北师大版九年级年级全一册 12.3 串、并联电路中的电阻关系
一、单选题
1.为节约用电,小明总是随手关掉家中暂时不用的家用电器.关闭电器,家庭电路中变大的物理量是
A.总电阻 B.总电流 C.总功率 D.总电功
2.将阻值分别为10Ω和100Ω的两个电阻并联后,其总电阻为( )
A.等于10Ω B.大于10Ω小于100Ω C.大于100Ω D.小于10Ω
3.a、b为两段材料、长度均相同,但横截面积不同的电阻丝。将它们按如图所示串联在电路中,则下列选项正确的是( )
A.电阻丝a的阻值较大 B.电阻丝a两端的电压较大
C.流过电阻丝a的电流较大 D.两电阻丝串联后,总阻值变大
4.如图所示,电源电压为3伏,闭合开关S,电路正常上作。现有如下两种操作:①将开关S断开;②将电源电压替换为4伏。其中可以使电流表A示数与电流表A1示数的比值变小的操作有( )
A.只有①可行 B.只有②可行
C.①②都可行 D.①②都不行
5.某次实验中,李明同学连接了如图所示的电路,若电源电压为6V,且保持不变,电阻R1=7Ω,滑动变阻器R2的最大阻值为20Ω。他所选用的电压表量程为0~3V,电流表量程为0~0.6A。为了保证电路安全,实验中滑动变阻器接入电路的阻值范围是( )
A.0~3Ω B.0~7Ω C.3Ω~7Ω D.7Ω~10Ω
6.如图所示,电源电压不变,当开关S闭合,滑动变阻器滑片P由中点滑向最右端,以下分析正确的是( )
A.电压表示数变大 B.A2示数变大
C.电路的总电阻变大 D.电路的总功率变小
7.如图所示电路,电源电压不变,闭合开关S后,P从a滑至b的过程中,有关电压表、电流表的示数变化情况,正确的是( )
A.电压表、电流表示数都增大 B.电压表、电流表示数都减小
C.电压表示数增大,电流表示数减小 D.电压表示数减小,电流表示数增大
8.为了减少碳排放,国家大力推行电动汽车。小金设计的电动汽车的模拟电路,向下踩“油门”踏板时( )
A.电流表示数变大,电压表示数变大
B.电流表示数变大,电压表示数变小
C.电流表示数变小,电压表示数变大
D.电流表示数变小,电压表示数变小
9.如图所示,电源电压不变,闭合开关S,当变阻器R2的滑片P从b端滑到a端的过程中,电流表示数I与电压表示数U的关系如图所示。则下列选项正确的是( )
A.R1的阻值为20Ω
B.电源电压为4V
C.R2的最大阻值为20Ω
D.电流表示数为0.2A时,R2的接入的阻值为10Ω
10.以下活动中,主要运用“控制变量”科学方法的是
A.学习电路时,引入“总电阻”概念
B.探究物质的质量与体积的关系
C.用量筒和水测量不规则固体的体积
D.学习电流时,用水流类比电流
11.如图所示电路,已知电源电压为3V,R2为6Ω,当S断开时,电流表的示数为0.3A,如把S合上,电流表的示数为( )
A.0.5A B.0.75A C.1A D.1.5A
12.与的阻值分别为的,把它们分别串联和并联后的总电阻分别为和,则 =( )
