物理必修 第三冊第十一章 電路及其應(yīng)用綜合與測試導(dǎo)學(xué)案

這是一份物理必修 第三冊第十一章 電路及其應(yīng)用綜合與測試導(dǎo)學(xué)案，共4頁。學(xué)案主要包含了伏安特性曲線的理解及應(yīng)用，用多用電表判斷電路故障等內(nèi)容，歡迎下載使用。
1.圖線的意義
(1)由于導(dǎo)體的導(dǎo)電性能不同，所以不同的導(dǎo)體有不同的伏安特性曲線。
(2)伏安特性曲線上每一點的電壓坐標與電流坐標的比值，對應(yīng)這一狀態(tài)下的電阻。
2.應(yīng)用：I－U圖像中圖線上某點與O點連線的斜率表示電阻的倒數(shù)，斜率越大，電阻越小。
3.兩類圖線
(1)線性元件的伏安特性曲線(圖甲中a、b)是過原點的直線，表明它的電阻是不變的。
(2)非線性元件的伏安特性曲線(圖乙中c、d)是曲線，表明它的電阻是變化的。
[例1] (多選)小燈泡通電后其電流I隨所加電壓U變化的圖線如圖所示，P為圖線上一點，PN為圖線在P點的切線，PQ為U軸的垂線，PM為I軸的垂線，則下列說法正確的是( )
A.隨著所加電壓的增大，小燈泡的電阻增大
B.對應(yīng)P點，小燈泡的電阻為R＝eq \f(U1,I2)
C.對應(yīng)P點，小燈泡的電阻為R＝eq \f(U1,I2－I1)
D.對應(yīng)P點，小燈泡的功率為圖中矩形PQOM所圍的面積大小
解析 I－U圖線的斜率逐漸減小即eq \f(1,R)減小，說明電阻逐漸增大，A正確；對應(yīng)P點，小燈泡的電阻為R＝eq \f(U1,I2)≠eq \f(U1,I2－I1)，B正確，C錯誤；對應(yīng)P點，小燈泡的功率為P＝I2U1，此值恰為圖中矩形PQOM所圍面積的大小，D正確。
答案 ABD
方法總結(jié)
(1)伏安特性曲線(I－U)中，導(dǎo)體電阻等于線上點與原點連線斜率的倒數(shù)，而不等于該點切線斜率的倒數(shù)。
(2)無論線性元件還是非線性元件，只要是純電阻元件，電阻都可由R＝eq \f(U,I)計算。
[針對訓(xùn)練1] 如圖所示，a、b分別表示由相同材料制成的兩條長度相同、粗細均勻的電阻絲的伏安特性曲線，下列判斷正確的是( )
A.a代表的電阻絲較粗
B.b代表的電阻絲較粗
C.a電阻絲的阻值小于b電阻絲的阻值
D.圖線表示電阻絲的阻值與電壓成正比
解析 圖線的斜率表示電阻的倒數(shù)，故Ra>Rb，C錯誤；由R＝ρeq \f(l,S)知a的橫截面積較小，A錯誤，B正確；由圖像及導(dǎo)體電阻決定條件R＝ρeq \f(l,S)知導(dǎo)體的電阻與電壓無關(guān)，D錯誤。
答案 B
二、用多用電表判斷電路故障
電路故障一般是短路或斷路，常見的情況有導(dǎo)線斷芯、燈泡斷絲、燈座短路、電阻器內(nèi)部斷路、接觸不良等現(xiàn)象，檢查故障的基本方法有以下兩種。
1.儀器檢測法
(1)用電壓表對斷路故障判斷：用電壓表與電源并聯(lián)，若有電壓，再逐段與電路并聯(lián)，若電壓表指針偏轉(zhuǎn)，則該段電路中有斷點。
(2)用電壓表對短路故障判斷：用電壓表與電源并聯(lián)，若有電壓，再逐段與電路并聯(lián)，若電壓表示數(shù)為零，則該段電路短路。
(3)用歐姆表檢測：在使用歐姆表檢測電路故障時，一定要注意將待測部分與電路斷開。若測得某段電路的電阻是零，說明該部分短路；若測得某段電路的電阻是無窮大，說明該部分斷路。
