第4章第7节 电路分析与应用—浙教版八年级科学上册讲义（机构）（含答案）

1181100012344400第7节 电路分析与应用
1、欧姆定律
导体中的电流（I），跟这段导体两端的电压（U）成正比，跟这段导体的电阻（R）成反比。
公式：false 变形公式：U=IR R=false
2、串并联电路中电流、电压和电阻的关系
（1）串联电路：
电流关系：串联电路，电流处处相等。
false
电压关系：串联电路，电源两端的总电压等于各用电器两端的电压之和。
false
电阻关系：串联电路，总电阻等于各用电器的电阻之和。
false
对于串联电路，电流处处相等，所以由于各用电器电阻的阻值不同，所以各用电器两端所分得的电压也不同；由欧姆定律可推得：串联电路中，用电器的阻值越大，用电器两端分得的电压也就越大。（串联分压）
（2）并联电路：
电流关系：并联电路，干路上的总电流等于通过各支路用电流之和。
false
电压关系：并联电路，支路两端电压等于电源总电压。
false
电阻关系：并联电路的总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数和。
false
对于并联电路，各支路电压等于干路电压，由于各支路电阻大小不同，所以各支路的电流大小不同，由欧姆定律可知：并联电路中，支路电阻越大，所测得的电流越小。（并联分流）
2025650287655（3）串并联电路：对于既有串联也有并联的电路来说，分析时，可将并联电路看做一个整体进行分析。
3、电路简化：
⑴对于电路中存在的电流表，由于其电阻极小，因此可以用导线将其取代；
⑵对于电路中存在的电压表，由于其电阻极大，因此可以看作断路而直接将电压表去掉；
⑶对于电路中存在的短路、断路的这部分电路，由于实际没有电流通过，因此也可以直接将该部分电路去掉；
4.电表对应
经过电路简化后，电路中基本只出现电源、用电器，电路显得比较简单，把刚才去掉的电表复原上去，。
5.电路判断
结合串并联电路的知识、综合题意进行判断，比如电表的测量分析、电路连接的分析、电路故障的分析、动态电路各电表的示数变化情况等。
一、欧姆定律的计算
3181350244475例1、如图所示的电路中，电源电压恒为30V，电阻R1为15Ω。同时闭合开关S1、S2时，电流表的示数为2.5A。求：
（1）通过电阻R1的电流。
（2）电阻R2的阻值。
例2、如图1所示的电路中，定值电阻R1为10欧，R2为滑动变阻器，电源电压保持不变。闭合开关S后，滑片P从b端移动到a端的过程，电压表示数U与电流表示数I的关系图象如图2所示。求：
（1）电源电压；
（2）滑动变阻器的最大阻值。

例3、通过A,B两个电路元件的电流与其两端电压的关系如图所示。元件A的电阻值 元件B的电阻值(选填“大于”、“小于”或“等于”)；将A，B串联后接入电路，当通过A的电流为0.2A时，A和B两端的总电压是 V；将A，B并联后接入电路，当通过B的电流为0.2A时，A两端的电压是 V。
3829050524510例4、亮亮设计了一个用电压表的示数变化反映环境温度变化的电路，其电路原理图如图甲所示。其中，电源两端电压U＝4 V(恒定不变)，电压表的量程为0～3 V，R0是定值电阻， R0＝300 Ω，Rt是热敏电阻，其电阻随环境温度变化的关系如图乙所示。闭合开关S后，求：
(1)当环境温度为40 ℃时，热敏电阻Rt的阻值是多少？
(2)当环境温度为40 ℃时，电压表的示数是多少？
(3)电压表两端电压不能超过其最大测量值，则此电路所允许的最高环境温度是多少？
例5、如图所示，是物理课外实践活动小组设计的风力测量仪的电路示意图。其电源电压U=3V，电路保护电阻R1=20Ω，均匀电阻丝的阻值为R2=3Ω，金属丝（电阻忽略不计）的上端固定在0点，下端系有一块塑料片A，当风从右向左吹动塑料片时，金属丝向左摆动并与电阻丝保持良好的接触，风力表由电压表改装而成。
（l）无风时，塑料片竖直下垂，电压表示数是多少？电路中的电流是多少？
（2）风力最强时，金属丝滑至电阻丝的最左端，电压表的示数是多少？
（3）为什么不在电路中串联电流表，把电流表改装成风力表？
二、动态电路分析
滑动变阻器与用电器串联：
387352221230如图，当滑动变阻器滑片由a到b的过程中，滑动变阻器的阻值逐渐增大，所以，串联电路中，总电阻的大小也是不断增大的；由于串联电路中的总电压保持不变，所以由欧姆定律：false，所以电路中的电流减小。所以电流表示数减小；对于电压表，电压表测量滑动变阻器的电压，滑动变阻器阻值增大，电流减小，不好分析，所以分析R1的电压变化情况：由欧姆定律得false，所以R1 两端电压减小。由false,得到电压表的变化情况是升高。



