(共12张PPT)
微专题8 动态电路的分析与计算
(3年4考)
1.如图所示是一种测量油箱内油量的装置。其中R是滑动变阻器的电阻片,杠杆的右端是滑动变阻器的滑片,杠杆左端固定着一个浮子,油箱内油量变化时,滑片就在电阻片R两端之间滑动。下列说法错误的是( )
A.定值电阻R0和滑动变阻器是串联的
B.油量减少时,滑动变阻器接入电路的电阻变大
C.油量增加时,电流表示数变大
D.油箱中没有油时,电流表示数为零
D
滑动变阻器型
类型一
2.如图所示的电路中,电源电压保持不变,R1为定值电阻,闭合开关S,滑动变阻器R2的滑片P向右滑动的过程中,关于电压表和电流表的示数变
化,下列判断正确的是( )
A.电压表示数变小,电流表示数不变
B.电压表示数不变,电流表示数变大
C.电压表示数变大,电流表示数不变
D.电压表示数不变,电流表示数变小
D
3.如图所示是一款电子握力计的电路原理图,M、N均为金属板,N固定不动,电源电压保持不变,当握力F增大时,则( )
A.滑动变阻器R接入电路中的阻值变小
B.电路中电流增大
C.电路的总功率减小
D.电阻器R0两端的电压增大
C
4.(2025贵州)如图甲所示电路中,电压表V1测量 两端的电压。电源两端电压保持不变,闭合开关S,将滑动变阻器滑片P由最右端移至最左端,此过程中,其中一个电压表示数与电流表示数的关系如图乙所示。当滑动变阻器接入电路的阻值为其最大阻值的一半时,它的电功率为
W。
灯泡L
0.9
5.(2024贵州)如图所示电路,电源电压恒定,定值电阻R阻值为20 Ω,灯泡L标有“6 V 3 W”字样。当闭合开关S、S1,滑片P在a端时,L正常发光,干路电流为I;当闭合开关S、断开S1,滑动变阻器接入的阻值为10 Ω时,电路中电流为I′。则I∶I′= 。
4∶1
6.如图所示,电源电压不变,当开关S由断开到闭合时,电压表、电流表的示数变化是( )
A.电流表示数不变,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,电压表示数不变
开关型
类型二
C
7.如图所示,电源电压恒定,R1=20 Ω,R2=10 Ω,当S1闭合,S2、S3断开
时,电流表的示数为0.6 A,则电源电压为 V;当S2闭合,S1、S3断开时,电流表的示数为 A;当S1、S3闭合,S2断开时,电流表的示数为
A。
6
0.2
0.9
8.如图所示的电路中,电源电压不变,灯泡L标有“12 V 9 W”的字样,灯丝电阻随温度的变化忽略不计。当开关S1和S2都闭合、滑动变阻器的滑片P移到a端时,灯泡恰好正常发光,电流表的示数为1.5 A。滑动变阻器的最大阻值是 Ω;当开关S1、S2闭合,滑动变阻器的滑片P移到b端时,电流表的示数为 A;当开关S1闭合、S2断开,滑动变阻器的滑片P移到b端时,灯泡L的实际功率为 W。
16
0.75
2.25
9.如图所示的电路中,电源电压为6 V,R为热敏电阻,其阻值随温度的变化关系如表所示,定值电阻R0的阻值为200 Ω。闭合开关后,下列说法正确的是( )
实际应用型
类型三
C
温度t/℃ 0 5 10 15 20 25 30
电阻R/Ω 600 550 500 450 420 390 360
A.温度升高时,电流表示数变小
B.温度升高时,电压表示数变小
C.温度降低时,电压表示数与电流表示数的比值不变
D.当温度为30 ℃时,电路总功率为0.18 W
10.如图甲所示是一个用电压表的示数反映温度变化的电路原理图,其中电源电压U=4.5 V且保持不变,电压表测量范围为0～3 V,R0是300 Ω的定值电阻,R1是热敏电阻,其阻值随环境温度变化的关系如图乙所示。若闭合开关S,下列说法中正确的是( )
A.环境温度为40 ℃时,热敏电阻的阻值是150 Ω
B.电压表的示数越大,说明环境温度越低
C.环境温度为0 ℃时,电压表的示数是 1.5 V
D.此电路允许的最高环境温度为60 ℃
D
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第十八讲 生活用电
(3年2考)
知识梳理 夯基础
图说 扣教材
聚焦贵州 明考向
展望全国 拓视野
分层训练 提能力
一、安全用电
1.电功率过大:各个用电器是 的,家里用电线路上的总电流会随着用电器数量的增加而 ,此时电路的电功率 。
2.短路:家庭电路中的 和 直接连通。
3.触电事故
(1)触电类型:低压双线触电、低压单线触电。
(2)触电急救:立即安全地切断 。
并联
变大
变大
相线
中性线
电源
二、家庭电路的基本组成
1.电流过大的防护
(1)保险丝
①材料:由电阻比较 、熔点比较 的铅锑合金制成。
②作用:当 时,自动熔断,切断电路。
③选用:保险丝的额定电流要等于或稍大于电路最大工作电流。
(2)空气开关
2.测电笔
(1)作用:辨别 线和 线。
大
低
电流过大
相
中性
(2)构造:笔尖、电阻器、氖管、弹簧、金属笔卡等。
(3)使用:手指按住金属笔卡,用笔尖接触被测的导线,若氖管发光,则被测导线为 线。
3.保护线与漏电保护器的作用
(1)三脚插头
①连接:对应三孔插座,左 右 上接 。
②作用:将用电器的 接地。
(2)漏电保护器:有电流直接流入 时,迅速切断电流。
相
中性线
相线
保护线
金属外壳
大地
漏电保护器:通过相线与中性线的电流相差达到某一值,断开开关,保护人。空气开关:当电路中电流过大时,自动断开,切断电路。
4.家庭电路的基本组成:进户线、电能表、总开关(含保险装置)、插座、用电器、导线等。
三、安全用电原则
1.尽量不同时使用多个大功率用电器。
2.不接触低压带电体,不靠近高压带电体。
3.更换灯泡、搬动用电器前应 电源开关。
4.不弄湿用电器,不损坏绝缘层。
5.保险装置、插座、导线、家用电器等达到使用寿命应及时更换。
断开
1.家庭电路中各用电器 ,当多个用电器同时使用时,用电器的
很大,由I= 知电路的总电流 ,易引发线路故障。
并联
总功率
增大
2.家庭电路中的触电事故都是人体直接或间接接触 引起的,即人体、导线和电网中的供电设备构成 电路,大电流通过人体而发生的;甲图人 触电,乙图人 触电。(后两空均选填“会”或“不会”)
相线
闭合
会
会
3.使用测电笔时,手指要按住笔尾金属体(或金属笔卡),当笔尖接触相线时,电流经过笔尖、电阻器、氖管、弹簧,再经过人体流入大地,相当于构成闭合电路,氖管就会 ;当笔尖接触 时,氖管中不会有电流,不发光。
发光
中性线
4.三脚插头的①号脚与用电器的 相连,插座上的①号孔接
;当三脚插头插入三孔插座时,用电器的金属外壳就与 相连通,这样万一用电器的外壳带电,电流就会流入 ,防止造成触电事故。
金属外壳
保护线
大地
大地
1.(2025贵州模拟)“安全用电无小事,时时刻刻要牢记”,人们在日常生活中必须要有安全用电的意识。下列做法符合安全用电的是( )
A.充电时,若保险丝烧断可用铜丝代替
B.充电时空气开关跳闸,立即合上空气开关
C.电动车充电线绝缘皮破损后仍可继续使用
D.发生电火灾时,应该立即切断电源
D
安全用电[3年1考:2024.T17(1)]
考点一
2.(2025铜仁校级一模)“安全用电,珍惜生命”是每个公民应有的意识,图中有关安全用电的做法正确的是( )
A.甲图:照明电路的安装方式
B.乙图:家用电冰箱外壳可以不接保护线
C.丙图:人靠近高压带电体
D.丁图:使用测电笔时,手要接触笔尾金属体
D
3.(2024贵州)电流热效应引发的用电事故屡屡发生,其中很多是电路老化或电线选择不规范所致。如家庭电线使用时间过长,出现绝缘皮老化脱落,破损电线的金属部分裸露在外容易发生触电事故,若你发现有人触电,应立即采取什么措施 (写出一条即可)
答案:当有人触电时,应首先断开电源,然后进行救援,或使用绝缘的木棍等挑开电线进行救援。
4.(多选)(2025安顺关岭县一模)关于如图所示的家庭电路,下列分析正确的是( )
A.电灯开关与电灯交换位置后仍然能控制电灯,所以可以交换位置
B.开关短路不会引起空气开关跳闸
C.当接线板的插头插入三孔插座时,空气开关跳闸,一定是因为接线板短路
D.三孔插座接地良好,如果冰箱漏电,测电笔测冰箱外壳,测电笔氖管不会发光
BD
家庭电路(3年1考:2023.T12)
考点二
5.(2023贵州)如图甲所示的家用电饭锅,其金属外壳通过插座的 (选填“A”“B”或“C”)孔接保护线。
A
6.(2025遵义模拟)请在图中用笔画线代替导线,将三孔插座、带开关的电灯分别接入家庭电路。
答案:如图所示
7.(2025黔东南一模)如图是一个带开关的插座及其指示灯的示意图,小华同学发现这个插座接入电路后闭合开关不能工作,指示灯也不发光,他用测电笔接触A、B、C三点均发光,请问故障是( )
A.进户中性线断路 B.开关断路
C.进户相线断路 D.指示灯断路
A
家庭电路故障分析
考点三
1.学与日常生活 (2025山西)小明写作业时,书桌上发光的台灯突然冒烟着火。他立即要做的是( )
A.用水浇灭 B.用书拍灭
C.用嘴吹灭 D.切断电源
D
2.(2025天津)图甲是小明房间的一个插座,用测电笔测试A孔时氖管发光。他想把图乙中插头插入插座中,下列说法正确的是( )
A.A孔与中性线相连
B.D脚插入A孔更安全
C.D脚插入B孔更安全
D.D脚插入A孔和B孔同样安全
B
3.(2025武汉)图甲是一个常用的插线板,图乙是其内部部分元件连接的示意图。将一盏台灯的插头插入插线板的插孔内,闭合插线板开关和台灯开关,台灯正常发光。下列说法正确的是( )
A.断开插线板开关,台灯仍正常发光
B.断开台灯开关,指示灯会熄灭
C.若指示灯断路,台灯仍正常发光
D.若台灯内部短路,指示灯会被烧坏
C
4.新情境—AI机器人 (2025深圳)(1)AI机器人逐渐进入我们的生活,如图为月月同学购买的某款机器人站立在水平地面上,在图中画出月月同学买的机器人受到的重力的示意图。(点O为机器人的重心)
答案:如图所示
(2)月月同学若通过三孔插座给机器人充电,插座由单独的开关控制。请在图中用笔画线表示导线将三孔插座和开关连接在家庭电路中。
答案:(2)如图所示
基础题
1.如图所示为某同学设计的部分家庭电路示意图,其中电器元件连接不正确的是( )
A.带开关的灯泡
B.双孔插座
C.空气开关
D.三孔插座
A
2.掌握安全用电常识是每个公民必备的素养,下列做法符合安全用电原则的是( )
A
A.电冰箱金属外壳要接地 B.用湿手触摸开关
C.在电线上晾衣服 D.在高压线附近放风筝
3.如图所示,带有USB接口的插线板有过载保护功能,若接入的用电器总功率超过2 500 W,它会自动切断电路。当插线板上已接入一台800 W的吸尘器正在工作,同时一个USB接口正在给某电子设备充电,充电功率是10 W,再将一个1 200 W的电热水壶接入插线板并闭合开关,插线板立即切断电路。下列说法错误的是( )
A.插线板的外壳是用绝缘材料制成的
B.吸尘器和被充电的电子设备是并联的
C.插线板切断了电路是因为接入的用电器总功率过大
D.插线板切断了电路的原因可能是电热水壶的内部电路短路
C
4.如图所示的家庭电路示意图,其中有灯泡、开关、保险装置、总开关、两孔和三孔插座未画出,且各元件的安装符合安全用电原则。则下列说法正确的是( )
A.图中①处是总开关,②处是保险装置
B.图中③处是灯泡,④处是开关
C.有金属外壳的电热水壶应该接在⑤处
D.电能表是测量家庭电路中所有用电器总电功率的装置
A
5.(2025黔南平塘县一模)学校志愿服务队的同学学习了电学知识后,在社区的志愿服务活动中增加了为社区居民解决电路故障的服务,深受社区居民的欢迎和赞赏。下列操作中,符合安全用电原则的是( )
A.换灯泡:取下坏灯泡→切断电源→换上新灯泡→通电测试
B.换开关:断开旧开关→取下旧开关→换上新开关→通电测试
C.换插座:拆旧插座→测出相线→切断电源→装新插座→通电测试
D.安装灯:测出相线→切断电源→铺设新线→装开关和灯→通电测试
D
6.大功率家用电器要使用三孔插座,如图所示为三孔插座的示意图,用于接地的导线应该接在插座的 (选填三个孔的代号)孔。
①
7.有甲、乙、丙三个带电体,甲物体排斥乙物体,乙物体吸引丙物体。如果丙物体带正电荷,则甲物体带 电荷。如图是某测电笔的外形图,
A、B、C、D、E所指的部位如图中标注所示,在通常情况下,属于绝缘体的是 ,在检测时,手一定要接触 。(最后两空均选填图中部位的字母序号)
负
B
E
8.在遵守安全用电的前提下,请用笔画线代替导线将电路连接完整。
答案:如图所示
中档题
9.如图所示,甲站在干燥的木桌上,一只手接触到相线;乙站在干燥的木桌上,一只手接触到相线,此时丙站在地面上用手去拉乙,则关于甲、乙、丙三人是否触电,下列说法正确的是( )
A.甲、乙、丙三人都发生了触电事故
B.甲发生了触电事故
C.乙、丙两人只有乙发生了触电事故
D.乙、丙两人都发生了触电事故
D
10.如图,某家庭电路的输电线甲、乙从右端进户。闭合开关S,LED灯发光、电风扇正常工作,用测电笔检测插座,只有检测右孔时氖管发光。由于出现故障,电风扇停止工作,LED灯仍发光,用测电笔检测插座两孔,氖管均发光。下列说法中正确的是( )
A.电风扇短路
B.甲输电线为相线
C.电风扇与LED灯是串联关系
D.甲输电线上的b、c两点之间断路
D
11.电工师傅常用一只额定电压为220 V的灯泡L0(检验灯泡)取代保险丝来检查新安装的照明电路中每个支路的情况,如图所示。当开关S闭合 后,再分别闭合开关S1、S2、S3(每次只能闭合其中之一)时,可能出现以下三种情况,试判断(选填“短路”“断路”或“正常”):
(1)L0不亮,说明该支路 。
(2)L0正常发光,说明该支路 。
(3)L0发光呈暗红色,说明该支路 。
断路
短路
正常
12.【设计实验】
目的:认识短路的危害。
器材:低压电源(直流6 V)、开关、额定电流为 1 A 的保险丝、额定电压为6 V的灯泡、导线、电流表(演示电流表,0～5 A挡)等。
【进行实验】
(1)如图所示,C、D间接上一段保险丝,A、B间接入
电流表,其他部分按图示连接好电路。
(2)当开关闭合时,灯泡 (选填“发光”或“不发光”),电流表
(选填“有”或“无”)示数。
(3)断开开关,在B、D间接一根粗铜丝,当闭合开关的瞬间,你将会观察到
。
A.电流表的指针迅速摆动较大的幅度,保险丝也随即熔断
B.电流表的指针无示数,保险丝不会熔断
C.电流表读数稳定不变,灯泡正常发光
D.电流表读数稳定不变,灯泡不亮
发光
有
A
【分析与论证】
B、D间接入铜丝时,灯泡被短路。根据欧姆定律知道,闭合开关的瞬间,线路中的电流 ,通过保险丝和铜丝的电流 ,但是保险丝的电阻比铜丝的电阻大很多,在电流相同时,导体的电功率跟电阻成
比,所以保险丝的电功率比铜丝的电功率大得多,使保险丝的温度升高,这实际是我们学过的电流的 效应。
很大
相同
正
热
拔高题
13.学与日常生活 爷爷家的电饭锅不能做饭了,小敏检查发现电源插头处有烧焦的痕迹。
奶奶埋怨爷爷:“每次做完饭都让你把插头从插座上拔下来,而你从电饭锅连接口拔出就算完事,插头总在插座上插着,看,烧坏了吧!”
