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…………○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
)
(
※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
)
(
…………○…………内…………○…………装…………
○…………订…………○…………线…………○…………
)
2020-2021学年九年级全册人教版物理
第十五章第三节串联和并联同步练习
一、单选题(共7题;共21分)
1.在如图所示的电路图中,要使灯泡L1和L2组成串联电路,应该( )
?
A.?只闭合S3????????????????????B.?只闭合S2????????????????????C.?同时闭合S1和S2????????????????????D.?同时闭合S1和S3
2.如图所示,电源电压一定。关于电路的工作情况,下列说法正确的是(??
)
A.?只闭合S1时,两只灯泡串联
B.?若电压表和电流表位置对调,则闭合S1、S2后,两表都被烧坏
C.?先闭合S1
,
再闭合S2时,电压表的示数不变、电流表的示数变大
D.?若灯L1被短路,则闭合S1、S2后,电压表和电流表都被烧坏
3.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了,如图.若开关闭合其后果是(??
)
A.?两表会被烧坏?????????????????????????????????????????????????????B.?两表不会被烧坏
C.?电流表不会被烧坏,但无示数?????????????????????????????D.?电压表不会被烧坏,电流表可能被烧坏
4.如图所示电路,闭合开关S,L1与L2并联,电流表A2测通过L2电流的是(??
)
A.???????B.???????C.???????D.?
5.如图所示是小雨连接的实物图,选项中与之对应的电路图是( )
A.???????????????B.???????????????C.???????????????D.?
6.飞机黑匣子的电路等效为两部分,一部分为信号发射电路,可用等效电阻R1表示,用开关S1控制,30天后自动断开,R1停止工作;另一部分为信息储存电路,可用等效电阻R2
,
用开关S2控制,能持续工作6年,如图所示.关于黑匣子的等效电路中正确的是(?
?)
A.???????B.???????C.???????D.?
7.如图所示,下列分析正确的是(??
)
A.?只闭合S1时,L2发光、L1不发光,A2测L2电流???????????B.?只闭合S2时,L1发光、L2不发光,A1测L1电流
C.?闭合S1、S2时,L1、L2并联,A2测L2电流???????????D.?闭合S1、S2时,L1、L2串联,A1、A2示数相等
二、填空题(共7题;共22分)
8.路灯给市民出行带来方便,给城市增添异彩.我们发现同排路灯即使一盏灯烧了,其它仍然亮着,这是因为各盏路灯间的连接方式是________(选填“串联”或“并联”);在用电高峰期,路灯比较昏暗,这时路灯的实际功率________额定功率(选填“大于”、“等于”或“小于”).
9.如图所示,甲、乙是电流表或电压表.当开关S闭合后,要使电阻R1、R2并联,甲表是________,乙表是________.
10.如图所示电路中,A、B、C、D是四个接线柱.若要使灯L1、L2并联,应该用导线将________和________两个接线柱连接起来;若要使灯L1、L2串联,应将________和________两个接线柱连接起来.
11.在家庭电路中,电冰箱、电饭煲、日光灯等家用电器的连接方式是________联.如图所示的两种使用测电笔的方法中,正确的是图________.
路由器是一种支持有线和无线连接的网络设备,通过后排接口可以同时连接多台电脑,各接口之间是________(选填“串联”或“并联”)的,你的判断的依据是________.
13.家用饮水机是一种双温电热器,其工作原理可简化为如图所示的电路,R2为电热板,a、b是温控开关S的两个触点,调节S可使饮水机处于加热或保温状态.当水被加热到预定温度,开关S自动切换到另一档,处于保温状态,此时S与________点接触.若R1=3R2
,
则饮水机在加热与保温时消耗的总功率之比是________.
14.如图的电路中,当开关S1、S2断开,S3、S4闭合时,灯________发光,它们的连接方式是________联;当开关S1闭合,S2、S3、S4断开时,灯________发光,它们的连接方式是________联;当开关S2、S3、S4闭合,S1断开时,灯________发光,它们的连接方式是________联;当同时闭合开关S1、S3时,灯________发光,会出现________现象.
三、作图题(共3题;共7分)
15.综合作图﹣﹣小雨房间的灯:
小雨的房间里的电路工作情况:S为房间电路总开关.闭合开关S1
,
两盏吊灯L1
,
L2都亮;闭合开关S2
,
壁灯L3和床头灯L4只有一个会亮;旁边的S3为单刀双掷开关,S3拨到a处时壁灯L3亮,且可以有S4控制它有两个不同亮度,拨到b处床头L4灯亮,且床头灯亮度可调.
现在给你:电源、开关4个,单刀双掷开关1个,滑动变阻器1个,定值电阻1个,电灯4盏,导线若干.
请你在方框中画出电路图.
