内容正文:
第3章整合拔尖
第3章 电路探秘
01
知识体系构建
02
高频考点突破
03
综合素能提升
目
录
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考点一 串、并联电路的电流、电压规律
典例1 如图所示的电路中,当闭合开关S后,V1的示数是5V,V2的示数是1.6V。下列说法中,正确的是( B )
(典例1图)
B
A. 电源电压是6.6V
B. L1两端的电压是3.4V
C. 把电压表V1换成电流表,则L1、L2继续亮
D. 把电压表V2换成电流表,则L1、L2继续亮
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[跟踪训练]
1. 如图所示,在图甲中,当开关S闭合时,电流表A1的示数为0.6A,电流表A2的示数为0.4A,则通过灯L1的电流为 0.2 A,通过灯L2的电流为 0.4 A;在图乙中,当开关S闭合时,通过灯L1、L2、L3 的电流分别是0.25A、0.4A、0.5A,则电流表A的示数为 0.9 A。
(第1题)
0.2
0.4
0.9
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考点二 导体电阻及其测量
典例2 由欧姆定律I=变形可得R=,下列说法中,正确的是( D )
A. 导体的电阻跟它两端的电压成正比
B. 导体的电阻一定不可能为0
C. 导体的电阻只由长度、横截面积决定
D. 导体的电阻跟它两端的电压和通过它的电流无关
D
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[跟踪训练]
2. 实验室购买了一捆长度约为100m的铜导线,某同学想通过实验测量其实际长度。该同学先测得导线的横截面积为1.0mm2,查得此类铜导线每1m的电阻为1.8×10-2Ω,再利用如图甲所示的电路测出整捆铜导线的电阻Rx,从而确定导线的实际长度。可供使用的器材有电流表(0~0.6A)、电压表(0~3V)、滑动变阻器R1(5Ω 1A)、滑动变阻器R2(25Ω 1A)、电源(电压恒为6V)、开关、导线若干。请回答下列问题:
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(1) 实验中滑动变阻器应选 R2 (填“R1”或“R2”),闭合开关S前应将滑片移至 a (填“a”或“b”)端。
R2
a
(2) 调节滑动变阻器,当电流表的示数为0.5A时,电压表的示数如图乙所示,示数为 0.8 V。
(3) 导线的实际长度约为 89 m(结果保留整数)。
0.8
89
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考点三 电流、电压变化
典例3 如图所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S后,将滑动变阻器的滑片向左移动的过程中,下列说法中,正确的是( D )
D
A. 电压表V1的示数不变,电压表V2的示数增大
B. 电压表V1的示数增大,电压表V2的示数减小
C. 电压表V1的示数不变,电压表V2示数与电流表A示数的比值不变
D. 电压表V1的示数不变,电压表V2示数与电流表A示数的比值减小
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[跟踪训练]
3. 如图所示,电源电压恒定,先只闭合开关S1,两电表均有示数;再断开S1,同时闭合S2 和S3,此过程中( C )
A. 电压表示数变大,电流表示数变小
B. 电压表示数变小,电流表示数不变
C. 电压表示数与电流表示数的乘积变大
D. 电压表示数与电流表示数的比值不变
(第3题)
C
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考点四 电流与电压、电阻的关系
典例4 小帅同学在“探究通过导体的电流与其两端电压的关系”时将记录的实验数据通过整理作出了如图所示的图像,则下列说法中,错误的是( D )
D
A. 甲、乙两图像均为正比例函数图像
B. 当在导体乙的两端加上2V的电压时,通过导体乙的电流为0.2A
C. 在导体的电阻一定时,导体中的电流跟导体两端的电压成正比
D. 依据图像可得导体电阻分别为R甲=10Ω,R乙=5Ω
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[跟踪训练]
4. (2024·宁波期中)如图甲所示为灯泡L和定值电阻R的I-U关系图像。将L和R先后以图乙和图丙两种方式接在同一恒压电源U上,流过它们的电流和它们两端电压的关系如图甲所示。下列判断中,正确的是( C )
C
A. I1=I2=I4=I3
B. I1=I2<I4<I3
C. U2<U1<U4=U3
D. U1=U2=U4=U3
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考点五 电路故障分析
典例5 在如图所示的电路中,闭合开关S,电路正常工作一段时间后灯L熄灭,一个电表的示数变大,另一个电表的示数变为零,将灯L和电阻R的位置互换后再次闭合开关S,两个电表的指针均发生明显偏转,若电路中只有一处故障,且只发生在灯L或电阻R上,则( D )
D
A. 电阻R开路 B. 电阻R短路
C. 灯L开路 D. 灯L短路
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[跟踪训练]