A. B. C. D.
二、填空题
13.如图所示为一可调挡位的电风扇结构示意图,由图可知这台电风扇可调_____(选填“一”、“二”、“三”或“四”)个不同大小的风力。把调节开关调到OFF的意思是_______(选填“短路”、“断路”或“通路”)。
14.某实验小组设计了一种测定风力的装置,可测量水平向左的风力。其原理如图甲所示,质量m=0.3kg的小球用一根轻质细丝OP悬于O点,其中OA段为绝缘丝,AP段为导体,BC为一根水平放置粗细均匀的电阻丝,其电阻随长度均匀变化,它与细金属丝始终保持良好接触且无摩擦,R0=10Ω,已知BC=30cm,且1Ω/cm,悬挂点O与电阻丝B端的距离为20cm且OC=OP。无风时细金属丝自然下垂,与电阻丝在B点接触,电源电压15V保持不变。在A点和D点之间用足够长的导线接入电压表,以显示风力的大小,导线对悬线无作用力,RBC的阻值随风速变化的关系如图乙所示。(细金属丝的电阻不计)则:
(1)无风时,电压表示数为______V,电流表示数为______A;
(2)若风力F增大,电流表示数______(选填“变小”、“不变”或“变大”);
(3)能增大该装置的测量范围的做法是______;
A.减少OB长度
B.减少球的质量
C.减小电压表的量程
D.减小R0的阻值
(4)若电压表量程为0~5V,该风速表允许测量的最大风速是______,此时电流表的示数为______A。
15.将三个阻值相同的电阻R分别按如图所示的两种方式接在同一电源两端,则电流表A1和A2的示数之比是______。
16.有两个电阻,若把它们串联在电路中,总电阻是___________,和两端的电压之比___________。
三、综合题
17.如图是自制电子秤的原理示意图,且所测物体质量越大,仪表示数越大。已知弹簧整体每受5N压力时,被压缩1cm,且不放物体时,指针P在R1的最上端。电源电压为4.5V,电压表量程为(0~3V),R1长为10cm,标有“50 0.3A”字样的均匀电阻丝,R0=20 。(g取10N/kg)
(1)电阻R0的作用是_____________;
(2)改装后的称重表表盘刻度________均匀的(选填“是”或“不是”)。称重表的零刻度线对应电压表的_______V刻度线;
(3)当把质量为1kg的物体放到电子秤上时,电阻R0、R1的电功率之比为_______;
(4)该电子秤所能测量的最大质量为________kg。
18.材料阅读
电梯为居民上下楼带来便利,但出于安全考虑,需要设置超载自动报警系统。学校科技小组为某电梯设计了一个由压敏电阻控制的超载报警系统,电路如图所示。电源电压为12V,电阻箱最大阻值为999.9Ω,滑动变阻器的最大阻值为1000Ω。报警器通过的电流达到10mA时立即报警,电梯停止运行。压敏电阻Rx的阻值随其所受压力F的变化情况如表格所示,其中压力F等于电梯所载物体的重力。(g取10N/kg)
压力F/N 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 …
电阻Rx/Ω 250 240 230 220 210 200 190 …
(1)当电梯所载物体的重力为8000N时,压敏电阻Rx的阻值为______Ω。
(2)报警装置恰好报警时,电路中的总电阻R为______Ω。
(3)要求电梯载重达到600kg时立即报警,可按照下列步骤调试此报警系统:
①开关闭合前,将滑动变阻器的滑片P移至b端,将电阻箱调到一定的阻值,这一阻值为______Ω。
②将开关S1闭合、S2断开,调节滑动变阻器的滑片P,直至报警器报警;
③保持滑动变阻器的滑片P位置不变,将______,报警系统调试完毕,即可正常使用。
(4)通过进一步调节报警系统电路,可使电梯最大载重达到______kg。
19.如图(a)所示,电源电压为 6 伏保持不变,电阻R1的阻值为 10 欧,闭合电键 S,电流表 A的示数如图(b)所示.
求:
(1). 图(b)所示电流表 A 的示数,并简述理由.
(2). R2 的阻值.