爷爷辩解道:“插头不是在做完饭后烧坏的,从锅上拔出后就没电了!”
奶奶:“还有电,千万不能摸!”
……
思考:爷爷说的“没电”,奶奶认为的“有电”,插头烧热的原因可能是……
结合你所掌握的科学知识,请给爷爷和奶奶一个合理的解释以及安全用电的建议。
答案:爷爷和奶奶的说法都正确,只是角度不同,爷爷说的“没电”是指插头处电路断开,没有构成回路,所以没有电流;奶奶认为的“有电”是指有电压,当用手指触摸插头,可能导致相线——人体——大地构成回路,从而触电。
插头烧焦可能是插头处短路、线路老化、电流过大等原因导致发热过多引起的。
安全用电建议:①将插头插入插座时,手不要接触金属插脚;②防止绝缘层老化或破损;③不要用潮湿的手触摸电器、插座和开关;④用电器使用后要及时拔下插头;⑤定期检查用电器和线路等。
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第十六讲 欧姆定律
(必考)
知识梳理 夯基础
图说 扣教材
聚焦贵州 明考向
展望全国 拓视野
核心实验 培素养
分层训练 提能力
一、欧姆定律
1.内容:导体中的电流,跟导体两端的电压成 ,跟导体的电阻成
。
2.公式: 。
3.变形公式:求电压用U= ;求电阻用R= 。
正比
反比
IR
欧姆定律中电流、电压和电阻是针对同一导体或同一段电路在同一时刻而言的。
因果关系:电流随电压和电阻的变化而变化,即电压、电阻是因,电流
是果。
二、电阻的测量原理: 。
三、欧姆定律在串、并联电路中的应用
项目 电路图 电流 电压 电阻
串联电路 I=I1=I2 U= . R总=R1+R2
U1+U2
并联电路 I= U=U1=U2
I1+I2
小明按如图甲所示的电路图连接实验电路,测量电阻器Rx的阻值,该实验的原理是 。闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P后,观察到电压表和电流表的示数分别如图乙、丙所示,则电压表的示数为 V,电流表的示数为 A,待测电阻器Rx的阻值为 Ω。
2
0.5
4
欧姆定律的理解
考点一
A
2.(多选)关于欧姆定律,下列说法中正确的是( )
A.当电压一定时,通过该导体的电流跟导体的电阻成反比
B.当电压一定时,导体的电阻跟通过该导体的电流成反比
C.当通过导体的电流一定时,导体的电阻跟该导体两端的电压成正比
D.当电阻一定时,通过导体的电流跟它两端的电压成正比
AD
3.(2025长沙)如图所示电路中,电阻器R1和R2的连接方式为 联。已知电源电压为9 V且保持不变,R1的阻值为10 Ω。闭合开关S后,通过R1的电流为 A,此时电流表的示数为1.2 A,R2的阻值为 Ω。
欧姆定律的有关计算(必考)
考点二
并
0.9
30
4.如图甲所示,R1、R2为定值电阻,电源电压为3 V,闭合开关,电压表示数为1 V;现将R1、R2接入图乙电路,闭合开关,电流表示数为0.3 A,则通过R1的电流为 A。
0.2
5.(2025毕节二模)如图所示电路中,R1和R2是定值电阻,R1的阻值为9 Ω,
R2的阻值为3 Ω,电源两端电压保持不变,闭合开关S,电压表示数为
3 V。求:
(1)电流表的示数I。
答案:(1)1 A
(2)R1两端的电压U1。
(3)电源电压U。
答案:(2)9 V (3)12 V
解析:(2)R1两端的电压
U1=I1R1=IR1=1 A×9 Ω=9 V。
(3)电源电压U=U1+U2=9 V+3 V=12 V。
6.(多选)如图甲所示电路,滑动变阻器标有“20 Ω 0.4 A”,电压表测量范围为0～3 V,电流表测量范围为0～0.6 A。在保证电路安全的前提下,调节滑动变阻器的滑片,电流表示数随电压表示数的变化图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.电源电压为5 V
B.电流表示数最大值为0.5 A
C.电压表示数最小值为1 V
D.滑动变阻器允许接入电路的阻值范围为2.5～15 Ω
电流与电压的关系图像(3年2考:2025.T11、2024.T7)
考点三
ACD
7.如图是电阻器A和B的I-U图像,电阻器A的阻值 (选填“大于”
“小于”或“等于”)电阻器B的阻值;若把A和B并联后接入电路中,通过电阻器A、B的电流之比是 。
小于
2∶1
8.如图所示为灯泡L和定值电阻R的I-U图像,若将L和R并联在电源电压为3 V的电路中,干路电流为 A;若将其串联在电源电压为4 V的电路中,L和R的阻值之比为 ;灯泡的电阻变化是因为灯丝的 发生了变化。
0.6
1∶3
温度
9.定值电阻R和小灯泡L接在如图甲所示的电路中,其两者的U-I图像如图乙所示,当电流表示数为0.6 A时,小灯泡L的电阻为 Ω。
5
1.科学推理 (2025北京)某同学用如图所示的其中一个电路做实验,电源电压恒定,R1为定值电阻,逐渐改变滑动变阻器R2连入电路中的阻值大
小,记录电流表和电压表的示数如表所示。该实验所用的电路是( )
B
I/A 0.08 0.09 0.10 0.14 0.16 0.19
U/V 0.82 0.90 1.05 1.44 1.65 1.94
2.(2025连云港)某兴趣小组想设计一种能自动测定光照强度的装置,当光照强度增强时,光敏电阻Rx的阻值变小,光照强度显示器(由电压表改装而成)示数增大,反之示数减小。若电源电压不变,R0是定值电阻,则下列设计的电路图中符合要求的是( )
C
3.学与社会发展 (多选)(2025云南)某种用于检测大件货物质量的装置,其简化电路如图甲所示。电源电压为12 V,电路中允许通过的最大电流为
30 mA。定值电阻R0有100 Ω和200 Ω两种规格,R为力敏电阻,其阻值与压力F的关系如图乙所示。R上方有一质量不计的绝缘平板,检测时将货物置于其上。(g取10 N/kg)下列说法正确的是( )
A.当货物质量增大时,电路中的电流增大
B.当R0为100 Ω时,最大能检测1 000 kg的货物
C.当R0为200 Ω时,最大能检测900 kg的货物
D.若电路允许通过的最大电流变为24 mA,装置选
用两种规格的R0均能检测700 kg的货物
ACD
4.创新设计 (2025兰州)在课外实践制作活动中,小红将测量范围为0～3 V的电压表改装成一个测量质量的电子秤,原理如图甲所示。电源电压恒为6 V,定值电阻R0的阻值为60 Ω,压敏电阻R的阻值随压力的变化关系如图乙所示。O点是杠杆OAC的支点,托盘固定在A点,OA∶OC=1∶4,托盘及杠杆等组件的质量忽略不计。(g取10 N/kg)下列说法正确的是( )
A.增大托盘里被测物体的质量,电压表的示数会变小
B.电子秤的0 kg刻度线应标注在电压表刻度盘1.2 V的刻度线处
C.若R0的阻值为120 Ω,则电子秤能测量的最大质量为120 kg
D.若只将托盘的固定点从A移至B,则电子秤的测量范围变大
C
5.与体育 (2025自贡)如图为初中体育检测中握力计的工作原理简图,电源电压恒为3 V,R的阻值大小与其连入电路的长度成正比,R0为保护电阻,弹簧电阻不计。握力F为零时,P在A端;握力F最大时,P在B端。P从A端滑至B端过程中,弹簧的弹性势能将 (选填“减小”“增大”或“不变”)。电路中电流表的示数变化范围是0.1～0.6 A,R连入电路的阻值变化范围是 Ω。
增大
0～25
6.创新设计 (2025眉山)超速是引发交通安全事故的因素之一。兴趣小组设计了一种超速自动报警装置,当车速过快时,提醒驾驶员需要减速。如图甲所示为该装置的简化电路图,电源电压为12 V,定值电阻R为10 Ω,Rv为速度传感器,其阻值随车速变化的关系图像如图乙所示。由图乙可知,当汽车的行驶速度逐渐增大时,电压表的示数 (选填“增大”“减小”或“保持不变”)。若车速达到80 km/h时,提醒语音响起,观察到电压表示数为10 V;当电压表的示数为8 V时,汽车的速度为 km/h。
增大
20
实验一 探究电流与电压、电阻的关系(2022年版课标必做实验)
例题 在“探究电流与电压的关系”的实验中:
基础设问
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中电路连接完整,要求滑片P向B端滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻变大。(连线时导线不允许交叉)
答案:(1)如图所示
(2)科学推理 正确连接好电路后,闭合开关,发现电压表示数为2.8 V,电流表无示数,滑动滑片P,两电学仪表示数均无变化,则故障原因是 .
。
(3)小华排除故障后,移动滑片P到某一位置时电流表示数如图乙所示,此时通过定值电阻R的电流为 A。若要增大定值电阻R两端的电压,应将滑片P向 (选填“A”或“B”)端移动。
定值
电阻R断路
0.12
A
(4)科学论证 实验中测得多组数据,绘制出定值电阻R的I-U图像如图丙所示,由图像可得电流与电压的关系是 .
。本实验所用定值电阻的阻值为 Ω。
电阻一定时,通过导体的电流与
导体两端的电压成正比
5
拓展设问
(5)科学质疑 在探究电流与电压关系时,不能用小灯泡代替定值电阻的原因是 。
(6)检查电路时小华发现电压表、电流表位置互换了,若闭合开关,电流表 (选填“会”或“不会”)被烧坏。
(7)另一个实验小组连接电路后,闭合开关,移动滑动变阻器滑片的过程中发现,电流表示数变大时,电压表示数反而减小,经检查所有器材均完好,你认为出现上述现象的原因是 。
灯丝电阻随温度的变化而变化
不会
电压表并联在了滑动变阻器的两端
(8)小华又取了两个定值电阻,想利用这些器材继续探究电压不变时,电流与电阻的关系。实验中所用定值电阻的阻值分别为5 Ω、10 Ω、
20 Ω,电源电压改为四节新干电池,分别接入三个定值电阻,调节滑动变阻器的滑片,记录数据,得到了如图丁所示的图像,由图像可以得出结论:
。
电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比
(9)上述实验中:
①小华用5 Ω的定值电阻做完实验后,保持滑动变阻器滑片的位置不变,接着把R换为10 Ω的定值电阻接入电路,闭合开关,应向 (选填“A”或“B”)端移动滑片,直至电压表示数为 V,读出电流表的示数;
②实验中选用的滑动变阻器规格为 (选填字母)。
A.“50 Ω 1.0 A” B.“30 Ω 1.0 A”
C.“20 Ω 1.0 A”
B
2
A
实验二 用电流表和电压表测量电阻(2022年版课标必做实验)
例题 在测量小灯泡电阻的实验中,小明选用标有“2.5 V”字样的小灯泡进行实验。所用器材如下:新干电池2节,标有“2.5 V”字样的小灯泡、开关各一个,两个滑动变阻器R1标有“100 Ω 2 A”、R2标有“30 Ω 2 A”字样,电流表,电压表,导线若干。
(1)请用笔画线代替导线,将如图甲所示的电路补充完整。
基础设问
答案:(1)如图所示
甲
(2)操作细节 闭合开关前,应将滑动变阻器滑片P置于 (选填“最左端”或“最右端”)。闭合开关后,发现小灯泡不亮,则接下来合理的操作是 (选填字母)。
A.断开开关,更换小灯泡
B.移动滑动变阻器的滑片P,观察小灯泡是否发光
(3)科学推理 若闭合开关后,发现小灯泡不发光,电压表示数约为3 V,其原因可能是小灯泡 。
最右端
B
断路
(4)排除故障后,闭合开关,调节滑片P,电压表示数如图乙所示,为 V。为测量小灯泡正常发光时的电阻,应将滑片P向 端滑动。
2.2
左
乙
(5)数据分析 如表所示是记录的实验数据,如图丙所示是小灯泡正常发光时电流表的示数,为 A,则小灯泡正常发光时的电阻约为 Ω
(结果保留1位小数);实验中发现小灯泡越亮,温度越高,结合数据可知:灯丝温度越高,电阻越 。
0.28
8.9
大
实验次数 1 2 3 4 5 6 7
电压U/V 0.1 0.5 0.9 1.3 1.7 2.1 2.5
电流I/A 0.05 0.16 0.19 0.21 0.24 0.26
电阻R/Ω 2.0 3.1 4.7 6.2 7.1 8.1
丙
(6)正确连接好电路后闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P进行多次实验,图丁中图线 (选填“①”或“②”)是根据实验数据绘出的灯泡I-U图像。
①
丁
拓展设问
(7)由表中的数据可知,小明选用的滑动变阻器应是 (选填“R1”或“R2”)。
(8)科学质疑 小明在实验过程中发现用力捏滑片与电阻丝接触处,小灯泡发光明显变亮。请结合影响导体电阻大小的因素,分析产生这一现象可能的原因是 。
(9)实验中还观察到小灯泡亮度的变化,利用上述实验数据和实验现象,还可以对一些问题进行初步探究。请你写出一个可探究的问题: .