5. 做电学实验时,有时会遇到电路元件接触不良的现象,一般要利用电压表来检测发生故障的位置。小强同学连接了如图所示的电路,开关闭合后灯泡不亮,电流表的示数为零,此时用电压表测得a、d间的电压不为零,a、c间的电压为零,c、d间的电压不为零,这说明( B )
A. 电源接线柱接触不良
B. 开关的触片或接线柱接触不良
C. 电流表的接线柱接触不良
D. 灯泡的灯丝断了或灯座接触不良
(第5题)
B
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1. 如图所示,拿一根用毛皮摩擦过的橡胶棒接触不带电的验电器A,验电器A的两片金属箔片张开,然后用一根有绝缘柄的金属棒把验电器A和不带电的验电器B连接起来。下列说法中,正确的是( B )
A. 毛皮和橡胶棒摩擦的过程中创造了电子
B. 毛皮和橡胶棒摩擦的过程中,橡胶棒得到电子
C. 验电器的两片金属箔片张开是因为带了异种电荷
D. 连接的瞬间,金属棒上电流的方向为由A至B
(第1题)
B
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2. 对于如图所示的电路,下列说法中,不正确的是( C )
A. 断开S1,闭合S2、S3,电阻R1、R2两端电压相等
B. 只闭合S1,通过电阻R1、R2的电流相等
C. 只闭合S1、S2,电阻R1、R2并联
D. 同时闭合S1、S3,会造成电源短路
(第2题)
C
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3. 小敏在“探究电阻的大小与什么因素有关”的实验中,先将一根电阻丝的一半接入电路,再将整根电阻丝对折后接入原电路,她探究的影响电阻大小的因素是( D )
A. 长度 B. 材料
C. 温度 D. 横截面积
D
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4. (2024·杭州滨江期末)根据你的生活经验判断,下列电路设计不合理的是( D )
D
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5. 如图所示,闭合开关S,灯L1和L2都发光,两电表均有示数,由于某个灯发生故障,两个灯都熄灭,电流表的示数为零,电压表的示数变大,下列说法中,正确的是( C )
A. 两灯均发光时,电压表测量灯L1两端的电压
B. 两灯均发光时,灯L1和灯L2并联
C. 两灯都熄灭时,灯L2开路
D. 两灯都熄灭时,灯L1被短接
(第5题)
C
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6. 如图所示,电源电压不变,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,闭合S,滑片P从中点向右移动时,下列说法中,正确的是( C )
A. 电压表示数变大,电流表A1示数变小
B. 电压表示数不变,电流表A2示数变大
C. 电压表示数与电流表A2示数的比值变大
D. 电流表A2与A1示数之差变小
(第6题)
C
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7. (2024·宁波北仑期中)如图所示为小明在科技创新大赛中设计的一个火警报警装置的简易电路图。R为可变电阻,过压报警器检测到AB间电压高于警戒值时,会触发蜂鸣器报警。Rt为热敏电阻,一般有两种:阻值随温度升高而增大的正温度系数热敏电阻和阻值随温度升高而减小的负温度系数热敏电阻。要做到低温时电铃不响,火警时产生高温,电铃响起,下列说法中,正确的是( A )
(第7题)
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A. Rt必须是负温度系数热敏电阻
B. 当高温时Rt阻值增大,A、B之间电压升高,蜂鸣器响起
C. 环境温度不变时,使可变电阻增大,A、B之间电压减小
D. 为了提高灵敏度,应适当减小可变电阻R的阻值
答案:A
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8. 如图所示,电路中电源电压U=18V且保持不变,定值电阻R1=10Ω,滑动变阻器R2的最大阻值为100Ω,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~15V。闭合开关S后,为了确保不损坏实验器材,则电流表的示数不能小于 0.3 A,滑动变阻器R2接入电路的阻值范围是 20~50 Ω。
(第8题)
0.3
20~50
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9. 如图所示的电路中,由于接线柱接触不良,电路发生了开路故障。若电路中仅有一处故障,且只发生在电阻R1、R2上。现通过接入一个电表来判断故障。
(第9题)
(1) 应选择下列方案中的 A (填字母)。
A. 将一个电流表接到Q点
B. 将一个电压表接到Q、M之间
C. 将一个电压表接到M、N之间
A
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(2) 请写出选择方案后,闭合开关S后的操作、电表的示数变化情况及其对应的故障: 移动滑动变阻器的滑片,若电流表示数有变化,则R1开路;若电流表示数不变,则R2开路 。
移动滑动变阻器的滑片,若电流表示数有变化,则
R1开路;若电流表示数不变,则R2开路
(第9题)
