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第十三章 探究简单电路
第二课时 电流和电压
1. 探究并了解串联电路和并联电路中电流和电压的特点。
2. 会使用电流表和电压表。
3. 用电流表测量电流;用电压表测量电压。(必做实验)
4. 探究串联电路和并联电路中电流、电压的特点。(必做实验)
课程标准
考点梳理
1. 形成:电荷的_______________形成电流。电流用符号__________表示。
2. 方向:物理学中规定,_________________移动的方向为电流的方向。在闭合电路中,电流从电源的__________流出,经过用电器,流回电源的__________。
定向移动
电流
I
正电荷定向
正极
负极
3. 单位:电流的国际单位是__________,符号为__________,常用单位有毫安(mA)和微安(μA)。1 mA=__________A,
1 μA=__________A。
4. 测量工具:电流的大小可用__________来测量。
(1)电流表的量程与分度值:实验室用的电流表有3个接线柱,2个量程。量程分别是__________和__________,它们对应的分度值分别是__________和__________。
安培
A
10-3
10-6
电流表
0~0.6 A
0~3 A
0.02 A
0.1 A
(2)电流表的使用方法:①电流表必须__________联接在被测电路中;②电流表的“+”“–”接线柱接法要正确,即电流要从_________________流进电流表,从__________________流出电流表;③选择合适的量程,在不知道电流大小时,可用_________法来选择量程(先接大量程试触);④绝对不允许将电流表直接连接在电源的两极上,否则会由于__________过大而________________________________。
串
“+”接线柱
“-”接线柱
试触
电流
烧坏电流表或烧坏电源
1. 电压使电荷定向移动,这是电路中形成电流的原因。电压由__________提供,电压用符号__________表示。电压的国际单位是__________,符号为__________,常用单位有千伏(kV)和毫伏(mV)。1 kV=__________V,1 mV=__________V。
2. 几个常见电压值:1节新干电池的电压是__________V,1节铅蓄电池的电压是__________V,我国家庭电路的电压是__________V,对人体安全的电压是____________________V。
电源
电压
U
伏特
V
103
10-3
1.5
2
220
不高于36
3. 测量工具:电压的大小可用__________来测量。
(1)电压表的量程与分度值:实验室用的电压表有3个接线柱,2个量程。量程分别是__________和__________,它们对应的分度值分别是__________和__________。
(2)电压表的使用方法:①电压表必须__________联接在被测电路(用电器)两端;②电压表的“+”“-”接线柱的接法要正确,即电流要从______________流进电压表,从____________流出电压表; ③选择合适的量程,被测电压的大小不确定时,可用__________法来选择量程(先接大量程试触)。
电压表
0~3 V
0~15 V
0.1 V
0.5 V
并
“+”接线柱
“-”接线柱
试触
4. 实验室常用的电压表与电流表对比:
电表 电流表 电压表
电路符号
作用 测量电路中的电流 测量电路两端的电压
量程 0~0.6 A和0~3 A 0~3 V和0~15 V
分度值 0.02 A和0.1 A 0.1 V和0.5 V
使用方法 (1)串联接在被测电路中
(2)让电流从“+”接线柱流进,从“-”接线柱流出
(3)被测电流不能超过它的量程,采用“试触法”确定合适的量程
(4)不允许直接接在电源两极或与用电器并联 (1)并联接在被测电路(用电器)两端
(2)让电流从“+”接线柱流进,从“-”接线柱流出
(3)被测电压不能超过它的量程,采用“试触法”确定合适量程
(4)可以直接接在电源两极测电源两端的电压
1. 串、并联电路的电流规律:
(1)串联电路的电流规律:串联电路中,___________________,写成公式是I=I1=I2=…=In。
