内容正文:
第五节 探究:串并联电路中电流、电压的特点
目录
【学习目标】......................................................................1
【思维导图】......................................................................2
【知识梳理】......................................................................2
知识点1.探究串联电路中电流、电压的特点...........................................2
知识点2. 探究并联电路中电流、电压的特点..........................................7
知识点3. 串并联电路中电流、电压的特点的应用.....................................12
【方法技巧】....................................................................14
方法技巧1. 理解记忆串并联电路中电流、电压的特点的思路..........................14
方法技巧2. 用串并联电路中电流、电压的特点的解题技巧............................14
【巩固训练】...................................................................14
【学习目标】
课节核心素养目标
物理观念:了解串联电路和并联电路中电流、电压的特点,能运用其解决简单的实际问题。
科学思维:做到有依据的猜想,知道多次实验对实验结论具有普遍性的认识。
科学探究: 能完成“探究串联电路和并联电路中电流、电压的特点”的实验,能按要求完成实验报告,能选择实验探究需要的器材,经历从物理实验中探索科学规律的过程,培养学生的观察、分析、归纳能力和通过语言表达信息的能力。
科学态度与责任担当:培养学生实事求是、细心认真和坚持探索的科学态度以及科学方法,并重视探究中与同学间的交流与合作。
课节重点难点
重点:串、并联电路的电流、电压特点。
难点:用电流表和电压表探究串、并联电路的电流、电压特点过程。
【思维导图】
【知识梳理】
知识点1. 探究串联电路中电流、电压的特点
1. 实验探究:串联电路中各处的电流有什么关系
【实验目的】探究串联电路中电流的特点
【猜想与假设】
猜想一:串联电路中电流处处相等。
猜想二:串联电路中从正极到负极电流越来越小
猜想三:串联电路中从正极到负极电流越来越大。
【实验器材及设计】 电池组、电流表、规格不同的灯泡、开关及导线。
【实验过程及分析】
(1)检查电路无误后,闭合开关,利用电流表分别测出A、B、C 三点电流的大小(对应的电路图如图所示),并记录实验数据,断开开关。
(2)换用不同规格的灯泡,再依照电路图连接电路,利用电流表分别测出A、B、C三点的电流大小并将数据记录在下表中。
实验次数
A处电流/A
B处电流/A
C处电流/A
1
2
3
(3)比较实验数据,总结串联电路中各处的电流关系。
【实验结论】串联电路中电流处处相等,即IA=IB=IC
【注意事项】
(1)连接电路时,开关应保持断开;电流表应串联在被测电路中。
(2)串联电路中每盏小灯泡的亮度不同,甚至有的小灯泡都不亮,这不能说明各处电流不相等,而是由于灯泡的规格不同造成的。
(3)应从电源正极(或负极)起按电路图将元件逐个首尾顺次连接起来。
(4)接通电路前,先选用电流表的大量程进行试触。
(5)读数时要客观、精确,视线与刻度线垂直;读数完毕,断开开关,切断电源,整理好仪器。
(6)为了避免实验的偶然性,换用不同规格的灯泡重复几次实验,每次实验要多选儿点多测几次。
2. 探究串联电路的电压特点
【实验目的】探究串联电路中电压的特点
【提出问题】如图所示,在两个小灯泡串联的电路中,各小灯泡两端的电压与电源两端电压有什么关系?即A与B之间、B与C之间的电压同A与C之间的电压有什么关系?
【猜想与假设】
串联电路中,各部分电路两端的电压之和可能等于总电压(电源电压),即UAC=UAB+UBC。
【实验器材及设计】 电池组、电压表、规格不同的灯泡、开关及导线。
【实验过程】
(1)选用不同规格的小灯泡,根据电源电压选择电压表的量程。
(2)调节电压表指针指零,按照电路图连接电路,闭合开关前,检查电路连接是否正确。
(3)按照图甲、乙、丙所示的实验电路图,分别把电压表连接在AB、BC、AC两端,测量其电压,并将数据记录下来。
(4)换用不同规格的灯泡,再次测量,重复步骤(3)。记录数据如下表。
实验次数
电压表的示数
接AB两端
接BC两端
接AC两端
1
2
3
【实验结论】通过对表中数据分析知,串联电路两端的电压等于各部分电路两端电压的总和。表达式为UAC=UAB+UBC。
【注意事项】
(1)电路连接时,要按照一定顺序连接。连接电路时开关要断开,防止电路中有短路的地方而导致损坏电路元件。
(2)电压表一定要与待测电路并联,必须注意电压表的量程、正负接线柱的接法及读数的方法。
(3)本实验是归纳性实验,换用不同规格的灯泡的目的是避免实验结论的偶然性,寻找普遍规律。
(4)实验时每次读数后都应及时断开开关。
【例题1】在“探究串联电路电压的规律”实验中:
【设计实验】
(1)按如图甲所示的电路图连接电路,实验中应选择规格 (选填“相同”或“不相同”)的灯泡;
(2)小明刚连接好最后一根导线,两灯立即发光,这说明他在连接电路时没有 ;
(3)改正后,闭合开关,若电压表示数为零,则电路故障可能是灯 ;若电压表有示数,两灯都不亮,则电路故障是 (假设故障只发生在灯L1或L2处);
(4)由图所示状态改测灯L2两端的电压时,小明为节省时间,采用以下方法:电压表所接的B接点不动,只断开A接点,并改接到C接点上。小明的方法 (选填“能”或“不能”)测出灯L2两端的电压,原因是: ;
(5)改正电路后,闭合开关。电压表的示数如图乙所示,已知电源电压为3V,则灯L2两端的电压是 V。
【答案】 (1) 不相同(2) 断开开关(3) L2开路(或L1短路) L1开路 (4) 不能 电压表正负接线柱接反 (5) 1.8
【解析】(1)为了寻找普遍规律,实验中应选择规格不相同的灯泡。
(2)连接电路时没有断开开关,所以小明刚连接好最后一根导线,两灯立即发光。
(3)若电压表示数为零,说明电压表测量了导线没有电压,即电路故障可能是L1短路;也有可能是电压表测量不到电源电压,即L2开路。
若电压表有示数,则电压表测量到电源电压,即电压表到电源两极是通路,两灯都不亮,说明电路为断路,则电路故障是L1开路。
(4)小明的方法不能测出灯L2两端的电压,因为电压表所接的B接点不动,只断开A接点,并改接到C接点上的接法会导致电压表正负接线柱接反。
(5)电压表示数如图乙所示,量程是小量程,分度值是0.1V,读数为1.2V,已知电源电压为3V,根据串联电路的电压规律可知,灯L2两端的电压是3V-1.2V=1.8V
(变式训练1)如图所示,在探究“串联电路的电流关系”时,小明用电流表分别测出a、b、c三处的电流为Ia=0.2A、Ib=0.2A、Ic=0.2A.记录数据后,他下一步应该做的是( )
A. 整理器材,结束实验
B.分析数据,得出结论
C.换用不同规格的小灯泡,再测出几组电流值
D.换用电流表的另一量程,再测出一组电流值。
(变式训练2)如图所示,在探究“串联电路电压的关系”时,闭合开关S后,电压表V1的示数是2.5V,V2的示数是3.8V,则电压表V3的示数是( )
A.1.3V B.2.5V C.3.8V D.6.3V
(变式训练3)小芳在“探究串联电路电压特点”的实验中,连接好了的实物电路图如图甲所示,请你协助完成:
(1)在方框内画出与图甲对应的电路图,并在电路图中标上L1、L2。
(2)在某次测量时,电压表的示数如图乙所示,此时灯L1两端的电压为 V。
(3)闭合开关后,小芳发现L1、L2均不发光,电压表有示数且大小接近3V,则电路中出现的故障可能是L1发生了 (选填“短路”或“断路”)。
(4)排除故障后,小芳在测量了灯L1两端的电压后,断开开关,然后将导线AE的A端松开,接到D接线柱上,测量灯L2两端的电压,这一做法会造成 。
知识点2. 探究并联电路中电流、电压的特点
1. 实验探究:探究并联电路电流特点
【实验目的】探究并联电路电流特点
【提出问题】并联电路中干路电流和支路电流间有什么关系?
【猜想与假设】
猜想一:并联电路中干路电流等于支路电流之和。
猜想二:并联电路中干路电流和支路电流相等。
【实验器材及设计】 电池组、电流表、规格不同的灯泡、开关及导线。
【实验过程及分析】
(1)检查电路无误后,闭合开关,记录电流表的示数填入下表中,断开开关。
(2)换用不同规格的灯泡,重复上述操作。
实验次数
A1的示数/A
A2的示数/A
A3的示数/A
1
2
3
(3)比较实验数据,总结并电路中各处的电流关系。
【实验结论】并联电路中,干路电流等于各支路电流之和,即I1=I2+I3。
2. 探究并联电路的电压特点
【实验目的】探究并联电路的电压特点
【提出问题】如果两个或两个以上的用电器并联,那么各支路两端的电压之间的关系,及它们与电源电压之间的关系如何?
【猜想与假设】串联电路中,各支路两端的电压可能都相等,且等于电源电压。
【实验器材及设计】 电池组、电压表、规格不同的灯泡、开关及导线。
【实验过程】
(1)调节电压表指针指零,连接电路,检查电路连接是否正确。
(2)按照如图所示的实验电路图,分别把电压表连接在AB、CD、EF两端,测量其电压,并将数据记录在表中。
(3)换用不同规格的灯泡,再次测量,重复步骤(2)。记录数据如下表。
实验次数
电压表的示数
接AB两端
接CD两端
接EF两端
1
2
3
【实验结论】通过对表中数据分析知,并联电路中各并联支路两端的电压都相等,且等于电源电压。表达式为U =U1=U2。
【例题2】(2025广西桂林一模)小桂和小林在“探究并联电路中电流的规律”的实验中:
(1)他们按如图甲的电路图连接电路,在图乙的实物图中还差一根导线没有连接,请在图中画出该条导线;
(2)在实验过程中,突然熄灭,亮度不变,电路可能出现的故障是 路;
(3)排除故障后,用电流表测出通过、和干路电流,记录如下表,第三次实验时电流表指针指在如图丙的位置,其读数应为 A;小桂分析实验数据后得出结论:并联电路干路电流等于各支路电流之和,且各支路电流相等。小林认为小桂的结论可能不正确,为了验证这个结论是否正确,他们应该更换规格 (选填“相同”或“不同”)的灯泡再次实验。
实验次数
1
2
3
电流表的示数/A
0.18
0.2
电流表的示数/A
0.18
0.2
电流表的示数/A
0.36
0.4
(4)本实验要进行多次实验的目的是 。
【答案】 (1)
(2)断 (3)0.24 不同 (4)寻找普遍规律
【解析】(1)如图甲所示,灯L1、L2并联,电流表A测干路电流,电流表A1测灯L1的电流,电流A2测灯L2的电流,差的一根线如图所示:
(2)灯L1、L2并联,互不干扰,在实验过程中,L2突然熄灭,L1亮度不变,若L2短路,则L1也熄灭,故原因是L2断路,。
(3)如图丙所示,电流表接0~0.6A量程,分度值为0.02A,读数为0.24A。
为使结论具有普遍性,应更换不同规格的灯泡进行实验。
(4)本实验是找规律类实验,多次实验的目的是寻找普遍规律。
(变式训练1)在探究串、并联电路中电流的规律时,做了如图所示的实验。闭合开关后,电流表A1、A2的示数分别为0.5A和0.3A,则通过小灯泡的电流为______A,通过小灯泡的电流为______A。
(变式训练2)(23-24九年级上·广西钦州·期末)如图,用电流表和电压表分别探究并联电路中电流、电压的特点。
(1)用图甲探究并联电路中电流的特点,为了测量L1的电流,应在A处接入 表。换用规格不同的小灯泡进行多次实验,得出A、B、C三处的电流关系为 (用、、表示)。
(2)用图乙探究并联电路中电压的特点,电源选用两节干电池,电压表V应选择的量程为 ,电压表V的“-”接线柱应接在电源的 极,通过实验得出的结论是 (用U、、表示)。
(变式训练3)(2023·湖北宜昌·模拟预测)小明同学“探究并联电路的电压关系”的实验电路如图甲所示。
UL1/V
UL2/V
U电源/V
2.8
2.8
2.8
(1)小明根据图甲连接好电路,并将电压表连入电路中,闭合开关,电压表示数如图乙所示,为了使读数更准确,接下来他应该怎么做?
