【课堂新坐标】16-17学年高中物理鲁科版选修31课件第3章章末分层突破_图文

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章末分层突破(三)
提 升 层 章 末 综 合 测 评

[自我校对]
①持续电压 ②c=3×108 m/s q ③正电荷 ④ t U ⑤nqSv ⑥ I ρL ⑦ S ⑧温度 ⑨UIt ⑩UI ?I2Rt ?= ?>

[自我校对] ?I=I1=I2=?=In ?U=U1+U2+?+Un ?R=R1+R2+?+Rn U1 U2 Un ? R = R =?= R =I 1 2 n P1 P2 Pn 2 ?R =R =?=R =I 1 2 n ?I=I1+I2+?+In ?U=U1=U2=?=Un 1 1 1 1 21 = + +?+ ○ R R1 R2 Rn 22 I1R1=I2R2=?=InRn=U ○ 2 23 PnRn=U ○

非纯电阻电路的计算
对任何电路,电流的功恒为 W=UIt,在纯电阻电路中,电流的功全部转化
2 U 为电路的内能,即 W=Q,或 UIt=I2Rt= R t.对于非纯电阻电路,电流的功除了

转化为电路的内能外,还转化为其他形式的能,即 W>Q 或 UIt>I2Rt. 根据能的转化和守恒可知,在非纯电阻电路上,电能的转化为:W=Q+E 其


,即 UIt=I2Rt+E 其他.

电动玩具汽车的直流电动机电阻一定,当加上 0.3 V 电压时,通过 的电流为 0.3 A,此时电动机没有转动.当加上 3 V 电压时,电流为 1 A,这时 候电动机正常工作.求电动机正常工作时,产生的机械功率和发热功率.

【解析】 当加上 0.3 V 电压时电动机不转动, 它消耗的电能全部用来发热, 此时的电动机可以看做纯电阻, 可以用欧姆定律计算它的电阻 R=U1/I1=(0.3/0.3) Ω=1 Ω 当加上 3 V 电压时,电流为 1 A,显然不符合欧姆定律,消耗的电能一部分 发热,一部分转化为了机械能,此时电路为非纯电阻电路. 消耗的电功率为:P=IU=3 W 发热功率 P 热=I2R=1 W 根据能量守恒,产生的机械功率为:P 机=P-P 热=2 W.

【答案】 2W 1 W

直流电动机○M 接在如图 31 所示的电路中,电压表的示数是 20 V,电流表的示数是 1.0 A,限流电阻 R=5.0 Ω,可知( ) 【导学号:34660096】

图 31

A.电动机的机械功率是 20 W B.电阻 R 消耗的电功率是 5 W C.电动机线圈的电阻是 20 Ω D.电动机产生的电热功率是 20 W
U 【解析】 电动机线圈电阻不能由 R= I 求出,故 C 错误;R 消耗的电功率 P=I2R=1.02×5.0 W=5 W,故 B 正确;电动机的机械功率 P 机=P 入-Pr=IU- I2r=20 W-I2r<20 W,故 A、D 错误.
【答案】 B

电动机的几个功率 (1)输入功率:电动机的总功率.由电动机电路的电流和电压决定,计算:P


=UI. (2)输出功率:电动机做有用功的功率.如图 32 所示,P 出=mgv(设重物匀

速上升).

图 32

(3)热功率: 电动机线圈上有电阻, 电流通过线圈时要发热, 热功率 P 热=I2rD. (4)功率关系 P 总=P 出+P 热.

直流电路中含有电容器电路的分析与计算方法

电容器是一个储存电能的元件.在直流电路中,当电容器充、放电时,电 路里有充、放电电流,一旦电路达到稳定状态,电容器在电路中就相当于一个 阻值无限大(只考虑电容器是理想的、不漏电的情况)的元件,有电容器的电路可 看做是断路,简化电路时可去掉它.简化后若要求电容器所带的电荷量时,可 在相应的位置补上.

1.静态分析与动态分析 (1)静态分析:稳定状态下,电容器在直流电路中起阻断电流的作用,电容 器两极间存在电势差,电容器容纳一定的电量,并满足 Q=CU. (2)动态分析:当直流电路中的电流和电势分布发生变化影响到电容器支路 两端时,电容器的带电量将随之改变(在耐压范围内),即电容器发生充、放电现 象,并满足 ΔQ=CΔU.

2.含有电容器的电路解题步骤 在直流电路中,电容器相当于电阻为无穷大的电路元件,此电路是断路.解 题步骤如下: (1)先将含电容器的支路去掉(包括与它串在同一支路上的电阻), 计算各部分 的电流、电压值; (2)电容器两极板的电压,等于它所在支路两端点的电压; (3)通过电容器的电压和电容可求出电容器充电电量; (4)通过电容器的电压和平行板间距离可求出两板间电场强度,再分析电场 中带电粒子的运动.

如图 33 所示的电路中各元件电阻值分别为:R1=R2=10 Ω,R3= R4=20 Ω,电容 C=300 μF,电源电压 U=6 V,内阻不计,原先双掷开关 S 与 触点 2 接触,则当开关 S 从与触点 2 接触改为与触点 1 接触,待电路稳定后, 试求: (1)电容器 C 所带电荷量; (2)若开关从与触点 1 接触改为与 触点 2 接触,直到电流变为 0 时为止, 求通过电阻 R1 的电荷量.

