初二期末备考针对性训练教案
——第四讲:电学基础
知识点1:电路基础知识
1.摩擦起电:物体之间的摩擦会使一个物体上的电子转移到另一个物体上,得到电子的那个物体就带负电了,另一个失去电子的物体就带等量的正电。这种现象称为摩擦起电。
2.电荷间的相互作用(同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引)(带电体具有吸引轻小物体的特性)
电路中电流:电路闭合时,在电源外部,电流方向是从电源正极经过用电器流向负极
(金属导体中电流方向跟自由电子定向移动的方向相反)
4.电路的三种状态
通路(闭合电路)
开路(断路)
短路
开关闭合,电路中有电流流过
断开的电路(断开指断开开关、导线松脱、电灯等烧坏……等)
不经过用电器,直接用导线将电源两极连接起来
电路中有电流,通常能供用电器工作。
电路中无电流通过。
电路会有极大的电流,可能把电源烧坏,是不允许的。
5、串联和并联特点
串联:
连接特点:逐个顺次---首尾相连。
电流路径:只有1条,通过一个元件的电流同时也通过另一个。
开关作用:能同时控制所有的用电器,电路中开关的位置对电路没有影响。
用电器工作:各用电器相互影响,并且一个元件破损或断开,整个电路开路。
并联:
连接特点:并列连接---首首尾尾相连。
电流路径:至少2条。
开关作用:如果开关在干路:是总开关,控制整个电路。如果开关在支路:只控制本支路。
用电器工作:各用电器互不影响,可以独立工作;一个破损不影响其他元件。
知识点2:电流、电压、电阻
电流
(1)电流表是测量电流大小的仪表,符号是:。
(2)电流表的读数。
在读数前应先弄清两点:一是弄清选用的量程;二是要弄清楚每一大格分成几个小格,以及它们各自表示的电流值。
学校实验室常用的电流表有三个接线柱,两个量程,量程为0~3A时,刻度盘上每一大格表示1A,每一小格表示0.1A;量程为0~6A时,每一大格为0.2A,每一小格表示0.02A。
电流表的读数方法是:一看量程;二看分度值;三根据指针位置读数。
提醒:同一刻度线处,大量程的示数等于小量程示数的5倍。
(3)电流表的使用
使用前,注意检查指针是否指示零刻度,若不指示零刻度,可调整调零旋钮调零。——注意零刻度
电流表要串联在电路中。要测量通过某部分电路的电流,必须将电流表与该部分电路串联,让通过待测电路的电流全部通过电流表。———注意串联
要使被测电流不超电流表的量程。被测电流超过电流表的量程时,不仅测不出电流值,电流表的指针还会被打弯,甚至烧坏电流表。———选择合适量程
注:常采用的方法有两种:一是根据电源和用电器的有关数据估计电流的大小;二是“试触”,即将电路的一个线头与电流表的“0”接线柱连接好,拿电路的另一线头迅速试触电流表的另一个接线柱。对于不用量程的电流表来说,要从大量程开始试触,若指针超过最大量程,则应换电表;若指针未超过最大量程且偏转角度较小时,就要接较小量程的接线柱。
“+”、“-”接线柱的接法要正确。连接电流表时,要注意电流的方向,应使电流从电流表的“+”接线柱流进,从“-”接线柱流出,并且注意将开关处在断开的位置。———正入负出
绝对不允许不经过用电器而把电流表直接连到电源两极。(注:电流表的电阻很小,相当于导线)
———防止短路
二、电压
(1)电压表是测量电压大小的仪表,符号是:
(2)电压表的读数:每只电压表都有一定的测量范围——量程。
在读数前,应先弄清两点:一是弄清选用哪个量程;二是弄清楚每一大格分成几个小格,以及它们各自表示的物理量。
学校实验室常用的电压表有三个接线柱,两个量程,量程为0~15伏,刻度盘上的每一个大格表示5伏,每一小格表示0.5伏;量程为0~3伏时,每一大格表示1伏,每一小格表示0.1伏。若选用不同的量程,当指针的位置相同时,读数正好为5倍关系。
电流表的读数方法是:一看量程;二看分度值;三根据指针位置读数。在记录数值时,要注意所使用的电压单位及取几位数值,数值的最后一位是估读的,数值的倒数第二位是准确的。
提醒:同一刻度线处,大量程的示数等于小量程示数的5倍。
(3)电压表的使用
观察指针是否指在“零”刻度线处,若没有,需调节调零按钮先将指针调“零”。———注意零刻度
电压表必须和被测用电器并联。(注:电压表的电阻很大,一般情况下几乎可以看作是绝缘体,通过电压表的电流很小,几乎可以忽略不计。)———注意并联
注意1.如果电压表和被测用电器串联,会导致电压表的示数等于电源电压,小灯泡不发光。
2.可以将电压表直接接在电源两级之间,这样可以测出电源的电压值。
必须让电流从电压表的正极(红色接线柱)进入,再从负极(黑色接线柱)流出。———正入负出
注意:如果电压表的正负极接反,指针会反转。
必须正确选择电压表的量程。———选合适的量程
注意:1:再能估测电压大小的情况,先估测,在选择合适的量程。
2:无法估测时,利用试触法选量程。
试触法选量程的具体操作方法:(1)首先接0~15v的量程,将开关迅速闭合并断开,眼睛观察指针是否超过最大量程的刻度线,若超过需要换用更大量程的电压表。(2)如果指针的偏转没有超出量程,但电压表示数大于3v,应接0~15v的量程。(3)如果电压表示数小于3v,应接0~3v的量程。
允许将电流表直接连在电源两极上测电源的电压。
三、电阻
1.导体和绝缘体
容易导电的物体叫导体。常见的导体有:金属、石墨、人体、大地以及酸、碱、盐的水溶液。
不容易导电的物体叫绝缘体。常见的绝缘体有:橡胶、玻璃、陶瓷、塑料、油等。
导电能力介于导体与绝缘体之间的一类物质叫做半导体。常见的半导体材料是硅和锗。
2.物质的导电能力
(1)导体容易导电的原因是导体内有大量的自由电荷。金属导电,靠的就是自由电子,酸、碱、盐的水溶液是靠“离子”来导电的。半导体中只有少量的自由电荷。绝缘体不容易导电的原因是绝缘体内几乎没有自由电荷,绝缘体中的电荷几乎都被束缚在原子或分子的范围内,不能自由移动。
(2)导体和绝缘体是相对的,并不存在绝对的界限。在一定条件下,如高温、高压或潮湿的环境下,绝缘体也可变为导体,(如玻璃在高温下溶化后会导电)。
(3).导体的电阻大小与导体的材料、导体的横截面积,长度有关,且横截面积越大电阻越小,导体越长电阻越大。
注:
在同样条件下,银、铜材料的电阻很小,电木、橡胶材料的电阻很大。一般常用铜、铝材料来做导线,电木、橡胶来做绝缘体。
人体电阻的一般值是1000-2000欧。出汗时,人体的电阻值较小;干燥时,人体的电阻值较大。
3.变阻器
(1)电阻器:生活、实验中经常使用的具有一定阻值的元件。符号是:
(2)滑动变阻器
1)原理:靠改变连入电路中的电阻线的有效长度来改变电阻。
2)使用方法:
①要与控制电路串联;
②连入电路的两个接线柱必须是“一上一下”;
③为了保护电路,在电路接通前应把滑片移到使电路中的电阻最大的位置(滑动变阻器的最大电阻一定);
④通过滑动变阻器的电流不能超过其允许通过的最大电流。
3)作用:①改变电路中电流的大小;②改变用电器两端的电压;③保护电路。
4)铭牌认识:滑动变阻器的铭牌上标有的“50,1A”的意义:最大阻值为50,允许通过的最大电流为1A。
4.探究电流与电压、电阻的关系
(1)采用的研究方法是:控制变量法。
即:①保持电阻不变,改变电压研究电流随电压的变化关系;
②保持电压不变,改变电阻研究电流随电阻的变化关系。
(2)实验电路:
(3)结论:①在电阻一定的情况下,导体中的电流与加在导体两端的电压成正比;
②在电压不变的情况下导体中的电流与导体的电阻成反比。?
(4)注意点:
开关断开连接电路;电表的正确使用;滑片的位置。
控制变量法的运用:a.在研究电流与电压关系时,控制了电阻不变;
b.在研究电流与电阻关系时,控制了电阻两端电压不变。
进行多次测量,避免实验的偶然性和特殊性,使实验结论更具普遍性。
滑动变阻器的两个作用:a.保护电路;
b.调节电路电流,改变定值电阻两端的电压;
c.保持定值电阻两端的电压不变。
知识点三:欧姆定律
1.欧姆定律
(1)欧姆定律的内容:导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。?
(2)数学表达式I=,变形公式:U=IR、R=。
(3)说明:①适用条件:纯电阻电路;
②I、U、R对应同一导体或同一段电路,不同时刻、不同导体或不同段电路三者不能混用,应加角码区别。
③同一导体(即R不变),则I与U成正比。同一电源(即U不变),则I与R成反比。?
④R=是电阻的计算式,它表示导体的电阻可由U/I计算出大小,电阻是导体本身的一种性质,与电压U和电流I等因素无关。
(4)注意点:
同一性、同时性;
电流与电压的因果关系;
描述结论时,先说条件,再说结论。
2.伏安法测电阻
(1)定义:用电压表和电流表分别测出电路中某一导体两端的电压和通过的电流就可以根据欧姆定律算出这个导体的电阻,这种用电压表电流表测电阻的方法叫伏安法。?
(2)原理:R=;
(3)电路图:
(4)步骤:
①根据电路图连接实物。连接电路是开关应断开,滑动变阻器的阻值应调到阻值最大处。
②检查电路无误后,闭合开关S,三次改变滑动变阻器的阻值,分别读出电流表、电压表的示数,填入表格。
③算出三次Rx的值,求出平均值。
注:定值电阻适用,小灯泡不适用,但也要测三次观察小灯泡的发光情况。
④整理器材。
(5)本实验中,滑动变阻器的作用:①保护电路;②调节电路电流,改变定值电阻两端的电压。
知识点四:串并联电路特点
(1)串联电路
电流关系
I=I1=I2
(串联电路中的电流处处相等)
电压关系
U=U1+U2
(串联电路中总电压等于各部分电压之和)
电阻关系
R=R1+R2
(串联电路总电阻等于各电阻之和)
分压原理
(串联电路各部分电路电压与电阻成正比)
(2)并联电路
电流关系
I=I1+I2
(并联干路总电流等于各支路电流之和)
电压关系
U=U1=U2
(并联电路总电压等于各支路电压)
电阻关系
(并联电路总电阻的倒数等于各电阻倒
数之和)
分压原理
(并联电路各支路的电流与它的电阻成
反比)
常考题型1:电路基础
【例1】用一只开关可以同时控制两盏灯,则这两盏灯(???
)
A.?一定是串联?????????????????B.?一定是并联?????????????????C.?可以串联也可以并联?????????????????D.?不能这样连接
【例2】小科用一个不带电的轻质泡沫球靠近电脑显示屏,小球偏至如图实线位置。据此推测显示屏(??
)
A.?带正电???????????????????????????????B.?带负电???????????????????????????????C.?不带电???????????????????????????????D.?一定带电
【例3】如图所示,汽车装有日间行车灯可以提高行车安全,当汽车启动时,S1闭合,日间行车灯L1立即亮起:再闭合S2
,
车前大灯L2也亮起。符合这一情况的电路图是(??
)
?
A.??B.???????C.???????D.?
【例4】小红发现教室的投影幕布有一个开关,通过其转换可以使幕布上升或下降。请教物理老师后她得知,电动机的旋转方向会随电流方向的改变而改变。于是她用单刀双掷开关及其它元件设计了如图所示的电路图,其中能通过开关的转换而改变电动机旋转方向的是(????
)
A.??????????B.??????????C.??????????D.?
【例5】某家庭卫生间安装有照明灯和换气扇,有时需要它们独立工作,有时需要它们同时工作。下面电路中你认为符合上述要求的是(?
???)
A.?????????????????B.?????????????????C.?????????????????D.?
【例6】某品牌小轿车,为防止行驶时车门没关闭而带来危险,车上设计了这样的报警电路:四个车门都关闭时,电铃不响且指示灯不亮;只要有一扇车门没有关闭,指示灯就会发光,电铃也会报警。下面四个电路图中,设计合理的是(??
)
A.??????????????B.??????????????C.???????????????D.?
【例7】摩擦起电是我们生活中常见的现象。在干燥的冬季,当我们用自己的双手相互摩擦的时候,下列关于两只手带电情况的说法中正确的是(??
)
A.?左右手都不带电荷??????????????????????????????????????????????B.?左右手带同种电荷
C.?左手带正电荷,右手带负电荷?????????????????????????????D.?右手带正电荷,左手带负电荷
【例8】摩擦起电跟物质种类有关,各种物质的电子脱离原子所需能量是不同的,起电顺序表:
起
电
顺
序(
正
→
负
)
有机玻璃
玻璃
毛皮
丝绸
纸
金属
硬胶棒
石蜡
涤纶
硬塑料
聚乙烯
聚丙烯
根据所学的摩擦起电知识和起电顺序表,判断下列说法正确的是(?
)
A.?跟毛皮摩擦过的硬橡胶棒带正电?????????????????????????B.?跟丝绸摩擦过的玻璃棒带负电
C.?跟涤纶摩擦过的硬橡胶棒带正电?????????????????????????D.?跟涤纶摩擦过的玻璃棒带负电
【例9】下列与实物图一致的电路图是(??
)
A.?B.?C.?D.?
【例10】如图所示的四个电路中,两灯泡属于串联接法的是(??
)
A.?S1、S2均闭合
??????????B.?S1、S2均闭合
C.?S1断开、S2闭合
??????????D.?S1闭合、S2断开
【例11】如图中的实物连接电路,下列说法正确的是(??
)
A.?L1、L2是串联?????????????B.?L1、L3是串联?????????????C.?L1、L2、L3是串联?????????????D.?L1、L2、L3是并联
【例12】如图甲所示,A和B是两个相同的验电器,A带负电荷,B不带电。用带有绝缘柄的金属棒把A和B连接起来,观察到A的金属箔张开的角度减小,B的金属箔由闭合变为张开,如图乙所示,下列描述错误的是(??
)
A.?金属杆是导体?????????????????????????????????????????????????????
B.?验电器B的两金属箔片能够张开,是因为带上了同种电荷
C.?实验中金属杆和金属球接触的一瞬间,验电器B中的金属箔带上了负电荷??????????
D.?实验中金属杆和金属球接触的一瞬间,金属杆中电流方向是自A流向B
【例13】如图所示,将粗细不均匀的导体接入电路,a处半径为b处的2倍,则这两处电流大小关系为(???
)
A.?Ia=2Ib????????????????????????????????B.?Ia=4Ib????????????????????????????????C.?Ia=Ib????????????????????????????????D.?2Ia=Ib
【例14】在如图中用三只电流表测量电路中的电流,则(???
)
A.?A1的示数最大?????????????????B.?A2的示数最大?????????????????C.?A3的示数最大?????????????????D.?三表示数相同
【例15】如图,验电器甲带负电,验电器乙不带电。当用不带电的绝缘导电棒把甲、乙两验电器相连时,就有瞬时电流________(填
“从甲到乙”,“从乙到甲”,或“无瞬时电流”)。
【例16】科学小组在探究并联电路电流规律的实验中,实验电路如图甲所示。
(1)小红同学在连接电路时发现,刚接好最后一根导线,电流表的指针就发生了偏转。由此可知在连接电路时存在的错误是________;
(2)小明同学在测量
A处的电流时,
发现电流表的指针偏转如图乙所示,
原因是________;
(3)同学们在解决了以上问题后,将电流表分别接入A、B、C三点处,闭合开关,测出了电流并记录在如下表格中。并立即得出了并联电路的电流规律,请你指出他们实验中的不足是________,改进方法是________。
A
点电流
IA/A
B
点电流
IB/A
C
点电流
IC/A
0.16
0.24
0.40
【例17】小明在探究《串联电路的特点》中,将两盏标有“2.5V0.3A”的小灯泡串联起来,如图,用电压恒定的电源供电。某一时刻,原来正常发光的两盏灯同时熄灭,关于这两盏灯的故障判断,小明给出了四种猜测:
A.一盏灯断路,另一盏灯完好????
B.一盏灯短路,另一盏灯完好
C.一盏灯断路,另一盏灯短路???