(2)小明完成第一次实验,并把数据记录在表中后,接下来他的操作是: ;
(3)在纠正了上面实验中的问题后,小明继续探究“并联电路中的电流关系”。在A处安装电流表并闭合开关后,电流表示数为0.1A,小明猜想:电流经过用电器后,大小应该有所衰减,为了验证这条猜想,他下一步应该将电流表安装在图甲中 处。看到现象 ,即证明他的猜想是错的;
(4)当他把电流表接到C处时,刚读完数,仅有L2突然熄灭,此时电流表的读数会 。(选填 “增大” “减小”或“不变”)
知识点3. 串并联电路中电流、电压的特点的应用
1. 根据串联电路电流特点I=I1=I2
已知一个用电器流过的电流,就可以求出另一个用电器通过的电流,也就知道电路总电流。
2. 根据串联电路电压特点U=U1+U2
已知电源电压,一个用电器两端电压,就可以求出另一个用电器两端电压。如:U2=U-U1
3. 根据并联电路电流特点I=I1+I2
已知两个用电器流过的电流,就可以求出干路电流,即电路总电流I=I1+I2
若干路电流已知,还知道一个支路电流,则另一个支路电流就可以求出,如:I2=I-I1
4. 根据并联电路电压特点U=U1=U2
已知电源电压,则两个用电器两端电压可以求出。如:U1=U2=U
【例题3】下列电路图中,电压、电流关系正确的是( )
A. IA>IB>IC B. UAC=UAB-UBC C. IA=IB+IC D. UAB=UCD+UEF
【答案】C
【解析】A.串联电路中电流处处相等,即IA=IB=IC
故A错误;
B.串联电路中电源电压等于各用电器电压之和,即UAC=UAB+UBC
故B错误;
C.并联电路中干路电流等于各支路电流之和,即IA=IB+IC
故C正确;
D.并联电路中电源电压等于各支路电压,即UAB=UCD=UEF
故D错误。故选C。
(变式训练1)如图所示电路,闭合开关S1、S2,小灯泡L1和L2正常发光,电流表和电压表均有示数。下列关于电路的分析不正确的是( )
A. 灯L1与灯L2并联
B. 电压表测量灯L1两端的电压
C. 只断开开关S1,灯L2正常发光
D. 电流表测量电路总电流
(变式训练2)在图所示电路中,闭合开关后电压表的示数为2.5V,V的示数为4.5V,则电路的电源电压为______V,灯两端电压为_______V。
(变式训练3)如图所示电路,电流表A1读数为0.18A,电流表A2读数为0.32A,通过灯泡L3的电流为0.15A,求:
(1)通过L1和L2的电流分别是多大?
(2)电流表A3的读数是多少?
【方法技巧】
方法技巧1. 理解记忆串并联电路中电流、电压的特点的思路
1. 在串联电路中,各处电流相等。表达式:I=I1=I2
2. 在串联电路中,串联电路两端的电压等于各部分电路两端电压之和。表达式:U=U1+U2
3. 在并联电路中,干路电流等于各支路电流的总和。表达式:I=I1+I2
4. 在并联电路中,各支路两端的电压相等,都等于电源电压。表达式:U=U1=U2
方法技巧2. 用串并联电路中电流、电压的特点的解题技巧
1. 若两个用电器串联(或者能化为两个用电器串联),第一个用电器对应的电流、电压分别用I1、U1表示,
第二个用电器对应的电流、电压分别用I2、U2表示,电源电压用U表示,电路总电流用I表示。根据串联电路中电流、电压的特点,就把两个用电器对应的电流、电压与电路总电流、电源电压就联系起来了,即:
I1=I2=I.......(1)
U1+U2=U......(2)
所求物理量就能在解(1)(2)两个方程中求出。
2. 若两个用电器并联(或者能化为两个用电器并联),第一个用电器对应的电流、电压分别用I1、U1表示,
第二个用电器对应的电流、电压分别用I2、U2表示,电源电压用U表示,电路总电流用I表示。根据并联电路中电流、电压的特点,就把两个用电器对应的电流、电压与电路总电流、电源电压就联系起来了,即:
I1+I2=I.......(3)
U1=U2=U......(4)
所求物理量就能在解(3)(4)两个方程中求出。
【巩固训练】
一、探究串联电路中电流、电压的特点
1.如图是“探究串联电路中电流的特点”的实验电路图:
(1)实验中,应选择两个规格 的小灯泡;
(2)检查电路连接无误后,进行实验。下表为小华记录的一组实验数据,其中 处的数据有明显错误,造成错误的原因是 ;
(3)小华纠正错误后,根据该组实验数据就得出,串联电路中各处的电流 ;
(4)小华的实验步骤存在不足之处是 。
2. (2024·江苏苏州)探究串联电路中电流的特点
(1)猜想:由于用电器耗电,电流流过用电器会减小;
(2)按图甲接好电路,闭合开关后发现灯不亮,为了找出原因,将电压表接在A、B两点间,闭合开关发现电压表有示数,说明有可能存在 故障;
(3)排除故障后,用电流表测出A点电流,如图乙所示,则 A,再测出B点电流,得到A、B两点电流相等。更换不同规格的灯泡,重复上述实验,都得到相同结论.由此判断猜想是 的;
(4)为进一步得出两个灯串联时电流的规律,小明按图丙连接电路,测量A、B、C三点的电流,得出;小华认为不需要再测量,在(3)结论的基础上,通过推理也可以得出相同结论,请写出小华的推理过程: 。
3.(23-24九年级上·河北石家庄·期中)用如图所示电路探究串联电路的电压规律,下列说法正确的是( )
A.若测量L1两端电压,需将电压表并联在a、b两点间,且电压表正接线柱接b点
B.改变两个小灯泡的规格,重复实验,是为了减小实验误差
C.实验得到的结论为:串联电路电压处处相等
D.若灯泡L1短路,则只有灯L2亮,且电压表并联在a、b两点时示数为0
4.(22-23九年级上·陕西西安·阶段练习)“探究串联电路的电压关系”的实验电路如图甲所示。下列说法正确的是( )
A.电压表不可以直接接在电源两端测量电路两端总电压
B.选择电压表量程时,可以任意选择一个量程进行测量
C.测完L1两端的电压后,应先断开开关,再将电压表并联在BC两端
D.在测量L1两端电压时,电压表示数如图乙所示时,则应当对电压表调零
5.(23-24九年级上·江苏南通·期末)用如图所示电路探究串联电路中电流特点。关于实验,下列说法中正确的是( )
A.可通过灯泡亮暗判断电流的大小
B.两个实验中L1和L2规格都应相同
C.为得到普遍规律,应保持器材不变再实验两次
D.最好选用三个相同的电流表串联接入a、b、c处测量
6.在“探究串联电路的电流特点”的实验中,小红同学选用两个不同的小灯泡组成了如图甲所示的串联电路,然后用一个电流表分别接在a,b,c三处去测量电流。
(1)她先把电流表接在a处,闭合开关后,发现两灯的亮度不稳定,电流表的指针也来回摆动。故障的原因可能是 。
A.某段导线断开 B.某接线柱处接触不良
C.某灯泡被短路 D.电流表被烧坏
(2)她排除故障后,重新闭合开关,电流表的指针指示位置如图乙所示,则所测的电流值
为 A。
(3)她测量了a,b,c三处的电流,又改变灯泡的规格进行了多次实验,其中一次实验的测量数据如下表,在分析数据时,发现三处的测量值有差异。下列分析正确的是 。
Ia/(A)
Ib/(A)
Ic/(A)
0.16
0.15
0.14
A.可能是因为测量误差造成的
B.是因为没有对电流表调零造成的
C.串联电路中各处的电流本来就不等
D.电流从电源正极流向负极的过程中,电流越来越小
7.(23-24九年级上·山东菏泽·期末)在“探究串联电路电压的规律”的实验时,设计了如图所示的电路。
(l)实验中应选择规格 (选填“相同”或“不同”)的小灯泡;
(2)根据电路图连接好电路,闭合开关后,发现两只灯泡都不亮,且电压表示数为0,若只有L1或L2中的一处发生故障,则故障是 (选填“L1断路”、“L1 短路”、“L2断路”或“L2短路”);
(3)如图所示,开关闭合后,电压表测灯L1两端的电压,为了测量BC两点间的电压,保持B点不动,只将接A点的线端改接到C点,则上述方法 (填“正确”或“不正确”);
(4)实验需要多次测量的目的是: 。
A.减小实验误差 B.寻找普遍规律
8.某校物理兴趣小组的同学们做探究串联电路中电压的规律的实验
(1)根据图甲所示的电路图,用笔画线代替导线将图乙所示电路连接完整;
(2)连接电路时,开关应处于 状态,正确连接电路后,闭合开关,若灯L2断路, 则L1 两端 (选填“有”或“无”)电压;
(3)用电压表分别测出电压UAB 、UBC和UAC.其中测UAB时,电压表的示数如图丙所示, 示数为 V 。 接着更换不同规格的灯泡并多次实验,数据记录见表;
实验次序
电压UAB/V
电压UBC/V
电压UAC/V
1
1.7
29
2
1.3
1.6
2.9
3
1.1
1.8
2.9
①分析表中数据,得到初步结论:串联电路两端的总电压等于各部分电路两端电压 ;
②为使结论更具普遍性,小山将灯泡换成其他类型用电器并多次实验。此外,还可以采取的方 法是
二、探究并联电路中电流、电压的特点
9.如图所示,在探究“并联电路的电流特点”的实验中,小明设计了如图甲所示的电路进行实验:
(1)实验中,小明应该选择两个小灯泡规格是 (选填“相同”或“不相同”)的。
(2)请用笔画线代替导线,按图甲中的电路图把图乙中的实物电路连接完整(导线不得交叉)。
(3)小明在连接电路时,开关应处于 (选填“闭合”或“断开”)状态。
(4)小明先将电流表接在L1所在的支路上,闭合开关,观察到灯L2发光,但灯L1不亮,电流表的示数为零,电路可能存在的故障是 (选填“灯L1断路”或“灯L1短路”)。
(5)排除故障后,他测出了L1支路上的电流I1=0.8A,然后他把电流表依次接入电路分别测量出L2支路电流I2、干路电流I,两次测得的结果都如图丙所示,则I2= A、I= A。小明由此数据得出并联电路中干路电流和各支路电流的关系是 (写关系式即可)。
(6)本次实验的不足之处是: 。
10. 如图所示,小覃同学所在的兴趣小组正在探究并联电路中电流的规律。
(1)图甲是他们设计的电路图,实验时需要测量A、B、C三处的电流。图乙是他们某次测量时连接的实验电路,此时电流表测量的是 (选“A”“B”或“C”)处的电流;
(2)小覃同学要测量通过L2的电流,只需将图乙中导线 (选填“a”或“b”)的一端移动到电流表的负接线柱上;重新连接好电路后,闭合开关,电流表的示数如图丙所示,则电流表的示数为 A;
(3)该小组另一位同学测出一组A、B、C三处的电流,数据如下表所示,由此他得出结论:
0.2
0.2
0.4
①干路电流等于各支路电流之和。
②各支路电流相等。
(4)小组内交流讨论后,一致认为该同学的结论不具普遍性,要得到并联电路中电流的规律,还应该选用规格 (选填“相同”或“不相同”)的灯泡进行实验。
11.为了探究并联电路中的电流规律,小明同学设计了如图甲所示的电路进行实验。
(1)如图乙所示,闭合开关,电流表测量的是如图甲中 处电流(选填“A”、“B”或“C”);
(2)电流表测量C处电流的示数如图丙,则电流表的示数为 A;
(3)小明同学要测量通过L1的电流,只需将如图乙中导线 (选填“a”或“b”)的一端改接到电流表的正接线柱上;
(4)小明同学测出一组A、B、C三处的电流,IA=0.4A,IB=0.2A,IC=0.2A,由此得出结论:干路电流等于各支路电流之和;小组内交流讨论后,要得到并联电路中电流的规律,还应该选用规格 (选填“相同”或“不同”)的灯泡进行实验。
(5)他们按照上面的操作重复做了几次实验,得到了多组数据,其目的是 。
A.多次测量求平均值,减小误差;
B.寻找普遍规律,避免偶然性。
12.同学们利用如图所示电路研究“并联电路中干路电流与各支路电流的关系”。
(1)连接电路,闭合开关,发现小灯泡亮、不亮,故障原因可能是______。
(2)排除故障后,用电流表分别测出A、B、C三点的电流、、,更换规格______(选填“相同”或“不同”)的小灯泡多次实验,数据记录在表格中。
实验次数
A点电流
B点电流
C点电流
1
0.24
0.32
0.56
2
0.26
0.24
0.50
3
0.20
0.28
0.48
(3)分析数据得出结论:____________。
13.小明想探究在并联电路中,干路的电流与各支路的电流之和的关系,他设计了图甲所示的电路,L1、L2为两个规格不同的灯泡。请回答下列问题:
(1)该实验的自变量是 ;
(2)闭合开关S后,小明发现L2亮,而L1不亮。他认为L1不亮的原因是L1被短路,你认为他的判断是 (选填“正确”或“错误”)的;
(3)排除故障后,小明首先测量并记录了A处的电流,电流表示数如图乙所示,则IA= A;
(4)接下来小明又测量并记录了B、C处的电流分别为IB和IC。于是,他根据IA、IB和IC三个电流数值得出了并联电路中,干路的电流与各支路的电流之和的关系。老师认为他的实验过程不够完整,请你针对上述问题,写出改正措施: 。