16.如图所示,火车在车厢后面有两间厕所,只有当两间厕所的门都关上时(门关上时对应的开关就闭合),车厢中的指示牌内的指示灯才会发光,指示牌就会显示“(厕所)有人”字样(如左下图所示),提醒旅客两间厕所内部都有人,请你把右下图中的各元件符号连接成符合上述设计要求的电路图.(注意作图时导线要横平竖直)
17.根据图所给出的实验器材,按要求在方框内画出相应的电路图,并连接实物图.要求:灯L1和L2并联,开关S控制整个电路;用电流表A1测干路电流,电流表A2测通过灯L2的电流:用电压表V测L2两端的电压.
四、实验探究题(共3题;共21分)
18.实验室有一个电学黑箱,其外形如图1所示,箱体外有四个接线柱,箱盖上有一个塑料滑块.小明请同组的同学一起探究其内部结构,实验室老师提醒他们,内部元件只有一个滑动变阻器和两个定值电阻.滑动变组器只有两个接线柱接入电路.
经过讨论,全组的意见是:先制作一个探测器,把这个探测器分别与黑箱外的接线柱相连.再根据测出的数据,推测内部的连接情况.
(1)甲组的小李组装了探测器,如图2所示,其中电源电压为3V,电流表量程为0﹣0.6A,对于其中阻值为5Ω的电阻R.你认为它的作用是________.
(2)同学们把探测器的E、F端分別与黑箱的接线柱连接,闭合开关,移动滑块,记下的数据如表:
测试次数
与E、F连接的接线柱
电流表示数/A
第1次
A、B
0.25~0.5
第2次
A、C
0.12~0.2
第3次
A、D
0.15~0.3
第4次
B、C
0.2
第5次
B、D
0.3
第6次
C、D
0.15
在前三次测试中,只有一次未将滑动变阻器调到阻值最大、最小位置.是第________次.
(3)滑动变阻器的最大阻值为________;
(4)请在图3中作出箱内各元件连接电路图,并在定值电阻旁标明其阻值________.
19.“国庆”假期,小星一家驾驶他家的油电混合动力汽车外出旅游.
(1)出发前,给汽车蓄电池充电,蓄电池相当于________(选填“电源”或“用电器”),充电过程中能量转化是________.
(2)小星爸爸打开了空气净化器,其原理如图所示.闭合开关
、
后,风扇旋转吸入含有颗粒物空气,当颗粒物质接近带有负电荷的光洁金属网C时会被快速吸引过来,这是因为带电体具有________的性质;当颗粒物快速通过光洁金属网
后,会带上负电荷,然后被带有正电荷的棉芯
吸附住,这是因为________.
(3)小星发现,汽车在转弯前,爸爸拨动转向横杆,汽车同侧前后两个转向灯同时亮、同时灭,但其中一个损坏时,另外一个仍能正常工作,则前后两个转向灯的连接方式为________,转向杆相当于电路中的________(选填“电源”、“开关”或“用电器”).
(4)经过十字路口时,交能指挥灯有序指挥车辆和行人,路口交通指示灯是________(选填“串联”或“并联”)的.小星还发现,有时红灯快结速时黄灯也同时亮了,此时电路中的总电流________(选填“变大”、“不变”或“变小”).
(5)小星发现轿车的驾驶位和副驾驶位都没有安全带提醒电路,若汽车点火开关
未接通,电路不工作.
接通后,只要有人坐在其中一个座位上,座位下对应的动合开关
或
受力后接通,安全带指示灯点亮同时铃响(灯与铃工作互不影响),提醒他系上安全带后(即将安全带的插头插入连接插座内),安装在插座内对应的动断开关
或
断开,安全带指示灯熄灭同时铃不响,图中的电路设计符合要求的是(??
)
A.B.???
C.D.
20.冬季夜间,婴儿踢开被子或尿床,若家长没有及时发现,将影响孩子健康,对此,常州工程职业技术学院的同学们分别展开实验探究,设计镶嵌在婴儿被中的“踢被警示电路”和“尿床警示电路”.请选择其中一种电路并完成设计.(两种都做,以第一种为准)
电路一:“踢被警示电路”
电路二:“尿床警示电路”
元件:3V恒压电源,开关S,电压表,定值电阻R0阻值为10Ω,热敏电阻Rx(Rx阻值随温度变化关系如下图所示).
原理:当温度低于20℃时,即可认为婴儿已将被子踢开.
元件:3V恒压电源,开关S,电压表,定值电阻R0阻值为10Ω,湿敏电阻Rx(Rx阻值随湿度变化关系如下图所示).
原理:当湿度大于80%时,即可认为婴儿已尿床.
①请用笔画线代替导线完成电路连接________.要求:温度越高,电压表示数越小;温度越低,电压表示数越大.
②当电压表示数________(大于/小于)________?V时,即可认为婴儿已将被子踢开.
①请用笔画线代替导线完成电路连接________.要求:湿度越大,电压表示数越大;湿度越小,电压表示数越小.
②当电压表示数________(大于/小于)________?V时,即可认为婴儿已尿床.
后续:对于该电路,指导老师认为,还可与电阻________(R0/Rx)并联一个适当规格的电子发声器,婴儿将被子踢开后,电子发声器两端电压超过设定值,就会发出报警声.