(2)并联电路的电流规律:并联电路中, 干路电流等于各支路电流__________,写成公式是I=I1+I2+…+In。
电流处处相等
串、并联电路中电流和电压的特点
之和
2. 串、并联电路的电压规律:
(1)串联电路的电压规律:串联电路两端的总电压等于________________________________,写成公式是U=U1+U2+…+Un。
(2)并联电路的电压规律:并联电路中,_______________________
_____________________,写成公式是U=U1=U2=…=Un。
各部分电路两端的电压之和
各支路两端的电压与电
源电压相等
课本简练
1. (九上P59自我评价与作业4改编)图1-13-14所示是一个电流表的表盘示意图。
(1)电流表的刻度盘上标有字母A,表示_____________________。
(2)电流表有__________个量程,选用
“-”“0.6”两个接线柱时,电流表的
分度值为__________A,能测量的最大电
流为__________A。
仪表用于测量电流
两
0.02
0.6
(3)选用“-”“3”两个接线柱时,图中指针所指示的电流值为__________A;选用“-”“0.6”两个接线柱时,图中指针所指示的电流值为__________A。
1.5
0.3
2. (九上P59自我评价与作业3改编)在用电流表测量电路中的电流时,若闭合开关后,发现指针偏至图1-13-15甲所示位置,说明在接线中,_______________________。若在闭合开关前,发现指针停在图1-13-15乙所示位置,说明______________________。
电流表量程选小了
电流表使用前未校零
3. (九上P67自我评价与作业4改编)在下列所示的电路中,能用电压表正确测出灯泡L1两端电压的是( )
A
4. (九上P67自我评价与作业3改编)(1)两个蓄电池串联后的电压约为4 V,用电压表测量它的电压时,电压表应选用的量程是______________。
(2)某同学在做电学实验时,不慎将电压表和电流表的位置对换,连接成了如图1-13-16所示的电路(电源
电压为3 V)。若开关S闭合,其后果是电流表
__________,电压表__________。
(均填“烧坏”或“不烧坏”)
0~15 V
烧坏
不烧坏
5. (九上P61活动2改编)如图1-13-17所示,探究并联电路中的电流关系时,用电流表测出A、B、C三处的电流分别为IA=0.5 A,IB=0.3 A,IC=0.2 A,在表格中记录数据后,下一步首先应该做的是( )
A. 整理器材,结束实验
B. 换用不同规格的小灯泡,再测出几组电流值
C. 分析数据,得出结论
D. 换用电流表的另一量程,再测出一组电流
B
易错精讲
【例1】【物理观念】如下图所示,能直接测量通过灯泡L1的电流的电路图是( )
易错点1
电流表的使用
D
思路点拨:电流表在电路中可看作导线,与被测用电器串联。使用前应注意校零,连接时正负接线柱不能接反,并选择合适量程,读数时要根据所选量程读取。分析电流表的测量对象时,找出与电流表串联的部分即为测量对象。
【变式1】如图1-13-18甲所示的电路,当开关S闭合后,电流表测量的是通过灯__________(填“电源”“L1”或“L2”)的电流,电流表的指针偏转如图1-13-18乙所示,电流表的示数为__________A。
L2
0.28
【例2】下图所示的4个电路中,当闭合开关S后,小灯泡L1、L2都能正常发光,其中电压表不可直接测出L1两端电压的电路图是( )
易错点2
电压表的使用
C
思路点拨:(1)电压表在电路中可看作断路,与被测用电器并联。使用前应注意校零,连接时正负接线柱不能接反,并选择合适量程,读数时要根据所选量程读取。(2)分析电压表的测量对象时,找出与电压表并联的部分即为测量对象(经常采用“去源法”,即将电源去掉,与电压表两个接线柱都连通的部分为测量对象)。
【变式2】在如图1-13-19所示电路中,开关闭合后,电压表测量的是( )
A. 灯L1两端的电压
B. 灯L1和灯L2两端的总电压
C. 灯L3和电源两端的总电压
D. 电源两端的电压
B
【例3】如图1-13-20所示的电路,当开关S闭合后,若电阻R1、R2并联且能正常工作,则甲表是__________(填“电流”或“电压”)表,乙表测的是通过__________的__________(填“电流”或“电压”)。
