一、电荷与电流
摩擦起电:(1)物体之间的摩擦会使一个物体上的电子转移另一个物体上,得到电子的那个物体 就 带 负电了,另一个失去电子的物体就带等量的正电,这种现象称为摩擦起电。这些物体所带的电荷叫静电。
(2)摩擦过的物体具有吸引轻小物体的性质,这就是摩擦起电的现象。其实质是电荷的转移。
(3)两种电荷:自然界中只存在两种电荷。规定丝绸摩擦过的玻璃棒带的电荷叫正电荷,用 皮毛摩擦过的橡胶棒带的电荷叫负电荷。
2.电荷间的相互作用力:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
3.电流与电路:(1)电流:①电流的形成:电荷的定向移动形成电流。电流可以由正电荷定向移动形成,也可以由负电荷(如电子)定向移动形成,正负电荷同时向相反的方向移动也会形成电流。
②电流的放向:A、正电荷定向移动的方向规定为电流方向,负电荷定向移动的方向与电流方向相反。B、电路中的电流方向:在电源外部,电流从电源的正极经过用电器流向负极。在电源内部,电流从负极流向正极。
(2)电路:①电路基本组成:把电源、用电器、开关用导线连接起来组成的电流路径叫电路。完整 的电路应包括电源、用电器、开关和导线四种电路元件,缺一不可。
②电路的元器件:
电路组成元件 作用 举例
电源 提供电能的装置,它工作时将其他形式的能量转化为电能。 干电池,蓄电池,发电机。
用电器 用电来工作的设备,它在工作时将电能转化为其他形式的能。 电灯,电视机,电冰箱,空调。
开关 用来接通或断开电路起控制用电器的作用。 拉线开关、拨动开关,闸刀开关。
导线 将电源、用电器、开关连接起来形成让电荷移动的通路。 金属导线导线的外壳包一层塑料,橡胶等绝缘材料。
电路的状态:①通路②开路(断路)③短路
电路图:(1)电路元件符号
(2)电路图:用元件符号代替实物表示电路的图称为电路图。
(3)电路的连接方式:
辨别方法 串联电路 并联电路
用电器的连接方式 用电器逐个依次连接 用电器并列式连接在两点
电流路径的条数 只有一条 两条或两条以上
切断任一用电器 各用电器都不能工作 互不影响
电路图
干路和支路:①分支点:在并联电路里,并联用电器的连接点。
②干路:从电源的两极到两个分支点的那部分电路。
③支路:两分支点之间的电路。
3.识别串并联电路的常用方法
电流分析法 电流方向是电源正极-各用电器-电源负极,若途中不分流,则用电器串联;若电流在某一处分流,每条支路只有一个用电器,这些用电器并联;若每条支路不只一个用电器,这时电路有串有并叫混联电路。
断开法 去掉任意一个用电器,另一个用电器也不工作,则这两个用电器串联;若另一个用电器不受影响仍然工作,则这两个用电器为并联。
节点法 在识别电路时,不论导线有多长,只要中间没有用电器或电源,则导线的两端点就可以看成同一点,从而找出各用电器的共同点。
观察结构法 将用电器接线柱编号,电流流入端为“首”,电流流出端为“尾”,观察各用电器,若“首尾首尾”连接为串联,若“首首尾尾”相连为并联。
二、电流的测量
1.电流强度:电流强度简称电流,用字母I表示。表示单位时间内通过导线某一截面的电荷的多少。
2.单位:安培,简称安,符号A。常用的电流单位还有毫安(mA)、微安(μA)。
1A=1000mA,1mA=1000μA
3.测量仪器:电流表,用表示。
4.电流在电路中的特点:(1)串联电路电流特点:串联电路中电流处处相等。
表达式
并联电路电流特点:并联电路干路电流等于各个支路电流之和。
表达式
三、电阻
1.导体与绝缘体:(1)导体:易导电的物质叫导体。金属、石墨、人体、大地、盐类的水溶液都是 导体。
