第二章恒定電流素養整合提升1素養脈絡構建2核心素養提升3觸及高考演練素養脈絡構建核心素養提升一、電路故障問題的分析電路故障一般是短路或斷路，常見的情況有導線斷芯、燈泡斷絲、燈座短路、電阻器內部斷路、接觸不良等現象，檢查故障的基本方法有兩種：1．儀表檢測法(1)斷路故障的判斷：用電壓表與電源并聯，若有電壓，再逐段與電路并聯，若電壓表指針偏轉，則該段電路中有斷點。(2)短路故障的判斷：用電壓表與電源并聯，若有電壓，再逐段與電路并聯，若電壓表示數為零，則該電路被短路。若電壓表示數不為零，則該電路沒有被短路或不完全被短路。2．假設法已知電路發生某種故障，尋找故障發生的位置時，可將整個電路劃分為若干部分；然后逐一假設某部分電路發生故障，運用歐姆定律進行正向推理。推理結果若與題述物理現象不符合，則故障不是發生在這部分電路；若推理結果與題述物理現象符合，則故障可能發生在這部分電路。直到找出發生故障的全部可能為止，亦稱排除法。

如圖所示的電路中，1、2、3、4、5、6為連接點的標號。在開關閉合后，發現小燈泡不亮。現用多用電表檢查電路故障，需要檢測的有：電源、開關、小燈泡、3根導線以及電路中的各連接點。典例1(1)為了檢測小燈泡以及3根導線，在連接點1、2已接好的情況下，應當選用多用電表的________擋。在連接點1、2同時斷開的情況下，應當選用多用電表的________擋。(2)在開關閉合情況下，若測得5、6兩點間的電壓接近電源的電動勢，則表明____________________可能有故障。(3)將小燈泡拆離電路，寫出用多用電表檢測該小燈泡是否有故障的具體步驟。①調到歐姆擋；②將紅、黑表筆相接，檢查歐姆擋能否正常工作；③測量小燈泡的電阻。如電阻無窮大，表明小燈泡有故障。電壓歐姆開關或連接點5、6

解析：(1)當連接點1、2已接好時，電路中已有電壓存在，故需用電壓擋來檢測電路。當連接點1、2同時斷開時，電路中沒有電源提供電壓，要檢測電路故障，只有通過測各段電路的電阻是否異常，故采用歐姆擋。(2)當電路中兩點間有電壓時，這表明在此兩點之外的電路與電源兩極是接通的。當測出兩點間電壓等于電源電壓而又確定電路故障是斷路引起時，就可以確定斷路位置在此兩點之間。(3)①調到歐姆擋；②將紅、黑表筆相接，檢查歐姆擋能否正常工作；③測量小燈泡的電阻。如電阻無窮大，表明小燈泡有故障。

(2019·山西省芮城中學、運城中學高二上學期期中)如圖所示，2019年國慶群眾游行隊伍中的國徽彩車，不僅氣勢磅礴而且還是一輛電動車，充一次電可以走100公里左右。假設這輛電動彩車總質量為6.75×103kg，當它勻速通過天安門前500m的檢閱區域時用時250s，驅動電機的輸入電流I＝10A，電壓為300V，電動彩車行駛時所受阻力為車重的0.02倍。g取10m/s2，不計摩擦，只考慮驅動電機的內阻發熱損耗能量，求：(1)驅動電機的輸入功率；(2)電動彩車通過天安門前時牽引汽車前進的機械功率；(3)驅動電機的內阻和機械效率。答案：(1)3000W