易错点3
电表的识别
电压
R2
电流
思路点拨:识别电表类型时,把握两点:一是把电流表当作导线,串联在电路中;二是把电压表当作开路,并联在电路两端。
【变式3】请在图1-13-21中的○里填上适当的电表符号,使开关S闭合后,电阻R1与R2串联。
如答图1-13-5所示。
【变式4】请在图1-13-22所示电路的〇里填上适当的电表符号,使闭合开关S后,两灯泡都能发光,且两灯泡并联。
如答图1-13-6所示。
【例4】如图1-13-23甲所示的电路。当开关闭合后,两灯都发光,2个电流表的指针所指位置均为图1-13-23乙所示,则通过灯L1的电流为__________A。
易错点4
串、并联电路规律
1.2
思路点拨:先判断电流表或电压表所测的对象是哪个电路元件或哪段电路,指针所指位置若相同,则两电表选择的量程可能不同。
【变式5】请你仔细观察并分析图1-13-24中的电路图,下列说法正确的是( )
A. 两灯串联,两电压表示数相同
B. 两灯并联,两电压表示数不同
C. 两灯串联,两电压表示数不同
D. 两灯并联,两电压表示数相同
C
【例5】图1-13-25是小明同学研究串联电路中电流、电压特点的实物连接图,当开关闭合时,灯L1不亮,灯L2亮,电流表的指针明显偏转,电压表示数为电源电压,则故障原因可能是( )
A. L1灯座两接线柱直接接通了
B. L1灯丝断了
C. L2灯座两接线柱直接接通了
D. L2灯丝断了
易错点5
电路故障
A
思路点拨:初中阶段的电路故障一般只有1处,而且发生在用电器上。看电流表有无示数来确认电路是短路还是断路,即故障是什么;用电压表来确认发生故障的对象是什么,即故障发生在哪里。
【变式6】小林同学在“探究串联电路中用电器两端电压与电源两端电压的关系”时,连接了如图1-13-26所示的电路,电源电压U=6 V保持不变。他闭合开关S,发现两只灯泡都不亮,用电压表分别测出ab、bc、ac两点之间的电压为Uab=6 V、Ubc=0 V、Uac=6 V。若电路只有一处故障,则应是( )
A. 灯泡L1短路
B. 灯泡L1断路
C. 灯泡L2短路
D. 开关S断路
B
重点实验
实验名称 探究串联电路和并联电路中电流、电压的特点
实验器材 电流表、电压表、电源、开关、小灯泡、导线
考点归纳
(1)画电路图或者连接实物图
考点归纳 (2)连接电路时开关必须断开,电流表与被测元件串联,电压表与被测元件并联,电流表和电压表中电流方向均为“正进负出”
(3)电流表、电压表量程的选择、正确连接和读数
(4)电路故障分析
(5)更换2个不同类型的小灯泡进行多次测量的目的:排除结论的偶然性,使结论具有普遍性
实验结论 (1)串联电路中电流处处相等,总电压等于各部分电路两端电压之和
(2)并联电路中干路电流等于各支路电流之和,各支路两端的电压与电源电压相等
实验一 探究串联电路中电流、电压的特点(10年1考:2024年)
【例1】【科学探究】为了“探究串联电路中电流的特点”,3个探究小组的同学选用不同规格的灯泡来验证。所接电路图如图1-13-27甲所示。
【实验电路】
(1)请根据电路图连接好图1-13-27乙所示实物图电路。
如答图1-13-7所示。
【实验操作】
(2)在连接电路时,开关应该_________。
【实验观察1】
(3)第1小组的同学实验时根据电流表A1指针的偏转角度较A2的小,如图1-13-27丙所示,他们判断“串联电路中各处的电流不等”。请你指出造成他们判断错误的原因是_______________________________________________。
断开
电流表所选的量程不同
【实验观察2】
(4)第2小组的同学闭合开关S后发现:灯L2的亮度比灯L1的亮度大。下列说法正确的是( )
A. 通过灯L2的电流较大,所以灯L2更亮
B. 电流从电源正极出来先通过灯L2,所以灯L2更亮
C. 通过两灯的电流相等,亮度不同是由于两灯规格不同所致
C
【实验结论】
(5)第1小组的同学通过多次实验得到电流表示数如下表,由此可总结出实验结论:串联电路中,____________________________。
电流处处相等
实验次数 第1次 第2次 第3次
电流表 A1 A2 A1 A2 A1 A2
电流/A 0.2 0.2 0.25 0.25 0.32 0.32
