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章末核心素养提升
一、电流、电阻、电功、电功率、电热
例1 “热得快”是生活中常用的一种电加热器，其原理是将“热得快”浸入液体中，给金属线圈通入电流，电流做功散发出热量，使液体很快被加热。如图所示为“热得快”的输电线中的一段导线，其两端的电势差是U，电荷从左向右定向移动，导线内的电流为I，通电时间为t，下列说法正确的是（　　）
A.在这段时间内，通过这段导线任一横截面的电荷量为It
B.在这段时间内，静电力做的功为UI
C.电流在这段导线中做功的功率为UIt
D.W＝UIt仅适用于纯电阻电路，P＝UI对任何电路均适用
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例2 如图所示为某同学家厨房的局部电路图，已知输电线路两端的电压为220 V，每条输电线的电阻r为0.4 Ω，电灯的电阻RA约为240 Ω，电饼铛的电阻RB约为48 Ω，则下列说法正确的是（　　）
A.仅闭合S2时，输电线的发热功率与电饼铛的功率之比为1∶120
B.仅闭合S2时，电饼铛的功率约为736 W
C.S1、S2均闭合时，通过输电线的电流约为5.4 A
D.S1、S2均闭合时，电饼铛工作5 s产生的热量约为194.4 J
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例3 （多选）电风扇是一种利用电动机驱动扇叶旋转，使空气加速流通的家用电器，主要用于清凉解暑和流通空气。当在风扇的电动机两端接上220 V电压后，电动机带动风扇转动，通过电动机内部线圈的电流为0.25 A，已知线圈电阻为R＝20 Ω，则（　　）
A.电动机消耗的功率为55 W
B.电动机的发热功率为1.5 W
C.电动机的效率约为97.7%
D.若扇叶被卡住，则电动机的发热功率为242 W
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二、电学实验设计
1.仪器的选择一般应考虑三方面因素
（1）安全因素，如通过电源、电表和电阻的电流不能超过其允许的最大电流。
（2）误差因素，如选用电表量程时应考虑尽可能减小测量值的相对误差；电压表、电流表在使用时，要尽可能使指针偏转到满刻度的以上。
（3）便于操作，如选用滑动变阻器时应考虑对外供电电压的变化范围既能满足实验要求，又便于调节，滑动变阻器调节时应用到大部分电阻线，否则不便于操作。
2.选择仪器的一般步骤
（1）根据实验要求设计合理的实验电路。
（2）根据电路选择滑动变阻器。
（3）选定电源，选择电压表和电流表以及所用的量程。
3.连接实物图的基本方法
（1）画出实验电路图。
（2）分析各元件的连接方式，明确电表量程。
（3）画线连接各元件，一般先从电源正极（或负极）开始，到开关，再到滑动变阻器等，按顺序以单线连接方式将干路中要串联的元件依次串联起来；其次将要并联的元件再并联到电路中去。
（4）连接完毕，应进行检查，检查电路也应按照连线的方法和顺序进行。
4.电阻的测量方法
（1）伏安法
测量原理是欧姆定律，用电流表与电压表分别测出电阻的电流和电压，根据R＝即可求得电阻的阻值。
（2）替代法
实验方法：利用“替代法”测量电阻的电路图如图所示。图中R1为滑动变阻器，R2为电阻箱，Rx为待测电阻，A为电流表，利用该电路，经过如下步骤可以测得待测电阻Rx的阻值。
①闭合S1和S3，断开S2，调节R1的阻值，使电流表读数等于某个数值I0；
②闭合S1和S2，断开S3，保持R1不变，调节R2，使电流表读数等于I0，然后读出R2的值，则待测电阻Rx＝R2。
（3）半偏法测电压表、电流表的内阻
①半偏法测电流表内阻
如图所示，闭合S1，断开S2，调节滑动变阻器R1，使电流表读数达到满偏值I0；保持R1不变，闭合S2，调节电阻箱R2，使电流表的读数为，然后读出R2的值，则有RA＝R2。
②半偏法测电压表内阻
如图所示，闭合开关S，将电阻箱R2的阻值调为零，调节滑动变阻器R1，使电压表达到满偏值U0；保持R1不变，调节R2，使电压表的示数为，记下此时电阻箱的示数R2，则有RV＝R2。
