内容正文:
教材梳理 夯实基础
实验突破 提升素养
第三单元 电学
第17课时 电荷、电路、电流、电压、电阻
考向探究 培养能力
考点一
摩擦起电
两种
电荷 用丝绸摩擦过的玻璃棒带 电荷;用毛皮摩擦过的橡胶棒带 电荷
带电体
性质 具有 轻小物体(如纸屑、头发、通草球、灰尘、泡沫、塑料等)的性质
电荷
作用 同种电荷相互 ,异种电荷相互 。
[注意]互相排斥的两个带电物体一定带同种电荷;互相吸引的两个物体,一个带电时,另一个可能带异种电荷,也可能不带电
正
负
吸引
排斥
吸引
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2
(续表)
验电器 根据 的原理制成,用来检验物体是否带电,但不能检验出所带电荷种类。箔片张开的角度越大,带电体所带的电荷越
摩擦
起电 原因 不同物质的原子核束缚电子的本领不同,当两个物体摩擦时,失去电子的物体因缺少电子而带 ,得到电子的物体因有了多余电子而带等量的
实质 摩擦起电并不是创造了电荷,只是电荷从一个物体 到另一个物体
同种电荷相互排斥
多
正电
负电
转移
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1.用丝绸摩擦过的玻璃棒能吸起地上的羽毛,是因为玻璃棒的一些 (选填“质子”“中子”或“电子”)转移到了丝绸上,使玻璃棒带 (选填“正”或“负”)电,而带电体具有 的性质,所以玻璃棒能吸起地上的羽毛。
2.(2019江西)如图17-1所示,甲、乙是两个轻小的物体,它们见面时相互吸引。由图中对话可以判断:甲物体可能带 电或
。
基础配练
图17-1
电子
正
吸引轻小物体
负
不带电
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名称 导体 绝缘体 半导体 超导体
定义 容易导电的物体 不容易导电的物体 导电性介于导体和绝缘体之间的物质 某些物质在很低的温度时,电阻变为0
举例 金属、人体、大地、食盐水溶液等 橡胶、陶瓷、玻璃、塑料等 硅、锗、二极管等 可用于输电线
(减少电能损耗)
联系 导体和绝缘体之间没有绝对的界限,当条件改变(高温、潮湿)时,绝缘体可以变成导体
考点二
物质的导电性
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3.下列关于导体、绝缘体、半导体的说法中,正确的是( )
A.导体容易导电,是因为导体内有大量的电荷存在
B.绝缘体不容易导电,是因为绝缘体内没有电荷存在
C.导体在任何情况下都可以导电,绝缘体在任何情况下都不会导电
D.常见的半导体材料有锗、硅
基础配练
D
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组成 电源 能够持续提供 的装置 提供电
用电器 利用电能来工作的装置;工作时,将电能转化为 能 消耗电
开关 控制电路的 ;连接电路时,开关必须处于 状态 控制电
导线 连接电路 输送电
考点三
电路
电能(电压)
其他形式的
通断
断开
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(续表)
状态 通路 处处连通的电路 用电器 工作,电路中 电流通过
断(开)路 在某处 的电路 用电器 工作,电路中 电流通过
短路 电源短路:直接用导线将电源两极连接起来 电流很大,烧坏电源
用电器短路:直接用导线将用电器两端连接起来 短路的用电器 工作
能
有
断开
不能
没有
不能
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4.(2018江西)简单电路是由电源、用电器、开关和导线组成的。给充电宝充电时,充电宝相当于简单电路中的 ;充电宝给手机充电时,充电宝相当于简单电路中的 。
基础配练
用电器
电源
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类型 串联电路 并联电路
连接特点 元件逐个依次连接 元件 连接
实物图与
电路图
电流路径 只有 路径 有多条路径
用电器工作特点 同时工作或同时不工作 互不影响,可独立工作
开关作用 控制 ,与位置无关 干路开关控制整个电路,支路开关只控制所在支路
考点四
串、并联电路
并列
一条
整个电路
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5.(2024成都A卷)如图17-2所示,纸盒外有两只小灯泡和一个开关,闭合开关两灯都亮,断开开关两灯都不亮。下列判断正确的是 ( )
A.盒内一定有两节电池
B.盒内一定有电源供电
C.两只灯泡一定是串联关系
D.两只灯泡一定是并联关系
基础配练
图17-2
B
[解析]闭合开关,两灯都亮,则盒内一定有电源供电,B正确;盒内电源不一定是两节电池,A错误;两灯可能串联,也可能并联,C和D均错误。
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6.在如图17-3所示的电路中,当开关S闭合时,灯泡L1、L2组成的电路为并联电路的是( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
图17-3
B
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7.(2018江西)华灯初上,路灯的连接方式是 联;回到家中,闭合开关,电灯亮了,开关与电灯的连接方式是 联。
并
串
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1.电流和电压
考点五
电流、电压及其测量与规律
项目 电流(I) 电压(U)
形成 ①电压是形成电流的原因;电荷的定向移动形成电流。
②把 定向移动的方向规定为电流的方向; 定向移动的方向与电流方向相反。
③在电源外部,电流从电源正极出发,经过用电器回到电源负极 电源是提供电压的装置;电路中有电流,电路两端就一定有电压
正电荷
电子(负电荷)
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(续表)
项目 电流(I) 电压(U)
单位及
换算 单位:安培(A);1 mA= A,
1 μA= A 单位:伏特(V);1 mV= V,
1 kV= V
常见值 家庭用节能灯电流约为0.1 A;家用空调电流约为5 A 一节新干电池的电压为1.5 V;我国家庭电路的电压为220 V;对人体安全的电压一般不高于36 V
