新教材高中物理人教版學(xué)案第十二章電能能量守恒定律章末整合提升

章末整合提升專題一含有電容器的直流電路總結(jié)：含有電容器的直流電路與力、電等知識(shí)綜合考查時(shí)，關(guān)鍵是明確電容器兩極的電壓這個(gè)物理量．具體分析時(shí)常用的方法是：(1)電路穩(wěn)定時(shí)，電容器是斷路的，電容器兩極間的電壓等于所并聯(lián)的電路兩端的電壓．(2)電路的電流、電壓變化時(shí)，將會(huì)引起電容器的充(放)電，如果電容器兩端電壓升高，電容器充電；如果電壓降低，電容器將通過與它并聯(lián)的電路放電．[例1]如圖所示的電路中，兩平行金屬板A、B水平放置，兩板間的距離d＝40cm.電源電動(dòng)勢(shì)E＝24V，內(nèi)電阻r＝1Ω，電阻R＝15Ω.閉合開關(guān)S，待電路穩(wěn)定后，將一帶正電的小球從B板小孔以初速度v0＝4m/s豎直向上射入板間．若小球帶電荷量為q＝1×10－2C，質(zhì)量為m＝2×10－2kg，不考慮空氣阻力．那么，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為多大時(shí)，小球恰能到達(dá)A板？此時(shí)，電源的輸出功率是多大？(g取10m/s[解析](1)小球進(jìn)入板間后，受重力和電場(chǎng)力作用，且到A板時(shí)速度為零．設(shè)兩板間電壓為UAB由動(dòng)能定理得－mgd－qUAB＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)①所以滑動(dòng)變阻器兩端電壓U滑＝UAB＝8V②設(shè)通過滑動(dòng)變阻器電流為I，由歐姆定律得I＝eq\f(E－U滑,R＋r)＝1A③滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻R滑＝eq\f(U滑,I)＝8Ω.(2)電源的輸出功率P出＝I2(R＋R滑)＝23W.[答案]8Ω23W【變式1】(多選)在如圖所示的電路中，電容器的上極板帶正電．為了使該極板仍帶正電且電荷量增大，下列辦法中可采用的是(AD)A．增大R1，其他電阻不變B．增大R2，其他電阻不變C．增大R3，其他電阻不變D．增大R4，其他電阻不變解析：要使該上極板帶正電，必須使電容器上極板電勢(shì)大于下極板電勢(shì)，要使電荷量增大，必使兩極板電勢(shì)差變大，措施可以增大R1，能增大上極板電勢(shì)，增大R4，能減小下極板電勢(shì)，故A、D正確．專題二伏安法測(cè)電阻總結(jié)：(一)伏安法測(cè)電阻的兩種接法比較(二)內(nèi)接法與外接法的選擇確定內(nèi)接法還是外接法，有三種方法：1．直接比較法：當(dāng)Rx?RA用內(nèi)接法，當(dāng)Rx?RV用外接法．2．臨界值計(jì)算法：當(dāng)內(nèi)、外接法相對(duì)誤差相等時(shí)，有eq\f(RA,Rx)＝eq\f(Rx,RV)，Rx≈eq\r(RARV)(RA?RV)為臨界值．當(dāng)Rx＞eq\r(RARV)(即Rx為大電阻)時(shí)用內(nèi)接法；當(dāng)Rx＜eq\r(RARV)(即Rx為小電阻)時(shí)用外接法；Rx＝eq\r(RARV)時(shí)內(nèi)、外接法均可．當(dāng)eq\f(RV,Rx)＞eq\f(Rx,RA)時(shí)，用電流表外接法，當(dāng)eq\f(RV,Rx)＜eq\f(Rx,RA)時(shí)，用電流表內(nèi)接法．3．測(cè)試判斷法：當(dāng)Rx、RA、RV大約值都不清楚時(shí)用此法．如圖所示，將單刀雙擲開關(guān)S分別接觸a點(diǎn)和b點(diǎn)，若看到電流表讀數(shù)變化較大，說明電壓表分流影響較大，應(yīng)該選用內(nèi)接法；若看到電壓表讀數(shù)變化較大，說明電流表分壓影響較大，應(yīng)該選用外接法．[例2](多選)用伏安法測(cè)電阻時(shí)，若事先既不知道準(zhǔn)備使用的電流表和電壓表的內(nèi)阻RA和RV，也不知道被測(cè)電阻的粗略值(手頭沒有多用電表供測(cè)量)，那么就無法比較RV/Rx和Rx/RA的比值大小，也就無法確定應(yīng)用電流表內(nèi)接法還是外接法．這時(shí)，可采用如圖所示的電路，把與電壓表相連的導(dǎo)線的一端(圖中用箭頭表示)先后接觸點(diǎn)1和2，根據(jù)電流表、電壓表兩次示數(shù)變化的大小可作出判斷()A．若電流表的示數(shù)變化明顯，應(yīng)采用電流表外接法B．若電流表的示數(shù)變化明顯，應(yīng)采用電流表內(nèi)接法C．若電壓表的示數(shù)變化明顯，應(yīng)采用電流表內(nèi)接法D．若電壓表的示數(shù)變化明顯，應(yīng)采用電流表外接法[解析]當(dāng)電流表示數(shù)變化明顯時(shí)，說明電壓表的分流作用明顯，應(yīng)設(shè)法保證電流測(cè)量的準(zhǔn)確，即采用電流表內(nèi)接法，所以A錯(cuò)，B正確．