沪科版物理九年级全一册同步提优训练：第十五章 探究电路 本章复习 （有答案）

章末复习　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
易错点一　对影响电阻大小的因素理解不清
例1　通常情况下,关于一段粗细均匀的镍铬合金丝的电阻,下列说法中正确的是 (　　)
A.合金丝的电阻跟该合金丝的长度有关
B.合金丝的电阻跟合金丝的横截面积无关
C.合金丝两端的电压越大,合金丝的电阻越小
D.通过合金丝的电流越小,合金丝的电阻越大
　　[易错总结] 电阻是导体本身的一种属性,其大小与导体的长度、材料、横截面积和温度有关,与其他因素(如图:电压、电流等)无关。
易错点二　滑动变阻器的连接和使用
例2　如图所示,在保证安全的情况下,肯定能用滑动变阻器调节小灯泡由亮到灭的是(　　)
[易错总结] 由于滑动变阻器在不同电路中的连接方式不同,它在各电路中的作用也是不同的。滑动变阻器是通过改变接入电路中电阻的大小来改变电路中电流的,要遵循“一上一下”的接线原则;当将滑动变阻器两个下接线柱和一个上接线柱接入电路后,它可以使部分电阻短路起到调节部分电路两端电压的作用。
易错点三　使用欧姆定律,要注意电压、电流和电阻的“同一性”和“同时性”
例3　如图所示的电路中,电阻R1的阻值为30 Ω,电源电压不变。当S1、S2断开,S3闭合时,电流表的示数为0.5 A;S1断开,S2、S3闭合时,电流表的示数为1.5 A。求:
(1)电源电压。
(2)R2的阻值。
(3)S1、S2闭合,S3断开时,电流表的示数。
　　[易错总结] ①“同一性”:必须是同一段导体中的电流和其两端的电压;②“同时性”:必须是同一时间内的电流和电压。
易错点四　不会计算电路的最大电压
例4　如图所示的电路,电阻R1标有“6 Ω　1 A”字样,R2标有“3 Ω　1.2 A”字样,电流表A1、A2的量程均为0~3 A,电压表的量程为0~15 V,在a、b间接入电压可调的直流电源。闭合开关S后,为保证R1、R2均不损坏,则允许加的电源电压和通过电流表A1的电流不得超过 (　　)
　　　　　　　　　　　
A.9 V　1 A B.3.6 V　1.8 A C.9.6 V　1 A D.3.6 V　0.6 A
[易错总结] (1)当两电阻串联时,电路中电流不能超过其中任何一个电阻允许通过的最大电流。
(2)当两电阻并联时,电路两端的电压不能超过其中任何一个电阻允许加的最大电压。
易错点五　不会解答范围问题
例5　(多选)如图所示,电源电压为8 V,小灯泡上标有“6 V　0.5 A”的字样(小灯泡电阻不变),电流表量程为0~0.6 A,电压表量程为0~3 V,滑动变阻器规格为“20 Ω　1 A”。闭合开关,在保证电路安全的情况下,移动滑片P的过程中 (　　)
A.电压表示数变大时,灯变暗
B.电压表示数变化范围是2~3 V
C.电流表示数变化范围是0.25~0.5 A
D.滑动变阻器的阻值变化范围为4~7.2 Ω
例6　如图所示,电源电压保持不变,电流表的量程为0~0.6 A,电压表的量程为0~15 V,R1=20 Ω,滑动变阻器R2的规格为“100 Ω　1 A”。
(1)闭合开关S1,断开开关S2、S3,电流表的示数为0.4 A,求电源电压。
(2)闭合开关S3,断开开关S1、S2,滑动变阻器的滑片置于中点位置时,电压表的示数为4 V,求R3的阻值。
(3)闭合开关S1、S2和S3,在不损坏电流表、电压表的情况下,求滑动变阻器R2的阻值取值范围。
　　
[易错总结] (1)对于范围问题,可以通过对比题中各元件允许通过的最大电流,来确定电路的最大电流;可以通过对比题中各元件两端允许加的最大电压,来确定电路两端的最大电压。
(2)若定值电阻与滑动变阻器串联,则电路中电流最大时,滑动变阻器接入电路的电阻最小;当滑动变阻器两端的电压最大时,滑动变阻器接入电路的电阻最大。
(3)若定值电阻与滑动变阻器并联,则滑动变阻器所在支路电流最大时,滑动变阻器接入电路的电阻最小;滑动变阻器接入电路的最大阻值,即为铭牌上的阻值。
易错点六　“伏安法”测电阻时电路的连接