2.假設(shè)法：已知電路發(fā)生某種故障，尋求故障發(fā)生在何處時，可將整個電路劃分為若干部分，然后假設(shè)某部分電路發(fā)生故障，運用歐姆定律進行正向推理，推理結(jié)果若與題述現(xiàn)象相符，則故障發(fā)生在該部分電路。否則，故障沒發(fā)生在該部分電路。用此方法，直到找到故障為止。
[例2] 如圖所示是某同學(xué)連接的實驗實物圖，A、B燈都不亮，他采用下列兩種方法進行故障檢查。
(1)閉合開關(guān)，應(yīng)用多用電表的直流電壓擋進行檢查，選擇開關(guān)置于10 V擋。該同學(xué)測試結(jié)果如表1所示，在測試c、d間直流電壓時，紅表筆應(yīng)接觸________(選填“c”或“d”)。根據(jù)測試結(jié)果，可判斷電路中一定存在的故障是________。
A.燈A短路 B.燈B短路
C.cd段斷路 D.df段斷路
表1
表2
(2)將開關(guān)斷開，再選擇歐姆擋測試，測量結(jié)果如表2所示，那么檢查出的故障是________。
A.燈A斷路 B.燈B短路
C.燈A、B都斷路 D.d、e間導(dǎo)線斷路
解析 (1)應(yīng)用多用電表判斷電路故障，首先要正確使用多用電表，對多用電表而言，電流應(yīng)從紅表筆流入該表內(nèi)，由題圖能看出c點電勢高于d點電勢，知紅表筆應(yīng)接觸c點。由表1可知d、f間有示數(shù)，則d—c—a—電池—b—f間無斷路，C錯誤；若僅燈A短路或燈B短路，不會造成A、B燈都不亮，A、B錯誤；若df段斷路，則與測試結(jié)果相符，D正確。
(2)由表2可知，c、d間有一定的電阻但不是很大，燈A既不短路也不斷路，A、C錯誤；d、e間存在大電阻，表明d、e間導(dǎo)線斷路，D正確；e、f間電阻為零，則燈B短路，B正確。
答案 (1)c D (2)BD
方法總結(jié) 故障電路部分的特點
(1)斷路的特點：電路中發(fā)生斷路，表現(xiàn)為電路中的電流為零而電源兩端的電壓不為零；若外電路中某兩點之間的電壓不為零，則表示這兩點之間出現(xiàn)了斷路，同時也說明這兩點與電源之間的相連部分無斷路。
(2)短路的特點：電路發(fā)生短路時，表現(xiàn)為有電流通過短路電路，即電流表是有一定示數(shù)的，但用電壓表測該支路兩端的電壓時，電壓表示數(shù)為零。
[針對訓(xùn)練2] 某照明電路出現(xiàn)故障，導(dǎo)致閉合開關(guān)時小燈不發(fā)光，其電路如圖甲所示，該電路用標稱值12 V的蓄電池為電源，導(dǎo)線與其接觸完好，維修人員使用已經(jīng)調(diào)好的多用電表直流50 V擋檢測故障，他將黑表筆接在c點，用紅表筆分別探測電路的a、b點。
(1)斷開開關(guān)，紅表筆接a點時多用電表指示如圖乙所示，讀數(shù)為________V，說明________正常(選填“蓄電池”“保險絲”“開關(guān)”或“小燈”)。
(2)紅表筆接b點，斷開開關(guān)時，表針不偏轉(zhuǎn)，閉合開關(guān)后，多用電表指示仍然如圖乙，可判定發(fā)生故障的器件是________(選填“蓄電池”“保險絲”“開關(guān)”或“小燈”)。
答案 (1)11.5(11.2～11.8均可) 蓄電池 (2)小燈測試點
電壓表示數(shù)
a、b
有示數(shù)
b、c
有示數(shù)
c、d
無示數(shù)
d、f
有示數(shù)
測試點
指針偏轉(zhuǎn)情況
c、d
d、e
e、f