后续:对于该电路,指导老师认为,还可与电阻________(R0/Rx)并联一个适当规格的电子发声器,婴儿尿床后,电子发声器两端电压超过设定值,就会发出报警声.
五、计算题(共2题;共14分)
21.如图,电流表的量程是0~0.6A、电压表的量程是0~15V,R1的电阻是20Ω,电源电压18V,变阻器R3的阻值范围是0~200Ω.灯泡电阻不变.(请画出每个小题的等效电路图)
(1)只闭合开关S3时,电流表示数为0.3A,则R2的电阻为多大?
(2)只闭合S1、S3和S4时,在不损坏电流表的情况下,滑动变阻器接入的阻值不得小于多少?
(3)只闭合S2、S4
,
在不损坏电流表、电压表的情况下求滑动变阻器允许连入的最大最小电阻值之比.
小华同学在家庭实验室进行“改造小台灯”的实践活动,请你也加入到他的实践活动中.(电源电压恒定,设灯丝电阻不变)
(1)当滑片P从a端滑到b端时,电流表示数在0.5A~1A间变化,电压表示数在0V~4﹣5V间变化,根据实验数据求出电源电压和小灯泡的电阻.
(2)请你计算出滑片P在a端、中点和b端时小灯泡的实际功率,并在坐标系中绘制出小灯泡实际功率随滑动变阻器连入电路中阻值变化的图象.(坐标系中已有曲线是该同学绘制的电路总功率随滑动变阻器连入电路中阻值变化的图象)
(3)请你根据坐标系中两条曲线给出的信息,分析该电路能量转化效率.(写出分析过程和结论,小灯泡消耗的电能为有效能量)
六、综合题(共2题;共15分)
23.阅读短文,回答问题
电子冰箱
电子冰箱是利用珀尔贴效应制成的.所谓珀尔贴效应,是指当两种不同的导体相连,并与一个直流电源连接成通路时,在两导体的结点处有吸热或者放热的现象发生(如图甲).此效应是可逆的,即当电流方向改变时,原来的吸热端变为放热端,而原来的放热端变为吸热端(如图乙).
该效应的物理解释是:电荷在导体中运动形成电流.由于电荷在不同的材料中处于不同的能级,当它从高能级向低能级运动时,便释放出多余的能量;相反,从低能级向高能级运动时,从外界吸收能量.能量在两材料的交界面处以热的形式吸收或放出.
科学家发现:P型半导体和N型半导体在应用中吸放热效果更明显.
电子冰箱简单结构为:将P型半导体、N型半导体、以及铜板、铜导线连成一个回路,铜板和导线只起导电作用,回路由
12V直流电供电(如图丙),接通电流后,一个接点变冷(冰箱内部),另一个接头散热(冰箱后面散热器).
为了取得更大的制冷效果,实际的电子冰箱是把多对PN型半导体按图丁连接起来的.
(1)电子冰箱应该使用________?(直流/交流)电源供电.???
(2)如果某种电荷从P型半导体通过结点至N型半导体时需要从外界吸收能量,则这种电荷是在________(P型/N型)
半导体处于较高的能级.
(3)如果在丁图中加装可以改变电流方向的开关,则在必要时________?(也可以/不可以)将食物放在电子冰箱内加热.???
(4)如图丁所示,多对PN型半导体对是________?(串联/并联)连接的.???
(5)如图丁所示,应该将________?(上面/下面)的绝缘陶瓷片置于电子冰箱内部来制冷.
24.?如图为一种电磁继电开关,图中
为电磁铁线圈.
不通电时,继电器不吸合,如图
所示,三对常闭接点
与
’接通,
与
’接通,
与
’接通;三对常开接点
与
’、
与
’、
与
’均不相通.
通电时,继电器吸合,如图
所示,三对常闭接点
与
’、
与
’、
与
’均不相通;三对常开接点
与
’、
与
’、
与
’均接通.
某学校学生社团有一台用上述电磁继电开关成的智力竞赛的抢答显示系统(抢答机),如图
所示.图中
、
、
是按钮式开关按下时接通,松手时自动弹起为断开,该抢答机可供两个参赛队使用.主持人宣布问题,然后说“现在开始”以后,最先按下按钮的队的指示灯点亮,其余任何一个队再按按钮则无任何反应,而亮灯的队松开按钮后其指示灯依然点亮.若在主持人说“现在开始”前任何一个队违规提前按按钮,导致自己的指示灯点亮,主持人即可判定该队犯规.为了解除某队指示灯点亮状态,主持人只需按一下自己操作台上的按钮
,即可恢复初始的待命状态.
(1)当按一下
后,用若干个箭头标明电路中电流的走向.
(2)现在为满足三个队参加比赛,必须增加一个供第三队使用的线路,为此需将原线路改装,技术人员已经将部分线路连好,如图
所示,请你将尚未完成的接线继续接妥,使其整体成为一台供三个队参赛的抢答机.