例7　现有电流表(量程0~0.6 A、0~3 A),电压表(量程0~3 V、0~15 V),滑动变阻器(阻值范围0~20 Ω),两节干电池(电压3 V),开关,导线若干。请你利用这些器材测未知电阻R(阻值约为10 Ω)的阻值。用笔画线代替导线连接中的实物图。
[易错总结] 在用电压表和电流表测电阻的实验中,常常会忽视电压表、电流表的量程选择,造成电压表或电流表的损坏(量程选择过小),或造成实验数据不够精确(量程选择过大)。
易错点七　家庭电路的连接
例8　如图所示,用测电笔(未画出)测试某家庭电路中三条输电线时,只有接触中间那条电线时测电笔的氖管才发光,请将图中各元件正确接入家庭电路中,其中拉线开关只控制电灯,三孔插座带保险丝。
[易错总结] 带保险丝的用电器或插座,保险丝要串联在火线与用电器或插座之间;控制电灯的开关与灯泡串联并接在火线与灯泡之间;螺口灯泡的螺旋套接在零线上。三孔插座的左孔接零线,右孔接火线,上孔接地线。若不能正确掌握这些接线规则,容易出现危险。
实验一:“探究电流的大小与哪些因素有关”
例9　小明和小红两名同学在一次探究“导体中的电流与什么因素有关”的活动中发生了争执。
小明说:导体中的电流可能与它两端的电压有关,因为电压是产生电流的原因。
小红说:导体中的电流可能与导体的电阻有关,因为电阻表示导体对电流的阻碍作用,电阻越大,电流越小。
为了验证猜想,小明和小红找来了如图下器材,电压恒为4.5 V的电源、电流表、电压表、标有“20 Ω　1 A”的滑动变阻器各一个,阻值分别为5 Ω、10 Ω、15 Ω的定值电阻各一个,开关及导线若干。
(1)小明同学为了探究“电流与电压的关系”,连接了如图甲所示的电路,正准备闭合开关S时,旁边的小红同学急忙拦住他,说接线有错误,请你在图甲中只改动一根导线的连接使电路连线正常。(用“×”标在改动的导线上,用笔画线代替导线,把它接到正确的位置上,导线不得交叉)
(2)纠正错误后,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移到　　　　(选填“A”或“B”)端。
(3)小明通过调节滑动变阻器改变定值电阻R两端电压得到了3组实验数据,如图表一所示,分析表格中的数据,可以得出结论:　 。
表一
实验次数 定值电阻/Ω 电压/V 电流/A
1 5 1 0.2
2 5 2 0.4
3 5 3 0.6
　(4)①小红在小明实验的基础上,继续探究“电流与电阻的关系”,她将表一中的第3次数据填入到表二中作为第1次实验数据,然后将5 Ω的定值电阻更换成10 Ω的定值电阻接入电路,调节滑片P,直到　　　　　　　　　　　　　为止,记下此时电流表的示数,电流表示数如图图乙所示,请把电压数据及测得的电流数据填入表二中的空格处。
表二
实验次数 电压/V 定值电阻/Ω 电流/A
1 3 5 0.6
2 　　 10 　　
　　②小红同学根据表二中的实验数据得到如图下结论:“电流与电阻成反比”。
(5)请你针对第(4)步中的探究过程作出评价,并写出两点评价意见。
①　 ;
②　 。
【变式延伸】结合上例探究以下问题:
另一小组的同学在探究电流与电压关系的实验中,共设计了如图所示的三种电路:
(1)小明认为图②电路比图①电路好,理由是　　　　　　　　　　　。小红认为图③电路比图②电路更好,理由是　 。
(2)实验操作过程中,小红发现滑动变阻器损坏,但经过思考后利用图②电路最终也完成了多次实验,她的做法是　 。
实验二:“用‘伏安法’测电阻”
例10　小张同学在做“测量小灯泡电阻”的实验中,所用器材如图下:两节新干电池,电压表,电流表,标有“2.5 V”字样、规格相同的小灯泡若干,滑动变阻器(“20 Ω　2 A”),开关、导线若干。
(1)“伏安法”测小灯泡电阻的原理是　　　 　。
(2)请你根据如图甲所示的电路,用笔画线代替导线,将图乙中的实物电路连接完整(要求:滑动变阻器滑片P右移灯泡变亮,导线不交叉)。
(3)闭合开关前,应将滑片置于最　　　　(选填“左”或“右”)端。正确连接电路后,闭合开关S,移动滑片P,小张发现小灯泡始终不亮,电流表指针几乎不偏转,电压表有示数,则故障原因可能是　　　　。
A.小灯泡短路　　　
B.滑动变阻器短路
C.小灯泡断路
D.滑动变阻器断路