10-3
10-6
10-3
103
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2.电流和电压的测量
元件 电流表 电压表
作用 测量电路中的电流 测量电路两端的电压
工作原理 通电导体在磁场中受到力的作用
制作思路 利用转换法,将电流(或电压)的大小转换为指针偏转角度的大小
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(续表)
使
用
规
则 相
同
点 ①使用前,应检查指针是否对准零刻度线,如果有偏差,需先“ ”。(如果指针指在零刻度线的右侧,而没有校零就测量,则测量结果 ;反之,若指在零刻度线左侧,则测量结果
)
②使电流从电表的 接线柱流入, 接线柱流出。(若接反,则电表指针会偏向零刻度线左侧)
③测量前应先估计被测电流(或电压)的大小,选择合适的 。
校零
偏大
偏小
正
负
量程
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(续表)
使
用
规
则 相
同
点 在不能估计被测电流(或电压)大小的情况下,应先选用大量程
:若指针偏转幅度大于小量程的最大测量值,可改为稳定连接;若指针几乎不动或偏转幅度小于小量程的最大测量值,则改接小量程
不
同
点 ①电流表必须 在被测电路中。
②严禁将电流表直接连到电源的两极,否则会烧坏电流表 ①电压表 在被测电路两端。
②可以将电压表直接接在电源两极(不超过电压表量程)
试触
串联
并联
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(续表)
读
数 方法 读数时要看清所选量程和分度值,电表示数=整刻度值+后面的小格数×分度值
量程 0~0.6 A 0~3 A 0~3 V 0~15 V
分度值 0.02 A 0.1 A 0.1 V 0.5 V
上图示数 A A V V
0.24
1.2
2.4
12
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3.电流和电压的规律
类型 串联电路 并联电路
电流规律 处处相等,I= 干路中的电流等于各支路 ,
I总=I1+I2+……+In
电压规律 总电压等于各用电器两端电压之和,U总=
各支路两端电压 ,都等于
;U1=U2=……=Un=U
I1=I2=……=In
电流之和
相等
电源电压
U1+U2+……+
Un
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8.下列说法正确的是 ( )
A.家用电冰箱正常工作时的电流约为10 mA
B.一节新干电池的电压约为1.5 mV
C.我国家庭电路的电压是110 V
D.家用空调正常工作时的电流约为5 A
基础配练
D
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9.电压表使用前应先 ,测量时要与被测对象 (选填“串联”或“并联”),如图17-4所示的电压表所选量程是 V,示数为 V。
图17-4
校零
并联
0~3
2.5
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10.(2024云南)如图17-5所示的电路中,电源电压恒定,闭合开关S、S1和S2,灯L1、L2都正常发光,下列说法正确的是( )
A.电流表A2测通过灯L2的电流
B.电流表A1和A2示数相等
C.断开S2,电流表A2示数变小
D.断开S2,灯L1变暗
图17-5
C
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[解析]电路为并联电路,电流表A1测量L1所在支路的电流,电流表A2测量总电流,并联电路总电流等于各支路电流之和,所以电流表A1的示数小于A2的示数,A和B均错误;断开S2,电路为L1的简单电路,并联电路各支路互不影响,所以此时通过灯L1的电流不变,灯L1亮度不变,电流表A2的示数等于电流表A1的示数,所以电流表A2示数变小,C正确,D错误。
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1.电阻
考点六
电阻及滑动变阻器
定义 导体对电流 的大小
单位 单位: ,(符号是 );
常用单位:千欧(kΩ)、兆欧(MΩ)。
单位换算:1 kΩ= Ω,1 MΩ= Ω
阻碍作用
欧姆
Ω
103
106
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(续表)
影响
因素 导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小跟导体的 、
、 、 有关。
导体的材料、横截面积相同时,长度越 ,导体的电阻越大。(温度不变)
导体的材料、长度相同时,横截面积越 ,导体的电阻越大。(温度不变)
导体的材料、长度和横截面积相同,温度越高,电阻越 (通常情况下的金属导体)
材料
长度
横截面积
温度
长
小
大
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2.变阻器
变阻原理 通过改变接入电路中电阻丝的 来改变电阻
图形符号
铭牌含义 例如:“50 Ω 1.5 A”中的“50 Ω”表示滑动变阻器的
;“1.5 A”表示允许通过的
正确接线 遵循“ ”的接线原则,接通电路前应将滑片移至最大阻值处
长度
最大阻值是50 Ω
最大电流是1.5 A
一上一下
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(续表)
错误接线 ①同时接两个上接线柱,相当于接入一根导线;
②同时接两个下接线柱,相当于接入一个
作用 ①通过改变接入电路中的电阻,来改变电路中的 和串联用电器两端的 ;
②
定值电阻
电流
电压
保护电路
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(续表)
电阻箱 特点 可以改变电路中的电阻,但不可以连续改变连入电路的电阻,它的优点是可以直接读出连入电路的电阻值
读数 各旋盘对应指示点的示数乘面板上标记的倍数,然后相加,就是连入电路的电阻值,图中读数为 Ω
9110
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(续表)
电位器 电位器可调节耳机音量、台灯亮度。接a、b接线柱时,金属滑片顺时针转动,电位器连入电路的电阻 (选填“变大”或“变小”);接b、c接线柱时,若想使其连入电路的电阻增大,金属滑片应
