魯科版（2019）高中物理必修第三冊講義第3章 章末綜合提升練習（含答案）

[鞏固層·知識整合](教師用書獨具)[提升層·能力強化]非純電阻電路的分析與計算1.在非純電阻電路中，歐姆定律不再適用，此時不可用歐姆定律求電流，應用P＝UI求解電流。2．在非純電阻電路中，電功大于電熱，即W＞Q，這時電功只能用W＝UIt計算，電熱只能用Q＝I2Rt計算，兩式不能通用。3．注意電路中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系W＝Q＋E其他，E其他為其他形式的能?！纠?】如圖所示為電動機提升重物的裝置，電動機線圈的電阻為r＝1Ω，電動機兩端的電壓為5V，電路中的電流為1A，重物的重力為20N，不計摩擦，則：(1)電動機線圈電阻消耗的熱功率是________W。(2)電動機的輸入功率和輸出功率分別是________W、________W。(3)10s內(nèi)，可以把重物勻速提升的高度是________m。(4)這臺電動機的機械效率是________%。思路點撥：①電機工作電路是非純電阻電路。②正確區(qū)分電機的各種功率。[解析](1)根據(jù)焦耳定律可知，電動機線圈電阻消耗的熱功率為P熱＝I2r＝12×1W＝1W。(2)電動機的輸入功率等于輸入電流與電動機兩端電壓的乘積，即P入＝IU＝1×5W＝5W輸出功率等于輸入功率減去發(fā)熱消耗的功率，即P出＝P入－P熱＝5W－1W＝4W。(3)電動機輸出的功率用來提升重物轉(zhuǎn)化為機械功率，在10s內(nèi)，有P出t＝mgh解得h＝eq\f(P出t,mg)＝eq\f(4×10,20)m＝2m。(4)機械效率η＝eq\f(P出,P入)×100%＝80%。[答案](1)1(2)54(3)2(4)80[一語通關(guān)]電動機的幾個功率(1)輸入功率：電動機的總功率。由電動機電路的電流和電壓決定，即P總＝UI。(2)輸出功率：電動機做有用功的功率。如圖所示，P出＝mgv(設重物勻速上升)。(3)熱功率：電動機線圈有電阻，電流通過線圈時要發(fā)熱，熱功率P熱＝I2r。(4)功率關(guān)系：P總＝P出＋P熱。以測電阻為核心的電學實驗基礎1.控制電路的選擇控制電路即滑動變阻器在電路中的連接，常有兩種不同的形式，圖甲為限流式，圖乙為分壓式。甲乙2．測量電路的選擇測量電路的選擇即電流表在電路中有兩種接法，圖丙為電流表內(nèi)接，圖丁為電流表外接。丙丁3．電學實驗儀器的選擇選擇電學實驗器材主要是選擇電表、滑動變阻器、電源等器材，一般要考慮四方面因素：(1)安全因素：通過電源、電阻和電表的電流不能超過其允許的最大電流。(2)誤差因素：選用電表量程應考慮盡可能減小測量值的相對誤差，電壓表、電流表在使用時，其指針應偏轉(zhuǎn)到滿偏刻度的eq\f(1,3)以上；使用歐姆表時宜選用指針盡可能在中間刻度附近的倍率擋位。(3)便于操作：選用滑動變阻器時應考慮對外供電電壓的變化范圍既能滿足實驗要求，又便于調(diào)節(jié)。在調(diào)節(jié)滑動變阻器時，應使其大部分電阻線都用到。(4)實驗實際：除以上三個因素外，還應注重實驗實際，如所用的電源與打點計時器的匹配問題等。4．實物圖連接的注意事項(1)畫線連接各元件，一般先從電源正極開始，按照電路原理圖依次到開關(guān)，再到滑動變阻器，按順序以單線連接方式將主電路中串聯(lián)的元件依次串聯(lián)起來；其次將要并聯(lián)的元件再并聯(lián)到電路中去。(2)連線時要將導線接在接線柱上，兩條導線不能交叉。(3)要注意電表的量程和正、負接線柱，要使電流從電表的正接線柱流入，從負接線柱流出?！纠?】某同學利用圖(a)所示電路測量量程為2.5V的電壓表的內(nèi)阻(內(nèi)阻為數(shù)千歐姆)，可供選擇的器材有：電阻箱R(最大阻值99999.9Ω)，滑動變阻器R1(最大阻值50Ω)，滑動變阻器R2(最大阻值5kΩ)，直流電源E(電動勢3V)，開關(guān)1個，導線若干。(a)實驗步驟如下：①按電路原理圖(a)連接線路；②將電阻箱阻值調(diào)節(jié)為0，將滑動變阻器的滑片移到與圖(a)中最左端所對應的位置，閉合開關(guān)S；③調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表滿偏；④保持滑動變阻器滑片的位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱阻值，使電壓表的示數(shù)為2.00V，記下電阻箱的阻值?；卮鹣铝袉栴}：(1)實驗中應選擇滑動變阻器________(選填“R1”或“R2”)。(2)根據(jù)圖(a)所示電路將圖(b)中實物圖連線。