(4)排除故障后,移动滑片P,依次测得6组数据,如图表一所示。其中第2次实验时电流表示数如图图丙所示,此时电路中的电流为　　　　A;第4次实验时灯泡的电阻为　　　　Ω。
表一
实验次数 1 2 3 4 5 6
电压U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 2.8
电流I/A 0.16 0.22 0.25 0.28 0.29
电阻R/Ω 3.1 6.8 8.9 9.7
(5)小张将这6组数据算得的电阻值取平均值作为小灯泡的电阻,这种数据处理方式是　　　　 (选填“合理”或“不合理”)的。
(6)小张继续用如图图乙所示的装置来探究“电流与电阻的关系”。他分别把阻值为5 Ω、10 Ω、20 Ω的定值电阻接入原小灯泡的位置,通过实验,记录电流表示数如图表二所示。他发现通过导体的电流跟导体的电阻不成反比,其原因可能是 　。
表二
实验次数 1 2 3
电阻R/Ω 5 10 20
电流I/A 0.40 0.24 0.13
(7)排除故障后小张继续实验,利用描点法得到如图所示的电流I随电阻R变化的图像。由图像可以得出结论:　 。
(8)上述实验中,小张用5 Ω的电阻做完实验后,保持滑动变阻器滑片的位置不变,接着把10 Ω的电阻接入电路,闭合开关,向　　　　(选填“左”或“右”)端移动滑片,使电压表示数为　　　　 V 时,读出电流表的示数。
【变式延伸】结合上例探究以下问题:
(1)小张把小灯泡更换为10 Ω的定值电阻,探究电流与电压的关系,下表是小张同学实验记录的数据,请你在所示的坐标系中画出电阻的I-U关系图像,通过分析图像,你得出的实验结论是 　。
实验次数 1 2 3 4 5
电压/V 1 1.5 2 2.5 3
电流/A 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3
(2)王老师看了小张的实验数据后说:“小张,你的实验数据看上去很不错,不过,你有没有编造数据呀 ”小张不好意思地说:“对不起,王老师,确实有一组数据是编造的。”请你对小张的做法进行评价: 　。
(3)实验完成后,王老师又给了小张一个量程为0~6 V的电压表和一个量程为0~10 mA的电流表,测量另一定值电阻Rx的阻值。
　　①小张利用甲电路测量Rx的阻值,测量的数据和结果如图下表所示。
实验次数 电压U/V 电流I/mA 电阻R/Ω
1 2.0 2.30 870
2 2.5 2.90 862
3 4.0 4.70 851
根据表格中的数据可求得该电阻的阻值是　　　　 。
②小张发现该电阻的标定阻值为1000 Ω,为什么测量值与标定值之间有较大偏差 他查资料寻找原因,发现平时认为电阻为零的电流表和电阻无穷大的电压表实际上都有一定的内阻,只是电压表的内阻比较大,电流表的内阻比较小,但都会对测量结果产生影响。然后,小张找来他使用的电流表和电压表的说明书,说明书显示:
电压表:量程0~6 V,内阻6000 Ω。
电流表:量程0~10 mA,内阻40 Ω。
根据这些信息,可判断甲电路中由于　　　　(选填“电流表”或“电压表”)内阻的影响,使测量结果产生较大偏差。
③小张经过思考,改成图乙电路进行实验,测量数据和结果如图下表所示。
实验次数 电压U/V 电流I/mA 电阻R/Ω
1 2.0 1.92 1042
2 2.5 2.45 1020
3 4.0 3.75 1067
　　比较两次测量结果,小张做出了以下分析,你认为正确的是　　　 　(不定项选择)。
A.测量该定值电阻选择图乙电路更合适
B.用电压表和电流表测量得到的电阻阻值都会偏大或偏小
C.选择合适的电路,测得的电阻值偏差会减小,更接近真实值
④[拓展应用]根据以上探究,如图果需要测量阻值约20 Ω的小阻值电阻时,选用了合适量程的电压表和电流表后,为了使测量结果更精确,应选择甲和乙中的哪一个电路 并说明理由。
。
答案解析
[思维导图建构]
1.(1)阻碍　(2)长度、材料、横截面积
(3)接入电路中电阻丝的长度
2.(2)I=　(3)U=IR　R=
3.(1)R=　(2)电压表　电流表
4.(1)R=R1+R2　(2)长度　(3)=+