(2)绝缘体:不容易导电的物质叫绝缘体。橡胶、玻璃、瓷、塑料、油和干燥的空气都是绝缘体。
(3)导体和绝缘体不是绝对,有些绝缘体在条件改变时,会变成导体。
2.半导体:导电能力介于导体和绝缘体之间的一类物质叫半导体。常见的半导体材料是硅和锗。半导体主要应用于电子工业,如制造电脑、电视机。
3.金属导电微观解释:(1)金属内部原子核的位置是相对固定的,而大量的电子能够自由移动,它 们 能从一个地方移动到另一个地方,所以金属能导电。
(2)绝缘体不导电是因为绝缘体中几乎没有自由移动的电荷。
4.电阻:(1)电阻是导体对电流的阻碍作用。阻碍作用越强电阻就越大。
(2)电阻的符号:用R表示电阻。
(3)电阻的单位:电阻的单位是欧姆,简称欧,符号为Ω。比欧姆大的单位有千欧(kΩ)、兆欧(MΩ)。1kΩ=1000Ω,1MΩ=1000kΩ
5.影响导体电阻的因素:利用公式,根据公式,导体的电阻与导体的材料、长度以及横截面 积有关。
6.变阻器:(1)可以改变电阻阻值的电阻器叫变阻器。
(2)电阻器的日常应用:调光器改变灯的亮度,音量控制器改变音量大小,电动汽车改变行车速度。
(3)滑动变阻器:滑动变阻器是靠改变接入电路的电阻丝有效长度来改变电阻大小的。
(4)滑动变阻器的作用:①通过改变电路中的电阻逐渐改变电路中的电流和部分电路两端的电压。②保护电路。
四、电压的测量
电压:(1)电压的作用:使自由电荷发生定向移动形成电流。电源是提供电压的装置。
(2)电压的单位:伏特,简称伏(V),常用单位还有千伏(kV),毫伏(mV),微伏(μV)。
1kV=1000V,1V=1000mV,1mV=1000μV
(3)常见的电压值: ①一节通干电池的电压:1.5V。②一只蓄电池的电压:2V。③对人体的安全电压:≤360V。④家庭照明电路电压:220V。⑤工厂动力用电电压:380V。
电压的测量:电压表,符号是:。
3.电流表与电压表的比较
异同点 电流表 电压表
异 符号
连接 串联 并联
直接连接电源两端 不能 能
量程 0-0.6A,0-3A 0-3V,0-15V
每大格 0.2A,1A 0.1V,0.5V
每小格 0.02A,0.1A 0.1V,0.5V
电表电阻 很小,几乎为零,相当于短路。 很大,相当于开路(断路)。
同 使用前调零;读数时看清量程和每大(小)格代表的数值;电流由正接线柱流入负接线柱流出;被测值不能超过最大测量值。
串并联电路电压特点
串联电路电压特点:串联电路两端的电压总等于各串联导体两端电压之和。
表达式:
并联电路电压特点:并联电路中干路两端和支路两端电压都相等。
表达式:
例1.(2021 衢州)如图是小科利用实验室常用仪器,设计测量未知电阻Rx阻值的四种电路,电源电压恒定且未知,R0是已知阻值的定值电阻,滑动变阻器R最大阻值未知,实验中只能闭合或断开开关及移动滑动变阻器滑片,其中能够测量出Rx阻值的电路( )
A.只有① B.只有② C.只有②③ D.只有②③④
例2.高铁轨道中的螺丝会因震动而松动,检修工作非常艰苦且重要。青少年科技创新大赛的获奖作品(5G高铁轨道螺丝警报器),设计了检测螺丝松动的报警方案。其主要的科学原理是:螺丝(螺丝在电路图中用虚线框表示,其电阻不计)连接在电路中,当螺丝松动时,它会与下端的导线分离而断开,此时电灯亮起而发出警报,及时提醒工人修理。下列符合题意的电路图是( )
A. B.
C. D.
例3.为了减少碳排放,国家大力推行电动汽车。电动汽车的速度由流经电动机的电流大小控制,当驾驶员向下踩“油门”踏板时,改变接入电路的变阻器阻值,车速变大。下列是该电动汽车的模拟电路,其中符合要求的是( )