(b)(3)實驗步驟④中記錄的電阻箱阻值為630.0Ω，若認為調(diào)節(jié)電阻箱時滑動變阻器上的分壓不變，計算可得電壓表的內(nèi)阻為________Ω(結(jié)果保留到個位)。[解析](1)滑動變阻器R1的阻值較小，在分壓電路中便于調(diào)節(jié)，故實驗中應選擇滑動變阻器R1。(2)實物圖連線如圖所示。(3)電阻箱阻值為0時，電壓表滿偏電壓Ug＝2.5V，電阻箱阻值R＝630.0Ω時，電壓表的示數(shù)UV＝2.00V，此時電阻箱兩端的電壓UR＝Ug－UV＝0.5V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓與電阻成正比可得eq\f(UV,UR)＝eq\f(Rg,R)，故Rg＝eq\f(UV,UR)R＝eq\f(2.00,0.5)×630.0Ω＝2520Ω。[答案](1)R1(2)連線圖見解析(3)2520[培養(yǎng)層·素養(yǎng)升華](教師用書獨具)在“測定金屬的電阻率”的實驗中，所用金屬電阻絲的電阻約為30Ω?，F(xiàn)通過以下實驗測量該金屬材料的電阻率。甲乙丙(1)用螺旋測微器測量電阻絲直徑，其示數(shù)如圖甲所示，則該電阻絲直徑的測量值d＝________mm。(2)實驗中能提供的器材有開關(guān)、若干導線及下列器材：電壓表V1(量程0～3V，內(nèi)阻約3kΩ)；電壓表V2(量程0～15V，內(nèi)阻約15kΩ)；電流表A1(量程0～100mA，內(nèi)阻約5Ω)；電流表A2(量程0～0.6A，內(nèi)阻約0.1Ω)；滑動變阻器R1(0～10Ω)；滑動變阻器R2(0～1kΩ)；電源E(電壓為4.5V)。為了便于調(diào)節(jié)電路并能較準確地測出電阻絲的阻值，電壓表應選________，電流表應選________，滑動變阻器應選________。(均填器材符號)(3)在圖乙框中畫出該實驗的實驗原理圖，要求：能改變電阻絲的測量長度和進行多次測量。(4)利用測量數(shù)據(jù)畫出U-L圖線，如圖丙所示，其中(L0，U0)是U-L圖線上的一個點的坐標。根據(jù)U-L圖線，用電阻絲的直徑d、電流I和坐標(L0，U0)可計算出電阻絲的電阻率ρ＝________。(用所給字母表示)[解析](1)螺旋測微器的固定刻度的讀數(shù)為0，可動刻度的讀數(shù)為18.3×0.01＝0.183mm。所以螺旋測微器的讀數(shù)為0.183mm。(2)由于電源E電壓為4.5V，若選用電壓表V2則讀數(shù)誤差較大，所以電壓表應選V1；由于電路中的最大電流為Im＝eq\f(E,R)，所以電流表應選A1；為了便于調(diào)節(jié)電路并能較準確地測出電阻絲的阻值，并能改變電阻絲的測量長度和進行多次測量，且能有效地控制不超出電壓表的量程，所以供電電路采用分壓式，滑動變阻器應選R1。(3)供電電路采用分壓式，eq\f(R,RA)＝eq\f(30,5)＝6，eq\f(RV,R)＝eq\f(3000,30)＝100，eq\f(R,RA)<eq\f(RV,R)，所以測量電路用電流表外接法，電路如圖所示。(4)由R＝ρeq\f(L,S)得ρ＝eq\f(RS,L)＝eq\f(πd2R,4L)，又有R＝eq\f(U,I)，得ρ＝eq\f(πd2U0,4IL0)。[答案](1)0.183(0.182～0.184)(2)V1A1R1(3)見解析圖(4)eq\f(πd2U0,4IL0)[深度思考](1)如圖甲所示的三把游標卡尺，它們的游標尺從上至下分別為9mm長10等分、19mm長20等分、49mm長50等分，它們的讀數(shù)依次為________mm、________mm、________mm。(2)使用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖乙所示，則金屬絲的直徑是________mm。甲乙[解析](1)最上面圖讀數(shù)：整毫米數(shù)是17，不足1毫米部分讀數(shù)是7×0.1mm＝0.7mm，最后結(jié)果是17mm＋0.7mm＝17.7mm。中間圖讀數(shù)：整毫米數(shù)是23，不足1毫米部分讀數(shù)是17×0.05mm＝0.85mm，最后結(jié)果是23mm＋0.85mm＝23.85mm。最下面圖讀數(shù)：整毫米數(shù)是3，不足1毫米部分讀數(shù)是7×0.02mm＝0.14mm，最后結(jié)果是3mm＋0.14mm＝3.14mm。(2)固定刻度示數(shù)為1.0mm，不足半毫米的從可動刻度上讀，其示數(shù)為15.0×0.01mm＝0.150mm，最后的讀數(shù)為1.0mm＋