(选填“顺时针”或“逆时针”)转动;当接a、c接线柱时,无论怎样旋转金属滑片,其连入电路中的电阻
变大
逆时针
不变
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(续表)
插入式
电阻箱 读数为 Ω
7
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11.(2018江西)如图17-6所示,卡通动物的对话形象地描述了导体的电阻大小与导体的材料、 和 的关系。
基础配练
图17-6
长度
横截面积
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12.(2024天津)如图17-7所示的铝芯电缆是一种输电导线。在某村输电线路改造工程中,更换的铝芯电缆比旧铝芯电缆电阻更小,主要是因为新电缆的 ( )
A.铝芯更细
B.铝芯更粗
C.绝缘皮更薄
D.绝缘皮更厚
图17-7
B
[解析]导体的电阻与导体的材料、长度、横截面积和温度有关,更换的铝芯电缆比旧铝芯电缆电阻更小,主要是因为新电缆的铝芯更粗。
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13.(2024自贡)如图17-8所示是滑动变阻器的结构示意图,当滑片P向右移动时,要使连入电路中的电阻变大,应选择的接线柱为 ( )
A.A和B B.B和C C.B和D D.A和D
图17-8
D
[解析]滑动变阻器使用时需要采用“一上一下”接法,当滑片P向右移动时,要使连入电路中的电阻变大,滑片应远离下端的接线柱,即远离A接线柱,应选择A、C或A、D接线柱。
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14.在收音机中,有一种叫电位器的变阻器,其外形及内部构造如图17-9所示,图中A、B、C三个焊接点相当于变阻器的三个接线柱,使用电位器时,下列说法正确的是 ( )
A.只把B和C接入电路,无法改变通过电位器的电流
B.只把A和B接入电路,无法改变通过电位器的电流
C.将B、C接入电路,当滑片顺时针旋动时,电位器接入电
路的电阻变小
D.将A、B接入电路同一点,C接电路另一点,当滑片逆时针旋动时,电位器接入电路的电阻变小
图17-9
C
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【证据】
实验名称 探究串、并联电路中电流的规律 探究串、并联电路中电压的规律
实验
电路图
实验器材 电源、开关、导线、小灯泡、电流表 电源、开关、导线、小灯泡、电压表
突破一
探究串、并联电路中电流、电压的规律
实验突破 提升素养
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(续表)
操作要点 连接电路时开关要处于 状态。
实验前观察电流表、电压表指针是否指在零刻度线处,如果不是,需要调节调零旋钮先将指针调零。实验中电表指针异常偏转分析如下:
①指针反向偏转: ;
②指针偏转角度太小,说明量程选择 ,应更换成 量程;
③指针偏转角度太大,说明量程选择 ,应更换成 量程;
④指针来回偏转,说明电路中某处
断开
电表的正、负接线柱接反
太大
小
太小
大
接触不良
实验突破 提升素养
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【解释】
实验名称 探究串、并联电路中电流的规律 探究串、并联电路中电压的规律
实验结论 串联电路中电流处处 ,即 串联电路中电源电压等于各用电器两端电压之 ,即
并联电路中干路电流等于各支路电流之 ,即 并联电路中电源电压与各支路两端的电压 ,即
相等
I=I1=I2=……=In
和
U=U1+U2+……+Un
和
I=I1+I2+……+In
相等
U=U1=U2=……=Un
实验突破 提升素养
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【交流】
1.如果接好最后一根导线后,发现小灯泡立刻发光,出现的问题是
。
2.多次实验的方法:
①更换 的灯泡;
②在电路中接入 ;
③改变 。
3.多次实验的目的: 。
连接电路
时开关没有断开
不同规格
滑动变阻器
电源电压
避免偶然性,寻找普遍规律
实验突破 提升素养
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例 1 (2014江西改编)宝宝和玲玲同学想探究并联电路中电流的规律。
【证据】
宝宝和玲玲同学分别从实验室选取电流表3只、灯泡2只、开关1个、滑动变阻器1个、学生电源、导线若干,实验电路图如图17-10甲所示。
(1)宝宝同学根据电路图连接好实验电路,连接过程中,开关应该 ;检查电路后,闭合开关,通过改变电源电压完成了实验,并读出电流表示数如下表所示。
图17-10
实验次数 I1/A I2/A I/A
1 0.16 0.16 0.32
2 0.20 0.20 0.40
3 0.22 0.22 0.44
实验突破 提升素养
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(2)玲玲同学根据电路图正确连接好实验电路,开始实验,闭合开关,发现小灯泡L1亮、L2不亮,故障原因可能是 ;排除故障后,继续实验,通过改变电源电压进行多次实验,正确得出电流表的示数如下表所示,其中某次电流表的示数如图乙所示,请将数据填入表中空白处。
图17-10
实验次数 I1/A I2/A I3/A
1 0.10 0.20
2 0.14 0.28 0.42
3 0.18 1.80 0.54
实验突破 提升素养
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【解释】
(3)分析记录的实验数据,宝宝同学得出:并联电路中各支路电流相等。
(4)分析记录的实验数据,玲玲同学得出:并联电路总电流有时等于各支路电流之和,有时不等于各支路电流之和。
实验次数 I1/A I2/A I3/A
1 0.10 0.20
2 0.14 0.28 0.42
3 0.18 1.80 0.54
实验次数 I1/A I2/A I/A
1 0.16 0.16 0.32
2 0.20 0.20 0.40
3 0.22 0.22 0.44
实验突破 提升素养
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【交流】
