第十五章 探究电路
(40分钟 100分)
一、选择题(本题共10小题,共32分。第1～8题只有一个选项符合要求,每题3分;第9、10题至少有两项符合要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
1为了纪念物理学家对物理学的杰出贡献,常用他们的名字命名一些物理量单位。电阻的单位是用下列哪位物理学家的名字来命名的 (B)
A.安培 B.欧姆 C.伏特 D.牛顿
2(2024·锦江区校级期末)为节约用电,小明养成了随手关灯、人走灯熄的好习惯。每关闭一盏电灯,家庭电路里变大的物理量是 (D)
A.总功率 B.总电流 C.总电压 D.总电阻
3(2023·成都中考)关于家庭电路和安全用电,下列说法正确的是 (C)
A.家庭电路中,电流过大一定是短路造成的 B.控制电灯的开关,应接在零线上
C.检修电路时,应先切断电源 D.电路起火,可用水扑灭
4(2024·江门期中)在如图甲、乙、丙、丁所示的变阻器的四种接法中,当变阻器的滑片P向右滑动时,能使连入电路的电阻变大的有 (B)
A.甲和乙 B.甲和丙 C.丙和丁 D.乙和丁
5
(2024·厦门期中)如图所示,AB和BC是由同种材料制成的长度相同、横截面积不同的两段导体,将它们串联后连入电路中。比较这两段导体两端的电压及通过它们的电流的大小,有 (C)
A.U AB>UBC,I ABC.U AB>UBC,I AB=IBC D.U AB=UBC,I AB6(2023·岳阳中考)为了节约电能,小聪利用“声控开关”(有声音时自动闭合,无声音时自动断开)和“光控开关”(天黑时自动闭合,天亮时自动断开),设计了一个只有在天黑且有声音时灯才亮的楼道照明电路。下列电路图符合要求的是 (A)
7
(2024·北京期末)小华只有一块电流表,他想测出定值电阻Rx的阻值,设计了如图所示的电路,电源两端的电压保持不变,定值电阻R0=30 Ω。只闭合开关S、S1,电流表示数I1=0.2 A;只闭合开关S、S2,电流表示数I2=0.3 A。则Rx的阻值为 (A)
A.15 Ω B.20 Ω C.45 Ω D.60 Ω
8
(2023·武汉中考)小强同学放学回家后,打开电灯,接入电热水壶,两者均正常工作,接着启动微波炉加热食品时,发现微波炉不工作,电热水壶突然停止工作,但是电灯仍然正常发光,如图所示。他对故障作了下列四种判断,其中正确的是 (A)
A.零线上ab间开路 B.零线上bc间开路
C.微波炉所在支路be间短路 D.电热水壶所在支路cd间短路
9
如图是某款电子测温仪以及它内部的原理图,其中电源电压不变,R是热敏电阻,定值电阻R0为保护电阻。在使用过程中,当被测温者体温较高时,显示仪的示数也会随之变大,下列分析正确的是 ( A、C、D )
A.显示仪是由电压表改装成的
B.被测温者温度越高,电路中的电流越小
C.热敏电阻R的阻值随着温度的升高而减小
D.将R0更换为阻值更大的电阻,测相同温度时,显示仪示数变大
10
如图,小灯泡L和定值电阻R接在如图甲所示的电路中,其两者的I-U关系图像如图乙,下列说法中正确的是 ( B、D )
A.图乙中曲线A表示定值电阻R的I-U关系图像
B.电阻R的阻值为40 Ω
C.当电源电压为4 V时,小灯泡的电流为0.4 A
D.当电流表示数为0.25 A时,电源电压为2 V
二、填空题(本题共4个小题,每空2分,共16分)
11(2024·沈阳期末)如果家庭电路出现故障,电工师傅一般会用测电笔进行检查,甲、乙两种使用方法中,正确的是 甲 。如图丙所示的三孔插座的第 3 孔与地线相连。如图丁是家庭浴室常用的防水插座,塑料防水外壳的作用是为了防止水滴溅到插孔内引起 短路 ,造成家庭电路电流过大而发生危险。
12(2023·郴州中考)如图所示,电源电压恒为3 V。闭合开关S,电压表的示数为0.5 V,则灯泡L2两端的电压为 2.5 V,灯泡L1与L2的电阻之比为 1∶5 。
13(2023·安徽中考)如图所示的电路中,电阻R0=12 Ω。闭合开关S1,将单刀双掷开关S2掷于a端,电压表示数为2.5 V;将S2切换到b端,电压表示数为1.5 V,则电阻Rx的阻值为 8 Ω。
