内容正文:
专题三 电路基础与欧姆定律
一、摩擦起电与电荷
1、摩擦过的物体能吸引轻小物体,我们就说物体带了电,或者说带了电荷。
摩擦过的物体能吸引轻小物体的现象叫做摩擦起电。
2、摩擦起电的电不流动,称为静电。静电可以应用在静电复印、静电喷漆、静电除尘,以及激光打印等设备上。
3、自然界只有两种电荷:被丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷+,被毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷-。
4、摩擦起电的实质:不是创造了电,而是电子发生了转移。可以用此定律解释丝绸摩擦的玻璃棒和毛皮摩擦的橡胶棒为什么带上等量的异种电荷。
二、电荷间的相互作用
1、同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引。一个带电,另一个不带电的两个小球会吸引。
三、电路与电路图
1、能提供电能的装置叫做电源。
2、电荷的定向移动形成电流。
3、把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向。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。有一种半导体二极管,电流只能从它的一端流向另一端,不能反方向流动。
4、把电源、用电器、开关用导线连接起来的电流路径叫做电路。
5、电路状态:
①当开关闭合时,电路中会产生电流,这样的电路叫通路,也叫闭合电路。
②当开关断开,或电路中某一处断开时,电路中就不再有电流,这样的电路叫做开路,也叫断路。
③不经过用电器,而直接用导线把电源两极连接起来,叫做电源短路 (电路中电流过大会损坏电源,严重时会造成火灾)。
6、用元件符号代替实物表示电路的图称为电路图(画时注意:分布均匀、位置合理、导线横平竖直呈矩形)。
7、画出下列电路元件符号。
电池
电池组
灯泡
开关
导线
导线交叉不相连
导线交叉相连
8、画电路图的方法:
(1)从电源正极出发,最后回到负极;
(2)碰到支点时候选择任意一条支路先回到负极,做好支点的标记,之后从该支点的另一条路回到负极。
9、画电路图需注意的问题:
(1)要画得横平竖直;
(2)用规定的符号;
(3)元件分布要均匀;
(4)元件不要画在拐角处;
(5)连接处注意打“点”。
四、串并联电路
1、用电器逐个顺次连接起来的电路叫串联电路。电路元件并列连接在连接点的电路叫并联电路。
2、在并联电路里,并联用电器的连接点叫做电路的分支点。从电源的两极到两个分支点的那部分电路叫干路,两个分支点之间的两条电路叫支路。
3、串联、并联的特点
串 联
并 联
连接特点
元件逐个顺次相连,无分支。
各用电器两端分别连在一起,然后接到电路中。
工作特点
各用电器工作有关联:任意一个用电器不工作,其他用电器均停止工作。
某一条电路断开时,其他支路上的用电器照常工作。
开 关 的
控制特点
一只开关可控制各用电器工作,且与开关的位置无关。
干路上的开关可以控制所有用电器,而支路上的开关只能控制所在支路上的用电器。
五、电流
1、电荷的定向移动称为电流。规定正电荷移动的方向为电流方向。从电源的正极流向负极(金属导体中实际移动的是带负电的自由电子,此时电路中的电流方向与电荷的实际移动的方向相反)。
2、电流强度(简称电流)用字母I表示,单位:安培,简称安,符号为A,更小的单位有毫安mA和微安μA,1A=103mA=106μA
六、电流表与电流的测量
1、电流表的符号:
使用方法:
①正确选择量程。使用前应先检查指针是否指在零刻线处;用试触法确定量程。
②必须把电流表串联在电路中。
③使电流从电流表“+”接线柱流进,从“-”接线柱流出。
④绝对不允许不经过用电器把电流表直接接到电源两极,否则,电流表会因通过的电流太大而烧毁。
2、试触法:在不能预先估计被测电流大小的情况下,应先拿电路的另一个线头迅速试触电流表最大量程的接线柱,如果指针偏转太小,再使用较小的量程。
七、物质的导电性与电阻
1、容易导电的物质叫导体。金属、石墨、人体、大地、食盐水。
2、不容易导电的物质叫绝缘体。橡胶、玻璃、瓷、塑料、干木头、油和干燥的空气等。
注:纯净的水是不导电的,但由于普通的水中溶有大量其他的物质,因此普通的水是能导电的。家庭电路中的所有导线都是用塑料、橡胶等绝缘材料包裹着的,主要是为了防止导电而使人触电。
3、导电能力介于导体和绝缘体之间的一类物质叫半导体。硅、锗。
导体和绝缘体不是绝对的,当条件发生变化时会相互转化。如:被烧红的玻璃会导电;导体的表面若被氧化或腐蚀后,会使它的导电能力下降,甚至不容易导电。
4、金属导体导电的原因是:内部存在大量自由移动的电子。
绝缘体不导电的原因是:内部几乎没有自由电荷。
5、电阻是导体对电流的阻碍作用。导体对电流的阻碍作用越强,电阻就越大。绝缘体的电阻非常大,导电能力弱。
电阻的符号:—□—
电阻用字母R表示,电阻的单位:欧姆(欧),符号:Ω
1兆欧(MΩ)=103千欧(KΩ)A=106欧(Ω)
八、影响导体电阻大小的因素
我们知道,各种材料的导电能力并不相同,所以导体的导电能力与材料有关。那么,除了材料因素会影响电阻大小以外,还有哪些因素会影响电阻大小呢?
我们可以这样来猜想:①导体的粗细可能会影响电阻大小,电流在粗的
导线中流动相当于行车于宽阔的道路,阻碍作用小;
②导体的长度可能会影响电阻大小,电流在长度较大的导线中流动相当于行车于长度大的道路中,阻碍道路的因素会更多一些。
我们可以通过控制变量法来逐个研究影响电阻的因素。依据控制变量法
研究导体电阻与某一因素的关系时,要控制其他因素都不变。
九、变阻器
1、滑动变阻器的原理和作用:靠改变接入电路的电阻丝的有效长度来改变电阻的大小,进而改变电路中的电流。
结构示意图:
电路符号:
2、使用:上、下各有一个接线柱接入电路中。
3、注意:
①通过变阻器电流不能超过其最大值;
②使用前应将电阻调到最大;
③用滑动变阻器改变哪个用电器的电流,就跟哪个用电器串联。
十、电压
1、电压是使电路中自由电荷发生定向移动形成电流的原因。
2、电源的作用:使电路存在一个稳定的电压而使电流得以持续。
导体中形成电流的条件:闭合电路、有电压。
3、电源是提供电压的装置。电源产生电压,电压产生电流。
4、电压:U 单位:伏特,简称伏,V
1千伏(KV)=103伏(V)=106毫伏(mV)=106微伏(μV)
5、重要的电压值:
①一节干电池U=1.5V ②家庭电路U=220V ③对人体的安全36V
十一、电压表
1、电压的测量:电压表;电路符号:
2、使用规则:
①并联在电路中;
②“+”进、“-”出;
③必须选择正确量程;
注:电压表可以直接连到电源两极,测出电源的电压。
电压表相当于一段断开的导线,不会对所测的电路产生影响。
电流
电压
电荷定向移动形成电流
推动电荷定向移动形成电流
表示字母
I
U
单 位
安(A)
伏(V)
测量工具
电流表
电压表
测量工具
的使用
不同点
串联
并联
相同点
1.正接线柱流入,负接线柱流出;
2.正确选择量程。
十二、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=U/R。变形公式:U=IR R=U/I。
3.说明:①适用条件:纯电阻电路(即用电器工作时,消耗的电能完全转化为内能);
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=U/I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:
①同一性、同时性;
②电流与电压的因果关系;
③描述结论时,先说条件,再说结论。
1.串联电路的电流规律
①探究串联电路中电流的规律:在串联电路中用电流表分别测出A、B、C三点处的电流IA、IB、IC.。发现由IA =IB =IC,初步得出串联电路中各处电流相等.
②串联电路中电流处处相等的原因:因为电流是电荷的定向移动形成的,电流的大小与单位时间内通过导体某横截面的电荷量有关.在电流稳定流动时,单位时间流进某段导体的电荷多少一定等于同样时间流出这段导体的电荷的多少.这样才不会使电荷在某处中断或堆积,才会保持电流持续稳定的流动,所以串联电路中电流处处相等.
2.并联电路的电流规律
探究并联电路中电流的规律:在并联电路中用电流表分别测出A、B、C三点处的电流IA、IB、IC.发现IA=IB+IC,可知并联电路中干路电流等于各支路中的电流之和.
3.探究电阻与导线长度的关系。
这个探究中,主要变量是长度
要控制不变的因素是横截面积与材料
用电阻相对容易测量的镍铬合金线作为被测导线,用图所示的电路比较不同长度的导线的电阻大小。
探究结果表明:导线越长,电阻越大
4.探究电阻与导线粗细的关系。
这个探究中,主要变量是横截面积
要控制不变的因素是长度和材料
按照图的电路图,用长度和材料相同而粗细不同的导线接入电路来比较。
探究结果表明:导线横截面积越大(越粗),电阻越小
5.用同样的方法研究导体电阻与材料的关系
其结果表明:不同的材料,导电能力的强弱是不相同的。
6.探究串联电路中电压规律的实验
(1)分别把电压表连在如图所示电路中的AB两点、BC两点、AC两点,画出电压表,并标出正、负极.