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】
B
【解析】【解答】解:当只闭合S2时,电流从电源正极出发后依次经过两盏灯泡,则它们是串联在一起的.
故选B.
【分析】电路元件的连接有串联和并联两种方式:
(1)串联电路只有一条电流路径,流过一个元件的电流同时流过另一个元件,因此各元件相互影响;
(2)并联电路中有多条支路,所以各元件独立工作、互不影响.
2.【答案】
C
【解析】
【分析】先根据选项判断出电路的连接方式,再根据欧姆定律和电路的三种状态进行解答.
【解答】A、只闭合S1时,灯泡L2处于断路状态,电路为灯泡L1的简单电路,故A错误;
B、若电压表和电流表位置对调,此时电压表串联在电路中,由于电压表的阻值很大,电路中的电流会很小,所以闭合S1、S2后,则两表都不会烧坏,故B错误;
C、若先闭合S1
,
再闭合S2
,
电压表读数仍然等于电源电压,所以不变;由于此时两只灯泡是并联的,总电压不变,总电阻减小,所以电流增大,即电流表读数变大,故C正确;
D、若灯L1被短路,会造成电源短路,灯L1、灯L2不亮,电流表损坏,故D错误.
故选C.
【点评】解决此类问题要结合电流表和电压表的使用、串并联电路的规律进行分析解答
3.【答案】
D
【解析】【解答】解:电压表与灯泡串联后与电流表并联,而电流表相当于一根导线,将电源的正负极直接连接在了一起,即电路形成电源短路,故电压表不会烧坏,而电流表会被损坏,电流表烧坏后,电压表测量电源电压.
故选D.
【分析】由于电压表的电阻很大,因此电压表必须并联在电路中,否则电流会形成开路;而电流表的内阻很小,因此电流表与被测用电器串联,否则用电器会被短路.
4.【答案】
D
【解析】【解答】解:电流表在电路中相当于导线,电压表在电路中相当于断路,简化电路后可知:
A、图中有两条电流的路径,为并联电路,电流表A2串联在干路中,测的是干路电流,故A不合题意;
B、图中只有一条电流的路径,为串联电路,两个电流表均测量的是串联电路的电流,故B不合题意;
C、图中有两条电流的路径,为并联电路,电流表A2串联在干路中,测的是干路电流,故C不合题意;
D、图中有两条电流的路径,为并联电路,电流表A2与灯L2串联在同一支路中,测的是通过L2的电流,故D符合题意.
故选D.
【分析】首先根据电流的路径判断电路的串并联,再根据电流表所串联的位置确定电流表的测量对象,最后做出判断.
5.【答案】
D
【解析】【解答】解:A、开关闭合后灯泡L1被短路,不合题意;
B、两只灯泡并联,开关控制干路,本题要求开关控制支路,不合题意.
C、两只灯泡并联,开关控制灯泡L2
,
不合题意;
D、两只灯泡并联,开关控制灯泡L1
,
符合题意;
故选D.
【分析】从实物图中可以看出,两只灯泡并联,开关控制灯泡L1
,
据此对各个选项逐一分析
6.【答案】
B
【解析】【解答】由题意分析可知,两个电阻能独立工作,所以它们应是并联关系,两个开关分别只能控制其中的一个电阻,所以可知,每个电阻都要与一个开关串联,符合这个规律的电路只有B图,
故答案为:B.
【分析】本题考查学生设计电路的能力。两个电阻能独立工作,所以它们应是并联关系,两个开关分别只能控制其中的一个电阻。
7.【答案】
C
【解析】【解答】解:A、只闭合S1时,由于S2的断开,灯泡L2没有接通,电路中只有灯泡L1连入电路,则L1发光、L2不发光.A不符合题意.
B、只闭合S2时,由于S1在干路上,处于断开状态,电路没有形成通路,则灯泡都不亮,B不符合题意
C、D、闭合S1、S2时,电流分两路分别流入L1、L2
,
L1、L2并联,则A2与L2串联,所以测L2电流.C符合题意,D不符合题意.
故答案为:C.
【分析】本题考查学生的电路分析能力,是电学中最基本也最难的一个知识点。会根据电路图,及题目的要求通断开关,分析电路。可以在草稿纸上把电路图画出来,然后利用拆除法,擦掉断开的开关进行分析。然后利用--串联电路各个用电器相互响;并联电路中各个支路互不影响--这一知识分析。
二、填空题
8.【答案】
并联;小于
【解析】【解答】解:(1)一盏路灯烧了,其它路灯仍然亮着,说明各路灯互不影响,是并联的;(2)在用电高峰期,灯泡两端的电压比较低,低于灯泡的额定电压,此时灯泡的实际功率低于额定功率,因此路灯比较昏暗.
故答案为:并联;小于.
【分析】(1)串联电路中,电流只有一条路径,各用电器互相影响;并联电路中,电流有多条路径,各用电器互不影响.(2)灯泡两端的功率是由它两端电压的高低决定的,当实际电压等于额定电压时,实际功率等于额定功率;当实际电压高于额定电压时,实际功率高于额定功率;当实际电压低于额定电压时,实际功率低于额定功率.