20.初三物理兴趣小组同学,在学完测量电阻及相关知识后,想制作一个可以直接测量和显示电阻大小的仪器。通过查阅资料和研究,他们设计出了仪器的电路图(如图甲所示)。图中电源电压,为电阻箱), 是满偏电流(能测量的最大电流)的电流表,接线柱直接连接待测电阻。
(1)首先同学们按照电路图连接好电路。测量电阻前,他们先对电路进行调试:在、间接入一根导线,调节电阻箱阻值为______时,使电流表满偏,并在电流表刻度线处标记(表示 、之间接入的待测电阻阻值为零),在此后的测量过程中电阻箱的阻值保持不变;
(2)测试完成后,同学们利用此装置进行测量,当待测电阻接入、之间后,电流表的指针偏转到如图乙所示位置,则测得的的阻值是 ______;
(3)为了将此表盘改装成电阻表盘,请你帮他们推导出被测电阻与电流表的示数的关系式______ ;(用题中所给的符号表示)
(4)根据上述关系式并通过计算,他们在电流表盘的每根刻度线上均标上了对应的电阻值。他们发现电阻表盘每小格所表示的电阻差值并不相等,表盘从右到左,每小格表示的电阻差值 ______
A.由小变大 B.由大变小 C.先变大后变小 D.先变小后变大
21.某物理兴趣小组的同学在查阅资料时了解到,实际的电流表电阻虽然很小,但并不为零,实际的电压表电阻虽然很大,但并不是无穷大。通过请教老师,他们进一步了解到,电流表既可以用于测量电流,也可以在一定条件下测量电压;通过给小量程电流表串联或并联一个适当阻值的定值电阻,还可以将它改装成电压表或大量程电流表。老师还特别强调,观察电流表,要注意指针满偏时的电流值,满偏电流的值在数值上等于该表的量程。在老师的指导下,该小组完成了将电流表改装成电压表的实验方案。该方案的要点有:
①设计电路:按图的方式给刻度均匀的电流表A串联一个电阻R,虚线框内即为改装后的电压表V;
②计算R的值:若电流表A的满偏电流为IA,电阻为RA,改装成的电压表V的量程为UV(即当电流表的示数为IA时,AB两端的电压为UV),则由可得到R的值;
③给表盘重新标注示数:若通过电流表A的电流为I,改装成的电压表V两端的电压为U,则由的变形式可对表盘上每根刻度线重新进行标注;
(1)由于RA+R是一个定值,因此U与I是正比关系,所以改装成的电压表V的刻度是______(填“均匀”或“不均匀” )的;
(2)现准备串联接入一个电阻R,将一个满偏电流IA=0.01A电阻RA=5Ω。刻度均匀的电流表改装成一个量程为15V的电压表,则接入电阻R的阻值为多少欧?( )
(3)若要把这个电流表改装成一个量程为3A的电流表,则应该给它并联一个多少欧的电阻?( )(结果保留三位小数)
参考答案:
1.A
【解析】
【详解】
A.家庭电路中各用电器之间的连接方式是并联,而并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,因此每多关闭一个用电器,总电阻将变大,故A符合题意;
B.由I=可知,总电流变小,故B不符合题意.
C.由P=UI可知,电路的总功率变小,故C不符合题意;
D.由于总功W=Pt,总功率变小,而时间未知,所以无法比较电路的总功变化,故D不符合题意;
2.D
【解析】
【详解】
因为并联电路电阻的关系为:=+,所以并联电路的总电阻小于任一支路的电阻,即小于各支路中最小的电阻,故总电阻一定小于10Ω。
故选D。
3.D
【解析】
【详解】
A.a、b为两段材料、长度均相同,b的横截面积小于a的横截面积,所以b的电阻大于a的电阻,故A错误;
BC.由图可知,a、b为两段电阻丝是串联的,所以通过两电阻丝的电流相等,由U=IR可知,b电阻丝两端电压大,故BC错误;
D.电阻串联后,总电阻等于各个电阻之和,故两电阻丝串联后,总阻值变大,故D正确。
故选D。
4.A
【解析】
【详解】
开关S闭合时两电阻并联,电流表A测干路电流,A1测R1电流,由干路电流大于支路电流可知此时电流表A示数与电流表A1示数的比值大于1。将开关S断开时,电路为R1的简单电路,两电流表示数相等,电流表A示数与电流表A1示数的比值等于1,故将开关S断开电流表A示数与电流表A1示数的比值变小。
开关S闭合时,电流表A示数与电流表A1示数的比值为
即电流表A示数与电流表A1示数的比值与电源电压无关,将电源电压更换为4V,这一比值不变。