14.为了探究并联电路中干路的电流与支路的电流有什么关系,小明同学选择的实验器材是:3节干电池串联作电源、两个标有2.5V(正常工作时的电压)字样规格相同的小灯泡、一只电流表、一个开关、导线若干。他的实验设想是:首先将实验器材连成如图所示的电路,然后用电流表选择恰当的量程分别测出A、B、C三点的电流,分析这一次测量中三点电流的数据,就得出干路与支路的电流的关系。请你分析说明小明同学这一实验方案中存在哪些不足(写出两点即可)。
(1) ;
(2) 。
15.(23-24九年级上·贵州贵阳·期末)如图甲所示是探究并联电路中电流特点的实验电路图。
(1)按图接线,电流表接入电路图中的A点,这是为了测量小灯泡 所在支路的电流。闭合开关后,发现灯不亮,亮,且电流表的指针不偏转,产生这种现象的原因可能是灯 (选填“短路”或者“开路”);
实验序号
1
0.2
0.3
2.5
2
0.4
0.3
0.7
3
0.1
0.3
0.4
(2)排除上述故障后进行实验,三组实验的数据记录如上表,其中某次电流表示数如图乙所示,分析表中数据可发现其中一处记录的 A(填表中数据)有误,造成错误的原因是 。改正错误后,上述实验可得结论: (用公式表示)
(3)改变实验条件进行多次实验可验证规律的普遍性,其中第2、3组实验是采用了 (选填“改变电池数量”、“更换不同规格的灯”或“互换两奵的位具”)方式改变实验条件的,理由是 。
16.在探究并联电路的电压规律时,小明连接了如图所示的电路,并以此测量了电源电压U、L1支路的电压U1和L2支路的电压U2,并且发现U1=U2 =U,若要得到结论:并联电路中,各支路电压都等于电源电压,则下一步应进行的操作是( )
A.更换不同规格的灯泡,再做几次实验
B.将L1和L2的位置交换,再做几次实验
C.保持电源、灯泡不变,进行多次测量
D.改变电压表的量程,再做几次实验
三、利用串并联电路中电流、电压的特点解决电路计算问题
17.(2023·湖北鄂州)如图所示的实验电路,闭合开关S后,电流表A的示数为0.5A,电流表A1的示数为0.3A,下列说法正确的是( )
A. L1与L2串联 B. 开关S只控制L1
C. L1、L2的电流分别是0.3A、0.2A D. L1、L2的电流分别是0.5A、0.3A
18. (2022广西玉林)如图所示,电源电压为3V,电压表示数为2V,则灯泡L2两端的电压为( )
A. 5V B. 3V C. 2V D. 1V
19. 在图甲所示的电路中,闭合开关后电流表的示数如图乙所示。下列描述正确的是( )
A. 灯泡L1与L2并联 B. 电压表测L2两端的电压
C. 通过L1、L2的电流相等 D. 通过L1的电流为0.22A
20. (2022天津)如图所示的实验电路,闭合开关S后,电流表A的示数为0.5A,电流表A1的示数为0.3A,则通过小灯泡L1、L2的电流分别是( )
A. 0.3A,0.2A B. 0.2A,0.3A C. 0.5A,0.3A D. 0.5A,0.2A
21. 如图甲所示的电路中,当闭合开关后,两个电压表指针偏转均如图乙所示,则电灯L1和L2两端的电压分别为( )
A.4.8V,1.2V B.6V,1.2V C.1.2V,6V D.1.2V,4.8V
22.夜幕降临,道路两侧彩灯五光十色,霓虹灯闪跃跳动,扮靓着城市。一般会使用如图所示的小彩灯串联成电路,一个彩灯熄灭后,其余灯 ___________;如果有一串节日彩灯上有50只相同的小灯泡,接到220V的照明电路中,50只小灯泡都发光,如果电源插头处的电流为200mA,那么,通过每只小灯泡的电流是 _____A,判断的依据是 ___________。
23. (2022江苏徐州)如图所示,电源电压为3V,开关闭合后,电流表A的示数为0.3A,电流表A1的示数为0.2A灯泡L1、L2的连接方式是 联,灯泡L1两端的电压为 V,通过灯泡L2的电流为 A。
24.(23-24九年级上·河南南阳·期末)如图所示,电源电压恒定,当开关S1闭合、S2断开时,电压表的示数为3V;当S1断开、S2闭合时,电压表的示数为4.5V。当S1、S2都闭合时,电压表的示数为 V 。
25. 如图所示电路,灯泡、的连接方式是_______。在闭合开关后,如果电流表示数为0.5A,电流表示数为0.3A,则通过小灯泡的电流是_______A。
26. 如图所示,电源电压不变,灯L1、L2完全相同。闭合S1,断开S2、S3,灯L1、L2是____联的。闭合S1、S2,断开S3,电压表示数为U1;闭合S1、S3,断开S2,电压表示数为U2,则_________。
27.如图所示,电源电压为3V,闭合开关S后,电流表A的示数为0.54A,电流表A1的示数为0.2A,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。
28.如图甲所示的电路中,电源两端的电压恒为3V。闭合开关,此时电压表的示数如图乙所示,图中电压表的示数为 V,灯泡L1两端的电压为 V;当L1突然烧断,此时电压表 示数(选填“有”或“无”)。
29. (1)在图甲所示电路中,电压表V1的示数为2.5V,电压表V2的示数应为 V,电压表V的示数应为 V。
(2)在图乙所示电路中,电压表V1的示数为2.5V,电压表V2的示数为3.8V,电压表V的示数应为 V。
30. 在探究并联电路中电流的特点时,小李同学测得两条支路中的电流分别为0.50A和0.36A,那么干路中的电流是多少?测量时,干路中的电流表的量程应选用的是0-0.6A还是0-3A?为什么?
31. 如图所示电路,请根据表盘读数回答下列问题:
(1)L1两端的电压U1是多大?
(2)L2两端的电压U2是多大?
(3)L1、L2串联的总电压U是多大?
(4)电源电压是多大?
32. 如图甲所示电路,闭合开关S和S1,两只电流表指针偏转均如图乙所示,则通过两个灯泡的电流分别为多少?
33.如图所示,用电压表分别测量L1两端的电压U1、L2两端的电压U2 以及L1、L2串联的总电压U ,请根据表盘读数回答下列问题:
(1)L1两端的电压U1是多大?
(2)L2两端的电压U2是多大?
(3)L1、L2串联的总电压U是多大?
(4)电源电压是多大?
(5)如果把电流表A接入电源正极和L1之间,示数为0.2 A,通过L1、L2的电流分别是多少?
四、作图问题
34. 如图,在探究“并联电路电压的关系”时,小明想把两个灯泡并联起来,用电压表测量并联电路的总电压,请你用笔帮他画出连接的电路。
35. 课堂上做“探究串联电路中各处电流的关系”的实验时,每个实验小组只有一个电流表.实验完成后,小明借来其他小组的电流表,同时测量三个位置的电流以验证探究的结果.图中有三个电流表和两个小灯泡,请你按小明的设计在图中画出连线,注意连线不要交叉.
36. 小明用三个电流表和两个灯泡做实验,检验并联电路干路电流是否等于各支路电流之和,其连接的电路如图所示。这个电路中有一根导线接错了,请在这根导线上打“×”,然后画出正确的连接位置。
37. 请用黑色中性笔作图(温馨提示:可以先用铅笔画好,再用中性笔描):根据电路图甲,在图乙的实物图上已经画好了一部分连线,请用笔画出剩余的连线。已知电流表的示数是1.2A,通过小灯泡的电流是0.7A。
38. 请用笔画线代替导线,按要求连接电路。
(1)两只灯泡连成并联电路;
(2)电流表测量干路电流、电流表测量通过的电流。
五、电路故障问题
39.(23-24九年级上·福建泉州·期末)如图,灯L1、L2完全相同,闭合开关S,只有一盏灯亮,且两个电表均有示数,其故障可能是( )
A. 灯L1开路 B.灯L1短路 C.灯L2开路 D.灯L2短路
40.(23-24九年级上·广东河源·期末)如图所示电路,电源电压不变,闭合开关,灯L1,L2均发光,几分钟后两灯熄灭,若是L1或L2断路造成的,为检测电路故障,以下方案不可行的是( )
A.将一根导线接在L1两端 B.将电压表并联在L2两端
C.用与L2规格相同且完好的灯泡替换L2 D.将电流表串联在两灯之间
41.(23-24九年级上·福建莆田·期末)如图所示的电路中,闭合开关,甲、乙两灯均发光,过一会儿,其中一个灯泡突然熄灭,电压表示数减小到几乎为零,电流表示数增大,造成此现象的原因可能是( )
A.甲灯短路 B.甲灯断路 C.乙灯短路 D.乙灯断路
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第五节 探究:串并联电路中电流、电压的特点
目录
【学习目标】......................................................................1
【思维导图】......................................................................2
【知识梳理】......................................................................2
知识点1.探究串联电路中电流、电压的特点...........................................2
知识点2. 探究并联电路中电流、电压的特点..........................................8
知识点3. 串并联电路中电流、电压的特点的应用.....................................13
【方法技巧】....................................................................16
方法技巧1. 理解记忆串并联电路中电流、电压的特点的思路..........................16
方法技巧2. 用串并联电路中电流、电压的特点的解题技巧............................16
【巩固训练】...................................................................16
【学习目标】
课节核心素养目标
物理观念:了解串联电路和并联电路中电流、电压的特点,能运用其解决简单的实际问题。
科学思维:做到有依据的猜想,知道多次实验对实验结论具有普遍性的认识。
科学探究: 能完成“探究串联电路和并联电路中电流、电压的特点”的实验,能按要求完成实验报告,能选择实验探究需要的器材,经历从物理实验中探索科学规律的过程,培养学生的观察、分析、归纳能力和通过语言表达信息的能力。
科学态度与责任担当:培养学生实事求是、细心认真和坚持探索的科学态度以及科学方法,并重视探究中与同学间的交流与合作。
课节重点难点
重点:串、并联电路的电流、电压特点。
难点:用电流表和电压表探究串、并联电路的电流、电压特点过程。
【思维导图】
【知识梳理】
知识点1. 探究串联电路中电流、电压的特点
1. 实验探究:串联电路中各处的电流有什么关系
【实验目的】探究串联电路中电流的特点
【猜想与假设】
猜想一:串联电路中电流处处相等。
猜想二:串联电路中从正极到负极电流越来越小
猜想三:串联电路中从正极到负极电流越来越大。
【实验器材及设计】 电池组、电流表、规格不同的灯泡、开关及导线。
【实验过程及分析】
(1)检查电路无误后,闭合开关,利用电流表分别测出A、B、C 三点电流的大小(对应的电路图如图所示),并记录实验数据,断开开关。
(2)换用不同规格的灯泡,再依照电路图连接电路,利用电流表分别测出A、B、C三点的电流大小并将数据记录在下表中。
实验次数
A处电流/A
B处电流/A
C处电流/A
1
2
3
(3)比较实验数据,总结串联电路中各处的电流关系。
【实验结论】串联电路中电流处处相等,即IA=IB=IC
【注意事项】
(1)连接电路时,开关应保持断开;电流表应串联在被测电路中。
(2)串联电路中每盏小灯泡的亮度不同,甚至有的小灯泡都不亮,这不能说明各处电流不相等,而是由于灯泡的规格不同造成的。
(3)应从电源正极(或负极)起按电路图将元件逐个首尾顺次连接起来。
(4)接通电路前,先选用电流表的大量程进行试触。
(5)读数时要客观、精确,视线与刻度线垂直;读数完毕,断开开关,切断电源,整理好仪器。
(6)为了避免实验的偶然性,换用不同规格的灯泡重复几次实验,每次实验要多选儿点多测几次。
2. 探究串联电路的电压特点
【实验目的】探究串联电路中电压的特点
【提出问题】如图所示,在两个小灯泡串联的电路中,各小灯泡两端的电压与电源两端电压有什么关系?即A与B之间、B与C之间的电压同A与C之间的电压有什么关系?