當(dāng)電壓表的示數(shù)變化明顯時(shí)，說明電流表的分壓作用明顯，應(yīng)設(shè)法保證電壓測(cè)量的準(zhǔn)確，即采用電流表外接法，所以C錯(cuò)D對(duì)．[答案]BD[評(píng)析]電壓表示數(shù)變化明顯，電流表的分壓作用大；電流表示數(shù)變化明顯，電壓表分流作用大．根據(jù)這一特點(diǎn)再選擇內(nèi)、外接法．【變式2】已知電壓表的內(nèi)阻是1000Ω，電流表的內(nèi)阻是1Ω，要測(cè)量一個(gè)阻值約為100Ω的電阻，為了減小誤差應(yīng)采用哪種接法？答案：內(nèi)接法．解析：因eq\f(RV,Rx)＝eq\f(1000,100)＝10，eq\f(Rx,RA)＝eq\f(100,1)＝100有Rx?RA成立，故應(yīng)采用內(nèi)接法．專題三滑動(dòng)變阻器的接法及選擇總結(jié)：(一)滑動(dòng)變阻器的兩種接法滑動(dòng)變阻器有兩種接法，如下圖所示．(二)滑動(dòng)變阻器接法的選擇雖然兩種接法均可調(diào)節(jié)負(fù)載電阻電壓和電流的大小，但在不同條件下，調(diào)節(jié)效果不一樣，在選擇接法時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1)負(fù)載電阻的阻值Rx遠(yuǎn)大于變阻器的總電阻R，須用分壓式接法．(2)要求負(fù)載上電壓或電流變化范圍較大，且從零開始連續(xù)可調(diào)，須用分壓式接法．(3)負(fù)載電阻的阻值Rx小于變阻器總電阻R或相差不多，且電壓電流變化不要求從零調(diào)起時(shí)，可采取限流式接法．(4)兩種電路均可使用的情況下，應(yīng)優(yōu)先采用限流式接法，因?yàn)橄蘖鹘臃偣β瘦^?。?5)特殊問題中還要根據(jù)電壓表和電流表量程以及電阻允許通過的最大電流值來反復(fù)推敲，以更能減小誤差的連接方式為好．[例3]一阻值約為30kΩ的電阻R，欲用伏安法較準(zhǔn)確地測(cè)出它的阻值，備選器材有：A．電源(E＝16V，r＝2Ω)B．電源(E＝3V，r＝0.5Ω)C．電壓表(量程0～15V，內(nèi)阻50kΩ)D．電壓表(量程0～3V，內(nèi)阻10kΩ)E．電流表(量程0～500μA，內(nèi)阻500Ω)F．電流表(量程0～1mA，內(nèi)阻250Ω)G．滑動(dòng)變阻器(阻值0～200Ω)H．開關(guān)一只，導(dǎo)線若干(1)從上面器材中選出合適的器材____________(用字母表示)；(2)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖．[解析](1)先估算最大電流若選A電源IA≈eq\f(EA,R)＝eq\f(16V,30×103Ω)≈0.53mA若選B電源IB≈eq\f(EB,R)＝eq\f(3V,30×103Ω)＝0.1mAIB使電流表不能達(dá)到滿刻度的一半，電流表讀數(shù)誤差較大，所以選A電源．由A電源的電動(dòng)勢(shì)可知電壓表選C.為了多讀幾組電壓和電流值，應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器G.開關(guān)、導(dǎo)線必不可少，故選H.為了使多數(shù)電流值大于滿刻度的eq\f(1,3)，選電流表E.故選擇的器材為A、C、E、G、H.(2)由于R?RA，故選擇電流表內(nèi)接法．又因?yàn)楸粶y(cè)電阻遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器的總阻值，若把變阻器接成限流電路，改變其阻值時(shí)幾乎對(duì)電路無影響，故變阻器應(yīng)該接成分壓電路．實(shí)驗(yàn)電路如下圖所示．[答案](1)A、C、E、G、H(2)見解析．[評(píng)析]選用電表時(shí)要注意量程及準(zhǔn)確度，必須使電流表、電壓表指針?biāo)缚潭瘸^滿刻度的eq\f(1,3)，歐姆表指針指在表盤的eq\f(1,2)處左右較準(zhǔn)確．【變式3】有一電阻，其阻值在100Ω～200Ω之間，額定功率為25W，現(xiàn)用伏安法較準(zhǔn)確地測(cè)量它的阻值，實(shí)驗(yàn)器材有：毫安表(量程50mA，內(nèi)阻20Ω)，電流表(量程3A，內(nèi)阻0.01Ω)，電壓表(量程5V，內(nèi)阻5kΩ)，滑動(dòng)變阻器(最大阻值20Ω，2A)，輸出12V的低壓直流電源，以及開關(guān)和若干導(dǎo)線，為了保護(hù)電阻，被測(cè)電阻兩端電壓應(yīng)控制在5.0V以下，應(yīng)用量程為50_mA的電流表；為得到較準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，應(yīng)選用下圖中(a)電路圖．解析：允許在被測(cè)