内容正文:
五、串、并联电路的特点
【题型导航】
【重难题型讲解】 1
题型1 串、并联电路中电流与电压的规律 1
题型2 串、并联电路特点的实验探究 6
题型3 串、并联电路特点的应用 11
题型4 电路故障判断 14
【能力培优练】 16
【链接中考】 21
【重难题型讲解】
题型1 串、并联电路中电流与电压的规律
1. 串联电路中的电流电压规律
串联电路中电流的规律:串联电路中电流处处相等,任何电器元件,不管规格是否相同,只要串联在同一电路中,电流就必然相等,
串联电路中电压的规律:串联电路中,电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和,总电压即电源电压,串联起来的各用电器电压相加必和电源总电压相等。
【注意】灯泡的亮度并不是由电流大小决定的,只有完全相同的灯泡,才可以通过电流大小来比较灯泡亮度。当两个不同的灯泡串联在同一电路时,它们的亮度不同,但电流必然相等。
2.并联电路中的电流电压规律
并联电路中电流的规律:干路电流等于各支路电流之和。
并联电路中电压的规律:电路两端的总电压与各支路两端的电压相等。
▲拓展培优
电流表与电压表大小量程5倍关系的应用
普通电流表与电压表的大小量程间存在5倍关系,当两个电表指针指在同一位置,但电流电压又不可能相等时(如两个电流表分别测量并联电路干路和一个支路的电流),较大的数据必是教小数据的5倍,然后再根据串、并联电路本身的电流电压规律即可推断其他用电器的电流电压。
【归纳总结】 串联电路的电流相等,并联电路的电压相等,剩下的总量等于其他之和。
【典例1-1】如图所示,设电流表的示数分别为,当时, , A。
【跟踪训练1】如图所示是“探究串联电路电流特点”的实验电路图。实验中某同学发现两个串联的小灯泡中,发光,不发光,造成其中不发光的原因可能是( )
A.通过小灯泡的电流比中的小 B.小灯泡的灯丝断了
C.小灯泡被短路了 D.小灯泡靠近负极
【跟踪训练2】如图,粗导线与细导线横截面相连,导线A的直径小于B,如果通过导线A的电流为I1,通过导线B的电流为I2。电流的大小关系是I1 I2;(选填“<”、“>”或“=”),如果在实验中,电流表接入了0-3A量程,却错把读数按0-0.6A量程读成0.18A,则实际电流的大小是 A。
【典例1-2】在如图甲的电路中,当闭合开关S后,电路正常工作,两只电压表指针均为如图乙所示,则电阻两端的电压和电源电压分别是( )
A.6V 7.5V B.6V 1.5V C.1.5V 7.5V D.7.5V 1.5V
【跟踪训练1】如图甲所示,电源电压保持不变,当S₁,S₂都闭合时,电压表示数如图乙所示;当闭合断开时,电压表示数为3V;那么,都断开时,和两端的电压分别为( )
A.8.5V和1.5V B.1.5V和8.5V C.5.5V和3V D.3V和5.5V
【跟踪训练2】结合下列条件,分析如图所示的电路,完成计算。
(1)若a、b两表均是电压表,示数分别为7V和8V,电源电压为10V,则各灯两端的电压分别是多少?
(2)若a、b两表均是电流表,示数分别为0.7A和0.8A,通过开关的电流为1.2A,则通过各灯的电流分别是多少?
【典例1-3】如图所示的电路中,开关S闭合后,电流表的指针偏转了表盘(有刻度部分的)的,电流表的指针偏转了表盘的,所用的电流表均有0~0.6A与0~3A两个测量范围,则通过灯泡和的电流分别是多大?
【跟踪训练1】如图所示的电路中,当和 闭合、 断开时,灯泡L1、L2的连接方式是 (填“串联”或“并联”) 。若将 和 分别换接实验室常用的双量程电流表,发现两只电表的指针偏转的角度相同,那么流过、的电流之比是 。
【跟踪训练2】如图甲所示电路,开关S闭合后,两灯泡都发光,电流表的指针偏转如图乙所示,则通过的电流为 A;接下来小明将换成,其他条件未变,闭合开关后,两灯泡均发光,发现两个电流表的指针偏转角度相同,则通过的电流为 A。
【典例1-4】如图,电源电压不变。闭合开关S1和S2,小灯泡L1和L2均正常发光,电流表有示数。下列分析正确的是( )
A.小灯泡L1和L2串联
B.若断开开关S2,电流表示数会变小
C.若小灯泡L1比L2亮,原因是小灯泡L1两端的电压比L2两端的电压大
D.若只闭合开关S2,电路中只有小灯泡L2发光
【跟踪训练1】如图甲所示,当开关闭合后,电流表、和电压表的指针均如图乙所示,已知两电流表均有“”、“0.6”、“3”三个接线柱,电源电压不变,请回答:
(1)电源电压、灯两端的电压和两端的电压之间满足: (选填“”、“”或“”)。
(2)求灯的电流和的电流
【跟踪训练2】一电路中有两灯泡都在工作,用电压表测出两灯泡两端的电压相等,则下列说法正确的是( )
A.两灯泡一定是并联的 B.两灯泡一定是串联的
C.两灯泡可能是串联也可能是并联 D.无法判断
题型2 串、并联电路特点的实验探究
1. 实验过程中的注意事项
(1)安全第一——连接电路时,开关必须处于断开状态。防止连接错误电路,造成电源短路或元件损坏,甚至引发危险。 在最后一步准备开始实验前,才能闭合开关;每次更改电路连接,都必须先断开开关;
(2)电表使用——“三正确”
正确连接:电流表必须串联在被测电路中。(像电线一样接进去);
电压表必须并联在被测用电器(或电源)两端。(像“螃蟹”一样夹住被测对象);
正负接线柱要接对: 必须保证电流从电表的“+”接线柱流入,“-”接线柱流出。
正确选择量程:
在不能估计电流/电压大小时,应采用试触法:先用大量程快速接触一下,然后根据指针偏转情况选择合适的量程。
正确读数:
视线要与表盘垂直,避免视差。
认清所选量程及其对应的分度值。实验室常用电表有两个量程(如0~0.6A/3A, 0~3V/15V),务必看清你连接的是哪一个接线柱,就读哪一排刻度。
★特别提醒
实验时经常会更换不同规格的电器多次测量,目的是为了避免实验的偶然性,使得出的“电流、电压关系”结论更具普遍性。
【归纳总结】 连接电路时,开关要断开;电流表要串联,电压表要并联;电流要正进负出:注意量程和分度值;为探究普遍规律,需要多次测量。
【典例2-1】物理小组的同学在学习串、并联电路的相关知识后,对“串并联电路电流、电压的特点”相关实验进行复习:
2.8
2.8
2.8