【猜想与假设】
串联电路中,各部分电路两端的电压之和可能等于总电压(电源电压),即UAC=UAB+UBC。
【实验器材及设计】 电池组、电压表、规格不同的灯泡、开关及导线。
【实验过程】
(1)选用不同规格的小灯泡,根据电源电压选择电压表的量程。
(2)调节电压表指针指零,按照电路图连接电路,闭合开关前,检查电路连接是否正确。
(3)按照图甲、乙、丙所示的实验电路图,分别把电压表连接在AB、BC、AC两端,测量其电压,并将数据记录下来。
(4)换用不同规格的灯泡,再次测量,重复步骤(3)。记录数据如下表。
实验次数
电压表的示数
接AB两端
接BC两端
接AC两端
1
2
3
【实验结论】通过对表中数据分析知,串联电路两端的电压等于各部分电路两端电压的总和。表达式为UAC=UAB+UBC。
【注意事项】
(1)电路连接时,要按照一定顺序连接。连接电路时开关要断开,防止电路中有短路的地方而导致损坏电路元件。
(2)电压表一定要与待测电路并联,必须注意电压表的量程、正负接线柱的接法及读数的方法。
(3)本实验是归纳性实验,换用不同规格的灯泡的目的是避免实验结论的偶然性,寻找普遍规律。
(4)实验时每次读数后都应及时断开开关。
【例题1】在“探究串联电路电压的规律”实验中:
【设计实验】
(1)按如图甲所示的电路图连接电路,实验中应选择规格 (选填“相同”或“不相同”)的灯泡;
(2)小明刚连接好最后一根导线,两灯立即发光,这说明他在连接电路时没有 ;
(3)改正后,闭合开关,若电压表示数为零,则电路故障可能是灯 ;若电压表有示数,两灯都不亮,则电路故障是 (假设故障只发生在灯L1或L2处);
(4)由图所示状态改测灯L2两端的电压时,小明为节省时间,采用以下方法:电压表所接的B接点不动,只断开A接点,并改接到C接点上。小明的方法 (选填“能”或“不能”)测出灯L2两端的电压,原因是: ;
(5)改正电路后,闭合开关。电压表的示数如图乙所示,已知电源电压为3V,则灯L2两端的电压是 V。
【答案】 (1) 不相同(2) 断开开关(3) L2开路(或L1短路) L1开路 (4) 不能 电压表正负接线柱接反 (5) 1.8
【解析】(1)为了寻找普遍规律,实验中应选择规格不相同的灯泡。
(2)连接电路时没有断开开关,所以小明刚连接好最后一根导线,两灯立即发光。
(3)若电压表示数为零,说明电压表测量了导线没有电压,即电路故障可能是L1短路;也有可能是电压表测量不到电源电压,即L2开路。
若电压表有示数,则电压表测量到电源电压,即电压表到电源两极是通路,两灯都不亮,说明电路为断路,则电路故障是L1开路。
(4)小明的方法不能测出灯L2两端的电压,因为电压表所接的B接点不动,只断开A接点,并改接到C接点上的接法会导致电压表正负接线柱接反。
(5)电压表示数如图乙所示,量程是小量程,分度值是0.1V,读数为1.2V,已知电源电压为3V,根据串联电路的电压规律可知,灯L2两端的电压是3V-1.2V=1.8V
(变式训练1)如图所示,在探究“串联电路的电流关系”时,小明用电流表分别测出a、b、c三处的电流为Ia=0.2A、Ib=0.2A、Ic=0.2A.记录数据后,他下一步应该做的是( )
A. 整理器材,结束实验
B.分析数据,得出结论
C.换用不同规格的小灯泡,再测出几组电流值
D.换用电流表的另一量程,再测出一组电流值。
【答案】C
【解析】换用不同规格灯泡做实验,多次测量几次数据,这样通过分析数据,得出结论等具有普遍性。
(变式训练2)如图所示,在探究“串联电路电压的关系”时,闭合开关S后,电压表V1的示数是2.5V,V2的示数是3.8V,则电压表V3的示数是( )
A.1.3V B.2.5V C.3.8V D.6.3V
【答案】D
【解析】由电路可知,两灯泡串联,电压表V1测L1的电压,电压表V2测L2的电压,电压表V3测电源的电压,因为串联电路中电源电压等于各部分电压之和,所以,电压表V3的示数,即电源电压为:2,5V+3.8V=6.6V。故应选D
(变式训练3)小芳在“探究串联电路电压特点”的实验中,连接好了的实物电路图如图甲所示,请你协助完成:
(1)在方框内画出与图甲对应的电路图,并在电路图中标上L1、L2。
(2)在某次测量时,电压表的示数如图乙所示,此时灯L1两端的电压为 V。
(3)闭合开关后,小芳发现L1、L2均不发光,电压表有示数且大小接近3V,则电路中出现的故障可能是L1发生了 (选填“短路”或“断路”)。
(4)排除故障后,小芳在测量了灯L1两端的电压后,断开开关,然后将导线AE的A端松开,接到D接线柱上,测量灯L2两端的电压,这一做法会造成 。
【答案】(1)见解析图;(2)1.9;(3)断路;(4)电压表的正负接线柱接反。
【解析】(1)由实物图分析可知,两盏灯串联,开关控制整个电路,电压表测量灯泡L1两端电压,画出相应的电路图如下:
(2)由图甲可知,电源由2节干电池串联组成,则电源电压大约3V,因此图乙电压表选用的是小量程,其分度值是0.1V,此时电压表的示数是1.9V。
(3)闭合开关S后,灯L1、L2均不发光,说明电路中可能有断路故障,而电压表的示数大小接近电源电压3V,说明此时电压表的正负接线柱与电源两极相连,故灯L1发生断路。
(4)如图,如果将AE导线的A端松开,接到D接线柱上来测量灯L2两端的电压,这样电流从电压表的“﹣”接线柱流入,从“+”接线柱流出了,即会造成电压表的正负接线柱接反。
知识点2. 探究并联电路中电流、电压的特点
1. 实验探究:探究并联电路电流特点
【实验目的】探究并联电路电流特点
【提出问题】并联电路中干路电流和支路电流间有什么关系?
【猜想与假设】
猜想一:并联电路中干路电流等于支路电流之和。
猜想二:并联电路中干路电流和支路电流相等。
【实验器材及设计】 电池组、电流表、规格不同的灯泡、开关及导线。
【实验过程及分析】
(1)检查电路无误后,闭合开关,记录电流表的示数填入下表中,断开开关。
(2)换用不同规格的灯泡,重复上述操作。
实验次数
A1的示数/A
A2的示数/A
A3的示数/A
1
2
3
(3)比较实验数据,总结并电路中各处的电流关系。
【实验结论】并联电路中,干路电流等于各支路电流之和,即I1=I2+I3。
2. 探究并联电路的电压特点
【实验目的】探究并联电路的电压特点
【提出问题】如果两个或两个以上的用电器并联,那么各支路两端的电压之间的关系,及它们与电源电压之间的关系如何?
【猜想与假设】串联电路中,各支路两端的电压可能都相等,且等于电源电压。
【实验器材及设计】 电池组、电压表、规格不同的灯泡、开关及导线。
【实验过程】
(1)调节电压表指针指零,连接电路,检查电路连接是否正确。
(2)按照如图所示的实验电路图,分别把电压表连接在AB、CD、EF两端,测量其电压,并将数据记录在表中。
(3)换用不同规格的灯泡,再次测量,重复步骤(2)。记录数据如下表。
实验次数
电压表的示数
接AB两端
接CD两端
接EF两端
1
2
3
【实验结论】通过对表中数据分析知,并联电路中各并联支路两端的电压都相等,且等于电源电压。表达式为U =U1=U2。
【例题2】(2025广西桂林一模)小桂和小林在“探究并联电路中电流的规律”的实验中:
(1)他们按如图甲的电路图连接电路,在图乙的实物图中还差一根导线没有连接,请在图中画出该条导线;
(2)在实验过程中,突然熄灭,亮度不变,电路可能出现的故障是 路;
(3)排除故障后,用电流表测出通过、和干路电流,记录如下表,第三次实验时电流表指针指在如图丙的位置,其读数应为 A;小桂分析实验数据后得出结论:并联电路干路电流等于各支路电流之和,且各支路电流相等。小林认为小桂的结论可能不正确,为了验证这个结论是否正确,他们应该更换规格 (选填“相同”或“不同”)的灯泡再次实验。
实验次数
1
2
3
电流表的示数/A
0.18
0.2
电流表的示数/A
0.18
0.2
电流表的示数/A
0.36
0.4
(4)本实验要进行多次实验的目的是 。
【答案】 (1)
(2)断 (3)0.24 不同 (4)寻找普遍规律
【解析】(1)如图甲所示,灯L1、L2并联,电流表A测干路电流,电流表A1测灯L1的电流,电流A2测灯L2的电流,差的一根线如图所示:
(2)灯L1、L2并联,互不干扰,在实验过程中,L2突然熄灭,L1亮度不变,若L2短路,则L1也熄灭,故原因是L2断路,。
(3)如图丙所示,电流表接0~0.6A量程,分度值为0.02A,读数为0.24A。
为使结论具有普遍性,应更换不同规格的灯泡进行实验。
(4)本实验是找规律类实验,多次实验的目的是寻找普遍规律。
(变式训练1)在探究串、并联电路中电流的规律时,做了如图所示的实验。闭合开关后,电流表A1、A2的示数分别为0.5A和0.3A,则通过小灯泡的电流为______A,通过小灯泡的电流为______A。
【答案】 0.2 0.3
【解析】由图可知小灯泡 L1 与小灯泡 L2并联,A2与 L2串联,测的是 L2的电流,A1在干路上,所以 L2的电流为0.3A, L1 的电流为
I1=I-I2=0.5A-0.3A=0.2A
(变式训练2)(23-24九年级上·广西钦州·期末)如图,用电流表和电压表分别探究并联电路中电流、电压的特点。
(1)用图甲探究并联电路中电流的特点,为了测量L1的电流,应在A处接入 表。换用规格不同的小灯泡进行多次实验,得出A、B、C三处的电流关系为 (用、、表示)。
(2)用图乙探究并联电路中电压的特点,电源选用两节干电池,电压表V应选择的量程为 ,电压表V的“-”接线柱应接在电源的 极,通过实验得出的结论是 (用U、、表示)。
【答案】(1)电流 (2) 0~3V 负
【解析】(1)用图甲探究并联电路中电流的特点时,为了测量L1的电流,应用电流表与L1串联,即应在A处接入电流表。
并联电路的电流特点是:在并联电路中干路电流等于各支路电流之和。即
(2)一节干电池的电压是1.5V,两节干电池串联的电压是3V,则电压表V应选择的量程为0~3V。
使用电压表时,电压表的正接线柱应靠近电源的正极,负接线柱靠近电源的负极。
通过实验得出并联电路中电压特点是:并联电路的总电压与各支路的电压相等。即
(变式训练3)(2023·湖北宜昌·模拟预测)小明同学“探究并联电路的电压关系”的实验电路如图甲所示。
UL1/V
UL2/V
U电源/V
2.8
2.8
2.8
(1)小明根据图甲连接好电路,并将电压表连入电路中,闭合开关,电压表示数如图乙所示,为了使读数更准确,接下来他应该怎么做?
