通过，B、D电势相等．
④因滑片位置不变，且两次B、D电势都相等，根据串联电路分压规律有：第一次＝，第二次＝，联立解得Rx＝2 550 Ω.
【答案】(1)
(2)①20　②左　③相等　④2 550
(3)调节R1上的分压，尽可能使微安表接近满量程
4．(全国卷Ⅲ)图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图．图中E是电池；R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻，R6是可变电阻；表头的满偏电流为250 μA，内阻为480 Ω.虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连．该多用电表有5个挡位，5个挡位为：直流电压1 V挡和5 V挡，直流电流1 mA挡和2.5 mA挡，欧姆×100 Ω挡．
(1)图(a)中的A端与________(填“红”或“黑”)色表笔相连接．
(2)关于R6的使用，下列说法正确的是________(填正确答案标号)．
A．在使用多用电表之前，调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置
B．使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置
C．使用电流挡时，调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置
(3)根据题给条件可得R1＋R2＝________Ω，R4＝________Ω.
(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示．若此时B端是与“1”相连的，则多用电表读数为____________；若此时B端是与“3”相连的，则读数为____________；若此时B端是与“5”相连的，则读数为____________．(结果均保留3位有效数字)．
【解析】(3)设○,G)满偏电流为Ig，当换挡开关与“2”相接时，电流表量程为4Ig＝1 mA，则R1与R2串联的支路中电流为3Ig，∴R1＋R2＝＝ Ω＝160 Ω.当换挡开关与“4”相接时，电压表量程为1 V，○,G)表电压Ug＝IgRg＝250×10－6×480 V＝0.12 V，R4两端电压U4＝(1－0.12) V＝0.88 V，U4＝IR4，I＝1 mA＝1×10－3 A，∴R4＝880 Ω.
【答案】(1)黑　(2)B　(3)160　880
(4)1.48 mA　1.10×103 Ω　2.95 V
5．(2018·全国卷Ⅲ)一课外实验小组用如图所示的电路测量某待测电阻Rx的阻值，图中R0为标准定值电阻(R0＝20.0 Ω)；可视为理想电压表．S1为单刀开关，S2为单刀双掷开关，E为电源，R为滑动变阻器．采用如下步骤完成实验：
(1)按照实验原理线路图(a)，将图(b)中实物连线；
(2)将滑动变阻器滑动端置于适当位置，闭合S1；
(3)将开关S2掷于1端，改变滑动变阻器动端的位置，记下此时电压表的示数U1；然后将S2掷于2端，记下此时电压表的示数U2；
(4)待测电阻阻值的表达式Rx＝________(用R0、U1、U2表示)；
(5)重复步骤(3)，得到如下数据：
1
2
3
4
5
U1/V
0.25
0.30
0.36
0.40
0.44
U2/V
0.86
1.03
1.22
1.36
1.49

3.44
3.43
3.39
3.40
3.39
(6)利用上述5次测量所得的平均值，求得Rx＝______Ω.(保留1位小数)
【解析】开关S2掷于1端，由欧姆定律可得通过Rx的电流I＝U1/R0，将开关S2掷于2端，R0和Rx串联电路电压为U2，Rx两端电压为U＝U2－U1，由欧姆定律可得待测电阻阻值Rx＝＝R0＝R0.5次测量所得的平均值，(3.44＋3.43＋3.39＋3.40＋3.39)＝3.41，代入Rx＝R0＝(3.41－1)×20.0 Ω＝48.2 Ω.
【答案】(1)实物连线如图
(4)R0
(6)48.2
6. (2018·全国卷Ⅱ)某同学组装一个多用电表．可用的器材有：微安表头(量程100 μA，内阻900 Ω)；电阻箱R1 (阻值范围0～999.9 Ω)；电阻箱R2 (阻值范围0～99 999.9 Ω)；导线若干．
要求利用所给器材先组装一个量程为1 mA的直流电流表，在此基础上再将它改装成量程为3 V的直流电压表．组装好的多用电表有电流1 mA和电压3 V两挡．回答下列问题：
(1)在虚线框内画出电路图并标出R1和R2，其中*为公共接线柱，a和b分别是电流挡和电压挡的接线柱．
(2)电阻箱的阻值R1＝______Ω.R2＝______Ω.(保留到个位)
【解析】(1)把表头改装成电流表，要在表头上并联一个小电阻以分流，把电流表改装成电压表，要在电流表上串联一个大电阻以分压，所以并联的电阻是小电阻，用R1，串联的电阻为大电阻，用R2，电路图如下．
(2)把表头改装成电流表，求并联的电阻R1的公式：R1＝，代入数据得R1＝ Ω＝100 Ω，改装后的电流表的内阻为RA＝＝ Ω＝90 Ω，其中RgIg＝Ug＝0.09 V为表头的电压量程也就是电流表的电压量程．
把电流表改装为电压表(量程为3 V)，串联大电阻为R2＝RA，代入数据得R2＝90× Ω＝2 910 Ω.