14(2024·南京开学考)如图甲所示电路中,电源电压保持不变,R0、R1均为定值电阻(R1允许通过的最大电流为0.5 A),电阻R2为滑动变阻器(10 Ω,1 A),电流表的量程为0～0.6 A。闭合开关S,改变R2的阻值,两电压表示数与电流表示数变化关系如图乙所示,当滑片在b端时电流表示数为0.3 A。若滑片置于变阻器的中点位置时,电流表示数为0.4 A,则电阻R2两端的电压为 2 V,电源电压为 6 V。
三、作图题(本题共2小题,每小题2分,共4分)
15用笔画线代替导线,将图中电路补充完整。要求:电压表测量灯泡两端电压,当滑动变阻器的滑片向右移动时,灯泡变亮(连接电路时,导线不许交叉)。
答:
16(2023·河南中考) 图甲为一个带开关的插座,开关闭合时,插孔可以提供工作电压,请在图乙中,将对应的电路连接完整,并符合安全用电原则。
答:
四、简答题(本题共1小题,共3分)
17
(2024·吉林模考)国家标准规定:带有金属外壳的家用电器,其金属外壳必须接地,且需要使用如图所示的三脚插头。
(1)请简述做出这样规定的理由。
答:(1)如果家用电器内部火线绝缘皮破损或失去绝缘性能,致使火线与外壳接通,外壳就带电,人体接触外壳等于接触火线,就会发生触电事故;如果把外壳用导线接地,即使外壳带了电,电流也会从接地导线流走,人体接触外壳就没有危险。
(2)如图,三脚插头标有“E”字的插脚比其他两脚稍长一些,说说这样设计的好处。
答: (2)插插头时能使家用电器的金属外壳先接地,拔插头时能使金属外壳后离开地线,即使家用电器因绝缘不好“漏电”,也会使电流通过导线导入大地,人也就不会触电。
五、实验探究题(本题共3小题,第18题12分,第19题10分,第20题12分,共34分)
18(2024·福建期中)如图甲所示是探究“影响导体电阻大小因素”的实验电路,表中给出了可供选择的几种导体,分别用A、B、C、D四个字母代表。
编号 长度(m) 横截面积(mm2) 材料
A 0.6 0.4 镍铬合金
B 1.0 0.4 镍铬合金
C 0.6 0.6 镍铬合金
D 0.6 0.6 锰铜
(1)通过对A和 B 导体进行实验,可探究电阻的大小与长度的关系;
(2)通过对C和D导体进行实验,可探究电阻的大小与 材料 的关系;
(3)分别将A和C两导体接入电路进行实验,发现接入C导体时,小灯泡亮度更亮,说明电阻的材料和长度一定时,导体的横截面积越小,导体的电阻越 大 ;
(4)本实验中,还可以用 电流表 替换小灯泡来比较导体电阻大小;
(5)老师在课堂上做了一个补充实验,连接的电路如图乙所示,当闭合开关时,小灯泡发光,然后用点燃的酒精灯对电阻丝加热,可观察到小灯泡的亮度明显变暗,此时通过小灯泡的电流变 小 ,这个实验说明了电阻还跟 温度 有关。
19(2023·岳阳中考)小聪用图甲所示电路图探究电流跟电压、电阻的关系。
(1)连接电路时,开关应 断开 ;
(2)若定值电阻R开路,闭合开关后 电流表 (选填“电流表”或“电压表”)无示数;
(3)实验完成后记录数据的纸被同学无意撕断,只剩图乙表格。根据表格数据我们能判断小聪探究的是电流跟 电压 (选填“电压”或“电阻”)的关系;
(4)用“2.5 V,0.3 A”的小灯泡替换R来完成研究小灯泡电阻的实验。闭合开关并移动滑片,电压表示数如图丙,此时电压为 2 V,电流表示数可能是下列数据中的 C (选填序号)。
A.0.18 A B.0.22 A C.0.26 A
20
小张在用“伏安法”测小灯泡的电阻实验中,连接了如图甲所示的电路。
(1)闭合开关前,应向 A (选填“A”或“B”)端调整滑动变阻器的滑片,使电路中的电流在开始测量时最小。
(2)测量过程中,某一次的电流值如图乙所示,则所测电流为 0.26 A,这时灯丝突然烧断,则电压表示数 变大 (选填“变大”“变小”或“不变”)。换相同规格的灯泡,重测的数据如表所示,并绘出I-U图像,如图丙的图线A所示。
电压/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
电流/A 0.10 0.16 0.20 0.23 0.25 0.27
电阻/Ω 5.0 6.3 7.5 8.7 10.0 11.1
平均电阻/Ω 8.1
(3)依据表格中的数据,小张求出小灯泡电阻的平均值,你同意这种做法吗 说出你的理由: 不同意,小灯泡的电阻不是定值,求平均值没有意义 (作出判断并说出理由)。