。
R1
捏滑片增加了滑片与电阻丝接触的面积,减小了电阻
探究
小灯泡的阻值与温度的关系
(10)小明对实验进行了拓展,利用电源(电压未知且恒定)、电压表、开关和已知阻值为R0的定值电阻等器材,设计了如图戊所示的电路,测出了未知电阻器Rx的阻值。请你完成下列实验步骤:
①闭合开关S1、断开开关S2,读出电压表的示数为U1;
②再闭合开关S2,读出电压表的示数为U2;
③待测电阻器的阻值Rx=
(用已知量和测量量的字母符号表示)。
戊
基础题
C
2.如图所示,R1=10 Ω,电流表A1示数为0.5 A,电源电压为10 V。下列叙述不正确的是( )
A.R1与R2并联
B.R2的阻值为20 Ω
C.R1两端电压为10 V
D.电流表A的示数为1 A
D
3.小王同学在探究通过导体的电流与其两端电压的关系时,将记录的实验数据通过整理作出了如图所示的I-U图像。根据图像,下列说法错误的是( )
A.通过导体A的电流与其两端的电压成正比
B.导体A的电阻小于导体B的电阻
C.A、B两导体并联后的总电阻R并的I-U图像在图中的①区域
D.A、B两导体串联后的总电阻R串的I-U图像在图中的②区域
D
4.如图是同学们设计的汽车油量表电路,滑动变阻器R的滑片P跟金属滑杆连接,滑杆可以绕固定轴O转动。下列说法错误的是( )
A.如果把浮子对杆产生的力作为动力,滑杆是费力杠杆
B.电路中的定值电阻R0可以保护电路,一定不能去掉
C.当油量增多时,电流表示数不变,不可将其改装为油量表
D.当油量增多时,电压表示数变大,可将其改装为油量表
B
5.为保障高铁安全运行,列车上安装有烟雾报警装置。图甲是某校学习小组设计的列车烟雾报警器的简化原理图,电源电压保持不变,R0是定值电阻,R是光敏电阻,其阻值随光照强度的变化关系如图乙所示。闭合开关S,当射向光敏电阻的激光被烟雾遮挡时,光照强度减弱,则电流表的示数 ,电压表的示数 。(均选填“变大”“不变”或“变小”)
变小
变大
6.如图所示的电路中,R2的阻值为3 Ω。闭合开关之后,电压表的示数为6 V,电流表的示数为1 A,则R1= Ω;如果断开开关,电压表的示数是
V。
6
9
7.两定值电阻R1=20 Ω,R2=30 Ω。若将两定值电阻串联在电路中,则这两个定值电阻两端的电压之比U1∶U2= ;若将两定值电阻并联在电路中,则通过它们的电流之比I1∶I2= 。
2∶3
3∶2
8.(2024贵州)小明和小红为了测量灯泡电阻,设计了如图甲所示的电路图并进行实验。
大
串
(1)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移至其阻值最 处。
(2)闭合开关,观察不到灯泡发光,但电流表指针正常偏转,小明认为灯丝断了。小红说:“灯泡和电流表是 联的,若灯丝断了,电流表指针不会偏转。”
(3)移动滑片至灯泡发光,当电压表示数为1 V时,电流表示数如图乙所示,此时灯泡电阻为 Ω。
(4)他们发现:多次正确实验得出的灯泡电阻差距较大。为找到灯泡电阻变化的原因,你认为实验中还需关注灯泡 的变化。
5
温度
中档题
9.(2025安徽)如图所示的电路中,电源电压保持不变,R1为滑动变阻器,
R2和R3为定值电阻。闭合开关S,在保证电路元件安全的前提下,将滑动变阻器的滑片P由b端移至a端,电压表V1、电压表V2、电流表A示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔI。则( )
A.电流表A的示数变小
B.电压表V2的示数变大
C.ΔU1与ΔI的比值等于R2的阻值
D.ΔU2与ΔI的比值等于R3的阻值
D
10.在如图所示的电路中,电源电压为6 V保持不变,电阻器R2=2R1。闭合开关S,电路正常工作。一段时间后,电压表的示数变为零。已知电路中仅有一处故障,且只发生在电阻器R1或R2上。现提供一个完好的电阻器R3(R3=R2)来替换电路中的一个电阻器,从而判断故障。如果我们用R3替换R2,闭合开关S后电压表有示数,此时电压表的示数为 V,由此可判断电路发生故障的原因是 。
2
R2断路
11.某实验小组利用如图甲所示的器材探究“电流与电阻的关系”,电源电压保持4.5 V不变,滑动变阻器标有“20 Ω 1 A”字样,三个定值电阻的阻值分别为5 Ω、10 Ω、15 Ω。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中实物图补充完整(导线不允许交叉),要求滑动变阻器的滑片P向左移动时,电压表的示数变大。
答案:(1)如图所示
(2)正确连接电路后,小明依次使用5 Ω、10 Ω、15 Ω三个定值电阻进行实验。每次更换定值电阻后,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表示数为 ,记录相应电流表示数,绘制出的I-R图像如图乙所示。
(3)小华同学认为实验次数太少,又添加了20 Ω、25 Ω两个定值电阻继续实验,某次实验电流表示数如图丙所示,此时定值电阻的阻值为 Ω;为了让五个定值电阻都能完成实验,应控制定值电阻两端的电压不低于
V。
2.4 V
20
2.5
拔高题
12.(2025贵州一模)如图所示的电路中,电源两端电压保持不变,R1为定值电阻,滑动变阻器R2的最大阻值为10 Ω。闭合开关S,滑片P置于a端
时,电流表的示数为0.6 A;滑片P从a端移至b端,R1两端的电压变化了
1 V,则电源两端电压为 V。
1.2
13.(2025福建)如图为科创小组测量大气压和海拔的简易装置原理图,R0为定值电阻,RF为力敏电阻,RF置于圆柱体容器底部,可自由滑动的活塞通过轻杆压在力敏电阻上。容器内抽成真空,装置气密性良好。该装置通过两电表示数分别转换测出大气压值和海拔,且示数均随测量值增大而增大。电源电压恒为6 V,
R0=30 Ω,RF的阻值与压力F的关系为RF=1 030-2.5F,电压表测量范围为0～
3 V,电流表测量范围为0～0.6 A。活塞横截面积为4×10-3 m2,忽略摩擦,不计活塞质量。查阅资料,大气压p与海拔h的关系如下表。
海拔h/m 0 100 200 300 400
大气压p/(103 Pa) 101 100 99 98 97
海拔h/m 500 … 1 000 2 000 …
大气压p/(103 Pa) 96 … 90 80 …
(1)求h=0时活塞受到的压力。
解析:(1)当h=0时,活塞受到的压力为F0=p0S=101×103 Pa×4×10-3 m2=
404 N。
答案:(1)404 N
(2)求h=0时通过R0的电流。
答案:(2)0.12 A
(3)求该装置能测量的最高海拔。
答案:(3)100 m
(4)指出该装置测量时的一项不足之处,针对该不足,就电源和电流表中任选1个,提出相应问题的解决方案,并说明理由。
①当电源电压降低到3～6 V时,UF最大值为3 V不变,适当减小电源电压
U总,可以增大RF,可测的气压减小,可测的海拔增加。
②当电源电压降低到3 V以下时,UF最大值小于3 V且在电压表测量范围内,可以继续增大RF,可测的气压减小,可测的海拔增加。
答案:(4)见解析
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微专题9 多挡位、图像与极值问题
(3年4考)
家用电热器的多挡位问题(3年1考:2025.T12)
类型一
类型解读
家用电热器的挡位判断
题组1 串联式多挡位问题
1.小亮通过观察和研究他家汽车上的电加热座椅垫(原理如图所示),发现该座椅垫有“高温”“低温”和“关”三个挡位,S为挡位切换开关,
R1和R2为电热丝,电源电压为24 V,R1=16 Ω,当开关S切换到3时,电路处于 挡,此时电路中的电流是1 A,则电热丝R2两端的电压为 V;电加热座椅垫在高温挡工作1 min产生的热量为 J。
低温
8
2 160
2.某家用电饭锅内部电路原理图如图甲所示,有加热和保温两种状态,图乙是电饭锅某次煮饭过程中电流I随时间t变化的图像。当开关S置于“1”时,电饭锅处于 状态,R1的阻值为 Ω,电路的总功率为
W;当开关S置于“2”时,R2的电功率为 W;保温过程中,电饭锅消耗的电能为 J。
加热
55
880
165
2.64×105
3.(2025铜仁一模)如图是某家用电热水器的简化电路图,电源电压恒为220 V,R1、R2为电热丝,开关S1和S2可以切换工作状态。该电热水器有加热和保温两个挡位,其中R1的阻值为40 Ω,保温挡功率为242 W。求:
(1)加热挡的功率为多少
答案:(1)1 210 W
(2)保温挡时,电路中的总电流为多少
(3)若电热水器在加热挡工作10 min,消耗的电能是多少
(3)电热水器在加热挡工作10 min,消耗的电能W=P加热t=1 210 W×10× 60 s=7.26×105 J。
答案:(2)1.1 A (3)7.26×105 J
题组2 并联式多挡位问题
保温
4.如图甲所示,这是家庭常见的养生壶,正常工作时的电压为220 V,该养生壶有“加热”和“保温”两个挡位(如图乙所示),其中加热挡功率为1 100 W,加热电阻R1的阻值为220 Ω。当双触点开关S接触1和2时,养生壶处于 挡;养生壶在保温挡的电功率为 W。当养生壶调节到加热挡时,通电1 min,电流通过加热电阻R2产生的热量为 J。
220
5.28×104
5.图甲是某款鸡蛋孵化器,底部装有加热器。通电后,加热器对水加热,水向上方鸡蛋传递热量,提供孵化所需能量。孵化器简化电路如图乙所示,R1、R2都是发热电阻,孵化器相关参数如表所示。
额定电压 220 V 额定功率 加热挡 80 W
保温挡 22 W
(1)孵化器在保温挡正常工作,通过R2的电流是多少
(2)R2的阻值是多少
答案:(1)0.1 A (2)2 200 Ω
(3)孵化器在加热挡正常工作5 min消耗的电能是多少 芳芳同学算出水在这段时间吸收的热量为2.16×104 J,则孵化器对水加热的效率是多少
答案:(3)2.4×104 J 90%
题组3 串、并联综合挡位问题
6.(2023贵州)如图甲所示的家用电饭锅,若其内部主要部件有两个阻值相同的发热电阻、温控开关等,熬煮稀饭时,在温控开关的自动控制下按快煮→慢熬→保温三种不同的发热功率完成工作流程,其中慢熬过程仅有一个发热电阻工作,电功率P随时间t变化关系的图像如图乙所示。若快煮过程电流做功为W1,慢熬过程电流做功为W2,则W1∶W2= 。
1∶3
7.图甲是某品牌电煎锅,图乙是其简化电路图,R1、R2是两个完全相同的电热丝,S为电源开关,通过控制开关S1、S2,实现“低温”“中温”和“高温”三个挡位间的切换。该电煎锅的部分参数如表所示,低温挡额定功率字迹已磨损。
电煎锅 额定电压 220 V 额定功率 高温挡 1 100 W
中温挡 550 W
低温挡 ××W
乙
甲
(1)求高温挡时电路中的电流。
答案:(1)5 A
(2)求电煎锅处于低温挡时的电功率。
答案:(2)275 W
(3)将电煎锅调至高温挡煎制食物时,电煎锅的加热效率为60%,则将
100 g食物从8 ℃加热至140 ℃需要多长时间 [食物的比热容取4×
103 J/(kg·℃)]
答案:(3)80 s
电学图像类计算(3年2考:2025.T11、2024.T7)
类型二
类型解读
电学图像类问题的解题方法
初中电学图像类问题主要包括:U-I图像、P-I图像、P-U图像以及电阻随温度、压力等变化的图像。
从图像的形状可分为以下几种情况:
(1)直线形电学图像,如电流—电压关系图像。
(2)曲线形电学图像,如电流—电阻关系图像、灯泡的伏安特性图像。
(3)直线和曲线相结合的电学图像,如定值电阻和小灯泡的电流—电压关系图像。
解答此类题目的方法:
(1)明确图像横坐标和纵坐标所表示的量,弄清图像中各部分的意义,如图像中的“起点、终点、拐点”“线”“线段”“面”及“阴影部分”等的含义。(2)结合电路图分析图像的变化趋势或规律,根据图像的变化规律确定量之间的关系,做出正确的判断。(3)正确选择公式,结合题目提供的条件进行解答。
8.(多选)(2025贵阳一模)如图甲所示的电路中,电源电压不变,滑动变阻器标有“20 Ω 2 A”字样,灯泡L的额定电压为6 V,其U-I图像如图乙所示,当滑片P处于最右端,分别闭合开关S1和S2时,电路中的电流都为
0.3 A。下列说法中正确的是( )
A.只闭合开关S2,滑片P向左移动时,电流
表示数变小
B.电源电压为9 V
C.定值电阻R的阻值为10 Ω
D.只闭合开关S1,灯泡正常发光时,滑动变阻器的功率为6 W
BC
9.(2025贵阳一模)如图甲所示的电路,电源电压保持不变,闭合开关S后,当滑片P从最右端滑到最左端的过程中,小灯泡的I U图像如图乙所示,电路的最大功率与最小功率之比为 。
2∶1
10.(2025安顺一模)如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开
关S,滑片P从A端移动到B端的过程中,电流表示数I与电压表示数U的关系图像如图乙所示。图乙中阴影部分面积表示某一时刻R2的 (填一量);滑片P从A端移动到B端,电路总功率的变化量ΔP为 W。
电功率
3
11.在如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,小灯泡的额定电压为
12 V。闭合开关S后,当滑片P从最右端滑到最左端的过程中,小灯泡的I-U关系图像如图乙所示。则小灯泡的最小功率为 W,滑动变阻器的最大阻值为 Ω,整个电路以最大电功率工作10 s所消耗的电能为
J。
3
9
240
12.如图甲所示,电源电压保持不变,滑动变阻器的滑片P从最右端滑至最左端的过程中,电压表和电流表的示数变化情况如图乙所示。求:
(1)电源电压。
解析:(1)由图甲知当变阻器的滑片P在最左端时,电压表两端电压为电源电压,由图乙知电源电压U总=3.0 V。
答案:(1)3.0 V
(2)滑动变阻器的最大阻值。
答案:(2)20 Ω
(3)把定值电阻换成标有“2.5 V 0.625 W”的小灯泡,当滑动变阻器的滑片P在中间位置时,计算小灯泡的实际功率(忽略温度对小灯泡电阻的影响)。
答案:(3)0.225 W
13.如图所示的电路中,电源电压恒为9 V,电流表测量范围为0～0.6 A,电压表测量范围为0～3 V,R1的规格为“10 Ω 0.5 A”,R2的规格为“50 Ω 1 A”。闭合开关,为保证电路安全,在移动滑片的过程中,电
流表示数的变化范围为 A,R1的电功率的变化范围为
W,R2允许接入电路的阻值范围为 Ω,电路总功率的变化范围为 W。
极值问题(3年2考:2024.T7、2023.T8)
类型三
0.15～0.3
0.225～0.9
20～50
1.35～2.7
14.如图,电源电压恒为18 V,R1是阻值为10 Ω的定值电阻,滑动变阻器标有“40 Ω 1 A”字样,电流表A1、A2的测量范围均为0～3 A,为保证电路安全,电流表A1示数的变化范围为 A,滑动变阻器接入电路的阻值范围为 Ω,电流表A2示数的变化范围为 A,电路总功率的变化范围为 W。
0.45～1
18～40
2.25～2.8
40.5～50.4
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微专题7 电路故障判断
(3年2考)