A. B.
C. D.
例4.做“串联与并联电路中电流的关系”实验时,实验室用的两个灯泡为L1、L2。
(1)串联时,小科连接了如图甲所示的电路,闭合开关,她先把电流表接在A处,闭合开关后,发现两灯的亮度不稳定,电流表的指针也来回摆动。故障的原因可能是( )
A.某段导线断开 B.某接线柱处接触不良 C.某灯泡被短路 D.电流表被烧坏
(2)并联时,小科连接了如图乙所示的电路。闭合开关前,小科检查发现电路连接有误,但只要改动根导线即可。请你在要改动的这根导线上打“x”, 并用笔画线代替导线,将图乙中的电路连接正确。
(3)在测量串并联电路电流时,小明分别测得A、B处的电流并记录于下表,测量C处电流时,示数如图丙所示,则下表处应该填写___ _____.
物理量 电流
串联电路 IA=0.21A IB=0.21A IC= ▲ A
并联电路 IL1=0.34A IL2=0.20A I总=0.54A
1.(2021 绍兴)学生发明了一款智能头盔,只有戴上头盔扣上卡扣后,头盔上的信号发射器才能发出信号,当电动车上的信号接收器(S1)接收到信号,再转动电动车钥匙(S2),车才能正常启动,下列电路符合要求的是( )
A. B.
C. D.
2.(2020 宁波)某熨烫机电路主要由发热体、熔丝、控制开关盒等组成,其连接如图所示,其中控制开关盒内有开关、指示灯和分压保护电阻等元件。当该熨烫机接入家庭电路后,闭合开关,指示灯发光,发热体工作。现由于某种原因熔丝熔断,发热体不工作,但指示灯仍发光。下列控制开关盒内元件的连接方式符合要求的是( )
A. B.
C. D.
3.(2021 宁波)使用电风扇时,有时候因为忘记断开风扇开关S而浪费能源。小宁在父母指导下对风扇电路进行了改装:加装一个红外感应开关S1和指示灯L。加装后,若S断开,指示灯和风扇都不工作;当S闭合时,L工作,此时当红外感应装置感应到有人时,S1才闭合,风扇工作。小宁设计的电路图可能是( )
A. B.
C. D.
4.如图所示,是电学中常见的电路图,在A、B两点间分别接入下列选项中加点字的元件并进行以下对应实验,对滑动变阻器在此实验中的作用描述正确的是( )
①探究电流与电阻的关系时调节电阻两端电压成倍数变化
②用“伏安法”测电阻时﹣﹣﹣改变定值电阻两端电压,测量对应电流
③研究影响电阻大小因素时﹣﹣﹣更换不同电阻丝,保持电流不变,测量对应电压值
④研究电磁铁磁性强弱与线圈匝数关系时﹣﹣﹣更换匝数不同电磁铁,保持电流不变
A.①② B.②③ C.③④ D.②④
5.(2021 丽水)今年“五一”假期,铁路接触网遭异物侵扰的新闻多次上热搜,铁路部门有明确规定:在高铁线路两侧各500米范围内,不得升放风筝。若导电性能好的金属丝风筝线散落在高铁接触网(高压电路)上,会造成短路而使动车组失去动力。下列电路能解释上述现象的是( )
A. B.
C. D.
6.某市利用如图所示的“坐位体前屈测试仪”对初中毕业生进行了身体柔韧性测试。测试者向前推动滑块,滑块被推动的距离越大,仪器的示数就越大。某同学设计了四种电路(如图所示)模拟测试,并要求电路中滑动变阻器的滑片向左滑动时,电表示数减小。其中符合要求的电路是( )
