第3章　本章整合—2020-2021学年新教材鲁科版（2019）高中物理必修三课件（20张PPT）

本章整合
恒定电流
一、电路的等效化简
1.化简原则
(1)理想导线可任意长短。
(2)无电流支路可去掉。
(3)等电势点可合并。
(4)理想电压表可看成断路,理想电流表可看成短路,电流稳定后,电容器可看成断开。
2.化简方法
(1)电流分支法
①将各节点用字母标上。
②判定各支路元件的电流方向。
③按电流流向,自左向右(或自上向下)将各元件、节点、分支逐一画出。
④整理画出的等效图。
(2)等势点排列法
①将各节点用字母标上。
②判定各节点电势的高低。
③将各节点按电势高低自左向右(或自上向下)依次排列,再将各节点之间的支路画出。
④整理画出的等效图。
例1如图所示电路,R1=R2=4 Ω,R3=R4=2 Ω,UAB=6 V,求:
(1)电流表A1和A2的示数(不计电流表的内阻);
(2)R1与R4两端的电压之比。
由图可知,电流表A1的示数是通过R2与R3的电流之和,则有IA1=I2+I3=0.5 A+1.0 A=1.5 A。
电流表A2的示数是通过R1与R2的电流之和,
则有IA2=I1+I2=0.5 A+0.5 A=1.0 A。
(2)因为UAB=U并+U4,所以R4两端电压为
U4=UAB-U并=6 V-2 V=4 V,
答案:(1)1.5 A　1.0 A　(2)1∶2
变式训练1分析如图所示的电路(电流表内阻不计),下列说法正确的是(　　)
A.四个电阻为并联关系
B.四个电阻为串联关系
C.A1的示数为通过R2和R3的电流之和
D.A2的示数为通过R3和R4的电流之和
解析:对电路进行简化,简化后的电路如图所示,根据电路图可知,电阻R1、R2、R3为并联关系,电阻R1、R2、R3构成的并联电路与R4为串联关系,选项A、B错误;根据电路图可知,A1的示数为通过R2和R3的电流之和,A2的示数为通过R1和R2的电流之和,选项C正确,D错误。





答案:C
二、测量电阻的创新实验
测量电阻的基础方法是伏安法测电阻,除此以外,还有很多方法,例如:安安法测电阻、伏伏法测电阻、比较法测电阻、替代法测电阻、半偏法测电阻等。不管哪种方法,都综合应用了欧姆定律、电阻定律,串并联电路的规律等,下面重点说明半偏法测电阻。
1.电流半偏法:如图甲所示,断开S2、接通S1,把滑动变阻器R1由最大阻值逐渐向阻值变小进行调节,使电流表的指针达到满偏;此后保持R1阻值不变,接通S2,调整电阻箱R2的阻值,使电流表的指针恰好偏转到满刻度的一半,读出电阻箱R2的阻值,则RA=R2。此方法要求待测电阻RA较小,并配以足够大的滑动变阻器及合适的电源电压。测量值偏小。
2.电压半偏法:如图乙所示,闭合S,使电阻箱R2的阻值为零,调节滑动变阻器R1,使电压表满偏;保持R1阻值不变,调节R2,使电压表半偏,则RV=R2。此方法要求待测电阻RV较大,并配以较小的滑动变阻器及合适的电源电压。测量值偏大。
例2电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍。某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法),实验室提供的器材如下:
待测电压表V(量程3 V,内阻约为3 000 Ω)、电阻箱R0(最大阻值为99 999.9 Ω)、滑动变阻器R1(最大阻值100 Ω、额定电流2 A)、直流电源E(电压为6 V)、开关两个、导线若干。
(1)图中虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分,将电路图补充完整。
(2)根据设计的电路图,补充完整实验步骤:①移动滑动变阻器的滑片,以保证通电后电压表所在支路分压最小;②闭合开关S1、S2,调节R1,使电压表的指针满偏;③　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;④读取电阻箱所示的电阻值,此即为测得的电压表内阻。?
(3)将这种方法测出的电压表内阻记为RV',与电压表内阻的真实值RV相比,RV'　　　　　RV(选填“>”“=”或“<”),主要理由是　　　　　。?
解析:(1)因滑动变阻器阻值较小,所以选择滑动变阻器的分压接法。
实验电路图如图所示。
(2)③保持滑动变阻器滑片的位置不变,断开S2,调节电阻箱R0,使电压表的指针半偏。
(3)断开S2,调节电阻箱使电压表成半偏状态,电压表所在支路总电阻增大,分得的电压也增大;此时R0两端的电压大于电压表的半偏电压,故RV'>RV(其他合理说法同样正确)。
答案:(1)见解析　(2)见解析　(3)>　电压表所在支路电阻增大,分得的电压增大
变式训练2某同学测量一个圆柱体的电阻率,需要测量圆柱体的直径和电阻。试回答下列问题:
(1)用螺旋测微器测量该圆柱体的直径,测量结果如图甲所示,则该圆柱体的直径为d=　　　　　mm。?
(2)某同学利用多用电表粗测出该金属圆柱体的电阻为15 Ω,为了更精确地测量其电阻,他设计了如图乙所示的电路图,实验步骤如下,请将下列内容补充完整。
①闭合开关S1,将开关S2接a处,调整滑动变阻器的触头到适当位置,待电流表示数稳定后读出电流表的示数。某次实验中电流表的示数如图丙所示,则此次电流表的示数I=　　　　　A;?
②然后又将开关S2接b处,保持滑动变阻器的触头位置不变,调节电阻箱,使电流表示数与①相同,电阻箱此时的示数如图丁所示,则电阻箱此时的阻值为R1=　　　　　Ω;?
③被测电阻R2的阻值R2=　　　　　Ω。?
解析:(1)螺旋测微器的读数为:
d=5 mm+31.0×0.01 mm=5.310 mm(5.309~5.311均可);
(2)①电流表的量程是0.6 A,由于每小格的读数为0.02 A,应进行估读,即应估读到0.01 A,所以读数为I=0.30 A;
②电阻箱的读数为R=0×100+1×10+6×1+0×0.1=16.0 Ω;
③根据欧姆定律可知,当电流表示数不变时,说明待测电阻与电阻箱的阻值相等,所以R2=R=16.0 Ω。
答案:(1)5.310(5.309~5.311均可)　(2)①0.30　②16.0　③16.0