综上所述,故A项符合题意,BCD项不符合题意。
故选A。
5.C
【解析】
【详解】
由图可得,电阻R1与滑动变阻器R2串联,电压表测量滑动变阻器R2的电压,电流表测量电路的电流。所选用的电压表量程为0~3V,电流表量程为0~0.6A。当电压表的示数为3V时,滑动变阻器接入电阻的电阻最大,此时电阻R1的电压为
电路的电流为
滑动变阻器接入最大的电阻为
当电路中的电流为0.6A时,滑动变阻器接入电路中的电阻最小,此时电路电阻为
滑动变阻器接入电路的最小电阻为
为了保证电路安全,实验中滑动变阻器接入电路的阻值范围是3Ω~7Ω,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
6.CD
【解析】
【详解】
A.闭合开关S后,滑动变阻器R与灯泡L并联,电压表测电源电压,电流表A1测干路电流,电流表A2测滑动变阻器所在支路电流;电源电压不变,所以移动滑片时,电压表V的读数不变,故A错误;
B.因为并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以移动滑片时,电压不变,电阻变大,根据欧姆定律可知,电流变小,即A2示数变小,故B错误;
C.滑动变阻器的滑片P由中点向右端移动时,滑动变阻器接入电路中的电阻变大,并联电路中支路电阻增大,总电阻变大,即电路中总电阻变大,故C正确;
D.滑动变阻器的滑片P由中点向右端移动时,滑动变阻器接入电路中的电阻变大,由可知,该支路的电流变小。因为并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以干路电流变小,根据P=UI可知,总电压不变,所以电路的总功率变小,故D正确。
故选CD。
7.C
【解析】
【详解】
R与变阻器串联,电压表测变阻器的电压,电流表测电路的电流,P从a滑至b的过程中,变阻器连入电路的电阻变大,由串联电阻的规律,电路的电阻变大,由欧姆定律,电流表示数减小;根据U=IR,R的电压变小,根据串联电路电压的规律,电压表示数增大,故ABD错误,C正确。
故选C。
8.A
【解析】
【详解】
由电路图可知,电动机和滑动变阻器串联,电压表测电动机两端的电压,电流表测电路中的电流。向下踩“油门”踏板时,滑动变阻器接入电路中的电阻变小,电路的总电阻变小,根据欧姆定律可知,电路中的电流变大,电流表示数变大;滑动变阻器接入电路中的电阻变小,根据串联电路中的分压规律可知,滑动变阻器两端的电压变小,根据串联电路的电压规律可知,电动机两端的电压变大,即电压表示数变大,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
9.C
【解析】
【详解】
AB.由甲电路图可知,R1与R2串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流。当滑片位于a端时,接入电路中的电阻为零,电路为R1的简单电路,电压表测电源两端的电压,其示数最大,由图乙可知,电压表的最大示数为3V,则电源的电压U=3V,此时电路中的电流I=0.3A,R1的阻值
故AB错误;
C.当滑片位于b端时,接入电路中的电阻最大,电路中的电流最小,电压表的示数最小,由图乙可知,电压表的示数U1=1V,电路中的电流I′=0.1A,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,R2两端的电压
U2=U-U1=3V-1V=2V
则变阻器R2的最大阻值
故C正确;
D.电流表示数为0.2A时,电路中的总电阻
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,R2的阻值
R2′=R-R1=15Ω-10Ω=5Ω
故D错误。
故选C。
10.B
【解析】
【详解】
A.在串并联电路中几个电阻共同作用产生的效果与一个电阻产生的效果相同,从而引入了“总电阻”的概念,采用的是等效替代法,故A项不符合题意;
B.质量与密度和体积都有关系,研究质量与体积的关系时,需要保持物质的密度一定(即用同种物质做实验),采用的是控制变量法,故B项符合题意;
C.用量筒和水测量不规则固体的体积采用的是间接测量法,故C项不符合题意;