1.如图所示的电路中,开关S闭合后,两灯都不亮。用一根导线连接a、b两点后,两灯仍不亮;再用这根导线连接b、c两点后,两灯还是不亮;仍然用这根导线连接b、d两点后,灯L1亮而灯L2不亮。假设故障是下列中的
一个,那么故障是( )
A.灯L1断路
B.灯L1短路
C.灯L2断路
D.开关的接线柱处断开
D
2.在进行“探究串联电路电压特点”的实验时,某同学设计的电路如图所示。对于实验过程中出现的现象及分析正确的是( )
A.如果只有灯泡L1断路,则开关S闭合后电压表示数为零
B.如果只有灯泡L2断路,则开关S闭合后电压表示数为零
C.开关S闭合后,如果灯泡L2不亮、L1亮,一定是灯泡L2断路
D.开关S闭合后,如果电压表示数为电源电压,一定是灯泡L2短路
B
3.如图所示的电路中,电源电压恒定。闭合开关S,电路正常工作一段时间后,灯泡L突然熄灭,电路中只有两个电表有示数。电阻器R或灯泡L仅有一个出现了故障,其他元件均完好。下列说法中( )
①可能是灯泡L断路
②可能是灯泡L短路
③可能是电阻器R断路
④可能是电阻器R短路
A.只有①②正确 B.只有③④正确
C.只有②④正确 D.只有①③正确
A
4.如图所示,闭合开关S,滑动变阻器滑片P移动过程中,小灯泡突然熄灭,电压表和电流表均无示数。若电路中仅有一处故障,则故障不可能是
( )
A.电流表接线松开
B.小灯泡L断路
C.滑动变阻器R断路
D.开关S接触不良
B
5.如图所示的电路中,闭合开关后,小灯泡L1和L2均不发光,电流表指针几乎不动,电压表指针有明显偏转。若电路中只有一处故障,则可能是
( )
A.L1短路 B.L1断路
C.L2短路 D.L2断路
D
6.在如图所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S,电路正常工作。一段时间后,发现电路中有一个电表的示数突然变大,电阻器R1或R2有一处发生故障,其他元件仍保持完好。下列说法正确的是( )
A.一定是R1短路
B.一定是R2短路
C.可能是R1断路
D.可能是R2断路
D
7.如图所示,灯L1、L2完全相同,闭合开关S,只有一盏灯亮,且只有一个电表有示数,其故障可能是( )
A.灯L1断路
B.灯L1短路
C.灯L2断路
D.灯L2短路
C
8.在如图所示的实验电路中,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,发现电压表有示数但无明显变化、电流表有示数并且有变化,小灯泡不亮。则故障可能是( )
A.小灯泡断路
B.小灯泡短路
C.滑动变阻器短路
D.滑动变阻器断路
B
9.如图所示,闭合开关S后小灯泡L1、L2均正常发光,它们的连接方式是
联;一段时间后,有一个小灯泡熄灭,而电流表的示数为零,则电路中出现的故障是 。
并
L1断路(或电流表断路或L1与电流表同时断路)
10.如图所示,电源电压为3 V,闭合开关,两只规格相同的灯泡L1、L2都亮,灯泡L2两端的电压为 V。突然两只灯泡同时熄灭,电压表的示数变为3 V,电路故障可能是灯泡 (选填“L1”或“L2”)断路。
1.5
L2
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第十七讲 电功 电功率
(必考)
知识梳理 夯基础
图说 扣教材
聚焦贵州 明考向
展望全国 拓视野
核心实验 培素养
分层训练 提能力
一、电能
1.利用:电能可以转化成其他形式的能量。
2.单位及换算:1度= kW·h= J。
3.电能的计量: 。
1
3.6×106
电能表
二、电功和电功率
项目 电功(W) 电功率(P)
意义 电流做功的多少 电功率等于电功与完成这些电功所用的时间之比,表示电流做功的
单位 焦耳(J) 瓦特(W)
公式 W= P=
推导公式 W=Pt(适用于所有电路) W=I2Rt(适用于纯电阻电路) W=t(适用于纯电阻电路) P=UI(适用于所有电路)
P=I2R(适用于纯电阻电路)
P= (适用于纯电阻电路)
快慢
UIt
分配关系 串联电路中,电功、电功率及电压均与电阻成 比;
并联电路中,电功、电功率及电流均与电阻成 比;
串、并联电路中的总功及总功率都等于各用电器消耗的电功、电功率之和
正
反
三、额定功率与实际功率
1.额定电压:用电器正常工作时的电压。
2.额定功率:用电器在 下工作时的电功率。
3.实际功率与额定功率的关系
(1)U实=U额,P实 P额,用电器正常工作。
(2)U实
(3)U实>U额,P实 P额,用电器不能正常工作,易损坏。
4.电功率的测量:可以使用电力监测仪直接测量。
额定电压
=
<
>
四、焦耳定律
1.电流的热效应:电流通过导体时电能转化成 ,这种现象叫作电流的热效应。
2.焦耳定律
(1)内容:电流通过导体产生的热量跟电流的 成正比,跟导体的 成正比,跟 成正比。
(2)公式: 。
3.电热的利用和防止
(1)利用:电热水器、电饭锅、电熨斗、养鸡场的鸡苗孵化器等。
(2)防止:电器装有散热风扇、散热窗等,将产生的热量散去。
内能
二次方
电阻
通电时间
Q=I2Rt
a.在纯电阻电路中,电流所做的功全部用来产生热量,有Q=W,P热 =P电;b.在非纯电阻电路中,电流所做的功除一部分用来产生热量外,还转化为其他形式的能,有Q1.各种各样的发电厂把不同形式的能转化为 能。电灯把电能转化为 能,电热取暖器(如图)把电能转化为 能。
电
光
内
2.小灯泡上标有“2.5 V 0.75 W”字样,这说明该小灯泡的额定电压是
V,额定功率是 W。若接在2 V的电压下,小灯泡 正常工作,此时它的实际功率 0.75 W。
2.5
0.75
不能
小于
1.(2024贵阳南明区校级一模)某机器的能量流向如图所示,据此推理该机器可能是( )
A.热机 B.电动机
C.发电机 D.电热水器
B
电能、电功的理解与简单计算(3年1考:2024.T21)
考点一
2.(2024贵州)如图所示电路,电源电压U=3 V保持不变,定值电阻R1=
5 Ω,闭合开关S,电压表示数为2 V。求:
(1)定值电阻R2两端的电压U2。
解析:(1)由图可知,R1和R2串联,电压表测R1两端的电压,根据串联分压特点可得:定值电阻R2两端的电压为U2=U-U1=3 V-2 V=1 V。
答案:(1)1 V
(2)通过定值电阻R1的电流I1。
(3)通电10 s,整个电路电流所做的功W。
(3)根据串联电路电流特点可知整个电路的电流为I=I1=0.4 A,则整个电路电流做的功为W=UIt=3 V×0.4 A×10 s=12 J。
答案:(2)0.4 A (3)12 J
3.如图所示的电路图,电源电压保持不变,电阻器R1的阻值为20 Ω,电阻器R2的阻值为60 Ω,当只闭合开关S1时,电流表的示数为1.2 A,求:
(1)电源电压。
解析:(1)电源电压U=I1R1=1.2 A×20 Ω=24 V。
答案:(1)24 V
(2)当开关S1、S2均闭合,电流表的示数是多少
(3)当开关S1、S2均闭合,通电时间为10 s,电流做的总功是多少
(3)当开关S1、S2均闭合,通电时间为10 s,电流做的总功W=UIt=24 V× 1.6 A×10 s=384 J。
答案:(2)1.6 A (3)384 J
4.(2025贵州)如图所示电路,电源两端电压恒为3 V,定值电阻R1阻值为10 Ω。闭合开关S,电流表示数为0.2 A。
(1)通过R1的电流为 A。
电功率的简单计算(3年2考:2025.T21、2023.T21)
考点二
解析:(1)由图可知,开关S闭合,两电阻串联,串联电路各处电流都相等,电流表示数为0.2 A,则通过电阻R1的电流为0.2 A。
答案:(1)0.2
(2)求R1两端电压U1。
(3)求电路的总功率P。
解析:(2)根据欧姆定律可得,R1两端电压U1=IR1=0.2 A×10 Ω=2 V。
(3)电路的总功率P=UI=3 V×0.2 A=0.6 W。
答案:(2)2 V (3)0.6 W
5.(2023贵州)如图所示电路,电源电压恒为3 V。闭合开关S,电流表的示数为0.5 A,干路电流I=1.5 A,设灯丝电阻不变,求:
(1)通过灯L1的电流I1。
解析:(1)由图可知,灯泡L1和L2并联,电流表测量通过L2的电流。根据并联电路的电流特点可知,通过L1的电流I1=I-I2=1.5 A-0.5 A=1 A。
答案:(1)1 A
(2)灯L1的电功率P1。
(3)灯L2的阻值R2。
解析:(2)根据并联电路的电压特点可知,灯泡L1与L2的电压相等,都等于电源电压,即U=U1=U2=3 V,灯L1的电功率P1=U1I1=3 V×1 A=3 W。
答案:(2)3 W (3)6 Ω
6.(多选)(2024贵州)如图甲所示电路,电源电压恒为9 V,灯泡L额定电压为6 V,通过L的电流I随其两端电压U变化的关系图像如图乙所示。闭合开关S,下列分析正确的是( )
A.无论如何移动滑片,L的电阻始终为20 Ω
B.滑片向左移动过程中,L的实际功率减小
C.为保证电路安全,R接入电路的最小阻值为10 Ω
D.L实际功率为0.75 W时,R接入电路的阻值为24 Ω
BCD
额定功率与实际功率(3年1考:2024.T7)
考点三
变式6-1 两只小灯泡L1标有“3 V 3 W”,L2标有“6 V 3 W”,灯丝电阻均不受温度影响,则两只小灯泡灯丝阻值之比R1∶R2= 。若将两灯串联接入电路,在长时间工作过程中,允许加在它们两端的最高电压是 V,标有“3 V 3 W”字样的灯实际电功率是 W。
1∶4
7.5
0.75
7.如图所示为一台便携式塑料封口机,接通电路后发热电阻温度升高,利用电流的 实现高温封口;电源电压为3 V,发热电阻的阻值为2 Ω,接通电路后,发热电阻20 s内产生的热量为 J;若封口时总是把塑料袋烫坏,应将发热电阻换成阻值更 (选填“大”或“小”)的发热电阻。
焦耳定律[3年1考:2024.T17(2)]
考点四
热效应
90
大
8.(2024贵州)电流热效应引发的用电事故屡屡发生,其中很多是电线选择不规范所致。如空调等大功率用电器选用电线过细。用焦耳定律说明大功率用电器连接细电线存在安全隐患的原因。
9.(2025安顺关岭县一模)如图所示的电路中,R1、R2为定值电阻,R1=
10 Ω。只闭合开关S1时,电流表的示数为0.4 A;当S1、S2均闭合时,电流表的示数为0.6 A。求:
(1)电源电压U。
解析:(1)电源电压为U=U1=I1R1=0.4 A×10 Ω=4 V。
答案:(1)4 V
(2)定值电阻R2的阻值。
(3)当S1、S2均闭合时,1 min内R2产生的热量Q。
(3)当S1、S2均闭合时,1 min内R2产生的热量为Q=R2t=(0.2 A)2×20 Ω ×60 s=48 J。
答案:(2)20 Ω (3)48 J
1.科学态度与责任 (2025烟台)电能是现代社会生活的重要资源,每个人都应该有节约用电的意识。下列用电器正常工作1小时所消耗的电能最接近1度电的是( )
A.台灯
B.智能手机
C.家用空调
D.笔记本电脑
C
2.新情境— 移动电源 (2025山东)某商家销售的移动电源相当于大型“充电宝”,其铭牌如图所示。顾客咨询:“该移动电源可以供2.5 kW的用电器正常工作吗 ”客服回复:“没问题,这是3 kW·h的,3 kW的用电
器都可以正常使用。”该客服( )
A.说法正确
B.混淆了电功率和电能
C.混淆了电功率和电流
D.混淆了电功率和电压
B
××移动电源
电源规格:3 kW·h
输出电压:220 V
最大输出电流:10 A
3.(2025天津)将标有“6 V 6 W”的甲灯泡和“6 V 3 W”的乙灯泡串联后,接在电压为9 V的电源上。不考虑温度对灯丝电阻的影响,则( )
A.甲灯泡能正常发光
B.乙灯泡能正常发光
C.两灯泡均能正常发光
D.两灯泡均不能正常发光
B
4.科学推理 (多选)(2025成都)小方用如图所示的电路探究黑箱内定值电阻连接情况,黑箱内4个相同的定值电阻以一定方式连接,每个定值电阻的阻值约为10～20 Ω,1、2、3、4为箱内线路引出的四个接线柱,M、N是接线头。电源电压恒为12 V,小灯泡标有“4.8 V 0.4 A”字样,其阻值不变。将2、3或3、4接入电路,闭合开关,小灯泡均正常发光,电压表示数均为U1,电流表示数均为I1;当1、3或2、4接入电路时,电压表示数均为U2,电流表示数均为I2;当1、4或1、2接入电路时,电压表示数均为U3,电流表示数均为I3。U2∶U1=5∶8,电流表、电压表均正常工作,小灯泡均发光。下列判断正确的是( )
A.当1、4接入电路时,黑箱内4个定值电阻串联
B.I3∶I1=5∶11
C.U3∶U2=2∶3
D.上述探究中电路工作的最小功率约为2.18 W
BD
5.实践活动 (2025湖北节选)为了解家中用电情况并提出安全用电、节约用电的建议,某同学对家用电器用电情况调查如下,家庭电路电压为220 V。
家用电器用电情况调查表
班级 九(3)班 姓名 时段 18:00-19:00
房间 家用电器 功率/W 数量 使用时长/min
客厅 空调 2 750 1 60
客厅 电水壶 1 000 1 6
客厅 吊灯 80 1 60
客厅 筒灯 5 10 0
厨房 电饭煲 1 000 1 30
厨房 灯 40 1 60
厨房 抽油烟机 100 1 18
(1)求客厅空调正常工作时的电流。
(2)求电水壶正常工作时的电阻。
答案:(1)12.5 A (2)48.4 Ω
(3)表中的厨房电器在调查时段内总共消耗的电能为多少千瓦时
解析:(3)电饭煲消耗的电能
W1=P1t1=1 000 W×30×60 s=1.8×106 J,
灯消耗的电能W2=P2t2=40 W×60×60 s=1.44×105 J,
抽油烟机消耗的电能W3=P3t3=100 W×18×60 s=1.08×105 J,
厨房电器在调查时段内总共消耗的电能
W总=W1+W2+W3=1.8×106 J+1.44×105 J+1.08×105 J=0.57 kW·h。
答案:(3)0.57 kW·h
实验 探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关
例题 如图所示为某实验小组探究电流通过导体产生热量的多少与什么因素有关的实验装置。两个透明容器中封闭着等量的空气,且都有一段电阻丝,将透明容器与U形管相连,接入电路。
(1)实验方法 接通电源,容器内的空气加热后膨胀,实验中通过观察
来比较容器内电阻丝产生热量的多少。在研究许多问题时都会用到这种方法,下列探究采用的研究方法与此方法相同的是 (多选)。
A.探究电流与电压、电阻的关系
B.用铁屑显示磁体周围磁场分布
C.研究光的传播时,引入“光线”
D.扩散现象表明分子在不停地做无规则运动
U形管中液面高度差的变化
基础设问
BD
(2)图甲是探究在通电时间和 相同的情况下,导体产生的热量与
大小是否有关的装置。
(3)图乙是探究电流通过导体产生的热量与 关系的装置,通电一段时间后, (选填“左”或“右”)侧容器内电阻丝产生的热量多。
(4)某小组在图乙实验中观察到左侧U形管中液面很快出现高度差,右侧U形管中液面高度差为零,原因可能是电阻丝 (选填“R1”“R2”或“R3”)断路。
(5)图乙装置中的电阻丝R3的主要作用是 .
。
电流
电阻
电流
左
R2
使通过电阻丝R1和R2的电流
不相等
(6)操作细节 让实验装置冷却到初始状态,把图乙右边并联的两根电阻丝R2、R3都放入容器内,接通电源比较两容器内电阻丝发热多少,此时该装置探究的是电流产生的热量跟 的关系,一段时间后 .