(2)2700W

(3)3Ω；90%典例2解析：(1)驅動電機的輸入功率P入＝UI＝300V×10A＝3000W。(2)電動彩車通過天安門前的速度v＝s/t＝2m/s電動彩車行駛時所受阻力f＝0.02mg＝0.02×6.75×103×10N＝1.35×103N電動彩車勻速行駛時F＝f，故電動彩車通過天安門前時牽引汽車前進的機械功率P機＝Fv＝2700W。(3)設驅動電機的內阻為R，由能量守恒定律得P機＝Fv＝2700W。解得：驅動電機的內阻R＝3Ω驅動電機的機械效率η＝P機/P入×100%＝90%。3．電路的動態分析分析依據是：閉合電路歐姆定律、部分電路歐姆定律、串聯電路的電壓關系、并聯電路的電流關系，常用規律：(1)變化電阻本身和總電路變化規律相同；(2)總電路上R增大時總電流I減小，路端電壓U增大；(3)和變化電阻有串聯關系的看電流，即總電流減小時，該電阻的電流、電壓都減小。(4)和變化電阻有并聯關系的看電壓，即路端電壓增大時，該電阻的電流、電壓都增大。4．閉合電路的U－I圖象圖中a為電源的U－I圖象，b為外電阻的U－I圖象。兩者的交點坐標表示該電阻接入電路時電路的總電流和路端電壓；該點和原點之間的矩形的面積表示輸出功率；a的斜率的絕對值表示電源內阻大小；b的斜率的絕對值表示外電阻的大小；當兩個斜率相等時(即內、外電阻相等時)圖中矩形面積最大，即輸出功率最大。

(多選)(2019·浙江省紹興一中高二上學期期中)如圖甲所示電路中，閉合電鍵S，當滑動變阻器的滑動觸頭P向下滑動的過程中，四個理想電表的示數都發生變化．圖乙中三條圖線分別表示了三個電壓表示數隨電流表示數變化的情況，以下說法正確的是(

)ABD

典例3A．圖線a表示的是電壓表

V3的示數隨電流表示數變化的情況B．圖線c表示的是電壓表

V2的示數隨電流表示數變化的情況C．此過程中電壓表

V1示數的變化量ΔU1和電流表示數變化量ΔI的比值變大D．此過程中電壓表

V3示數的變化量ΔU3和電流表示數變化量ΔI的比值不變四、電學實驗中的幾個問題1．進行儀器選擇、電路設計時，應注意以下原則：(1)安全性原則：所選元件在電路中不能被損壞，如電壓表或電流表的電路中時，各對應物理量不超過它們的量程。(2)目的性原則：所設計的電路應能夠達到實驗的目的。(3)準確性原則：選取儀器或器材時應考慮減小系統誤差，如電壓表或電流表的指針偏轉應盡可能指在中間刻度附近。(4)方便操作原則：所設計的實驗容易達到實驗目的，且又簡捷、方便。(5)經濟實惠原則：所設計的電路中所用的儀器應在大多數實驗室能找到，本原則也可稱為可實施原則。2．電壓表、電流表及多用電表的讀數(1)電壓表、電流表和多用電表的直流電壓、直流電流擋的讀數，要看清選擇的量程和分度值。(2)多用電表的歐姆擋的讀數要看清選擇的倍率，如：×1、×10、×100等。3．實驗儀器的選取(1)電源允許通過的最大電流要大于電路中的實際電流。(2)用電器的額定電流應大于或等于通過它的實際電流。(3)電壓表和電流表的量程不能小于被測電壓和電流的最大值。5．電路的實物連接方法(1)先圖后連，先串后并。(2)看準極性，接線到柱。(3)明確量程，檢查定位。6．數據的處理方法(1)公式法：物理意義比較明確。(2)圖象法：有取平均值的效果，結果比較準確。7．儀器代換(1)一個定值電阻和一個電流表可以代換電壓表。(2)小量程電流表可以改裝后再接入電路。

(2019·安徽省合肥一中高二上學期段考)一學習小組要用伏安法盡量準確地描繪一個標有“4V，2W”的小燈泡的I－U圖線，現有下列器材供選用A．學生電源(直流9V)B．開關一個、導線若干C．電壓表(0～5V，內阻10kΩ)D．電壓表(0～10V，內阻20kΩ)E．電流表(0～0.3A，內阻1Ω)F．電流表(0～0.6A，內阻0.4Ω)G．滑動變阻器(5Ω，1A)H．滑動變阻器(500Ω，0.2A)典例4(1)實驗中電壓表應選用_____，電流表應選用_____。為使實驗誤差盡量減小，要求電壓表從零開始變化且多取幾組數據，滑動變阻器應選用_____(用序號字母表示)。(2)請在圖1方框內畫出滿足實驗要求的電路圖，并把由圖2中所示的實驗器材用實線連接成相應的實物電路圖。C