(2)小明完成第一次实验,并把数据记录在表中后,接下来他的操作是: ;
(3)在纠正了上面实验中的问题后,小明继续探究“并联电路中的电流关系”。在A处安装电流表并闭合开关后,电流表示数为0.1A,小明猜想:电流经过用电器后,大小应该有所衰减,为了验证这条猜想,他下一步应该将电流表安装在图甲中 处。看到现象 ,即证明他的猜想是错的;
(4)当他把电流表接到C处时,刚读完数,仅有L2突然熄灭,此时电流表的读数会 。(选填 “增大” “减小”或“不变”)
【答案】 (1)换用小量程(2) 见解析(3) D 电流表示数不变(4) 减小
【解析】(1)小明根据图甲连接好电路,并将电压表连入电路中,闭合开关,电压表示数如图乙所示。电压表接大量程,分度值为0.5V,示数为2V,未超过3V。为了使读数更准确,接下来他应该改接到0~3V的小量程上测量。
(2)小明完成第一次实验,并把数据记录在表中后,为得到普遍规律,接下来他的操作是:换用规格不同的灯泡,重复前面的实验两次。
(3)电流经A点流入灯泡L1,从L1流出的电流经过D点,为了验证“电流经过用电器后,大小应该有所衰减”这一猜想,下一步应该将电流表安装在图甲中D处。若电流表的示数不变,则可证明他的猜想是错的。
(4)当他把电流表接到C处时,电流表测干路电流。刚读完数,L2突然熄灭,L2支路没有电流,L1支路工作不受影响,即L1通过的电流大小不变。由并联电路中干路电流等于各支路电流之和可知,此时电流表的读数会减小。
知识点3. 串并联电路中电流、电压的特点的应用
1. 根据串联电路电流特点I=I1=I2
已知一个用电器流过的电流,就可以求出另一个用电器通过的电流,也就知道电路总电流。
2. 根据串联电路电压特点U=U1+U2
已知电源电压,一个用电器两端电压,就可以求出另一个用电器两端电压。如:U2=U-U1
3. 根据并联电路电流特点I=I1+I2
已知两个用电器流过的电流,就可以求出干路电流,即电路总电流I=I1+I2
若干路电流已知,还知道一个支路电流,则另一个支路电流就可以求出,如:I2=I-I1
4. 根据并联电路电压特点U=U1=U2
已知电源电压,则两个用电器两端电压可以求出。如:U1=U2=U
【例题3】下列电路图中,电压、电流关系正确的是( )
A. IA>IB>IC B. UAC=UAB-UBC C. IA=IB+IC D. UAB=UCD+UEF
【答案】C
【解析】A.串联电路中电流处处相等,即IA=IB=IC
故A错误;
B.串联电路中电源电压等于各用电器电压之和,即UAC=UAB+UBC
故B错误;
C.并联电路中干路电流等于各支路电流之和,即IA=IB+IC
故C正确;
D.并联电路中电源电压等于各支路电压,即UAB=UCD=UEF
故D错误。故选C。
(变式训练1)如图所示电路,闭合开关S1、S2,小灯泡L1和L2正常发光,电流表和电压表均有示数。下列关于电路的分析不正确的是( )
A. 灯L1与灯L2并联
B. 电压表测量灯L1两端的电压
C. 只断开开关S1,灯L2正常发光
D. 电流表测量电路总电流
【答案】D
【解析】A.由图可知,闭合开关S1、S2,灯L1与灯L2并联,故A正确,不符合题意;
B.由图可知,电压表并联在灯泡L1两端,所以电压表测量灯L1两端的电压,故B正确,不符合题意;
C.由图可知,闭合开关S1、S2,灯L1与灯L2并联,两灯独立工作互不干扰,所以若只断开开关S1,灯泡L2不受影响,将会正常发光,故C正确,不符合题意;
D.由图可知,电流表与灯泡L2串联,所以电流表测的是通过灯L2的电流,故D错误,符合题意。
(变式训练2)在图所示电路中,闭合开关后电压表的示数为2.5V,V的示数为4.5V,则电路的电源电压为______V,灯两端电压为_______V。
【答案】 4.5 2
【解析】由电路图知,两灯串联,电压表V测电源电压,V1测灯L1两端的电压,V2测灯L2两端的电压,所以电源电压为4.5V。
据串联电路的电压特点得,灯L2两端电压
U2=U-U1=4.5V-2.5V=2V
(变式训练3)如图所示电路,电流表A1读数为0.18A,电流表A2读数为0.32A,通过灯泡L3的电流为0.15A,求:
(1)通过L1和L2的电流分别是多大?
(2)电流表A3的读数是多少?
【答案】见解析。
【解析】(1)I1=IA1=0.18A
I2=IA2-IA1=0.32A-0.18A=0.14A
(2)IA3=IA2+I3=0.32A+0.15A=0.47A
【方法技巧】
方法技巧1. 理解记忆串并联电路中电流、电压的特点的思路
1. 在串联电路中,各处电流相等。表达式:I=I1=I2
2. 在串联电路中,串联电路两端的电压等于各部分电路两端电压之和。表达式:U=U1+U2
3. 在并联电路中,干路电流等于各支路电流的总和。表达式:I=I1+I2
4. 在并联电路中,各支路两端的电压相等,都等于电源电压。表达式:U=U1=U2
方法技巧2. 用串并联电路中电流、电压的特点的解题技巧
1. 若两个用电器串联(或者能化为两个用电器串联),第一个用电器对应的电流、电压分别用I1、U1表示,
第二个用电器对应的电流、电压分别用I2、U2表示,电源电压用U表示,电路总电流用I表示。根据串联电路中电流、电压的特点,就把两个用电器对应的电流、电压与电路总电流、电源电压就联系起来了,即:
I1=I2=I.......(1)
U1+U2=U......(2)
所求物理量就能在解(1)(2)两个方程中求出。
2. 若两个用电器并联(或者能化为两个用电器并联),第一个用电器对应的电流、电压分别用I1、U1表示,
第二个用电器对应的电流、电压分别用I2、U2表示,电源电压用U表示,电路总电流用I表示。根据并联电路中电流、电压的特点,就把两个用电器对应的电流、电压与电路总电流、电源电压就联系起来了,即:
I1+I2=I.......(3)
U1=U2=U......(4)
所求物理量就能在解(3)(4)两个方程中求出。
【巩固训练】
一、探究串联电路中电流、电压的特点
1.如图是“探究串联电路中电流的特点”的实验电路图:
(1)实验中,应选择两个规格 的小灯泡;
(2)检查电路连接无误后,进行实验。下表为小华记录的一组实验数据,其中 处的数据有明显错误,造成错误的原因是 ;
(3)小华纠正错误后,根据该组实验数据就得出,串联电路中各处的电流 ;
(4)小华的实验步骤存在不足之处是 。
【答案】(1)不同 (2) C 读错量程 (3)相等 (4)实验次数太少,得到的结论不具有普遍性
【解析】(1)为了实验结论具有普遍性,应当选用规格不同的小灯泡。
(2)通过图表发现C处的电流是A、B的5倍,由此判断错误的C处,原因为读数量程判断错误,按大量程读的数。
(3)分析表中数据可得A、B、C三处电流都相等,所以结论为串联电路中各处的电流相等。
(4)一次实验,结论具有偶然性,不具有普遍性规律,因此应当进行多次实验。
2. (2024·江苏苏州)探究串联电路中电流的特点
(1)猜想:由于用电器耗电,电流流过用电器会减小;
(2)按图甲接好电路,闭合开关后发现灯不亮,为了找出原因,将电压表接在A、B两点间,闭合开关发现电压表有示数,说明有可能存在 故障;
(3)排除故障后,用电流表测出A点电流,如图乙所示,则 A,再测出B点电流,得到A、B两点电流相等。更换不同规格的灯泡,重复上述实验,都得到相同结论.由此判断猜想是 的;
(4)为进一步得出两个灯串联时电流的规律,小明按图丙连接电路,测量A、B、C三点的电流,得出;小华认为不需要再测量,在(3)结论的基础上,通过推理也可以得出相同结论,请写出小华的推理过程: 。
【答案】 (2) L1断路 (3) 0.3 错误(4) 因为,,所以
【解析】(2)电压表有示数说明电压表与电源是连通的,灯不亮说明电路断路,即电压表并联的部分断路,即L1断路。
(3)电流表量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.3A,即IA=0.3A。
[3]串联电路中电流处处相等,故猜想:由于用电器耗电,电流流过用电器会减小是错误的。
(4)串联电路中电流处处相等,由(3)结论可知,IA=IB,又因为串联电路中电流处处相等,所以IB=IC,所以IA=IB=IC
3.(23-24九年级上·河北石家庄·期中)用如图所示电路探究串联电路的电压规律,下列说法正确的是( )
A.若测量L1两端电压,需将电压表并联在a、b两点间,且电压表正接线柱接b点
B.改变两个小灯泡的规格,重复实验,是为了减小实验误差
C.实验得到的结论为:串联电路电压处处相等
D.若灯泡L1短路,则只有灯L2亮,且电压表并联在a、b两点时示数为0
【答案】D
【解析】A.电压表在使用时应与被测用电器并联,且电流由正接线柱流入,负接线柱流出,所以若测量L1两端电压,需将电压表并联在a、b两点间,因为a点靠近电源的正极,则电压表正接线柱接a点,故A错误;
B.若只进行一次实验就得出结论,实验结论会具有偶然性,改变两个小灯泡的规格,重复实验,是为了得到普遍规律,避免偶然性,故B错误;
C.串联电路中电流处处相等,串联电路两端的电压等于各部分电路两端电压的总和,所以实验得到的结论为:串联电路两端的电压等于各部分电路两端电压的总和,故C错误;
D.若灯泡L1短路,灯泡L1不亮,电路依然能形成闭合回路,灯泡L2能发光,电压表并联在a、b两点时,电压表与灯泡L1并联,电压表也会被短路,电压表示数为0,故D正确。故选D。
4.(22-23九年级上·陕西西安·阶段练习)“探究串联电路的电压关系”的实验电路如图甲所示。下列说法正确的是( )
A.电压表不可以直接接在电源两端测量电路两端总电压
B.选择电压表量程时,可以任意选择一个量程进行测量
C.测完L1两端的电压后,应先断开开关,再将电压表并联在BC两端
D.在测量L1两端电压时,电压表示数如图乙所示时,则应当对电压表调零
【答案】C
【解析】A.电压表可以直接并联在电源两端,测量电源电压,即电路两端总电压,故A错误;
B.选择电压表量程时,应选择合适量程,量程选择过小,指针偏转会超过最大刻度,量程选择过大,会造成读数误差太大,故B错误;
C.测完L1两端的电压后,为了电路元件安全,应先断开开关,再将电压表并联在BC两端,故C正确;
D.在测量L1两端电压时,电压表示数如图乙所示时,指针反偏,是电压表的正负接线柱接反了,所以要重新连接电压表的正负接线柱,故D错误。故选C。
5.(23-24九年级上·江苏南通·期末)用如图所示电路探究串联电路中电流特点。关于实验,下列说法中正确的是( )
A.可通过灯泡亮暗判断电流的大小
B.两个实验中L1和L2规格都应相同
C.为得到普遍规律,应保持器材不变再实验两次
D.最好选用三个相同的电流表串联接入a、b、c处测量
【答案】D
【解析】AC.因灯泡的亮暗变化不易观察,所以不能通过灯泡亮暗判断电流的大小;为了使实验结论具有普遍性,应选择不同型号的小灯泡进行实验,故AC错误;