D.电源电压升高,两盏灯同时被烧断
(1)你认为可能性最大的是________;
(2)如果这两盏灯熄灭的原因是其中的一盏灯有故障,现有①规格相同的灯泡;②符合要求的电压表;③符合要求的电流表;④一段有绝缘皮的铜导线。在它们中间选择一样来检测故障,你认为不适用的有________,你的理由是________。
电流
Ia=0.3A
Ib=0.3A
Ic=0.3A
电压
Uab=2.5V
Ubc=2.5V
Uac=5V
(3)故障排除后,小明测出了如下数据,得出了结论:①串联电路中电流处处相等;②串联电路中各部分电压相等,各部分电压之和等于总电压;请你对上述结论进行评价,写出一点评价意见:
________.
【例18】学习了同种电荷相互排斥之后,小乐同学大胆的猜想,电荷间相互作用力的大小是否与两电荷所带的电荷量和它们之间的距离有关呢?于是他如图(1)所示,做起了实验.Q是一个带正电的物体,把系在丝线上的带正电的小球先后挂在A、B、C三处,比较小球在不同位置所受带电体的作用力的大小.则:
(1)这个力的大小可以通过________显示出来.
(2)为使实验现象更明显,悬挂在丝线上的小球应选用________
A?
小钢球?????
B
塑料泡沫小球
(3)根据实验现象,可得出结论:________.
(4)做完以上实验后,用另一个小球靠近带正电的Q时,情景如图(2)所示,则另一个小球的带电情况是________.
A
带负电??????
B?
不带电??????
C?
二者都有可能.
常考题型2:电阻与滑动变阻器
【例1】每种金属导体中单位体积内的自由电子数有确定的值.若两段长度之比为2:1、横截面积之比为1:3的镍铬合金丝并联在某电路中使用时,则这两根电阻丝内电子定向移动的平均速度之比为(??
)
A.?1:2????????????????????????????????????B.?3:1????????????????????????????????????C.?2:1????????????????????????????????????D.?1:1
【例2】某导体中的电流与它两端电压的关系如图所示,下列分析正确的是(?
)
A.?当导体两端的电压为0时,电阻为0??????????????????????B.?该导体的电阻随电压的增大而减小
C.?当导体两端的电压为0时,电流为0??????????????????????D.?当导体两端的电压为2
V时,电流为0.6A
【例3】一根铜导线的电阻为R,要使电路中的电阻变为4R,以下方法可行的是(????
)
A.?将铜导线对折起来,接在电路中?????????????????????????????????B.?将铜导线用拉丝机拉长至原来2倍
C.?将同样长,同样粗的铝导线代替铜导线接在电路中?????D.?将两根相同的铜导线连起来
【例4】光敏电阻的阻值随着光照的强弱而改变。“光强”是表示光的强弱程度的物理量,照射光越强,光强越大,光强符号用E表示,国际单位为坎德拉(cd)。实验测得光敏电阻的阻值R与光强E间的关系如图所示,由图可知(??
)
A.?光敏电阻的阻值随光强的增强而变大??????????????????B.?光敏电阻的阻值随光强的增强而变小
C.?光敏电阻的阻值随光强的增强先变大后变小????????D.?光敏电阻的阻值随光强的增强先变小后变大
【例5】小宇用如图所示的电路探究影响金属丝电阻大小的因素。他手边除了有电路中的器材外,还有一根金属丝,则(??
)
A.?只能探究电阻与金属丝长度的关系??????????????????????B.?电阻与金属丝长度、横截面积的关系都能探究
C.?电阻与金属丝长度、横截面积的关系都不能探究??????????D.?只能探究电阻与金属丝横截面积的关系
【例6】甲、乙、丙三根用同种材料制成的均匀合金丝,甲、乙的粗细相同,但甲较长;乙、丙的长度相同,但丙较粗;则这三根电阻丝的电阻值R甲、R乙、R丙的大小关系是(??
)
A.?R甲=R乙=R丙????????????????B.?R甲<R乙<R丙????????????????C.?R甲>R乙>R丙????????????????D.?R甲>R丙>R乙
【例7】关于绝缘体的说法,下列正确的是(
???)
A.?绝缘体中没有电子,所以它不可能成为导体
B.?绝缘体内部几乎不存在自由移动的电荷,所以它不可能成为导体
C.?绝缘体内部几乎不存在自由移动的电荷,但在一定条件下也能成为导体
D.?绝缘体不能导电,也不能带电
【例8】小明同学练习用伏安法测电阻,他所测电阻的阻值约为2?.电压表的量程为3V,电流表的量程为3A.测量结束后,他得到的结论是待测电阻的阻值为10?,则他在测量中所出现的错误可能是(??
)
A.?电压表和电流表的位置接反了?????????????????????????????????B.?他没有多次测量取平均值,致使误差过大
C.?电压表按15V量程读数,电流表按0.6A量程读数?????D.?电压表按15V量程读数,电流表按3A量程读数
【例9】一支铅笔的自述:①将我斜插在盛水的玻璃杯中,你会看到我的身子变弯了;②我若躺在亮处,大家就能看见我;③我和圆珠笔是好朋友,都爱在纸上“玩”,不同的是,它在纸上“滚”,我在纸上“滑”;④你若把我的内芯接入电路,电流能从我的身上流过。你认为铅笔的自述中正确的是(?
)
A.?只有①????????????????????????B.?只有①②????????????????????????C.?只有①②③????????????????????????D.?①②③④都正确
【例10】如图所示,是一种测定油箱内油量的装置,其中R是滑动变阻器的电阻片,滑动变阻器的滑片和滑杆相连,滑杆可绕固定轴O转动,另一端固定着一个浮子。下列说法正确的是(???
)
A.?油量变少,电流表示数不变????????????????????????????????B.?油量越少,电流表示数越大
C.?油量越多,电流表示数越小????????????????????????????????D.?油量越多,电流表示数越大
【例11】如图所示,为一电阻箱结构示意图,下面关于此电阻箱接入电路电阻值大小的说法正确的是(???
)
A.?只拔出铜塞a、b,接入电路电阻为7欧姆
B.?只拔出铜塞c、d,接入电路电阻为7欧姆
C.?要使接入电路电阻为7欧姆,只有拔出铜塞c、d才行
D.?将铜塞a、b、c、d全拔出,接入电路的电阻最小
【例12】在“探究影响导体电阻大小因素”的实验中,取两根材料不同、横截面积相同的金属丝a、b,连接成如图甲的实验电路,O、M分别是金属丝a、b的端点,P是金属丝上可移动的接触点。在实验过程中,电流表示数始终为I=1.25A.电压表示数U随OP间距离x的变化如表:
x/mm
600
700
800
900
1000
1200
1400
1600
1800
2000
U/A
4.50
5.00
5.50
6.00
????
6.75
7.00
7.25
7.50
7.75
(1)当OP=1000mm时,电压表的示数如图乙,请在表格处填上此时的U值________。
(2)请在图丙的坐标中绘出电压表示数U随x变化的图线。
(3)实验可得到的结论是:①________;②________。
【例13】热敏电阻的阻值会随温度的改变而改变。小张同学用如图甲所示的电路来探究热敏电阻Rt的阻值与温度的关系。已知M为控温器,电源电压未知但恒定不变,R为电阻箱(一种可以改变并读出阻值的变阻器)。因实验器材的限制,利用该电路无法直接测出热敏电阻的阻值,聪明的小张进行了如下操作:
温度t/℃
10
20
30
40
50
60
70
80
…
电阻箱R/Ω
26
47
64
76
85
92
98
100
…
①根据图甲连接电路,闭合开关前,将电阻箱的阻值调到足够大。
②控制控温器中液体温度为10
℃,闭合开关,调节电阻箱的阻值,使电流表的示数达到某数值,记录此时电阻箱的阻值为26
Ω。
③依次改变控温器中的液体温度,同时……,得到相关数据记录如下表所示。
分析并回答下列问题:
(1)步骤③中“……”部分的操作是________。
(2)从表中可以得出结论:在一定温度范围内,________。
(3)在科技创新活动中,小张用该热敏电阻和电压表制成了一支指针式温度计(电路图如图乙所示,电压表未接入),它可以直接在电压表刻度盘上读出相应温度。闭合开关后,小华发现电流表有示数,将电压表依次并在各接线柱之间发现ab间无示数,接ac、bc间有示数,此时电路中的故障是________。小华重新正确连接电路后,若想要电压表的读数随温度的升高而增大,则应在图乙中________(填字母)两端接入电压表。
A.
a、b???????
B.
b、c???????
C.
a、c
【例14】学习小组在“探究一定电压下,电流与电阻关系”的实验中,选用的实验器材为:电源电压恒为4.
5Ⅴ,三个定值电阻(10Ω、15Ω、20Ω),两只滑动变阻器(分别为“20Ω
2A”、“50Ω
1A”)等。
(1)如图甲是某同学设计的实验电路图,请你用笔画线将图乙的实物图连接完整。
(2)某同学实验时,先在ab间接入10Ω的定值电阻,闭合开关,移动变阻器滑片P,使电压表的示数为1.5Ⅴ,并记下相应的电流值是________?A;再改接15Ω的定值电阻,此时图乙中滑片P应向________?(选填“C”或“D”)端移动,该同学移动变阻器滑片P的目的是________?。
【例15】现有电压为6V并保持不变的电池组一组,“6V
2A”的小灯泡一只,0~10
的滑动变阻器一只,开关一只,若干导线,连接成一个小灯泡亮度可以调节的电路。画出满足上述要求的可能电路图,并分析所设计的小灯泡调光电路在使用时的优点和缺点,说明理由。
常考题型3:电流与电压
【例1】电阻之比是1∶5的灯L1、L2并联在同一电路中,则灯L1、L2两端的电压之比是(???
)
A.?1∶5????????????????????????????????????B.?5∶1????????????????????????????????????C.?1∶1????????????????????????????????????D.?25∶1
【例2】一个开关同时控制两盏灯,用电压表分别测两灯两端的电压,发现电压表的示数相等,则这两盏灯的关系是(???
)
A.?一定是串联?????????????B.?一定是并联?????????????C.?可能是串联,也可能是并联?????????????D.?一定不是串联
【例3】在如图所示的电路中,当闭合开关后,两个电压表指针都向右偏转相同角度,则电阻R1和R2阻值之比为(???
)
A.?1∶1?????????????????????????????????????B.?1∶5?????????????????????????????????????C.?4∶1?????????????????????????????????????D.?4∶5
【例4】由同种材料制成的两条长度相等、横截面积不等的电阻丝,串联在电路中,则粗电阻丝(???
)
A.?电流强度较大???????????????????????B.?电流强度较小???????????????????????C.?电压较大???????????????????????D.?电压较小
【例5】有两个电阻,R1=10欧,R2=30欧,把它们串联起来接入电路中,如果R1两端的电压是2伏,那么R2两端的电压是(???
)
A.?2伏?????????????????????????????????????B.?6伏?????????????????????????????????????C.?8伏?????????????????????????????????????D.?0.67伏
【例6】电阻R1和R2并联在某电源上,且R1>R2
,
下列说法中,正确的是(???
)
A.?R1两端的电压大于R2两端的电压????????????????????????B.?R1中的电流等于R2中的电流
C.?R1中的电流大于R2中的电流???????????????????????????????D.?R1中的电流小于R2中的电流
【例7】如图所示电路,开关闭合后两灯发光。以下说法正确的是(???
)
A.?电压表V的示数一定等于V1的示数???????????????????????B.?电压表V的示数一定大于V1的示数
C.?电流表A的示数一定等于A1的示数??????????????????????D.?电流表A的示数一定等于A1的示数的2倍
【例8】如图所示,在“○”处可以连接电流表或电压表测量电路中的电流、电压,为使L1与L2串联,以下做法正确的是(???
)
A.?a为电流表,b为电压表,c为电流表???????????????????B.?a为电压表,b为电压表,c为电流表
C.?a为电流表,b为电流表,c为电压表???????????????????D.?a为电流表,b为电流表,c为电流表
【例9】在物理课外兴趣小组活动中,老师要求同学们只能用电压表的“0~3V”量程测量额定电压为3.8V小灯泡的额定功率,所给电源的电压恒为6V,其它器材均符台实验要求.如图是同学们设计的四种实验电路图,则能完成实验的电路图是(????
)
A.????????????B.????????????C.????????????D.?
【例10】如图所示电路,电源电压不变,开关S闭合、S1断开,电压表示数为U1,开关S、S1均闭合,电压表示数为U2。已知U1:U2=5:8,则电阻R1、R2阻值之比是(??
)
A.?3:5????????????????????????????????????????B.?5:3????????????????????????????????????????C.?5:8????????????????????????????????????????D.?8:5
【例11】如图所示,L1和L2是两只相同的小灯泡,a、b是电流表或电压表。闭合开关S后,若两灯都能发光,则(
??)
A.?a、b均为电流表?????B.?a、b均为电压表?????C.?a为电流表,b为电压表?????D.?a为电压表,b为电流表
【例12】定值电阻R1的阻值为10欧,允许通过的最大电流为1安,定值电阻R2的阻值为20欧,允许通过的最大电流为0.5安。实验时将它们串联起来,则通过R1和R2的电流之比为________,R1和R2两端的电压之比为________,电路中允许通过的最大电流和允许加在它们两端的最大电压分别是________、________。
【例13】在某一温度下,两个电路元件A和B中的电流与其两端电压的关系如图所示。则由图可知,元件A的电阻为________Ω;将A和B并联后接在电压为2.5V的电源两端,则通过A和B的总电流是________A。
【例14】某同学连接的电路如图所示,他所用的电源是四节新干电池串联组成的电池组,当他将开关闭合后,电压表的示数为2V,则L1两端的电压为________,L2两端的电压为________。
【例15】小明用如图甲所示的电路测量电流,请回答下列问题:
(1)电流表应选用________安量程试触。
(2)若闭合开关后,电流表的示数如图乙所示,则通过灯L2的电流是________毫安。
(3)若闭合开关后,灯均亮,电流表指针不发生偏转,则原因可能是________(填字母)。
A.?电流表内部发生了开路?????????????B.?开关处接触不良?????????????C.?电流表被短路?????????????D.?灯L2处短路
【例16】在“探究串联电路电压的特点”活动中。
(1)如图所示,连接电路时,至少需要________根导线;实验中应选择规格________(填“相同”或“不同”)的小灯泡。
(2)在测L1两端电压时,闭合开关,发现电压表示数为零,原因可能是________(填出一种即可)。
(3)小芳保持电压表的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。她能否测出L2两端电压?________,理由是________。
(4)小明分别测出AB、BC、AC间的电压并记录在如下表格中,分析实验数据得出结论:串联电路中总电压等于各部分电路两端电压之和。请对小明的做法进行评价:________,改进方法是________。
UAB/V
UBC/V
UAC/V
2.4
1.4
3.8
实验次数
U1/V
U2/V
U/V
1
2.3
0.7
3.0
2
2.0
1.0
3.0
3
1.7
1.3
3.0
【例17】用如图所示的电路来探究串联电路的电压特点时:
(1)实验中应选择规格________(填“相同”或“不相同”)的灯泡。
(2)用电压表分别测出L1和L2两端电压及串联总电压的值分别为U1、U2、U,经过多次实验,得到的数据记录在如表中。分析实验数据,可得到串联电路的电压特点是________(用公式写出)。
(3)进行多次实验的主要目的是________(填“寻找普遍规律”或“减小实验误差”)。
【答案】
(1)不相同(2)U=U1+U2(3)寻找普遍规律
【例18】有一天,小明买了三节干电池,他想:“把这三节干电池串联,电压增大,且这个电池组的总电压等于每节电池电压之和。如果把这几节电池并联起来,对同一盏灯供电,那么组成的电池组提供的电压、电流会发生变化吗?”于是,他找来小华一起开展如下的探究。
(1)他俩收集到一只小灯泡、导线、电流表和电压表、三节相同的新干电池,按如图所示的电路首先使用一节电池连好实物图。
电源
电压(伏)
电流(安)
一节干电池
1.5
0.12
两节干电池
1.5
0.13
三节干电池
1.5
0.14
闭合开关,读出电流表和电压表的示数,并记录在设计的表格中。然后换两节和三节并联的电池组,分别进行上述操作,把数据记录在表格中。
小华和小明经过分析得出结论:几节干电池并联组成的电池组总电压等于________。随着并联的干电池数的增多,电流逐渐________。
常考题型4:欧姆定律及电路分析
【例1】电阻R1的阻值为10Ω,将它与R2并联后,总电阻为5Ω,若将R1与R2串联,则总阻值为(???
)
A.?20Ω??????????????????????????????????????B.?15Ω??????????????????????????????????????C.?10Ω??????????????????????????????????????D.?5Ω
【例2】如图甲所示电路,电源电压保持不变。闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P从右端滑到左端的过程中,R1、R2的I﹣U关系图象如图乙所示。则下列判断正确的是(??
)
A.?图线A是电阻R1的I﹣U关系图象??????????????????????????B.?电源电压为14V
C.?R1的阻值是20Ω??????????????????????????????????????????????????D.?滑动变阻器R2的最大阻值为30Ω
【例3】如图甲所示电路中,电源电压不变,R1是定值电阻,R2由三段材料不同、横截面积相同的均匀直导体EF、FG、GH连接而成,其中一段是铜导体,其电阻可忽略不计,另两段导体的阻值与自身长成正比,P是与R2良好接触并能移动的滑动触头.闭合开关S将P从H端移到E端时,电流表示数I与P向左移动距离x之间的关系如图乙所示.已知R1=10Ω,则(??