(2)通过对实验数据的分析可以得出串联电路中电压规律,用公式表示为
U总 = U电源 =UAC = UAB+UBC .
7.探究并联电路中电压规律的实验
(1)如图所示,灯L1与灯L2并联,要利用这个电路探究并联电路电压的规律,至少要用电压表进行三次测量:画出三次测量的电路图。
①第一次:将电压表并联在 A、B 两点,测出灯L1两端的电压U1;
②第二次:将电压表并联在 C、D 两点,测出灯L2两端的电压U2;
③第三次:将电压表并联在 E、F 两点,测出电源电压U3.
(2)分析实验数据得出结论:并联电路中,各支路两端的电压相等,都等于电源电压.用公式表示为U总 = U电源=U3=U1=U2
8.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:
(1)开关断开连接电路;电表的正确使用;滑片的位置。
(2)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。
(3)进行多次测量,避免实验的偶然性,使实验结论更具普遍性。
(4)滑动变阻器的作用:a.保护电路;
b.调节电路电流,改变定值电阻两端的电压;
【解题技巧】
一、串并联电路等效电阻
1.串联: 越串越大,大于最大—→相当于变长
R串=R1+R2
2.并联: 越并越小,小于最小—→相当于变粗
(限两个电阻)
在实际运用中,合理选择公式,可以给计算带来简便,节约时间!
当已知R1、R2求R时,一般选用;
当已知R、R1(或R2)求R2(或R1)时,一般选用。
二、串正并反比例计算
1.串联: 等流,正比分压,阻大压大
2.并联: 等压,反比分流,阻大流小
[例题1] (2024春•江北区期末)已知图甲中滑动变阻器最大阻值为50Ω,图乙为一个等边三角形电阻。由一根导线和两段相同金属材料制成。当滑动变阻器连入电路的阻值为20Ω时,将两触头直接接触,闭合开关,电流表示数为0.6A;将两触头分别接触图乙中的a、b两点,两表示数不发生改变:将两触头分别接触a、c两点,电流表示数变为0.4A。下列说法不正确的是( )
A.三角形电阻中ab是导线
B.两触头直接接触时,电压表示数为12V
C.三角形电阻中ac这条边的电阻为20Ω
D.当两触头分别接触b、c点时,电路中最小电流为0.24A
【解答】解:A、两触头直接接触时,相当于电路只接入滑动变阻器,此时将两触头分别接触图乙中的a、b两点,两表示数不发生改变,说明通过三角形电阻中ac电流最大,对电路没有影响,所以ac是导线,故A正确;
B、两触头直接接触时,相当于电路只接入滑动变阻器,电压表测量滑动变阻器电压,根据I可得电源电压:U=IR=20Ω×0.6A=12V,故B正确;
C、三角形电阻中ab电阻为0,则将两触头分别接触a、c两点时,相当于电阻ac和bc并联连入电路,根据I可得电路中总电阻:R'30Ω,
则R三角形=R'﹣R滑=30Ω﹣20Ω=10Ω,根据电阻并联的特点可得:Rbc=2R三角形=2×10Ω=20Ω。故C正确;
D、当两触头分别接触b、c点时,相当于电阻ac和bc并联连入电路,则电路中最小电流为0.4A,故D错误。
故选:D。
[例题2] (2023秋•滨江区期末)如图甲所示的电路中,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,电源电压不变。闭合开关S后,滑片P从a端移动到b端,电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示,则下列判断错误的是( )
A.电源电压为6V
B.R2的最大阻值为20Ω
C.当滑片P位于a点时,电流表示数为0.6A
D.图乙中C点表示滑片P位于滑动变阻器的中点
【解答】解:(1)由电路图可知,闭合开关S后,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。
当滑片位于a端时,变阻器接入电路的电阻为0Ω,电路的总电阻最小,电路中的电流最大,
由图乙可知,电路中的最大电流Ia=0.6A,故C正确;
由欧姆定律可得,电源的电压U=IaR1=0.6A×R1﹣﹣﹣﹣﹣①
当滑片位于b端时,变阻器接入电路的电阻最大,此时电路中的电流最小,电压表的示数最大,
由图乙可知,电路中的最小电流Ib=0.2A,电压表的示数Ub=4V,
则滑动变阻器的最大阻值:R220Ω,故B正确
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,电源的电压U=IbR1+Ub=0.2A×R1+4V﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②可得:R1=10Ω,U=6V,故A正确;
(2)由图乙可知,C点表示电压表的示数U2c=2V,电路中的电流Ic=0.4A,
则滑动变阻器接入电路中的阻值:R2c5Ω,
所以,图乙中C点不是表示滑片位于中点时的状态,故D错误。
故选:D。
[例题3] (2023秋•绍兴期末)如图甲所示是小科设计的自制电子秤的原理示意图。托盘、轻弹簧上端和金属滑片固定一起(弹簧的电阻不计)。电阻R0=5Ω,电阻R1=20Ω,电源电压U=3V,电压表的量程为3V。弹簧所受压力和弹簧压缩量之间的变化关系如图乙所示,托盘中无物体时金属滑片P处于R最上端,弹簧恰好处于原长。当将1kg的物体放在托盘中,金属滑片P刚好指在距R1上端处。请结合上述信息回答下面小题。
完善设计方案。下列说法正确的是( )
A.要使电子秤能正常工作,应连接点“1”与点“3”
B.托盘中无物体时电压表的示数为2.4V
C.“1kg”应标在电压表1.5V的位置上
D.该电子秤标示的刻度均匀
【解答】解:A、要使电子秤能正常工作(质量大小变化时,引起连入电阻变化、电压表的示数变化),应将点“2”与点“3”连接,这样变阻器接入电阻会随滑片位置而变化,故A错误;
B、托盘中无物体时金属滑片P处于R最上端,电压表被短路,示数为0,故B错误;
C、当将1kg的物体放在托盘中,金属滑片P刚好指在距R1上端处时,连入电阻:
R1′20Ω=5Ω,
电路中的电流:
I0.3A,
R1两端的电压:
U1′=IR1′=0.3A×5Ω=1.5V,故C正确;
D、R1两端的电压U1•R1R1,即U1与R1的关系不是成正比的,
由乙图可知,弹簧的压缩量与所受压力成正比;
弹簧的压缩量等于变阻器接入电阻线圈的长度;
变阻器接入电阻与变阻器接入电阻线的长度成正比;
由G=mg可知,物体重力与质量成正比,电子秤秤盘受到的压力F=G;
所以电子秤刻度是不均匀的,故D错误。
故选:C。
[例题4] (2023秋•武义县期末)如图1所示连接电路,电源电压保持不变。闭合开关,滑动变阻器的滑片P从b端滑到a端,电压表示数U与电流表示数I的变化关系如图2所示,下列说法不正确的是( )
A.电源电压是9V
B.定值电阻R的阻值是6Ω
C.滑动变阻器的阻值范围是0~12Ω
D.滑片处在a端时两表的示数对应图2中A点
【解答】解:
当滑片P位于a端时,电路为R的简单电路,电压表测电源电压,电流表测电路中的电流,此时电路中的电流最大,
由图象可知,电路中的最大电流为1.5A,此时电压表的示数为9V,即电源电压为9V,此时两表的示数对应图2中上面那个点,故A正确,D错误;
由欧姆定律可得定值电阻R的阻值:R6Ω,故B正确;
当滑片P位于b端时,定值电阻R与滑动变阻器的最大阻值串联,此时电路中的电流最小,
由图象可知,电路中的最小电流I′=0.5A,此时电路中的总电阻:R总18Ω,
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:R滑大=R总﹣R=18Ω﹣6Ω=12Ω,
则滑动变阻器的阻值范围是0~12Ω,故C正确。
故选:D。
[例题5] (2022秋•杭州期末)为了防止酒驾事故的出现,酒精测试仪已被广泛应用。图甲是某款酒精测试仪工作原理电路图,电源电压为6V并保持不变;R1为气敏电阻,它的阻值随呼出气体中酒精含量变化的情况如图乙所示。
(1)测试前通过调节滑动变阻器R2,使电压表示数为5V,电流表的示数为多少安?