B.为了避免特殊性和偶然性,两个实验中L1和L2规格应不同,故B错误。
D.探究串联电路的电流特点时,要用电流表分别测出电路中不同位置的电流,所以要选用电流表,因为不同量程电流表的分度值不同,准确程度不同,并且不同型号的电流表的灵敏度也不一定相同,所以最好选用型号相同、量程相同的三个电流表测量,故D正确。故选D。
6.在“探究串联电路的电流特点”的实验中,小红同学选用两个不同的小灯泡组成了如图甲所示的串联电路,然后用一个电流表分别接在a,b,c三处去测量电流。
(1)她先把电流表接在a处,闭合开关后,发现两灯的亮度不稳定,电流表的指针也来回摆动。故障的原因可能是 。
A.某段导线断开 B.某接线柱处接触不良
C.某灯泡被短路 D.电流表被烧坏
(2)她排除故障后,重新闭合开关,电流表的指针指示位置如图乙所示,则所测的电流值
为 A。
(3)她测量了a,b,c三处的电流,又改变灯泡的规格进行了多次实验,其中一次实验的测量数据如下表,在分析数据时,发现三处的测量值有差异。下列分析正确的是 。
Ia/(A)
Ib/(A)
Ic/(A)
0.16
0.15
0.14
A.可能是因为测量误差造成的
B.是因为没有对电流表调零造成的
C.串联电路中各处的电流本来就不等
D.电流从电源正极流向负极的过程中,电流越来越小
【答案】(1)B;(2)0.22;(3)A
【解析】(1)A.若某段导线断开,电路断路,则灯不发光,电流表没有示数,不符合题意;
B.某接线柱处接触不良,则电路时通断,发现两灯的亮度不稳定,电流表的指针也来回摆动,符合题意;
C.某灯泡被短路,则灯不发光,电流表示数大小不变,不符合题意;
D.电流表被烧坏,则电路断路,灯不发光,电流表没有示数,不符合题意;
故选B;
(2)她排除故障后,重新闭合开关,电流表的指针指示位置如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,则所测的电流值为0.22A。
(3)A.测量过程中总是存在误差,A正确;
B.若是因为没有对电流表调零造成的,则电流总是偏大或偏小;B错误;
CD.串联电路各处的电流相等,CD错误;故选A。
7.(23-24九年级上·山东菏泽·期末)在“探究串联电路电压的规律”的实验时,设计了如图所示的电路。
(l)实验中应选择规格 (选填“相同”或“不同”)的小灯泡;
(2)根据电路图连接好电路,闭合开关后,发现两只灯泡都不亮,且电压表示数为0,若只有L1或L2中的一处发生故障,则故障是 (选填“L1断路”、“L1 短路”、“L2断路”或“L2短路”);
(3)如图所示,开关闭合后,电压表测灯L1两端的电压,为了测量BC两点间的电压,保持B点不动,只将接A点的线端改接到C点,则上述方法 (填“正确”或“不正确”);
(4)实验需要多次测量的目的是: 。
A.减小实验误差 B.寻找普遍规律
【答案】 (1)不同 (2) L1短路 (3) 不正确 (4) B
【解析】(1)为了避免结论的偶然性,实验中应选择规格不同的小灯泡。
(2)闭合开关后,发现两只灯泡都不亮,若只有L1或L2中的一处发生故障,则不可能是断路故障,只可能是某灯短路;电压表示数为0,所以电压表被短路了,因此,电路故障是L1短路。
(3)为了测量BC两点间的电压,保持B点不动,只将接A点的线端改接到C点,这样会导致电压表正负接线柱接反,电压表指针会反向偏转,有可能损坏电压表,所以,这种方法不正确。
(4)实验需要多次测量,目的是从多数数据中寻找遵循的共同规律,使结论具有普遍性,避免偶然性,故B符合题意,A不符合题意。故选B。
8.某校物理兴趣小组的同学们做探究串联电路中电压的规律的实验
(1)根据图甲所示的电路图,用笔画线代替导线将图乙所示电路连接完整;
(2)连接电路时,开关应处于 状态,正确连接电路后,闭合开关,若灯L2断路, 则L1 两端 (选填“有”或“无”)电压;
(3)用电压表分别测出电压UAB 、UBC和UAC.其中测UAB时,电压表的示数如图丙所示, 示数为 V 。 接着更换不同规格的灯泡并多次实验,数据记录见表;
实验次序
电压UAB/V
电压UBC/V
电压UAC/V
1
1.7
29
2
1.3
1.6
2.9
3
1.1
1.8
2.9
①分析表中数据,得到初步结论:串联电路两端的总电压等于各部分电路两端电压 ;
②为使结论更具普遍性,小山将灯泡换成其他类型用电器并多次实验。此外,还可以采取的方 法是
【答案】(1)
(2) 断开 无
(3) 1.2 之和 更换电压不同的电源多次实验
【解析】(1)如图所示,电流从电池的正极出发,经过开关、灯泡L1、灯泡L2、回到负极,故用一个导线将灯泡L2的右端接线柱和灯泡L1左端接线柱相连,故电路图如图所示:
(2)为了保护电路,连接电路时,开关应处于断开状态;正确连接电路后,闭合开关,若灯L2断路,则整个电路断路,没有电流灯泡L1,则L1两端无电压。
(3)电压表的示数如图丙所示,选择小量程,分度值为0.1V,故读数为1.2V。
①分析表格中的数据可知
故结论为串联电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和。
为使结论更具普遍性,小山将灯泡换成其他类型用电器并多次实验。此外,还可以更换电压不同的电源多次实验,避免偶然性。
二、探究并联电路中电流、电压的特点
9.如图所示,在探究“并联电路的电流特点”的实验中,小明设计了如图甲所示的电路进行实验:
(1)实验中,小明应该选择两个小灯泡规格是 (选填“相同”或“不相同”)的。
(2)请用笔画线代替导线,按图甲中的电路图把图乙中的实物电路连接完整(导线不得交叉)。
(3)小明在连接电路时,开关应处于 (选填“闭合”或“断开”)状态。
(4)小明先将电流表接在L1所在的支路上,闭合开关,观察到灯L2发光,但灯L1不亮,电流表的示数为零,电路可能存在的故障是 (选填“灯L1断路”或“灯L1短路”)。
(5)排除故障后,他测出了L1支路上的电流I1=0.8A,然后他把电流表依次接入电路分别测量出L2支路电流I2、干路电流I,两次测得的结果都如图丙所示,则I2= A、I= A。小明由此数据得出并联电路中干路电流和各支路电流的关系是 (写关系式即可)。
(6)本次实验的不足之处是: 。
【答案】(1)不相同;(2)如解析图;(3)断开;(4)灯L1断路;(5)0.2;1;I=I1+I2;(6)只做一次实验,结论具有偶然性。
【解析】(1)应用归纳法得出结论时要求:所选样本要有代表性用样本数量足够多;
(2)根据电路图连接实物图;
(3)连接电路时,开关应断开;
(4)闭合开关后,观察到灯L2发光,说明干路和L2支路是通路,根据灯L1不发光分析电路可能存在的故障;
(5)根据并联电路电流的规律确定电流表选用的量程,然后读数。分析数据大小得出结论;
(6)实验中为了寻找普遍的规律,应多次测量。
解:(1)为避免实验的偶然性,要选择两个不同规格的灯泡多次实验;
(2)该电路为并联电路,电流表测量灯泡L1的电流,开关控制整个电路,实物图如图所示:
;
(3)为保护电路安全,连接电路时,开关应断开;
(4)将电流表接在L1所在的支路上,闭合开关后,观察到灯L2发光,说明干路和L2支路是通路,但灯L1不发光,电流表的示数为零,电路可能存在的故障是L1或电流表断路造成的;
(5)因干路电流等于各支路电流之和,所以干路电流大于支路电流,在图丙中,因指针偏转角度相同,测干路电流时应选用大量程,分度值为0.1A,示数为1A;测通过L2支路的电流选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.2A;
由数据可得:并联电路中干路电流等于各支路电流之和,并联电路中电流规律的表达式是:I=I1+I2;
(6)本次实验的不足之处是:只做一次实验,结论具有偶然性。
【点评】本题考查电路的连接、电流表使用和读数、并联电路电流的规律及归纳法的运用等知识,综合性较强。
10. 如图所示,小覃同学所在的兴趣小组正在探究并联电路中电流的规律。
(1)图甲是他们设计的电路图,实验时需要测量A、B、C三处的电流。图乙是他们某次测量时连接的实验电路,此时电流表测量的是 (选“A”“B”或“C”)处的电流;
(2)小覃同学要测量通过L2的电流,只需将图乙中导线 (选填“a”或“b”)的一端移动到电流表的负接线柱上;重新连接好电路后,闭合开关,电流表的示数如图丙所示,则电流表的示数为 A;
(3)该小组另一位同学测出一组A、B、C三处的电流,数据如下表所示,由此他得出结论:
0.2
0.2
0.4
①干路电流等于各支路电流之和。
②各支路电流相等。
(4)小组内交流讨论后,一致认为该同学的结论不具普遍性,要得到并联电路中电流的规律,还应该选用规格 (选填“相同”或“不相同”)的灯泡进行实验。
【答案】(1) C (2) a 0.3 (4) 不相同
【解析】(1)由图乙可知,电流表接在干路靠接电源负极处,此时电流表测量的是C处的电流。
(2)要测量通过L2的电流,电流表与L2串联即可,只需将图乙中导线a的与灯泡L2相接的右端移动到电流表的负接线柱上即可。
如图丙,电流表接0∼0.6A量程,分度值为0.02A,读数为0.3A。
(4)由于实验次数太少,步骤3得到的实验结论不具有普遍性,应选用不同规格的灯泡,多次测量,寻找普遍规律。
11.为了探究并联电路中的电流规律,小明同学设计了如图甲所示的电路进行实验。
(1)如图乙所示,闭合开关,电流表测量的是如图甲中 处电流(选填“A”、“B”或“C”);
(2)电流表测量C处电流的示数如图丙,则电流表的示数为 A;
(3)小明同学要测量通过L1的电流,只需将如图乙中导线 (选填“a”或“b”)的一端改接到电流表的正接线柱上;
(4)小明同学测出一组A、B、C三处的电流,IA=0.4A,IB=0.2A,IC=0.2A,由此得出结论:干路电流等于各支路电流之和;小组内交流讨论后,要得到并联电路中电流的规律,还应该选用规格 (选填“相同”或“不同”)的灯泡进行实验。
(5)他们按照上面的操作重复做了几次实验,得到了多组数据,其目的是 。
A.多次测量求平均值,减小误差;
B.寻找普遍规律,避免偶然性。
【答案】(1)A (2)0.24 (3)b (4)不同 (5)B
【解析】(1)如图乙所示,L1和L2两灯并联,电流表测干路电流,故电流表测量甲图中的A处电流。
(2)如图丙所示,电流表的量程是0~0.6A,分度值为0.02A,所以电流表的示数为0.24A。
(3)小明同学要测量通过L1的电流,则电流表要串联到灯L1的支路中,所以只要将导线b的一端接到电流表的正接线柱上。
(4)要得到并联电路中电流的规律,为了避免实验的偶然性,应选不同规格的灯泡进行多次试验。
(5)该实验多次实验是为了得到普遍规律,避免偶然性,故选B。
12.同学们利用如图所示电路研究“并联电路中干路电流与各支路电流的关系”。
(1)连接电路,闭合开关,发现小灯泡亮、不亮,故障原因可能是______。