9.【答案】
电压表;电流表
【解析】【解答】解:要使电阻R1、R2并联,由图可知电流必须从开关S分别流入支路R1、支路R2和仪表乙,然后流回负极,所以甲为电压表;乙为电流表.
如果甲为电流表,乙为电压表,这R2会被短路,因此这种情况错误.
故答案为
电压表;电流表
【分析】电压表并联在电路中,在电路中可以看作开路;电流表必须串联在电路中,在电路中相当于导线;因此根据仪表的连接方式以及在电路中的作用解答本题.
10.【答案】AC;BD;B;C
【解析】【解答】解:若接线柱A与C连接,接线柱B与D连接,则电路中有两条电流的流通路径,所以灯L1、L2并联,如下图:
若连接B、C接线柱,电路中电流只有一条流通路径,则L1、L2为串联电路;如下图:
故答案为:AC;BD;B;C.
【分析】在串联电路中各用电器首尾相接,电路中电流只有一条路径,各用电器之间相互影响;
在并联电路中各用电器并列连接,电路中电流有多条路径,各用电器之间互不影响.
11.【答案】并;甲
【解析】【解答】解:(1)由于家庭电路中各用电器互不影响,因此电视机、电饭煲等家用电器之间是并联连接;(2)甲图的使用方法是正确的,手接触笔尾金属体.
乙图的使用方法是错误的,手没有接触笔尾金属体,测电笔接触火线或零线,氖管都不发光.故答案为:并;甲.
【分析】(1)家庭电路中各用电器互不影响,并联连接;(2)正确使用测电笔:手接触笔尾金属体,笔尖接触导线,氖管发光,导线是火线;氖管不发光的是零线.手千万不要接触笔尖金属体.
12.【答案】并联;各个电脑能独立上网
【解析】【解答】解:同一台路由器为多台电脑提供网络服务,一台电脑不工作,其它电脑不受影响,所以根据并联电路的特点可知,各接口之间是并联的.
故答案为:并联;各个电脑能独立上网.
【分析】用电器串联时,任何一只用电器开路,则其它用电器都不能正常工作;并联电路可以使几个用电器在工作时互不影响.
13.【答案】
a;4:1
【解析】【解答】解:∵P=UI=
∴当电阻较大时,电功率较小,即开关接a时,是保温状态;
加热时的总功率P总=
,保温时的功率P保=
=
;
∴P总:P保=
:
=4:1.
故本题答案为:a;4:1.
【分析】由电功率的公式P=UI=
知,当电阻较大时,电功率较小;分别计算两种情况下的电功率的表达式进行比较.
14.【答案】L1、L2;并;L1、L2;串;L1、L2、L3;并;都不;短路
【解析】【解答】解:(1)当开关S1、S2断开,S3、S4闭合时,L1、L2并联连接,因此灯泡L1、L2发光;(2)当开关S1闭合,S2、S3、S4断开时,L1、L2串联连接,因此灯泡L1、L2发光(3)当开关S2、S3、S4闭合,S1断开时,L1、L2、L3并联连接,因此灯泡L1、L2、L3发光;(4)当同时闭合开关S1、S3时,形成电源短路,灯泡都不会发光.
故答案为:L1、L2;并;L1、L2;串;L1、L2、L3;并;都不;短路.
【分析】本题考查学生的电路分析能力,是电学中最基本也最难的一个知识点。会根据电路图,及题目的要求通断开关,分析电路。可以在草稿纸上把电路图画出来,然后利用拆除法,擦掉断开的开关进行分析。
三、作图题
15.【答案】
解:如图所示:
【解析】【解答】S为房间电路总开关,则S接在干路中;闭合开关S1
,
两盏吊灯L1
,
L2都亮,则S1同时控制L1
,
L2
,
L1
,
L2是并联在电路中的;闭合开关S2
,
壁灯L3和床头灯L4只有一个会亮,这说明L3和床头灯L4是并联的,S2与L3、L4其中的一个是相连接的;S3为单刀双掷开关,S3拨到a处时壁灯L3亮,且可以有S4控制它有两个同亮度,这说明S4控的断开与闭合能改变这条支路的电流,所以电路中需要一个电阻,S4与该电阻是并联在一起的;S3拨到b处床头L4灯亮,且床头灯亮度可调,说明滑动变阻器与L4是串联在一起的;
电路图如图所示:
【分析】根据各用电器可以分别工作,是并联电路,再根据不同的开关控制不同的用电器,滑动变阻器串联能调节灯泡的亮度等要求画出电路图.