(5)宝宝同学得出错误的实验结论,主要原因是
。
(6)玲玲同学的实验记录表格中,错误数据是 ,原因是
。
实验次数 I1/A I2/A I3/A
1 0.10 0.20
2 0.14 0.28 0.42
3 0.18 1.80 0.54
实验突破 提升素养
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(7)若宝宝同学测量电流时,连接好电路,发现电表指针位置如图17-11(a)所示,接下来应进行的操作是 ;改进后,闭合开关,发现指针偏至如图(b)所示位置,接下来的操作是:断开开关, 继续进行实验。
图17-11
实验突破 提升素养
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(8)若玲玲同学测量时,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,且指针向“0”刻度的左侧偏转,连接电路时存在的错误有: A. ;B. 。
图17-11
实验突破 提升素养
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例 1 (2014江西改编)宝宝和玲玲同学想探究并联电路中电流的规律。
【证据】
宝宝和玲玲同学分别从实验室选取电流表3只、灯泡2只、开关1个、滑动变阻器1个、学生电源、导线若干,实验电路图如图17-10甲所示。
(1)宝宝同学根据电路图连接好实验电路,连接过程中,开关应该 ;检查电路后,闭合开关,通过改变电源电压完成了实验,并读出电流表示数如下表所示。
图17-10
实验次数 I1/A I2/A I/A
1 0.16 0.16 0.32
2 0.20 0.20 0.40
3 0.22 0.22 0.44
断开
实验突破 提升素养
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例 1 (2014江西改编)宝宝和玲玲同学想探究并联电路中电流的规律。
(2)玲玲同学根据电路图正确连接好实验电路,开始实验,闭合开关,发现小灯泡L1亮、L2不亮,故障原因可能是 ;排除故障后,继续实验,通过改变电源电压进行多次实验,正确得出电流表的示数如下表所示,其中某次电流表的示数如图乙所示,请将数据填入表中空白处。
图17-10
实验次数 I1/A I2/A I3/A
1 0.10 0.20
2 0.14 0.28 0.42
3 0.18 1.80 0.54
L2断路(或L2所在支路断路等)
0.3
实验突破 提升素养
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例 1 (2014江西改编)宝宝和玲玲同学想探究并联电路中电流的规律。
【交流】
(5)宝宝同学得出错误的实验结论,主要原因是 。
(6)玲玲同学的实验记录表格中,错误数据是 ,原因是
。
实验次数 I1/A I2/A I3/A
1 0.10 0.20
2 0.14 0.28 0.42
3 0.18 1.80 0.54
选用的灯泡规格相同
1.80 A
电流表选用
小量程,却按大量程读数
0.3
实验突破 提升素养
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例 1 (2014江西改编)宝宝和玲玲同学想探究并联电路中电流的规律。
(7)若宝宝同学测量电流时,连接好电路,发现电表指针位置如图17-11(a)所示,接下来应进行的操作是 ;改进后,闭合开关,发现指针偏至如图(b)所示位置,接下来的操作是:断开开关,
继续进行实验。
图17-11
对电流表进行调零
换接电流表的
小量程
实验突破 提升素养
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例 1 (2014江西改编)宝宝和玲玲同学想探究并联电路中电流的规律。
(8)若玲玲同学测量时,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,且指针向“0”刻度的左侧偏转,连接电路时存在的错误有: A. ;B. 。
图17-11
开关没有断开
电流表正、负接线柱接反了
实验突破 提升素养
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(9)[电路故障检测]小明在探究“串联电路中电流的特点”时,将两个规格不同的小灯泡L1、L2串联起来,实验电路图如图17-12所示。正确连接电路后,闭合开关S,发现灯L1不发光,灯L2发光。该同学猜想可能是灯L1被短接了。他拿来一根导线进行检验,根据看到的现象判断出他的猜想是错误的。
①请写出他检验时的做法及观察到的现象。
做法: 。
现象: 。
②请你对灯L1不发光提出一个合理的猜想:
。
· 考情预测
图17-12
将导线并联在灯L1两端
灯L1不发光,灯L2发光,电流表示数变大
通过灯L1的电
流过小,导致其实际功率过小
实验突破 提升素养
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(10)[实验电路连接,实验评估]小海和小梅一起做“探究并联电路中电流的规律”实验。
①图17-13甲是他们设计的电路图,图乙是他们测量电流时连接的实验电路,请在图乙中移动一根导线,测量另外一处的电流。在移动的导线上画“×”,并用笔画线代替导线连接正确的电路。移动后电流表测量的是 (选填“A”“B”或“C”)处的电流。
图17-13
如图所示
B
实验突破 提升素养
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②测出A、B、C三处电流如表所示,由此得出初步结论 (只写表达式)。小梅指出:这样得出的结论 (选填“合理”或“不合理”),理由是 。
位置 A B C
电流I/A 0.24 0.30 0.54
IC=IA+IB
不合理
只进行了一次实验,得出的结论不具有普遍性
实验突破 提升素养
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例 2 如图17-14甲所示是小方探究“串联电路的电压规律”时设计的电
路图。
图17-14
【证据】
(1)请用笔画线代替导线,按照图甲的电路图完成图乙中实物电路的连接。
(2)连接电路时,开关应 。
(3)实验中,选用的两个小灯泡的规格应该是 (选填“相同”或“不相同”)的。
实验突破 提升素养