在探究“并联电路电压特点”的实验中:
(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,接下来他应该怎样操作:
(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: ;在纠正了上面实验中的问题后,小明继续探究“并联电路中的电流特点”的实验:
(3)在处安装电流表并闭合开关后,电流表示数为,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,灯突然熄灭,此时电流表的读数会 。(选填“增大”“减小”或“不变”)
小红利用相关器材同时进行实验探究:
(5)如图丙所示,是小红所用的、两个灯泡的图像,请根据图像所给信息进行计算,若两灯泡串联在电路中(如图丁所示),此时电流表的示数为0.3A,保持电源电压不变,将两灯泡的连接方式改为并联(如图戊所示),求此时电流表的示数 。
【跟踪训练1】探究并联电路电流规律的实验中。
(1)电流表应 连接在被测电路中。若要测量干路电流,则电流表连接在图甲中的 点。
(2)请将图乙实物图补充完成,连接完成后电流表只测的电流 。
(3)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,原因是 。
(4)在测量A处的电流时,发现电流表的指针偏转如图丙所示,原因是 。在排除故障后,电流表的示数如图丁所示,则电流表的示数为 A。为了使实验的结论更具有普遍性,应采用更换规格 的灯泡的方法进行实验。
(5)排除故障后,小组进行了三次实验,分别测出如表的数据:
0.18
0.20
0.18
0.20
0.24
0.16
0.38
0.44
0.34
由此可以初步得出并联电路的电流规律: (用表中符号表示)
【跟踪训练2】为了探究并联电路的电流规律,小吉同学设计了如图甲所示的电路进行实验。
(1)连接电路时,开关应处于 状态;
(2)图乙实物图中,电流表测量图甲中 处电流(选填“A”、“B”或“C”);图乙中移动一根导线,就可以测量C处的电流,请你在移动的导线上画“”,并用笔画线表示导线正确连接电路。
(3)电流表测量C处电流的示数如图丙所示,则电流表的示数为 A;
(4)小吉同学接着测量A、B两处电流并把数据记录在表中,如下表所示。他便得出结论:在并联电路中,干路电流 各支路电流之和(选填“大于”、“小于”或“等于”);同组的小华认为他的这种做法不合理,请你帮小华说明理由: 。
A点的电流
点的电流
C点的电流
第一次测量
0.66
0.42
(5)小吉又利用器材设计了如丁图所示的电路,在不拆电路的情况下,只通过控制开关,直接测量和的电流大小,他的方案 (选填“可行”或“不可行”)。
【典例2-2】在“探究串联电路电压的特点”活动中
。
2.2
1.6
3.8
(1)如图所示,连接电路时,至少需要 根导线;实验中应选择规格 的小灯泡;
(2)根据电路图,请用笔画线代替导线,连接图乙中的实物图;
(3)小刚用电压表测量两端的电压时,直接选用0~3V的量程,小丽说这样不行,规范的操作方法是先用 的量程进行试触,如果试触结果不超过3V,再改用小量程测量;
(4)小丽保持电压表的B连接点不动,只断开A连接点,并改接到C连接点上,测量两端的电压。她能否测出。两端电压? ,理由是 ;
(5)小刚分别测出AB、BC、AC间的电压记录在表格中,分析实验数据后得出结论。请对小刚的做法进行评价: ;
(6)小刚接下来又按正确的方法测出了一组AB、BC及AC间的电压,分别为 ,。UAC的示数如图丙所示,可读出= 。根据测量结果,在误差允许范围内,可以得出的结论是: (用给出的符号表示)。
【跟踪训练1】在探究“串联电路中电压特点”的实验中,小明同学设计了如图甲所示的实验电路;
(1)请在图乙中正确连接电压表,使其测量B、C之间电压 ;
(2)将电压表的两端分别连到A与B、B与C、A与C上,测量电压UAB、UBC、UAC,换用不同小灯泡进行实验,测得的数据记录在下表中;
实验次数
UAB/V
UBC/V
UAC/V
1
1.6
1.3
2.9
2
2.0
0.9
2.9
3
1.5
2.9
(3)改变两个小灯泡的规格,重做上述实验,其中第3次A与B两点间的电压如图丙所示,其示数是 V。分析实验数据,可得到串联电路的电压规律是: ;(用符号UAB、UBC、UAC表示);
(4)实验中更换不同规格的小灯泡进行了3次实验,下列实验中进行多次测量的目的与本实验不相同的是 。
A.测量物体的长度;
B.探究串联电路中电流的规律;
C.探究摩擦力大小的影响因素。
【跟踪训练2】小明和小华同学在“探究串联电路中电压的规律”实验中,都设计了如图甲所示的电路。
(1)请根据如图甲所示的电路图用笔画线代替导线将如图乙所示的实物电路连接完整;
(2)连接电路前,小明发现电压表指针如图丙所示,接下来他要对电压表进行的操作是 ;
(3)小明根据图甲连接好电路,闭合开关后,发现两灯泡不亮,电压表的示数为零,若只有灯泡L1或L2中的一处发生故障,则故障是 。
(4)排除故障后,小明完成了实验,并把数据记录在下表中;
UAB/V
UBC/V
UAC/V
1.4
1.4
2.8
分析实验数据得出两个实验结论:①串联电路两端的电压 串联电路中各部分电路两端的电压之和;②串联电路中各部分电路两端的电压相等;
(5)实验结束后小明和小华互相交流,小华指出结论②是错误的,造成该结论错误的原因是 ;另外,小明的实验在设计方案上还存在不足之处: ;
(6)小明和小华在交流的过程中一致认为,为了节省时间,利用原来的电路图,在测量灯泡L2两端的电压时,电压表所接的B接点不动,只断开A接点,并把接线改接到C接点上,这个方法 (选填“能”或“不能”)测出灯泡L2两端的电压,理由是 。
题型3 串、并联电路特点的应用
1. 串、并联电路特点
特点
串联电路
并联电路
电流路径
电流只有一条路径,无分支
电流至少两条路径,有分支
电流特点
电流处处相等:I=I1=I2
干路电流等于支路之和:I=I1+I2
电压特点
总电压等于各用电器电压之和:U=U1+U2
总电压与各支路电压相等:U=U1=U2
开关作用
一个开关控制所有用电器,开关的位置改变不影响其控制整个电路的能力.