(2)排除故障后,用电流表分别测出A、B、C三点的电流、、,更换规格______(选填“相同”或“不同”)的小灯泡多次实验,数据记录在表格中。
实验次数
A点电流
B点电流
C点电流
1
0.24
0.32
0.56
2
0.26
0.24
0.50
3
0.20
0.28
0.48
(3)分析数据得出结论:____________。
【答案】(1)断路(或所支路断路等) (2)不同 (3)并联电路中,干路电流等于各支路电流之和(或)
【解析】(1)连接电路,闭合开关,发现小灯泡L1亮,则L1所在支路无故障,L2不亮又不影响L1,则说明L2不是短路而是断路,所以故障原因可能是L2断路。
(2)探究“并联电路中干路电流与各支路电流的关系”的实验中,为了得到普遍规律,应更换不同规格的小灯泡多次实验。
(3)由表中数据可得
即并联电路中,干路电流等于各支路电流之和。
13.小明想探究在并联电路中,干路的电流与各支路的电流之和的关系,他设计了图甲所示的电路,L1、L2为两个规格不同的灯泡。请回答下列问题:
(1)该实验的自变量是 ;
(2)闭合开关S后,小明发现L2亮,而L1不亮。他认为L1不亮的原因是L1被短路,你认为他的判断是 (选填“正确”或“错误”)的;
(3)排除故障后,小明首先测量并记录了A处的电流,电流表示数如图乙所示,则IA= A;
(4)接下来小明又测量并记录了B、C处的电流分别为IB和IC。于是,他根据IA、IB和IC三个电流数值得出了并联电路中,干路的电流与各支路的电流之和的关系。老师认为他的实验过程不够完整,请你针对上述问题,写出改正措施: 。
【答案】(1) 各支路电流之和 (2) 错误 (3) 0.28 (4) 使用规格不同的小灯泡,改变支路电流之和,并进行多次实验
【解析】(1)使用不同规格的灯泡,各支路的电流不同,则各支路的电流之和不同,可用于探究干路的电流与各支路的电流之和的关系,故自变量为各支路的电流之和。
(2)闭合开关S后,小明发现L2亮,而L1不亮。认为L1不亮的原因是L1被短路,这样的判断是错误的,因为若L1被短路,L2与L1并联,L2也会被短路,不会亮,且干路上没有用电器,会引起电源短路。
(3)电流表连接的是小量程,分度值为0.02A,示数为0.28A。
(4)通过一组数据就得出结论,具有偶然性,应使用规格不同的小灯泡,改变支路电流之和,并进行多次实验,得出普遍性规律。
14.为了探究并联电路中干路的电流与支路的电流有什么关系,小明同学选择的实验器材是:3节干电池串联作电源、两个标有2.5V(正常工作时的电压)字样规格相同的小灯泡、一只电流表、一个开关、导线若干。他的实验设想是:首先将实验器材连成如图所示的电路,然后用电流表选择恰当的量程分别测出A、B、C三点的电流,分析这一次测量中三点电流的数据,就得出干路与支路的电流的关系。请你分析说明小明同学这一实验方案中存在哪些不足(写出两点即可)。
(1) ;
(2) 。
【答案】见解析。
【解析】①用两盏规格相同的灯泡得出的结论不具有普遍性;
② 通过一组数据得出的结论无意义。
15.(23-24九年级上·贵州贵阳·期末)如图甲所示是探究并联电路中电流特点的实验电路图。
(1)按图接线,电流表接入电路图中的A点,这是为了测量小灯泡 所在支路的电流。闭合开关后,发现灯不亮,亮,且电流表的指针不偏转,产生这种现象的原因可能是灯 (选填“短路”或者“开路”);
实验序号
1
0.2
0.3
2.5
2
0.4
0.3
0.7
3
0.1
0.3
0.4
(2)排除上述故障后进行实验,三组实验的数据记录如上表,其中某次电流表示数如图乙所示,分析表中数据可发现其中一处记录的 A(填表中数据)有误,造成错误的原因是 。改正错误后,上述实验可得结论: (用公式表示)
(3)改变实验条件进行多次实验可验证规律的普遍性,其中第2、3组实验是采用了 (选填“改变电池数量”、“更换不同规格的灯”或“互换两奵的位具”)方式改变实验条件的,理由是 。
【答案】(1) 开路 (2) 2.5 电流表选用小量程却按大量程读数了 (3) 更换不同规格的灯 同一条支路的电流不变
【解析】(1)由图甲可知,电流表接入电路图中的A点,与灯泡串联,这是为了测量小灯泡所在支路的电流。
闭合开关后,发现灯不亮,亮,且电流表的指针不偏转,则说明电路是断开的,即与电流表串联的开路。
(2)根据表中数据可知:第2、3组数据满足
而第1组数据
故小明记录的实验数据中2.5A这个数据存在问题。
根据电流表大小量程之比为5∶1,造成该数据错误的原因应该是电流表选用小量程却按大量程读数了,实际电流为
改正错误后,由得出的实验数据可得出:在并联电路中,干路电流等于各支路电流之和,即
(3)通过对上面的数据分析可知,第2、3两次实验是更换其中一条支路中的小灯泡,即更换不同规格的灯来进行的;判断的依据是同一条支路的电流不变。
16.在探究并联电路的电压规律时,小明连接了如图所示的电路,并以此测量了电源电压U、L1支路的电压U1和L2支路的电压U2,并且发现U1=U2 =U,若要得到结论:并联电路中,各支路电压都等于电源电压,则下一步应进行的操作是( )
A.更换不同规格的灯泡,再做几次实验
B.将L1和L2的位置交换,再做几次实验
C.保持电源、灯泡不变,进行多次测量
D.改变电压表的量程,再做几次实验
【答案】A
【解析】由题意,一次实验结果具有偶然性,不能得出普遍性规律,下一步应改变电源电压或更换不同规格的灯泡,再做几次实验。改变电压表的量程,再做几次实验,实际上没有意义。
故选A。
三、利用串并联电路中电流、电压的特点解决电路计算问题
17.(2023·湖北鄂州)如图所示的实验电路,闭合开关S后,电流表A的示数为0.5A,电流表A1的示数为0.3A,下列说法正确的是( )
A. L1与L2串联
B. 开关S只控制L1
C. L1、L2的电流分别是0.3A、0.2A
D. L1、L2的电流分别是0.5A、0.3A
【答案】C
【解析】AB.由图中可知,电流从电源正极流出后,有两条流经路径,一条经过电流表A1、小灯泡L1、电流表A、开关S回到电源负极,一条经过小灯泡L2、电流表A、开关S回到电源负极,故可知L1与L2并联,开关S控制干路,电流表A1测流过L1的电流,电流表A测干路电流,故AB错误;
CD.由题意可知,干路电流为I=0.5A,流过L1的电流为I1=0.3A,故由并联电路的电流规律可得,流过L2的电流为I2=I-I1=0.5A-0.3A=0.2A
故C正确,D错误。故选C。
18. (2022广西玉林)如图所示,电源电压为3V,电压表示数为2V,则灯泡L2两端的电压为( )
A. 5V B. 3V C. 2V D. 1V
【答案】D
【解析】由电路图可知,两灯泡串联,电压表并联在L1两端,电压表测量L1两端的电压,灯泡L1两端的电压U1=2V;由串联电路电压的特点可知,L2两端的电压
U2=U-U1=3V-2V=1V
故D符合题意,ABC不符合题意。
19. 在图甲所示的电路中,闭合开关后电流表的示数如图乙所示。下列描述正确的是( )
A. 灯泡L1与L2并联 B. 电压表测L2两端的电压
C. 通过L1、L2的电流相等 D. 通过L1的电流为0.22A
【答案】C
【解析】AC.由图甲可知,电流从电源正极流出,依次经L1、L2后,再通过电流表、开关,回到电源的负极。因此灯泡L1与L2串联。由串联电路的电流特点可知,通过L1、L2的电流相等。故A错误,C正确;
B.电压表接在灯泡L1的两端,与灯泡L1并联,因此测灯泡L1两端的电压。故B错误;
D.由图乙可知,导线接在“0.6”接线柱上,因此电流表选择小量程,分度值为0.02A,读数为0.24A,所以通过L1的电流为0.24A。故D错误。
故选C。
20. (2022天津)如图所示的实验电路,闭合开关S后,电流表A的示数为0.5A,电流表A1的示数为0.3A,则通过小灯泡L1、L2的电流分别是( )
A. 0.3A,0.2A B. 0.2A,0.3A C. 0.5A,0.3A D. 0.5A,0.2A
【答案】A
【解析】由图中可知,小灯泡L1与L2并联,电流表A测干路电流,电流表A1测流过灯泡L1的电流,由题意可知,电流表A的示数为I=0.5A,即干路电流为0.5A,电流表A1的示数为I1=0.3A,即流过灯泡L1的电流为0.3A,由并联电路的电流规律可知,流过灯泡L2的支路电流为
I2=I-I1=0.5A-0.3A=0.2A
故A符合题意,BCD不符合题意。故选A。
21. 如图甲所示的电路中,当闭合开关后,两个电压表指针偏转均如图乙所示,则电灯L1和L2两端的电压分别为( )
A.4.8V,1.2V B.6V,1.2V C.1.2V,6V D.1.2V,4.8V
【答案】D
【解析】由图可知,两灯串联,电压表V1测电源电压,电压表V2测L1两端的电压,两个电压表指针偏转均如图乙所示,说明选择的量程不同,则V1示数为6V,V2示数为1.2V,所以L1两端的电压为1.2V,L2两端的电压为U2=U-U1=6V-1.2V=4.8V
故D符合题意,ABC不符合题意。
22.夜幕降临,道路两侧彩灯五光十色,霓虹灯闪跃跳动,扮靓着城市。一般会使用如图所示的小彩灯串联成电路,一个彩灯熄灭后,其余灯 ___________;如果有一串节日彩灯上有50只相同的小灯泡,接到220V的照明电路中,50只小灯泡都发光,如果电源插头处的电流为200mA,那么,通过每只小灯泡的电流是 _____A,判断的依据是 ___________。
【答案】亮,0.2,串联电路中电流处处相等。
【解析】生活中的小彩灯是“串联”的,由于串联电路中电流只有一条路径,各用电器不能独立工作,相互影响,但如此结构的小彩灯,灯丝断了,金属丝还连接着,一个小彩灯熄灭后,其余灯仍亮。
串联电路中电流处处相等,若电源插头处的电流是200mA,那么,通过每只灯泡的电流都是200mA,即0.2A。
23. (2022江苏徐州)如图所示,电源电压为3V,开关闭合后,电流表A的示数为0.3A,电流表A1的示数为0.2A灯泡L1、L2的连接方式是 联,灯泡L1两端的电压为 V,通过灯泡L2的电流为 A。
【答案】 并 3 0.1
【解析】由电路图可知,灯泡L1、L2并列的接在电路两点间,所以L1、L2的连接方式是并联。
根据并联电路电压特点可知,L1和L2两端的电压等于电源电压,所以灯泡L1两端的电压为3V。
由电路图可知,电流表A1测通过L1的电流,电流表A测干路电流,根据并联电路电流特点可知,通过灯泡L2的电流为
I2=I-I1=0.3A-0.2A=0.1A
24.(23-24九年级上·河南南阳·期末)如图所示,电源电压恒定,当开关S1闭合、S2断开时,电压表的示数为3V;当S1断开、S2闭合时,电压表的示数为4.5V。当S1、S2都闭合时,电压表的示数为 V 。
【答案】4.5
【解析】当开关S1闭合、S2断开时,电压表测量的是L1两端的电压,灯泡L1和L2串联,此时L1两端的电压为3V;当S1断开、S2闭合时,灯泡L1和L2串联,电压表测量的是电路的总电压(电源电压)为4.5V;当S1、S2都闭合时,灯泡L2被短路,电压表测量的是电源为4.5V。