D.电流和水流都客观存在,电流不能直接观察,水流可以直接观察,通过水流说明电流的形成,采用的是类比法,故D项不符合题意;
11.B
【解析】
【详解】
当S断开时,两电阻串联,电流表测电路中的电流,由I=可得,电路中的总电阻:
R===10Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以R1的阻值:
R1=R-R2=10Ω-6Ω=4Ω;
当S闭合时,电路为R1的简单电路,则电路中电流表的示数:
I′===0.75A。
故选B。
12.B
【解析】
【详解】
两电阻串联后的总电阻
根据
两电阻并联后的总电阻
所以
故选B。
13. 四 断路
【解析】
【详解】
[1][2]据图可知,当开关调到OFF时,该电路是断路,即风扇不工作。当开关处于其它不同的位置时,接入电路的电阻是不同的,所以据欧姆定律可知,电路中的电流是不同的,共4个档位。
14. 0 0.375 不变 A 12m/s 1
【解析】
【详解】
(1)[1]由题意可知,电压表测量AD间电阻的电压,当无风时,细金属丝自然下垂,AD间没有电阻接入电路,故此时电压表示数为0。
[2]由电路图可知,此时定值电阻R0和电阻丝BC串联接入电路,由题意可知,电阻丝BC的电阻为
R=1Ω/cm×30cm=30Ω
故电路的总电阻为
R总=R0+R=10Ω+30Ω=40Ω
电源电压为15V,故由欧姆定律可知,电流表示数为
(2)[3]若风力F增大,因OA段为绝缘丝,所以电阻丝整体都在电路中,电路中电阻不变,电流不变,故电流表示数不变。
(3)[4]A.因电压表的最大量程不变,则电阻丝BC接入电路中的最大阻值不变,减少OB长度时,若风力不变,则OP的倾斜角度不变,此时电阻丝BC接入电路中的阻值变小,故可知在电阻丝BC接入电路中的阻值不变时,OP的倾斜角变大,即能测量的最大风力变大,故A符合题意;
B.减小球的质量时,在电阻丝BC接入电路中的阻值不变时,OP的倾斜角不变,则能测量的最大风力不变,故B不符合题意;
C.减小电压表的量程时,电阻丝BC接入电路中的最大阻值变小,则OP的倾斜角变小,即能测量的最大风力变小,故C不符合题意;
D.R0的阻值减小时,由欧姆定律可知,电路中的电流变大,因电压表的量程不变,故可知电阻丝BC接入电路中的最大阻值变小,此时OP的倾斜角变小,即能测量的最大风力变小,故D不符合题意。
故选A。
(4)[5][6]因电压表量程为0~5V,可知BC两端的最大电压为Umax=5V,由串联电路的电压规律可知,此时定值电阻两端电压为
U0=U-Umax=15V-5V=10V
则由欧姆定律可得,此时电路中的电流为
同理可知此时BC的阻值为
由图乙可知,此时的风速为12m/s,即该风速表允许测量的最大风速是12m/s。
15.1:9
【解析】
【详解】
左图中,三个电阻串联,电流表测电路的电流,右图中,三个电阻并联,电流表测干路的电流。根据串联电阻的规律,三个阻值相同的电阻R串联的总电阻为
R串=3R
根据并联电阻的规律,三个阻值相同的电阻R并联后的电阻为
根据欧姆定律,在电压不变时,电流与电阻成反比,电流表A1和A2的示数之比是
16.
【解析】
【详解】
[1]把它们串联起来总电阻为
[2]因为串联电路各处的电流相等,所以两电阻串联时通过的电流相等,即
由欧姆定律可得,它们两端的电压之比
17. 保护电路 不是 0 2∶1 4
【解析】
【详解】
(1)[1]由题意可知,不放物体时,指针P在R1的最上端,此时R1接入电路的电阻为零,所以电阻R0的作用是保护电路。
(2)[2]由电路图可知,R1与R0串联,电压表测变阻器R1两端的电压;由电阻的串联可得,电路中的电流
电压表的示数
由U1与R1不成正比可知,改装后的称重表表盘刻度是不均匀的。
[3]没有称量物体时,R1接入电路中的电阻为零,电压表被短路无示数,所以称重表的零刻度线和电压表的零刻度线是重合的。
(3)[4]当把质量为1kg的物体放到电子秤上时,电子秤受到的压力是
由弹簧整体每受5N压力时被压缩lcm可得,此时弹簧被压缩2cm,即滑片下移的距离是2cm;由均匀电阻丝R1的长度为10cm、总阻值为50Ω可知,此时R1接入电路的电阻是
电阻R0、R1的电功率之比为