16.【答案】解:由题意可知,两个开关相互影响,故两个开关串联。如图所示。
【解析】【分析】本题考查学生设计电路的能力。串联:把电路元件逐个顺次连接起来的电路,叫串联电路,串联电路用电器相互影响。
并联:把电路元件并列地连接起来的电路,叫并联,并联电路中各个支路是互不影响的。
17.【答案】
【解析】【解答】解:由题意可知,两灯泡并联,开关和电流表A1位于干路,电流表A2位于L2支路,电压表并联在L2两端,如下图所示:
连接实物图时,先让两节干电池串联连接,然后从正极出发依次将开关、灯泡L1、电流表A1和负极相连,然后把电流表A2和灯泡L2串联后并联在灯泡L1两端;由于电流表A2位于L2支路,可以选择小量程,而A1位于干路,可以选择大量程,然后把电压表并联在L2两端,由于电源电压为3V,则电压表量程选择小量程的即可;如下图所示:
;
【分析】结合题意,判断电路的连接方式及明确电表的位置,画出电路图,根据电路图连接实物图即可.
四、实验探究题
18.【答案】
(1)保护电路,防止电流过大,烧坏电流表和电源
(2)1
(3)10Ω
(4)
【解析】【解答】解:(1)如果没有电阻R的话,探测器有被短路的可能,烧坏电流表和电源,故R的作用是保护电路,防止电流过大,烧坏电流表和电源;(2)由表格数据可知,BC、BD、CD间的电流是定值,则它们之间的电阻是定值电阻,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,由I=
可得,BC、BD、CD间的电阻值分别为:
RBC=
﹣R=
﹣5Ω=10Ω,RBD=
﹣R=
﹣5Ω=5Ω,RCD=
﹣R=
﹣5Ω=15Ω,因RCD=RBC+RBD
,
所以,BC间为一定值电阻阻值为10Ω,BD间为一定值电阻阻值为5Ω,CD间为两电阻串联,由表格数据可知,AB、AC、AD间电流是变化的,则它们之间有滑动变阻器,当滑动变阻器接入电路中的电阻为零,10Ω的定值电阻R1和5Ω的定值电阻R2分别接入电路中时电路中的最大电流分别为:
I1=
=
=0.2A,I2=
=
`=0.3A,结合表格数据可知,AC间滑动变阻器与10Ω的定值电阻串联,AD间滑动变阻器与5Ω的定值电阻串联,因AB间电流最大时的阻值RAB=
﹣R=
﹣5Ω=1Ω,小于两定值电阻的阻值,所以,AB间只有滑动变阻器,且未将滑动变阻器调到阻值最大、最小位置;由第二次数据可知,电路中的电流最小为IAC′=0.12A,则滑动变阻器的最大阻值:
R滑=
﹣R﹣R1=
﹣5Ω﹣10Ω=10Ω;综上可知,AB之间只有滑动变阻器,AC间10Ω的定值电阻与滑动变阻器串联,AD间5Ω的定值电阻与滑动变阻器串联,BC间只有10Ω的定值电阻,BD间只有5Ω的定值电阻,CD间5Ω和10Ω的定值电阻串联,电路图如下图所示:
?
故答案为:(1)保护电路,防止电流过大,烧坏电流表和电源;(2)1;(3)10Ω;(4)如上图所示.
【分析】(1)如果没有电阻R的话,探测器有被短路的可能,据此进行解答;(2)由表格数据可知,BC、BD、CD间的电流是定值,则它们之间的电阻是定值电阻,根据电阻的串联和欧姆定律分别求出它们之间的电阻,根据电阻判断定值电阻的阻值和连接;由表格数据可知,AB、AC、AD间电流是变化的,则它们之间有滑动变阻器,当滑动变阻器接入电路中的电阻为零电路中的电流最大,根据电阻的串联和欧姆定律求出两电阻接入电路中时电路中的最大电流,然后确定两者的位置,再根据欧姆定律求出AB间电流最大时的阻值确定AB间的连接方式,进一步确定未将滑动变阻器调到阻值最大、最小位置;综上分析确定电路连接方式.
19.【答案】
(1)用电器;电能转化为化学能
(2)吸引轻小物体;异种电荷相互吸引
(3)并联;开关
(4)并联;变大
(5)D
【解析】【解答】(1)给汽车蓄电池充电时,电能转化为化学能储存在电池中,蓄电池相当于用电器。(2)当闭合开关S1、S2后,风扇旋转吸入含有颗粒物空气,因为带电体具有吸引轻小物体的性质,所以当颗粒物质接近带有负电荷的光洁金属网C时会被快速吸引过来;当颗粒物快速通过光洁金属网C后,会带上负电荷,因为正负电荷会相互吸引,所以会被带有正电荷的棉芯D吸附住。(3)小星发现,汽车在转弯前,爸爸拨动转向横杆,汽车同侧前后两个转向灯同时亮、同时灭,但其中一个损坏时,另外一个仍能正常工作,说明两灯并联,且开关在干路上,所以前后两个转向灯并联在一起,转向杆相当于开关。(4)路口交通指示灯由红、绿、黄三种颜色组成,且每一个灯都可以单独工作,所以是并联的;
因为干路电流等于支路电流的和,所以红灯快结速时黄灯也同时亮了,此时电路中的总电流变大。(5)根据题意,灯与铃工作互不影响,所以灯和铃并联;
S不接通,电路不工作,所以S串联在电路中;
有人坐在其中一个座位上,座位下对应的动合开关S1或S2接通,指示灯点亮同时铃响,所以S1和S2应分别接在灯和铃的支路上,控制灯和铃的通断;
系上安全带后,安装在插座内对应的动断开关S1’和S2’断开,安全带指示灯熄灭同时铃不响,说明S1’和S2’也分别控制灯和铃的通断,所以S1’和S2’也分别接在灯和铃的支路上,D符合题意。
故答案为:
(1).