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(4)将电压表接在A、C两点之间,闭合开关后,电压表指针的位置如图17-15所示,其原因可能是 。
(5)改正错误后闭合开关,小方发现两个小灯泡都不亮,且电压表示数为0,于是又把电压表分别接在图甲中的B、C两点及A、C两点之间,得到的电压值分别为UBC=3 V、UAC=3 V;经过检查发现是灯泡L1和L2中的一只出现了故障,那么故障可能是 。
图17-15
图17-14
实验突破 提升素养
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(6)处理好故障后,小方把电压表接在A、B两点之间重新测量,电压表示数如图17-16所示,此时电压表的分度值是 V,为了使实验结果更准确,接下来小方应该 。
图17-16
图17-14
实验突破 提升素养
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(7)正确实验后,小方记录的实验数据如下表所示,分析数据得出的结论是
(写关系式)。
实验
次数 AB之间的
电压UAB/V BC之间的电
压UBC/V AC之间的电
压UAC/V
1 1.5 1.3 2.8
2 1.2 1.6 2.8
3 1.4 1.4 2.8
实验突破 提升素养
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【交流】
(8)在测量灯泡L2两端电压时,灯泡L2突然熄灭,但灯泡L1仍发光,电压表示数为零,则电路故障可能是 。
(9)正确操作后,用电压表先连接在A、B两点之间,测出灯泡L1两端的电压,为了省事,小方没有拆掉电压表,而是把电压表接A点的接线拆下后直接接在C点,连B点的接线不动,此操作可能会导致电压表出现的现象是 。
图17-14
实验突破 提升素养
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例 2 如图17-14甲所示是小方探究“串联电路的电压规律”时设计的电
路图。
图17-14
【证据】
(1)请用笔画线代替导线,按照图甲的电路图完成图乙中实物电路的连接。
如图所示
实验突破 提升素养
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例 2 如图17-14甲所示是小方探究“串联电路的电压规律”时设计的电
路图。
图17-14
(2)连接电路时,开关应 。
(3)实验中,选用的两个小灯泡的规格应该是 (选填“相同”或“不相同”)的。
断开
不相同
实验突破 提升素养
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例 2 如图17-14甲所示是小方探究“串联电路的电压规律”时设计的电
路图。
图17-14
(4)将电压表接在A、C两点之间,闭合开关后,电压表指针的位置如图17-15所示,其原因可能是 。
图17-15
电压表未调零
实验突破 提升素养
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例 2 如图17-14甲所示是小方探究“串联电路的电压规律”时设计的电
路图。
图17-14
(5)改正错误后闭合开关,小方发现两个小灯泡都不亮,且电压表示数为0,于是又把电压表分别接在图甲中的B、C两点及A、C两点之间,得到的电压值分别为UBC=3 V、UAC=3 V;经过检查发现是灯泡L1和L2中的一只出现了故障,那么故障可能是 。
灯泡L2断路
实验突破 提升素养
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例 2 如图17-14甲所示是小方探究“串联电路的电压规律”时设计的电
路图。
图17-14
(6)处理好故障后,小方把电压表接在A、B两点之间重新测量,电压表示数如图17-16所示,此时电压表的分度值是 V,为了使实验结果更准确,接下来小方应该 。
图17-16
0.5
断开开关,换接电压表的0~3 V量程
实验突破 提升素养
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例 2 如图17-14甲所示是小方探究“串联电路的电压规律”时设计的电
路图。
图17-14
实验突破 提升素养
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(7)正确实验后,小方记录的实验数据如下表所示,分析数据得出的结论是
(写关系式)。
实验
次数 AB之间的
电压UAB/V BC之间的电
压UBC/V AC之间的电
压UAC/V
1 1.5 1.3 2.8
2 1.2 1.6 2.8
3 1.4 1.4 2.8
UAC=UAB+UBC
实验突破 提升素养
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例 2 如图17-14甲所示是小方探究“串联电路的电压规律”时设计的电
路图。
图17-14
【交流】
(8)在测量灯泡L2两端电压时,灯泡L2突然熄灭,但灯泡L1仍发光,电压表示数为零,则电路故障可能是 。
灯泡L2短路
实验突破 提升素养
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例 2 如图17-14甲所示是小方探究“串联电路的电压规律”时设计的电
路图。
图17-14
(9)正确操作后,用电压表先连接在A、B两点之间,测出灯泡L1两端的电压,为了省事,小方没有拆掉电压表,而是把电压表接A点的接线拆下后直接接在C点,连B点的接线不动,此操作可能会导致电压表出现的现象是
。
指针反向偏转
实验突破 提升素养
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(10)[实验创新]小雅进行“探究串联电路电压规律”的实验。所用器材有:电压恒为3 V的电源,一个开关,两只灯泡(L1和L2),两只相同电压表V1和V2(量程均为0~3 V和0~15 V),导线若干。
①小雅按照图17-17所示电路图连接好电路,闭合开关,发现电压表V1和V2的指针偏转角度相同,则可能的原因是电压表 (选填“V1”或“V2”)的量程较大,此时电压表V1和V2的示数分别为 V
和 V。
②为了得到更普遍的规律,下列操作最合理的是 。
A.将灯泡L1和L2互换位置进行多次测量
B.换用不同规格的灯泡进行多次测量
· 考情预测
图17-17
V2
0.6
3
B