例4 （替代法测电阻）某学习小组测量待测电阻Rx的阻值，实验电路如图甲所示，步骤如下：
（a）将电阻箱阻值调为某一定值接入P、Q之间，闭合开关S。适当移动滑动变阻器的滑片后，保持滑片的位置不变，改变电阻箱R的阻值，得到6组电流表的示数I与R的数据如表所示。
（b）撤去电阻箱，将待测电阻Rx接入P、Q之间，得到电流表读数为0.46 A。
电阻R/Ω 4.5 6.5 8.5 10.5 12.5 14.5
电流I/A 0.60 0.42 0.32 0.27 0.23 0.20
（1）请根据表格中的实验数据在图乙所示的I－R图像中描点并画出图线。
（2）利用画出的I－R图像可得Rx＝　　　　Ω（结果保留2位有效数字），考虑到电流表存在内阻，待测电阻的测量值　　　　（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
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例5 （半偏法测电流表内阻）为了将小量程电流表改装成量程为0～3 V的电压表，实验器材如下：
A.电流表G：满偏电流为300 μA，内阻约为100 Ω
B.干电池E：电压为3 V
C.滑动变阻器R1：最大阻值为500 Ω，最大电流为1 A
D.滑动变阻器R2：最大阻值为15 kΩ，最大电流为0.5 A
E.电阻箱R0：最大值为999.9 Ω，最大电流为0.5 A
F.电阻箱R：最大值为9 999.9 Ω，最大电流为0.5 A
G.开关两个，导线若干。
请回答下列问题：
（1）为尽可能准确测量电流表的内阻，应选用如图甲中的　　　　（选填“A”或“B”）电路。
（2）根据所选电路完成实物电路的连接。闭合开关S1，调节滑动变阻器使电流表的示数为300 μA；然后保持滑动变阻器的滑片位置不变，闭合开关S2，调节电阻箱R0的阻值，当R0＝200 Ω时电流表示数如图乙所示，则流过电流表的电流为　　　　μA，电流表内阻的测量值为　　　　Ω。
（3）再将上述电流表与电阻箱R串联改装成量程为0～3 V的电压表，则电阻箱R接入电路的阻值应为　　　　kΩ。
（4）若用改装后的电压表测量某电路电压，则电压测量值　　　　（选填“大于”“等于”或“小于”）真实值。
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例6 （半偏法测电压表内阻）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______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
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章末核心素养提升
知识网络构建
　正电荷　　ρ　UIt　UI　I2Rt　电热　R1＋R2＋…　＋＋…　ρ　I2Rt
核心素养提升
例1 A　[由电流定义式I＝，可知t时间内通过这段导线任一横截面的电荷量q＝It，A正确；在这段时间内，静电力做的功为W＝qU＝UIt，B错误；电流在这段电路中做功的功率P＝＝UI，C错误；W＝UIt和P＝UI对任何电路均适用，D错误。]
例2 C　[仅闭合S2时，电路中连接有电饼铛和输电线上的电阻，输电线的阻值r线＝2r＝0.8 Ω，根据功率公式P＝I2R，可得输电线的发热功率与电饼铛的功率之比P1∶P2＝r线∶RB＝1∶60，A错误；仅闭合S2时，电路中的电流I′＝，则电饼铛的功率P2＝I′2RB，解得P2≈976 W，B错误；开关S1、S2均闭合，电路中的总阻值为R总＝2r＋，通过输电线的电流I1＝，联立解得I1≈5.4 A，C正确；根据RA∶RB＝5∶1，由于并联电路两端的电压相等，则通过电灯和电饼铛的电流之比为I2∶I3＝1∶5，且I1＝I2＋I3，电饼铛工作5 s产生的热量Q＝IRBt，联立解得Q＝4 860 J，D错误。]
例3 AC　[电动机消耗的功率P＝UI＝55 W，A正确；风扇转动时，电动机的发热功率P热＝I2R＝1.25 W，B错误；电动机的效率η＝×100%≈97.7%，C正确；扇叶被卡住，则电动机所有功率均用于发热，即P热′＝＝2 420 W，D错误。]
例4 (1)图见解析　(2)5.9(5.5～6.0均可)　不变