)
A.?EF导体每1cm的电阻为2Ω??????????????????????????????????B.?GH导体的电阻为5Ω
C.?当电流表示数为0.5A时,x的值为31cm???D.?P位于x=0cm及x=23cm两处时,R2消耗的功率不相等
【例4】某同学在没有电流表的情况下,利用电压表和已知阻值的定值电阻R0
,
测量未知电阻Rx阻值,图中不能实现测量Rx阻值的电路图是(?
)
A.????????????????B.????????????????C.????????????????D.?
【例5】如甲图所示为气敏电阻随有害尾气浓度β变化的曲线,某物理科技小组利用气敏电阻设计了汽车有害尾气排放检测电路,如图乙所示,电源电压恒定不变,R为气敏电阻,L为指示灯.当有害尾气浓度β增大时( )
A.?电压表的示数增大,指示灯亮度增大??????????????????B.?电压表的示数减小,指示灯亮度增大
C.?电压表的示数减小,指示灯亮度减小??????????????????D.?电压表的示数增大,指示灯亮度减小
【例6】在如图所示的电路中,当闭合开关后,两个电压表指针都向右偏转相同角度,则电阻R1和R2阻值之比为(???
)
A.?1∶1?????????????????????????????????????B.?1∶5?????????????????????????????????????C.?4∶1?????????????????????????????????????D.?4∶5
【例7】张华同学在“探究通过导体的电流与其两端电压的关系”的实验时,将记录的实验数据通过整理作出了如图所示的图像。分析图像得出的下列说法中错误的是(???
)
A.?通过导体A的电流与其两端的电压成正比
B.?导体A和B的电阻之比为1∶2
C.?当在导体B的两端加上1V的电压时,通过导体B的电流为0.1A
D.?将导体A和B串联时通过A的电流为0.4A,则导体B两端电压为2V
【例8】关于欧姆定律公式I=U/R,下列说法正确的是(???
)
A.?在导体电阻一定的情况下,它两端的电压越大,通过它的电流越小
B.?根据欧姆定律公式变形可得R=U/I,可见导体电阻大小与通过它的电流与它两端电压有关
C.?导体电阻的大小等于加在它两端的电压与通过它的电流的比值
D.?导体的电阻越大,其两端的电压也越大
【例9】如图所示,D1和D2是两个二极管。二极管是一种具有单向导电性能的器材。当有按图中箭头方向的电流通过二极管时,二极管的电阻为零;当有按图中箭头反方向的电流通过二极管时,二极管的电阻无穷大。电阻R1、R2、R3的阻值均为10Ω,在a、b间接电压恒为6V的电源。当a接电源正极,闭合开关S时,流过开关的电流为I1:当b接电源正极,闭合开关S时,流过开关的电流为l2。则l1和l2分别是(??
)
A.?1.8A和0.2A??????????????????????B.?1.8A和0.6A??????????????????????C.?0.4A和0.6A??????????????????????D.?0.4A和0.2A
【例10】小明同学做电学实验,通过改变滑动变阻器R3电阻的大小,依次记录的电压表和电流表的读数如下表示,分析表格中实验数据。可推断小明实验时所用的电路可能是图A、B、C、D中的哪一个(??
)
电压表读数U/V
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
1.10
电流表读数I/A
0.18
0.21
0.24
0.27
0.30
0.33
A.?????????????????????????????????????????????B.???
C.????????????????????????????????????????????D.?
【例11】如图所示的电路中,电源电压保持不变。闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,下列有关分析正确的是(??
)
A.?电流表A示数与电流表A1示数的差值将变大????????B.?电压表v示数与电流表A1示数的乘积将变大
C.?电压表V示数与电流表A示数的比值将变小??????????D.?电压表V示数与电流表A示数的乘积将变小
【例12】现有两个阻值不等的未知电阻R1和R2
,
为了分辨它们的阻值大小,几个同学分别设计了如图所示的四种电路,其中不可行的是(??
)
A.????\?B.?C.??D.?
【例13】图甲是某物理兴趣小组设计的电子测力计。图中电源电压恒为4.5伏,定值电阻R0=10欧,电压表量程为0~3伏,当人站在平台上向下拉拉杆时,弹簧被拉长,引起滑动变阻器Rx的阻值发生改变,其阻值随拉力F的变化关系如图乙所示,为了保证仪表的安全,人对拉杆的拉力最大值是(??
)
A.?400牛?????????????????????????????????B.?500牛?????????????????????????????????C.?525牛?????????????????????????????????D.?600牛
【例14】如图,在探究电流与电阻关系的实验中,当把AB间电阻由10欧更换为20欧后,下列操作正确的是(??
)
A.?将滑动变阻器阻值调至最大????????????????????????????B.?闭合S,记录电流表示数
C.?提高电源电压使电流表示数保持不变??????????????D.?移动滑片使电压表示数保持不变并记录电流表示数
【例15】利用右图所示的电路可以测量出电压表的电阻,R为电阻箱,电源电压恒定不变,当R取不同阻值时,电压表均对应有不同读数U,多次改变电阻箱的阻值,所得到的1/U-R图象为下图中的哪一个()
A.??B.?C.?D.?
【例16】图甲是小强“探究通过导体的电流与电阻关系”的实验电路(电源电压保持不变),图乙是他依据测得的实验数据绘制的电流I随电阻R变化的图像,由图像可知R两端的电压为________V;当R的电阻由10Ω更换为15Ω时,闭合开关后,为使R两端的电压________(填“改变”或“不变”),滑动变阻器的滑片应向________(填“a”或“b”)端滑动。
【例17】如图所示电路,已知电源电压为6V,电阻R1=10Ω,滑动变阻器R2的最大阻值是20Ω,当滑片P从b向a移动的过程中,电压表的最大示数是________V,电流表的最小示数是________A。
【例18】如图甲所示,电源电压恒为9伏,滑动变阻器的最大阻值为100欧,电流在0.1~0.4安之间时电子元件均能正常工作。若通过此电子元件的电流与其两端电压的关系如图乙所示,据此回答:
?
(1)电子元件工作时,电阻将________(填“改变”或“不变”)。
(2)电子元件处于正常工作状态时,通过电子元件的电流为I1
,
通过滑动变阻器的电流为I2
,
则I1________I2(填“>”“=”或“<”)。
(3)为使电子元件处于正常工作状态,滑动变阻器接入电路的最大阻值为________欧。
【例19】用如图所示的电路图研究“电流与电阻的关系”.电流表量程为“0~0.6A”,电压表量程为“0~3V”,滑动变阻器的规格为“50Ω?
1A”,电源电压3伏恒定不变。在AB间分别接入阻值不同的电阻R,移动滑动变阻器的滑片,使电压表示数保持2伏不变,读出电流表示数并记录。
实验组次
1
2
3
电阻R/欧
5
10
20
电流I/安
0.4
0.2
0.1
(1)分析表中数据,可得出的实验结论是________。
(2)为了使实验结论更可靠,控制AB间电压2伏不变,再多测几组数据,AB间允许接入电阻R的取值范围是________欧。
【例20】为了用伏安法测定盐水的电阻,小忠同学选取一段塑料管,将其充满某种浓度的盐水,两端用金属塞(焊有接线柱)堵住管口,接在如图甲所示的部分电路中。
(1)实验的原理是________。(用公式表示)
(2)图甲中还有两处导线未画出,请在图中补画完整。已知电源电压为6V;要求滑动变阻器的滑片P向右移动时接入电路的电阻变大。
(3)某次测量时电压表的示数为5.0V,电流表的示数如图乙所示,其读数为________A,则测得盐水的电阻为________Ω。
【例21】科学兴趣小组的同学利用学过的知识,测量定值电阻Rx的阻值。
(1)同学们利用电路甲测量Rx的阻值,测量数据和结果如下表一:
表一
实验次数
电压U(伏)
电流I(毫安)
电阻R(欧)
1
2.0
2.30
870
2
2.5
2.90
862
3
4.0
4.70
851
根据表格中的数据可求得该电阻的阻值是________。
(2)同学们发现该电阻的标定阻值为1000欧、为什么测量值与标定值之间有较大偏差?他们查资料寻找原因,发现平时认为电阻为零的电流表和电阻无穷大的电压表实际上都有一定的内阻,只是电压表的内阻比较大,电流表的内阻比较小,但都会对测量结果产生影响。然后,同学们找来他们使用的电流表和电压表的说明书,说明书显示:
电压表:量程0~6伏,内阻6000欧
电流表:量程0~10毫安,内阻40欧
根据这些信息,可判断甲电路中由于________(“电流表”或“电压表”)内阻的影响,使测量结果产生较大偏差。
(3)小组同学经过思考,改成电路乙进行实验,测量数据和结果如下表二:
表二
实验次数
电压U(伏)
电流I(毫安)
电阻R(欧)
1
2.5
1.92
1042
2
2.5
2.45
1020
3
4.0
3.75
1067
比较两次测量结果,同学们做出了以下分析,你认为正确的是???
?。
A.?测量该定值电阻选择电路乙更合适
B.?用电压表和电流表测量得到的电阻阻值都会偏大或偏小
C.?选择合适的电路,测得的电阻值偏差会减小,更接近真实值
(4)拓展应用:根据以上的探究,如果需要测量阻值约20欧小阻值电阻时,选用了合适量程的电压表和电流表后,为了使测量结果更精确,应选择甲和乙中的哪一电路?并说明理由。________?
【例22】在如图所示的电路中,电阻R1的阻值为10欧。闭合开关S,电流表A1的示数为0.3安,电流表A的示数为0.5安。求:
(1)通过电阻R2的电流。
(2)电源电压。
(3)电阻R2的阻值。
有害尾气浓度/%VOL
…
5
7.5
10
12.5
15
…
R/欧
…
5.2
4
3
2.5
2
…
【例23】汽车尾气是造成空气污染的原因之一,某实验小组的同学设计了如图所示的有害尾气排放检测原理图。已知电源电压12伏不变,R0为定值电阻,R为气敏电阻,气敏电阻的阻值随有害尾气浓度变化的部分数据如表所示。
(1)当电压表的读数为8伏时,电流表的读数为1安,求电阻R0的阻值。
(2)当这种有害尾气浓度增大到15%VOL时,求电压表的示数。
【例24】磁场的强弱可用磁感应强度(B)表示,单位为特(T)。某些材料的电阻值随磁场增强而增大的现象称为磁阻效应,用这些材料制成的电阻称为磁敏电阻,利用磁敏电阻可以测量磁感应强度。某磁敏电阻RB在室温下的阻值与外加磁场B大小间的对应关系如下页表所示。把RB接入如图所示电路(电源电压恒为9V,滑动变阻器R′上标有“100?
Ω
1A”字样),并在室温下进行实验。
外加磁场B/T
0
0.04
0.08
0.12
0.16
0.20
磁敏电阻RB/Ω
150
170
200
230
260
300
(1)当外加磁场增强时,电路中的电流________(填“变大”、“变小”或“不变”);为了使电压表的示数保持不变,滑动变阻器R′的滑片P应向________(填“a”或“b”)端移动;
(2)RB所在处无外加磁场时,RB=150Ω;此时闭合开关,滑片P在a端和b端之间移动时,电压表示数的变化范围是多少?
(3)当电路置于某磁场处,滑动变阻器R′滑片P位于b端时,电压表的示数为6V,则该处磁场的磁感应强度为________T。
【例25】小明通过查阅资料了解到,航天科研人员采用如下方法进行检验“天宫二号”舱体的气密性。将待检验的舱体M置于一个集气空腔N中,如图所示。为了模拟飞船飞行时的环境,先对舱体M充入压强为1.0×105帕的空气。再把集气空腔N抽成真空(集气空腔N不漏气)。若舱体漏气,经过一段时间便会有气体从舱体M进入集气空腔N中,舱体M中的气压将减小,集气空腔N中的气压将增大。为了测量舱体M和集气空腔N中的气压,设计了如图所示的电路。其中RM、RN是两个完全相同的可变电阻,其电阻值会随气体压强大小发生变化。己知舱体舱门的面积是0.6米2,整个过程温度不变。电路中岛的阻值为10欧,电源电压恒为9伏。可变电阻RM、RN的阻值随气体压强变化关系如表格所示。
可变电阻受到的气压(x105帕)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
可变电阻对应的电阻值(欧)
50
40
30
22
15
12
10
8
6
5
4
回答下列问题:
(1)若舱体不漏气,当单刀双掷开关S接a时,电流表的示数为________(保留2位小数):
(2)若舱体漏气,当开关S接b时,电压表的示数将________?(填“逐渐变大”、“逐渐变小”、“不变”):
(3)在检验过程中的某一时刻,当开关S接a时,电压表的示数为4.5伏,当开关S接b时,电流表的示数为0.18安,此时舱门受到的内外压力差是多少牛?(列出计算过程)初二期末备考针对性训练教案
——第四讲:电学基础
知识点1:电路基础知识
1.摩擦起电:物体之间的摩擦会使一个物体上的电子转移到另一个物体上,得到电子的那个物体就带负电了,另一个失去电子的物体就带等量的正电。这种现象称为摩擦起电。
2.电荷间的相互作用(同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引)(带电体具有吸引轻小物体的特性)
电路中电流:电路闭合时,在电源外部,电流方向是从电源正极经过用电器流向负极
(金属导体中电流方向跟自由电子定向移动的方向相反)
4.电路的三种状态
通路(闭合电路)
开路(断路)
短路
开关闭合,电路中有电流流过
断开的电路(断开指断开开关、导线松脱、电灯等烧坏……等)
不经过用电器,直接用导线将电源两极连接起来
电路中有电流,通常能供用电器工作。
电路中无电流通过。
电路会有极大的电流,可能把电源烧坏,是不允许的。
5、串联和并联特点
串联:
连接特点:逐个顺次---首尾相连。
电流路径:只有1条,通过一个元件的电流同时也通过另一个。
开关作用:能同时控制所有的用电器,电路中开关的位置对电路没有影响。
用电器工作:各用电器相互影响,并且一个元件破损或断开,整个电路开路。
并联:
连接特点:并列连接---首首尾尾相连。
电流路径:至少2条。
开关作用:如果开关在干路:是总开关,控制整个电路。如果开关在支路:只控制本支路。
用电器工作:各用电器互不影响,可以独立工作;一个破损不影响其他元件。
知识点2:电流、电压、电阻
电流
(1)电流表是测量电流大小的仪表,符号是:。
(2)电流表的读数。
在读数前应先弄清两点:一是弄清选用的量程;二是要弄清楚每一大格分成几个小格,以及它们各自表示的电流值。
学校实验室常用的电流表有三个接线柱,两个量程,量程为0~3A时,刻度盘上每一大格表示1A,每一小格表示0.1A;量程为0~6A时,每一大格为0.2A,每一小格表示0.02A。
电流表的读数方法是:一看量程;二看分度值;三根据指针位置读数。
提醒:同一刻度线处,大量程的示数等于小量程示数的5倍。
(3)电流表的使用
使用前,注意检查指针是否指示零刻度,若不指示零刻度,可调整调零旋钮调零。——注意零刻度
电流表要串联在电路中。要测量通过某部分电路的电流,必须将电流表与该部分电路串联,让通过待测电路的电流全部通过电流表。———注意串联
要使被测电流不超电流表的量程。被测电流超过电流表的量程时,不仅测不出电流值,电流表的指针还会被打弯,甚至烧坏电流表。———选择合适量程
注:常采用的方法有两种:一是根据电源和用电器的有关数据估计电流的大小;二是“试触”,即将电路的一个线头与电流表的“0”接线柱连接好,拿电路的另一线头迅速试触电流表的另一个接线柱。对于不用量程的电流表来说,要从大量程开始试触,若指针超过最大量程,则应换电表;若指针未超过最大量程且偏转角度较小时,就要接较小量程的接线柱。
“+”、“-”接线柱的接法要正确。连接电流表时,要注意电流的方向,应使电流从电流表的“+”接线柱流进,从“-”接线柱流出,并且注意将开关处在断开的位置。———正入负出
绝对不允许不经过用电器而把电流表直接连到电源两极。(注:电流表的电阻很小,相当于导线)
———防止短路
二、电压
(1)电压表是测量电压大小的仪表,符号是:
(2)电压表的读数:每只电压表都有一定的测量范围——量程。
在读数前,应先弄清两点:一是弄清选用哪个量程;二是弄清楚每一大格分成几个小格,以及它们各自表示的物理量。
学校实验室常用的电压表有三个接线柱,两个量程,量程为0~15伏,刻度盘上的每一个大格表示5伏,每一小格表示0.5伏;量程为0~3伏时,每一大格表示1伏,每一小格表示0.1伏。若选用不同的量程,当指针的位置相同时,读数正好为5倍关系。
电流表的读数方法是:一看量程;二看分度值;三根据指针位置读数。在记录数值时,要注意所使用的电压单位及取几位数值,数值的最后一位是估读的,数值的倒数第二位是准确的。
提醒:同一刻度线处,大量程的示数等于小量程示数的5倍。
(3)电压表的使用
观察指针是否指在“零”刻度线处,若没有,需调节调零按钮先将指针调“零”。———注意零刻度
电压表必须和被测用电器并联。(注:电压表的电阻很大,一般情况下几乎可以看作是绝缘体,通过电压表的电流很小,几乎可以忽略不计。)———注意并联
注意1.如果电压表和被测用电器串联,会导致电压表的示数等于电源电压,小灯泡不发光。
2.可以将电压表直接接在电源两级之间,这样可以测出电源的电压值。
必须让电流从电压表的正极(红色接线柱)进入,再从负极(黑色接线柱)流出。———正入负出
注意:如果电压表的正负极接反,指针会反转。
必须正确选择电压表的量程。———选合适的量程
注意:1:再能估测电压大小的情况,先估测,在选择合适的量程。
2:无法估测时,利用试触法选量程。
试触法选量程的具体操作方法:(1)首先接0~15v的量程,将开关迅速闭合并断开,眼睛观察指针是否超过最大量程的刻度线,若超过需要换用更大量程的电压表。(2)如果指针的偏转没有超出量程,但电压表示数大于3v,应接0~15v的量程。(3)如果电压表示数小于3v,应接0~3v的量程。
允许将电流表直接连在电源两极上测电源的电压。
三、电阻
1.导体和绝缘体
容易导电的物体叫导体。常见的导体有:金属、石墨、人体、大地以及酸、碱、盐的水溶液。
不容易导电的物体叫绝缘体。常见的绝缘体有:橡胶、玻璃、陶瓷、塑料、油等。
导电能力介于导体与绝缘体之间的一类物质叫做半导体。常见的半导体材料是硅和锗。
2.物质的导电能力
(1)导体容易导电的原因是导体内有大量的自由电荷。金属导电,靠的就是自由电子,酸、碱、盐的水溶液是靠“离子”来导电的。半导体中只有少量的自由电荷。绝缘体不容易导电的原因是绝缘体内几乎没有自由电荷,绝缘体中的电荷几乎都被束缚在原子或分子的范围内,不能自由移动。
(2)导体和绝缘体是相对的,并不存在绝对的界限。在一定条件下,如高温、高压或潮湿的环境下,绝缘体也可变为导体,(如玻璃在高温下溶化后会导电)。
(3).导体的电阻大小与导体的材料、导体的横截面积,长度有关,且横截面积越大电阻越小,导体越长电阻越大。
注:
在同样条件下,银、铜材料的电阻很小,电木、橡胶材料的电阻很大。一般常用铜、铝材料来做导线,电木、橡胶来做绝缘体。
人体电阻的一般值是1000-2000欧。出汗时,人体的电阻值较小;干燥时,人体的电阻值较大。
3.变阻器
(1)电阻器:生活、实验中经常使用的具有一定阻值的元件。符号是:
(2)滑动变阻器
1)原理:靠改变连入电路中的电阻线的有效长度来改变电阻。
2)使用方法:
①要与控制电路串联;
②连入电路的两个接线柱必须是“一上一下”;
③为了保护电路,在电路接通前应把滑片移到使电路中的电阻最大的位置(滑动变阻器的最大电阻一定);
④通过滑动变阻器的电流不能超过其允许通过的最大电流。
3)作用:①改变电路中电流的大小;②改变用电器两端的电压;③保护电路。
4)铭牌认识:滑动变阻器的铭牌上标有的“50,1A”的意义:最大阻值为50,允许通过的最大电流为1A。
4.探究电流与电压、电阻的关系
(1)采用的研究方法是:控制变量法。
即:①保持电阻不变,改变电压研究电流随电压的变化关系;
②保持电压不变,改变电阻研究电流随电阻的变化关系。
(2)实验电路:
(3)结论:①在电阻一定的情况下,导体中的电流与加在导体两端的电压成正比;
②在电压不变的情况下导体中的电流与导体的电阻成反比。?