(选填“左侧容器”或“右侧容器”)内电阻丝产生的热量多。
(7)科学论证 实验结论:在电流、通电时间相同时, ,产生的热量越多。
电阻
左侧容器
电阻越大
在如图丙所示实验中:
拓展设问
(8)实验中通过观察 来比较电流产生热量的多少。
(9)为了便于比较电流通过两电阻丝后产生热量的多少,A、B两瓶中要装入 相等、初温相同的同种液体。
(10)科学质疑 为了在较短时间内达到明显的实验效果,实验时选择煤油而不选择水,是因为煤油的比热容 (选填“大于”“等于”或“小于”)水的比热容。
(11)该实验装置还可以探究通电时间一定时,导体产生的热量与电流的关系,你还需要的操作是 ,观察在相同时间内, (选填“同一”或“不同”)温度计上升的示数。
温度计示数的变化
质量
小于
改变滑动变阻器接入电路中的阻值
同一
(12)在如图丙所示的实验过程中,小明移动滑片,当电流表的示数为
0.4 A时,若RA=10 Ω,则 1 min内电流通过RA产生的热量为 J。
(13)生活实践 请根据以上实验结论简要解释“电炉工作时,电炉丝发红而与电炉丝相连的导线却不怎么发热”的原因是 .
.
。
96
电炉丝与导线是
串联的,电流和通电时间相同,电炉丝的电阻较大,产生的热量较多,而
导线的电阻极小,几乎不发热
基础题
1.小源买了一盏LED台灯,这种台灯亮度大、耗电少且保护眼睛。这种台灯正常工作时的电流约为40 mA,正常工作时的功率约为( )
A.10 W B.20 W
C.40 W D.60 W
A
2.一款电吹风机,如图甲所示,有两个工作挡位,一个是冷风挡,另一个是热风挡。图乙为它的内部电路简化图,图中M是电动机。电源电压为U,通过电动机的电流为I,电热丝的电阻为R,t时间内电吹风机的电热丝产生的热量为Q,则计算Q的表达式正确的是( )
D
3.如图是探究电流通过导体时产生热量的多少与哪些因素有关的实验装置。两个透明容器中密封着等量的空气,U形管中液面高度的变化反映密闭空气温度的变化。下列说法正确的是( )
A.该实验装置主要是为了研究电流产生的热量与电阻的关系
B.通电一段时间后,左侧U形管中液面的高度差比右侧的大
C.该实验装置是利用U形管中液体的热胀冷缩来反映电阻丝放出热量的多少
D.将右边容器外的电阻丝换成10 Ω的电阻丝后,就是探究电流产生的热量与电阻的关系
B
4.如图所示,规格相同的甲、乙两容器中分别装有4 kg和3 kg的纯净水,用规格不同的加热器加热,不计热损失,得到如图丙所示的水温与加热时间的关系图像,则下列说法正确的是( )
A.甲、乙两容器中的水升高相同温度吸收的热量相同
B.加热相同的时间,乙容器中的水升高温度比甲容器高
C.甲、乙两容器中的加热器的功率之比为2∶1
D.甲容器中的水加热2 min吸收的热量与乙容器中
的水加热3 min吸收的热量相同
C
甲
乙
丙
5.在如图所示的电路中,电源电压为12 V,在a、b间接入“4 V 2 W”的灯L1,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片P使灯L1正常发光。断开开关取下灯L1,保持滑片P的位置不变,在a、b间接入“4 V 4 W”的灯L2后闭
合开关S,不考虑温度对灯丝电阻的影响,则下列说法正确的是( )
A.灯L2正常发光
B.电压表的示数保持4 V不变
C.灯L2的实际功率为1.44 W
D.滑动变阻器接入电路的电阻为8 Ω
C
6.如图所示是一个便携式电热包装封口机,其内部电源电压恒为3 V,发热电阻的阻值为1 Ω。当接通电路后,发热电阻温度升高,这是利用电流的
效应实现高温封口的;发热电阻10 s内产生的热量为 J。
7.家庭电路中的冰箱和空调是 (选填“串联”或“并联”)的,标有“220 V 100 W”的电器正常工作时,其两端的电压为 V,当此电器正常工作2 h,耗电为 度。
热
90
并联
220
0.2
8.如图所示,电源电压不变,小灯泡标有“6 V 3 W”字样,滑动变阻器的最大阻值为24 Ω,求:
(1)小灯泡正常发光时的电阻和电流。
答案:(1)12 Ω 0.5 A
(2)小灯泡正常发光10 min消耗的电能。
(3)若滑片P在中点时小灯泡恰好正常发光,则电源电压是多少
解析:(2)小灯泡正常发光10 min消耗的电能
W=Pt=3 W×10×60 s=1 800 J。
(3)电源电压为U=UL+UP=IR+IRP=0.5 A×12 Ω+0.5 A×12 Ω=12 V。
答案:(2)1 800 J (3)12 V
中档题
9.科学思维 将灯泡L和定值电阻R以图甲所示的方式连在6 V的电源上,图乙是L和R的U-I图像,结合图中信息可知( )
A.灯泡L的电阻随着电流的增大而减小
B.灯泡L的实际阻值为10 Ω
C.灯泡L的实际功率为0.8 W
D.定值电阻R的实际功率为6.4 W
C
甲
乙
10.如图甲所示,电源电压保持不变。闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P由最右端向左移动的过程中,电压表示数与电流表示数的变化关系如图乙所示。则定值电阻R1的阻值为 Ω,电路的最小功率为 W。
10
1.3
11.(2025贵阳花溪区一模节选)如图所示,“超级快充”手机充电器极大地缩短了充电时间,方便了人们的生活。请回答:
(1)若充电器的输出电压不变,请分析它是增大哪一个量实现超级快充的。
答案:(1)在输出电压不变的情况下,根据P=UI可知,需要增大充电电流,来增大充电功率,实现超级快充。
(2)若给“超级快充”手机充电器搭配同材料但较细的充电线,充电时该充电线会发热显著甚至引发火灾,请用知识分析该充电线发热显著的原因。
答案:(2)根据影响导体电阻的因素可知,在其他条件一定时,导线越细,导线的电阻越大;根据焦耳定律Q=I2Rt可知,当电流和通电时间一定时,导线电阻越大,充电过程中产生的热量越多,从而发热显著。
12.实验小组进行“测量小灯泡的电功率”实验。现有器材:小灯泡L(U额=2.5 V,额定功率约为0.8 W)、电压为3 V且保持不变的电源、标有
“20 Ω 1 A”字样的滑动变阻器、开关、电流表、电压表、导线若干。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物连接完整。(导线不允许交叉)
答案:(1)如图所示
(2)①小明检查电表测量范围的选择和电路的连接都无误后。闭合开关,将滑动变阻器的滑片P调至阻值最大处,开始实验。小丽指出小明的实验操作存在错误,正确的操作应是 .
。
②正确操作后,继续实验的过程中,电压表指针出现如图乙所示的情况。经检查只有滑动变阻器发生故障,则故障可能是滑动变阻器 (选填“断路”或“被短接”)。
先将滑动变阻器的滑片P调至阻值最大
处,再闭合开关
断路
(3)排除故障后,继续实验,获取实验数据。当电压表示数为2.5 V时,电流表表盘如图丙所示,通过计算可知,小灯泡L的额定功率为 W。
(4)完成实验后,小明设计了如图丁所示的电路,想要用原有的实验器材和定值电阻R0,在不使用电流表的情况下,测量该小灯泡L的额定功率。请你帮助他完成实验方案:
①检查电路无误后,闭合开关S,将开关S1接a,调节
滑动变阻器的滑片直至电压表示数为 V;
②保持滑片不动,再将开关S1接b,读出电压表示数为U0;
0.75
0.5
③小灯泡L的额定功率P额= (用U额、U0、R0表示)。
(5)小明找来了阻值为20 Ω的定值电阻R0,按照该方案进行测量。你认为小明能否测出该小灯泡L的额定功率 。请说明你的判断依据。
.
.
。
不能
由前面实验可知,若小灯泡L正常发光时,IL=0.3 A,R0与小灯泡串联。
R0两端的电压U0=IR0=0.3 A×20 Ω=6 V>3 V,即R0两端的电压大于电
源电压,因此不能满足实验要求,所以不可行
13.(2025泸州)小飞家响应国家家电以旧换新惠民政策,置换了一台储水式电热水器,铭牌如表所示,原理如图所示。R1、R2是储水箱中加热器内的加热电阻,S1为漏电保护开关,S2为温控开关。已知c水=4.2×
103 J/(kg·℃),ρ水=1.0×103 kg/m3。
额定加热功率 2 000 W 额定电压 220 V
额定保温功率 400 W 防水等级 IPX4
温度范围 室温 额定容量 50 L
加热方式 双管 加热 内胆材质 金属板搪瓷
(1)求保温挡正常工作2 h消耗的电能。
解析:(1)保温挡正常工作2 h消耗的电能
W=P保t=400×10-3 kW×2 h=0.8 kW·h=2.88×106 J。
答案:(1)2.88×106 J
(2)求R1的阻值。
答案:(2)96.8 Ω
(3)该电热水器在加热状态下正常工作40 min,使额定容量的水温度升高20 ℃,求它的热效率。
答案:(3)87.5%
拔高题
14.科学思维 R是一个随推力F变化而变化的电阻器,F与R的关系如图甲所示。现有如图乙、丙所示的两个电路,R0为定值电阻,阻值为20 Ω,电源电压恒为6 V,电流表的测量范围为0～0.6 A。
乙
甲
丙
(1)图乙中小白同学用300 N的力推电阻器R,求R与R0的电压之比及R0的电功率。
答案:(1)1∶2 0.8 W
(2)图丙中,当干路电流不超过电流表的测量范围时,求小白同学推力F的最大值。
答案:(2)200 N
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微专题6 电路的识别、设计与作图
(3年3考)
电路的识别
类型一
电路的识别
(1)电流路径法:电流从电源正极出发经过各用电器回到电源负极途
中,如果电流不分流则为串联;如果电流分流则为并联。
类型解读
(2)拆除用电器法:拆除任一用电器,其他用电器不能工作则为串联;拆除任一用电器,其他用电器仍能工作则为并联。
(3)去电表法:对于有电学仪表的复杂电路,需要将电路中的电流表和电压表去掉,简化电路后进行判断。简化规则:电压表所在支路用断路替代,电流表所在位置用导线替代。
1.在如图所示的电路中,灯泡L1、L2的连接方式属于并联的是( )
C
2.下列操作能使图中的小灯泡L1和L2组成串联电路的是( )
A.闭合开关S1、S2和S3
B.只闭合开关S1和S2
C.只闭合开关S2和S3
D.只闭合开关S3
D
3.如图所示,A、B、C、D是四个接线柱,要使灯L1和L2串联,应该用导线分别连接 两个接线柱;要使灯L1和L2并联,应该用导线分别连接
两个接线柱和 两个接线柱;若将C和D两个接线柱用导线连接起来,则会出现 现象;将 两个接线柱接在一起时,会发现灯L1发光、L2不发光。
B、C
A、C
B、D
短路
A、C
4.如图所示,甲、乙是同种电表,闭合开关S,在保证电路安全的情况下,调节滑动变阻器R2的滑片,两表示数均有变化且小灯泡亮度发生改变,则甲、乙为 表,甲表的测量对象为 (选填“R1和R2”“R2和L”或“R1”),乙表的测量对象为 (选填“R1和R2”“R2和L”或“L”)。
电压
R1和R2
R2和L
电路的设计
类型二
设计电路时,应根据题目要求并结合串、并联电路的特点来设计。用电器互相影响的一般设计为串联电路,用电器互不影响的一般设计为并联电路;当有多个开关时,注意开关的控制作用。
类型解读
5.如图所示是某型号手电筒风扇。只闭合照明开关时,照明灯亮起;只闭合风扇开关时,风扇单独工作。若用S1表示照明开关,S2表示风扇开关,能实现上述功能的电路图是( )
C
6.为确保资金安全,银行有各种规定。装有现金的保险柜必须由银行经理甲和职员乙、丙中的一人同时开锁,保险柜的门才能被打开,每把钥匙都相当于一个开关,保险柜的锁相当于电动机。下列电路中符合要求的是( )
D
7.如图所示是一种车位占用提醒电路,虚线框内的元件一个是灯泡,一个是定值电阻。设计要求:有车时灯泡亮,无车时灯泡灭,则 (选填“a”或“b”)是灯泡,当车位未占用时,开关S是 的。
a
闭合
8.俊俊同学在做电学实验时,用电源、电压表、电流表、开关各一个,两个阻值相等的定值电阻和导线若干,设计了一个电路。如图所示,当虚线框内开关由闭合到断开时,电压表示数不变,电流表示数由大变小,请在虚线框中画出定值电阻和开关的连接图。
答案:如图所示
9.(2025贵州)小明设计了一款可调温电热垫,其调温开关的结构及工作原理如图甲所示,绝缘滑动键上固定有长、短两块铜片,两铜片分别与电源两极相连;拨动滑动键,改变两铜片与a、b、c三个触点的接触方式来切换挡位。图乙是电热垫内部未完成的电路图, 若电源两端电压U=
4.8 V,两电阻丝阻值分别为R1=12 Ω、 R2=4 Ω。 不添加器材, 请在虚线框内完成电路图,使其满足以下要求:
挡位一:长铜片与a接触,短铜片与b接触,此时R2两端的电压为1.2 V。
挡位二:长铜片同时与a、b接触,短铜片与c接触,此时通过R2的电流为1.2 A。
答案:如图所示
题组1 连接实物图
电路作图
类型三
步骤一:连好其中一条回路。在电路图中任选一条单一的回路,对照这个回路在实物图中将相应的元件连接好。
步骤二:连接回路以外的元件。找出电路中电流的分支点和汇合点,对照电路图,将回路以外的元件一个一个地分别补连在实物图相应位置的两点之间。
类型解读
10.根据电路图连接实物图。
答案:如图所示
11.请将图中的元件按要求连接成实物图。要求:两个灯泡串联,电压表测量L2两端的电压。
答案:如图所示
题组2 画电路图
先画电池组,分别画出两端干路,干路中有什么画什么。在分支点和汇合点之间分别画支路,有几条画几条(多数情况下只有两条支路),并准确将每条支路中的元件按顺序画规范。作图要求横平竖直,用铅笔作
图,检查无误后,将电压表画到被测电路的两端。
类型解读
12.请在虚线框内画出对应的电路图。
答案:如图所示
13.请在虚线框中画出对应的电路图。
答案:如图所示
题组3 根据题意画图
步骤一:根据题意确定用电器的连接方式。
步骤二:根据开关控制情况确定开关的位置。
步骤三:根据题干要求连接实物图或画出电路图。
类型解读
14.请在图中用笔画线代替导线把电路连接完整,并在虚线框内画出对应的电路图。(要求:两灯并联,开关S同时控制两盏灯泡)
答案:如图所示
15.请将下面图中的电子元件用笔画线代替导线连入电路,要求小灯泡、电动机、蜂鸣器有一个不工作,剩余的两个也不会工作,小灯泡、电动机、蜂鸣器都要受开关的控制。
答案:如图所示
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模块三 电磁学
第十五讲 电流、电路、电压、电阻
(必考)
知识梳理 夯基础
图说 扣教材
聚焦贵州 明考向
展望全国 拓视野
核心实验 培素养
分层训练 提能力
一、电荷
1.摩擦起电
(1)定义:用摩擦的方法使物体带电,叫作摩擦起电。带电体具有 .