干路开关控制所有,支路开关只控制其所在支路。各支路工作状态互不影响。
工作独立性
互相影响。任意一个用电器断开,所有用电器停止工作。
互不影响。任意一个支路的通断,不影响其他支路的正常工作。
2. 应用电流、电压特点进行电路分析
(1) 串联电路的应用:
电流处处相等:如果我们已知通过其中一个用电器的电流,我们就知道了整个电路的电流。
电压相加:如果我们知道了总电压和其中几个用电器的电压,可以求另一个用电器的电压。
(2)并联电路的应用:
电压相等:这是并联电路最重要的特性。每个用电器两端的电压都等于电源电压。这意味着并联的用电器(如家用电器)都能在额定电压下正常工作。
电流相加:如果我们知道干路电流和某些支路电流,可以求另一支路电流。
▲拓展培优
串联电路的电流一定相等,但电流相等的电路不一定串联,同理并联电路的电压相等,但电压相等的电路也不一定是并联。 电流与电压的分配原则与用电器自身的性质有关,所以进行实验探究时需要更换不同规格的电器元件多次测量,便于探究普遍规律。
【典例3-1】如图所示的电路中,电源电压不变,两个灯完全相同。开关S闭合后,设电压表的示数为,电流表的示数为。
(1)若甲、乙、丙都是电压表,灯、能不能发光? 若甲、乙、丙都是电流表,相当于电路处于 状态。
(2)若甲、丙为电流表,乙为电压表,写出和,和的关系式 。
(3)若甲、丙为电压表,乙为电流表,写出和,和的关系式 。
【跟踪训练1】在如图(a)所示的电路中,电流表A1的示数是1.6A,电流表A2中的示数为0.8A,通过灯泡L2的电流如图(b)所示。电流表A3的示数是 ,通过灯泡L1的电流是 ,通过L2的电流是 。
【跟踪训练2】如图所示电路,当开关S闭合时,电流表A、A1、A2的示数分别为0.9A、0.7A、0.5A,下列判断正确的是( )
A.灯泡L1、L3发光、灯泡L2不发光
B.电流表A2测量灯泡L1中的电流
C.灯泡L2中的电流方向向下
D.通过灯泡L1、L2、L3的电流分别为0.2A、0.3A、0.4A
【典例3-2】如图所示电路,电源电压为9V,只闭合开关S₁,电流表的示数为0.2A(已知并联的两条支路电流互不影响)求:
(1)只闭合开关S₁,则通过L₂的电流为多少?
(2)只闭合开关S₂,若电压表的示数为3.6V,则L₁两端的电压为多少?
(3)闭合开关S₁、S₂ 、S,若电流表的示数为0.6A,则通过L₂的电流为多少?
【跟踪训练1】如图所示的电路中,电源电压不变,当开关S闭合时的示数为6V,的示数为3V,则电源电压为 V;若用电流表和分别替换电压表和,断开开关S时,电流表的示数为0.75A,的示数为1.2A,则通过灯泡的电流为 A。
【跟踪训练2】如图所示,两灯的连接方式是 。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L2的电流为 A,电压表V的示数为 V。若L1的灯丝突然被烧断,则电压表的示数将 。
题型4 电路故障判断
电路故障判断的关键依然是电路中电流路径的分析。
故障分析的逻辑基石:无论电流表还是电压表,只要电表有示数,即有电流经过电表,电表所在路径一定没有断路。(电压表相当于断路只是因为通过电压表的电流极小,一般情况忽略不计,实际上电压表上一样有电流流过)
电器元件发生短路时,可将之直接当作导线处理,实际解题过程中,常假设某某电器断路或短路做电流路径勾画,结合实际情况对照判断。
【归纳总结】 短路作导线,断路当不通,有示数无断路。电流路径是关键。
【典例4-1】在如图所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S后观察到电压表V的示数为0。已知电路中仅有一处故障,且只发生在电阻R1、R2上,现在电路中再串联一个电流表,则( )
A.若电流表示数不为0,故障一定是R1断路 B.若电流表示数不为0,故障一定是R2短路
C.若电流表示数为0,故障一定是R2断路 D.若电流表示数为0,故障一定是R2短路
【跟踪训练1】如图所示,电源电压不变,闭合开关S,灯泡L1、L2都发光,一段时间后,其中一个灯泡突然熄灭,而电流表和电压表的示数都不变,则产生这一现象的原因可能是( )
A.灯泡L1断路 B.灯泡L1短路
C.灯泡L2断路 D.灯泡L2短路
【跟踪训练2】如图所示,闭合开关,一盏灯亮另一盏灯不亮,电流表有示数,而电压表几乎无示数,发生此故障的原因可能是( )
A.L1断路 B.L2断路 C.L1短路 D.L2短路
【能力培优练】
1.如图所示,闭合开关,两灯都正常发光,电流表和电压表都有示数。若灯L2断路,则电流表和电压表的读数将( )
A.变大;变大 B.不变;变大
C.变小;不变 D.都变为零
2.小欣同学在做“探究串联电路中电压的规律”实验时,连接了如图所示的电路,闭合开关后,发现两灯均不亮,经检查,电路连接正确。小欣同学用电压表检查该电路的故障,测量结果如表格所示。若电路中仅有一处发生故障,根据表中数据可知,发生故障的电路元件为 (选填“L1”、“L2”或“S”),该故障为 (选填“短路”或“断路”)。粗心的小欣同学忘了记录当电压表接在AC两点时的数据,你认为电压表接AC两点时的测量结果为 V。
位置
AB
BC
CD
AC
AD
电压U/V
0
3
0
3
3.在如图所示的电路中,电源电压为6伏保持不变。开关S从断开到闭合,电压表和电流表的示数均不变,若电路中仅有一处故障且只发生在电阻R1、R2上,请根据相关信息,写出电压表和电流表的示数及相对应的故障。
4.在图甲所示电路中,闭合开关后,两个电压表指针偏转均为图乙所示,电阻R1和R2两端的电压分别为( )
A.4.8V,1.2V B.6V,1.2V C.1.2V,6V D.1.2V,4.8V