实验突破 提升素养
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(11)[表格设计]小红选用两个不同规格的小灯泡L1和L2组成并联电路,探究并联电路的电压规律,如图17-18所示。她分别用1节、2节、3节干电池作为电源进行3次实验,每次都用电压表分别测量小灯泡L1、L2两端的电压和电源两端的电压。请你帮小红在虚线框中设计出记录实验数据的表格。
图17-18
如下表所示
实验次数 L1两端的电压U1/V L2两端的电压U2/V 电源两端的电压U/V
1
2
3
实验突破 提升素养
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(12)[实验评估]小明和小红用如图17-19所示电路探究“串联电路电压的规律”,用新干电池作为电源。
①小明检查电路时发现 (选填“电池”“开关”或“灯座”)安装错误。
②排除故障后,小明选用两只小灯泡,只通过增加电池进行多次实验;小红仅更换小灯泡进行多次实验。他们将电表接在不同位置进行测量,实验记录如下表。小明认为:误差允许范围内,串联电路中各用电器两端电压相等且电压之和等于电源电压;
图17-19
电池
实验突破 提升素养
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小红认为:串联电路中各用电器两端电压之和等于电源电压。请判断谁的观点更具普遍性并说理由:
。
小明的实验记录: 小红的实验记录:
实验次数 UAB/V UCD/V UEF/V
1 0.7 0.7 1.4
2 1.4 1.4 2.9
3 2.1 2.1 4.3
实验次数 UAB/V UCD/V UAD/V
4 1.8 0.9 2.7
5 1.4 1.4 2.8
6 1.1 1.7 2.8
③对比两表,从小明的第 次实验记录发现,两人使用的电池数量相同,测得的电源电压却不相等。请你分析:两人所测电源电压的差值对应电路中哪些部分两端电压? (用图中字母表示)。
小红的结论更具有普遍性,因为小红选用规格不同
的灯泡进行了多次实验
2
DF、EA
实验突破 提升素养
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【问题】
1.同学们发现电流与水管中的水流相似,电压与水压相似,李明和同学们提出,导体对电流的阻碍作用可能与水管对水流的阻碍作用相似,那么影响导体电阻大小的因素有哪些呢?
【证据】
2.实验装置:如图17-20所示。
3.转换法:在电压一定时,用电流表示数的变化判
断 。
图17-20
电阻的大小
突破二
探究影响导体电阻大小的因素
实验突破 提升素养
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4.控制变量法:
(1)探究电阻与导体 的关系时,选取长度、横截面积相同,材料不同的导体。
(2)探究电阻与导体长度的关系时,选取材料、横截面积 ,长度
的导体。(均选填“相同”或“不同”)
(3)探究电阻与导体横截面积的关系时,选取 相同,
不同的导体。
材料
相同
不同
材料、长度
横截面积
实验突破 提升素养
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【解释】
5.①导体的材料、横截面积相同时,长度越 ,导体的电阻越大(温度不变);
②导体的材料、长度相同时,横截面积越 ,导体的电阻越大(温度不变);
③导体的材料、长度和横截面积相同时,温度越高,电阻越 (通常情况下)。
长
小
大
实验突破 提升素养
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【交流】
6.用电流表进行实验比用小灯泡更好的原因:
。
7.多次测量的目的: 。
电流表可以检测微小电流的变
化,而灯泡的亮暗不易区分
使实验结论更具有普遍性
实验突破 提升素养
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例 3 小明在探究“影响导体电阻大小的因素”时,提出了如下猜想:
猜想A:导体电阻的大小可能与导体的材料有关;
猜想B:导体电阻的大小可能与导体的长度有关;
猜想C:导体电阻的大小可能与导体的横截面积有关。
为了验证上述猜想,小明用如图17-21所示的装置进行实验,其中①②③是镍铬合金丝,④是锰铜合金丝,①③④长度相同,①②④横截面积相同。
图17-21
实验突破 提升素养
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【证据】
(1)连接电路时,开关应处于 状态。
(2)实验中,在M、N之间接入不同的导体,闭合开关后通过观察 来比较导体的电阻大小。
(3)为了验证猜想A,应选用编号为 的两根金属丝分别接入电路进行实验。
(4)为了验证猜想B,应选用编号为 的
两根金属丝分别接入电路进行实验。
图17-21
实验突破 提升素养
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【解释】
(5)将①③两根金属丝分别接入M、N两点间,小明发现接入①时灯泡比较暗,通过分析可以得出结论:当导体的长度和材料一定时,横截面积越大,电阻越
。
【交流】
(6)本实验用到的科学探究方法是 和 。
图17-21
实验突破 提升素养
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例 3 小明在探究“影响导体电阻大小的因素”时,提出了如下猜想:
【证据】
(1)连接电路时,开关应处于 状态。
(2)实验中,在M、N之间接入不同的导体,闭合开关后通过观察
来比较导体的电阻大小。
图17-21
断开
电流表示
数(或灯泡的亮度)
实验突破 提升素养
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例 3 小明在探究“影响导体电阻大小的因素”时,提出了如下猜想:
(3)为了验证猜想A,应选用编号为 的两根金属丝分别接入电路进行实验。
(4)为了验证猜想B,应选用编号为 的两根金属丝分别接入电路进行实验。
图17-21
①④
①②
实验突破 提升素养
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例 3 小明在探究“影响导体电阻大小的因素”时,提出了如下猜想:
【解释】
(5)将①③两根金属丝分别接入M、N两点间,小明发现接入①时灯泡比较暗,通过分析可以得出结论:当导体的长度和材料一定时,横截面积越大,电阻越 。