的性质,如与头发摩擦过的塑料尺能吸起纸屑。
(2)实质:电荷(电子)的 。物体失去电子带 电,得到电子带
电。
吸引
轻小物体
转移
正
负
2.两种电荷
(1)正电荷:用 摩擦过的玻璃棒带的电荷。
(2)负电荷:用 摩擦过的橡胶棒带的电荷。
(3)电荷间的作用规律:同种电荷互相 ,异种电荷互相 。
(4)验电器
a.原理:利用 的原理制成。
b.作用:检验物体是否 。
(5)电荷量:表示电荷的多少,其单位是 ,简称库,符号为C。
丝绸
毛皮
排斥
吸引
同种电荷互相排斥
带电
库仑
3.原子及其结构:原子由 和 组成,前者带正电,后者带负电。在通常情况下,原子核所带的正电荷与核外所有电子所带的负电荷在数量上 ,原子整体不显电性,物体对外也不显电性。
二、导体和绝缘体
1.导体: 导电的物体。
2.导体易导电的原因:有大量自由电荷。
3.常见的导体:金属、人体、大地、食盐水溶液、石墨等。
4.绝缘体: 导电的物体。
原子核
相等
电子
容易
不容易
5.绝缘体不易导电的原因:只有少量自由电荷。
6.常见的绝缘体:橡胶、塑料、陶瓷、玻璃、食用油、纯水等。
三、电路
1.电路的组成:电源、开关、 、导线。
2.电路的三种状态: 路、断路、 路。
3.串联电路
(1)定义:把元器件逐个顺次连接起来的电路。
(2)特点:电流只有 条路径;各用电器互相影响;开关可以控制所有的用电器,开关的位置改变,控制作用不改变。
用电器
通
短
一
4.并联电路
(1)定义:把元器件 连接起来的电路。
(2)特点:电流有两条或 条路径;各用电器互不影响;干路开关控制
电路中的用电器,支路开关控制其所在支路的用电器。
四、电流和电压
并列
多
整个
项目 电流(I) 电压(U)
理解 电荷的 形成电流;把 定向移动的方向规定为电流的方向 电源提供电压,电压的作用是使电荷定向移动从而形成电流
定向移动
正电荷
单位 安培,简称安,符号是 ; 1 mA= A,1 μA= A 伏特,简称伏,符号是 ;
1 kV= V,1 mV= V
测量
联在电路中,不能与电源两极直接相连 联在用电器两端,可以直接与电源两极相连
按“0～0.6 A”的测量范围,示数为 A; 按“0～3 A”的测量范围,示数为 A 按“0～3 V”的测量范围,示数为 V;
按“0～15 V”的测量范围,示数为 V
A
10-3
10-6
V
103
串
10-3
并
0.28
2.5
1.4
12.5
使用电流表、电压表前,都要调零;不能确定要选的测量范围时,应用大的测量范围进行试触;必须使电流从“+”接线柱流进,从“-”接线柱流出 规律 在串联电路中,电流处处 ,即I=I1=I2=…=In; 在并联电路中,干路中的电流等于各支路中的电流 ,即I=I1+I2+…+In 并联电路中各支路用电器两端的电压与电源两端的电压 ,即U=U1=U2=…=Un;
串联电路中电源两端电压等于各用电器两端的电压 ,即U=U1+
U2+…+Un
相等
之和
相等
之和
五、电阻
1.定义:在学中,用电阻来表示导体对电流 作用的大小。导体的电阻通常用字母 表示。
2.单位:欧姆,简称欧,符号是 。比较大的单位有千欧(kΩ)、兆欧(MΩ)。1 kΩ=103 Ω,1 MΩ=106 Ω。
3.影响电阻大小的因素:导体的材料、 和 等。导体的长度越长,横截面积越小,电阻越 。另外,导体的电阻还与 有关。
导体的电阻是导体本身的一种性质,与其两端的电压和通过它的电流大小无关。
阻碍
R
Ω
长度
横截面积
大
温度
4.变阻器
(1)滑动变阻器
a.原理:通过改变接入电路中电阻丝的 来改变电阻。
b.铭牌解读:“100 Ω 2 A”表示滑动变阻器能够接入电路的最大电阻为 Ω,允许通过的最大电流为 A。
c.使用:采用“一上一下”的连接方式,闭合开关前,滑片应滑到电阻
。
d.作用:改变电路中的电流;保护电路。
长度
100
2
最大处
e.阻值变化原则:“远大近小”—— 即滑片与下接线柱的距离越远,电阻越大;越近,电阻越小。
(2)变阻器的应用:电位器、电阻箱。
1.用玻璃棒摩擦过的丝绸带 ,带 的两玻璃棒靠近时,悬挂的玻璃棒被 。
负电
正电
推开
2.验电器可以检验物体 ;当用带负电的橡胶棒接触金属球时,金属球 电子,使两片金属箔都带 电,由于 而张开。
是否带电
得到
负
互相排斥
3.如图是用水果给二极管供电。二极管正在发光,在此电路中的电源是
,它为发光二极管提供了 。二极管具有 性。
水果
电压
单向导电
1.(2025铜仁万山区三模)极光是由太阳风中的高能带电粒子与地球大气中的分子或原子相互作用而产生的一种发光现象,这种高能带电粒子可能是( )
A.分子 B.原子 C.中子 D.质子
两种电荷
考点一
D
2.(2025遵义二模)《本草纲目》记载:“琥珀如血色,以布拭热,吸得芥子者真也”。“拭”指摩擦,“吸得芥子”是由于琥珀摩擦起电而吸引轻小物体。关于上述现象,下列说法中正确的是( )
A.摩擦过程中产生了电荷
B.摩擦过程中电荷发生了转移
C.摩擦后只有琥珀带上电荷
D.芥子被吸引后与琥珀带异种电荷
B
3.(2025六盘水二模)在干燥的冬季,人们脱换被套时会听到“噼里啪啦”的声音,并伴有火花产生。为解决这一问题,一种带有导电丝的被套被研发出来。该导电丝可能由下列哪种材料制成( )
A.塑料纤维 B.玻璃纤维
C.陶瓷纤维 D.石墨纤维
导体、绝缘体、半导体、超导体
考点二
D
4.如图所示的电路中,若闭合开关S1和S3,断开S2,则小灯泡L1、L2的连接方式为 ;若开关S1、S2、S3均闭合,则电路为 ,此时电源将会被烧毁。
电路的识别
考点三
并联
短路
5.如图所示电路中,若甲、乙都为电压表,闭合开关S1、S2,两灯都能发光,甲电表测量 两端的电压;若甲、乙都为电流表,只闭合开关S1,L1与L2 联,此时乙电表测量的是通过 的电流。
L2
并
L2
6.(2023贵州)如图所示实物电路,请用笔画线代替导线按要求完成电路连接。要求:两灯并联,电流表测通过灯L1的电流,开关控制整个电路,导线不能交叉。
电路连接作图(3年2考:2024.T13、2023.T13)
考点四
答案:如图所示
7.(2024贵州)如图所示是未完成连接的实物电路,请在图中用笔画线代替导线按要求完成电路连接。要求:两灯串联,电压表测量小灯泡L2两端电压,导线不能交叉。
答案:如图所示
8.如图甲所示的电路,电源电压恒为3 V,当开关闭合时,灯L1、L2都发光,两电流表的指针的位置如图乙所示。此时两灯是 (选填“串联”或“并联”)的,灯L1两端的电压为 V,通过灯L2的电流为 A。
串、并联电路中电流、电压的规律(必考)
考点五
并联
3
0.4
9.如图所示的电路中,电源电压恒为8 V,闭合开关S,电压表的示数是
3.5 V,则电压表测的是 两端的电压,L1两端的电压为 V。
L2
4.5
10.(2025遵义二模)将一根短的金属丝缓慢拉长,下列量变大的是
( )
A.质量 B.体积 C.电阻 D.密度
11.(2025毕节一模)如图所示是滑动变阻器连入电路的四种接法,当滑片P向左滑动时,连入电路的电阻变大的是( )
电阻与变阻器
考点六
C
D
1.自制仪器 (2025福建)如图所示,大头针插在玻璃瓶的软木塞上,把金属箔悬挂在大头针上。带电体接触大头针后,金属箔张开,此过程( )
A.正电荷发生转移
B.可检验带电体的电性
C.金属箔带上同种电荷
D.张开角度越小,所带电荷越多
C
2.(2025安徽)某兴趣小组为了研究利用单刀双掷开关控制小直流电动机的正转、反转和不转,设计了如图所示的电路,S1、S2为单刀双掷开关,L1、L2为指示灯。规定电流从电动机M的左端流入,电动机正转。下列说法正确的是( )
A.S1接a、S2接d时,L1、L2均发光,电动机不转
B.S1接a、S2接c时,只有L1发光,电动机反转
C.S1接b、S2接d时,只有L2发光,电动机反转
D.S1接b、S2接c时,L1、L2均发光,电动机正转
C
3.科学推理 (2025陕西)小明对一个电学暗箱进行了实验探究。如图所示,A、B是小灯泡L1的接线柱,C、D是小灯泡L2的接线柱,E、F是小灯泡L3的接线柱。实验操作及对应的现象如表所示。下列分析正确的是( )
C
A.暗箱中的三个小灯泡串联
B.暗箱中的三个小灯泡规格相同
C.取下其中任意一个小灯泡,电流表示数均变小
D.若用电压表分别测量三个小灯泡两端的电压,L1两端电压最大
实验操作 实验现象
闭合开关S 三个小灯泡均发光
观察亮度 L1最亮
取下其中任意一个小灯泡 剩余两个小灯泡
仍能发光
4.学与日常生活 (2025兰州)为了提升人们的生活品质,一些家庭安装了空气净化器,其工作原理如图所示。受到污染的空气被净化器吸入后,颗粒物进入电离区带上电荷,然后在集尘器上被带电金属网捕获。金属网吸引颗粒物的原理是 。
异种电荷互相吸引
5.电路设计 (2025广东)按要求完成下列作图:小明家的智能门锁,可通过指纹识别开关S1或密码识别开关S2控制电动机开锁。请在图中完成其简化电路设计。
答案:如图所示
实验一 探究串联电路和并联电路中电流的特点(2022年版课标必做实验)
例题 【探究名称】探究并联电路中电流的特点。
【提出问题】如图甲所示的并联电路中,通过A、B、C各处的电流之间会有什么关系
【设计实验与制订方案】
(1)将图乙中元件按要求用笔画线代替导线连接,L1、L2并联,S控制整个电路,电流表测量通过L1的电流。
答案:(1)如图所示
基础设问
(2)把电流表分别接入到电路中的A、B、C处,测出通过它们的电流,填入表中。
测量次数 A处的电流IA B处的电流IB C处的电流IC
1 0.22 0.12 0.10
2 0.48 0.22 0.26
3 0.55 0.30 0.25
(3)为了让由实验数据所归纳的结论更具有可靠性,在不改变电源及电路连接的基础上,还应当 。
换用不同规格的灯泡多次测量
(4)整理器材。
【分析与论证】
(5)在连接电路时,刚接好最后一根导线,电流表的指针立即发生如图丙所示的偏转,则可知,在连接电路时操作的不当之处是① .
;
② 。
(6)上面设计的表格中存在的不足之处是 。
(7)表格补充完整后,通过对上面数据的分析,可以得出结论: .
。
电流表正、负
接线柱接反了
连接电路时未断开开关
电流缺少单位
并联电路
中干路电流等于各支路电流之和
拓展设问
(8)完成以上实验后,小明开始“探究串联电路的电流规律”,按图丁连好串联电路,闭合开关S后,发现灯泡L1比L2更亮,于是他猜想可能有以下原因:
猜想一:经过L1的电流比L2大。
猜想二:L1更加靠近电源正极。
为验证猜想,他做了以下探究:
①为了验证猜想一,小明用电流表分别测出图丁中A、B、C三处的电流,电流表示数均相同,说明猜想一 (选填“正确”或“错误”)。同时他发现:该电路中任意一处断开,L1、L2均不能发光,说明串联电路有 条电流路径。
②为了验证猜想二,小明对调两个灯泡在电路中的位置,闭合开关,发现仍是L1比L2更亮,说明猜想二 (选填“正确”或“错误”)。
错误
一
错误
实验二 探究串联电路和并联电路中电压的特点
(2022年版课标必做实验)
例题 某学校实验小组对串、并联电路中电压的规律进行了探究。下列是小刚探究串联电路电压规律的过程:
基础设问
(1)如图甲所示,小刚连接电路时,至少需要 根导线。
6
(2)实验中,小刚需要选择规格 (选填“相同”或“不同”)的小灯泡。
(3)他在检查实验器材时发现电压表的指针如图乙所示,接下来他要对电压表进行的操作是 。
不同
调零
(4)根据图甲中的电路图,用笔画线代替导线,将如图丙所示的实物图连接起来。
答案:(4)如图所示
(5)小刚用电压表测量L1两端的电压时,直接选用0～3 V的测量范围,小丽说这样不行,规范的操作方法是先用 进行试触。
(6)在测量L1两端的电压时,闭合开关S,发现电压表示数为零,原因可能是
(填出一种即可)。
(7)小刚正确测出了L1两端的电压U1=2.4 V后,保持电压表的B连接点不
动,只断开A连接点,并改接到C连接点上,测量L2两端电压。他能否测出L2两端电压 ,理由是 。
0～15 V的测量范围
L2断路(或L1短路)
不能
电压表的正、负接线柱接反了
(8)小刚分别测出AB、BC、AC间的电压并记录在表一中,分析实验数据得出结论:串联电路总电压等于各部分电路两端电压之和。请对小刚的做法进行评价: ,改进方法是 .
。
表一
一次实验具有偶然性
更换规格不同的小灯泡
进行多次实验
UAB/V UBC/V UAC/V
2.4 1.4 3.8
(9)邻组的小明采用与小刚相同的电路图和电源进行实验,得到数据如下
(表二):
表二
次数 UAB/V UBC/V UAC/V
第1次 1.9 1.9 4.0
第2次 2.0 2.0 4.1
第3次 2.2 2.2 4.2
分析数据后小明得出下面的结论:
①串联电路中各部分电路两端的电压相等;
②在误差允许范围内,串联电路总电压等于各部分电路两端电压之和。
其中结论 是错误的,导致错误结论出现的原因是 .
。在许多实验中都需要进行多次测量,有的是找到普遍规律,避免偶然性;有的是为了求平均值以减小误差。下列实验多次测量的目的与本实验相同的是 (选填字母)。
A.测量物体的长度
B.探究物体所受重力大小与质量的关系
①
每次都选用了规
格相同的小灯泡进行实验
B
拓展设问
(10)小刚完成了“探究串联电路电压规律”的实验后,得到“电源两端电压总大于各用电器两端电压之和”的结论。老师引导他用如图丁所示的电路进行探究。
①测量电源及小灯泡两端电压。
电压表接在C、D两点,是为了测量小灯泡 两端的电压,闭合开关,电压表的示数(如图戊所示)是 V。
②测量电路中导线的电压。测出导线BC间的电压大约为0.05 V,由此得知导线分压可能是造成结论与猜想不符的原因。
L1
1.7
(11)探究完串联电路的电压规律后,小刚又用如图己所示的电路图探究了并联电路中的电压规律:按照电路图己连接好实物,闭合开关S后测出实验数据记录在表三中。
表三
实验序号 V1示数/V V2示数/V V示数/V
1 1.0 1.0 1.0
2 2.5 2.5 2.5
3 4.0 4.0 4.0
根据小刚的实验数据,可归纳得出结论:在并联电路中,电源两端电压等于
。
各支路用电器两端的电压
实验三 探究影响导体电阻大小的因素
例题 某兴趣小组要探究导体电阻的大小与哪些因素有关,设计了如图所示的实验电路,电源电压不变。
基础设问
(1)实验中,选择带鳄鱼夹的导线,主要是为了方便改变 .