解析　(1)横轴每小格表示0.5 Ω，纵轴每小格表示0.02 A，根据实验数据在I－R图像中描点，用平滑曲线连线即可，如图所示。
(2)当I＝0.46 A时，由图像读得R＝5.9 Ω，即Rx＝5.9 Ω，5.5 Ω～6.0 Ω均算正确；
I－R图线中，两者是一一对应的关系，根据I的值可以直接从测绘的I－R图像中读出待测电阻的阻值，接电阻箱与接待测电阻时，电流表的内阻都存在，因此原理上不会因为电流表存在内阻而产生误差，所以，待测电阻的测量值不受影响。
例5 (1)B　(2)200　100　(3)9.9　(4)小于
解析　(1)由“半偏法”测量电流表内阻的原理可知，先闭合开关S1，调节滑动变阻器，使电流表满偏；然后闭合开关S2，调节电阻箱，使电流表半偏，读出电阻箱的阻值即为电流表的内阻；其中当闭合开关S2时，认为电路中的总电流不变，这样必须要求滑动变阻器的阻值比电流表的内阻大得多，即滑动变阻器应该选择R2，电路选择B。
(2)由题图乙可知，电流表读数为200 μA，则通过电阻箱的电流100 μA；电阻箱R0的阻值等于电流表内阻的2倍，即电流表内阻测量值为100 Ω。
(3)将上述电流表与电阻箱R串联改装成量程为0～3 V的电压表，则电阻箱R接入电路的阻值应为R＝－Rg＝Ω＝9 900 Ω＝9.9 kΩ。
(4)若用改装后的电压表测量某电路电压，当电压表并联到被测电路上后，电阻减小，则电压表两端的电压减小，即电压测量值小于真实值。
例6 (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
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)。(共28张PPT)
章末核心素养提升
第3章　恒定电流
目 录
CONTENTS
知识网络构建
01
核心素养提升
02
知识网络构建
1
核心素养提升
2
A
一、电流、电阻、电功、电功率、电热
例1 “热得快”是生活中常用的一种电加热器，其原理是将“热得快”浸入液体中，给金属线圈通入电流，电流做功散发出热量，使液体很快被加热。如图所示为“热得快”的输电线中的一段导线，其两端的电势差是U，电荷从左向右定向移动，导线内的电流为I，通电时间为t，下列说法正确的是(　　)
A.在这段时间内，通过这段导线任一横截面的电荷量为It
B.在这段时间内，静电力做的功为UI
C.电流在这段导线中做功的功率为UIt
D.W＝UIt仅适用于纯电阻电路，P＝UI对任何电路均适用
C
例2 如图所示为某同学家厨房的局部电路图，已知输电线路两端的电压为220 V，每条输电线的电阻r为0.4 Ω，电灯的电阻RA约为240 Ω，电饼铛的电阻RB约为48 Ω，则下列说法正确的是(　　)
A.仅闭合S2时，输电线的发热功率与电饼铛的功率之比为1∶120
B.仅闭合S2时，电饼铛的功率约为736 W
C.S1、S2均闭合时，通过输电线的电流约为5.4 A
D.S1、S2均闭合时，电饼铛工作5 s产生的热量约为194.4 J
AC
例3 (多选)电风扇是一种利用电动机驱动扇叶旋转，使空气加速流通的家用电器，主要用于清凉解暑和流通空气。当在风扇的电动机两端接上220 V电压后，电动机带动风扇转动，通过电动机内部线圈的电流为0.25 A，已知线圈电阻为R＝20 Ω，则(　　)
A.电动机消耗的功率为55 W
B.电动机的发热功率为1.5 W
C.电动机的效率约为97.7%
D.若扇叶被卡住，则电动机的发热功率为242 W
二、电学实验设计
2.选择仪器的一般步骤
(1)根据实验要求设计合理的实验电路。
(2)根据电路选择滑动变阻器。
(3)选定电源，选择电压表和电流表以及所用的量程。
3.连接实物图的基本方法
(1)画出实验电路图。
(2)分析各元件的连接方式，明确电表量程。
(3)画线连接各元件，一般先从电源正极(或负极)开始，到开关，再到滑动变阻器等，按顺序以单线连接方式将干路中要串联的元件依次串联起来；其次将要并联的元件再并联到电路中去。
(4)连接完毕，应进行检查，检查电路也应按照连线的方法和顺序进行。
4.电阻的测量方法
(2)替代法
实验方法：利用“替代法”测量电阻的电路图如图所示。图中R1为滑动变阻器，R2为电阻箱，Rx为待测电阻，A为电流表，利用该电路，经过如下步骤可以测得待测电阻Rx的阻值。