F

G

(2)由于燈泡電阻遠小于電壓表內阻，所以電流表采用外接法。故電路圖、實物連線圖如圖所示答案：(2)見解析觸及高考演練1．本章為電學基礎知識，從近幾年高考試題來看，命題多集中在部分電路歐姆定律，串、并聯電路，閉合電路歐姆定律這三個知識點上，其次是電功率和直流電路的動態分析。2．由于該部分知識與學生實驗結合緊密，因此電學實驗是高中物理實驗中的重點，也是高考實驗考查的熱點內容。考查既具體又靈活，像儀器的選擇、讀數、器材的連接、數據處理、誤差分析等，每年的高考試題中都有所涉及，在學習中應予以足夠重視。對于基本的多用電表的認識和使用，常見的測量電阻的方法，滑動變阻器、電壓表、電流表等電學元件的使用等應該牢牢地掌握。一、考題真題探析

(2019·全國卷Ⅰ，23)某同學要將一量程為250μA的微安表改裝為量程為20mA的電流表。該同學測得微安表內阻為1200Ω，經計算后將一阻值為R的電阻與該微安表連接，進行改裝。然后利用一標準毫安表，根據圖(a)所示電路對改裝后的電表進行檢測(虛線框內是改裝后的電表)。例題1(1)根據圖(a)和題給條件，將圖(b)中的實物連線。____________(2)當標準毫安表的示數為16.0mA時，微安表的指針位置如圖(c)所示。由此可以推測出所改裝的電表量程不是預期值，而是_____。(填正確答案標號)A．18mA

B．21mAC．25mA

D．28mA見解析圖C

圖(c)

(3)產生上述問題的原因可能是______。(填正確答案標號)A．微安表內阻測量錯誤，實際內阻大于1200ΩB．微安表內阻測量錯誤，實際內阻小于1200ΩC．R值計算錯誤，接入的電阻偏小D．R值計算錯誤，接入的電阻偏大(4)要達到預期目的，無論測得的內阻值是否正確，都不必重新測量，只需要將阻值為R的電阻換為一個阻值為kR的電阻即可，其中k＝______。AC

解析：(1)實物連線如圖所示：(2)串聯電路中電流處處相等，根據比例關系得，毫安表示數為16.0mA時，對應微安表的刻度為160.0μA，當微安表指針到滿量程250μA時，毫安表的示數應為25mA，即為改裝后電表的量程。選項C正確。二、臨場真題練兵1．(2019·江蘇，3)如圖所示的電路中，電阻R＝2Ω。斷開S后，電壓表的讀數為3V；閉合S后，電壓表的讀數為2V，則電源的內阻r為(

)A．1Ω B．2ΩC．3Ω D．4ΩA5.00

變小增大B

2.8

3．(2019·全國卷Ⅲ，23)某同學欲將內阻為98.5Ω、量程為100μA的電流表改裝成歐姆表并進行刻度和校準，要求改裝后歐姆表的15kΩ刻度正好對應電流表表盤的50μA刻度。可選用的器材還有：定值電阻R0(阻值14kΩ)，滑動變阻器R1(最大阻值1500Ω)，滑動變阻器R2(最大阻值500Ω)，電阻箱(0～99999.9Ω)，干電池(E＝1.5V，r＝1.5Ω)，紅、黑表筆和導線若干。圖(a)

(1)歐姆表設計將圖(a)中的實物連線組成歐姆表。歐姆表改裝好后，滑動變阻器R接入電路的電阻應為_______Ω；滑動變阻器選______(填“R1”或“R2”)。____________(2)刻度歐姆表表盤通過計算，對整個表盤進行電阻刻度，如圖(b)所示。表盤上a、b處的電流刻度分別為25和75，則a、b處的電阻刻度分別為______、_____。900

R1

圖見解析45

5

圖(b)