滑动变阻器与用电器并联：
如图所示，当滑动变阻器滑片由a到b的过程中，滑动变阻器的阻值逐渐增大，由于并联电路各支路两端的电压不变，所以由欧姆定律：false，可以判断，滑动变阻器两端的电流变化情况 ，定值电阻R两端的电压表的变化 ，干路中电流表的示数 。
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常规分析方法：局部电阻变化→总电阻变化→总电流变化→局部电流、电压变化（先分析定值电阻的电流、电压的变化，再分析局部电阻变化的那部分电路的变化情况）
例1、如图是各种伏安法测电阻的实验电路图，当滑片P向右移动时，请你分别判断各电路中电流表和电压表的示数变化。
例2、如图所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关S，向右移动滑动变阻器滑片P的过程中( )
3867150193040A. 电流表A示数变大
B. 电压表V2示数变小
C. 电压表V1示数与电压表V2示数的差值变大
D. 电压表V1示数与电流表A示数的比值变大
例3、从2011年5月1日起，驾驶员酒醉后驾车要负刑事责任。酒精测试仪可检测驾驶员是否酒后驾车，如图所示是它的原理图。图中R1为定值电阻，酒精气体传感器R2的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小，如果驾驶员呼出的酒精气体浓度越大，那么测试仪的（ 　 ）
281241554610A．电压表示数不变
B．电压表示数越大
C．通过传感器的电流越小
D．传感器两端的电压越大
例4、如图所示为某科技创新小组设计的水位计工作原理图，容器中的绝缘浮子随水位的升降带动滑动变阻器R的滑片P升降，并通过电压表V显示的数据来反应水位的升降情况．L是一个指示灯，电路各部分接触良好．当容器中的水位最低时，滑片P位于变阻器R的a端，则（???? ）

A.?当水位不变时，电压表V示数不变，指示灯L不亮
B.?当水位上升时，电压表V示数变小，指示灯L变亮
C.?当水位上升时，电压表V示数变大，指示灯L变暗
D.?当水位下降时，电压表V示数变大，指示灯L变亮
3183890282575例5、如图所示的电路中，电源电压和灯L的阻值均保持不变，当开关S闭合后，在变阻器的滑片P从中点向下滑动的过程中，下列说法正确的是（ ? ）
A. 电压表的示数变大
B. 灯L的亮度变暗
C. 电流表A1的示数变大
D. 电流表A2的示数变小
三、最值问题
1、定量的分析变化电路中滑动变阻器连入电路的阻值、电流表、电压表示数的变化范围，一般会有“保证电路安全”等限定条件。“电路安全”指不能超过用电器的额定电流（额定电压），一般有灯泡、滑动变阻器等；不能超过电表的量程，一般有电流表和电压表。
3、一般的思路：分析电路连接和电表的测量对象动态分析（找到由于电阻的变化引起的电流、电压的变化）画出临界情况对应的等效电路图，应用欧姆定律相关公式和串并联电路规律求解。
例1、如图所示电路中，电源电压为10V，且保持不变，电阻R1=20Ω，滑动变阻器R2的最大阻值是30Ω，则当滑片P在滑动变阻器上滑动时，电流表、电压表上示数变化的范围分别是（　　）
304419012700A．0.2A～0.5A，0V～6V
B．0.2A～0.3A， 0V～6V
C．0.2A～0.5A，4V～10V
D．0.2A～0.5A，4V～6V
例2、如图所示的电路中，电源两端电压为 6V 且保持不变，定值电阻R1 的阻值为 10?，滑动变阻器 R2 的最大阻值为 20?，电压表接入电路的量程（0～3）V，电流表接入电路的量程（0～0.6）A。闭合开关 S，将滑动变阻器的滑片 P 由 b 端缓慢向 a 端移动，直至某一电表的指针达到满偏。有关变化下列说法正确的是（ ???）
319976595885①电压表的示数变大，电流表的示数变大??
②电流表的示数变化范围为 0.2A～0.6A
③电压表的示数变化范围为 2V～6V??
④R2 阻值变化范围为 20 ?～10 ?
⑤指针达到满偏的是电流表
A.?只有②⑤正确????????????B.??只有③④正确?????????C.?? 只有①④正确????????????????????D.??都正确
4098290402590例3、在如图所示电路中，电源电压恒为6V，电阻R1的阻值为10Ω，滑动变阻器R2上标有“20Ω 2A”字样，电流表所用量程为0～3A．闭合开关S．求：
(1)通过电阻R1的电流；
(2)为保证电路安全，滑动变阻器R2连入电路的阻值范围．
四、电路的故障分析
1、串联电路单故障判断方法