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10. 某科学兴趣小组用两节新干电池和规格为“10Ω 1.5A”的滑动变阻器等器材测导体的电阻。请回答下列问题:(1) 连接好电路,闭合开关,当向右移动滑动变阻器的滑片,只有移到C点时发现两表才有示数,示数分别为2V、0.20A。根据以上信息,请用笔画线代替导线,将图甲电路连接完整。
(第10题)
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实验序号 电压/V 电流/A
1 2.0 0.20
2 2.5 0. 24
3 2.8 0.28
0.24
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(2) 继续调节滑动变阻器进行测量,第二次测量时电流表示数如图乙所示,据图把表中所缺数据填写完整。
(3) 该小组的同学用这套器材(所有器材不变)和阻值为5Ω、10Ω、20Ω的三个定值电阻继续探究“电流与电阻的关系”。实验中要控制电阻两端的电压不变,那么电阻两端电压最小能控制到 2.4 V。
2.4
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11. 拓展性学习小组的同学合作探究“串联电路的电压特点”,设计了如图甲所示的电路图,并连接了如图乙所示的电路。
(第11题)
(1) 图乙实验电路的连接中有一处错误,导致实验无法完成。连接错误的导线是 b (填“a”“b”或“c”)。
b
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(2) 正确连接电路后,继续实验,根据测得的实验数据,绘制了如图丙所示的图线。
① 图丙中A、B两条图线是根据图甲电路测得的实验数据所绘制的图线,其中与图甲电路中电压表V1对应的图线是 A (填“A”或“B”)。
② 已知电源电压恒为6V,根据探究目的分析图丙中的图线,得出的实验结论是 串联电路中总电压等于各分电压之和 。
A
串联电路中总电压等于各分电压之和
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(3) 拓展探究:同学们根据串联电路的特点,重新设计了如图丁所示的电路(电源电压未知),利用电压表和定值电阻R0(阻值已知)测量未知定值电阻Rx的阻值,闭合开关S后,接下来的操作是 再闭合开关S1、断开S2,读出电压表示数为U1;闭合开关S2、断开开关S1,读出电压表示数为U2 (只需写出操作过程和测量的物理量,不需要写出表达式)。
再闭合开关
S1、断开S2,读出电压表示数为U1;闭合开关S2、断开开关S1,读出电
压表示数为U2
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12. (2024·温州瓯海模拟)现有一个粗细均匀的金属圆环,它是由一段铜丝和一段同种材料制成的电阻丝连接而成的。为了研究它的导电性,张老师把它接入到如图甲所示的电路中。实验时,张老师先将触点M与圆环上的A点连接,再移动滑动变阻器R1的滑片P至最右端,闭合开关S,将触点N从A开始沿逆时针方向滑动一周,在触点N滑动的过程中,触点M、N之间的电阻等效于一个变化的电阻,记为RMN,设滑过的弧MN的长为x,电流表示数I与x之间的关系如图乙所示。已知电源电压恒为4.5V,铜丝的阻值不计,触点接触良好。粗细均匀、同种材料制成的电阻丝阻值与其长度成正比。通过计算完成以下题目。
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(1) 由图乙可知,该金属圆环中铜丝的长度是 10 cm。
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(2) 在触点N滑动过程中,RMN的最大值是多少?
解:(2) 当x=0cm或x=50cm时,金属圆环接入电路中的电阻为零,此时电路为R1的简单电路,由图乙可知,电路中的电流I大=0.9A,由I=可得,滑动变阻器接入电路的电阻R1===5Ω,当电路中的电流最小时,电路的总电阻最大,金属圆环接入电路中的电阻最大,由图乙可知,电路中的电流I小=0.5A,此时电路的总电阻R总===9Ω,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以M、N之间的最大阻值RMN大=R总-R1=9Ω-5Ω=4Ω
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(3) 每1cm电阻丝的阻值是多少?
解:(3) 0.4Ω
(第12题丙)
(4) 如图丙所示,将R1滑片P移到最左端后,先将圆环从电路中拆下,然后把M、N接到圆环的任意一条直径两端,闭合开关S,求电流表的最大值。
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解:(4) 把M、N接到圆环其中一条直径的两端,将滑片P移到最左端后,电路为圆环的简单电路,由电阻并联可知,当铜丝全部位于MN上方(或下方)时,上方(或下方)的电阻最小,则电路的总电阻最小,此时MN上、下两部分电阻丝的电阻分别为RMN上=(25cm-10cm)×0.4Ω/cm=6Ω,RMN下=25cm×0.4Ω/cm=10Ω,此时电路总电阻R总'===3.75Ω,则电流表的最大值I大'===1.2A
(第12题丙)
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