(2)保持R2的滑片位置不变,对某位驾驶员进行检测时,电流表示数为0.4A,请通过计算,判断此时该驾驶员属于酒驾还是醉驾?(气体中酒精含量在20~80mg/100mL为酒驾,达到或者超过80mg/100mL为醉驾。)
【解答】解:(1)由电路图可知,气敏电阻R1与滑动变阻器R2串联,电流表测量电路中的电流,电压表测量R1两端的电压。由图2可知测试前,当气体中酒精含量为0时R1的阻值为50Ω,此时R1两端的电压为:U1=5V,
此时电路中的电流,即电流表示数为:I=I10.1A;
(2)当气体中酒精含量为0时,电路的总电阻为:R60Ω,
则R2接入电路的阻值为:R2=R﹣R1=60Ω﹣50Ω=10Ω;
当电流表示数为0.4A时,电路的总电阻为:R′15Ω,
此时R1的阻值为:R1′=R′﹣R2=15Ω﹣10Ω=5Ω,此时电阻小于80mg/100mL时的电阻,
由图2可知,气体中酒精含量大于80mg/100mL,故此时该驾驶员属于醉驾。
答:(1)测试前通过调节滑动变阻器R2,使电压表示数为5V,此时电流表的示数为0.1安;
(2)对某位驾驶员进行检测时,电流表示数为0.4A,此时该驾驶员属于醉驾。
1. (2024秋•临平区校级月考)今年元旦,无锡火车站正式实施“验检合一”,乘客只需通过验票闸机“一道闸”,当身份信息和人脸信息都符合时,电动机转动,打开闸门,就能直接到达站台,进站速度明显提升,下列电路设计符合要求的是( )
A. B.
C. D.
【解答】解:根据题意可知,只有两个开关都闭合的情况下,电动机才工作,这说明两个开关相互影响,是串联的关系,然后与电动机串联,故A正确。
故选:A。
2. (2024秋•临平区校级月考)海水盐浓度越大,其导电性越好,固定间距金属片A、B之间海水的电阻越小。下列电路中,电源电压恒定,R0为定值电阻,闭合开关S,海水盐浓度越大,电表示数越大的是( )
A. B.
C. D.
【解答】解:A、A图中AB和R0串联,电压表测R0两端电压;海水浓度越大,AB间电阻越小,根据串联分压原理,其分担的电压越小,R0两端的电压越大,即电压表的示数越大,故A正确;
B、B图中AB和R0串联,电压表测AB两端电压;海水浓度越大,AB间电阻越小,根据串联分压原理,其分担的电压越小,即电压表的示数越小,故B错误;
C、C图中电压表测量电源电压,因电源电压恒定,因此电压表示数不变,故C错误;
D、D图中AB和R0并联,电流表测量定值电阻R0的电流,电源电压恒定,电阻R0不变,根据I0 得I0不变,即电流表示数不变,故D错误。
故选:A。
3. (2024春•宁海县期末)在塑料管中放入轻质金属箔球,用铝片将两端管口堵住。将两端的铝片分别与韦氏起电机的正、负小球(分别聚集了大量的正、负电荷)相连接,将金属箔球与连接正球的铝片接触后,可以观察到金属箔球在两铝片之间来回跳动。下列说法正确的是( )
A.与接正球的铝片接触后,金属箔球带负电
B.使金属箔球带电的方式是接触起电,这个过程中创造出了新的电荷
C.当金属箔球向左运动时,产生的电流的方向和它的运动方向一致
D.金属箔球来回运动,是由于电荷间的相互作用
【解答】解:A、带正电的物体缺少电子,与接正球的铝片接触后,金属箔球上的一部分电子转移到带正电的物体上,金属箔球失去部分电子带正电,故A错误;
B、使金属箔球带电的方式是接触起电,这个过程中电子发生了转移,故B错误;
C、当金属箔球向左运动时,负电荷定向移动的方向和电流方向相反,产生的电流的方向和它的运动方向相反,故C错误;
D、金属箔球来回运动,是由于电荷间的相互作用,故D正确。
故选:D。
4. (2023秋•湖州期末)有一块长方体铁块,如图所示,分别沿不同方向接入电路,则( )
A.沿AB方向接入电路时电阻最大
B.沿CD方向接入电路时电阻最大
C.沿EF方向接入电路时电阻最大
D.沿各个方向接入电路时电阻一样大
【解答】解:已知导体的材料一定时,电阻与长度成正比,与横截面积成反比;由图示可知,沿CD方向接入电路时,长度最短,横截面积最大,因此电阻最小;沿EF方向接入电路时,长度介于AB,CD之间,横截面积介于AB、CD之间,电阻小于RAB大于RCD;沿AB方向接入电路时,长度最长,横截面积最小,电阻最大。
故选:A。
5. (2024秋•临平区校级月考)如图,甲为某调光台灯,乙为该调光台灯用到的电位器的结构图,A、B、C为电位器的三个接线柱,转动滑片可调节灯泡亮度。下列分析正确的是( )
A.电位器应该与调光台灯的灯泡并联
B.若只将A、C接入电路,顺时针旋转滑片,灯泡变暗
C.若只将A、B接入电路,顺时针旋转滑片,灯泡变亮
D.将B、C接入电路,若只将电阻丝做得更细些,以相同速度顺时针旋转滑片,灯泡亮度变化更明显
【解答】解:A、电位器串联在电路中能改变电路中电流的大小,所以图中电位器应与灯泡串联,故A错误;
B、若只将A、C接入电路,电位器的全部电阻丝都接入电路,不能改变电路的电流,所以不能改变灯泡的亮度,故B错误;
C、若只将A、B接入电路,滑片左边的电阻丝接入电路,即滑片顺时针转动旋钮时,电阻变大,灯泡变暗,故C错误;
D、若只将B、C接入电路,若只将电阻丝做得更细些,则电阻丝的电阻变大,以相同速度顺时针旋转滑片,电阻的变化较大,电路中的电流变化较大,灯泡亮度变化更明显,故D正确。
故选:D。
6. (2023秋•西湖区校级月考)如图所示是实验室常用的一种滑动变阻器。下列关于滑动变阻器的构造说法正确的是( )
A.滑片与金属杆之间是绝缘的
B.瓷筒与线圈之间不能绝缘
C.线圈不能用铜丝或者铝丝制作
D.瓷筒上缠绕的合金线所有表面都是绝缘的
【解答】解:A、滑片与金属杆之间是导电的,否则无法改变电阻,故A错误;
B、瓷筒与线圈之间是绝缘的,因为陶瓷是绝缘体,故B错误;
C、线圈是用电阻率较大的合金线制成的,不能用铜丝或者铝丝制作,故C正确;
D、瓷筒上缠绕的合金线和滑片接触的位置处没有绝缘漆,故D错误。
故选:C。
7. (2023秋•义乌市校级月考)如图所示是插入式电阻箱的结构示意图。若要使电阻箱AB之间的阻值为8Ω,下列方法可行的是( )
A.插入1、2 B.插入2、3 C.插入4、5 D.插入3、5
【解答】解:
A、当插入1、2,左边两个5Ω的电阻不连入,AB间的电阻为2Ω+2Ω+1Ω=5Ω,故A方法不可行;
B、当插入2、3,中间5Ω、2Ω的电阻不连入,AB间的电阻为5Ω+2Ω+1Ω=8Ω,故B方法可行;
C、当插入4、5,右边的2Ω、1Ω的电阻不连入,AB间的电阻为5Ω+5Ω+2Ω=12Ω,故C方法不可行;
D、当插入3、5,2Ω、1Ω的电阻不连入,AB间的电阻为5Ω+5Ω+2Ω=12Ω,故D方法不可行。
故选:B。
8. (2023秋•瑞安市月考)将两只滑动变阻器按图所示的方法连接,如果把a、b两根导线接入电路里,要使这两只变阻器接入电路中的总电阻最大,应把滑片P1、P2放在( )
A.P1放在最右端,P2放在最右端
B.P1放在最左端,P2放在最左端
C.P1放在最右端,P2放在最左端
D.P1放在最左端,P2放在最右端
【解答】解:根据题意要求,图中的两个滑动变阻器是串联接入电路的,要使接入电路的总电阻最大,必须让每个变阻器的电阻丝都全部接入电路。对于左边的变阻器来说,电阻丝的右端接入电路,所以应该把滑片P1移到最左端;对于右边的变阻器来说,电阻丝的左端接入电路,所以应该把滑片P2移到最右端。
故选:D。
9. (2024春•北仑区期中)如图所示,a、b、c表示电压表或电流表,当S1、S2都闭合时,下列正确说法是( )
A.b、c是电流表,而a是电压表
B.a、b是电压表,而c是电流表
C.a、b、c都是电流表
D.a、b、c都是电压表
【解答】解:图中电路是并联电路;b与电源串联,在干路中,是测干路电流的,故b是电流表;
a并联在电路中,是测量电压的,故a是电压表;
c与支路中的R2串联,是测支路R2中的电流,故c是电流表;
故选:A。
10. (2024春•余姚市期中)某兴趣小组以相同大小的铜片和锌片为电极研究水果电池,装置如图。当电池工作时,下列说法不正确的是( )
A.铜片为水果电池正极
B.电压表的示数为0.4V
C.锌片为水果电池负极
D.电子从锌片经水果流向铜片
【解答】解:A、根据指针正常偏转,电压表正负接线柱连接正确,铜片连接电压表的“+”接线柱,是正极,故A正确;
B、由图可知,电压表选择0~3V量程,分度值为0.1V,示数为0.4V,故B正确;