(4)注意点:
开关断开连接电路;电表的正确使用;滑片的位置。
控制变量法的运用:a.在研究电流与电压关系时,控制了电阻不变;
b.在研究电流与电阻关系时,控制了电阻两端电压不变。
进行多次测量,避免实验的偶然性和特殊性,使实验结论更具普遍性。
滑动变阻器的两个作用:a.保护电路;
b.调节电路电流,改变定值电阻两端的电压;
c.保持定值电阻两端的电压不变。
知识点三:欧姆定律
1.欧姆定律
(1)欧姆定律的内容:导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。?
(2)数学表达式I=,变形公式:U=IR、R=。
(3)说明:①适用条件:纯电阻电路;
②I、U、R对应同一导体或同一段电路,不同时刻、不同导体或不同段电路三者不能混用,应加角码区别。
③同一导体(即R不变),则I与U成正比。同一电源(即U不变),则I与R成反比。?
④R=是电阻的计算式,它表示导体的电阻可由U/I计算出大小,电阻是导体本身的一种性质,与电压U和电流I等因素无关。
(4)注意点:
同一性、同时性;
电流与电压的因果关系;
描述结论时,先说条件,再说结论。
2.伏安法测电阻
(1)定义:用电压表和电流表分别测出电路中某一导体两端的电压和通过的电流就可以根据欧姆定律算出这个导体的电阻,这种用电压表电流表测电阻的方法叫伏安法。?
(2)原理:R=;
(3)电路图:
(4)步骤:
①根据电路图连接实物。连接电路是开关应断开,滑动变阻器的阻值应调到阻值最大处。
②检查电路无误后,闭合开关S,三次改变滑动变阻器的阻值,分别读出电流表、电压表的示数,填入表格。
③算出三次Rx的值,求出平均值。
注:定值电阻适用,小灯泡不适用,但也要测三次观察小灯泡的发光情况。
④整理器材。
(5)本实验中,滑动变阻器的作用:①保护电路;②调节电路电流,改变定值电阻两端的电压。
知识点四:串并联电路特点
(1)串联电路
电流关系
I=I1=I2
(串联电路中的电流处处相等)
电压关系
U=U1+U2
(串联电路中总电压等于各部分电压之和)
电阻关系
R=R1+R2
(串联电路总电阻等于各电阻之和)
分压原理
(串联电路各部分电路电压与电阻成正比)
(2)并联电路
电流关系
I=I1+I2
(并联干路总电流等于各支路电流之和)
电压关系
U=U1=U2
(并联电路总电压等于各支路电压)
电阻关系
(并联电路总电阻的倒数等于各电阻倒
数之和)
分压原理
(并联电路各支路的电流与它的电阻成
反比)
常考题型1:电路基础
【例1】用一只开关可以同时控制两盏灯,则这两盏灯(???
)
A.?一定是串联?????????????????B.?一定是并联?????????????????C.?可以串联也可以并联?????????????????D.?不能这样连接
【答案】
C
【解析】【分析】根据开关的控制作用分析即可。
【解答】在串联电路中,开关控制所有用电器,所以一只开关控制两盏灯,可能它们串联;在并联电路中,干路开关控制所有用电器,所以这两盏灯可能并联。
故选C。
【例2】小科用一个不带电的轻质泡沫球靠近电脑显示屏,小球偏至如图实线位置。据此推测显示屏(??
)
A.?带正电???????????????????????????????B.?带负电???????????????????????????????C.?不带电???????????????????????????????D.?一定带电
【答案】
D
【解析】【分析】电荷
,为物体或构成物体的质点所带的正电或负电,带正电的粒子叫正电荷(表示符号为“+”),带负电的粒子叫负电荷(表示符号为“﹣”)。也是某些基本粒子(如电子和质子)的属性,同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
【解答】由图可知,不带电的轻质泡沫球能够被显示屏吸引,则说明显示屏一定带电,因为带电体能够吸引轻小物体,而无法判断显示屏的带电类型;故D符合;
故答案为:D。
【例3】如图所示,汽车装有日间行车灯可以提高行车安全,当汽车启动时,S1闭合,日间行车灯L1立即亮起:再闭合S2
,
车前大灯L2也亮起。符合这一情况的电路图是(??
)
?
A.??B.???????C.???????D.?
【答案】
C
【解析】【分析】(1)如果用电器相互影响,那么它们串联;否则,它们并联;
(2)在并联电路中,干路开关控制所有用电器,支路开关只能控制它所在支路的用电器。
【解答】(1)根据题目描述可知,L1发光时,L2可以发光也可以不发光,因此它们是并联;
(2)当S1断开时,两盏灯都不发光,说明开关S1控制所有用电器,即在干路上;因为S2断开时,大灯L2不发光,闭合后它就发光,所以开关S2与大灯L2串联在同一支路上,
故C符合题意,而A、B、D不合题意。故C。
【例4】小红发现教室的投影幕布有一个开关,通过其转换可以使幕布上升或下降。请教物理老师后她得知,电动机的旋转方向会随电流方向的改变而改变。于是她用单刀双掷开关及其它元件设计了如图所示的电路图,其中能通过开关的转换而改变电动机旋转方向的是(????
)
A.??????????B.??????????C.??????????D.?
【答案】
C
【解析】【分析】分析各个选项中电动机的工作状况,能够达到控制目的的就是正确选项。
【解答】A.无论开关与哪个触点接触,电流都是从上面流入电动机,不能改变电动机的旋转方向,故A错误;
B.无论开关与哪个触点接触,电流都是从下面流入电动机,不能改变电动机的旋转方向,故B错误;
C.当开关接1时,电流从下面流入电动机;当开关接2时,电流从上面流入电动机,因此可改变电动机的旋转方向,故C正确;
D.无论开关与哪个触点接触,电动机都被短路,不能工作,故D错误。
故选C。
【例5】某家庭卫生间安装有照明灯和换气扇,有时需要它们独立工作,有时需要它们同时工作。下面电路中你认为符合上述要求的是(?
???)
A.?????????????????B.?????????????????C.?????????????????D.?
【答案】
D
【解析】【分析】(1)如果用电器相互影响,那么它们串联;否则,它们并联;
(2)在并联电路中,干路开关控制所有用电器,支路开关只能控制它所在支路的用电器。
【解答】家庭卫生间安装有照明灯和换气扇,有时需要它们独立工作,有时需要它们同时工作,可见照明灯和换气扇不相互影响,因此它们应该并联;因为它们能够独立工作,所有每个支路上都有一个开关与它们串联,故D正确,而A、B、C错误。
故选D。
【例6】某品牌小轿车,为防止行驶时车门没关闭而带来危险,车上设计了这样的报警电路:四个车门都关闭时,电铃不响且指示灯不亮;只要有一扇车门没有关闭,指示灯就会发光,电铃也会报警。下面四个电路图中,设计合理的是(??
)
A.??????????????B.??????????????C.???????????????D.?
【答案】
B
【解析】【分析】对各个选项中的电路进行分析,哪个符合要求,哪个就是正确选项。
【解答】A.当四个车门都关闭时,灯泡被短路不报警,但电铃会报警,故A不合题意;
B.当四个车门有都关闭时,灯泡和电铃被短路,它们都不工作,不会报警;只要有一个车门没关,电铃和灯泡都能工作,从而报警,故B符合题意;
C.当四个车门都关闭时,电铃被短路不报警,但是灯泡发光,故C不合题意;
D.只要有一个车门关闭,即使其它三个车门都开着,灯泡也不会发光报警,故D不合题意。
故答案为:B
【例7】摩擦起电是我们生活中常见的现象。在干燥的冬季,当我们用自己的双手相互摩擦的时候,下列关于两只手带电情况的说法中正确的是(??
)
A.?左右手都不带电荷??????????????????????????????????????????????B.?左右手带同种电荷
C.?左手带正电荷,右手带负电荷?????????????????????????????D.?右手带正电荷,左手带负电荷
【答案】
A
【解析】【分析】摩擦起电的条件:①两种不同物质;②原子核对电子的束缚能力差距比较大,据此判断即可。
【解答】人的左右手相互摩擦,由于它们原子核对电子的束缚能力几乎相同,因此不会得失电子,当然也会不会带上电荷,故A正确。
故选A。
【例8】摩擦起电跟物质种类有关,各种物质的电子脱离原子所需能量是不同的,起电顺序表:
起
电
顺
序(
正
→
负
)
有机玻璃
玻璃
毛皮
丝绸
纸
金属
硬胶棒
石蜡
涤纶
硬塑料
聚乙烯
聚丙烯
根据所学的摩擦起电知识和起电顺序表,判断下列说法正确的是(?
)
A.?跟毛皮摩擦过的硬橡胶棒带正电?????????????????????????B.?跟丝绸摩擦过的玻璃棒带负电
C.?跟涤纶摩擦过的硬橡胶棒带正电?????????????????????????D.?跟涤纶摩擦过的玻璃棒带负电
【答案】
C
【解析】【分析】由表格中各种物质的起电顺序知,前面的物质和后面的物质相互摩擦时,前面的物质带正电,后面的物质带负电;逐项分析各种物质所带的电。
【解答】解:A、
跟毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电,A不符合题意;
B、
跟丝绸摩擦过的玻璃棒带正电
,B不符合题意;
C、
跟涤纶摩擦过的硬橡胶棒带正电
,C符合题意;
D、
跟涤纶摩擦过的玻璃棒带正电,D不符合题意。
故答案为:C。
【例9】下列与实物图一致的电路图是(??
)
A.?B.?C.?D.?
【答案】
C
【解析】【分析】由实物图可知,开关控制整个电路,开关闭合后,两灯串联,开关与用电器串联,如果开关与用电器并联,闭合后将会有用电器被短路.
【解答】依次画出电源、开关、灯泡,两只灯泡串联.
在A中,灯泡并联,故A不合题意,
在B中,开关闭合后,L1灯泡短路,故B不合题意,
在C中,两只灯泡串联,开关控制整个电路,故C符合题意.
在D中,开关闭合后,灯泡L1短路,故D不合题意.
故答案选:C.
【例10】如图所示的四个电路中,两灯泡属于串联接法的是(??
)
A.?S1、S2均闭合
??????????B.?S1、S2均闭合
C.?S1断开、S2闭合
??????????D.?S1闭合、S2断开
【答案】
D
【解析】【分析】根据串联电路和并联电路的特点进行分析,即串联电路是用导线将用电器依次连接起来,而并联电路是将用电器并列连接起来.
【解答】
A、两开关均闭合后,两只灯泡并列连接,工作时互不影响,为并联电路,不符合题意;
B、两开关均闭合后,一个灯泡被短路,电路为另一灯泡的基本电路,不符合题意;
C、S1断开,S2闭合后,两只灯泡并列连接,工作时互不影响,为并联电路,不符合题意;
D、S1闭合,S2断开后,电流依次流过两只灯泡,只有一条流通路径,为串联电路,符合题意.
故答案选:D.
【例11】如图中的实物连接电路,下列说法正确的是(??
)
A.?L1、L2是串联?????????????B.?L1、L3是串联?????????????C.?L1、L2、L3是串联?????????????D.?L1、L2、L3是并联
【答案】D
【解析】【分析】若电路中各元件是逐个顺次首尾相连的,此电路就是串联电路;若各用电器“首首相接.尾尾相接”并列地连在电路两点间,此电路就是并联电路.
【解答】由电路图可知,电流从正极出发,经过开关后分成三条支路,分别流过三个灯泡,然后全部流入电源负极,电流在电路中有三条路径,因此三个灯泡是并联.
故答案选:D.
【例12】如图甲所示,A和B是两个相同的验电器,A带负电荷,B不带电。用带有绝缘柄的金属棒把A和B连接起来,观察到A的金属箔张开的角度减小,B的金属箔由闭合变为张开,如图乙所示,下列描述错误的是(??
)
A.?金属杆是导体?????????????????????????????????????????????????????
B.?验电器B的两金属箔片能够张开,是因为带上了同种电荷
C.?实验中金属杆和金属球接触的一瞬间,验电器B中的金属箔带上了负电荷??????????
D.?实验中金属杆和金属球接触的一瞬间,金属杆中电流方向是自A流向B
【答案】D
【解析】【分析】(1)容易于导电的物体称为导体;
(2)验电器的原理是同种电荷相斥;
(3)电流的方向与负电荷定向移动的方向相反;
(4)根据带正电或负电的实质分析即可判断。
【解答】A、据题意可知,该金属棒能导电,所以金属棒是导体,A项正确,故A不符合题意;
B、验电器的原理是同种电荷相互排斥,两金属箔片能够张开是因为带上了同种电荷,B项正确,故B不符合题意;
C、原来A验电器带负电,即A验电器有多余电子,B验电器不带电,当用金属棒连接时,一部分电子会从A运动到B,故B验电器中的金属箔由于有多余电子而带上了负电荷,C项正确,故C不符合题意;
D、据C项分析可知,电子的运动方向是A到B,所以电流的方向是由B到A,D项错误,故D符合题意。故答案为:D
【例13】如图所示,将粗细不均匀的导体接入电路,a处半径为b处的2倍,则这两处电流大小关系为(???
