2023-2024届一轮复习新人教版 第九章电路及电能 素养提升 学案

章末素养提升

原创情境新题提升素养

［科学小报］电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶,

符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。一般采用高效率充电电池,

或燃料电池为动力源。电动汽车无需再用内燃机，因此，电动汽车的电

动机相当于传统汽车的发动机,蓄电池相当于原来的油箱，由于电能

是二次能源,可以由风能、水能、热能、太阳能等转化而来。

［原创新题1］某物理实验小组看到一则消息:锂硫电池的能量密度高,

可使电动汽车的续航从500km提升至1500km,再提升三倍,手机一

个星期都不需充电。这激起了同学们对电池的研究兴趣,他们从市场

上买来一新款电池,要测量这款电池的电动势和内阻,并利用这个电

池提供电能测量一未知电阻的阻值,设计了如图甲所示的实验电路。

器材如下:

A.待测电池

B.待测电阻Rx（约8Q）

C.电流表人（量程0〜1A、内阻很小）

D.电流表A（量程0~3A、内阻很小）

E.电阻箱（最大阻值99.9Q）

F.开关一只，导线若干

实验步骤如下:

⑴根据电路图,请在图乙的实物图中画出连线。

⑵根据记录的电流表A1的读数L和电流表A2的读数I2,以勺为纵坐标,

1I

以对应的电阻箱的阻值5为横坐标,得到的图像如图丙所示。则图像在

纵轴的截距为,待测电阻RX=Ω（结果均保留2位有效数

字）。

⑶

图丁是以电流表A1的读数为横坐标，以电流表A2的读数为纵坐标得到

的结果。由图可求得电池的电动势E=V,内阻r=Ω0

（结果均保留3位有效数字）。

解析：⑴根据电路图连接实物图，如图所示。

⑵电流表Al测通过K的电流，电流表A?测干路电流，同时R与R并联，

则由欧姆定律可得R(Lf)=RJ,变形得如争1,结合题图丙可知,纵

轴的截距为1.0;根据题图丙中数据可知，图线的斜率为k=W⅛2=7∙2,

根据关系式可知,此时的斜率即为K的阻值，即R、的阻值为7.2Ωo

⑶由题意及全电路欧姆定律可得E=Ir+I,R,变形可得L=JaL,即

2xrr

a=ZW,-=2.8,由⑵中R,=7.2Ω解得=3.20Ω,E=8.96V

r0.8rro

答案：(1)图见解析(2)1.07.2

(3)8.963.20

［原创新题2］电动汽车电池的性能常用两个物理量来衡量:一是电池

容量Q,即电池能够存储的电量,单位是C;另一个是电池的能量密度

P,是指单位质量能放出电能的多少,单位是W-h∕kgo某次实验中质

量mo=O∙05kg的电池以恒定电流放电时,两端电压与流过电池电量的

关系如图所示。电池容量检测系统在电压为4.0V时显示剩余电量

100%,电压为3.0V时显示剩余电量为Oo通过计算机测得曲线与电

量轴所围的面积约为7000V-mA∙h。重力加速度为go

(1)该电池的能量密度p是多少？

(2)在放电过程中显示剩余电量从100%到90%用了时间1小时,依据图

像信息推测剩余电量从90%到70%约要多少时间？

⑶电动汽车的续航里程是指单次充电后可以在水平路面上匀速行驶

的最大距离。某电动汽车除电池外总质量为M,配上质量为m,能量密

度为P的电池,续航里程为S0已知汽车行驶过程中所受阻力与总质

量成正比,驱动汽车做功的能量占电池总能量的比例确定，为提升该

电动汽车的续航里程,可以采用增加电池质量和提高电池能量密度两

种方式,请通过计算说明哪种方式更合理。

解析：(1)根据图像的坐标轴可知，图像所围面积的物理意义是qU的

积累,即表示电池存储的总能量E=7000V∙mA∙h=7W・h,

根据题意可知能量密度为P=~,

TTl

解得该电池的能量密度为

PW∙h∕kg=140W∙h∕kg0

⑵根据q=It可知I保持不变，电荷量q消耗与时间成t正比。由U-q

图像可知剩余电量从100%到90%,通过1小时电池放电量约为100

mA∙h,当剩余电量从90%到70%,通过电池放电电量约400mA∙h,则

时间约为4小时。

⑶由题意，阻力与总质量成正比,则有

f=k(M+m),

汽车匀速运动，故消耗的电能等于克服阻力做的功

ΔE=fs=k(M+m)s,

设驱动汽车做功的能量与电池总能量E的比例为n,则有△E=fs=η

E=ηmP,

可得单次充电行驶最大距离为

s_nmp一ηp