A. B.
C. D.
7.如图所示的电路中,电源电压保持不变。当闭合开关S后,滑片P在A点时,通过两个电阻R1、R2的电流分别为I1、I2;滑片P在B点时,通过两个电阻R1、R2的电流分别为I3、I4。下列判断正确的是( )
A. I1>I3 B. I1>I2 C. I1=I4 D. I28.如图所示,R1=1Ω,滑动变阻器的最大值R2=2Ω,滑片P从滑动变阻器R2的a端向b端滑动,当滑片P滑动到ab的中点时,电流表的示数是滑片在a端时的1.4倍,则电阻Rx的阻值为( )
A. 12Ω B. 14Ω C. 16Ω D. 20Ω
9.(2021 台州)如图甲所示,将铁片和铜片插入稀硫酸中,电流表指针发生偏转,此时指针位置如图乙所示,则电流大小为 安,装置中的虚线框部分相当于电路中的电源,铜片是电源的 极。在其它都不变时,将铁换成更活泼的金属X,产生了更大的电流,则金属X可能是 (选填“锌”、“银”或“铜”)。
10.如图是一个电池的示意图,该装置可产生气体和电流。老师告诉同学只要用两种不同的导体做电极,用水果代替实验中的稀硫酸也可以组成一个电池,产生电流的原理是一样的。同学们很感兴趣,在课外实验中,同学们进行了水果电池的制作,记录了以下的实验数据:不同电极时单个西红柿水果电池的电流和电压。
注:除电极材料不一样外,其它实验条件相同,请回答以下问题:
电极 碳棒﹣铜片 碳棒﹣铁片 碳棒﹣锌片
电流强度(mA) 1.43 4.26 4.63
电压(V) 0.6 1.2 1.3
(1)上述装置中能量的转变是 。该实验经过一段时间后溶液pH的变化是 (增大、减小、不变)。
(2)假如仅改用镁片和碳棒做电极,其它实验条件不变,根据上表的实验数据,你猜想产生的电压应比表中三种电池产生的电压 (选填“都大”、“都小”、“处在它们之间”或“无法判断”)。
(3)将三个用碳棒和锌片做电极的单个水果电池串联起来,将铭牌为“2.5V 0.3A”的一个小灯泡串联接入该电路,开关闭合后,小灯泡并不正常发光,原因是 。
1.(2021 嘉兴)如图是“静电章鱼”实验,用比塑料易失去电子的毛皮分别摩擦塑料丝和塑料管,然后把塑料丝往空中抛出后将塑料管放在下面,此时塑料丝静止在空中形状像章鱼。下列分析正确的是( )
A.塑料丝与塑料管带异种电荷后吸附在一起
B.塑料丝间带同种电荷相互排斥而呈章鱼状
C.塑料管经毛皮摩擦得到电子后带正电
D.塑料管得到的电子数等于毛皮两次失去的电子总数
2.(2021 金华)电热蚊香器是一种常用的除蚊工具。当蚊香器接上电源,需要闭合开关S,才能使指示灯L发光,发热体工作。现由于某种原因指示灯断路不亮,但发热体依然能正常工作。则下列电路连接方式符合要求的是( )
A. B.
C. D.
3.(2021 湖州)2020年10月15日,《自然》杂志报道了一种可以在15℃下实现超导的新材料,向创造没有电阻的高效电力系统迈出了重要一步。超导材料可以应用在( )
A.电热毯 B.电动汽车动力系统
C.电热水壶 D.充电暖手宝
4.如图甲所示电路,开关闭合后,两个电流表指针偏转均如图乙所示,则电流表A、的示数分别为( )
A. 2.2A 0.44A B. 1.76A 0.44A C. 0.44A 0.76A D. 2.64A 0.44A
5.如图所示,长度和粗细都相同的锰铜合金丝AC和镍铬合金丝EC、B、F分别为这两段合金丝的中点。某同学用该装置做“探究影响电阻大小的因素”实验,记录数据见下表。
步骤 M接 N接 电流(安)
1 A C 0.5
2 A B 1.0
3 A和C B 2.0
4 E G 0.2
5 E F 0.4
6 E和G F 0.8
(1)比较步骤_____,得出结论:当导体长度、粗细相同时,导体电阻大小与材料有关。
(2)比较步骤1和2(或4和5) ,得出结论: ____ ____。