【答案】(1)见解析图　(2)100　2 910
7．(·江苏)某同学通过实验制作一个简易的温控装置，实验原理电路图如图所示，继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器R串联接在电源E两端，当继电器的电流超过15 mA时，衔铁被吸合，加热器停止加热，实现温控．继电器的电阻约为20 Ω，热敏电阻的阻值Rt与温度t的关系如下表所示
t/℃
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
Rt/Ω
199.5
145.4
108.1
81.8
62.9
49.1
(1)提供的实验器材有：电源E1(3 V，内阻不计)、电源E2(6 V，内阻不计)、滑动变阻器R1(0～200 Ω)、滑动变阻器R2(0～500 Ω)、热敏电阻Rt，继电器、电阻箱(0～999.9 Ω)、开关S、导线若干．
为使该装置实现对30～80 ℃之间任一温度的控制，电源E应选用________(选填“E1”或“E2”)，滑动变阻器R应选用________(选填“R1”或“R2”)．
(2)实验发现电路不工作．某同学为排查电路故障，用多用电表测量各接点间的电压，则应将如图图所示的选择开关旋至________(选填“A”“B”“C”或“D”)．
(3)合上开关S，用调节好的多用电表进行排查，在题图中，若只有b、c间断路，则应发现表笔接入a、b时指针__________(选填“偏转”或“不偏转”)，接入a、c时指针________(选填“偏转”或“不偏转”)．
(4)排除故障后，欲使衔铁在热敏电阻为50 ℃时被吸合，下列操作步骤正确顺序是____________．(填写各步骤前的序号)
①将热敏电阻接入电路
②观察到继电器的衔铁被吸合
③断开开关，将电阻箱从电路中移除
④合上开关，调节滑动变阻器的阻值
⑤断开开关，用电阻箱替换热敏电阻，将阻值调至108.1 Ω
【解析】(1)由表格数据知，当温度为30 ℃时，热敏电阻阻值为199.5 Ω，继电器的阻值R0＝20 Ω，当电流为15 mA时，E＝I(R1＋R0)＝3.3 V，所以电源选E2，80 ℃时，热敏电阻阻值R1＝49.1 Ω，则E2＝I(R1＋R0＋R)，此时变阻器阻值R＝330.9 Ω，所以变阻器选择R2；
(2)多用电表做电压表测量电压，旋钮旋至直流电压挡C处；
(3)若只有b、c间断路，表笔接入a、b时，整个回路断路，电表指针不偏转，接入a、c时电流流经电表，故指针偏针；
(4)50 ℃时，热敏电阻阻值为108.1 Ω，所以应将电阻箱阻值调至108.1 Ω，调节变阻器，使衔铁吸合，再将电阻箱换成热敏电阻，故顺序为⑤④②③①.
【答案】(1)E2　R2　(2)C
(3)不偏转　偏转
(4)⑤④②③①
8．(·天津)某探究性学习小组利用如图所示的电路测量电池的电动势和内阻．其中电流表A1的内阻r1＝1.0 kΩ，电阻R1＝9.0 kΩ，为了方便读数和作图，给电池串联一个R0＝3.0 Ω的电阻．
(1)按图示电路进行连接后，发现aa′、bb′和cc′三条导线中，混进了一条内部断开的导线．为了确定哪一条导线内部是断开的，将电键S闭合，用多用电表的电压挡先测量a、 b′间电压，读数不为零，再测量a、a′间电压，若读数不为零，则一定是________导线断开；若读数为零，则一定是________导线断开．
(2)排除故障后，该小组顺利完成实验．通过多次改变滑动变阻器触头位置，得到电流表A1和A2的多组I1、I2数据，作出图象如右图．由I1－I2图象得到电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.
【解析】①用电压挡检测电路故障，电压表的表头是电流表，原电路有断路，回路中无电流，将电压表接在ab′间后有示数，说明电路被接通，即ab′间有断路故障，再测量aa′间电压，电压表读数不为零，说明断路故障的范围被缩小到aa′间，则一定是aa′导线断开；若读数为零，则说明电路仍未被接通，断路故障的范围被确定在bb′间．
②根据闭合电路的欧姆定律：E＝I1(R1＋r1)＋(I1＋I2)(R0＋r)，I1(I2，上式可简化为E＝I1(R1＋r1)＋I2(R0＋r)，读出两点坐标：(60，0.12)和(260，0.05)，代入方程解得：电动势E＝1.41 V，内阻r＝0.5 Ω.
【答案】(1)aa′　bb′
(2)1.41(1.36～1.44均可)　0.5(0.4～0.6均可)