用电器???
(2).
电能转化为化学能???
(3).
吸引轻小物体???
(4).
异种电荷相互吸引???
(5).
并联???
(6).
开关???
(7).
并联???
(8).
变大???
(9).
D
【分析】消耗电能的是用电器,开关电路通断的是开关,用电器可以分别工作的电路是并联电路,带电体可以吸引轻小物体.
20.【答案】
;大于;;大于;1;R0;1;R0
【解析】【解答】解:电路一:(1)根据题意可知电压表的示数随温度的变化而变化,则定值电阻R0与热敏电阻应串联,
由图象可知,当热敏电阻的温度降低时,其阻值减小,电路中的总电阻减小,
∵I=
,
∴电路中的电流增大,定值电阻两端的电压增大,
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
∴热敏电阻两端的电压减小,
由以上可知,电压表并联在R0两端时,电压表的示数会随温度的降低而增大,然后各电路元件串联组成电路,如下图所示:
;(2)由图象可知,当湿度为80%时,湿敏电阻Rx=20Ω,
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
∴电路中的电流:
I=
=
=0.1A,
电压表的示数:
U0=IR0=0.1A×10Ω=1V,
∵电压表的示数随湿度的增大而增大,
∴电压表的示数大于1V时,即可认为婴儿已将被子踢开;(3)∵电子发声器两端电压超过设定值时才会报警,即温度降低时电子发声器两端电压增大,
∴电子发声器应并联在R0两端.
电路二:(1)根据题意可知电压表的示数随湿度的变化而变化,则定值电阻R0与湿敏电阻应串联,
由图象可知,当湿敏电阻的湿度增大时,其阻值减小,电路中的总电阻减小,
∵I=
,
∴电路中的电流增大,定值电阻两端的电压增大,
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
∴湿敏电阻两端的电压减小,
由以上可知,电压表并联在R0两端时,电压表的示数会随湿度的增大而增大,然后各电路元件串联组成电路,如下图所示:
;(2)由图象可知,温度为20℃时,热敏电阻Rx=20Ω,
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
∴电路中的电流:
I=
=
=0.1A,
电压表的示数:
U0=IR0=0.1A×10Ω=1V,
∵电压表的示数随温度的升高而增大,
∴电压表的示数大于1V时,即可认为婴儿已尿床;(3)∵电子发声器两端电压超过设定值时才会报警,即湿度增大时电子发声器两端电压增大,
∴电子发声器应并联在R0两端.
故答案为:(两个电路中的任意一个均可)(1)如上图所示;(2)大于;1;(3)R0
.
【分析】电路一:(1)根据题意可知电压表的示数随温度的变化而变化,则定值电阻R0与热敏电阻应串联,根据图象可知温度降低时热敏电阻的变化,电路中总电阻的变化,根据欧姆定律可知电路中电流和定值电阻两端的电压变化,根据串联电路的电压特点可知热敏电阻两端的电压变化,据此判断电压表所测的电路元件,然后组成电路;(2)当温度低于20℃时,即可认为婴儿已将被子踢开,根据图象读出温度为20℃时热敏电阻的阻值,根据电阻的串联特点和欧姆定律求出电路中的电流,再根据欧姆定律求出电压表的示数;(3)由题意可知,电子发声器两端电压超过设定值时才会报警,根据温度降低时热敏电阻和定值电阻两端的电压变化判断并联的位置;
电路二:(1)根据题意可知电压表的示数随湿度的变化而变化,则定值电阻R0与湿敏电阻应串联,根据图象可知湿度升高时热敏电阻的变化,电路中总电阻的变化,根据欧姆定律可知电路中电流和定值电阻两端的电压变化,根据串联电路的电压特点可知湿敏电阻两端的电压变化,据此判断电压表所测的电路元件,然后组成电路;(2)当湿度大于80%时,即可认为婴儿已尿床,根据图象读出湿度为80%时湿敏电阻的阻值,根据电阻的串联特点和欧姆定律求出电路中的电流,再根据欧姆定律求出电压表的示数;(3)由题意可知,电子发声器两端电压超过设定值时才会报警,根据湿度增大时湿敏电阻和定值电阻两端的电压变化判断并联的位置;
五、计算题
21.【答案】
(1)解:只闭合开关S3时,R1、R2串联,电流表测电路中的电流,等效电路图如下图所示:
电路中的总电阻为:
,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,R2的电阻:
答:R2的电阻为40Ω
(2)解:只闭合S1、S3和S4时,R2与R3并联,电流表测干路电流,等效电路图如下图所示:
因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,通过R2的电流:
,
当电流表的示数
时,滑动变阻器接入电路中的电阻最小,
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以,通过R3的最大电流:
,
则滑动变阻器接入电路的最小阻值:
答:只闭合S1、S3和S4时,在不损坏电流表的情况下,滑动变阻器接入的阻值不得小于120Ω
(3)解:只闭合S2、S4时,R1与R3串联,电压表测R3两端的电压,电流表测电路中的电流,等效电路图如下图所示:
当电路中的电流
时,R3接入电路中的电阻最小,此时电路中的总电阻:
,
则滑动变阻器接入电路中的最小阻值:
,
当电压表的示数
时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,R1两端的电压:
,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,电路中的电流:
解得:
,
则滑动变阻器允许连入的最大最小电阻值之比:
答:只闭合S2、S4
,
在不损坏电流表、电压表的情况下,滑动变阻器允许连入的最大最小电阻值之比为10:1
【解析】【分析】根据闭合不同的开关形成不同的电路,结合串并联电路的电流和电压规律,结合欧姆定律计算电路中的电流或电阻.
