【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

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( )
【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
巩 固 层
拓 展 层
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 ⑪I2Rt ⑫＝ ⑬＞
[自我校对] ⑭I＝I1＝I2＝„＝In ⑮U＝U1＋U2＋„＋Un ⑯R＝R1＋R2＋„＋Rn U1 U2 Un ⑰ R ＝ R ＝„＝ R ＝I 1 2 n P1 P2 Pn 2 ⑱R ＝R ＝„＝R ＝I 1 2 n ⑲I＝I1＋I2＋„＋In ⑳U＝U1＝U2＝„＝Un 1 1 1 1 21 ＝ ＋ ＋„＋ ○ R R1 R2 Rn 22 I1R1＝I2R2＝„＝InRn＝U ○ 2 23 PnRn＝U ○
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.
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】
【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＝Leabharlann 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．
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
总
＝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．
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．
【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.
他
，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.
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．
【答案】 (1)1×103 W (2)2×104 s
我还有这些不足： (1) (2) ________________________________________________________ ________________________________________________________
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.
【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)
我的课下提升方案： (1) (2) ________________________________________________________ ________________________________________________________
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
(a) (b) 图 37