C、电源是提供电源的装置,水果电池是通过化学反应将化学能转化为电能,故C正确;
D、电子带负电,在电源内部,电流的方向是由锌片经水果流向铜片,电子定向移动的方向是从铜片经水果流向锌片,故D错误。
故选:D。
11. (2024秋•临海市校级月考)某同学利用图甲所示电路探究欧姆定律,电源电压恒定。实验中,将滑动变阻器R2的滑片从最左端移动到最右端,电流表示数与两电压表示数的关系如图乙a、b所示。下列说法中正确的是( )
A.电源电压是5V
B.定值电阻阻值是10Ω
C.图线b是电流表A的示数随电压表V1的示数变化关系图象
D.当电压表V1、V2的示数相等时,滑片在滑动变阻器的中点位置
【解答】解:闭合开关,两电阻串联接入电路,电流表测通过电路的电流,电压表V1测R1两端的电压,电压表V2测R2两端的电压,
C、将滑动变阻器R1的滑片从最左端移动到最右端的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻变小,串联电路总电阻等于各部分电阻之和,所以电路总电阻变小,根据欧姆定律可知通过电路的电流变大,根据U=IR可知定值电阻两端的电压变大,串联电路总电压等于各部分电压之和,所以滑动变阻器两端的电压变小,据此可知图线a是通过电路的电流随电压表V1的示数变化关系图象,图线b是通过电路的电流与电压表V2的示数变化关系图象,故C错误;
ABD、当电压表V1、V2的示数相等时,由乙图可知此时通过电路的电流为0.3A,此时两电压表示数均为3V,串联电路总电压等于各部分电压之和,则电源电压:U=U1+U2=3V+3V=6V,
定值电阻的阻值:R210Ω,
根据欧姆定律可知此时滑动变阻器接入电路的电阻等于定值电阻的阻值,都为10Ω,
由图乙可知通过电路的电流最小为0.1A,根据串联电路电阻规律结合欧姆定律可得此时滑动变阻器接入电路的电阻最大,
根据欧姆定律可得此时定值电阻两端的电压:U2'=I′R2=0.1A×10Ω=1V,
此时滑动变阻器两端的电压:U1=U﹣U2'=6V﹣1V=5V,
则滑动变阻器的最大阻值:R150Ω,据此可判断当电压表V1、V2的示数相等时,滑片不在滑动变阻器的中点位置,故B正确,AD错误。
故选:B。
12. (2024春•宁海县期末)坐位体前屈是国家学生体质健康标准的测试项目之一。图甲是测试示意图,图乙是学习小组设计的测试仪电路原理图,电源电压恒定,电压表量程为0~3V,定值电阻R0=10Ω,滑动变阻器R1由长为30cm、粗细均匀的电阻棒改装而成,规格为1Ω/cm。为保护电路安全,滑片P的起始位置A点设定在离电阻棒最左端O点5cm处,此时通过R0的电流为0.3A;测试时,人通过推动挡板使滑片P从起始位置A向右移动距离x,电压表的示数可反映学生的测试结果,如表是初三女生测试等级与滑片移动距离x的关系。则下列说法错误的是( )
初三女生测试等级标准
不合格
合格
良好
优秀
滑片移动距离x/cm
<3.7
3.7≤x<16.6
16.6≤x<20
≥20
A.电源电压为4.5V
B.某女生测试时的电压表示数为2.5V,则测试等级为合格
C.该测量仪的测量范围为0≤x≤20cm
D.如果想增大测量范围,可以换一个阻值更大的定值电阻
【解答】解:
A、由图乙知,开关闭合时,R0与R1串联,电压表测R1两端电压,
滑片P在起始位置A点时,OA=5cm,变阻器连入电路的阻值:ROA=1Ω/cm×5cm=5Ω,
由串联电路特点和欧姆定律可得,电源电压:U=I(ROA+R0)=0.3A×(5Ω+10Ω)=4.5V,故A正确;
B、某女生测试时,根据串联电路的总电压等于各用电器两端的电压之和可知R0的两端电压为:
U0=U﹣U测=4.5V﹣2.5V=2V,
则电路中电流:I10.2A,
根据I可得变阻器连入电路的阻值:R112.5Ω,
则此时x1OA5cm=7.5cm,
与表格数据比较可知测试等级为合格,故B正确;
C、滑动变阻器接入电路阻值变大,根据分压规律可知,电压表的示数变大,由题可知,电压表的最大示数为3V,此时滑动变阻器阻值最大,滑片移动的距离最远,
则电压表的最大示数为3V时,R0的两端电压为U0′=U﹣U1=4.5V﹣3V=1.5V,
由串联分压原理可得:,
则:R1″R010Ω=20Ω,
所以,滑片移动距离x最大为xmax5cm5cm=15cm,
由此可知滑片移动的范围为0cm~15cm,故C错误。
D、如果想增大测量范围,由图乙知,滑片往右移动距离越大,则滑动变阻器连入电路的阻值越大,由于电压表示数不能超过3V,根据串联电路的分压特点可知可以换一个阻值更大的定值电阻,故D正确。
故选:C。
13. (2024春•宁波期末)如图甲所示,电源电压保持不变,已知灯L1的额定电压为4V,灯L2的额定电压为3V。图乙是L1、L2的I﹣U图像。当只闭合开关S、S2,且滑动变阻器R的滑片位于最右端时,电流表的示数为0.2A;当只闭合开关S、S1,且滑动变阻器R的滑片位于最右端时,电流表的示数为0.3A。下列说法中正确的是( )
A.只闭合开关S、S2,灯L2和滑动变阻器串联
B.灯丝电阻随电压的增大而减小
C.滑动变阻器的最大阻值为10Ω
D.电源电压为8V
【解答】解:
ACD、由图甲可知,当只闭合开关S、S2时,灯L2被短路,灯L1与滑动变阻器R串联,电流表测电路中的电流;
当滑动变阻器的滑片位于最右端时,变阻器接入电路的电阻最大,此时电流表的示数为0.2A,即通过灯L1的电流I1=0.2A,由图乙可知此时灯L1两端的电压为4V,
根据串联电路的电压特点和欧姆定律可得电源电压:U=U1+U滑1=4V+0.2A×R滑大﹣﹣﹣﹣﹣①
当只闭合开关S、S1时,灯L1被短路,灯L2与滑动变阻器R串联,电流表测电路中的电流,
当滑动变阻器的滑片位于最右端时,变阻器接入电路的电阻最大,此时电流表的示数为0.3A,即通过灯L2的电流I2=0.3A,由图乙可知此时灯L2两端的电压为3V,
根据串联电路的电压特点和欧姆定律可得电源电压:U=U2+U滑2=3V+0.3A×R滑大﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
因电源电压不变,则联立①②解得R滑大=10Ω,U=6V,故AD错误,C正确;
B、图乙是L1、L2的I﹣U图像,当电压增大时,通过灯丝的电流增大得越来越慢,由欧姆定律可知灯丝电阻在增大,即灯丝电阻随电压的增大而增大,故B错误。
故选:C。
14. (2024春•宁波期中)物理兴趣小组的同学在学习《电阻》时发现,有的电阻会随温度、压力等外界因素的改变而发生变化。那么热敏电阻的阻值大小与温度有什么关系呢?为此他们在实验室找来如图1所示的热敏电阻进行探究:
(1)热敏电阻由 (选填“导体”、“超导体”或“半导体”)材料制成。经过讨论,同学们组装了如图2所示的装置进行实验,实验中通过 反映电阻的大小。
(2)点燃酒精灯,闭合开关进行实验,电源电压不变,记录的数据如下表所示。分析实验数据可知该热敏电阻的阻值随温度升高而 (选填“增大”或“减小”);
温度t/℃
10
20
30
40
50
60
70
电流I/A
0.13
0.16
0.21
0.27
0.34
0.43
0.55
(3)为了得到这个热敏电阻在不同温度下的具体阻值,实验还需要增加的器材是 ;
(4)实验结束后,大家一起动手用这个热敏电阻和一个电压表改装成了一个指针式温度计,设计的电路如图3所示,若要使电压表示数随温度升高而增大,则应在图中 (选填“ab”、“bc”或“ac”)两端接入电压表,定值电阻的作用是 。
【解答】解:(1)热敏电阻是由半导体材料制成的;根据转换法可知,实验中通过电流表示数反映电阻的大小;
(2)根据表格中的数据可知,温度升高时,通过热敏电阻的电流变大,热敏电阻的阻值变小,所以热敏电阻的阻值随温度升高而减小;
(3)因为电路中已经有一个电流表,想知道这个热敏电阻在不同温度下的具体阻值,由欧姆定律可知需要测量电阻两端的电压,需要增加一个电压表;
(4)由前面分析可知热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,所以温度升高时,电流增大,定值电阻两端的电压变大,热敏电阻两端的电压变小,要使电压表的示数增大,因此电压表应该并联在定值电阻两端,即ab两端;定值电阻的作用是保护电路,防止发生短路而烧死电源。
故答案为:(1)半导体;电流表示数;(2)减小;(3)电压表;(4)ab;保护电路。