)
A.?Ia=2Ib????????????????????????????????B.?Ia=4Ib????????????????????????????????C.?Ia=Ib????????????????????????????????D.?2Ia=Ib
【答案】
C
【解析】【分析】根据串联电路的电流规律分析即可。
【解答】根据图片可知,a、b两段导体为串联关系,根据串联电路中各处电流都相等的规律可知,这两处电流大小相等,即Ia=Ib。
故选C。
?
【例14】在如图中用三只电流表测量电路中的电流,则(???
)
A.?A1的示数最大?????????????????B.?A2的示数最大?????????????????C.?A3的示数最大?????????????????D.?三表示数相同
【答案】
A
【解析】【分析】首先根据电流方向确定三只电流表所在的位置,确定它们所测量哪个用电器的电流,最后根据并联电路的电流特点比较它们的示数大小。
【解答】如下图所示:
灯泡L1和L2并联,电流表A1在干路上测总电流,电流表A2测灯泡L1的电流,电流表A3测灯泡L2的电流;根据并联电路的电流特点得到,A1的示数等于A2示数和A3示数之和,即A1的示数最大。
故选A。
?
【例15】如图,验电器甲带负电,验电器乙不带电。当用不带电的绝缘导电棒把甲、乙两验电器相连时,就有瞬时电流________(填
“从甲到乙”,“从乙到甲”,或“无瞬时电流”)。
【答案】从乙到甲
【解析】【分析】电流方向规定为正电荷的移动方向,与负电荷的移动方向相反。
【解答】由题目可知验电器甲上的负电会跑到验电器乙上,由电流方向与负电荷移动相反可知,电流方向为从乙到甲。故答案为:从乙到甲
【例16】科学小组在探究并联电路电流规律的实验中,实验电路如图甲所示。
(1)小红同学在连接电路时发现,刚接好最后一根导线,电流表的指针就发生了偏转。由此可知在连接电路时存在的错误是________;
(2)小明同学在测量
A处的电流时,
发现电流表的指针偏转如图乙所示,
原因是________;
(3)同学们在解决了以上问题后,将电流表分别接入A、B、C三点处,闭合开关,测出了电流并记录在如下表格中。并立即得出了并联电路的电流规律,请你指出他们实验中的不足是________,改进方法是________。
A
点电流
IA/A
B
点电流
IB/A
C
点电流
IC/A
0.16
0.24
0.40
【答案】
(1)开关未断开(2)正负接线柱接反
(3)只有一组数据,结论不具有普遍性;换用不同规格的灯泡,多测几组数据
【解析】【分析】(1)在连接电路时,开关必须断开,防止连接时电路忽断忽连,造成用电器损坏;
(2)电流表接线要注意“正进负出”,否则,电流表的指针会反向偏转,造成损坏;
(3)在探究物理规律的实验中,要尽可能的多做几次实验,收集到更多的实验数据,这样得出的结论才更准确客观。
【解答】(1)小红同学在连接电路时发现,刚接好最后一根导线,电流表的指针就发生了偏转,说明她在连接电路前开关没有断开;
(2)小明同学在测量
A处的电流时,
发现电流表的指针反向偏转,说明电流方向弄反了,即正负接线柱接反;
(3)同学们在解决了以上问题后,将电流表分别接入A、B、C三点处,闭合开关,测出了电流并记录在如下表格中。并立即得出了并联电路的电流规律,请你指出他们实验中的不足是:只有一组数据,结论不具有普遍性,改进方法是:换用不同规格的灯泡,多测几组数据。
故答案为:(1)开关未断开;(2)正负接线柱接反;(3)只有一组数据,结论不具有普遍性;换用不同规格的灯泡,多测几组数据
【例17】小明在探究《串联电路的特点》中,将两盏标有“2.5V0.3A”的小灯泡串联起来,如图,用电压恒定的电源供电。某一时刻,原来正常发光的两盏灯同时熄灭,关于这两盏灯的故障判断,小明给出了四种猜测:
A.一盏灯断路,另一盏灯完好????
B.一盏灯短路,另一盏灯完好
C.一盏灯断路,另一盏灯短路???
D.电源电压升高,两盏灯同时被烧断
(1)你认为可能性最大的是________;
(2)如果这两盏灯熄灭的原因是其中的一盏灯有故障,现有①规格相同的灯泡;②符合要求的电压表;③符合要求的电流表;④一段有绝缘皮的铜导线。在它们中间选择一样来检测故障,你认为不适用的有________,你的理由是________。
电流
Ia=0.3A
Ib=0.3A
Ic=0.3A
电压
Uab=2.5V
Ubc=2.5V
Uac=5V
(3)故障排除后,小明测出了如下数据,得出了结论:①串联电路中电流处处相等;②串联电路中各部分电压相等,各部分电压之和等于总电压;请你对上述结论进行评价,写出一点评价意见:
________.
【答案】
(1)A(2)3、4;将电流表或导线与灯泡并联时,可能会烧坏另一灯泡
(3)①只测一组数据,结论不具有普遍性,应多次测量;
②两个灯泡的规格相同,时所测数据具有特殊性,应换规格不同的灯泡做实验
【解析】【分析】(1)根据各个选项中的故障推测可能出现的现象,与实际情况相同,即是正确选项;
(2)电流表的内阻很小,它所在部分可以看做导线;一旦它与灯泡并联,可能导致另外一个完好的灯泡烧毁;
(3)通过实验探究物理规律,应该换用不同的实验器材多做几次实验,收集更多的实验数据,这样得到的结论更客观准确。
【解答】(1)A.一盏灯断路,另一盏灯完好,这时整个电路没有电流,两个灯泡都不发光,故A符合题;?
?
?
B.原来两只灯泡串联都能正常发光,说明电源电源是它们额定电压的2倍,即5V;如果一盏灯短路,另一那么另外一个灯泡无法承受5V的电压肯定被烧坏,故B不合题意;
C.一盏灯断路,另一盏灯短路,可能性是有的,但是发生在同一时间的概率不大,故C不合题意;?
?
D.电压是恒定的,不会突然升高,故D不合题意。
故选A。
(2)电流表的内阻很小,它所在部分可以看做导线;一旦它与灯泡并联,可能导致另外一个完好的灯泡烧毁,因此我认为不适用的是3和4;
(3)障排除后,小明测出了如下数据,得出了结论:①串联电路中电流处处相等;②串联电路中各部分电压相等,各部分电压之和等于总电压;我的评价意见是:
①只测一组数据,结论不具有普遍性,应多次测量;
②两个灯泡的规格相同,所测数据具有特殊性,应换规格不同的灯泡做实验。
【例18】学习了同种电荷相互排斥之后,小乐同学大胆的猜想,电荷间相互作用力的大小是否与两电荷所带的电荷量和它们之间的距离有关呢?于是他如图(1)所示,做起了实验.Q是一个带正电的物体,把系在丝线上的带正电的小球先后挂在A、B、C三处,比较小球在不同位置所受带电体的作用力的大小.则:
(1)这个力的大小可以通过________显示出来.
(2)为使实验现象更明显,悬挂在丝线上的小球应选用________
A?
小钢球?????
B
塑料泡沫小球
(3)根据实验现象,可得出结论:________.
(4)做完以上实验后,用另一个小球靠近带正电的Q时,情景如图(2)所示,则另一个小球的带电情况是________.
A
带负电??????
B?
不带电??????
C?
二者都有可能.
【答案】(1)丝线与竖直方向的夹角大小(2)B
(3)在电荷量一定的情况下,电荷间的距离越小,电荷间的作用力越大(4)C
【解析】【分析】(1)在小球质量一定的情况下,丝线与竖直方向的夹角越大,小球受到的电荷间作用力越大.(2)小球质量越小,在相同力作用下,丝线与竖直方向夹角越大,实验现象越明显.(3)分析图示实验情景,然后得出实验结论.(4)电荷间的相互作用:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,相互排斥的一定是同种电荷;相互吸引的可能是异种电荷,也可能一个带电,另一个不带电.
【解答】解:(1)这个力的大小可以通过丝线与竖直方向的夹角大小显示出来.(2)为使实验现象更明显,悬挂在丝线上的小球应选用质量较小塑料泡沫小球.(3)根据实验现象,可得出结论:在电荷量一定的情况下,电荷间的距离越小,电荷间的作用力越大.(4)电荷间的相互作用:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引;相互排斥的一定是同种电荷;但相互吸引的可能是异种电荷,也可能一个带电,另一个不带电.
故答案为:(1)丝线与竖直方向的夹角大小;(2)B;(3)在电荷量一定的情况下,电荷间的距离越小,电荷间的作用力越大;(4)C.
常考题型2:电阻与滑动变阻器
【例1】每种金属导体中单位体积内的自由电子数有确定的值.若两段长度之比为2:1、横截面积之比为1:3的镍铬合金丝并联在某电路中使用时,则这两根电阻丝内电子定向移动的平均速度之比为(??
)
A.?1:2????????????????????????????????????B.?3:1????????????????????????????????????C.?2:1????????????????????????????????????D.?1:1
【答案】
A
【解析】【分析】(1)在材料相同时,电阻与长度成正比,电阻与横截面积成反比;
(2)根据并联电路电压相等和欧姆定律,得出电流与电阻的定量关系;
(3)最后根据电流的微观表达式I=nqsv(n是单位体积内的自由电荷数,q是电子的电量,s是导体的横截面积,v是自由电子定向移动的速度)得出电子的速度之比.
【解答】因为R1和R2材料相同,长度之比为L1:L2=2:1,横截面积之比为S1:S2=1:3,
所以电阻之比
,
因为两电阻并联电压相等,
所以电流与电阻成反比,即:
,
根据I=nqsv得到:
I1=n1q1s1v1
,
I2=n2q2s2v2
,
那么:;
因为I1:I2=1:6,S1:S2=1:3,
所以;
即:v1:v2=1:2。
故选A。
【例2】某导体中的电流与它两端电压的关系如图所示,下列分析正确的是(?
)
A.?当导体两端的电压为0时,电阻为0??????????????????????B.?该导体的电阻随电压的增大而减小
C.?当导体两端的电压为0时,电流为0??????????????????????D.?当导体两端的电压为2
V时,电流为0.6A
【答案】
C
【解析】【解答】导体的电阻是导体本身的一种性质,它不随通过它的电流以及它两端的电压的改变而改变,只与导体本身的材料、长度、横截面积以及温度有关,从图中可以看出,电压为0时,电流为0,但导体的电阻并没有变,且电压增大时,电流也增大,但电压与电流的比值即电阻不变,仍是5Ω,故A、B错,C对;从图中可知,当导体两端的电压为2V时,电流为0.4A。
【分析】U—I图像是一种常见的物理图像,若是一条直线,其斜率表示电阻的大小。本题主要考查从图像中获取有效信息的能力,难度中等。
【例3】一根铜导线的电阻为R,要使电路中的电阻变为4R,以下方法可行的是(????
)
A.?将铜导线对折起来,接在电路中?????????????????????????????????B.?将铜导线用拉丝机拉长至原来2倍
C.?将同样长,同样粗的铝导线代替铜导线接在电路中?????D.?将两根相同的铜导线连起来
【答案】
B
【解析】【解答】A、将铜导线对折起来,导体的长度变小,横截面积变大,则电阻变小,不符合题意;
B、将铜导线用拉丝机拉长至原来2倍,由于铜导线的体积不变,长度变为原来的2倍,横截面积变为原来的二分之一,所以电阻变为原来的4倍,故符合题意;
C、铝的电阻率不是铜的2倍,所以这种操作是不符合题意的;
D、将两根相同的铜导线连起来,此时只有长度变为原来的2倍,故电阻会变成原来的2倍,故不符合题意;故选B.【分析】(1)掌握影响电阻大小的因素:材料、长度、横截面积和温度,温度对电阻的影响通常情况下忽略不计;(2)若材料相同,导体越长、横截面积越小,导体的电阻越大.
【例4】光敏电阻的阻值随着光照的强弱而改变。“光强”是表示光的强弱程度的物理量,照射光越强,光强越大,光强符号用E表示,国际单位为坎德拉(cd)。实验测得光敏电阻的阻值R与光强E间的关系如图所示,由图可知(??
)
A.?光敏电阻的阻值随光强的增强而变大??????????????????B.?光敏电阻的阻值随光强的增强而变小
C.?光敏电阻的阻值随光强的增强先变大后变小????????D.?光敏电阻的阻值随光强的增强先变小后变大
【答案】
B
【解析】【分析】由图象可直接得出电阻与光强的关系,由图象可看出,电阻与光强成反比.
【解答】这是一个反比例函数图象,由图知电阻与光强成反比,故随光强的增大电阻减小,随光强的减小电阻增大.
故答案为:B.
【例5】小宇用如图所示的电路探究影响金属丝电阻大小的因素。他手边除了有电路中的器材外,还有一根金属丝,则(??
)
A.?只能探究电阻与金属丝长度的关系??????????????????????B.?电阻与金属丝长度、横截面积的关系都能探究
C.?电阻与金属丝长度、横截面积的关系都不能探究??????????D.?只能探究电阻与金属丝横截面积的关系
【答案】
B
【解析】【分析】根据控制变量法,只要能改变其中一个变量,而其它量能保持不变即可.
【解答】将电阻丝的一段固定在A端,然后使B在电阻丝上滑动,通过电流表的示数即可探究电阻与电阻丝长度的关系;
将电阻丝的一半分别接入A、B两端,并记录电流表的示数;再将电阻丝对折后接入A、B两端,同时记下电流表的示数,通过比较电流的示数即可得出电阻与电阻丝横截面积的关系.
故答案选:B.
【例6】甲、乙、丙三根用同种材料制成的均匀合金丝,甲、乙的粗细相同,但甲较长;乙、丙的长度相同,但丙较粗;则这三根电阻丝的电阻值R甲、R乙、R丙的大小关系是(??
)
A.?R甲=R乙=R丙????????????????B.?R甲<R乙<R丙????????????????C.?R甲>R乙>R丙????????????????D.?R甲>R丙>R乙
【答案】C
【解析】【分析】决定电阻大小的因素有:导体的长度、横截面积和材料,长度越长、横截面积越小、电阻率越大,导体的电阻越大.
根据影响导体电阻大小的因素进行分析.
【解答】因为甲、乙、丙三根电阻丝的材料相同,由于甲和乙一样粗,但甲比乙长,粗细、材料相同时,导体越长,电阻越大,因此甲的电阻大于乙的电阻;又因为乙和丙一样长,但乙比丙细,而横截面积越小,电阻越大,因此乙的电阻大于丙的电阻;故:R甲>R乙>R丙
.
故答案为:C.
【例7】关于绝缘体的说法,下列正确的是(
???)
A.?绝缘体中没有电子,所以它不可能成为导体
B.?绝缘体内部几乎不存在自由移动的电荷,所以它不可能成为导体
C.?绝缘体内部几乎不存在自由移动的电荷,但在一定条件下也能成为导体
D.?绝缘体不能导电,也不能带电
【答案】
C
【解析】【分析】此题考查导体容易导电的原因和绝缘体不容易导电的原因,了解了原因,学生对导体和绝缘体就会有一个更深入的了解。①容易导电的物体叫做导体,不容易导电的物体叫做绝缘体.导体导电的实质是导体中有可以自由移动的电荷,绝缘体绝缘的实质是,它里面几乎没有可以自由移动的电荷,不是没有电子造成的;②导体能够导电的原因是到体内存在自由电荷,自由电荷有正有负,但是对于导体而言并不是所有的电荷都会发生移动;③绝缘体不容易导电的原因:绝缘体内部几乎没有自由移动的电荷。
【解答】A、绝缘体不善于导电的实质是它里面几乎没有可以自由移动的电荷,不是没有电子造成的,故A错误;
B、绝缘体内部几乎不存在自由移动的电荷,但当条件改变时,它也可能成为导体,故B错误;
C、绝缘体内部几乎不存在自由移动的电荷,但在一定条件下也能成为导体,故C正确;
D、绝缘体通常情况下不容易导电,但却可以带电,比如玻璃棒、橡胶棒等都可以带电,故D错误。
故选C
【例8】小明同学练习用伏安法测电阻,他所测电阻的阻值约为2?.电压表的量程为3V,电流表的量程为3A.测量结束后,他得到的结论是待测电阻的阻值为10?,则他在测量中所出现的错误可能是(??
)
A.?电压表和电流表的位置接反了?????????????????????????????????B.?他没有多次测量取平均值,致使误差过大
C.?电压表按15V量程读数,电流表按0.6A量程读数?????D.?电压表按15V量程读数,电流表按3A量程读数
【答案】
D
【解析】【分析】待测电阻测量结果不正确,有许多原因,可能是量程选错,也可能是正负表笔接反,本题需要根据实际情况作出判断。
【解答】A、如果电流表和电压表位置解反了,电路相当于断路,电压表测量电源电压,电流表示数接近为零.此选项错误;
B、已知待测电阻的阻值约为2Ω,测量值应该接近或等于2Ω,不可能为10Ω,与测量次数多少没有关系.此选项错误;
C、电压表按15V量程读数,电流表按0.6A量程读数,得到的电压是实际电压的5倍,电流是正确电流的1/5,测量的电阻是实际电阻的1/25,此选项错误.