5.如图是电路图中的一部分,已知通过灯泡L1的电流为0.4A,通过L2的电流为0.6A,电流表的示数如图所示,则下列判断正确的是( )
A.电流表的示数为0.2A
B.电流表在干路上
C.L1和L2是串联
D.如果将小灯泡L2拧下来,L1将熄灭
6.如图所示,开关闭合后,发现小灯泡不发光,电流表几乎无示数,电压表的示数接近电源电压。如果电路中只有一处故障,则故障是( )
A.小灯泡断路
B.小灯泡短路
C.电流表短路
D.滑动变阻器断路
7.如图所示,电源电压不变,闭合开关S,电压表V1的示数为5V,电压表V2的示数为2V。下列说法中正确的是( )
A.电源两端电压为7V
B.L1两端电压为2V
C.断开开关,只将电压表V2换成电流表,则L1与L2串联
D.断开开关,将两个电压表都换成电流表,则L1与L2并联
8.如图所示的电路,闭合开关S1、S后,两灯均发光。下列说法不正确的是( )
A.灯L1、L2是并联的
B.电流表A1示数大于A2示数
C.断开S1后,电流表A1的示数变小
D.断开S1后,电流表A2和A1的示数相同
9.如图所示的电路中,闭合开关后,电流表、和的示数分别为、和,则流过、和的电流分别为( )
A.2A、2A和2A B.2A、1A和3A C.3A、1A和2A D.1A、2A和3A
10.如图甲所示是“探究并联电路中干路电流与各支路电流的关系”的实验电路,用电流表分别测量、B、C三点的电流,其中点的电流为0.24A,点的电流如图乙所示,则 A。
11.如图所示,若将两个开关都闭合时,电流表A1是测量流过 的电流,A1和A2的指针偏转角度相同,且电流表有两个测量范围分别为0~0.6A和0~3A,此时通过L1、L3的电流之比为1∶8,当将控制L1的开关S1断开,发现A2的示数减少了0.28A,那么两开关都闭合时流过L2的电流为 A。
12.如图甲所示的电路,电源电压为14V,当开关S断开时,发现V1、V2两个电压表指针偏转均为图乙所示,则L2两端的电压为 V;当开关S闭合时,V2的示数为3.5V,则L2两端的电压为 V。
13.如图甲所示的电路中,如图乙所示电流表A1示数为 A,电流表A2指针位置与A1相同,则通过小灯泡L2的电流是 A。图丙的电路中是两个双量程(3V和15V)的电压表,若两电压表指针位置也相同,V1和V2两电压表示数之比为 ,则此时两灯L1、L2两端电压之比为 。
14.“探究串联电路中各处电流的关系”实验。
(1)将两个规格不同的灯泡串联在图甲电路中,闭合开关,灯泡都发光,三个电流表示数如图乙所示,该串联电路中的电流为 A;
(2)为了使实验结论更具有普遍性,需要换用 的灯泡进行多次实验。但是实验盒里没有更多的灯泡,于是将滑动变阻器串联在电路中如图所示。闭合开关,适当调节滑动变阻器的滑片,发现电流表示数都变小,发光,不发光.该现象可能是由于灯泡发生了 故障引起的,也可能是电路没有任何故障。为了检验灯泡是否发生了故障,下列操作和判断正确的是( );
A.只将滑动变阻器的滑片调到最右端,若灯泡不发光,则发生了故障
B.只用一根导线连接EF,若灯泡的亮度不变,则没有发生故障
C.只用一根导线连接GH,若灯泡发光,则没有发生故障
D.只将灯泡拧下来,若灯泡的亮度不变,则发生了故障
(3)下表是为这个实验设计的记录实验数据的表格,请将表格的设计补充完整 ;
序号
示数
示数
示数
1
2
3
(4)排除电路故障,调节滑动变阻器的滑片测量了三组不同的数据,根据测量的实验数据可知串联电路中各处电流的关系的表达式是(用测量的物理量符号表示):
15.小海做“探究并联电路中电流的规律”的实验。
(1)实验开始前,小海检查器材时发现电流表指针的位置如图甲所示,出现这种情况的原因是 ;
(2)闭合开关,电流表示数如图丙所示为 A;
(3)小海测量L2的电流,想在图乙电路图只改动一根导线来测量L2的电流,请你在图中改动的导线上画“×”,并补画上改动后的导线 ;
(4)按(3)改动好电路,闭合开关,电流表的偏转和图丙一致,通过灯泡L1的电流为 A;
(5)若闭合开关后,小海发现两灯都发光,由于导线弯曲较乱,一时无法确定电路是串联还是并联,请你帮他想出一种简单可行的判断方法: 。
【链接中考】
1.(2022·江苏盐城·中考真题)如图所示是小明设计的模拟调光台灯电路。闭合开关后,灯泡不亮,电流表无示数,电压表有示数,小明检查后发现有一处故障,该电路的故障可能是( )
A.电流表断路 B.电压表短路 C.铅笔芯断路 D.灯泡断路
2.(2022·江苏南通·中考真题)如图所示电路,闭合开关S,灯泡L不亮且电流表和电压表均无示数,用电压表检测电路,当电压表分别接a、b两点和b、d两点时,电压表均无示数,接c、d两点时电压表有示数,则可判定( )
A.变阻器短路 B.灯泡短路 C.开关断路 D.电流表断路
3.(2024·江苏苏州·中考真题)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: 。
4.(2025·江苏徐州·中考真题)小明用两个小灯泡探究串联电路电压的特点。
(1)实验电路如图a所示,请用笔画线表示导线,将电路连接完整;
(2)连接好电路,闭合开关,发现电压表有示数,两个小灯泡都不亮。故障原因可能是( )
A.短路 B.短路 C.开关断路 D.或断路
(3)故障排除后进行实验,电压表的示数如图b所示,电压为 V;
(4)用电压表测出小灯泡两端电压为2.5V,两端电压也为2.5V。小明由此得出结论:串联电路中,各用电器两端电压相等。请你指出小明实验中存在的问题: 。
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五、串、并联电路的特点
【题型导航】
【重难题型讲解】 1
题型1 串、并联电路中电流与电压的规律 1