25. 如图所示电路,灯泡、的连接方式是_______。在闭合开关后,如果电流表示数为0.5A,电流表示数为0.3A,则通过小灯泡的电流是_______A。
【答案】 并联 0.2
【解析】由电路图可看出,电路中电流从正极流出经过开关和电流表A1后分成两条支路,一条是L1,另一条L2和A2,最终一起流回负极,所以灯泡、的连接方式是并联。
由图,电流表A1测干路电流,即I=0.5A;电流表A2测支路L2中的电流,即通过灯L2的电流I2=0.3A;由并联电路的电流规律得,通过支路L1的电流为
I1=I- I2=0.5A-0.3A=0.2A
26. 如图所示,电源电压不变,灯L1、L2完全相同。闭合S1,断开S2、S3,灯L1、L2是____联的。闭合S1、S2,断开S3,电压表示数为U1;闭合S1、S3,断开S2,电压表示数为U2,则_________。
【答案】 串 2∶1
【解析】闭合S1,断开S2、S3,灯L1、L2串联,电压表没有接入电路。
闭合S1、S2,断开S3,灯L1、L2串联,电压表测量电源电压,即电源电压为U1;闭合S1、S3,断开S2,灯L1、L2串联,电压表测量L2两端的电压,又两灯完全相同,则L1和L2两端电压相等,根据串联电路的总电压等于各用电器两端的电压之和,则
27.如图所示,电源电压为3V,闭合开关S后,电流表A的示数为0.54A,电流表A1的示数为0.2A,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。
【答案】0.2 0.34 3
【解析】由图知,两灯泡并联,电流表A测干路电流,A1的测量支路L1的电流,则通过小灯泡L1的电流I1=0.2A。因并联电路干路电流等于各支路电流之和,则小灯泡L2的电流为
电压表V测L2两端电压,因为并联电路,各支路两端电压都相等,并等于电源电压,即
,
电压表V的示数为为3V。
28.如图甲所示的电路中,电源两端的电压恒为3V。闭合开关,此时电压表的示数如图乙所示,图中电压表的示数为 V,灯泡L1两端的电压为 V;当L1突然烧断,此时电压表 示数(选填“有”或“无”)。
【答案】 2.3 2.3 有
【解析】根据电路图可知,小灯泡L1、L2串联,闭合开关,电压表与L1并联,即电压表测的是L1两端的电压。已知电压表选用的小量程,电压表分度值为0.1V,示数为2.3V,即L1两端的电压是2.3V。
当L1突然烧断,此时电压表串联在电路中,测量电源电压。则此时电压表示数为3V。
29. (1)在图甲所示电路中,电压表V1的示数为2.5V,电压表V2的示数应为 V,电压表V的示数应为 V。
(2)在图乙所示电路中,电压表V1的示数为2.5V,电压表V2的示数为3.8V,电压表V的示数应为 V。
【答案】(1) 2.5 2.5 (2)6.3
【解析】(1)由甲电路图可知,两灯泡并联,电压表V1测L1两端的电压,电压表V2测L2两端的电压,电压表V测电源的电压,因为并联电路中各支路两端的电压相等且等于电源电压,所以V2的示数应为2.5V,电压表V的示数应为2.5V。
(2)由乙电路图可知,两灯泡串联,电压表V1测L1两端的电压,电压表V2测L2两端的电压,电压表V测电源的电压,因为串联电路中总电压等于各分电压之和,所以电压表V的示数即电源的电压为:U=U1+U2=2.5V+3.8V=6.3V。
30. 在探究并联电路中电流的特点时,小李同学测得两条支路中的电流分别为0.50A和0.36A,那么干路中的电流是多少?测量时,干路中的电流表的量程应选用的是0-0.6A还是0-3A?为什么?
【答案】0.86A;0-3A。
【解析】因为并联电路中干路中的电流等于各支路中的电流之和,所以干路电流等于0.86A;0.86A大于0.6A,所以应该选用0-3A量程。
31. 如图所示电路,请根据表盘读数回答下列问题:
(1)L1两端的电压U1是多大?
(2)L2两端的电压U2是多大?
(3)L1、L2串联的总电压U是多大?
(4)电源电压是多大?
【答案】(1)1.3V;(2)1.7V;(3)3V;(4)3V
【详解】(1)(2)由图可知,V1、V2的量程都为0∼3V,分度值都为0.1V,示数分别为1.3V和1.7V,L1两端的电压U1是1.3V,L2两端的电压U2是1.7V。
(3)串联电路两端电压等于各部分电压之和,所以L1、L2串联的总电压为
(4)电源电压为3V。
32. 如图甲所示电路,闭合开关S和S1,两只电流表指针偏转均如图乙所示,则通过两个灯泡的电流分别为多少?
【答案】0.24A,0.96A
【解析】如图,闭合开关S和S1,两灯并联,电流表A测干路电流,电流表A1测通过L1的电流。根据并联电路电流规律可知,电流表A选择大量程,示数为1.2A,电流表A1选择小量程,示数为0.24A,即通过L1的电流为0.24A,通过L2的电流为
I2=I-I1=1.2A-0.24A=0.96A
答:通过L1的电流为0.24A,通过L2的电流为0.96A。
33.如图所示,用电压表分别测量L1两端的电压U1、L2两端的电压U2 以及L1、L2串联的总电压U ,请根据表盘读数回答下列问题:
(1)L1两端的电压U1是多大?
(2)L2两端的电压U2是多大?
(3)L1、L2串联的总电压U是多大?
(4)电源电压是多大?
(5)如果把电流表A接入电源正极和L1之间,示数为0.2 A,通过L1、L2的电流分别是多少?
【答案】(1)1.3V (2)1.7V (3)3V (4)3V (5)0.2A,0.2A
【解析】(1)由图可知,电压表所选量程为0~3V,分度值为0.1V,示数为1.3V,因此L1两端的电压。
(2)由图可知,电压表所选量程为0~3V,分度值为0.1V,示数为1.7V,因此L2两端的电压
。
(3)由于两灯泡串联,根据串联电路两端电压等于各部分电压之和,可知L1、L2串联的总电压U=U1+U2=1.3V+1.7V=3V
(4)电源电压等于L1、L2串联的总电压,所以电源电压是3V。
(5)串联电路电流处处相等,如果把电流表A接入电源正极和L1之间,示数为0.2 A,则通过L1、L2的电流均为0.2A。
四、作图问题
34. 如图,在探究“并联电路电压的关系”时,小明想把两个灯泡并联起来,用电压表测量并联电路的总电压,请你用笔帮他画出连接的电路。
【答案】如图所示
【解析】为使两灯并联,从电源正极依次连接左边灯泡、开关回到电源负极,然后将右边的灯泡并联在已经连接的灯泡两端;电源由两节干电池组成,即电源电压为3V,所以电压表选用小量程并联灯泡两端
35. 课堂上做“探究串联电路中各处电流的关系”的实验时,每个实验小组只有一个电流表.实验完成后,小明借来其他小组的电流表,同时测量三个位置的电流以验证探究的结果.图中有三个电流表和两个小灯泡,请你按小明的设计在图中画出连线,注意连线不要交叉.
【答案】如图所示
【解析】电流表应与被测电路串联,根据图示电路图连接电路。
36. 小明用三个电流表和两个灯泡做实验,检验并联电路干路电流是否等于各支路电流之和,其连接的电路如图所示。这个电路中有一根导线接错了,请在这根导线上打“×”,然后画出正确的连接位置。
【答案】如图所示
【解析】要探究并联电路的电流关系,所以应将两灯泡并联,三个电流表分别测量干路和支路电流,所以需通过改动L2与负极相连的导线,将负极与灯泡L2相连的导线改接左下电流表的负接线柱。
37. 请用黑色中性笔作图(温馨提示:可以先用铅笔画好,再用中性笔描):根据电路图甲,在图乙的实物图上已经画好了一部分连线,请用笔画出剩余的连线。已知电流表的示数是1.2A,通过小灯泡的电流是0.7A。
【答案】如图所示
【解析】由电路图可知,两个灯泡并联,电流表A2测L1的电流,电流表A1测干路电流,支路L2已联入电路,电流表A2与灯泡L1串联后与灯泡L1并联,电流表A2的示数
电流表A2接入小量程即可,实物图如图
38. 请用笔画线代替导线,按要求连接电路。
(1)两只灯泡连成并联电路;
(2)电流表测量干路电流、电流表测量通过的电流。
【答案】如图所示
【解析】L2与L1并联,电流表A1测干路电流,所以L2左端接线柱的导线要接在A1与L1之间;电流表A2测量通过L1电流,所以L2右端接线柱的导线要接在A2与电源正极之间。电路如下:
五、电路故障问题
39.(23-24九年级上·福建泉州·期末)如图,灯L1、L2完全相同,闭合开关S,只有一盏灯亮,且两个电表均有示数,其故障可能是( )
A. 灯L1开路 B.灯L1短路 C.灯L2开路 D.灯L2短路
【答案】A
【解析】分析电路为L1、L2并联,电流表测L2支路电流,因为并联电路中不能发生短路,则故障应为断路,因闭合开关S,只有一盏灯亮,且两个电表均有示数,说明L2支路未发生故障,则故障为灯L1断路,故A符合题意,BCD不符合题意。故选A。
40.(23-24九年级上·广东河源·期末)如图所示电路,电源电压不变,闭合开关,灯L1,L2均发光,几分钟后两灯熄灭,若是L1或L2断路造成的,为检测电路故障,以下方案不可行的是( )
A.将一根导线接在L1两端 B.将电压表并联在L2两端
C.用与L2规格相同且完好的灯泡替换L2 D.将电流表串联在两灯之间
【答案】D
【解析】A.导线并联在L1两端时,若L2发光,则是L1断路,若L2不发光,则是L2断路,故A不符合题意;
B.将电压表并联在L2两端,若示数等于电源电压,则是L2断路,若示数为0,则是L1断路,故B不符合题意;
C.用与L2规格相同且完好的灯泡替换L2,若灯L1,L2均发光,则是L2断路,若灯L1,L2均不发光,则是L1断路,故C不符合题意;
D.将电流表串联在两灯之间,由于L1或L2断路,则电流表的示数始终是0,不能检测出电路故障,故D符合题意。故选D。
41.(23-24九年级上·福建莆田·期末)如图所示的电路中,闭合开关,甲、乙两灯均发光,过一会儿,其中一个灯泡突然熄灭,电压表示数减小到几乎为零,电流表示数增大,造成此现象的原因可能是( )
A.甲灯短路 B.甲灯断路 C.乙灯短路 D.乙灯断路
【答案】C
【解析】由图知,两灯泡串联,电流表测量电路的电流,电压表测量灯泡乙两端的电压;
A.如果甲灯短路,乙灯泡发光,电路中有电流,电流表有示数,电压表与电源两端相连,电压表有示数,故A不符合题意;
B.若甲灯断路,两个灯泡都不发光,电流表没有示数,电压表与电源两端不相连,电压表没有示数,故B不符合题意;
C.若乙灯短路,电压表也同时被短路,即电压表示数减小到几乎零,甲灯泡发光,由于乙灯泡被短路,电路的电阻减小,电路中的电流增大,电流表示数增大,故C符合题意;
D.若乙灯断路,甲灯泡不发光,电流表没有示数,即电流表的示数减小到为零,电压表与电源两端相连,电压表示数增大,故D不符合题意。 故选C。
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