D、电压表按15V量程读数,电流表按3A量程读数,得到的电压、电流是实际电流的5倍,所以本该是2Ω的电阻测成了10Ω.此选项正确;故选D.
【例9】一支铅笔的自述:①将我斜插在盛水的玻璃杯中,你会看到我的身子变弯了;②我若躺在亮处,大家就能看见我;③我和圆珠笔是好朋友,都爱在纸上“玩”,不同的是,它在纸上“滚”,我在纸上“滑”;④你若把我的内芯接入电路,电流能从我的身上流过。你认为铅笔的自述中正确的是(?
)
A.?只有①????????????????????????B.?只有①②????????????????????????C.?只有①②③????????????????????????D.?①②③④都正确
【答案】
D
【解析】【分析】(1)光线在同种不均匀介质中传播或者从一种介质进入另一种介质时,就会出现光的折射现象。例如水池底变浅、水中筷子变弯、海市蜃楼等都是光的折射形成的。(2)我们能够看见本身不发光的物体,是因为物体漫反射的光射向人的眼睛的缘故。(3)两个相互接触的物体,运动物体始终没有离开接触面,这种摩擦是滑动摩擦;运动物体和接触面之间总是改变,这种摩擦是滚动摩擦。(4)善于导电的物体叫导体,不善于导电的物体叫绝缘体。本题从一只铅笔入手,考查了光的折射、光的反射、摩擦力以及导体和绝缘体的知识,题目比较新颖,综合性强,属于开放性问题,要求同学们多观察、多思考,对于生活中的物品多思考一下它蕴含的物理知识。
【解答】解:(1)当光从一种介质射入另一种介质时,光线的传播方向会发生偏折,这就是光的折射现象;正是由于这种现象,才导致了插入水中的铅笔像“折断”了一样。(2)铅笔本身不发光,它的表面能反射其他光源的光线,被反射的光线会射向各个方向,所以我们才能从不同的角度看到它。(3)铅笔始终没有离开纸,属于滑动摩擦。圆珠笔的笔尖是个滚珠,滚珠不停地在纸面上滚动,接触面总是改变,所以圆珠笔和纸之间的摩擦是滚动摩擦。(4)电流可以通过铅笔的内芯,说明铅笔芯是导体。
故答案为:D
【例10】如图所示,是一种测定油箱内油量的装置,其中R是滑动变阻器的电阻片,滑动变阻器的滑片和滑杆相连,滑杆可绕固定轴O转动,另一端固定着一个浮子。下列说法正确的是(???
)
A.?油量变少,电流表示数不变????????????????????????????????B.?油量越少,电流表示数越大
C.?油量越多,电流表示数越小????????????????????????????????D.?油量越多,电流表示数越大
【答案】
D
【解析】【分析】根据油箱内油量的变化确定浮子的运动方向,进而推断滑片的移动方向,然后根据变阻器的接线分析接入电阻的变化,最终得到电流表示数的变化。
【解答】当油量变少时,浮子向下运动,而变阻器的滑片向上运动;由于变阻器使用的是下半部分,因此它的阻值变大,电流表的示数变小,故A、B错误;
当油量越多时,浮子向上运动,而变阻器的滑片向下运动;由于变阻器使用的是下半部分,因此它的阻值变小,电流表的示数变大,故C错误,D正确。
故选D。
【例11】如图所示,为一电阻箱结构示意图,下面关于此电阻箱接入电路电阻值大小的说法正确的是(???
)
A.?只拔出铜塞a、b,接入电路电阻为7欧姆
B.?只拔出铜塞c、d,接入电路电阻为7欧姆
C.?要使接入电路电阻为7欧姆,只有拔出铜塞c、d才行
D.?将铜塞a、b、c、d全拔出,接入电路的电阻最小
【答案】
B
【解析】【解答】A、只拔出铜塞a、b,c、d对应的电阻短路,则接入电路电阻为3欧,故该选项错误;
B、只拔出铜塞c、d时,a、b对应的电阻短路,则接入电路电阻为7欧,故该选项正确;
C、由电阻串联的特点可知,要使接入电路电阻为7欧姆,拔出铜塞c、d或同时拔出铜塞a、b、d也可以,故该选项错误;
D、将铜塞a、b、c、d全拔出,接入电路的电阻最大,即最大为10欧,故该选项错误;
故选B.
【分析】插入式电阻箱的原理:是利用铜塞插入或拔出改变连入电路中电阻丝的长度来变阻的,即把铜塞插进去,铜塞处的电阻丝就会短路,电流不从电阻丝走了,所以铜塞插进去的那部分电阻就消失了.故据此对下面的各个选项逐次分析即可得出答案.
【例12】在“探究影响导体电阻大小因素”的实验中,取两根材料不同、横截面积相同的金属丝a、b,连接成如图甲的实验电路,O、M分别是金属丝a、b的端点,P是金属丝上可移动的接触点。在实验过程中,电流表示数始终为I=1.25A.电压表示数U随OP间距离x的变化如表:
x/mm
600
700
800
900
1000
1200
1400
1600
1800
2000
U/A
4.50
5.00
5.50
6.00
????
6.75
7.00
7.25
7.50
7.75
(1)当OP=1000mm时,电压表的示数如图乙,请在表格处填上此时的U值________。
(2)请在图丙的坐标中绘出电压表示数U随x变化的图线。
(3)实验可得到的结论是:①________;②________。
【答案】
(1)6.50
(2)
(3)导体电阻大小与导体材料有关;同一导体的电阻大小与导体长度有关
【解析】【分析】(1)首先弄清电压表使用的量程和分度值,然后根据指针位置读出示数即可;
(2)在方格纸上,横坐标表示金属丝的长度x,纵坐标表示电压表的示数U,将每个对应的点描出来,然后将相邻的点用线连接起来即可;
(3)电流表的示数都是1.25A,根据公式U=IR可知,电阻的大小与电压成正比,即电压表的示数越大,对应的金属丝的电阻越大。
①根据x=600~1000mm可知,同种材料,长度越大,电阻越大;
②根据金属丝a的长度从600~800时电压变化1V,金属丝b长度从1200~1400mm时电压变化0.25V可知:当长度相同时,材料不同,电阻也不同。
【解答(1)根据乙图可知,电压表选择的是0~15V量程,对分度值是0.5V,那么电压表的读数为5V+0.5V×3=6.5V;
(2)首先根据横纵坐标,找到对应的各点,然后用平滑的曲线连接起来,如下图所示:
(3)实验可得到的结论是:①导体电阻大小与导体材料有关;②同导体的电阻大小与导体长度有关。
【例13】热敏电阻的阻值会随温度的改变而改变。小张同学用如图甲所示的电路来探究热敏电阻Rt的阻值与温度的关系。已知M为控温器,电源电压未知但恒定不变,R为电阻箱(一种可以改变并读出阻值的变阻器)。因实验器材的限制,利用该电路无法直接测出热敏电阻的阻值,聪明的小张进行了如下操作:
温度t/℃
10
20
30
40
50
60
70
80
…
电阻箱R/Ω
26
47
64
76
85
92
98
100
…
①根据图甲连接电路,闭合开关前,将电阻箱的阻值调到足够大。
②控制控温器中液体温度为10
℃,闭合开关,调节电阻箱的阻值,使电流表的示数达到某数值,记录此时电阻箱的阻值为26
Ω。
③依次改变控温器中的液体温度,同时……,得到相关数据记录如下表所示。
分析并回答下列问题:
(1)步骤③中“……”部分的操作是________。
(2)从表中可以得出结论:在一定温度范围内,________。
(3)在科技创新活动中,小张用该热敏电阻和电压表制成了一支指针式温度计(电路图如图乙所示,电压表未接入),它可以直接在电压表刻度盘上读出相应温度。闭合开关后,小华发现电流表有示数,将电压表依次并在各接线柱之间发现ab间无示数,接ac、bc间有示数,此时电路中的故障是________。小华重新正确连接电路后,若想要电压表的读数随温度的升高而增大,则应在图乙中________(填字母)两端接入电压表。
A.
a、b???????
B.
b、c???????
C.
a、c
【答案】(1)调节电阻箱的阻值,使电流表的示数保持不变(2)热敏电阻的阻值随温度的升高而减小
(3)定值电阻短路;A
【解析】【分析】(1)电源电压一定,当电流相等时,电路的总电阻肯定相等;因为串联电路中总电阻等于各处电阻之和,所以根据变阻器阻值的变化就可以间接知道Rt的阻值变化,因此应该是:调节变阻箱的阻值,使电流表的示数保持不变;
(2)Rt的阻值变化与变阻器的阻值变化相反;
(3)电压表有示数,说明它与电源两极之间的电路是连通的,而问题出现在它并联的两点之间;
(4)在串联电路中,电压的分配与电阻成正比。
【解答】(1)
步骤③中“……”部分的操作是
:
调节电阻箱的阻值,使电流表的示数保持不变
;
(2)Rt的阻值变化与变阻器的变化正好相反;根据表格可知,当温度升高时,变阻器的阻值变大,那么Rt的阻值变小,因此结论为:
在一定温度范围内,
热敏电阻的阻值随温度的升高而减小
;
(3)
闭合开关后,小华发现电流表有示数,将电压表依次并在各接线柱之间发现ab间无示数,
可能是a与电源正极,b与电源负极之间出现断路,也可能是ab之间出现短路;接在ac两点间有示数,说明a与正极,c与负极之间正常,问题出现在ac之间;接在bc之间有示数,说明b与负极之间正常,只能是ab之间短路。
当温度升高时,Rt的阻值变小,根据串联电路的分压规律可知,它两端的电压也变小,而定值电阻的电压变大,因此电压表应与乙图中的a、b接线柱相连,故选A。
故答案为:(1)
调节电阻箱的阻值,使电流表的示数保持不变
;(2)
热敏电阻的阻值随温度的升高而减小
;(3)定值电阻短路,A
【例14】学习小组在“探究一定电压下,电流与电阻关系”的实验中,选用的实验器材为:电源电压恒为4.
5Ⅴ,三个定值电阻(10Ω、15Ω、20Ω),两只滑动变阻器(分别为“20Ω
2A”、“50Ω
1A”)等。
(1)如图甲是某同学设计的实验电路图,请你用笔画线将图乙的实物图连接完整。
(2)某同学实验时,先在ab间接入10Ω的定值电阻,闭合开关,移动变阻器滑片P,使电压表的示数为1.5Ⅴ,并记下相应的电流值是________?A;再改接15Ω的定值电阻,此时图乙中滑片P应向________?(选填“C”或“D”)端移动,该同学移动变阻器滑片P的目的是________?。
【答案】
(1)(2)0.15;D;保持ab间定值电阻两端的电压不变
【解析】【分析】(1)根据电路图连接实物,注意导线不要交叉和电表量程选择适当;(2)通过欧姆定律算出电流,增大华东变阻器电阻,目的是增大滑动变阻器的分压,从而使电阻两端电压保持恒定。
【解答】(1)根据电路图,连接实物电路,如图右所示:
根据欧姆定律,电流
,
定值电阻由10Ω更换为15Ω后,定值电阻分压变大,大于原来的电压,为保持定值电阻两端电压不变,由电路图可知,应向D端移动滑动变阻器滑片,增大滑动变阻器接入电路的阻值,增大滑动变阻器的分压,使定值电阻两端电压减小到原来的1.5V,保持定值电阻两端电压一定.
【例15】现有电压为6V并保持不变的电池组一组,“6V
2A”的小灯泡一只,0~10
的滑动变阻器一只,开关一只,若干导线,连接成一个小灯泡亮度可以调节的电路。画出满足上述要求的可能电路图,并分析所设计的小灯泡调光电路在使用时的优点和缺点,说明理由。
【答案】电路图如图所示
对于甲图,变阻器电阻为零时,小灯泡的最大电流为:
,小灯泡正常发光。变阻器电阻最大时,小灯泡的最小电流为:
,小灯泡不会熄灭。因此,小灯泡亮度调节范围较小。
对于乙图,小灯泡的最大电流为:
,小灯泡正常发光。小灯泡两端的电压可调到零,最小电流:
0,灯熄灭。因此,小灯泡亮度调节范围很大。
在小灯泡同样亮度下,乙电路的电源输出电流大于甲电路,消耗的电能多,在小灯泡电流为零不发光时,电源输出电流不为零,仍消耗电能。因此,从消耗电能的角度来看,乙电路不经济。
【解析】【分析】根据滑动变阻器串联或并联接入电路,电压的分配特点进行电路设计
常考题型3:电流与电压
【例1】电阻之比是1∶5的灯L1、L2并联在同一电路中,则灯L1、L2两端的电压之比是(???
)
A.?1∶5????????????????????????????????????B.?5∶1????????????????????????????????????C.?1∶1????????????????????????????????????D.?25∶1
【答案】
C
【解析】【分析】在并联电路中,总电压与各支路两端电压相等。
【解答】根据并联电路的电压规律可知,当
L1、L2并联时,它们两端的电压相等,
即灯L1、L2两端的电压之比:U1:U2=1:1。
故选C。
【例2】一个开关同时控制两盏灯,用电压表分别测两灯两端的电压,发现电压表的示数相等,则这两盏灯的关系是(???
)
A.?一定是串联?????????????B.?一定是并联?????????????C.?可能是串联,也可能是并联?????????????D.?一定不是串联
【答案】
C
【解析】【分析】(1)在串联电路中,开关控制所有用电器;在并联电路中,干路开关控制所有用电器;
(2)在并联电路中,总电压与各支路两端电压相等;在串联电路中,总电压等于各处电压之和。
【解答】根据开关在串并联电路中的作用可知,一个开关控制两盏灯,它们可能是串联也可能是并联;
当它们并联时,两灯的电压相等;当它们串联时,根据公式可知,如果它们的电阻相同,那么它们两端的电压相等。
故选C。
【例3】在如图所示的电路中,当闭合开关后,两个电压表指针都向右偏转相同角度,则电阻R1和R2阻值之比为(???
)
A.?1∶1?????????????????????????????????????B.?1∶5?????????????????????????????????????C.?4∶1?????????????????????????????????????D.?4∶5
【答案】
C
【解析】【分析】(1)同一块电压表的量程分别为0~3V和0~15V,因此同一刻度所对的两个电压表的比值为1:5;
(2)在串联电路中,已知总电压和其中一个用电器的电压根据公式U总=U1+U2计算另一个用电器的电压。
(3)在串联电路中,电压的分配与电阻成正比,即:。
【解答】电阻R1与R2串联,电压表V1测R2的电压,电压表V2测电源电压;
因为闭合开关后,两个电压表指针都向右偏转相同角度,
所以电压表的示数V2:V1=5:1;
即U总:U2=5:1;
因为U总=U1+U2
,
所以U1:U2=4:1;
根据公式得到:。
故选C。
?
【例4】由同种材料制成的两条长度相等、横截面积不等的电阻丝,串联在电路中,则粗电阻丝(???
)
A.?电流强度较大???????????????????????B.?电流强度较小???????????????????????C.?电压较大???????????????????????D.?电压较小
【答案】
D
【解析】【分析】(1)导体的电阻与横截面积成反比,与长度成正比;
(2)串联电路中,各处电流都相等;
(3)当电流相同时,根据公式U=IR可知,电压与电阻成正比。
【解答】
由同种材料制成的两条长度相等、横截面积不等的电阻丝,
粗电阻丝的电阻小于细电阻丝的电阻。当二者串联时,通过它们的电流相等;根据公式U=IR可知,当电流相等时,电阻越大,它两端的电压越大。因为粗电阻丝电阻小,所以它两端的电压也小。
故D正确,而A、B、C错误。
故选D。
【例5】有两个电阻,R1=10欧,R2=30欧,把它们串联起来接入电路中,如果R1两端的电压是2伏,那么R2两端的电压是(???
)
A.?2伏?????????????????????????????????????B.?6伏?????????????????????????????????????C.?8伏?????????????????????????????????????D.?0.67伏
【答案】
B
【解析】【分析】在串联电路中,电压的分配与电阻成正比,即。
【解答】根据公式得到:
;
解得:U2=6V。
故选B。
【例6】电阻R1和R2并联在某电源上,且R1>R2
,
下列说法中,正确的是(???
)
A.?R1两端的电压大于R2两端的电压????????????????????????B.?R1中的电流等于R2中的电流
C.?R1中的电流大于R2中的电流???????????????????????????????D.?R1中的电流小于R2中的电流
【答案】
D
【解析】【分析】(1)在并联电路中,电路的总电压与各支路两端电压相等;
(2)在并联电路中,电流的分配与电阻成反比,即。
【解答】
电阻R1和R2并联在某电源上,
根据并联电路的电压规律可知,U1=U2=U;
根据可知,因为R1大于R2
,
所以I1<I2。
故选D。
【例7】如图所示电路,开关闭合后两灯发光。以下说法正确的是(???