。
(2)连接电路时,开关应该处于 状态,实验前滑动变阻器的滑片应位于最 (选填“左”或“右”)端。
(3)电路中滑动变阻器的作用: 。
(4)实验方法 如图所示的电路是通过观察 来比较电阻的大小,此过程用到的研究方法是 。
接入电阻丝的
长度
断开
右
保护电路
电流表的示数大小
转换法
(5)数据分析 分别将a、b、c、d四根电阻丝接入电路中,得到如表所示的数据。
导体编号 长度/m 横截面积/mm2 材料 电流/A
a 0.5 0.4 锰铜合金 0.20
b 0.5 0.4 镍铬合金 0.16
c 0.5 0.2 镍铬合金 0.08
d 1.0 0.2 镍铬合金 0.04
①若分别将电阻丝a、b接入电路,这是为了探究电阻大小与导体 的关系,根据表格数据可知,电阻丝a的阻值 (选填“大于”“小于”或“等于”)b的阻值;
②为了验证“导体电阻大小与导体的长度有关”,可将电阻丝 (填导体编号)分别接入电路中进行实验;
③分别选用编号为b、c的两根电阻丝进行实验,分析表格数据可得出结论:其他因素相同时, 。
材料
小于
c、d
横截面积越大,电阻越小
(6)小明把一根白炽灯的钨丝接入电路,并用酒精灯加热,发现电流表的示数逐渐变小,说明导体的电阻与 有关。
(7)实验的探究过程还运用到的探究方法是 。
温度
控制变量法
拓展设问
(8)小华认为将图中电流表换成小灯泡,实验现象更明显,请你对他的方案做出评价: .
。
不可行,当接入电路中电阻丝的阻值变化不大时,通过灯
泡的亮度无法判定电阻的大小
(9)科学质疑 将电阻丝d对折后接入电路中,发现电流表的示数与将电阻丝d全部接入电路时相比变大了,由此得出结论:导体的横截面积越大,电阻越小。这种做法是 (选填“正确”或“错误”)的,理由是
。
(10)生活实践 目前,我国城乡大部分地区都进行了电网改造,将原来较细的铝质输电导线换成较粗的铝质输电导线,目的是 输电导线的横截面积,从而可以 输电导线的电阻而减少电能损失。(均选填“增大”或“减小”)
错误
没有控制电阻丝的长度不变
增大
减小
(11)若手中只有一根电阻丝,其他器材充足,则不能探究电阻大小与
的关系。
(12)小华在MN间接入电阻丝d后,又在其两端并联一个电压表,这样可以
测出电阻丝d的电阻大小,其测量原理是 。
材料
基础题
1.(2025关岭一模)下图是一款蓝牙LED音箱,其中制作LED(发光二极管)的材料是( )
A.导体 B.绝缘体
C.半导体 D.超导体
C
2.小徐将塑料袋剪成细丝,用两块毛皮分别来回摩擦细丝和塑料管后,将细丝抛向空中,在其下方用塑料管靠近,细丝可以在空中飞舞,如图所示。下列说法不正确的是( )
A.毛皮摩擦后的细丝间会互相排斥
B.细丝和塑料管带有相同的电荷
C.摩擦时,正电荷在毛皮与塑料管之间发生了转移
D.该现象可以解释验电器的工作原理
C
3.下列关于电流和电路的说法中,正确的是( )
A.用毛皮摩擦过的橡胶棒带的电荷叫作正电荷
B.串联电路中电流从正极流向负极的过程中,电流越来越小
C.并联电路中有两条以上电流路径,各支路的电流大小一定不相等
D.测电流时,必须将电流表和被测的用电器串联,并且电流必须从电流表的正接线柱流入
D
4.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(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,此时报警灯L亮起发出警报,及时提醒工人修理。下列符合题意的电路图是( )
D
5.根据如图所示的实物图,判断下列说法正确的是( )
A.灯泡L1与L2并联
B.电流表测量通过灯L2的电流
C.电压表测量灯L2两端的电压
D.电压表测量电源电压
B
6.(2025广安)甲、乙、丙三个轻质带电小球用绝缘细线悬挂,甲带正
电,小球间的相互作用如图所示,乙带电情况是带 (选填“正电”或“负电”),乙和丙带 (选填“同种”或“异种”)电荷。
负电
同种
7.(2025成都)小丽为班级科学晚会制作了一款以串联方式连接的彩灯,如图所示。接通电路后,她观察到灯泡亮度不同,根据所学知识判断出通过每个灯泡的电流大小 。根据简单电路的组成要素,该电路还缺少的一个电路元件是 。
相等
开关
8.如图所示电路,电源电压恒为3 V,闭合开关S,电流表的示数为0.6 A,电压表的示数为1 V,则通过电阻器R2的电流为 A;电阻器R1两端的电压为 V。
0.6
2
9.白炽灯用久了灯丝变细,灯丝电阻 ;一根电阻丝对折后接入电路中,对折后的阻值 (前两空均选填“变大”“变小”或“不变”)。
变大
变小
10.(2025陕西)如图所示,请用笔画线代替导线按要求完成电路连接。要求:小灯泡L1与L2串联,电压表测量小灯泡L1两端的电压。
答案:如图所示
中档题
11.(2025眉山)如图所示电路中,电源电压恒为6 V。闭合开关S,电路正常工作,电压表的示数为3 V。一段时间后,电压表的示数由3 V变为6 V,电流表示数增大。若电路中仅有一处故障,且只发生在R1、R2上,则电路中的故障是( )
A.R1断路 B.R2断路
C.R1短路 D.R2短路
C
12.如图所示,甲为可调亮度台灯,乙为电位器的结构图,b与金属滑片相连,转动旋钮可调灯泡亮度,下列分析不正确的是( )
A.若只将a、c与灯泡串联接入电路,转动旋钮,灯泡亮度改变
B.若只将b、c与灯泡串联接入电路,顺时针转动旋钮,灯泡亮度会变亮
C.若要改变灯泡的亮度,可以将a、b或b、c与灯泡串联接入电路
D.电位器通过改变电阻丝的长度来改变接入电路的电阻
A
甲 乙
13.学与日常生活 如图所示是一种防火警报器,这款警报器的触发装置是石墨,其原理是整个电路的电压不变,当有火烧到警报器的触发装置后,石墨的温度 ,电阻 ,通过触发装置的电流会变大。从而发出警报;当没有电流通过时,石墨的电阻 (选填“为0”或“不为0”)。
升高
变小
不为0
14.(2023贵州)小明和小红用如图甲所示的电路探究“串联电路电压的规律”,用新干电池作为电源。
(1)接线时,开关应处于 (选填“断开”或“闭合”)状态;小明检查电路时发现 (选填“电池”“开关”或“灯座”)安装错误。
(2)正确安装后,闭合开关,两灯均不发光,小明用电压表试接A、B接线
柱,发现指针偏转情况如图乙所示,则可判断 发生了断路。
断开
电池
灯L1
(3)排除故障后,小明选用两只小灯泡,只通过增加电池进行多次实验;小红仅更换小灯泡进行多次实验。他们将电表接在不同位置进行测量,实验记录如下表。小明认为:误差允许范围内,串联电路中各用电器两端电压相等且电压之和等于电源电压;小红认为:串联电路中各用电器两端电压之和等于电源电压。请判断谁的观点更具普遍性并说明理由: .
。
小明实验记录:
小红的结论更具有普遍性,理由:小
红选用规格不同的灯泡进行了多次实验
实验次数 UAB/V UCD/V UAD/V
1 0.7 0.7 1.4
2 1.4 1.4 2.9
3 2.1 2.1 4.3
小红实验记录:
实验次数 UAB/V UCD/V UAD/V
4 1.8 0.9 2.7
5 1.4 1.4 2.8
6 1.1 1.7 2.8
(4)对比两表,从小明的第 次实验记录发现,两人使用的电池数量相同,测得的电源电压却不相等。请你分析:两人所测电源电压的差值对应电路中哪些部分的电压 (用图中字母表示)。
2
DF、EA
拔高题
15.科学思维 做饭时,小玉妈妈不小心将胡椒粉撒到了粗粒盐盒里,她想将胡椒粉与盐分离,但是没有办法。小玉急中生智,拿了一根筷子在毛皮上摩擦几下,然后将筷子靠近胡椒粉,胡椒粉被吸到筷子上,成功地将其与粗粒盐分开。请回答:
(1)小玉选用的筷子是金属的还是塑料的
(2)请解释胡椒粉与粗粒盐分开的原因。
答案:(1)塑料的。
(2)塑料筷子跟毛皮摩擦带电,带电体具有吸引轻小物体的性质,带电的筷子吸引胡椒粉,将其与粗粒盐分开。
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第十九讲 电与磁
(3年3考)
知识梳理 夯基础
图说 扣教材
聚焦贵州 明考向
展望全国 拓视野
核心实验 培素养
分层训练 提能力
一、磁现象
1.磁体能够 铁、钴、镍等物质。
2.磁极:磁体上 最强的两个部位。
3.磁极间相互作用的规律:同名磁极相互 ,异名磁极相互 。
4.磁场
(1)定义:磁体周围存在着一种物质,能使磁针偏转。这种物质看不见,摸不着,我们把它叫作磁场。
吸引
吸引能力
排斥
吸引
(2)方向:在学中,把放在磁场中的小磁针静止时 极所指的方向规定为该点磁场的方向。
(3)磁感线:用一些带箭头的 线,方便、形象地描述磁场,这样的曲线叫作磁感线。
(4)磁感线的方向:磁体外部的磁感线都是从磁体的 极出发,回到
极的。
北
曲
N
S
a.任何磁体有且只有两个磁极,不存在单个磁极。b.磁场客观存在,而磁感线是一种模型,并不真实存在。c.磁场中某点只有唯一确定的磁场方向,磁感线的切线方向表示磁场方向,任意两条磁感线都不能
相交。
5.地磁场
(1)存在:地球周围存在着 。
(2)特点:地磁的南极在地理 附近,地磁的北极在地理 附近。
(3)磁偏角:磁针所指的南北方向与地理的南北方向略有偏离。世界上最早记述这一现象的人是我国宋代学者 。
二、电流的磁效应
1.电生磁
(1)丹麦学家 证明了电流的周围存在着磁场,在世界上第一个发现了电与磁之间的联系。
磁场
北极
南极
沈括
奥斯特
(2)电流的磁效应:通电导线周围存在与 方向有关的磁场,这种现象叫作电流的磁效应。
(3)通电螺线管的磁场
①安培定则:用右手握住螺线管,让四指指向螺线管中 的方向,则拇指所指的那端就是螺线管的 极。
②性质:a.线圈匝数相同时,电流越大,磁性越强;b.电流相同时,线圈匝数越 ,磁性越强;c.插入铁芯,磁性大大增强;d.极性可通过改变
方向来改变。
电流
电流
N
多
电流
2.电磁铁
(1)构造:电磁铁实质上是一个带有 的通电螺线管。
(2)磁性强弱:与 的大小和线圈 有关。
(3)应用:电磁起重机、电铃、发电机、电动机等。
3.电磁继电器:利用 来控制工作电路的一种开关。
三、电动机
1.磁场对通电导线的作用
(1)受力方向:通电导线在磁场中要受到力的作用,力的方向跟 的方向、 的方向都有关系。
铁芯
电流
匝数
电磁铁
电流
磁场
(2)特点:导体中的电流越大,磁场越 ,导体受到的作用力就越
。当导体中的电流方向与磁场方向 时,导体不受磁场力的作用。
2.应用:直流电动机
(1)原理:通电线圈在磁场中受 转动。
(2)能量转化:将 能转化为 能。
(3)换向器:每当线圈靠惯性越过 位置,就立即自动改变线圈中的 方向。
强
大
平行
力
电
机械
平衡
电流
四、磁生电
1.电磁感应
(1)定义:由于导体在磁场中运动而产生电流的现象叫作电磁感应,产生的电流叫作感应电流。
(2)条件:a.导体是 的一部分;b.导体做 运动。
(3)能量转化: 能转化为 能。
(4)应用:动圈式话筒、发电机、变压器等。
2.发电机工作原理: 现象。
闭合电路
切割磁感线
机械
电
电磁感应
1.最早利用地磁场指示方向的装置是图中所示的“司南”,静止时它的长柄指向南方,长柄应为该磁体的 (选填“N”或“S”)极。
S
2.地球周围存在磁场,跟 的磁场相似;地磁的北极在地理
附近,地磁的南极在地理 附近;地磁场的磁感线也是从
极出发,回到 极的。
条形磁体
南极
北极
N
S
3.如图是水位自动报警器的原理图。当水位达到金属块A时,控制电路
,电路中有 ,电磁铁有 ,吸引衔铁向下,使动触点与绿灯所在电路的静触点分开, 灭,与红灯所在电路的静触点接通, 亮。
接通
电流
磁性
绿灯
红灯
4.接通电源,磁场中的导体棒ab会运动,说明磁场对 有力的作用,力的方向与 的方向、 的方向都有关;利用该原理可以制成 。
通电导线
电流
磁场
电动机
5.如图所示,当导体棒ab做 运动时,电流表的指针会发生 ,说明电路中有 产生;利用该原理可以制成 。
切割磁感线
偏转(转动)
感应电流
发电机
1.(2023贵州)北宋时期沈括在《梦溪笔谈》中记载:“以磁石磨针锋,则能指南”这现象可说明( )
A.地球存在磁场 B.针尖受到重力
C.针尖受到浮力 D.空气吸引针尖
A
磁现象(3年2考:2025.T6、2023.T5)
考点一
2.(2025贵州)如图所示,为判断一根铁棒是否有磁性,用铁棒靠近置于水平桌面上的小磁针进行检验,当出现以下哪一现象,便能证明铁棒有磁性( )
A.将铁棒一端靠近小磁针N极,N极被排斥
B.将铁棒一端靠近小磁针N极,N极被吸引
C.将铁棒两端分别靠近小磁针N极,N极均被吸引
D.将铁棒同一端分别靠近小磁针N、S极,两极均被吸引
A
3.(2025毕节二模)如图所示,开关S闭合后,请在图中括号内标出通电螺线管的磁极(选填“N”或“S”),画出通电螺线管外部的磁感线。要求:只需在螺线管上、下各画一条即可,需要用箭头标注磁感线方向。
电磁作图
考点二
答案:如图所示
4.(2025铜仁江口县三模)如图甲是一个磁悬浮地球仪,图乙是其内部结构示意图。开关闭合后,请根据已知信息在图甲中画出受力分析图,图乙中标出电源上端的极性(用“+”或“-”)。
答案:如图所示
5.(2025安顺二模)我国第三艘航空母舰——福建舰配备了电磁弹射器,当弹射器内的导体通过强大电流时,战斗机就受到强大电磁力而向前弹射飞出。下列与电磁弹射器工作原理相同的是( )
A.动圈式扬声器 B.动圈式话筒
C.发电机 D.电磁继电器
A
电动机
考点三
6.(2025铜仁校级一模)如图所示是探究感应电流产生的条件的实验装置。闭合开关后,将金属杆拉至A点后释放,金属杆向左摆动至最高点B,此过程中电流表指针发生了偏转。关于该实验下列说法正确的是( )
A.该过程电能转化成机械能
B.金属杆向下摆动过程中,重力势能不变