'k(M+τn)k(—+ι),

由表达式可知,s与m为非线性关系，行驶的最大距离s随着电池质量

m的增力口,提升得越来越慢;若电池质量m一定时.，s与P成正比,提升

能量密度P,并不增加阻力，不造成电能额外损耗,可见,提高电池的

能量密度P比增加电池质量m更合理。

答案:(1)140W∙h/kg(2)4小时

⑶见解析

盘点高考真题检验成效

'题点一电表的改装

1.(2022・辽宁卷，11)某同学要将一小量程电流表(满偏电流为250

nA,内阻为1.2k。)改装成有两个量程的电流表,设计电路如图a所

示,其中定值电阻Rι=40Ω,R2=360示

⑴当开关S接A端时一,该电流表的量程为O〜mAO

⑵当开关S接B端时,该电流表的量程比接在A端时（选填

“大”或“小”）。

⑶该同学选用量程合适的电压表（内阻未知）和此改装电流表测量未

知电阻R*的阻值,设计了图b中两个电路。不考虑实验操作中的偶然

误差,则使用（选填“甲”或“乙”）电路可修正由电表内阻

引起的实验误差。

该装LJSLl

逋泰JRXEH

甲乙

图b

■真题解读

考题题型归类:考查基本规律的应用一一电流表的改装。

考查巧妙之处:误差分析。

解析：（1）由题图a可知当S接A时,R和R2串联接入电路,和电流表并

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联,满偏时电流表两端的电压为Um=Irar=250×10^×l.2×IOV=0.3V0

此时Rl和Rz所在支路的电流为I=Um-°3A=O.75×103A=O.75

R1+R240+360

mA,

所以总电流为I总=L+I=1mA,即量程为0~lmA。

(2)当开关S接B端时一，由题图a可知R和电流表串联再和R?并联，当

电流表满偏时，电流表所在支路的电压IU=L(r+R)>Um,R2所在支路

的电流1'=等>1,则电流表可测量的最大电流I总'=L+I',比接在A

端时大。

⑶甲电路是电流表的外接法,误差是由电压表的分流引起的；乙电路

是电流表的内接法,误差是由电流表的分压引起的，因为题目中电压

表电阻未知，故采用乙电路的方法可以修正由电表内阻引起的实验误

差。

答案：(1)1(2)大(3)乙

2.(2022・湖南卷，12)小梦同学自制了一个两挡位(“XI”“X10”)

的欧姆表,其内部结构如图所示,R。为调零电阻(最大阻值为RoJ,Rs.

&、Rn为定值电阻Rs+R°m<RWRn,电流计©的内阻为RG(RS«RG)。用此欧

姆表测量一待测电阻的阻值，回答下列问题：

⑴短接①②,将单刀双掷开关S与m接通，电流计©示数为Im；保持电

阻R。滑片位置不变,将单刀双掷开关S与n接通，电流计©示数变为I”,

则L(选填“大于”或“小于”)lno

⑵将单刀双掷开关S与n接通,此时欧姆表的挡位为(选填

“XI”或“X10”）。

⑶若从“义1”挡位换成“义10”挡位,调整欧姆零点（欧姆零点在电

流计©满偏刻度处）时,调零电阻Ro的滑片应该调节（选填

“向上”或“向下”）o

（4）在“X10”挡位调整欧姆零点后,在①②间接入阻值为100Ω的

定值电阻R1,稳定后电流计©的指针偏转到满偏刻度的|；取走Ri,在①

②间接入待测电阻R,稳定后电流计©的指针偏转到满偏刻度的B,则

Rx=Ωo

■真题解读

考题题型归类:考查基本规律的应用一一欧姆表的原理。

考查巧妙之处:联系闭合电路欧姆定律,考查电流表的应用。

解析：（1）由于Rn>Rm,所以L大于Ino

⑵将单刀双掷开关S与n接通,此时电路中总电阻较大，中值电阻较

大,能接入的待测电阻的阻值也较大,故应该为欧姆表的“×10”挡位。

⑶若从“X1”挡位换成“义10”挡位，即开关S从m拨向n,电路中

的总电阻增大,干路电流减小,为了使电流计满偏,则需增大电流计所

在支路的电压,减小其所在支路电阻,故调零电阻R。的滑片应该向上

调节。

（4）设欧姆表内部等效电阻为R,根据闭合电路欧姆定律

有，Ilg=占I=⅛I磊联立解得K=400Ω。

答案：（1）大于（2）X10（3）向上（4）400

题点二实验的探究创新

3.（2022•浙江6月卷，18）（1）探究滑动变阻器的分压特性,采用图1

所示的电路,探究滑片P从A移到B的过程中，负载电阻R两端的电压

变化。

图2

5/0

ʌuilIllili

V

图3

①图2为实验器材部分连线图，还需要（选填"af”“bf”“fd”