(4)另外一组同学用相同的器材和电路图也做这个实验时,由于接线错误,根据测量的数据绘出的I-U图像如图丙的图线B所示,你认为错误的原因可能是 电压表与滑动变阻器并联 。
(5)电压表本身是一个较大的电阻(具有分流作用),如果考虑电压表分流对测量结果的影响,则测量值 小于 (选填“大于”“小于”或“等于”)电阻的实际值。
六、综合应用题(本题共2小题,第21题5分,第22题6分,共11分)
21如图所示,电源电压保持不变,R1、R2为定值电阻,其中R1的阻值为10 Ω,当开关S1、S2断开,开关S3闭合时,电流表的示数为0.6 A;当开关S1、S3断开,开关S2闭合时,电流表的示数为0.2 A,求:
(1)电源电压大小;
解:(1)由电路图可知,开关S1、S2断开,开关S3闭合时,电路为只有R1的简单电路,电流表的示数为0.6 A,由欧姆定律可知,电源电压U=IR1=0.6 A×10 Ω=6 V (1分)
(2)定值电阻R2的阻值;
解: (2)当开关S1、S3断开,开关S2闭合时,R1、R2串联,电流表测电路中电流,电流表的示数为0.2 A,则电路中总电阻为R总===30 Ω (1分)
则定值电阻R2的阻值R2=R总-R1=30 Ω-10 Ω=20 Ω (1分)
(3)该电路的最大电流。
解: (3)由欧姆定律可知,当电路中总电阻最小时,电流最大,则当断开S2,闭合S1、S3时,两电阻并联,则电路中电流最大为I大=+=+=0.6 A+0.3 A=0.9 A
(2分)
22 (2024·黄冈期中)如图甲所示为一个超声波加湿器,图乙所示为其内部湿度监测装置的简化电路图。已知电源电压为12 V,定值电阻R0=20 Ω,电压表的量程为0～9 V,湿敏电阻R的阻值随湿度RH变化的关系图像如图丙所示。在电路安全工作的前提下,求:
(1)湿度为30%时,R0的电压;
解:由图可知,定值电阻R0与湿敏电阻R串联,电压表测量湿敏电阻R两端的电压,电流表测电路中电流。
(1)由图丙知湿度为30%时R的阻值为40 Ω;
则R总=R+R0=40 Ω+20 Ω=60 Ω (1分)
所以,通过R0的电流I===0.2 A,则R0的电压为U0=IR0=0.2 A×20 Ω=4 V。(1分)
(2)电流表示数为0.3 A时,加湿器内部的湿度;
解: (2)当电流表的示数为0.3 A时,根据欧姆定律可知此时定值电阻R0两端的电压为U0'=I0'R0=0.3 A×20 Ω=6 V (1分)
根据串联电路电压规律可知湿敏电阻R两端的电压为UR'=U-U0'=12 V-6 V=6 V
即电压表的示数为6 V;则湿敏电阻R的电阻为R'===20 Ω (1分)
由图丙知阻值为20 Ω时湿度为10%。
(3)该装置能监测的湿度最大值。
解: (3)由图丙可知,湿度越大,湿敏电阻R的阻值越大,由串联分压规律可知湿度越大时湿敏电阻两端的电压也越大(即电压表示数越大),由于电压表量程为0～9 V,所以湿敏电阻R两端的电压最大为9 V时,监测的湿度最大;当电压表示数为9 V时,根据串联电路电压规律可得R0两端的电压U0″=U-UR″=12 V-9 V=3 V(1分)
此时通过R0的电流I″===0.15 A
此时湿敏电阻R的电阻为R″===60 Ω,由图丙可知装置能监测湿度的最大值为50%。 (1分)第十五章 探究电路
(40分钟 100分)
一、选择题(本题共10小题,共32分。第1～8题只有一个选项符合要求,每题3分;第9、10题至少有两项符合要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
1为了纪念物理学家对物理学的杰出贡献,常用他们的名字命名一些物理量单位。电阻的单位是用下列哪位物理学家的名字来命名的 ( )
A.安培 B.欧姆 C.伏特 D.牛顿
2(2024·锦江区校级期末)为节约用电,小明养成了随手关灯、人走灯熄的好习惯。每关闭一盏电灯,家庭电路里变大的物理量是 ( )
A.总功率 B.总电流 C.总电压 D.总电阻
3(2023·成都中考)关于家庭电路和安全用电,下列说法正确的是 ( )
A.家庭电路中,电流过大一定是短路造成的 B.控制电灯的开关,应接在零线上