15. (2024秋•临平区校级月考)如图所示,电源两端电压U保持不变,电阻R1的阻值为3Ω,电阻R2的阻值为9Ω。当开关S闭合时,电压表示数为3V。求:
(1)电流表的示数I;
(2)R2两端的电压U2;
(3)电源电压U。
【解答】解:由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)因串联电路中各处的电流相等,
所以,电流表的示数:
I=I11A;
(2)由I可得R2两端的电压为:
U2=IR2=1A×9Ω=9V;
(3)电源的电压:
U=IR=I(R1+R2)=1A×(3Ω+9Ω)=12V。
答:(1)电流表的示数I为1A;
(2)R2两端的电压U2为9V;
(3)电源电压U为12V。
1. (2024•浙江)用导线将开关、灵敏电流计和材质不同的钥匙甲、乙相连,将两钥匙插入橙子中(如图)。闭合开关,灵敏电流计指针发生偏转。下列推测一定正确的是( )
A.闭合开关后,橙子内有电流通过
B.钥匙甲的导电能力比钥匙乙的强
C.通过钥匙甲的电流比通过钥匙乙的大
D.闭合开关后,橙子内只发生物理变化
【解答】解:A、闭合开关后,橙子内有电流通过,故A正确;
B、不能判断钥匙甲的导电能力比钥匙乙的强,故B错误;
C、通过钥匙甲的电流和通过钥匙乙的相同,故C错误;
D、闭合开关后,橙子内发生化学变化,将化学能转化为内嫩,故D错误。
故选:A。
2. (2024•嘉兴二模)研究并联电路中电流的关系时,所设计的电路如图所示,其中灯L1的电阻大于灯L2的电阻,下列说法正确的是( )
A.连接电路时,应闭合S,断开S1、S2
B.先闭合S、S1,再闭合S2时,观察到灯L1变暗
C.先闭合S、S2,再闭合S1时,电流表A2的示数不变
D.当S、S1、S2全部闭合时,电流表的示数大小为 A3>A1>A2
【解答】解:A、为了保护电路,连接电路时,所有开关均应处于断开状态,故A错误;
B、先闭合S、S1,再闭合S2时,电路由灯L1的简单电路变为灯L1与灯L2的并联电路,由于并联电路各支路互不影响,所以灯L1的亮度不变,故B错误;
C、先闭合S、S2,再闭合S1时,电路由灯L2的简单电路变为灯L1与灯L2的并联电路,电流表A2测量L2的电流,由于并联电路各支路互不影响,所以通过灯L2的电流不变,即电流表A2的示数不变,故C正确;
D、当S、S1、S2全部闭合时,灯L1与灯L2并联,电流表A3测干路中的电流,电流表A2测量灯L2支路中的电流,电流表A1测量灯L1支路中的电流。由于并联电路各支路两端的电压相等,而灯L1的电阻大于灯L2的电阻,由欧姆定律可知,通过灯L1的电流小于通过灯L2的电流,即电流表A1的示数小于电流表A2的示数;由于并联电路干路中的电流等于各支路中的电流之和,所以电流表A3的示数大于电流表A1、A2的示数,即电流表的示数大小为 A3>A2>A1,故D错误。
故选:C。
3. (2023秋•新昌县期末)有一种静电喷涂枪,其工作原理如图所示,通电后,它可以使喷出的涂料微粒带上电荷,当涂料喷出后,会形成分散的雾状。当雾状涂料被均匀喷涂在带正电的金属球工件上时,与大地相连的金属支架中会形成瞬时电流,以下说法不正确的是( )
A.金属支架中瞬时电流的方向是向上的
B.静电喷涂枪喷出的涂料微粒带正电荷
C.喷出后的涂料会越来越分散是因为同种电荷相互排斥
D.雾状涂料被均匀喷涂在金属球工件上是因为异种电荷相互吸引
【解答】解:A、当雾状涂料被均匀喷涂在金属球上时,与大地相连的金属支架中会形成瞬时电流,负电荷由金属球进入大地,所以其电流方向是向上,故A正确;
BD、由于雾状涂料被均匀喷涂在带正电的金属球工件上,异种电荷相互吸,所以静电喷涂枪喷出的涂料微粒带负电荷,故B错误、D正确;
C、喷出后的涂料之所以会越来越分散的原因是同种电荷相互排斥,故C正确。
故选:B。
4. (2024春•嘉善县期末)如图甲所示电路中电源电压恒定,R1为定值电阻。闭合开关后,将滑动变阻器R2的滑片从a端滑到b端的过程中,电压表示数U与电流表示数I的关系图像如图乙所示。则下列判断中正确的是( )
A.电源电压为10V
B.电阻R1的阻值为10Ω
C.滑动变阻器R2的阻值最大为30Ω
D.若滑动变阻器断路,则电压表示数为零
【解答】解:ABC、闭合开关,定值电阻和滑动变阻器串联,电流表测量电路电流,电压表测量滑动变阻器两端的电压。
滑动变阻器的滑片在a端时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,滑动变阻器两端的电压最大,从图中可知此时电路电流为0.5A,滑动变阻器两端的电压为10V,根据欧姆定律可知滑动变阻器的最大阻值为R220Ω;
根据欧姆定律及串联电路的电压特点可知电源电压U=0.5A×R1+10V.....①;
滑动变阻器的滑片在b端时,滑动变阻器接入电路的阻值为0Ω,滑动变阻器两端的电压为0V,从图中可知此时电路电流为1.5A,根据欧姆定律可知电源电压U=1.5A×R1......②;
联立①②得:U=15V,R1=10Ω;
故AC错误、B正确;
D、若滑动变阻器断路,则电压表可测量电源电压,电压表示数为15V,故D错误。
故选:B。
5. (2024•宁波模拟)小明和小华做“探究导体电阻大小与长度关系”的实验。他们准备在图中的A、B两点间接入待研究的电阻丝,电源电压恒定,忽略灯丝电阻随温度变化的影响,待用电阻丝的规格如表。回答下列问题:
序号
材料
长度
横截面积
1
碳钢合金丝
L
S
2
碳钢合金丝
L
2S
3
镍铬合金丝
L
S
4
镍铬合金丝
L
2S
5
镍铬合金丝
2L
S
(1)他们应选择序号为 的两根电阻丝来探究。
(2)正确选择后,他们将所选电阻丝分别接入A、B两点间,闭合开关,通过观察灯泡的亮暗或电流表的示数来比较电阻丝电阻的大小。实验中,两次电流表指针均有偏转,但第二次的示数小于第一次的示数,说明第二次接入电路的电阻丝的阻值较大,同时小华发现第二次实验中灯泡不亮,你认为原因是 。
(3)以上(2)中判断电阻大小关系的方法在初中科学中经常用到,以下描述中能体现这种方法的是 。
A.水压使水管中形成水流,类似地,电压使电路中形成电流
B.根据物质在常态下的形状和体积是否固定,可将物质分为三态
C.通过观察木块被运动物体撞后移动距离的大小,可比较运动物体动能的大小
D.研究滑动摩擦力大小与压力大小的关系,应控制接触面粗糙程度相同
【解答】解:
(1)要保持导体的材料、横截面积一定,探究导体电阻大小与长度关系。3、5两根导线材料和横截面积一样,长度不同,所以可用3、5两根导线来探究电阻与长度关系。
(2)当导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比,所以电流大的,电阻大,电流小的,电阻大;且灯泡的亮度由灯泡的实际功率决定,灯泡越暗,灯泡的实际功率越小;
(3)通过观察灯泡的亮暗或电流表的示数来比较电阻丝电阻的大小,这在物理学中称之为“转换法”。而A属于“类比法”,B属于归纳法,C属于转换法,D属于“控制变量法”,故C符合题意。
故答案为:(1)3、5;(2)灯的实际功率太小;(3)C。
6. (2024春•宁波期末)如图所示,电阻R1的阻值为20Ω,当开关闭合时,电流表A的示数为0.6A,电流表A1的示数为0.2A。求:
(1)电源电压;
(2)通过电阻R2的电流;
(3)电阻R2的阻值。
【解答】解:由图可知,开关闭合时,两电阻并联,电流表A1测R1的电流,电流表A测总电流;
(1)由题意可知,干路电流为0.6A,通过R1的电流为0.2A,
因并联电路中各支路两端的电压相等,
则由欧姆定律可得电源电压:U=U1=I1R1=0.2A×20Ω=4V;
(2)因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以,通过R2的电流为:I2=I﹣I1=0.6A﹣0.2A=0.4A;
(3)由欧姆定律可得电阻R2的阻值:R210Ω。
答:(1)电源电压为4V;
(2)通过电阻R2的电流为0.4A;
(3)电阻R2的阻值为10Ω。
7. (2024春•北仑区期中)如图所示,R1=R2=30Ω,R3=15Ω,电源电压恒定。
(1)若只闭合开关S时,电流表的示数是0.1A,求此时总电阻;
(2)此电路电源电压是多少;
(3)当S、S1、S2都闭合时,电流表的示数是多少。
【解答】解:(1)由图知,若只闭合开关S时,R1与R3串联,电流表测电路中电流,