“fc”“ce”或“eg"）连线。（多选）

②图3所示电压表的示数为V0

③已知滑动变阻器的最大阻值R°=10。，额定电流I=LOA。选择负

载电阻R=IO。，以R两端电压U为纵轴,‘为横轴（X为AP的长度,L

为AB的长度），得到Uq分压特性曲线为图4中的“I"；当R=IOOΩ,

分压特性曲线对应图4中（选填“∏”或“山”）；则滑动变

阻器最大阻值的选择依据是。

图5

⑵两个相同的电流表G1和Gz如图5所示连接,晃动Gl表，当指针向左

偏转时",静止的Gz表的指针也向左偏转,原因是（多选）。

A.两表都是“发电机”

B∙G∣表是“发电机”，G2表是“电动机”

C.Gl表和Gz表之间存在互感现象

D.Gl表产生的电流流入Gz表,产生的安培力使Gz表指针偏转

■真题解读

考题题型归类:考查基本规律的应用一一串并联电路的分析。

考查巧妙之处:实验电路的连线,Uj分压特性曲线的理解。

解析：（1）①由电路图可知,应将电压表并联在电阻箱两端,又由题图2

可知电源是两节干电池,因此电压表的量程应选择3V,即连接af;由

于滑动变阻器采用分压接法，因此滑动变阻器的接线柱c与开关的接

线柱e相连，即连接ce;电阻箱的接线柱f应连接在滑动变阻器上侧

的一个接线柱上，即连接fdo

②由题图3可知电压表的读数为1.50Vo

③在X相同的条件下，电阻箱的阻值越大，电阻箱与滑动变阻器AP部

分并联的电阻值越接近AP部分的真实阻值，电压表的示数越大，因此

当R=IOO。时，分压特性曲线对应题图4中的∏,由以上分析可知滑

动变阻器的最大阻值越小，图线越接近直线，因此选择的依据为R0<Ro

（2）晃动Gl表,当指针向左偏转时,静止的Gz表的指针也向左偏转,其

原因是G表中的线圈在磁场中做切割磁感线运动产生了感应电动势，

闭合回路中产生了感应电流,则G2表中线圈存在电流,线圈受安培力

的作用，使得Gz表的指针发生偏转，因此Gl表是“发电机”，Gz表是“电

动机”，B、D正确,A、C错误。

答案：（1）①af、fd、ce②1.50③∏R0<R（2）BD

4.（2022•河北卷，12）某物理兴趣小组利用废弃电饭煲的部分器材自

制简易电饭煲,设计电路如图甲所示。选用的器材有：限温开关S,（手

动将其按下,开始持续加热煮饭，当锅内温度高于103℃时自动断开,

之后不能自动闭合）；保温开关Sz（当锅内温度高于80C时自动断开,

温度低于70℃时自动闭合）；电饭煲的框架（结构如图乙所示）。自备

元件有:加热电阻丝R（阻值为60Q,用于加热煮饭）；限流电阻RI和

Rz（阻值均为IkQ）;指示灯L1和1^2.5V,0.6W,当电流低于30mA

时可视为熄灭）；保险丝T。

甲

触点（电热板电源开关）

乙

（1）按照兴趣小组设计的电路,下列说法正确的是（多选）。

A按下Si,I和L2均发光

B.当锅内温度高于103℃Ht,S1自动断开,L和Lz均发光

C.保温过程中,S2自动在闭合、断开状态之间交替切换

D.当锅内温度低于70C时,S?自动闭合,L发光（2熄灭

⑵简易电饭煲制作完成后,试用时L始终不亮,但加热和保温功能均

正常。在不增加元件的前提下，断开电源,使用多用电表判断发生故障

的元件。下列操作步骤的正确顺序是（填写各步骤前的

字母）。

A.将选择开关旋转到“X100”位置

B.将两支表笔直接接触,调节“欧姆调零旋钮”，使指针指向欧姆零点

C.调整“指针定位螺丝”，使指针指到零刻度

D.测量指示灯L两端的阻值

E.将选择开关置于OFF位置或交流电压最高挡

操作时,将多用电表两表笔与L两端接触,若指针如图丙所示,可判断

是断路损坏;若指针如图丁所示,可判断是断路损

坏。（用电路中的元件符号表示）

考题题型归类:考查基本规律的应用一一串并联电路的分析

考查巧妙之处：电路故障的判断

解析：（1）按下Sl后L2支路被短路,则L2不会发光,A错误;当锅内温度

高于103℃时,S∣断开,而温度要降到70℃以下时SZ才会闭合,则此

时L2可能发光,此时电路中R与Rl和L1的串联部分并联,并联的整体

“2

再和L2皿串联,则L和L2的电阻均为R=?PIo.42Q,Rj产56.64Ω,

则回路总电阻R总=1067.06。，则回路总电流I总=答p0∙21A,则

L2一定发光,此时并联的整体的电压为U并=