(6)拆掉电流表后,小红用电压表并联到ab两点之间,用来探究串联电路中电压的特点,所接电路图如图1-13-28所示。闭合开关S后,发现两灯都不亮,电压表有明显偏转。请你分析,电路出现的故障可能是灯L1__________(填“断路”或“短路”)。排除故障后,小红分别测出ab、bc和ac间的电压并记录在下表中,由此可知实验中所用电源是__________节干电池串联而成的。分析表中数据,在误差允许的范围内,可得出串联电路中电压的特点:
______________________________________________________________。
断路
2
串联电路中总电压等于各部分电路两端电压之和
Uab/V Ubc/V Uac/V
1.4 1.4 2.9
实验二 探究并联电路中电流、电压的特点(10年0考)
【例2】【科学探究】为了“探究并联电路中电流的特点”,小薇设计了如图1-13-29甲所示的电路进行实验。
【实验观察】
(1)小薇根据电路图连好了实物电路,闭合开关S,发现电流表指针偏向零刻度线左方,造成这一现象的原因是____________
________________________,改进办法是_________________________
_________________________________________________________。
电流表
正负接线柱接反
断开开关,对调电
流表正负接线柱上的两个接线头
【实验数据与分析1】
(2)先将电流表接在灯L1所在的支路上,闭合开关后,观察到灯L2发光,但灯L1不发光,电流表的示数为零,电路可能存在的故障是灯L1__________(填“断路”或“短路”)。
断路
【实验改进】
(3)排除故障后,她测出了L1、L2所在支路和干路上的电流分别为I1、I2和I,电流表示数分别如图1-13-29中乙、丙、丁所示,可读出I1=__________,I2=__________,I=__________。根据测量结果,在误差允许范围内,可得出并联电路中干路电流和各支路电流的关系:__________(写出关系式即可)。
0.5 A
0.52 A
1 A
I=I1+I2
【实验数据与分析2】
(4)为了验证结论的普遍性,可以采用_______________________
____________________________的方法继续实验,进行验证。
改变电源的电压或
更换不同规格的灯泡
(5)拆掉电流表后,小薇为探究并联电路中电压的特点,所接电路图如图1-13-30甲所示。 3个电压表示数相同,如图1-13-30乙所示,其值为__________。根据这组数据,她得出并联电路中电压的特点:_____________________________________________________。
2.6 V
并联电路中,各支路两端的电压与电源电压相等
考点1 电流[10年9考:2015年(计算)、2016年(实验)、2017年(实验)、2018年(计算)、2019年(实验)、2020年(实验和计算)、2022年(实验和计算)、2023(填空和计算)、2024年(计算)考查]
考点精练
1. 小莹同学测量电流时,连接好电路,闭合开关,发现电流表指针向左偏转至图1-13-31甲所示位置,原因是电流表_____________________________;断开开关,纠正错误后,再闭合开关,发现指针偏转至图1-13-31乙所示位置,接下来的操作是:断开开关,__________________________继续进行实验。
正负接线柱接反了
换接0~0.6 A的量程
2. (创新题)【跨学科融合】如图1-13-32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1-13-32乙所示,则电流大小为__________A,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。在其他条件都不变时,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__________(填“锌”
“银”或“铜”)。(金属活
泼性强弱顺序是锌>铁>铜>银)
0.1
正
锌
考点2 电压[10年10考:2015年(实验)、2016年(实验)、2017年(选择)、2018年(填空和计算)、2019年(实验和计算)、2020年(实验)、2021年(计算)、2022年(实验)、2023年(实验)、2024年(实验)考查]