图17-21
小
实验突破 提升素养
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例 3 小明在探究“影响导体电阻大小的因素”时,提出了如下猜想:
【交流】
(6)本实验用到的科学探究方法是 和 。
图17-21
转换法
控制变量法
实验突破 提升素养
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(7)[实验评估]实验中,一同学先将一根电阻丝的两端接入电路,再将该电阻丝整根对折后接入原电路,他认为可以探究导体的电阻与横截面积的关系,他的做法 (选填“合理”或“不合理”),理由是
。
· 考情预测
不合理
没有控制导体的长度
一定
实验突破 提升素养
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(8)[实验拓展]小明还连接了如图17-22所示电路,进行实验探究。当闭合开关S时,小灯泡L正常发光,然后用点燃的酒精灯对白炽灯的钨丝加热,可观察到小灯泡L的亮度明显变暗,这说明导体的电阻还跟 有关。
图17-22
温度
实验突破 提升素养
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(9)[拓展应用]老师想改装一个滑动变阻器使其最大阻值变小,请你根据该实验结论,帮老师想出一种方法:
(写出一种合理方法即可)。
导体的长度和材料相同时,增大电阻丝的横截面积,可以减小电阻,即可以换用较粗的电阻丝(答案合理即可)
实验突破 提升素养
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例 1 验电器的工作原理是 ;用毛皮摩擦过的橡胶棒接触如图17-23所示验电器金属球的瞬间,电流方向为由 (选填“a到b”或“b到a”)。
考向一
电荷间的相互作用
图17-23
同种电荷相互排斥
b到a
考向探究 培养能力
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86
例 2 (2014江西)如图17-24所示,通草球甲、乙相互排斥,甲、丙相互吸引,如果已知甲带正电,那么乙、丙的带电情况是 ( )
A.乙带负电,丙带正电
B.乙带正电,丙带正电
C.乙带负电,丙带负电或不带电
D.乙带正电,丙带负电或不带电
图17-24
D
考向探究 培养能力
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例 3 (2017江西)如图17-25所示是部分不同物质的原子核对核外电子束缚能力强弱的情况,毛皮与图中的 摩擦最容易起电,且它们摩擦后毛皮带 (选填“正”或“负”)电。
图17-25
梳子
正
考向探究 培养能力
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例 4 (2024自贡改编)在如图17-26所示的电路中,闭合开关S1、S3,断开开关S2,则小灯泡L1、L2 (选填“串”或“并”)联;若闭合S2,断开S1、S3,则小灯泡L1、L2 (选填“串”或“并”)联;若闭合S2、S3,断开S1,则 (选填“L1”“L2”或“L1、L2”)会亮;若闭合S1、S2,断开S3,则 (选填“L1”“L2”或“L1、L2”)会亮;若同时闭合开关S1、S2、S3,则会造成电路 。
考向二
电路的识别
图17-26
并
串
L1
L2
短路
考向探究 培养能力
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例 5 (2018江西改编)如图17-27所示的电路中,当只闭合开关S1时,电阻R1和电动机M 联;当只闭合开关S2时,电路为 (选填“R1” “R2”或“电动机”)的简单电路;当同时闭合开关S1和S2时,R1、R2和电动机M 联,开关 能控制电动机M的通断。
图17-27
并
R2
并
S1
考向探究 培养能力
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例 6 (2024广东)小明同学设计了一盏能调节亮度的台灯。如图17-28所示电路图中符合要求的是 ( )
考向三
电路设计
图17-28
C
考向探究 培养能力
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例 7 (2024枣庄)常用智能手机是通过指纹开关S1或密码开关S2来解锁的,若其中任何一种方式解锁失败后,锁定开关S3均会断开而暂停手机解锁功能,开关S3将在一段时间后自动闭合而恢复解锁功能。若用灯泡L发光模拟手机解锁成功,则图17-29中符合要求的模拟电路是 ( )
图17-29
D
考向探究 培养能力
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例 8 (2020江西)小莹同学测量电流时,连接好电路后闭合开关,发现电流表指针偏转至如图17-30甲所示位置,原因是
;断开开关,纠正错误后,再闭合开关,发现指针偏至如图乙所示位置,接下来的操作是断开开关, ,继续进行实验。
考向四
电流表、电压表的使用及读数
图17-30
电流表接线柱连接错误,电流
“负进正出”
换接小量程
考向探究 培养能力
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例 9 (2015江西)如图17-31所示为多用途“演示教学电表”的接线情况,此时所测的物理量是 ,所接量程为 ,示数为 。
图17-31
电压
0~2.5 V
1 V
考向探究 培养能力
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例 10 关于如图17-32所示的电路,下列说法正确的是 ( )
A.只闭合S1时,电压表测量L1两端的电压
B.只闭合S2时,电压表测量L1两端的电压
C.只闭合S3时,电压表示数不为零
D.S1、S2、S3都闭合时,电压表的示数等于电源电压
图17-32
A
考向探究 培养能力
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例 11 如图17-33所示的电路,开关S闭合后,下列说法正确的是 ( )
A.灯泡L1和灯泡L2是串联的
B.电流表A1测的是灯泡L1中的电流
C.电流表A2测的是灯泡L2中的电流
D.电压表V测量灯泡L2两端的电压
图17-33