2、并联电路单故障判断方法

总结：常见的电路故障及原因
故障
原因
闭合开关后，灯泡忽明忽暗，两表指针来回摆动
电路某处接触不良
闭合开关前灯泡发光，闭合开关后灯泡不亮了两表也无示数
开关与电源并联导致所有东西都被短路
闭合开关后，灯泡不亮电流表几乎无示数，电压表所呈示数几乎为电源电压
灯泡断路故电压表串联到了电路中或电流表与电压表位置互换
闭合开关后，无论怎样移动滑动变阻器的滑片灯泡亮度与两表示数均无改变
变阻器没有按照一上一下的方法来接
闭合开关后，无论怎样移动滑片灯泡都不亮
电路某一处断路或灯泡被导线或电流表短路
例1、如图所示，当开关S闭合后，两只灯泡均发光，两表均有示数。过一段时间后，发现电压表示数变为0，电流表示数增大。经检查除小灯泡外其余器材的连接良好，造成这种情况的原因可能是（ ）
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A．灯L1断路 B．灯L2短路 C．灯L1短路 D．灯L1、L2均断路
例2、如图所示，电压不变，两只电表均完好，开关S闭合后，发现只有一只电表的指针发生偏转，若电路中只有一个灯泡出现了故障，则可能是(　　)
3800475192405A．电压表指针发生偏转，灯泡L1短路
B．电流表指针发生偏转，灯泡L2断路
C．电压表指针发生偏转，灯泡L1断路
D．电流表指针发生偏转，灯泡L2短路
4198620140335例3、如图所示电路图，电源电压恒定。当开关S1、S2断开，S3闭合时，电流表的读数为0.50安，电压表的读数为2.50伏。当开关S1、S2闭合，S3断开时，由于电阻R1、R2中有一个电阻出现故障，电流表的读数为0.60安，电压表的读数为3.00伏。则电源电压为________伏，电路中出现的故障是________。

例4、在如图所示的电路中，开关电压保持不变，闭合开关S，电路正常工作。一段时间后，电流表A的示数变小，电压表V的示数不变。若故障只发生在电阻R1、R2上，用某完好的定值电阻R(R＞R2)替换R2，替换后电流表A的示数变大，电压表V的示数不变，则(　　)
A．R1一定断路 B．R1可能短路
C．R2一定断路　　 D．R2可能断路
例5、小应设计了如图所示的电路，电源电压不超过任意一盏灯泡正常工作的电压。下列说法正确的是（ ）
A.S1、S2闭合时，两灯泡串联?????? B.闭合S2，断开S1，两灯泡均不亮
C.S1、S2都闭合，灯泡L1被短路，L2变亮? D.闭合S2，断开S1，电压表、电流表有示数
参考答案：
1、例1、（1）通过电阻R1的电流；
（2）同时闭合开关S1和S2，电阻R1与R2并联，电流表测干路电流；
通过电阻R2的电流I2=I总-I1=2.5A-2A=0.5A；
电阻R2的阻值。
例2、（1）由图1可知，两电阻串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流。当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时，电路中的电流最大，由图2可知I1＝0.6安，由I＝可得，电源电压：U＝I1R1＝0.6安×10欧＝6伏
（2）由欧姆定律可知滑动变阻器的最大阻值：R2＝＝＝20欧
例3、小于；3.0；2.0。
例4、解：(1)根据图乙可读出环境温度为40 ℃时对应的Rt的阻值为200 Ω。
(2)环境温度为40 ℃时，根据电阻的串联特点可知：
R总＝R0＋R1＝300 Ω＋200 Ω＝500 Ω，则I＝＝＝0.008 A。由欧姆定律得：R0
两端的电压U0＝IR0＝0.008 A×300 Ω＝2.4 V。
(3)由题意可知，电压表示数允许最大值为3 V，且此时电路能够测量的温度最高；∴此
时电路中的电流为：I′＝＝＝0.01 A。∵串联电路两端的电压等于各部分电
路两端的电压之和，
∴U1′＝U－U0′＝4 V－3 V＝1 V，由欧姆定律得：此时热敏电阻的阻值R1′＝＝
＝100 Ω。根据图乙可查得热敏电阻的阻值为100 Ω时对应温度为80 ℃，即最高
温度为80 ℃。
例5、（1）无风时,电压表示数为0
电路中的电流 I=U/R总=U/R1+R2=3V/2欧+3欧=0.6A
（2）风力最强时 I=0.6A U2=IR2=0.6A*3欧=1.8V
（3）风力发生变化时,虽然电压表示数发生了改变,但电路中的电流不变,所以电流表改装为风力表,不能反映出风力的变化
2、例1、甲.电流表示数变小；电压表示数变小；
乙.电流表示数变小；电压表示数不变；
丙.电流表示数不变；电压表示数变大；
丁.电流表示数变小；电压表示数不变。
例2、D例3、B例4、C例5、D
3、例1、A例2、C
例3、（1）0.6A（2）3Ω~20Ω
4、例1、C例2、C例3、3V；电阻R1断路例4、C例5、B