C.电流表指针偏转,说明电路中产生了电流
D.若将金属杆从B点向右摆动,电流表指针偏转方向和前一次相同
电磁感应(3年1考:2024.T10)
考点四
C
7.(2025铜仁万山区三模)电动汽车有一种动能回收系统,该汽车的动力装置是电动机,刹车时,电动机变为发电机,将汽车动能转化为电能。下列四个实验中与动能回收系统原理相同的是( )
D
8.(2024贵州)如图所示是银行卡信息读卡器,将银行卡的磁条在读卡器的刷卡槽内快速刷过时,相当于磁体穿过闭合金属线圈,产生了
,经读卡器处理,就能识别卡片信息。
感应电流
1.自制仪器 (2025山东)小明在户外实践中,利用随身所带物品制作了简易指南针。他首先利用电池、带绝缘皮的导线、铁钉制成电磁铁,然后将缝衣针磁化并用细线水平悬挂,最后将两者靠近,静止时位置关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.铁钉的钉尖是S极
B.缝衣针的针尖是N极
C.地磁场N极在地理北极附近
D.移开电磁铁后,缝衣针静止时针尖所指方向为南
D
2.(2025河北)如图所示,下列操作或知识与结果对应正确的是( )
A.甲:电磁感应→扬声器发声
B.乙:闭合开关→电铃发声
C.丙:同名磁极相斥→小车相互靠近
D.丁:导线触接电池负极→小磁针静止不动
B
3.新情境— 物联网 (2025凉山)传感器在“物联网”中担负着信息采集的重要任务,可以实现“提醒”和“报警”功能。某型号的温度自动报警装置由热敏电阻作为传感器制作而成。已知热敏电阻R1的阻值随温度升高而减小,若电源电压保持不变,滑动变阻器R的滑片P在某位置不变,闭合开关S1和S2,此时装置未报警。下列说法正确的是( )
A.该装置中电磁铁的工作原理与发电机工作原理相同
B.若温度升高,通过电磁铁的电流变小,电磁铁磁性变弱
C.若温度降低到一定程度,该报警器会发送报警信息
D.若滑动变阻器R的滑片P向左移动一段距离,则报警的最低温度将会升高
D
4.(2025苏州)以下是“电磁转换”的相关知识结构图,请你补充完整。
① ;② 。
磁效应
发电机
5.学与工程实践 (2025辽宁)中国高铁位居世界前列,成为中国一张亮丽的名片,具有节能、快速、高效、安全、智能和舒适等优势。
(1)节能。动车组减速过程中,可以将机械能转化为电能,实现节能。图
(选填“甲”或“乙”)与其工作原理相同。
乙
(2)快速。复兴号某动车组在高速运行时,若空气阻力f气占总阻力的80%,f气与速度v的关系为f气=kv2(k=0.4 N·h2/km2,v的单位为km/h),当该动车组以
400 km/h的速度匀速直线运动时,该动车组牵引力每小时至少做功 J。(为方便计算,数据已作简化处理)
(3)高效。列车网络控制系统可以依托大数据优化停靠站,提高效率。优化前,一动车组以速度v匀速行驶,经停某站,先减速一段时间t1,然后停一段时间t2,再加速一段时间t3,恰好恢复到原速度v继续匀速行驶。优化后,该动车组不停靠此站,可视为在原路线上一直以速度v匀速行驶,则该动车组因不停靠此站而节省的时间为 。(该动车组加速阶段、减速阶段的平均速度均为 ,题中所给的量均为已知量)
3.2×1010
(4)安全。如图丙所示,受电弓安装在高铁车厢的顶部,受电弓的碳钢滑板与供电线接触。如果碳钢滑板的同一位置与供电线持续摩擦,会缩短碳钢滑板的使用寿命,更会影响动车组的运行安全,那么图 (选填“丁”或“戊”)的设计能使碳钢滑板的磨损均匀化。
戊
(5)智能。某小组设计了一个冻雨预警电路,如图己所示。闭合开关S后,当环境温度低于0 ℃(温控开关闭合)且空气湿度高于80%(湿控开关闭
合)时,警示灯一直发光发出预警。已知:电源电压恒为6 V,定值电阻R0为10 Ω,警示灯标有“6 V 0.5 A”。当电磁铁线圈中的电流I≥0.1 A时,电磁铁吸下衔铁,使动触点与下方静触点接触。为实现预警功能,温控开关与湿控开关应 联,请选择合适的接线柱,用笔画线代替导线将电路连接完整。
(图中温控开关与湿控开关之间已正确连接,电磁铁线圈的电阻、温控开关与湿控开关的电阻均忽略不计,只能在标有字母的接线柱上连接导线,导线不能交叉)
串
答案:(5)如图所示
实验一 探究通电螺线管外部磁场的方向
(2022年版课标必做实验)
例题 在“探究通电螺线管外部磁场的方向”的实验中,采用了如图1所示的实验装置。
(1)闭合开关S后,小磁针 (选填“会”或“不会”)发生偏转,说明通电螺线管与小磁针之间是通过 发生力的作用。
(2)在嵌入螺线管的玻璃板上均匀撒些铁屑,通电后 (填写操作方法)玻璃板,铁屑由于 会与玻璃板分离,铁屑在磁场中被 成一个个小磁针从而在磁场中有序排列起来,如图2所示,它与 磁体的磁场分布相似。为描述磁场而引入的磁感线 真实存在的。
(3)闭合开关S,通电螺线管周围的小磁针N极指向如图3所示,由图可知,在通电螺线管外部,磁感线是从 极发出,最后回到 极。
会
基础设问
磁场
轻敲
惯性
磁化
条形
不是
N
S
(4)为了探究通电螺线管的磁极性质,老师与同学们一起对螺线管中的电流方向和绕线方式进行了实验,得到了如图4所示的四种关系。实验说明通电螺线管的磁极极性与它的 有关,且这个关系可以用 判断。
电流方向和绕线方向
安培定则
(5)在通电螺线管内部,磁感线是从 极到 极。
(6)为使磁场加强,可以在螺线管中插入一根 棒。
(7)为了探究通电螺线管磁极的极性与电流方向是否有关,应该采取的操作是 。
S
N
铁
对调电源的正负极
(8)小明继续实验探究,并按图5连接电路,他先将开关S接a,观察电流表的示数及吸引大头针的数目;再将开关S从a换接到b,调节滑动变阻器的滑片P,使电流表的示数不变,再次观察吸引大头针的数目,此时调节滑动
变阻器是为了 ,来探究 .
的关系。
拓展设问
控制两次实验的电流大小不变
通电螺线管
磁性强弱与线圈匝数
图5
实验二 探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件
(2022年版课标必做实验)
例题 如图甲所示是“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验装置。闭合开关后,导体棒ab、电流表、开关、导线组成闭合电路,实验观察到的现象如表所示。
甲
实验 序号 磁场 方向 导体棒ab 运动方向 电流表指针
偏转情况
1 向下 向上 不偏转
2 向下 不偏转
3 向左 向右偏
4 向右 向左偏
5 向上 向上 不偏转
6 向下 不偏转
7 向左 向左偏
8 向右 向右偏
(1)实验方法 实验时通过观察 来判断电路中是否产生感应电流。
(2)由实验可知,闭合电路的一部分导体在磁场中做 运动时,电路中产生感应电流。
(3)数据分析 比较第4次和第 次实验可知,导体棒运动方向相同时,感应电流的方向与磁场的方向有关。
(4)数据分析 比较第7次和第8次实验可知,磁场方向相同时, .
。
(5)这个现象在生产和生活中的重要应用是 。
电流表指针是否偏转
基础设问
切割磁感线
8
感应电流
的方向和导体切割磁感线的方向有关
发电机
(6)连接电路时应将电流表、导体棒ab串联起来组成 回路,在探究过程中,将 能转化为 能。
(7)在仪器和电路连接都完好的情况下,某小组的实验现象不太明显。请提出一条改进措施: 。
(8)当导体棒ab水平向右运动时,电流表指针向左偏转,为使电流表指针向右偏转,可以如何操作 请说出两种方法: ,
。
拓展设问
闭合
机械
电
换一个磁性更强的磁体
使导体棒ab水平向左运动
调换磁体的两极
(9)科学质疑 小明进一步猜想,感应电流的大小可能与导体运动速度和磁场强弱有关。为了探究感应电流的大小与磁场强弱是否有关,他应进行的操作是 .
。
(10)将实验装置中的电流表换成 进行触接,还可以探究电动机的工作原理。
(11)生活实践 下列设备中,应用电磁感应原理制成的是 。
A.电风扇 B.动圈式话筒
C.电饭锅 D.电磁起重机
保持导体运动快慢相同,改变磁场强弱,观察电流表指针
的偏转角度
电源
B
(12)生活实践 根据实验探究结论分析:幼儿园游乐室里有一块能发电的地板,当小朋友们在上面跳跃时,小灯泡便会一闪一闪,地板下方铺设的结构如图乙所示,当踩踏地板时,使固定在地面上的弹簧线圈做切割磁感线运动,使闭合电路中产生感应电流,该感应电流是 (选填“交流电”或“直流电”)。
交流电
乙
基础题
1.能被磁体吸引的物体是( )
A.铁钉 B.铜线
C.金币 D.铝箔
A
2.如图所示是小聪和小明同学探究通电螺线管的磁场方向的实验示意图。实验时,在小圆圈位置放置小磁针,闭合开关,画出不同位置小磁针静止时N极的指向;对调电源正负极,重复上述操作。下列说法不正确的是
( )
A.小磁针的作用是指示通电螺线管周围的磁场方向
B.闭合开关,放置在a、b处的小磁针静止时N极指向相同
C.对调电源正负极,闭合开关,通电螺线管周围的磁场方向改变
D.通过实验可总结出通电螺线管的磁极极性和电流方向的关系
B
3.如图为一款无线充电式护眼灯,使用时底座内的送电线圈产生交变磁场,使灯内的受电线圈感应到电磁信号,产生感应电流给灯充电,灯就开始发光。选项中与该灯工作原理相同的是( )
C
4.如图所示为某智能扫地机器人的部分工作原理图。当地面灰尘多时,照射到光敏电阻R的光照强度较小,机器人启动清扫,通过电动机旋转产生高速气流将灰尘等吸入集尘盒。下列说法正确的是( )
A.当控制电路闭合时,电磁铁上端为S极
B.电磁铁通电时,周围有磁场和磁感线
C.衔铁不是磁体,通电后的电磁铁对它不会产生磁力
D.当地面灰尘减少时,电磁铁磁性增强
D
5.学与日常生活 如图为磁悬浮LED灯,灯座A内有电磁铁,灯头B内有磁体和接收线圈,此时灯泡悬浮在空中是由于异名磁极相互 ;当底座的开关闭合时,内部的发射线圈产生变化的磁场,LED灯被隔空点亮,这个过程与 (选填“电动机”或“发电机”)的工作原理相同。
吸引
发电机
6.2025年4月,神舟飞船与中国空间站核心舱成功对接(图甲)。当飞船和核心舱靠近对接时,为预防撞击带来影响,需配有对接缓冲装置。小蓝设计了如图乙所示的对接缓冲装置简图。通电后,螺线管的b端为 (选填“N”或“S”)极;为增强缓冲效果,滑动变阻器的滑片P应向 (选填“左”或“右”)侧滑动。
N
右
7.如图所示,GMR是一个巨磁电阻,其阻值随磁场的变化而变化。当开关S1闭合时,电磁铁右端为 (选填“N”或“S”)极,再闭合开关S2,将滑动变阻器的滑片P向a端移动,电磁铁的磁性会 (选填“增强”“不变”或“减弱”),指示灯变亮,说明巨磁电阻的阻值会随着电磁铁磁性的增强而 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
S
增强
变小
8.小明自制的电磁小船可以在水面上自由转动,闭合开关后,电磁小船船头(前端)在地磁场的作用下,静止时的位置如图所示。请在图中标出电磁铁在前端的磁极和此时船头(前端)指向地理的大致方向(选填“东”“南”
“西”或“北”)。
答案:如图所示
9.沪渝蓉高铁的上海至南京至合肥段正在如火如荼地建设中,其中连接上海市崇明区和江苏省太仓市的崇太长江隧道设计列车时速为350公里,为世界行车速度最高的水下隧道。在水下隧道这一特殊环境中,氧气报警器能监控氧气浓度的变化,避免因氧气浓度过高或过低导致的安全事故。如图是某氧气报警器的原理示意图,电阻R为气敏电阻,当氧气浓度升高时,电阻变大。闭合开关后,电磁铁上端为 极,当氧气浓度过高时, (选填“A”或“B”)灯亮报警。
N
A
中档题
10.(2025安顺一模)某巡查小组进入森林后在Q处迷失方向,如图甲为该小组利用卫星技术获取的森林俯视图,他们携带的指南针静止时的指向如图乙所示。他们要尽快找到出口应选择( )
A.朝E的方向
B.朝F的方向
C.朝G的方向
D.朝H的方向
B
11.为了探究磁场,小华做了如下实验。
(1)探究磁体周围的磁场
①在玻璃板上均匀撒上一层铁屑,再将玻璃板放在条形磁体上方,然后
玻璃板,观察铁屑的分布情况。铁屑在磁场中被 成一个个小磁针,从而在磁场中有序地排列起来,如图甲所示;
②再在玻璃板上放一些小磁针,小磁针静止时的情况如图乙所示,黑色一端表示磁体的N极,小磁针 极所指的方向就是该点的 方向;
轻轻敲击
磁化
N
磁场
甲
乙
③人们仿照铁屑在磁场中排列的情况和小磁针N极的指向画出一些带箭头的曲线来形象、直观地描述磁场,学中把这样的曲线叫作 。
(2)探究通电螺线管周围的磁场
①把小磁针放在螺线管四周不同的位置,通电后发现小磁针的指向如图丙所
示,说明通电螺线管周围的磁场跟 磁体的磁场相似,图中螺线管的
(选填“左”或“右”)端是N极;
②对调电源的正负极重复上述实验,小磁针的指向与之前相反,说明通电螺线管的极性跟 有关,断开开关后,小磁针静止时 极指向南方。
磁感线
条形
右
电流方向
S
丙
拔高题
12.(2025贵州一模)小明在进行“探究导体在磁场中运动时产生电流的条件”的实验。
金属棒运动方向 是否产生电流
是
是
是
否
(1)他连接了如图所示的电路。连接电路时,开关应处于 状态。该实验中电流表的作用是 。
(2)闭合开关,电流表指针没有偏转。小明联想到电动机转动时电能转化为机械能,那么能否反过来将机械能转化为电能呢 于是他左右移动金属棒,发现电流表的指针明显偏转;竖直上下移动金属棒,电流表的指针没有偏转,根据这一现象,可以推测电路中是否产生电流与导体运动的 有关。
(3)多次实验后的实验结果如表所示(“○”表示金属棒的横截面,带箭头的实线表示磁感线,带箭头的虚线表示金属棒的运动轨迹和方向)。分析表中信息可知,电路中要产生电流,金属棒的运动方向与磁感线方向之间要满足
。
断开
显示感应电流的大小及方向
方向
不能相同或相反
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