①闭合S1和S3，断开S2，调节R1的阻值，使电流表读数等于某个数值I0；
②闭合S1和S2，断开S3，保持R1不变，调节R2，使电流表读数等于I0，然后读出R2的值，则待测电阻Rx＝R2。
例4 (替代法测电阻)某学习小组测量待测电阻Rx的阻值，实验电路如图甲所示，步骤如下：
(a)将电阻箱阻值调为某一定值接入P、Q之间，闭合开关S。适当移动滑动变阻器的滑片后，保持滑片的位置不变，改变电阻箱R的阻值，得到6组电流表的示数I与R的数据如表所示。
(b)撤去电阻箱，将待测电阻Rx接入P、Q之间，得到电流表读数为0.46 A。
电阻R/Ω 4.5 6.5 8.5 10.5 12.5 14.5
电流I/A 0.60 0.42 0.32 0.27 0.23 0.20
(1)请根据表格中的实验数据在图乙所示的I－R图像中描点并画出图线。
(2)利用画出的I－R图像可得Rx＝________Ω(结果保留2位有效数字)，考虑到电流表存在内阻，待测电阻的测量值________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
解析　(1)横轴每小格表示0.5 Ω，纵轴每小格表示0.02 A，根据实验数据在I－R图像中描点，用平滑曲线连线即可，如图所示。
(2)当I＝0.46 A时，由图像读得R＝5.9 Ω，即Rx＝5.9 Ω，5.5 Ω～6.0 Ω均算正确；
I－R图线中，两者是一一对应的关系，根据I的值可以直接从测绘的I－R图像中读出待测电阻的阻值，接电阻箱与接待测电阻时，电流表的内阻都存在，因此原理上不会因为电流表存在内阻而产生误差，所以，待测电阻的测量值不受影响。
答案　(1)图见解析　(2)5.9(5.5～6.0均可)　不变
例5 (半偏法测电流表内阻)为了将小量程电流表改装成量程为0～3 V的电压表，实验器材如下：
A.电流表G：满偏电流为300 μA，内阻约为100 Ω
B.干电池E：电压为3 V
C.滑动变阻器R1：最大阻值为500 Ω，最大电流为1 A
D.滑动变阻器R2：最大阻值为15 kΩ，最大电流为0.5 A
E.电阻箱R0：最大值为999.9 Ω，最大电流为0.5 A
F.电阻箱R：最大值为9 999.9 Ω，最大电流为0.5 A
G.开关两个，导线若干。
请回答下列问题：
(1)为尽可能准确测量电流表的内阻，应选用如图甲中的________(选填“A”或“B”)电路。
(2)根据所选电路完成实物电路的连接。闭合开关S1，调节滑动变阻器使电流表的示数为300 μA；然后保持滑动变阻器的滑片位置不变，闭合开关S2，调节电阻箱R0的阻值，当R0＝200 Ω时电流表示数如图乙所示，则流过电流表的电流为________μA，电流表内阻的测量值为________Ω。
(3)再将上述电流表与电阻箱R串联改装成量程为0～3 V的电压表，则电阻箱R接入电路的阻值应为________kΩ。
(4)若用改装后的电压表测量某电路电压，则电压测量值________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。
解析　(1)由“半偏法”测量电流表内阻的原理可知，先闭合开关S1，调节滑动变阻器，使电流表满偏；然后闭合开关S2，调节电阻箱，使电流表半偏，读出电阻箱的阻值即为电流表的内阻；其中当闭合开关S2时，认为电路中的总电流不变，这样必须要求滑动变阻器的阻值比电流表的内阻大得多，即滑动变阻器应该选择R2，电路选择B。
(2)由题图乙可知，电流表读数为200 μA，则通过电阻箱的电流100 μA；电阻箱R0的阻值等于电流表内阻的2倍，即电流表内阻测量值为100 Ω。
(4)若用改装后的电压表测量某电路电压，当电压表并联到被测电路上后，电阻减小，则电压表两端的电压减小，即电压测量值小于真实值。
答案　(1)B　(2)200　100　(3)9.9　(4)小于
例6 (半偏法测电压表内阻)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

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