(4)[5]当电压表的示数最大为U1=3V时,变阻器接入电路的阻值最大,电路中的电流最小,由串联电路的电压特点可得,R0两端的电压
由串联电路的电流特点可得,电路中的最小电流
当电压表的示数U1=3V时,R1接入电路中的电阻最大,称量的物体的重力最大,此时R1接入电路中的电阻
由均匀电阻丝R1的长度为10cm、总阻值为50Ω可知,滑片下移的距离
由弹簧整体每受5N压力时被压缩lcm可得,称量物体的最大重力
由G=mg可得,称量物体的最大质量
18. 210 1200 220 S1断开,S2闭合 1000kg
【解析】
【详解】
(1)[1]由表格可得出电梯所载物体的重力为8000N时,压敏电阻Rx的阻值为为210Ω。
(2)[2]根据公示
可得报警装置恰好报警时,电路中的总电阻R为1200Ω。
(3)[3][4]由表中数据可得当电梯载重达到600kg,即6000N,压敏电阻的阻值为220Ω,所以电阻箱应调到220Ω后调试滑动变阻器的滑片,直至报警器报警,然后用压敏电阻替换掉电阻箱,即使S1断开,S2闭合。
(4)[5]要使电梯载重达到最大,则需要使压敏电阻的阻值尽可能小的情况下电流达到报警电流,故应将滑动变阻器阻值全部接入电路,此时压敏电阻的阻值
R压=1200Ω-1000Ω=200Ω
结合表格可得此时电梯载重为10000N,即1000kg。
19.(1)1.5A;因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,干路电流大于0.6A,电流表的量程为0-3A,分度值为0.1A,示数为1.5A;(2)6.67Ω
【解析】
【分析】
有电路图可知,闭合开关S,R1与R2并联,电流表测干路电流.
【详解】
(1)因为并联电路中各支路两端电压相等,所以通过R1的电流:,
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,干路电流大于0.6A,电流表的量程为0-3A,分度值为0.1A,示数为1.5A;
(2)通过R2的电流:,R2的阻值:.
【点睛】
根据并联电路特点和欧姆定律求出R1的电流,根据并联电路的电流特点结合R1的电流及电流表的示数,确定电流表的量程,根据分度值读出示数.
20. 300 200 A
【解析】
【详解】
(1)[1]测量电阻前,他们先对电路进行调试:在、间接入一根导线,使电流表满偏,此时应调节电阻箱阻值为
并在电流表刻度线处标记,在此后的测量过程中电阻箱的阻值保持不变。
(2)[2]测试完成后,同学们利用此装置进行测量,当待测电阻接入、之间后,电流表的指针偏转到如图乙所示位置,分度值为,读数为,则电路中的总电阻为
根据串联电路的特点,测得的的阻值为
(3)[3]为了将此表盘改装成电阻表盘,可知
则推导出被测电阻与电流表的示数的关系式为
(4)[4]根据上述关系式并通过计算,被测电阻与电流表的示数成反比例关系,表盘从右到左,变化相同幅度条件下,每小格表示的电阻差值由小变大,故A符合题意。
21. 均匀 1495欧 0.017欧
【解析】
【分析】
(1)根据题中信息判断出改装成的电压表V的刻度是否均匀;
(2)将电流表G改装成一个量程为15V的电压表V时,当电压表的示数最大时,通过电压表的电流为10mA,根据欧姆定律求出此时电路的总电阻,利用电阻的串联和欧姆定律求出串联电阻的阻值;
(3)根据并联电路电压和电流的特点,结合欧姆定律就可以计算出接入电阻的阻值。
【详解】
(1)由于RA+R是一个定值,根据可知U与I是正比关系,所以改装成的电压表V的刻度是均匀的;
(2)将电流表改装成一个量程为15V的电压表时,当电压表的示数最大时,通过电压表的电流为0.01A,此时电路的总电阻
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,串联电阻的阻值
(3)若电流表A的满偏电流为IA,电阻为RA,改装成的电流表的量程为3A,因为要把电流表的量程扩大,因此需要并联一个电阻,起分流作用,电流表A的电压为
根据并联电路电流的规律知并联电阻分得的电流为
并联的电阻为
答:(2)改装成一个量程为15V的电压表,则接入电阻R的阻值为1495欧;
(3)若要把这个电流表改装成一个量程为3A的电流表,则应该给它并联一个0.017欧的电阻。