所以电路的总电阻:
R=R1+R3=30Ω+15Ω=45Ω;
(2)由欧姆定律可得,电源电压:
U=IR=0.1A×45Ω=4.5V;
(3)由图知,当S、S1、S2都闭合时,R2与R3并联,电流表测干路电流,
由并联电路的电压特点可知,U2=U3=U=4.5V,
由欧姆定律可知,通过R2的电流:
I20.15A,
通过R3的电流:
I30.3A,
由并联电路的电流特点可知,干路电流:
I'=I2+I3=0.15A+0.3A=0.45A,即电流表示数为0.45A。
答:(1)若只闭合开关S时,电流表的示数是0.1A,此时总电阻为45Ω;
(2)此电路电源电压是4.5V;
(3)当S、S1、S2都闭合时,电流表的示数是0.45A。
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专题三 电路基础与欧姆定律
一、摩擦起电与电荷
1、摩擦过的物体能吸引轻小物体,我们就说物体带了 ,或者说带了 。
摩擦过的物体能吸引轻小物体的现象叫做摩擦起电。
2、摩擦起电的电不流动,称为静电。静电可以应用在静电复印、静电喷漆、静电除尘,以及激光打印等设备上。
3、自然界只有两种电荷:被丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷+,被毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷-。
4、摩擦起电的实质: 。可以用此定律解释丝绸摩擦的玻璃棒和毛皮摩擦的橡胶棒为什么带上等量的异种电荷。
二、电荷间的相互作用
1、 电荷互相排斥, 电荷互相吸引。一个带电,另一个不带电的两个小球会吸引。
三、电路与电路图
1、能提供电能的装置叫做电源。
2、电荷的 形成电流。
3、把 定向移动的方向规定为电流的方向。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 极。有一种半导体二极管,电流只能从它的一端流向另一端,不能 。
4、把 、 、 用 连接起来的电流路径叫做电路。
5、电路状态:
①当开关闭合时,电路中会产生电流,这样的电路叫通路,也叫闭合电路。
②当开关断开,或电路中某一处断开时,电路中就不再有电流,这样的电路叫做开路,也叫断路。
③不经过用电器,而直接用导线把电源两极连接起来,叫做电源短路 (电路中电流过大会损坏电源,严重时会造成火灾)。
6、用元件符号代替实物表示电路的图称为电路图(画时注意:分布均匀、位置合理、导线横平竖直呈矩形)。
7、画出下列电路元件符号。
电池
电池组
灯泡
开关
导线
导线交叉不相连
导线交叉相连
8、画电路图的方法:
(1)从电源 出发,最后回到 ;
(2)碰到支点时候选择任意一条支路先回到负极,做好支点的标记,之后从该支点的另一条路回到负极。
9、画电路图需注意的问题:
(1)要画得横平竖直;
(2)用规定的符号;
(3)元件分布要均匀;
(4)元件不要画在拐角处;
(5)连接处注意打“点”。
四、串并联电路
1、用电器 连接起来的电路叫串联电路。电路元件 在连接点的电路叫并联电路。
2、在并联电路里,并联用电器的连接点叫做电路的分支点。从电源的两极到两个分支点的那部分电路叫干路,两个分支点之间的两条电路叫支路。
3、串联、并联的特点
串 联
并 联
连接特点
元件逐个顺次相连,无分支。
各用电器两端分别连在一起,然后接到电路中。
工作特点
各用电器工作有关联:任意一个用电器不工作,其他用电器均停止工作。
某一条电路断开时,其他支路上的用电器照常工作。
开 关 的
控制特点
一只开关可控制各用电器工作,且与开关的位置无关。
干路上的开关可以控制所有用电器,而支路上的开关只能控制所在支路上的用电器。
五、电流
1、电荷的定向移动称为电流。规定正电荷移动的方向为电流方向。从电源的 (金属导体中实际移动的是带负电的自由电子,此时电路中的电流方向与电荷的实际移动的方向 )。
2、电流强度(简称电流)用字母I表示,单位:安培,简称安,符号为A,更小的单位有毫安mA和微安μA,1A=103mA=106μA
六、电流表与电流的测量
1、电流表的符号:
使用方法:
①正确选择量程。使用前应先检查指针是否指在零刻线处;用试触法确定量程。
②必须把电流表串联在电路中。
③使电流从电流表“+”接线柱流进,从“-”接线柱流出。
④绝对不允许不经过用电器把电流表直接接到电源两极,否则,电流表会因通过的电流太大而烧毁。
2、试触法:在不能预先估计被测电流大小的情况下,应先拿电路的另一个线头迅速试触电流表 的接线柱,如果指针偏转太小,再使用较小的量程。
七、物质的导电性与电阻
1、容易导电的物质叫导体。金属、石墨、人体、大地、食盐水。
2、不容易导电的物质叫绝缘体。橡胶、玻璃、瓷、塑料、干木头、油和干燥的空气等。
注:纯净的水是 的,但由于普通的水中溶有大量其他的物质,因此普通的水是能导电的。家庭电路中的所有导线都是用塑料、橡胶等绝缘材料包裹着的,主要是为了 。
3、导电能力介于导体和绝缘体之间的一类物质叫半导体。硅、锗。
导体和绝缘体不是绝对的,当条件发生变化时会相互转化。如: 的玻璃会导电;导体的 后,会使它的导电能力下降,甚至不容易导电。
4、金属导体导电的原因是:内部存在大量自由移动的电子。
绝缘体不导电的原因是:内部几乎没有自由电荷。
5、电阻是导体对电流的阻碍作用。导体对电流的阻碍作用越强,电阻就越大。绝缘体的电阻非常大,导电能力弱。
电阻的符号:—□—
电阻用字母R表示,电阻的单位:欧姆(欧),符号:Ω
1兆欧(MΩ)=103千欧(KΩ)A=106欧(Ω)
八、影响导体电阻大小的因素
我们知道,各种材料的导电能力并不相同,所以导体的导电能力与材料有关。那么,除了材料因素会影响电阻大小以外,还有哪些因素会影响电阻大小呢?
我们可以这样来猜想:①导体的粗细可能会影响电阻大小,电流在粗的
导线中流动相当于行车于宽阔的道路,阻碍作用小;
②导体的长度可能会影响电阻大小,电流在长度较大的导线中流动相当于行车于长度大的道路中,阻碍道路的因素会更多一些。
我们可以通过控制变量法来逐个研究影响电阻的因素。依据控制变量法
研究导体电阻与某一因素的关系时,要控制其他因素都不变。
九、变阻器
1、滑动变阻器的原理和作用:靠改变 来改变电阻的大小,进而改变电路中的电流。
结构示意图:
电路符号:
2、使用: 接入电路中。
3、注意:
①通过变阻器电流不能超过其最大值;
②使用前应将电阻 ;
③用滑动变阻器改变哪个用电器的电流,就跟哪个用电器 。
十、电压
1、电压是使电路中自由电荷发生定向移动形成电流的原因。
2、电源的作用:使电路存在一个稳定的电压而使电流得以持续。
导体中形成电流的条件: 。
3、电源是提供电压的装置。电源产生电压,电压产生电流。
4、电压:U 单位:伏特,简称伏,V
1千伏(KV)=103伏(V)=106毫伏(mV)=106微伏(μV)
5、重要的电压值:
①一节干电池U= V ②家庭电路U= V ③对人体的安全 十一、电压表
1、电压的测量:电压表;电路符号: 2、使用规则:
① 在电路中;
②“+”进、“-”出;
③必须选择正确量程;
注:电压表可以直接连到电源两极,测出电源的电压。
电压表相当于一段 ,不会对所测的电路产生影响。
电流
电压
电荷定向移动形成电流
推动电荷定向移动形成电流
表示字母
I
U
单 位
安(A)
伏(V)
测量工具
电流表
电压表
测量工具
的使用
不同点
串联
并联
相同点
1.正接线柱流入,负接线柱流出;
2.正确选择量程。
十二、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=U/R。变形公式:U=IR R=U/I。
3.说明:①适用条件: (即用电器工作时,消耗的电能完全转化为内能);
②I、U、R对应 或 ,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=U/I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:
①同一性、同时性;
②电流与电压的因果关系;
③描述结论时,先说条件,再说结论。
1.串联电路的电流规律
①探究串联电路中电流的规律:在串联电路中用电流表分别测出A、B、C三点处的电流IA、IB、IC.。发现由IA =IB =IC,初步得出串联电路中各处电流 .