(3)比较步骤2和3(或5和6) ,得出结论: ____ ____。
6.如图甲是小明在探究并联电路电流规律的实验电路图。
(1)在连接电路时发现,刚接好最后一根导线,电流表的指针就发生了偏转,由此可知在连接电路时,他忘了 ;
(2)他在测量A处的电流时,发现电流表的指针偏转如图乙所示,原因是 ;在排除故障后,电流表的示数如图丙所示,则电流表的示数为 A;
(3)他测量B处的电流后,发现A、B两处电流相等,于是得出结论:在并联电路中各支路的电流相等。小红认为他的结论不正确,原因
参考答案
例1.解:①根据图可知,S接1和2时,通过电压表的电流的方向会发生变化,电压表的指针会反向偏转,无法读取电压表的示数,故①不可行;
②根据图可知,闭合S1、S2,电压表测量电源的电压U;只闭合开关S1,两只电阻串联,电压表测量Rx两端电压为Ux;根据串联电路的电压关系可知,定值电阻两端的电压为:U0=U﹣Ux;此时电路中的电流为:I,根据串联电路的电流关系可知,通过Rx的电流为I,则根据Rx两端的电压和电流可以求出Rx阻值,故②可行;
③闭合S1、S2时,电路是只有Rx的基本电路,电流表测量通过Rx的电流Ix;闭合S1、断开S2,两电阻串联,电流表测电路中电流I;根据电源电压不变列式I(R0+Rx)=IxRx可求出Rx的阻值,故③可行;
④闭合S1,S接2时,R0和R串联接入电路中,把R的阻值调到0,根据电流表的示数和定值电阻的阻值可以求出电源电压U;闭合S1,S接1时,Rx和R串联接入电路中,把R的阻值调到0,读出电流表的示数,根据电流表示数和电源电压,利用R可以求出Rx的阻值,故④可行。
故选:D。
例2.解:根据题意可知,螺丝连接在电路中,当螺丝松动时,它会与下端的导线分离而断开,螺丝不接入电路中,即螺丝所在电路发生了断路,此时指示灯会发光,这表明螺丝与灯泡是并联在电路中的,由于螺丝的电阻很小,能把灯泡短路;为了保护电路,防止电源短路,在干路中应该接上一个保护电阻,故D符合题意。故选:D。
例3.解:根据题意可知,当驾驶员向下踩“油门”踏板时,减小接入电路的变阻器阻值,通过电动机的电流变大;
A、滑动变阻器与电动机串联接入电路中,踏板向下移动,滑动变阻器接入电路电阻减小,根据欧姆定律可知,电流变大,故A符合题意;
B、滑动变阻器与电动机串联接入电路中,踏板向下移动,滑动变阻器接入电路电阻变大,根据欧姆定律可知,电流变小,故B不符合题意;
CD、滑动变阻器与电动机并联接入电路中,踏板向下移动,根据并联电路特点可知,各支路互不影响,通过电动机的电流不变,故CD不符合题意;故选:A。
例4.(1)B(2)(3)0.22
1.解:根据题意可知,当电动车上的信号接收器(S1)接收到信号,再转动电动车钥匙(S2),车才能正常启动,这说明两个开关相互影响,是串联在一起的,一起控制电动机,故A正确,BCD错误。
故选:A。
2.解:根据题意可知,闭合开关,指示灯发光,发热体工作;当发热体断路不工作时,但指示灯仍发光,这表明发热体和灯泡是并联接入电路中的;
根据题干图片可知,熔丝应该接在火线与用电器之间,所以b接触的是火线;a接触的也是火线,所以灯泡与分压电阻接在a的电路中,故B符合题意。
故选:B。
3.解:加装一个红外感应开关S1和指示灯L,当S闭合时,L工作,此时当红外感应装置感应到有人时,S1才闭合,风扇工作,这说明L与电动机是并联的,开关S1控制电动机,若S断开,指示灯和风扇都不工作,则开关S控制整个电路;故该电路中S接在干路中,灯泡与电动机并联,开关S1与电动机在一条支路中,故D正确。
故选:D。
4.解:①、根据控制变量法的思路,研究导体中的电流与电阻的关系时,要保持导体两端的电压不变,而电路中换用阻值不同的电阻时,电阻两端的电压就要改变,为了保持电阻两端的电压不变,就需要改变滑动变阻器接入电路的阻值,故①错误;