3. 【物理观念】导线中自由电子定向移动需要“动力”的推动,图1-13-33中用高度差形象地表示了由电池提供的这种推动作用,那么高度差表示的量是( )
A. 电流 B. 电阻
C. 电压 D. 电功
C
4. (创新题)【科学思维】若将完好的电流表、电压表和小灯泡连接成如图1-13-34所示的电路,各处接触良好。当开关S闭合后,会出现( )
A. 电流表指针明显偏转
B. 小灯泡发光
C. 电压表指针明显偏转
D. 电池被烧坏
C
考点3 串、并联电路中电流和电压的特点[10年9考:2015年(选择和计算)、2016年(计算)、2017年(选择、填空和计算)、2018年(填空)、2019年(选择和作图)、2020年(实验、计算和综合)、2021年(计算)、2022年(计算)、2023年(填空和计算)考查]
5. 如图1-13-35所示的实验电路,闭合开关S后,电流表A的示数为0.5 A,电流表A1的示数为0.3 A。则通过小灯泡L1、L2的电流分别是( )
A. 0.3 A,0.2 A
B. 0.2 A,0.3 A
C. 0.5 A,0.3 A
D. 0.5 A,0.2 A
A
6. (2024大兴区二模)把电源、开关、导线和两个不同规格的小灯泡L1、L2连接成如图1-13-36所示的电路,闭合开关S后,下列说法正确的是( )
A. L1和L2是串联关系,通过它们的电流一定相等
B. L1和L2是并联关系,通过它们的电流一定相等
C. L1和L2是串联关系,它们两端的电压一定相等
D. L1和L2是并联关系,它们两端的电压一定相等
D
7. 如图1-13-37甲所示电路,当闭合开关S后,2个电压表指针的偏转情况均如图1-13-37乙所示,则电阻R1和R2两端的电压分别为( )
A. 8 V,2 V
B. 10 V,2 V
C. 2 V,8 V
D. 2 V,10 V
A
8. (创新题)【科学思维】图1-13-38甲为某实验电路的一部分,某次测量表盘如图1-13-38乙所示,电流表的示数为__________A。若通过导线ab的电流大小为0.6 A,则通过导线cd的电流大小是_____________________A。
0.46
1.06或0.14
考点4 综合真题
9. (2020广东节选)如图1-13-39所示,图甲中电压表的分度值为__________V,读数为__________V。若使用前出现如图乙所示的情况,则原因是_______________。
0.1
2.3
没有校零
10. (2020广东节选)小明家的台灯是通过电位器来调节亮度的。他猜想:台灯变亮时电位器消耗电能的功率会变小,为此他设计了如图1-13-40所示的电路进行探究。已知电源电压为4 V并保持不变,电压表(0~3 V)2个,电流表(0~0.6 A)1个,滑动变阻器的规格为“20 Ω1 A”,小灯泡L标有“2.5 V1.25 W”字样(忽略温度对灯丝电阻的影响)。
则电路中a是__________表,
b是__________表。
电流
电压
11. (2016广东)如图1-13-41所示,电流表的示数是__________A,电压表的示数是__________V。
0.24
12.5
12. (2024广东)探究串联电路中电压的规律。
(1)请根据如图1-13-42甲所示的电路图,用笔画线代替导线将图乙所示电路连接完整。
如答图1-13-8所示。
(2)连接电路时,开关应处于__________状态。正确连接电路后,闭合开关,若灯L2断路,则L1两端__________(填“有”或“无”)电压。
断开
无
(3)用电压表分别测出电压UAB、UBC和UAC。其中测UAB时,电压表的示数如图1-13-42丙所示,示数为_________V。接着更换不同规格的灯泡并多次实验,数据记录见表。
1.2
实验次序 电压UAB/V 电压UBC/V 电压UAC/V
1 1.7 2.9
2 1.3 1.6 2.9
3 1.1 1.8 2.9
①分析表中数据,得到初步结论:串联电路两端的总电压等于各部分电路两端电压__________;②为使结论更具普遍性,小明将灯泡换成其他类型用电器并多次实验;此外,还可以 _________________________________________________________。
之和
改变电源电压并多次实验