②串联电路中电流处处相等的原因:因为电流是电荷的定向移动形成的,电流的大小与单位时间内通过导体某横截面的电荷量有关.在电流稳定流动时,单位时间流进某段导体的电荷多少一定 同样时间流出这段导体的电荷的多少.这样才不会使电荷在某处中断或堆积,才会保持电流持续稳定的流动,所以串联电路中电流处处相等.
2.并联电路的电流规律
探究并联电路中电流的规律:在并联电路中用电流表分别测出A、B、C三点处的电流IA、IB、IC.发现IA=IB+IC,可知并联电路中干路电流等于各支路中的 .
3.探究电阻与导线长度的关系。
这个探究中,主要变量是长度
要控制不变的因素是横截面积与材料
用电阻相对容易测量的镍铬合金线作为被测导线,用图所示的电路比较不同长度的导线的电阻大小。
探究结果表明:导线越长,电阻越大
4.探究电阻与导线粗细的关系。
这个探究中,主要变量是横截面积
要控制不变的因素是长度和材料
按照图的电路图,用长度和材料相同而粗细不同的导线接入电路来比较。
探究结果表明:导线横截面积越大(越粗),电阻越小
5.用同样的方法研究导体电阻与材料的关系
其结果表明:不同的材料,导电能力的强弱是不相同的。
6.探究串联电路中电压规律的实验
(1)分别把电压表连在如图所示电路中的AB两点、BC两点、AC两点,画出电压表,并标出正、负极.
(2)通过对实验数据的分析可以得出串联电路中电压规律,用公式表示为
U总 = U电源 =UAC = .
7.探究并联电路中电压规律的实验
(1)如图所示,灯L1与灯L2并联,要利用这个电路探究并联电路电压的规律,至少要用电压表进行三次测量:画出三次测量的电路图。
①第一次:将电压表并联在 两点,测出灯L1两端的电压U1;
②第二次:将电压表并联在 两点,测出灯L2两端的电压U2;
③第三次:将电压表并联在 两点,测出电源电压U3.
(2)分析实验数据得出结论:并联电路中,各支路两端的电压 ,都等于 .用公式表示为U总 = U电源=U3= 8.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 一定的情况下,导体中的 ;
②在 不变的情况下导体中的 。
4.注意点:
(1)开关断开连接电路;电表的正确使用;滑片的位置。
(2)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。
(3)进行多次测量,避免实验的 ,使实验结论更具 。
(4)滑动变阻器的作用:a.保护电路;
b.调节电路电流,改变定值电阻两端的电压;
【解题技巧】
一、串并联电路等效电阻
1.串联: 越串越大,大于最大—→相当于变长
R串=R1+R2
2.并联: 越并越小,小于最小—→相当于变粗
(限两个电阻)
在实际运用中,合理选择公式,可以给计算带来简便,节约时间!
当已知R1、R2求R时,一般选用;
当已知R、R1(或R2)求R2(或R1)时,一般选用。
二、串正并反比例计算
1.串联: 等流,正比分压,阻大压大
2.并联: 等压,反比分流,阻大流小
[例题1] (2024春•江北区期末)已知图甲中滑动变阻器最大阻值为50Ω,图乙为一个等边三角形电阻。由一根导线和两段相同金属材料制成。当滑动变阻器连入电路的阻值为20Ω时,将两触头直接接触,闭合开关,电流表示数为0.6A;将两触头分别接触图乙中的a、b两点,两表示数不发生改变:将两触头分别接触a、c两点,电流表示数变为0.4A。下列说法不正确的是( )
A.三角形电阻中ab是导线
B.两触头直接接触时,电压表示数为12V
C.三角形电阻中ac这条边的电阻为20Ω
D.当两触头分别接触b、c点时,电路中最小电流为0.24A
[例题2] (2023秋•滨江区期末)如图甲所示的电路中,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,电源电压不变。闭合开关S后,滑片P从a端移动到b端,电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示,则下列判断错误的是( )
A.电源电压为6V
B.R2的最大阻值为20Ω
C.当滑片P位于a点时,电流表示数为0.6A
D.图乙中C点表示滑片P位于滑动变阻器的中点
[例题3] (2023秋•绍兴期末)如图甲所示是小科设计的自制电子秤的原理示意图。托盘、轻弹簧上端和金属滑片固定一起(弹簧的电阻不计)。电阻R0=5Ω,电阻R1=20Ω,电源电压U=3V,电压表的量程为3V。弹簧所受压力和弹簧压缩量之间的变化关系如图乙所示,托盘中无物体时金属滑片P处于R最上端,弹簧恰好处于原长。当将1kg的物体放在托盘中,金属滑片P刚好指在距R1上端处。请结合上述信息回答下面小题。
完善设计方案。下列说法正确的是( )
A.要使电子秤能正常工作,应连接点“1”与点“3”
B.托盘中无物体时电压表的示数为2.4V
C.“1kg”应标在电压表1.5V的位置上
D.该电子秤标示的刻度均匀
[例题4] (2023秋•武义县期末)如图1所示连接电路,电源电压保持不变。闭合开关,滑动变阻器的滑片P从b端滑到a端,电压表示数U与电流表示数I的变化关系如图2所示,下列说法不正确的是( )
A.电源电压是9V
B.定值电阻R的阻值是6Ω
C.滑动变阻器的阻值范围是0~12Ω
D.滑片处在a端时两表的示数对应图2中A点
[例题5] (2022秋•杭州期末)为了防止酒驾事故的出现,酒精测试仪已被广泛应用。图甲是某款酒精测试仪工作原理电路图,电源电压为6V并保持不变;R1为气敏电阻,它的阻值随呼出气体中酒精含量变化的情况如图乙所示。
(1)测试前通过调节滑动变阻器R2,使电压表示数为5V,电流表的示数为多少安?
(2)保持R2的滑片位置不变,对某位驾驶员进行检测时,电流表示数为0.4A,请通过计算,判断此时该驾驶员属于酒驾还是醉驾?(气体中酒精含量在20~80mg/100mL为酒驾,达到或者超过80mg/100mL为醉驾。)
1. (2024秋•临平区校级月考)今年元旦,无锡火车站正式实施“验检合一”,乘客只需通过验票闸机“一道闸”,当身份信息和人脸信息都符合时,电动机转动,打开闸门,就能直接到达站台,进站速度明显提升,下列电路设计符合要求的是( )
A. B.
C. D.
2. (2024秋•临平区校级月考)海水盐浓度越大,其导电性越好,固定间距金属片A、B之间海水的电阻越小。下列电路中,电源电压恒定,R0为定值电阻,闭合开关S,海水盐浓度越大,电表示数越大的是( )