题型2 串、并联电路特点的实验探究 9
题型3 串、并联电路特点的应用 19
题型4 电路故障判断 25
【能力培优练】 27
【链接中考】 38
【重难题型讲解】
题型1 串、并联电路中电流与电压的规律
1. 串联电路中的电流电压规律
串联电路中电流的规律:串联电路中电流处处相等,任何电器元件,不管规格是否相同,只要串联在同一电路中,电流就必然相等,
串联电路中电压的规律:串联电路中,电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和,总电压即电源电压,串联起来的各用电器电压相加必和电源总电压相等。
【注意】灯泡的亮度并不是由电流大小决定的,只有完全相同的灯泡,才可以通过电流大小来比较灯泡亮度。当两个不同的灯泡串联在同一电路时,它们的亮度不同,但电流必然相等。
2.并联电路中的电流电压规律
并联电路中电流的规律:干路电流等于各支路电流之和。
并联电路中电压的规律:电路两端的总电压与各支路两端的电压相等。
▲拓展培优
电流表与电压表大小量程5倍关系的应用
普通电流表与电压表的大小量程间存在5倍关系,当两个电表指针指在同一位置,但电流电压又不可能相等时(如两个电流表分别测量并联电路干路和一个支路的电流),较大的数据必是教小数据的5倍,然后再根据串、并联电路本身的电流电压规律即可推断其他用电器的电流电压。
【归纳总结】 串联电路的电流相等,并联电路的电压相等,剩下的总量等于其他之和。
【典例1-1】如图所示,设电流表的示数分别为,当时, , A。
【答案】 360 0.36
【详解】[1][2]由图可知,电路中只有一条电流路径,两灯泡串联,根据串联电路电流的特点可知,在串联电路中,电流处处相等,因此当时,,
【跟踪训练1】如图所示是“探究串联电路电流特点”的实验电路图。实验中某同学发现两个串联的小灯泡中,发光,不发光,造成其中不发光的原因可能是( )
A.通过小灯泡的电流比中的小 B.小灯泡的灯丝断了
C.小灯泡被短路了 D.小灯泡靠近负极
【答案】C
【详解】A.在串联电路中,电流处处相等,若L2发光、L1不发光,不可能是因为流过L1的电流比L2中的小,故A错误;
B.若L1灯丝断了,整个串联电路断路,L2也不会发光,故B错误;
C.若L1被短路,电流会绕过L1,使L1无电流通过而不发光,但L2仍能正常通电发光,故C正确;
D.串联电路中,小灯泡在电路中所处位置对其发光与否没有影响,故D错误。
故选C。
【跟踪训练2】如图,粗导线与细导线横截面相连,导线A的直径小于B,如果通过导线A的电流为I1,通过导线B的电流为I2。电流的大小关系是I1 I2;(选填“<”、“>”或“=”),如果在实验中,电流表接入了0-3A量程,却错把读数按0-0.6A量程读成0.18A,则实际电流的大小是 A。
【答案】 = 0.9
【详解】[1]由图可知,导线A和导线B是串联的。根据串联电路中电流处处相等的规律,所以通过导线A的电流I1和通过导线B的电流I2大小相等,即I1 = I2
[2]电流表有两个量程,0-0.6A量程和0-3A量程。这两个量程的读数关系是:0-3A量程的读数是0-0.6A量程读数的5倍。已知电流表接入了0-3A量程,却错把读数按0-0.6A量程读成0.18A,那么实际电流大小为0.18A×5 = 0.9A。
【典例1-2】在如图甲的电路中,当闭合开关S后,电路正常工作,两只电压表指针均为如图乙所示,则电阻两端的电压和电源电压分别是( )
A.6V 7.5V B.6V 1.5V C.1.5V 7.5V D.7.5V 1.5V
【答案】A
【详解】由电路图可知,闭合开关S后,电阻与串联,电压表测电源电压,电压表测电阻两端的电压,由串联电路的电压规律可知,电压表示数应大于电压表示数,而两电压表的指针位置相同,则电压表的量程是0~15V,分度值是0.5V,其示数为7.5V,即电源电压。电压表的量程是0~3V,分度值是0.1V,其示数为1.5V,即两端的电压;则电阻两端的电压
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
【跟踪训练1】如图甲所示,电源电压保持不变,当S₁,S₂都闭合时,电压表示数如图乙所示;当闭合断开时,电压表示数为3V;那么,都断开时,和两端的电压分别为( )
A.8.5V和1.5V B.1.5V和8.5V C.5.5V和3V D.3V和5.5V
【答案】D
【详解】当闭合,断开时,电压表测两端的电压; 当、都闭合时,电压表测电源电压,当、断开时,两灯泡串联,则两端的电压
故ABC不符合题意,D符合题意。
故选 D。
【跟踪训练2】结合下列条件,分析如图所示的电路,完成计算。
(1)若a、b两表均是电压表,示数分别为7V和8V,电源电压为10V,则各灯两端的电压分别是多少?
(2)若a、b两表均是电流表,示数分别为0.7A和0.8A,通过开关的电流为1.2A,则通过各灯的电流分别是多少?
【答案】(1)2V,5V,3V;(2)0.5A,0.3A,0.4A
【详解】解 (1)a、b两表均是电压表时,三个灯泡串联,a电压表测量L1、L2的电压,b电压表测量L2、L3的电压,由串联电路电压特点可知
联立以上三式解得
, ,
(2)当a、b都是电流表时,三个灯泡并联,b电流表测量L1、L2的电流,a电流表测量L2、L3的电流,由并联电路的电流特点可知
联立三式解得
,,
答:(1)灯泡L1、L2、L3两端的电压分别是2V、5V、3V;
(2)通过灯泡L1、L2、L3的电流分别是0.5A、0.3A、0.4A。
【典例1-3】如图所示的电路中,开关S闭合后,电流表的指针偏转了表盘(有刻度部分的)的,电流表的指针偏转了表盘的,所用的电流表均有0~0.6A与0~3A两个测量范围,则通过灯泡和的电流分别是多大?