C.检修电路时,应先切断电源 D.电路起火,可用水扑灭
4(2024·江门期中)在如图甲、乙、丙、丁所示的变阻器的四种接法中,当变阻器的滑片P向右滑动时,能使连入电路的电阻变大的有 ( )
A.甲和乙 B.甲和丙 C.丙和丁 D.乙和丁
5
(2024·厦门期中)如图所示,AB和BC是由同种材料制成的长度相同、横截面积不同的两段导体,将它们串联后连入电路中。比较这两段导体两端的电压及通过它们的电流的大小,有 ( )
A.U AB>UBC,I ABC.U AB>UBC,I AB=IBC D.U AB=UBC,I AB6(2023·岳阳中考)为了节约电能,小聪利用“声控开关”(有声音时自动闭合,无声音时自动断开)和“光控开关”(天黑时自动闭合,天亮时自动断开),设计了一个只有在天黑且有声音时灯才亮的楼道照明电路。下列电路图符合要求的是 ( )
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(2024·北京期末)小华只有一块电流表,他想测出定值电阻Rx的阻值,设计了如图所示的电路,电源两端的电压保持不变,定值电阻R0=30 Ω。只闭合开关S、S1,电流表示数I1=0.2 A;只闭合开关S、S2,电流表示数I2=0.3 A。则Rx的阻值为 ( )
A.15 Ω B.20 Ω C.45 Ω D.60 Ω
8
(2023·武汉中考)小强同学放学回家后,打开电灯,接入电热水壶,两者均正常工作,接着启动微波炉加热食品时,发现微波炉不工作,电热水壶突然停止工作,但是电灯仍然正常发光,如图所示。他对故障作了下列四种判断,其中正确的是 ( )
A.零线上ab间开路 B.零线上bc间开路
C.微波炉所在支路be间短路 D.电热水壶所在支路cd间短路
9
如图是某款电子测温仪以及它内部的原理图,其中电源电压不变,R是热敏电阻,定值电阻R0为保护电阻。在使用过程中,当被测温者体温较高时,显示仪的示数也会随之变大,下列分析正确的是 ( A、C、D )
A.显示仪是由电压表改装成的
B.被测温者温度越高,电路中的电流越小
C.热敏电阻R的阻值随着温度的升高而减小
D.将R0更换为阻值更大的电阻,测相同温度时,显示仪示数变大
10
如图,小灯泡L和定值电阻R接在如图甲所示的电路中,其两者的I-U关系图像如图乙,下列说法中正确的是 ( B、D )
A.图乙中曲线A表示定值电阻R的I-U关系图像
B.电阻R的阻值为40 Ω
C.当电源电压为4 V时,小灯泡的电流为0.4 A
D.当电流表示数为0.25 A时,电源电压为2 V
二、填空题(本题共4个小题,每空2分,共16分)
11(2024·沈阳期末)如果家庭电路出现故障,电工师傅一般会用测电笔进行检查,甲、乙两种使用方法中,正确的是 。如图丙所示的三孔插座的第 孔与地线相连。如图丁是家庭浴室常用的防水插座,塑料防水外壳的作用是为了防止水滴溅到插孔内引起 ,造成家庭电路电流过大而发生危险。
12(2023·郴州中考)如图所示,电源电压恒为3 V。闭合开关S,电压表的示数为0.5 V,则灯泡L2两端的电压为 V,灯泡L1与L2的电阻之比为 。
13(2023·安徽中考)如图所示的电路中,电阻R0=12 Ω。闭合开关S1,将单刀双掷开关S2掷于a端,电压表示数为2.5 V;将S2切换到b端,电压表示数为1.5 V,则电阻Rx的阻值为 Ω。
14(2024·南京开学考)如图甲所示电路中,电源电压保持不变,R0、R1均为定值电阻(R1允许通过的最大电流为0.5 A),电阻R2为滑动变阻器(10 Ω,1 A),电流表的量程为0～0.6 A。闭合开关S,改变R2的阻值,两电压表示数与电流表示数变化关系如图乙所示,当滑片在b端时电流表示数为0.3 A。若滑片置于变阻器的中点位置时,电流表示数为0.4 A,则电阻R2两端的电压为 V,电源电压为 V。
三、作图题(本题共2小题,每小题2分,共4分)
15用笔画线代替导线,将图中电路补充完整。要求:电压表测量灯泡两端电压,当滑动变阻器的滑片向右移动时,灯泡变亮(连接电路时,导线不许交叉)。
16(2023·河南中考) 图甲为一个带开关的插座,开关闭合时,插孔可以提供工作电压,请在图乙中,将对应的电路连接完整,并符合安全用电原则。