A. B.
C. D.
3. (2024春•宁海县期末)在塑料管中放入轻质金属箔球,用铝片将两端管口堵住。将两端的铝片分别与韦氏起电机的正、负小球(分别聚集了大量的正、负电荷)相连接,将金属箔球与连接正球的铝片接触后,可以观察到金属箔球在两铝片之间来回跳动。下列说法正确的是( )
A.与接正球的铝片接触后,金属箔球带负电
B.使金属箔球带电的方式是接触起电,这个过程中创造出了新的电荷
C.当金属箔球向左运动时,产生的电流的方向和它的运动方向一致
D.金属箔球来回运动,是由于电荷间的相互作用
4. (2023秋•湖州期末)有一块长方体铁块,如图所示,分别沿不同方向接入电路,则( )
A.沿AB方向接入电路时电阻最大
B.沿CD方向接入电路时电阻最大
C.沿EF方向接入电路时电阻最大
D.沿各个方向接入电路时电阻一样大
5. (2024秋•临平区校级月考)如图,甲为某调光台灯,乙为该调光台灯用到的电位器的结构图,A、B、C为电位器的三个接线柱,转动滑片可调节灯泡亮度。下列分析正确的是( )
A.电位器应该与调光台灯的灯泡并联
B.若只将A、C接入电路,顺时针旋转滑片,灯泡变暗
C.若只将A、B接入电路,顺时针旋转滑片,灯泡变亮
D.将B、C接入电路,若只将电阻丝做得更细些,以相同速度顺时针旋转滑片,灯泡亮度变化更明显
6. (2023秋•西湖区校级月考)如图所示是实验室常用的一种滑动变阻器。下列关于滑动变阻器的构造说法正确的是( )
A.滑片与金属杆之间是绝缘的
B.瓷筒与线圈之间不能绝缘
C.线圈不能用铜丝或者铝丝制作
D.瓷筒上缠绕的合金线所有表面都是绝缘的
7. (2023秋•义乌市校级月考)如图所示是插入式电阻箱的结构示意图。若要使电阻箱AB之间的阻值为8Ω,下列方法可行的是( )
A.插入1、2 B.插入2、3 C.插入4、5 D.插入3、5
8. (2023秋•瑞安市月考)将两只滑动变阻器按图所示的方法连接,如果把a、b两根导线接入电路里,要使这两只变阻器接入电路中的总电阻最大,应把滑片P1、P2放在( )
A.P1放在最右端,P2放在最右端
B.P1放在最左端,P2放在最左端
C.P1放在最右端,P2放在最左端
D.P1放在最左端,P2放在最右端
9. (2024春•北仑区期中)如图所示,a、b、c表示电压表或电流表,当S1、S2都闭合时,下列正确说法是( )
A.b、c是电流表,而a是电压表
B.a、b是电压表,而c是电流表
C.a、b、c都是电流表
D.a、b、c都是电压表
10. (2024春•余姚市期中)某兴趣小组以相同大小的铜片和锌片为电极研究水果电池,装置如图。当电池工作时,下列说法不正确的是( )
A.铜片为水果电池正极
B.电压表的示数为0.4V
C.锌片为水果电池负极
D.电子从锌片经水果流向铜片
11. (2024秋•临海市校级月考)某同学利用图甲所示电路探究欧姆定律,电源电压恒定。实验中,将滑动变阻器R2的滑片从最左端移动到最右端,电流表示数与两电压表示数的关系如图乙a、b所示。下列说法中正确的是( )
A.电源电压是5V
B.定值电阻阻值是10Ω
C.图线b是电流表A的示数随电压表V1的示数变化关系图象
D.当电压表V1、V2的示数相等时,滑片在滑动变阻器的中点位置
12. (2024春•宁海县期末)坐位体前屈是国家学生体质健康标准的测试项目之一。图甲是测试示意图,图乙是学习小组设计的测试仪电路原理图,电源电压恒定,电压表量程为0~3V,定值电阻R0=10Ω,滑动变阻器R1由长为30cm、粗细均匀的电阻棒改装而成,规格为1Ω/cm。为保护电路安全,滑片P的起始位置A点设定在离电阻棒最左端O点5cm处,此时通过R0的电流为0.3A;测试时,人通过推动挡板使滑片P从起始位置A向右移动距离x,电压表的示数可反映学生的测试结果,如表是初三女生测试等级与滑片移动距离x的关系。则下列说法错误的是( )
初三女生测试等级标准
不合格
合格
良好
优秀
滑片移动距离x/cm
<3.7
3.7≤x<16.6
16.6≤x<20
≥20
A.电源电压为4.5V
B.某女生测试时的电压表示数为2.5V,则测试等级为合格
C.该测量仪的测量范围为0≤x≤20cm
D.如果想增大测量范围,可以换一个阻值更大的定值电阻
13. (2024春•宁波期末)如图甲所示,电源电压保持不变,已知灯L1的额定电压为4V,灯L2的额定电压为3V。图乙是L1、L2的I﹣U图像。当只闭合开关S、S2,且滑动变阻器R的滑片位于最右端时,电流表的示数为0.2A;当只闭合开关S、S1,且滑动变阻器R的滑片位于最右端时,电流表的示数为0.3A。下列说法中正确的是( )
A.只闭合开关S、S2,灯L2和滑动变阻器串联
B.灯丝电阻随电压的增大而减小
C.滑动变阻器的最大阻值为10Ω
D.电源电压为8V
14. (2024春•宁波期中)物理兴趣小组的同学在学习《电阻》时发现,有的电阻会随温度、压力等外界因素的改变而发生变化。那么热敏电阻的阻值大小与温度有什么关系呢?为此他们在实验室找来如图1所示的热敏电阻进行探究:
(1)热敏电阻由 (选填“导体”、“超导体”或“半导体”)材料制成。经过讨论,同学们组装了如图2所示的装置进行实验,实验中通过 反映电阻的大小。
(2)点燃酒精灯,闭合开关进行实验,电源电压不变,记录的数据如下表所示。分析实验数据可知该热敏电阻的阻值随温度升高而 (选填“增大”或“减小”);
温度t/℃
10
20
30
40
50
60
70
电流I/A
0.13
0.16
0.21
0.27
0.34
0.43
0.55
(3)为了得到这个热敏电阻在不同温度下的具体阻值,实验还需要增加的器材是 ;
(4)实验结束后,大家一起动手用这个热敏电阻和一个电压表改装成了一个指针式温度计,设计的电路如图3所示,若要使电压表示数随温度升高而增大,则应在图中 (选填“ab”、“bc”或“ac”)两端接入电压表,定值电阻的作用是 。
15. (2024秋•临平区校级月考)如图所示,电源两端电压U保持不变,电阻R1的阻值为3Ω,电阻R2的阻值为9Ω。当开关S闭合时,电压表示数为3V。求:
(1)电流表的示数I;
(2)R2两端的电压U2;
(3)电源电压U。
1. (2024•浙江)用导线将开关、灵敏电流计和材质不同的钥匙甲、乙相连,将两钥匙插入橙子中(如图)。闭合开关,灵敏电流计指针发生偏转。下列推测一定正确的是( )
A.闭合开关后,橙子内有电流通过
B.钥匙甲的导电能力比钥匙乙的强
C.通过钥匙甲的电流比通过钥匙乙的大
D.闭合开关后,橙子内只发生物理变化
2. (2024•嘉兴二模)研究并联电路中电流的关系时,所设计的电路如图所示,其中灯L1的电阻大于灯L2的电阻,下列说法正确的是( )
A.连接电路时,应闭合S,断开S1、S2
B.先闭合S、S1,再闭合S2时,观察到灯L1变暗
C.先闭合S、S2,再闭合S1时,电流表A2的示数不变
D.当S、S1、S2全部闭合时,电流表的示数大小为 A3>A1>A2
3. (2023秋•新昌县期末)有一种静电喷涂枪,其工作原理如图所示,通电后,它可以使喷出的涂料微粒带上电荷,当涂料喷出后,会形成分散的雾状。当雾状涂料被均匀喷涂在带正电的金属球工件上时,与大地相连的金属支架中会形成瞬时电流,以下说法不正确的是( )
A.金属支架中瞬时电流的方向是向上的
B.静电喷涂枪喷出的涂料微粒带正电荷
C.喷出后的涂料会越来越分散是因为同种电荷相互排斥
D.雾状涂料被均匀喷涂在金属球工件上是因为异种电荷相互吸引
4. (2024春•嘉善县期末)如图甲所示电路中电源电压恒定,R1为定值电阻。闭合开关后,将滑动变阻器R2的滑片从a端滑到b端的过程中,电压表示数U与电流表示数I的关系图像如图乙所示。则下列判断中正确的是( )
A.电源电压为10V
B.电阻R1的阻值为10Ω
C.滑动变阻器R2的阻值最大为30Ω
D.若滑动变阻器断路,则电压表示数为零
5. (2024•宁波模拟)小明和小华做“探究导体电阻大小与长度关系”的实验。他们准备在图中的A、B两点间接入待研究的电阻丝,电源电压恒定,忽略灯丝电阻随温度变化的影响,待用电阻丝的规格如表。回答下列问题:
序号
材料
长度
横截面积
1
碳钢合金丝
L
S
2
碳钢合金丝
L
2S
3
镍铬合金丝
L
S
4
镍铬合金丝
L
2S
5
镍铬合金丝
2L
S
(1)他们应选择序号为 的两根电阻丝来探究。
(2)正确选择后,他们将所选电阻丝分别接入A、B两点间,闭合开关,通过观察灯泡的亮暗或电流表的示数来比较电阻丝电阻的大小。实验中,两次电流表指针均有偏转,但第二次的示数小于第一次的示数,说明第二次接入电路的电阻丝的阻值较大,同时小华发现第二次实验中灯泡不亮,你认为原因是 。
(3)以上(2)中判断电阻大小关系的方法在初中科学中经常用到,以下描述中能体现这种方法的是 。
A.水压使水管中形成水流,类似地,电压使电路中形成电流
B.根据物质在常态下的形状和体积是否固定,可将物质分为三态
C.通过观察木块被运动物体撞后移动距离的大小,可比较运动物体动能的大小
D.研究滑动摩擦力大小与压力大小的关系,应控制接触面粗糙程度相同
6. (2024春•宁波期末)如图所示,电阻R1的阻值为20Ω,当开关闭合时,电流表A的示数为0.6A,电流表A1的示数为0.2A。求:
(1)电源电压;
(2)通过电阻R2的电流;
(3)电阻R2的阻值。
7. (2024春•北仑区期中)如图所示,R1=R2=30Ω,R3=15Ω,电源电压恒定。
(1)若只闭合开关S时,电流表的示数是0.1A,求此时总电阻;
(2)此电路电源电压是多少;
(3)当S、S1、S2都闭合时,电流表的示数是多少。
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