)
A.?电压表V的示数一定等于V1的示数???????????????????????B.?电压表V的示数一定大于V1的示数
C.?电流表A的示数一定等于A1的示数??????????????????????D.?电流表A的示数一定等于A1的示数的2倍
【答案】
A
【解析】【分析】(1)在并联电路中,电路两端的总电压与各支路两端电压相等;
(2)在并联电路中,干路电流等于各支路电流之和。
【解答】根据电路图可知,灯泡L1与L2并联,电压表V1测L1的电压,V测总电压;电流表A1测通过灯泡L1的电流,A测干路的总电流。
根据并联电路的电压规律可知,电压表V的示数一定等于V1的示数,故A正确,而B错误;
根据并联电路的电流规律可知,电流表A的示数一定大于A1的示数,故C错误;
只有当两个灯泡完全相同时,通过两个灯泡的电流相等,这时电流表A的示数才等于A1的2倍,故D错误。
故选A。
【例8】如图所示,在“○”处可以连接电流表或电压表测量电路中的电流、电压,为使L1与L2串联,以下做法正确的是(???
)
A.?a为电流表,b为电压表,c为电流表???????????????????B.?a为电压表,b为电压表,c为电流表
C.?a为电流表,b为电流表,c为电压表???????????????????D.?a为电流表,b为电流表,c为电流表
【答案】
B
【解析】【分析】(1)电压表的内阻很大,它所在的位置相当于断路;电流表的内阻很小,它所在的位置相当于导线;
(2)找到分别经过灯泡L1和L2的哪条唯一的通路,通路上的为电流表,通路外的都为电压表。
【解答】如果两个灯泡串联,那么分别唯一的通路如下图所示,c在通路上,为电流表;a和b没在通路上,应为电压表。
故选B。
【例9】在物理课外兴趣小组活动中,老师要求同学们只能用电压表的“0~3V”量程测量额定电压为3.8V小灯泡的额定功率,所给电源的电压恒为6V,其它器材均符台实验要求.如图是同学们设计的四种实验电路图,则能完成实验的电路图是(????
)
A.????????????B.????????????C.????????????D.?
【答案】
B
【解析】【分析】(1)在串联电路中,总电压等于各处电压之和,即U总=U1+U2;
(2)电压表与谁并联,它就测谁的电压;
(3)分析当灯泡电压为3.8V时,变阻器的电压值;如果它的电压小于3V,可以尝试将电压表与变阻器并联。
据此分析即可。
【解答】灯泡与滑动变阻器串联,
当灯泡的电压为3.8V时,滑动变阻器的电压为:U2=U总-U1=6V-3.8V=2.2V;
因为2.2V<3V,
所以可以将电压表与滑动变阻器并联。当电压表的示数为2.2V时,小灯泡正常发光,记下电流表的示数即可。
故选B。
【例10】如图所示电路,电源电压不变,开关S闭合、S1断开,电压表示数为U1,开关S、S1均闭合,电压表示数为U2。已知U1:U2=5:8,则电阻R1、R2阻值之比是(??
)
A.?3:5????????????????????????????????????????B.?5:3????????????????????????????????????????C.?5:8????????????????????????????????????????D.?8:5
【答案】
A
【解析】【分析】两电阻串联,只闭合开关S时,电压表测电阻R2两端的电压;两开关全部闭合时,电压表测电源电压;根据串联电路电压的特点及串联分压的规律,求出两电阻的比值。
【解答】两电阻串联,只闭合开关S时,电压表测电阻R2两端的电压;两开关全部闭合时,电压表测电源电压,因为
U1:U2=5:8
,所以只闭合S时,电阻R1、R2两端的电压比为3:5,由于串联电路中的电流处处相等,由欧姆定律变形公式可知,
R1:R2=3:5。
故答案为:A。
?
【例11】如图所示,L1和L2是两只相同的小灯泡,a、b是电流表或电压表。闭合开关S后,若两灯都能发光,则(
??)
A.?a、b均为电流表?????B.?a、b均为电压表?????C.?a为电流表,b为电压表?????D.?a为电压表,b为电流表
【答案】
C
【解析】【分析】(1)电流表相当于导线,电压表相当于断路;
(2)首先假设两个灯泡串联,根据(1)中电表的作用安置电表,判断两个灯泡能否正常工作;然后再假设两个灯泡并联,用同样的方法进行判断即可。
【解答】如果两个灯泡串联,无论a、b是什么仪表,L2都会被短路,故电路不可能串联;那么灯泡之间的连接方式一定是并联,故为了使L1、L2正确发光,a处相当于导线,即电流表,b处不能为通路,否则将造成短路,故b处只能为电压表。
故答案为:C
【例12】定值电阻R1的阻值为10欧,允许通过的最大电流为1安,定值电阻R2的阻值为20欧,允许通过的最大电流为0.5安。实验时将它们串联起来,则通过R1和R2的电流之比为________,R1和R2两端的电压之比为________,电路中允许通过的最大电流和允许加在它们两端的最大电压分别是________、________。
【答案】
1∶1;1∶2;0.5安;15伏
【解析】【分析】(1)串联电路中各处电流都相等;
(2)已知电阻和电流根据公式U=IR计算对应电压的比值;
(3)当电阻串联时,为了保证每个电阻都能正常工作,因此最大电流应该等于其中最小的电流,然后根据U总=I总R总计算出电路两端的最大电压。
【解答】(1)电阻R1与R2串联,那么通过它们的电流相等,即I1:I2=1:1;
(2)根据公式U=IR得到:
U1:U2=I1R1:I2R2=R1:R2=10Ω:20Ω=1:2;
(3)因为0.5A<1A,
所以电路中允许通过的最大电流为0.5A;
允许加在它们两端的最大电压为:U总=I总R总=0.5A×(10Ω+20Ω)=15V。
?
【例13】在某一温度下,两个电路元件A和B中的电流与其两端电压的关系如图所示。则由图可知,元件A的电阻为________Ω;将A和B并联后接在电压为2.5V的电源两端,则通过A和B的总电流是________A。
【答案】
5;0.75
【解析】【分析】(1)从图像中分别找到两个电阻对应的电压和电流,然后根据公式分别计算出A和B的电阻;
(2)首先根据分别计算出电压为2.5V通过A和B的电流,最后根据I总=I'A+I'B计算即可。
【解答】(1)元件A的电阻为:;
元件B的电阻为:;
(2)当A和B并联在电压为2.5V的电路上时,
通过A的电流为:;
通过B的电流为:;
通过A和B的总电流为:I总=I'A+I'B=0.5A+0.25A=0.75A。
【例14】某同学连接的电路如图所示,他所用的电源是四节新干电池串联组成的电池组,当他将开关闭合后,电压表的示数为2V,则L1两端的电压为________,L2两端的电压为________。
【答案】
4V;2V
【解析】【分析】(1)每节干电池的电压为1.5V,根据串联电路的电压规律计算出总电压;
(2)首先根据电压表的使用规范分析它所测的用电器,然后根据串联电路的总电压等于各处电压之和计算出另一个用电器的电压即可。
【解答】四节新干电池串联组成的电池组的总电压为:1.5V×4=6V;
根据电路图可知,灯泡L1与L2串联,电压表与灯泡L2并联,
因此灯泡L2两端的电压为2V;
那么灯泡L1两端的电压为:U1=U总-U2=6V-2V=4V。
【例15】小明用如图甲所示的电路测量电流,请回答下列问题:
(1)电流表应选用________安量程试触。
(2)若闭合开关后,电流表的示数如图乙所示,则通过灯L2的电流是________毫安。
(3)若闭合开关后,灯均亮,电流表指针不发生偏转,则原因可能是________(填字母)。
A.?电流表内部发生了开路?????????????B.?开关处接触不良?????????????C.?电流表被短路?????????????D.?灯L2处短路
【答案】
(1)0~3(2)160(3)C
【解析】【分析】(1)如果不知道电流的大小,那么应该首先使用大量程试触;
(2)根据乙图首先确定选择的量程,然后根据指针位置读数,最后换算成毫安;
(3)将各个选项中的可能故障对应的现象进行推测,哪个与实际情况相同,哪个就是正确选项。
【解答】(1)电流表的大量程为0~3A,因此应选用0~3A的量程试触;
(2)根据乙图可知,电流表使用0~0.6A的量程,分度值为0.02A,那么读数为:0.2A-0.02A×2=0.16A=160mA;
(3)A.
如果电流表内部发生了开路,
那么就没有电流经过灯泡L2
,
它就不会发光,故A错误;
B.
如果开关处接触不良,那么整个电路就没有电流,两个灯泡都不发光,故B错误;
C.
如果电流表被短路,那么电流不经过电流表,但是会分别经过两个灯泡,因此它们都会发光,故C正确;?
D.
灯L2处短路,那么没有电流经过它,因此它就不会发光,故D错误。
故选C。
【例16】在“探究串联电路电压的特点”活动中。
(1)如图所示,连接电路时,至少需要________根导线;实验中应选择规格________(填“相同”或“不同”)的小灯泡。
(2)在测L1两端电压时,闭合开关,发现电压表示数为零,原因可能是________(填出一种即可)。
(3)小芳保持电压表的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。她能否测出L2两端电压?________,理由是________。
(4)小明分别测出AB、BC、AC间的电压并记录在如下表格中,分析实验数据得出结论:串联电路中总电压等于各部分电路两端电压之和。请对小明的做法进行评价:________,改进方法是________。
UAB/V
UBC/V
UAC/V
2.4
1.4
3.8
【答案】
(1)六;不同(2)L1短路或L2断路(其他合理也可)
(3)不能;电压表正负接线柱接反(4)不可靠;换不同规格灯泡多次实验
【解析】【分析】(1)在进行实物连接时,每两个元件之间需要一根导线连接;为了使得到的实验结论更客观准确,更具有普遍意义,因此选择灯泡应该选用不同的灯泡,进而得到不同的数据;
(2)电压表的示数为0,可能是电路里没有电流,或有电流,却没有从电压表那里经过;
(3)使用电压表时,要注意:①与用电器并联;②让电流“正进负出”;
(4)在科学研究中,为了保证得到的实验结论开关准确,因此需要换用不同器材进行多次实验,进而收集更多的实验数据。
【解答】(1)根据电路图可知,电源、L1、L2、开关S之间需要4根导线,电压表需要两根导线,因此至少需要6根导线;实验中应该选择规格不同的小灯泡;
(2)在测L1两端电压时,闭合开关,发现电压表示数为零,原因可能是:电流没有从电压表的位置经过,即灯泡L1短路;或者电路里没有电流,即灯泡L2断路;
(3)电压表的左边接线原来接在A点,因此它应该是“+”接线柱,如果将它接在C点,那么就与电源的负极相连,肯定是错误的,因此:不能测出灯泡L2两端的电压,理由是电压表正负接线柱接反;
(4)小明的做法不可靠,改进方法为:换不同规格灯泡多次实验。
实验次数
U1/V
U2/V
U/V
1
2.3
0.7
3.0
2
2.0
1.0
3.0
3
1.7
1.3
3.0
【例17】用如图所示的电路来探究串联电路的电压特点时:
(1)实验中应选择规格________(填“相同”或“不相同”)的灯泡。
(2)用电压表分别测出L1和L2两端电压及串联总电压的值分别为U1、U2、U,经过多次实验,得到的数据记录在如表中。分析实验数据,可得到串联电路的电压特点是________(用公式写出)。
(3)进行多次实验的主要目的是________(填“寻找普遍规律”或“减小实验误差”)。
【答案】
(1)不相同(2)U=U1+U2(3)寻找普遍规律
【解析】【分析】(1)在进行科学研究时,应该选择不同的实验器材完成实验,避免出现特殊的实验数据,对最终得到的实验结论产生影响;
(2)将每组对应的
U1、U2
相加,然后与总电压U进行比较得出结论;
(3)在物理学中,进行多次实验主要有两个目的:①求平均值减小误差;②寻找普遍规律。
【解答】(1)实验中应选择规格不相同的灯泡。
(2)将三组数据中的
U1、U2
相加,它们的和都等于电源电压3V,因此得到串联电路的电压特点:
U=U1+U2
;
(3)进行多次实验的主要目的是:寻找普遍规律。
【例18】有一天,小明买了三节干电池,他想:“把这三节干电池串联,电压增大,且这个电池组的总电压等于每节电池电压之和。如果把这几节电池并联起来,对同一盏灯供电,那么组成的电池组提供的电压、电流会发生变化吗?”于是,他找来小华一起开展如下的探究。
(1)他俩收集到一只小灯泡、导线、电流表和电压表、三节相同的新干电池,按如图所示的电路首先使用一节电池连好实物图。
电源
电压(伏)
电流(安)
一节干电池
1.5
0.12
两节干电池
1.5
0.13
三节干电池
1.5
0.14
闭合开关,读出电流表和电压表的示数,并记录在设计的表格中。然后换两节和三节并联的电池组,分别进行上述操作,把数据记录在表格中。
小华和小明经过分析得出结论:几节干电池并联组成的电池组总电压等于________。随着并联的干电池数的增多,电流逐渐________。
【答案】
(1)每节干电池的电压;增大
【解析】【分析】分析表格中三次的电压值,确定电池并联时总电压和单个电池电压的关系;比较三次实验中的电流值,确定电池并联时电流的大小与并联电池个数的关系。
【解答】根据表格可知,三次实验虽然并联的电池个数逐渐增多,但是电压值始终保持1.5V不变,即几节干电池并联组成的电池组总电压等于每节干电池的电压;
三次实验的电流值逐渐增大,因此得到:随着并联的干电池数的增多,电流逐渐增大。
常考题型4:欧姆定律及电路分析
【例1】电阻R1的阻值为10Ω,将它与R2并联后,总电阻为5Ω,若将R1与R2串联,则总阻值为(???
)
A.?20Ω??????????????????????????????????????B.?15Ω??????????????????????????????????????C.?10Ω??????????????????????????????????????D.?5Ω
【答案】
A
【解析】【分析】(1)当两个电阻并联时,总电阻;
(2)当两个电阻串联时,根据R串=R1+R2计算总电阻。
【解答】
将R1与R2并联,总电阻为5Ω,
根据公式得到:;
解得:R1=10Ω;
将R1与R2串联,
总电阻R串=R1+R2=10Ω+10Ω=20Ω。
故选A。
【例2】如图甲所示电路,电源电压保持不变。闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P从右端滑到左端的过程中,R1、R2的I﹣U关系图象如图乙所示。则下列判断正确的是(??
)
A.?图线A是电阻R1的I﹣U关系图象??????????????????????????B.?电源电压为14V
C.?R1的阻值是20Ω??????????????????????????????????????????????????D.?滑动变阻器R2的最大阻值为30Ω
【答案】
C
【解析】【分析】(1)在串联电路中,电压的分配与电阻成正比,即电阻越大,它分得的电压越大;
(2)根据滑片的移动方向判断变阻器电阻的变化,根据串联电路的电压规律判断电压表V2的示数变化,然后与图乙中的图像进行比较即可;
(3)在串联电路中,总电压等于各处电压之和;从图乙中找到任意一个电流相同时的两个电压表的示数,然后将它们相加即可;
(4)从图乙中找到对应的电压和电流,根据公式计算;
(5)当电流最小时,变阻器的接入电阻最大;从图乙中找到最小电流和变阻器对应的电压,根据计算。
【解答】据图甲可知,定值电阻R1与变阻器R2串联,电压表V1测R1电压,V2测R2的电压。
A.当滑动变阻器的滑片P从右端滑到左端的过程中,变阻器的阻值变小,根据串联电路的电压规律可知,电压表V2的示数变小,因此图线A是R2的I-U图像,B是R1的I-U图像,故A错误;
B.据图乙可知,当电流表的示数为0.2A时,电压表V1的示数是4V,V2的示数是14V,那么电源电压为:U总=U1+U2=4V+14V=18V,故B错误;
C.据图乙中B图像可知,当电流表的示数为0.2A时,电压表V1的示数是4V,那么定值电阻R1阻值为:
,
故C正确;
D.据乙图可知,电路的最小电流是0.2A,这时V2的示数是14V,那么滑动变阻器的最大阻值为:
,
故D错误。
故选C。
【例3】如图甲所示电路中,电源电压不变,R1是定值电阻,R2由三段材料不同、横截面积相同的均匀直导体EF、FG、GH连接而成,其中一段是铜导体,其电阻可忽略不计,另两段导体的阻值与自身长成正比,P是与R2良好接触并能移动的滑动触头.闭合开关S将P从H端移到E端时,电流表示数I与P向左移动距离x之间的关系如图乙所示.已知R1=10Ω,则(??
)
A.?EF导体每1cm的电阻为2Ω??????????????????????????????????B.?GH导体的电阻为5Ω
C.?当电流表示数为0.5A时,x的值为31cm???D.?P位于x=0cm及x=23cm两处时,R2消耗的功率不相等
【答案】
C
【解析】【分析】A、知道EF段的总电阻和长度可知每1cm的电阻;B、根据电阻的串联求出GH导体的电阻;C、根据欧姆定律求出当电流表示数为0.5A时电路中的总电阻,根据电阻的串联求出此时R2接入电路中电阻,然后求出变阻器接入电路中电阻的长度,进一步求出x的值;D、当x=0cm时电路中的电流最大,根据P=I2R求出R2消耗的功率,当x=23cm时,电路中的电流I=0.4A,阻值R2=5Ω,再根据P=I2R求出R2消耗的功率,然后得出判断.