四、简答题(本题共1小题,共3分)
17
(2024·吉林模考)国家标准规定:带有金属外壳的家用电器,其金属外壳必须接地,且需要使用如图所示的三脚插头。
(1)请简述做出这样规定的理由。
(2)如图,三脚插头标有“E”字的插脚比其他两脚稍长一些,说说这样设计的好处。
五、实验探究题(本题共3小题,第18题12分,第19题10分,第20题12分,共34分)
18(2024·福建期中)如图甲所示是探究“影响导体电阻大小因素”的实验电路,表中给出了可供选择的几种导体,分别用A、B、C、D四个字母代表。
编号 长度( ) 横截面积(mm2) 材料
A 0.6 0.4 镍铬合金
B 1.0 0.4 镍铬合金
C 0.6 0.6 镍铬合金
D 0.6 0.6 锰铜
(1)通过对A和 导体进行实验,可探究电阻的大小与长度的关系;
(2)通过对C和D导体进行实验,可探究电阻的大小与 的关系;
(3)分别将A和C两导体接入电路进行实验,发现接入C导体时,小灯泡亮度更亮,说明电阻的材料和长度一定时,导体的横截面积越小,导体的电阻越 ;
(4)本实验中,还可以用 替换小灯泡来比较导体电阻大小;
(5)老师在课堂上做了一个补充实验,连接的电路如图乙所示,当闭合开关时,小灯泡发光,然后用点燃的酒精灯对电阻丝加热,可观察到小灯泡的亮度明显变暗,此时通过小灯泡的电流变 ,这个实验说明了电阻还跟 有关。
19(2023·岳阳中考)小聪用图甲所示电路图探究电流跟电压、电阻的关系。
(1)连接电路时,开关应 ;
(2)若定值电阻R开路,闭合开关后 (选填“电流表”或“电压表”)无示数;
(3)实验完成后记录数据的纸被同学无意撕断,只剩图乙表格。根据表格数据我们能判断小聪探究的是电流跟 (选填“电压”或“电阻”)的关系;
(4)用“2.5 V,0.3 A”的小灯泡替换R来完成研究小灯泡电阻的实验。闭合开关并移动滑片,电压表示数如图丙,此时电压为 V,电流表示数可能是下列数据中的 (选填序号)。
A.0.18 A B.0.22 A C.0.26 A
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小张在用“伏安法”测小灯泡的电阻实验中,连接了如图甲所示的电路。
(1)闭合开关前,应向 (选填“A”或“B”)端调整滑动变阻器的滑片,使电路中的电流在开始测量时最小。
(2)测量过程中,某一次的电流值如图乙所示,则所测电流为 A,这时灯丝突然烧断,则电压表示数 (选填“变大”“变小”或“不变”)。换相同规格的灯泡,重测的数据如表所示,并绘出I-U图像,如图丙的图线A所示。
电压/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
电流/A 0.10 0.16 0.20 0.23 0.25 0.27
电阻/Ω 5.0 6.3 7.5 8.7 10.0 11.1
平均电阻/Ω 8.1
(3)依据表格中的数据,小张求出小灯泡电阻的平均值,你同意这种做法吗 说出你的理由: (作出判断并说出理由)。
(4)另外一组同学用相同的器材和电路图也做这个实验时,由于接线错误,根据测量的数据绘出的I-U图像如图丙的图线B所示,你认为错误的原因可能是 。
(5)电压表本身是一个较大的电阻(具有分流作用),如果考虑电压表分流对测量结果的影响,则测量值 (选填“大于”“小于”或“等于”)电阻的实际值。
六、综合应用题(本题共2小题,第21题5分,第22题6分,共11分)
21如图所示,电源电压保持不变,R1、R2为定值电阻,其中R1的阻值为10 Ω,当开关S1、S2断开,开关S3闭合时,电流表的示数为0.6 A;当开关S1、S3断开,开关S2闭合时,电流表的示数为0.2 A,求:
(1)电源电压大小;
(2)定值电阻R2的阻值;
(3)该电路的最大电流。
22 (2024·黄冈期中)如图甲所示为一个超声波加湿器,图乙所示为其内部湿度监测装置的简化电路图。已知电源电压为12 V,定值电阻R0=20 Ω,电压表的量程为0～9 V,湿敏电阻R的阻值随湿度RH变化的关系图像如图丙所示。在电路安全工作的前提下,求:
(1)湿度为30%时,R0的电压;
(2)电流表示数为0.3 A时,加湿器内部的湿度;
(3)该装置能监测的湿度最大值。