【答案】;
【详解】由电路图可知,两灯泡并联,电流表测干路电流,电流表测支路的电流。因为并联电路中干路电流等于各支路电流之和,且电流表的指针偏转角度小于电流表的指针偏转角度,所以电流表的量程为,分度值为,干路电流;电流表的量程为,分度值为,通过的电流。根据并联电路电流规律,可得通过的电流。
【跟踪训练1】如图所示的电路中,当和 闭合、 断开时,灯泡L1、L2的连接方式是 (填“串联”或“并联”) 。若将 和 分别换接实验室常用的双量程电流表,发现两只电表的指针偏转的角度相同,那么流过、的电流之比是 。
【答案】 并联 4∶1
【详解】[1]当S1和S3闭合、S2断开时,电流的路径有两条,分别经过两个灯泡,则L1、L2并联。
[2]若将S1和S3处分别换接实验室常用的双量程电流表,该电路为并联电路,S3处电流表测量的是干路的电流,S1处电流表测量的是通过L2的电流;发现两只电表的指针偏转的角度相同,由于干路中的电流大于支路的电流,则干路中用的是大量程,支路中用的是小量程,则S1和S3处电流表的电流之比为1∶5,即L2的电流与总电流之比为1∶5,则流过L1、L2的电流之比是(5-1)∶1=4∶1
【跟踪训练2】如图甲所示电路,开关S闭合后,两灯泡都发光,电流表的指针偏转如图乙所示,则通过的电流为 A;接下来小明将换成,其他条件未变,闭合开关后,两灯泡均发光,发现两个电流表的指针偏转角度相同,则通过的电流为 A。
【答案】 0.3 1.2
【详解】[1]由图甲可知,两灯并联,电流表测支路的电流,电流表测干路电流。因为并联电路中干路电流等于各支路电流之和,图乙中电流表的量程为,分度值为,示数为,所以通过的电流为。
[2]将换成后,两灯仍并联,测支路电流,A测干路电流。因为两个电流表指针偏转角度相同,且A的量程是,的量程是,A的示数是示数的5倍。已知通过的电流,设通过的电流为,根据并联电路电流规律,且,则
【典例1-4】如图,电源电压不变。闭合开关S1和S2,小灯泡L1和L2均正常发光,电流表有示数。下列分析正确的是( )
A.小灯泡L1和L2串联
B.若断开开关S2,电流表示数会变小
C.若小灯泡L1比L2亮,原因是小灯泡L1两端的电压比L2两端的电压大
D.若只闭合开关S2,电路中只有小灯泡L2发光
【答案】B
【详解】A.根据实物图可知,电流有两条路径回到电源负极,可知小灯泡L1和L2并联,故A错误;
B.根据实物图可知,由于小灯泡L1和L2并联,电流表测干路的电流,由并联电路电流特点可知,若断开开关S2,小灯泡L2所在的这条支路的电流为0,则电流表示数会变小,故B正确;
C.根据实物图可知,小灯泡L1和L2并联,由并联电路电压特点可知,小灯泡L1和L2两端的电压相等,故C错误;
D.根据实物图可知,开关S1在干路中,控制整个电路,开关S2在支路中,只控制小灯泡L2所在的支路,所以只闭合开关S2,电路断路,两个灯泡都不亮,故D错误。
故选B。
【跟踪训练1】如图甲所示,当开关闭合后,电流表、和电压表的指针均如图乙所示,已知两电流表均有“”、“0.6”、“3”三个接线柱,电源电压不变,请回答:
(1)电源电压、灯两端的电压和两端的电压之间满足: (选填“”、“”或“”)。
(2)求灯的电流和的电流
【答案】(1) = =
(2)0.24 A;0.96A
【详解】(1)由电路图可知,灯L₁与灯L₂并联接在电源上,根据并联电路的电压规律,各支路两端电压相等,都等于电源电压,故有 U = U₁ = U₂
(2)两电流表的示数均如图乙所示,由电路图知,A1测干路电流,A2测的是L1所在支路电流,干路电流大于支路电流,所以A1接大量程,分度值为0.1A,示数为
A2测的是L1所在支路电流,接的是小量程,分度值为0.02A,示数为I1=0.24 A,故根据并联电路电流的规律可知,L2的电流
【跟踪训练2】一电路中有两灯泡都在工作,用电压表测出两灯泡两端的电压相等,则下列说法正确的是( )
A.两灯泡一定是并联的 B.两灯泡一定是串联的
C.两灯泡可能是串联也可能是并联 D.无法判断
【答案】C
【详解】如果这两个灯泡的规格相同,当它们串联在电路中时,分得的电压相同,用电压表测出两灯泡两端的电压相等;如果两灯泡并联在电路中,由并联电路特点可知:并联电路中各支路两端的电压相等,则它们两端的电压也相同;由于两灯泡规格未知,由以上分析可知:它们即可能是串联也可能是并联。故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
题型2 串、并联电路特点的实验探究
1. 实验过程中的注意事项
(1)安全第一——连接电路时,开关必须处于断开状态。防止连接错误电路,造成电源短路或元件损坏,甚至引发危险。 在最后一步准备开始实验前,才能闭合开关;每次更改电路连接,都必须先断开开关;
(2)电表使用——“三正确”
正确连接:电流表必须串联在被测电路中。(像电线一样接进去);
电压表必须并联在被测用电器(或电源)两端。(像“螃蟹”一样夹住被测对象);
正负接线柱要接对: 必须保证电流从电表的“+”接线柱流入,“-”接线柱流出。
正确选择量程:
在不能估计电流/电压大小时,应采用试触法:先用大量程快速接触一下,然后根据指针偏转情况选择合适的量程。
正确读数:
视线要与表盘垂直,避免视差。
认清所选量程及其对应的分度值。实验室常用电表有两个量程(如0~0.6A/3A, 0~3V/15V),务必看清你连接的是哪一个接线柱,就读哪一排刻度。
★特别提醒
实验时经常会更换不同规格的电器多次测量,目的是为了避免实验的偶然性,使得出的“电流、电压关系”结论更具普遍性。
【归纳总结】 连接电路时,开关要断开;电流表要串联,电压表要并联;电流要正进负出:注意量程和分度值;为探究普遍规律,需要多次测量。
【典例2-1】物理小组的同学在学习串、并联电路的相关知识后,对“串并联电路电流、电压的特点”相关实验进行复习:
2.8
2.8
2.8
在探究“并联电路电压特点”的实验中:
(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,接下来他应该怎样操作:
(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: ;在纠正了上面实验中的问题后,小明继续探究“并联电路中的电流特点”的实验:
(3)在处安装电流表并闭合开关后,电流表示数为,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,灯突然熄灭,此时电流表的读数会 。(选填“增大”“减小”或“不变”)
小红利用相关器材同时进行实验探究:
(5)如图丙所示,是小红所用的、两个灯泡的图像,请根据图像所给信息进行计算,若两灯泡串联在电路中(如图丁所示),此时电流表的示数为0.3A,保持电源电压不变,将两灯泡的连接方式改为并联(如图戊所示),求此时电流表的示数 。
【答案】(1)断开开关,将电压表测量范围更换为0~3V,闭合开关,重新进行测量
(2)更换规格不同的灯泡,多次测量并记录实验数据
(3) D D处电流表示数为
(4)减小
(5)0.85A
【详解】(1)闭合开关,电压表示数如图乙所示,电压表指针偏转角度较小,原因是电压表测量范围选择过大,为了使读数更准确,应该断开开关,更换0~3V的测量范围。
(2)小明完成第一次实验,并把数据记录在表中后,为得出普遍性的规律,应更换规格不同的灯泡,多次测量并记录实验数据。
(3)[1][2]A、D两点在同一支路上,将电流表安装在图甲中D处,看到现象D处电流表示数为,可知通过A、D两点的电流相等,说明电流经过用电器后,大小不衰减,即证明小明的猜想是错的。
(4)把电流表接到C处时,C处在干路上,电流表测量干路电流。L2熄灭时,其所在支路断开,由于并联电路中各支路互不影响,所以另一条支路电流不变,而此时C处电流就等于另一条之路的电流,所以电流表的示数会减小。
(5)如图丁所示,当两灯泡串联时,已知,由图丙可得,,串联电路总电压等于各用电器两端电压之和,所以电源电压
将两灯泡的连接方式改为并联时,两灯泡的电压均为电源电压6V,由图甲可得,此时,,电流表的示数为干路电流
【跟踪训练1】探究并联电路电流规律的实验中。
(1)电流表应 连接在被测电路中。若要测量干路电流,则电流表连接在图甲中的 点。
(2)请将图乙实物图补充完成,连接完成后电流表只测的电流 。
(3)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,原因是 。
(4)在测量A处的电流时,发现电流表的指针偏转如图丙所示,原因是 。在排除故障后,电流表的示数如图丁所示,则电流表的示数为 A。为了使实验的结论更具有普遍性,应采用更换规格 的灯泡的方法进行实验。
(5)排除故障后,小组进行了三次实验,分别测出如表的数据:
0.18
0.20
0.18
0.20
0.24
0.16
0.38
0.44
0.34
由此可以初步得出并联电路的电流规律: (用表中符号表示)
【答案】(1) 串联 C
(2)
(3)连接电路时开关没有断开
(4) 电流表的正负接线柱接反 不同
(5)
【详解】(1)[1][2]电流表相当于导线,在使用时应串联接入电路,如图甲,电流会合点至电源负极为干路,甲图中点在干路上,则要测量干路电流,电流表应接在甲图中的点。
(2)连接电流表后只测灯泡的电流,说明电流表在支路上,如图所示:
(3)连接电路时开关没有断开。
(4)[1]图丙中,在测量A处的电流时,电流表指针反向偏转,A处有电流,原因是电流从负接线柱流入、正接线柱流出,导致指针反向摆动,所以是因为电流表的正负接线柱接反了。
[2]图丁中,电流表选用“”量程,分度值为,指针指向,故示数为。
[3]为使实验结论更具普遍性,应更换不同规格的灯泡,多次实验验证规律,从而避免“实验用灯泡规格相同”带来的偶然性。
(5)分析表格数据可知通过两条支路电流的和等于干路电流,即。
【跟踪训练2】为了探究并联电路的电流规律,小吉同学设计了如图甲所示的电路进行实验。
(1)连接电路时,开关应处于 状态;
(2)图乙实物图中,电流表测量图甲中 处电流(选填“A”、“B”或“C”);图乙中移动一根导线,就可以测量C处的电流,请你在移动的导线上画“”,并用笔画线表示导线正确连接电路。
(3)电流表测量C处电流的示数如图丙所示,则电流表的示数为 A;
(4)小吉同学接着测量A、B两处电流并把数据记录在表中,如下表所示。他便得出结论:在并联电路中,干路电流 各支路电流之和(选填“大于”、“小于”或“等于”);同组的小华认为他的这种做法不合理,请你帮小华说明理由: 。
A点的电流
点的电流
C点的电流
第一次测量
0.66
0.42
(5)小吉又利用器材设计了如丁图所示的电路,在不拆电路的情况下,只通过控制开关,直接测量和的电流大小,他的方案 (选填“可行”或“不可行”)。
【答案】(1)断开
(2) A
(3)0.24
(4) 等于 见解析
(5)不可行
【详解】(1)为了保护电路,连接电路时,开关应处于断开状态。
(2)[1]在图乙中,电流表在干路上,测量干路的电流,即电流表测量图甲中A处的电流。
[2]让电流表测量C处的电流,也就是测量通过灯L2的电流,电流表与灯泡L2串联,将灯L1与电流表负接线柱之间的导线改接在电流表0.6接线柱上,如图所示:
(3)由图丙可知,电流表选用小量程,分度值0.02A,其示数为0.24A。
(4)[1]分析表格中的数据刻度0.24A+0.42A=0.66A
由此可得出的结论为:在并联电路中,干路电流等于各支路电流之和。
[2]只进行一次实验就得出结论,会使实验结论存在偶然性,为了避免偶然性,应该更换不同规格的小灯泡重复多次实验。
(5)根据电路图可知,闭合S1、断开S2时,电流表测量的是通过灯泡L2的电流;闭合S2、断开S1时,电流表测量的是通过灯泡L1的电流;这两种情况下,通过电流表的电流的方向发生了变化,电流表的正负接线柱会出现错误,电流表的指针会反向偏转,无法测量电流的大小,他的方案不可行。
【典例2-2】在“探究串联电路电压的特点”活动中
。
2.2
1.6
3.8
(1)如图所示,连接电路时,至少需要 根导线;实验中应选择规格 的小灯泡;
(2)根据电路图,请用笔画线代替导线,连接图乙中的实物图;
(3)小刚用电压表测量两端的电压时,直接选用0~3V的量程,小丽说这样不行,规范的操作方法是先用 的量程进行试触,如果试触结果不超过3V,再改用小量程测量;
(4)小丽保持电压表的B连接点不动,只断开A连接点,并改接到C连接点上,测量两端的电压。她能否测出。两端电压? ,理由是 ;
(5)小刚分别测出AB、BC、AC间的电压记录在表格中,分析实验数据后得出结论。请对小刚的做法进行评价: ;
(6)小刚接下来又按正确的方法测出了一组AB、BC及AC间的电压,分别为 ,。UAC的示数如图丙所示,可读出= 。根据测量结果,在误差允许范围内,可以得出的结论是: (用给出的符号表示)。