图 33

【解析】 (1)当开关 S 与 1 接触时,R1、R2、R3、R4 串联,由分压原理得, 1 电容器两端的电压 UC=2U=3 V,所带电荷量 QC=CUC=9×10-4 C. (2)当开关 S 再与 2 接触时,电容器放电,由分流作用得,通过电阻 R1 的电 QC - 荷量 QR1= 2 =4.5×10 4 C.
【答案】 (1)9×10-4 C (2)4.5×10-4 C

电阻 R1=20 Ω、R2=20 Ω、R3=60 Ω,平行板电容器的电容 C= 4×10
-8

F.它们连接成如图 34 所示的电路,并与 U=8 V 的恒定电压连接,开

始时开关 S 处于断开状态,若开关 S 闭合前电容器中间有一个带电颗粒处于静 止状态,则当开关 S 闭合后(电容器充、放电时间极短,可忽略不计),带电颗粒 的加速度大小为多少?(g 取 10 m/s2)

图 34

【解析】

U 开关 S 断开时,根据平衡条件得 q d -mg=0

R2 开关 S 闭合后,由串联分压规律得 U2= U=4 V R1+R2 U2 对带电颗粒受力分析,并根据牛顿第二定律可得 mg-q d =ma 联立以上各式,并代入数据,解得 a=5 m/s2.
【答案】 5 m/s2

1.(2015· 安徽高考)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( ) 【导学号:34660097】

mv A.2eL

2

mv Sn B. e

2

C.ρnev

图 35 ρev D. SL

q nvtSe 【解析】 由电流定义可知:I= t = t =neSv, L 由欧姆定律可得:U=IR=neSv· ρS=ρneLv, U 又 E= L ,故 E=ρnev,选项 C 正确.
【答案】 C

2.(2015· 北京高考)如图 36 所示,其中电流表 A 的量程为 0.6 A,表盘均匀 1 划分为 30 个小格,每一小格表示 0.02 A;R1 的阻值等于电流表内阻的2;R2 的 阻值等于电流表内阻的 2 倍.若用电流表 A 的表盘刻度表示流过接线柱 1 的电 流值,则下列分析正确的是( )

图 36

A.将接线柱 1、2 接入电路时,每一小格表示 0.04 A B.将接线柱 1、2 接入电路时,每一小格表示 0.02 A C.将接线柱 1、3 接入电路时,每一小格表示 0.06 A D.将接线柱 1、3 接入电路时,每一小格表示 0.01 A

【解析】 设电流表 A 的内阻为 RA,用电流表 A 的表盘刻度表示流过接线 柱 1 的电流值时,若将接线柱 1、2 接入电路,根据并联电路的特点,(I1 一 IA)R1 =IARA,解得 I1=3IA=0.06 A,则每一小格表示 0.06 A;若将接线柱 1、3 接入 电路,则(I2-IA)R1=IARA,解得 I2=3IA=0.06 A,则每一小格表示 0.06 A.选项 C 正确.
【答案】 C

3.(2015· 济南一中检测)当电阻两端加上某一稳定电压时,通过该电阻的电 荷量为 0.3 C,消耗的电能为 0.9 J.为在相同时间内使 0.6 C 的电荷量通过该电 阻,在其两端需加的电压和消耗的电能分别是( A.3 V 1.8 J C.6 V 1.8 J B.3 V 3.6 J D.6 V 3.6 J )

【解析】 设两次加在电阻 R 上的电压分别为 U1 和 U2,通电的时间都为 t.
2 U2 U t 1 2 由公式 W1=U1q1 和 W1= R t 可得:U1=3 V,R=0.1.再由 W2=U2q2 和 W2= R t

可求出:U2=6 V,W2=3.6 J,故选项 D 正确.

【答案】 D

4.(2014· 全国卷Ⅱ)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?的内阻约为 10 Ω,测量电路中电流表的连 U 接方式如图 37(a)或图(b)所示,结果由公式 Rx= I 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(a)和图(b)中电路测得的电阻值分别记为 Rx1 和 Rx2 ,则 ________( 填“Rx1”或“Rx2”) 更接近待测电阻的真实值,且测量值 Rx1________(填“大于”、 “等于”或“小于”)真实值, 测量值 Rx2________(填 “大于”、“等于”或“小于”)真实值.

(a) (b) 图 37

Rx RV 【解析】 根据串、并联电路的特点解题.根据题意知R > R ,电压表的分 x A 流作用较显著,故 Rx1 更接近待测电阻的真实值.图(a)的测量值是 Rx 与 RA 串联 的电阻阻值, 故 Rx1>Rx 真; 图(b)的测量值是 Rx 与 RV 并联的电阻阻值, 故 Rx2<Rx
真.

【答案】 Rx1

大于 小于

5.(2015· 西安一中检测)某地要把河水抽高 20 m,进入蓄水池,用一台电动 机通过传动效率为 80%的皮带,带动效率为 60%的离心水泵工作.工作电压为 380 V,此时输入电动机的电功率为 19 kW,电动机的内阻为 0.4 Ω.已知水的密 度为 1×103 kg/m3,重力加速度取 10 m/s2.求: (1)电动机内阻消耗的热功率; (2)将蓄水池蓄入 864 m3 的水需要的时间(不计进、出水口的水流速度).

【解析】

(1)设电动机的电功率为 P,则 P=UI

设电动机内阻 r 上消耗的热功率为 Pr,则 Pr=I2r 代入数据解得 Pr=1×103 W. (2)设蓄水总质量为 M,所用抽水时间为 t.已知抽水高度为 h,容积为 V,水 的密度为 ρ,则 M=ρV 设质量为 M 的河水增加的重力势能为 ΔEp,则 ΔEp=Mgh 设电动机的输出 功率为 P0,则 P0=P-Pr 根据能量守恒定律得 P0t×60%×80%=ΔEp 代入数据解得 t=2×104 s.

【答案】 (1)1×103 W (2)2×104 s

我还有这些不足: (1) (2) ________________________________________________________ ________________________________________________________

我的课下提升方案: (1) (2) ________________________________________________________ ________________________________________________________


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