(4)横截面积
5.(2)火　零　(3)笔尾　(4)低压　高压　(5)断开电源
[易错考点专训]
例1　A　解： 粗细均匀的镍铬合金丝,其电阻跟该合金丝的长度、横截面积有关,故A正确,B错误;电阻是导体本身的一种属性,其大小与电压、电流的大小无关,故C、D错误。
例2　D　解： 图A中滑动变阻器与灯泡并联,当滑片P滑到最左端时,会引起灯泡短路,能实现灯泡由亮到灭,但不安全,故A错误。图B中滑动变阻器与灯泡串联,当滑片P左右滑动时,只能改变灯泡亮度,但不能使灯泡熄灭,故B错误。图C中灯泡短路,当滑片P滑到最右端时,会引起电源短路,故C错误。图D中滑动变阻器右侧部分与灯泡并联,当滑片P滑到最右端时,会引起灯泡短路,可实现灯泡由亮到灭,故D正确。
例3　(1)当S1、S2断开,S3闭合时,
电路为R1的基本电路,I1=0.5 A,
由I=变形可得,电源电压:
U=I1R1=0.5 A×30 Ω=15 V。
(2)当S1断开,S2、S3闭合时,R1、R2并联,电流表测总电流,因R1两端的电压不变(等于电源电压),其阻值不变,则通过R1的电流仍为0.5 A不变,根据并联电路电流的规律可得,通过R2的电流:I2=I-I1=1.5 A-0.5 A=1 A,
由欧姆定律可得,R2的阻值:R2===15 Ω。
(3)当S1、S2闭合,S3断开时,R1短路,电路为R2的基本电路,由欧姆定律可得,此时电路中的电流(即电流表示数):I2===1 A。
例4　B　解： 由电路图可知,R1和R2并联,电压表V测量电源电压,电流表A1测量干路电流,电流表A2测量通过R2的电流。由题意可知,R1两端允许加的最大电压:U1=I1R1=1 A×6 Ω=6 V,R2两端允许加的最大电压:U2=I2R2=1.2 A×3 Ω=3.6 V;由于并联电路各支路两端的电压相等,为了保护R2,则电源电压不能超过3.6 V;此时通过R1的电流I1'===0.6 A,电流表A1的示数I=I1'+I2=0.6 A+1.2 A=1.8 A。
例5　ABD　解： 由电路图可知,小灯泡与变阻器串联,电流表测电路中的电流,电压表测滑动变阻器两端的电压,若电压表示数变大,由串联电路的电压规律可知小灯泡两端的电压变小,根据P=知,小灯泡的功率变小,则灯变暗,A正确。
小灯泡上标有“6 V　0.5 A”的字样,表示小灯泡的额定电压为6 V,额定电流为0.5 A,由欧姆定律可得,小灯泡的电阻:RL===12 Ω;电流表量程为0~0.6 A,则电路中的最大电流为0.5 A,
根据串联电路的规律及欧姆定律可知,小灯泡正常发光时,变阻器连入电路的电阻最小:
R滑小=-RL=-12 Ω=4 Ω;
当小灯泡两端电压为额定电压(6 V)时,变阻器两端的电压最小,由串联电路电压的规律得,
U滑小=8 V-6 V=2 V,即电压表最小示数为2 V,
电压表量程为0~3 V,则电压表示数变化范围是2~3 V,B正确。
当变阻器两端的电压为3 V时,由串联电路电压的规律知,此时小灯泡两端的电压最小,
U灯小=8 V-3 V=5 V,
由欧姆定律知,电路的最小电流:I最小==≈0.42 A,
电流表示数变化范围是0.42~0.5 A,C错误。
变阻器两端的电压为3 V时,此时变阻器连入电路的电阻最大,由串联电路电压的规律知,小灯泡两端的电压:U灯'=8 V-3 V=5 V,
由分压原理,变阻器连入电路的最大电阻:R滑大=×12 Ω=7.2 Ω;
滑动变阻器的阻值变化范围为4~7.2 Ω,D正确。
例6　(1)闭合开关S1,断开开关S2、S3,电路为R1的简单电路,
则电源电压:U=I1R1=0.4 A×20 Ω=8 V。
(2)闭合开关S3,断开开关S1、S2,R2与R3串联,电压表测量滑动变阻器两端的电压,当滑动变阻器滑片置于中点位置时,电路中的电流:I2===0.08 A,则R3的阻值:R3===50 Ω。
(3)闭合开关S1、S2和S3,R1与R2并联,电流表测量干路电流,电压表测量电源电压。