【解答】当滑片位于E端时,电路为R1的简单电路,电路中的电流最大,由图象可知,I大=0.6A,电源的电压:U=I大R1=0.6A×10Ω=6V,
当滑片位于H端时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,电路中的电流最小由图象可知,I小=0.2A,则电路中的总电阻:R总=U/I小=6V/0.2A=30Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,滑动变阻器的最大阻值:REH=R总﹣R1=30Ω﹣10Ω=20Ω,
由于滑片P从H端向E端移动,由图象的拐点可知:GH=15cm,FG=25cm﹣15cm=10cm,EF=35cm﹣25cm=10cm,中间一段电流无变化,故FG是铜导线,
由图象可知,当滑片P位于F点时,电路中的电流I=0.4A,则总电阻:R总′=U/I=6V/0.4A=15Ω,
则EF段的总电阻:REF=R总′﹣R1=15Ω﹣10Ω=5Ω,
A.EF导体每1cm的电阻为5Ω/10cm=0.5Ω/cm,故A错误;
B.GH导体的电阻RGH=REH﹣REF=20Ω﹣5Ω=15Ω,故B错误;
C.当电流表示数为0.5A时,电路中的总电阻R总″=U/I′=6V/0.5A=12Ω,此时R2接入电路中电阻R2=R总″﹣R1=12Ω﹣10Ω=2Ω,长度为=4cm,则x=35cm﹣4cm=31cm,故C正确;
D.当x=0cm时,R2消耗的功率P2=I小2R2=(0.2A)2×20Ω=0.8W,当x=23cm时,电路中的电流I=0.4A,R2=5Ω,则R2消耗的功率P2′=I2R2=(0.4A)2×5Ω=0.8W,故D错误。
?故选:C
【例4】某同学在没有电流表的情况下,利用电压表和已知阻值的定值电阻R0
,
测量未知电阻Rx阻值,图中不能实现测量Rx阻值的电路图是(?
)
A.????????????????B.????????????????C.????????????????D.?
【答案】
B
【解析】【分析】本题各选项的共同特征都最缺少电流表,利用已知阻值的R0和开关的控制,推导出通过RX中的电流,是分析的关键。缺少电流表测电阻的问题,要用到数学的推理思维,常以电流处处相等为突破口;如果缺少电压表测电阻,也常以各支路电压相等为突破口。
【解答】解:
A、当开关闭合时,R0短路,电压表测电源电压,设此时示数为U1
,
当开关断开时,R0与RX串联,电压表测RX的电压,设此时示数为U2
,
则此时R0两端的电压为U1-U2。
根据串联电路电流处处相等可列出等式:
,推导得出
,故此电路可以测出RX阻值。
B、当开关闭合时,RX被短路,电压表测电源电压,当开关断开时,RX与R0串联,电压表仍测电源电压,无法推导出通过RX的电流,故此电路不能测出RX阻值。
C、当开关掷到1档时,只有RX接入电路,电压表示数等于电源电压,设此时示数为U1
,
当开关掷到2档时,RX与R0串联,电压表测RX的电压,设此时示数为U2
,
则此时R0两端电压为U1-U2。根据串联电路电流处处相等可列出等式:
,推导得出
,故此电路可以测出RX阻值。
D、当开关掷到1档时,只有R0接入电路,电压表示数等于电源电压,设此时示数为U1
,
当开关掷到2档时,RX与R0串联,电压表测R0的电压,设此时示数为U2
,
则此时RX两端电压为U1-U2。根据串联电路电流处处相等可列出等式:
,推导得出
,故此电路可以测出RX阻值。
故答案为:B
【例5】如甲图所示为气敏电阻随有害尾气浓度β变化的曲线,某物理科技小组利用气敏电阻设计了汽车有害尾气排放检测电路,如图乙所示,电源电压恒定不变,R为气敏电阻,L为指示灯.当有害尾气浓度β增大时( )
A.?电压表的示数增大,指示灯亮度增大??????????????????B.?电压表的示数减小,指示灯亮度增大
C.?电压表的示数减小,指示灯亮度减小??????????????????D.?电压表的示数增大,指示灯亮度减小
【答案】
B
【解析】【解答】解:由电路图可知,两电阻串联,电压表测气敏电阻两端的电压,电流表测电路中的电流,
由图甲可知,当有害尾气浓度增大时,气敏电阻的阻值将变小,电路的总电阻变小,
由I=?可知,电路中的电流变大,
由U=IR可知,灯泡L两端的电压变大,故指示灯亮度增大;故CD错误;
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,气敏电阻R两端的电压变小,即电压表的示数变小;故A错误,B正确.
故选B.
【分析】由电路图可知,气敏电阻与指示灯串联,电压表测气敏电阻两端的电压,电流表测电路中的电流,根据甲图得出当有害尾气浓度增大时气敏电阻阻值的变化,根据欧姆定律可知电路中电流的变化和灯泡两端的电压变化,根据串联电路的电压特点可知电压表示数的变化;
【例6】在如图所示的电路中,当闭合开关后,两个电压表指针都向右偏转相同角度,则电阻R1和R2阻值之比为(???
)
A.?1∶1?????????????????????????????????????B.?1∶5?????????????????????????????????????C.?4∶1?????????????????????????????????????D.?4∶5
【答案】
C
【解析】【分析】(1)同一块电压表的量程分别为0~3V和0~15V,因此同一刻度所对的两个电压表的比值为1:5;
(2)在串联电路中,已知总电压和其中一个用电器的电压根据公式U总=U1+U2计算另一个用电器的电压。
(3)在串联电路中,电压的分配与电阻成正比,即:。
【解答】电阻R1与R2串联,电压表V1测R2的电压,电压表V2测电源电压;
因为闭合开关后,两个电压表指针都向右偏转相同角度,
所以电压表的示数V2:V1=5:1;
即U总:U2=5:1;
因为U总=U1+U2
,
所以U1:U2=4:1;
根据公式得到:。
故选C。
?
【例7】张华同学在“探究通过导体的电流与其两端电压的关系”的实验时,将记录的实验数据通过整理作出了如图所示的图像。分析图像得出的下列说法中错误的是(???
)
A.?通过导体A的电流与其两端的电压成正比
B.?导体A和B的电阻之比为1∶2
C.?当在导体B的两端加上1V的电压时,通过导体B的电流为0.1A
D.?将导体A和B串联时通过A的电流为0.4A,则导体B两端电压为2V
【答案】
D
【解析】【分析】(1)在数学上,如果两个变量之间的关系图像是一条通过坐标原点的斜线,那么它们成正比例关系;(2)根据图像利用公式分别计算出A和B的电阻,然后作比即可;
(3)已电压和电阻根据公式计算即可;(4)串联电路中,各处电流都相等,根据公式U=IR计算导体B的电压即可。
【解答】A.根据图像可知,
?通过导体A的电流与其两端的电压
的关系图像是一条通过坐标原点的斜线,因此它们正比例关系,故A正确不合题意;
B.导体A的电阻为:;
导体B的电阻为:;
那么A和B的电阻之比为:RA:RB=5Ω:10Ω=1:2,故B正确不合题意;
C.当在导体B的两端加上1V的电压时,通过导体B的电流为?:
,
故C正确不合题意;
D.串联电路中,各处电流都相等,
那么通过导体B的电流为0.4A,
导体B两端的电压为:U''B=I''BRB=0.4A×10Ω=4V,故D错误符合题意。
故选D。
【例8】关于欧姆定律公式I=U/R,下列说法正确的是(???
)
A.?在导体电阻一定的情况下,它两端的电压越大,通过它的电流越小
B.?根据欧姆定律公式变形可得R=U/I,可见导体电阻大小与通过它的电流与它两端电压有关
C.?导体电阻的大小等于加在它两端的电压与通过它的电流的比值
D.?导体的电阻越大,其两端的电压也越大
【答案】
C
【解析】【分析】(1)当导体的电阻一定时,通过导体的电流与它两端的电压成正比;
(2)电阻是导体本身的一种性质,与它两端的电压和通过它的电流无关,只与材料、长度、横截面积和温度有关;
(3)根据公式可知,电阻等于电压和电流的比值;
(4)根据公式U=IR可知,当电流相同时,导体的电阻越大,它两端的电压越大。
【解答】A.
在导体电阻一定的情况下,它两端的电压越大,通过它的电流越大,故A错误;
B.
导体电阻大小与通过它的电流与它两端电压无关
,故B错误;
C.
导体电阻的大小等于加在它两端的电压与通过它的电流的比值,故C正确;
D.
只有电流相同时,导体的电阻越大,其两端的电压也越大,没有说明电流情况,故D错误。
故选C。
【例9】如图所示,D1和D2是两个二极管。二极管是一种具有单向导电性能的器材。当有按图中箭头方向的电流通过二极管时,二极管的电阻为零;当有按图中箭头反方向的电流通过二极管时,二极管的电阻无穷大。电阻R1、R2、R3的阻值均为10Ω,在a、b间接电压恒为6V的电源。当a接电源正极,闭合开关S时,流过开关的电流为I1:当b接电源正极,闭合开关S时,流过开关的电流为l2。则l1和l2分别是(??
)
A.?1.8A和0.2A??????????????????????B.?1.8A和0.6A??????????????????????C.?0.4A和0.6A??????????????????????D.?0.4A和0.2A
【答案】
A
【解析】【分析】(1)当a接电源正极时,电流方向与二极管的箭头方向一致,因此两个二极管相当于导线,这时三个电阻并联,流过开关的电流就是干路电流;
(2)当b接电源正极时,电流方向与箭头方向相反,这时两个二极管的位置看作断路,那么三个电阻串联,据此计算即可。
【解答】(1)当a接电源正极时,电流方向与二极管的箭头方向一致,因此两个二极管相当于导线,这时三个电阻并联,
流过电阻的电流;
那么流过开关的电流:;
(2)当b接电源正极时,电流方向与箭头方向相反,这时两个二极管的位置看作断路,那么三个电阻串联,
这时流过开关的电流:.
故选A。
【例10】小明同学做电学实验,通过改变滑动变阻器R3电阻的大小,依次记录的电压表和电流表的读数如下表示,分析表格中实验数据。可推断小明实验时所用的电路可能是图A、B、C、D中的哪一个(??
)
电压表读数U/V
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
1.10
电流表读数I/A
0.18
0.21
0.24
0.27
0.30
0.33
A.?????????????????????????????????????????????B.???
C.????????????????????????????????????????????D.?
【答案】
B
【解析】【分析】由表中数据可以知道
,
当电压表的示数增大时
,
电流表的示数也增大
,
再分析四个电路图
,
当滑片向上移动时的电压表和电流表的变化得出答案。
【解答】A、电压表测量的是滑动变阻器两端的电压
,
三电阻串联
,
当滑片上移时连入电阻变小
,
电路中的电阻变小
,
电流变大
,
电流表的示数变大
;
滑动变阻器分压变小
,
电压表的示数变小
,
A不合题意
;
B、电压表测R2两端的电压
,
三电阻串联
,
当滑片上移时连入电阻变小
,
电路中的电阻变小
,
电流变大
,
电流表的示数变大
;
电压表的示数也变大
,
B符合题意
;
C、D、电压表测量R2和R3两端的电压
,
三电阻串联
,
当滑片上移时连入电阻变小
,
电路中的电阻变小
,
电流表的示数变大
;
R2和R3串联后两端的电压变小
,
电压表的示数变小
,
C、D不合题意。
故答案为:B。
?
【例11】如图所示的电路中,电源电压保持不变。闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,下列有关分析正确的是(??
)
A.?电流表A示数与电流表A1示数的差值将变大????????B.?电压表v示数与电流表A1示数的乘积将变大
C.?电压表V示数与电流表A示数的比值将变小??????????D.?电压表V示数与电流表A示数的乘积将变小
【答案】
D
【解析】【分析】首先分析电路图可知,R1与R2并联,电流表A测干路电流,A1测R1所在支路电流,根据并联电路电压的特点与电流的特点分析各选项。
【解答】由图可知,电阻R1与滑动变阻器R2并联,电流表A1测量通过电阻R1的电流,电流表A测量电路总电流,电压表测量的是电源电压,示数不变;当滑动变阻器的滑片P向右移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变大,根据欧姆定律可知,滑动变阻器所在支路中的电流变小;电阻R1两端的电压和电阻都不变,根据欧姆定律可知,通过电阻R1的电流不变,即电流表A1的示数不变;
A、电流表A示数与电流表A1示数的差值即为通过滑动变阻器的电流,而滑动变阻器所在支路中的电流变小,A不合题意;
B、电压表与电流表A1的示数均不变,所以,电压表V示数与电流表A1示数的乘积不变,B不合题意;
C、电压表的示数不变,电流表A的示数变小,电压表V示数与电流表A示数的比值变大,C不合题意;
D、电压表的示数不变,电流表A的示数变小,电压表V示数与电流表A示数的乘积变小,D符合题意。
故答案为:D。
?
【例12】现有两个阻值不等的未知电阻R1和R2
,
为了分辨它们的阻值大小,几个同学分别设计了如图所示的四种电路,其中不可行的是(??
)
A.????\?B.?C.??D.?
【答案】D
【解析】【分析】串联电路中,各处电流相等,阻值大的电阻两端的电压大,阻值小的电阻两端的电压小;并联电路中,各支路电阻两端的电压相等,阻值大的电阻通过的电流小,阻值小的电阻通过的电流大。
【解答】A、两电阻并联在电路中,根据欧姆定律和并联电路电压规律可知电阻越大,通过电阻的电流越小,故A可行,不符合题意;
B、两个电阻串联,两个电压表分别测量两个电阻两端的电压,根据电压的大小就可以比较出电阻的大小,故B可行,不符合题意;
C、两个电阻并联,一个电流表测干路电流,一个测支路电流,根据并联电路的电流特点求出另一支路的电流大小,根据欧姆定律和并联电路电压规律可知电阻越大,通过电阻的电流越小,故C可行,不符合题意;
D、两电阻串联,电流表测量通过电路的电流,无法比较两电阻阻值的大小,故D不可行,符合题意。
故答案为:D。
【例13】图甲是某物理兴趣小组设计的电子测力计。图中电源电压恒为4.5伏,定值电阻R0=10欧,电压表量程为0~3伏,当人站在平台上向下拉拉杆时,弹簧被拉长,引起滑动变阻器Rx的阻值发生改变,其阻值随拉力F的变化关系如图乙所示,为了保证仪表的安全,人对拉杆的拉力最大值是(??
)
A.?400牛?????????????????????????????????B.?500牛?????????????????????????????????C.?525牛?????????????????????????????????D.?600牛
【答案】B
【解析】【分析】为了保证仪表的安全,此时电压表的最大示数应为3V;电压表的示数最大时,根据串联电路的电压特点求出定值电阻两端的电压,根据欧姆定律求出电路中的电流,再根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的最大值,对比图象,可以求出最大拉力。
【解答】电压表量程为0~3V,则定值电阻两端的电压不得超过U0′=3V,此时电路中电流:I===0.3A;因串联电路中总电压等于各分电压之和,则Rx两端的电压为:Ux=U-U0′=4.5V-3V=1.5V;则滑动变阻器的阻值:Rmax===5Ω;由图乙可知,当Rx阻值为5Ω时,对应的拉力为500N。
故答案为:B。
【例14】如图,在探究电流与电阻关系的实验中,当把AB间电阻由10欧更换为20欧后,下列操作正确的是(??
)
A.?将滑动变阻器阻值调至最大????????????????????????????B.?闭合S,记录电流表示数
C.?提高电源电压使电流表示数保持不变??????????????D.?移动滑片使电压表示数保持不变并记录电流表示数
【答案】
D
【解析】【分析】探究“电流与电阻的关系”中,要保持电阻两端的电压不变,但当电阻增大时,它两端的电压也随之变化,为保证结论的准确性,要通过调节滑片,使滑动变阻器两端的电压增大,从而使电阻两端的电压变为原来的值,根据串联电路的分压关系去调节即可。
【解答】利用控制变量法探究“电流与电阻的关系”的实验中,要控制电阻两端的电压不变;当AB两点的电阻由10欧换成20欧后,电路中的总电阻变大,根据欧姆定律可知,电路中的电流变小,滑动变阻器两端的电压变小,根据串联电路总电压等于各分电压之和可知,AB两点的电压变大,故应调节滑动变阻器的滑片使电压表的示数不变,并记录电流表示数,故D正确,ABC错误。
故答案为:D。
【例15】利用右图所示的电路可以测量出电压表的电阻,R为电阻箱,电源电压恒定不变,当R取不同阻值时,电压表均对应有不同读数U,多次改变电阻箱的阻值,所得到的1/U-R图象为下图中的哪一个()
A.??B.?C.?D.?
【答案】