22.【答案】
(1)解:分析电路可知,当电流表示数为0.5A时,电压表示数为4.5V;
当电流表示数为1A时,电压表示数为0V,
则有U电=1A×RL①
U电=4.5V+0.5A×RL②,
综合①②式可得出,RL=9Ω,U电=9V,Rab=9Ω;
答:灯泡电阻为9Ω,电源电压为9V;
(2)解:当滑片在a端时,Ia=1A,Pa=Ia2RL=(1A)2×9Ω=9W,
当滑片在中点时,
I中=
,
;
当滑片在b端时,Ib=0.5A,Pb=Ib2RL=(0.5A)2×9Ω=2.25W.
将滑动变阻器阻值与对应的功率对应的点在图中描出,连线可得对应的图象.
答:滑片在a时,小灯泡的功率为9W,滑片在中点时灯泡的功率为4W,滑片在b端时灯泡功率为2.25W,图象如图所示;
(3)解:由图象可知,随着滑动变阻器接入电路的阻值增大,该电路的能量转化效率越来越低.
答:随滑动变阻器接入电阻的变化,该电路的能量转化效率越来越低.
【解析】【分析】(1)由图可知,灯泡及滑动变阻器串联,电压表测R两端的电压,故可知当滑动变阻器接入电阻最大时,电流表示数最小,电压表示数最大;则由题意利用欧姆定律可求得电源电压及灯泡的电阻;(2)当滑片在a点时,可知电流值,由功率公式P=I2R可求得功率;滑片在中点时,由欧姆定律可求得电路中电流,由功率公式求得功率;滑片在b点时,由已知可得电流,由功率公式可求得功率;(3)分析图象可得出随滑动变阻器接入电阻的变化,能量的转化效率呈下降趋势.
六、综合题
23.【答案】
(1)直流
(2)N型
(3)也可以
(4)串联
(5)下面
【解析】【解答】(1)由题意可知,电路由12V直流电供电,故电子冰箱应该使用直流电源供电。(2)如果某种电荷从P型半导体通过结点至N型半导体时需要从外界吸收能量,属于从低能级向高能级运动,则这种电荷是在N型半导体处于较高的能级。(3)由于电荷在不同的材料中处于不同的能级,在运动时可吸热,也可放热,所以如果在丁图中加装可以改变电流方向的开关,则在必要时也可以将食物放在电子冰箱内加热。(4)由题意知,电路中只有一个回路,因此多对PN型半导体对是串联连接的。(5)结合图丙可知,当电流从N流向P时,是吸热,相反,是放热,故图丁中应该将下面的绝缘陶瓷片置于电子冰箱内部来制冷,这样才能起到吸热的作用。
【分析】本题所涉及的知识是我们所没能从教材中直接学到的,但认真阅读材料,从中找出相应的信息,并结合自已原有的知识进行解答,体现了运用物理知识解决问题的能力.
24.【答案】
(1)根据电路中的电流方向是从电池的正极出来,回到负极,
通电时,继电器吸合,如图
所示,三对常闭接点
与
’、
与
’、
与
’均不相通;三对常开接点
与
’、
与
’、
与
’均接通,画出电流方向.
(2)根据抢答机的用途,当一个队按下开关时,其余任何一个队再按按钮无任何反应,这就要求当一个队按下开关时,要切断其他队的电磁铁线圈电路。即每一个电磁铁线圈电路都要经过其他两个点的常闭接点,当其中一个队的开关闭合时,其他两的常闭接点断开,使其他两个电磁铁线圈断路,所以连接如图:
【解析】【分析】(1)根据电源外部的电流方向是从电池的正极出来经用电器回到电池负极,再结合开关的状态进行标电流方向即可;
(2)根据抢答机的用途,当一个队按下开关时,其余任何一个队再按按钮无任何反应,这就要求当一个队按下开关时,要切断其他队的电磁铁线圈电路,进行分析即可。