D
考向探究 培养能力
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角度1 利用导线判断
例 12 如图17-34所示,标有“3.8 V”字样的两个小灯泡串联并接在电源电压为3 V的电路中,在闭合开关时,两个小灯泡都发光。如果把一根完好导线接在小灯泡L2的两端,你将看到两个小灯泡的变化情况:L1 ; L2 。(均选填“熄灭”“变亮”或“变暗”)
电路故障
考向五
微专题
图17-34
变亮
熄灭
[解析]由图可知,闭合开关,两个小灯泡串联,都发光,若把一根导线接在小灯泡L2的两端,L2被短路,会熄灭,电路变为L1的简单电路,L1两端电压变大,则L1变亮。
考向探究 培养能力
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角度2 利用电流表判断
例 13 如图17-35所示,闭合开关S,灯L1、L2都不亮。将一个电流表接在a、b两点间时,两灯都不亮,电流表无示数;接在b、c两点间时,两灯仍不亮,电流表无示数;接在c、d两点间时,两灯都亮,电流表有示数。则电路故障是( )
A.灯L1断路 B.灯L2断路
C.开关S断路 D.电源断路
图17-35
C
考向探究 培养能力
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角度3 利用电压表判断
例 14 如图17-36所示是小林同学探究“串联电路中用电器两端电压与电源电压的关系”时设计的电路图,其中电源电压U=6 V且保持不变。他闭合开关时发现两只灯泡都不亮,用电压表分别测出a、b,b、c,a、c之间的电压为Uab=6 V、Ubc=0 V、Uac=6 V。若电路中只有一处故障,则应是 ( )
A.灯泡L1短路 B.灯泡L1断路
C.灯泡L2短路 D.开关S断路
图17-36
B
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角度4 利用小灯泡的亮暗、电表示数判断
例 15 小明在“探究小灯泡的电阻”实验中,按如图17-37所示电路图连接电路,闭合开关后,发现小灯泡L不发光,电流表示数为零,电压表示数接近电源电压,出现此故障的原因可能是 断路;小明找出并排除此故障后,闭合开关,发现无论怎样移动滑动变阻器R的滑片,小灯泡L都只能微弱发光,且电流表、电压表示数均不变,则此故障的原因最有可能出现在
上。(均填电路图中的元件符号)
图17-37
L
R
考向探究 培养能力
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例 16 如图17-38所示的电路中,电源电压为6 V,开关闭合后,电压表的示数为2.8 V,则灯L1和L2两端的电压分别为( )
A.2.8 V、3.2 V B.8.8 V、3.2 V
C.3.2 V、8.8 V D.3.2 V、2.8 V
考向六
串、并联电路的电流、电压规律
图17-38
A
考向探究 培养能力
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例 17 如图17-39甲所示的电路中,闭合开关,两灯泡L1、L2均发光,且两个完全相同的电流表指针偏转情况均如图乙所示,通过灯泡L1和L2的电流分别为( )
A.1.2 A 0.3 A B.0.3 A 0.3 A
C.1.2 A 1.2 A D.1.5 A 0.3 A
图17-39
A
考向探究 培养能力
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例 18 (2023达州)如图17-40所示电路中,电源电压为3 V,闭合开关S后,电流表A的示数为0.54 A,电流表A1的示数为0.2 A,则通过小灯泡L1的电流为 A,通过小灯泡L2的电流为 A,电压表V的示数为 V。
图17-40
0.2
0.34
3
考向探究 培养能力
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例 19 用2节新干电池给如图17-41所示的电路供电,闭合开关,三只电表的指针恰好都指在满量程处,则L1两端的电压是 V,通过L2的电流是
A。
图17-41
3
2.4
考向探究 培养能力
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[解析]由图可知,L1、L2并联,电压表量程是0~3 V,则电压表选用小量程且满偏,故灯L1、L2两端的电压和电源电压都是3 V;由电路图知,灯泡L1与L2并联,电流表A2测干路电流,电流表A1测流过灯L1的电流,由于并联电路中干路电流等于各支路电流之和,干路电流表示数大于支路电流表示数,则电流表A2的量程是0~3 A,分度值是0.1 A,示数为3 A;电流表A1的量程是0~0.6 A,分度值是0.02 A,示数为0.6 A,则流过灯L1的电流为0.6 A,流过灯L2的电流为I2=3 A-0.6 A=2.4 A。
考向探究 培养能力
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例 20 如图17-42所示为电路元件A和B的I-U图像。若将它们串联在某电源上,电路中的电流为0.3 A,电源电压为 V。若将它们并联在4 V的电源上,干路中的电流为 A。
图17-42
7
0.7
考向探究 培养能力
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[解析]若将它们串联在某电源上,电路中的电流为0.3 A,因串联电路中各处的电流相等,所以,通过两元件的电流均为0.3 A,由图像可知,两元件两端的电压分别为UA=3 V,UB=4 V,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,电源电压:U=UA+UB=3 V+4 V=7 V;若将它们并联在4 V的电源上,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,两元件两端的电压均为4 V,由图像可知,通过两元件的电流分别为IA'=0.4 A,IB'=0.3 A,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,电路中的总电流:I总=IA'+IB'=0.4 A+0.3 A=0.7 A。
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