②、用“伏安法”测电阻时,通过改变滑动变阻器接入电路的阻值,从而改变了待测电阻两端的电压和通过它的电流,可以多测几组数据,通过求平均值来减小误差,故②正确;
③、在探究“电阻大小与哪些因素有关”时,保持电压不变,多次更换电阻丝,测量对应电流,是为了得出电阻与什么因素有关,滑动变阻器起到保护电路的作用,故③错误;
④、研究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系时,根据控制变量法可知,应控制电路中通过的电流大小相等,故④正确。
故选:D。
5.解:家庭电路中,火线与零线直接连接或火线与大地直接连接,会造成短路。D图中风筝线导致火线与地面连接,造成短路。
故ABC错误,D正确。
故选:D。
6.解:A、电路为并联电路,电流表测量定值电阻的电流,电流表的示数不变,故A错误;
B、电路为并联电路,电流表测量通过滑动变阻器的电流,当滑片向左滑动时,滑动变阻器接入电路的阻值减小,两端电压一定,由I知,电流表的示数变大,故B错误;
C、电路为串联电路,电压表测量定值电阻两端电压,当滑片向左滑动时,滑动变阻器接入电路的阻值减小,两端电压减小;电源电压一定,所以定值电阻两端电压增大,电压表示数增大,故C错误。
D、电路为串联电路,电压表测量变阻器两端的电压,当滑片向左滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻减小,串联电路起分压作用,所以变阻器分得的电压变小,电压表的示数变小,故D正确。
故选:D。
7.A
8.B
9.解:由图可知,电流表选用的是小量程,分度值为0.02A,示数为0.1A;
电流表在使用时,电流要从正接线柱流入,从负接线柱流出,铜与电流表的正接线柱连接,所以铜片是电源的正极;
10.解:(1)上述装置中,发生了Zn和稀硫酸的反应,将化学能转变为电能。由于稀硫酸参与了化学反应,所以稀硫酸中的氢离子的逐渐减少,PH值逐渐增大;
(2)根据表中给的信息Cu﹣0.6V、Fe﹣1.2V、Zn﹣1.3V,可以推测,随着金属活动性越强,产生的电压越大;由于镁的活动性更强,镁产生的电压越大,所以改用镁片和碳棒做电极,其它实验条件不变,产生的电压比表中三种电池产生的电压都大;
(3)将三个用碳棒和锌片做电极的单个水果电池串联起来,电压可以达到1.3V×3=3.9V;但由于水果电池的内阻太大,与小灯泡串联后,灯分得的电压太小,实际功率太小,无法使灯泡正常发光。
故答案为:(1)化学能转化为电能;增大;(2)都大;(3)由于水果电池的内阻太大,与小灯泡串联后,灯分得的电压太小,实际功率太小,无法使灯泡正常发光。
1.解:A、塑料丝和塑料管带同种电荷,同种电荷相互排斥,故A错误;
B、因为塑料丝之间相互排斥,所以塑料丝间带了同种电荷,故B正确;
C、因为毛皮易失去电子,所以它与塑料管摩擦后,塑料管会得到电子而带负电,故C错误;
D、由电荷守恒定律可知塑料管得到的电子等于毛皮和它摩擦一次所失去的电子,故D错误。
故选:B。
2.解:根据题意可知,当蚊香器接上电源,闭合开关S,指示灯L发光,发热体工作,说明开关同时控制指示灯和发热体;指示灯断路不亮,但发热体依然能正常工作,这说明发热体和指示灯互不影响,是并联的,开关在干路上,故D正确。
故选:D。
3.B。
4.A
5.(1)1与4(或2与5,或3与6)(2)当材料和横截面积相同时,导线越长,电阻越大
(3)当材料和长度相同时,横截面积越大,电阻越小
6. (1)连接电路前未断开开关(2)电流表正负接线柱接反了;0.24(3)没有换用规格不同的灯泡。
【备考2022】浙教版科学中考第一轮复习--第19讲
电流、电阻、电压