根据并联电路电压规律,各支路两端电压均等于电源电压,U<15 V,故电压表安全。为保证电流表安全,I最大=0.6 A,由于并联电路各支路互不影响,则通过R1的电流仍为0.4 A,通过滑动变阻器的最大电流:I大=I最大-I1=0.6 A-0.4 A=0.2 A,则滑动变阻器连入电路的最小阻值:R滑小===40 Ω;当滑动变阻器滑片移至最左端时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,总电流最小,没有超过电流表最大测量值,故滑动变阻器连入电路的最大阻值为100 Ω,因此,在不损坏电流表、电压表的情况下,滑动变阻器R2的阻值取值范围为40~100 Ω。
例7　如图图所示
解： 因电源电压为3 V,所以电压表选用小量程,当变阻器连入电路中的电阻为零时,电路中的最大电流约为I===0.3 A,所以电流表选用小量程。注意电流从电表正接线柱流入,滑动变阻器要遵循“一上一下”的接线原则。
例8　如图图所示
解： 用测电笔测试某家庭电路中三条输电线时,只有接触中间那条电线时测电笔的氖管才发光,说明中间的电线是火线;对于灯泡来说,火线首先过开关,然后进入灯泡顶端的金属块,零线直接进入螺旋套;对于三孔插座来说,上孔接地线、左孔接零线、右孔接火线,将保险丝接在火线和插座右孔之间。
[重点实验突破]
例9　(1)如图图所示
(2)A
(3)在电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比
(4)①电压表的示数为3 V　3　0.3
(5)①实验次数少
②结论缺少“电压一定”的前提条件
解： (1)由图可知,此时的电流表与电阻并联在电路中,所以电流表的连接是错误的;电压表应并联到定值电阻的两端。(2)为了保护电路,闭合开关前,滑片应在阻值最大处,即A端。(3)分析表格中数据可以得出:在电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比。(4)在探究电流与电阻的关系时,需要调节滑动变阻器,使定值电阻两端的电压保持不变,即保持电压表的示数为3 V不变。图乙中电流表的量程为0~0.6 A,分度值为0.02 A,示数为0.3 A。(5)小红通过两次实验就得出结论,实验次数太少,结论不具有普遍性,应该多次测量得出普遍规律;而且在得出结论时缺少“电压一定”的前提条件。
【变式延伸】
(1)定值电阻能更好地保持电阻不变
图③电路便于多次实验
(2)改变电源电压,进行多次实验
解： (1)研究电流与电压的关系时,要控制电阻的大小不变,因灯丝的电阻随温度的变化而变化,而定值电阻能更好地保持电阻不变,故图②电路比图①电路好。(2)图③中滑动变阻器损坏,可直接将电阻R接在电路中,通过改变电源电压,达到多次实验得出普遍规律的目的。
例10　(1)R=
(2)如图图所示
(3)左　C　(4)0.2　8.0
(5)不合理
(6)没有保持定值电阻两端的电压不变
(7)在电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比
(8)左　2
【变式延伸】
(1)如图图所示
在电阻一定时,通过导体的电流跟导体两端的电压成正比
(2)这种做法不正确,要有实事求是的态度
(3)①861 Ω　②电压表　③ABC
④甲,电压表内阻远大于20 Ω,故通过电压表的电流很小,电流表示数接近真实的电流
解： (3)①应取三次所测电阻阻值的平均值作为该电阻阻值的测量结果,即R测==861 Ω。
②图甲电路中,电压表与待测电阻并联,有电流通过电压表,由并联电路电流的规律可知,电流表示数大于通过待测电阻的实际电流,故可判断图甲电路中由于电压表内阻的影响,使测量结果产生较大偏差。
③由于电压表内阻与待测电阻差别不大,则图甲电路中通过电压表的电流较大,电流表示数与通过待测电阻的实际电流差别较大,故图甲电路测量误差较大;由于待测电阻远大于电流表内阻,若用图乙电路测电阻,由“串联分压”可知,电流表分得的电压较小,电压表示数比较接近待测电阻两端电压,且电流表测量的电流是准确的,故测量该定值电阻选择图乙更合适。
④20 Ω的小阻值电阻与电流表内阻差别较小,若用图乙电路,电流表分得的电压较大,误差较大;图甲电路中,因电压表内阻远大于20 Ω,故通过电压表的电流很小,电流表示数接近真实的电流。故为了使测量结果更精确,应选择图甲电路。