【答案】(1) 6 不同
(2)
(3)0~15V
(4) 不能 电压表正负接线柱接反了
(5)见详解
(6) 4 UAC=UAB+UBC
【详解】(1)[1][2]由电路图可知,共需要导线6根导线;为了避免实验的偶然性,使探究得出的结论具有普遍意义,应该选取不同的小灯泡进行实验。
(2)根据电路图甲,两灯串联,电压表并联在L1两端,测量L1电压,按照电流的流向连接实物图如下:
(3)使用电压表时,若不知道所测电压的大小,则需要用大量程,即0~15V,进行试触,如果试触结果不超过3V,再改用小量程测量。
(4)[1][2]测出L1两端的电压,A与电压表的负接线柱相连,小丽将与A点相连的导线改接到C点,则会造成电流从负接线柱流入了,即电流表正负接线柱接反,小丽的做法是错误的,不能测出L2两端的电压。
(5)本实验只做了一次实验,而没有进行多次测量,只凭一组实验数据得出结论带有偶然性,不能得出正确规律,应更换规格不同的灯泡进行多次实验。
(6)[1][2]图丙中电压表的量程为0~15V,分度值为0.5V,示数为4V。多次实验后,在误差允许范围内,可以得出的结论是在串联电路中总电压等于各个用电器两端的电压之和,即UAC=UAB+UBC
【跟踪训练1】在探究“串联电路中电压特点”的实验中,小明同学设计了如图甲所示的实验电路;
(1)请在图乙中正确连接电压表,使其测量B、C之间电压 ;
(2)将电压表的两端分别连到A与B、B与C、A与C上,测量电压UAB、UBC、UAC,换用不同小灯泡进行实验,测得的数据记录在下表中;
实验次数
UAB/V
UBC/V
UAC/V
1
1.6
1.3
2.9
2
2.0
0.9
2.9
3
1.5
2.9
(3)改变两个小灯泡的规格,重做上述实验,其中第3次A与B两点间的电压如图丙所示,其示数是 V。分析实验数据,可得到串联电路的电压规律是: ;(用符号UAB、UBC、UAC表示);
(4)实验中更换不同规格的小灯泡进行了3次实验,下列实验中进行多次测量的目的与本实验不相同的是 。
A.测量物体的长度;
B.探究串联电路中电流的规律;
C.探究摩擦力大小的影响因素。
【答案】 1.3 A
【详解】
(1)[1]如图甲所示,测量B、C之间电压,说明电压表测量灯泡L2的电压,电压表直接并联在灯泡L2两端,由于电源是两节电池,故电源电压可能为3V,也可能小于3V,灯泡L2两端的电压小于3V,故电压表选择小量程,连接实物图如下图所示:
(3)[2][3]如图丙所示,分度值为0.1V,其示数是1.3V;分析第一组实验数据,可得
第二组实验数据
第三组实验数据
在误差允许的范围内,串联电路的电压规律是
(4)[4]更换不同规格的小灯泡进行了3次实验,是为了寻找普遍规律;
A.测量物体的长度,多次测量是为了求平均值,从而减小测量误差,故A符合题意;
B.探究串联电路中电流的规律,多次实验是为了寻找普遍规律,避免偶然性,故B不符合题意;
C.探究摩擦力大小的影响因素,多次实验是为了寻找普遍规律,故C不符合题意。
故选A。
【跟踪训练2】小明和小华同学在“探究串联电路中电压的规律”实验中,都设计了如图甲所示的电路。
(1)请根据如图甲所示的电路图用笔画线代替导线将如图乙所示的实物电路连接完整;
(2)连接电路前,小明发现电压表指针如图丙所示,接下来他要对电压表进行的操作是 ;
(3)小明根据图甲连接好电路,闭合开关后,发现两灯泡不亮,电压表的示数为零,若只有灯泡L1或L2中的一处发生故障,则故障是 。
(4)排除故障后,小明完成了实验,并把数据记录在下表中;
UAB/V
UBC/V
UAC/V
1.4
1.4
2.8
分析实验数据得出两个实验结论:①串联电路两端的电压 串联电路中各部分电路两端的电压之和;②串联电路中各部分电路两端的电压相等;
(5)实验结束后小明和小华互相交流,小华指出结论②是错误的,造成该结论错误的原因是 ;另外,小明的实验在设计方案上还存在不足之处: ;
(6)小明和小华在交流的过程中一致认为,为了节省时间,利用原来的电路图,在测量灯泡L2两端的电压时,电压表所接的B接点不动,只断开A接点,并把接线改接到C接点上,这个方法 (选填“能”或“不能”)测出灯泡L2两端的电压,理由是 。
【答案】(1)
(2)调零
(3)L2断路
(4)等于
(5) 选用了规格相同的灯泡做实验 只测出了一组实验数据,实验次数太少
(6) 不能 电压表的正负接线柱接反了
【详解】(1)由图甲电路图可知,两灯泡串联,电压表与灯泡L1并联,由图乙可知,电源电压为两节干电池,电压为3V,因此电压表选用小量程,连接实物图如图所示:
(2)连接电路前,小明发现电压表指针如图丙所示,出现这种情况的原因是电压表未调零,所以接下来他要对电压表进行的操作是调零。
(3)由电路图知,两灯泡串联,电压表测灯泡L1两端的电压;闭合开关后,电压表示数为零,且只有一处发生故障;灯L1、L2均不亮,说明电路发生断路,而电压表没有示数,说明电压表的两端不能与电源连通,则是L2断路。
(4)由表中实验数据可知1.4V+1.4V=2.8V
可知串联电路的总电压等于各部分电路电压之和。
(5)[1][2]由实验数据可知,各部分电路两端电压相等,该结论是错误的,造成结论错误的原因是选用了规格相同的灯泡做实验;且由实验数据可知,只测出了一组实验数据,实验次数太少,得出的实验结论具有偶然性和片面性,为得出普遍结论,应改变灯泡的规格进行多次实验或改变电源电压进行多次实验。
(6)[1][2]为了节省时间,利用原来的电路图,在测L2两端的电压时,电压表所接的B接点不动,只断开A接点,并把接线改接到C接点上,这样做不能测出L2两端的电压,因为根据电路图分析可以看出,直接改接一端连线,会造成电压表的正负接线柱接反了。
题型3 串、并联电路特点的应用
1. 串、并联电路特点
特点
串联电路
并联电路
电流路径
电流只有一条路径,无分支
电流至少两条路径,有分支
电流特点
电流处处相等:I=I1=I2
干路电流等于支路之和:I=I1+I2
电压特点
总电压等于各用电器电压之和:U=U1+U2
总电压与各支路电压相等:U=U1=U2
开关作用
一个开关控制所有用电器,开关的位置改变不影响其控制整个电路的能力.
干路开关控制所有,支路开关只控制其所在支路。各支路工作状态互不影响。
工作独立性
互相影响。任意一个用电器断开,所有用电器停止工作。
互不影响。任意一个支路的通断,不影响其他支路的正常工作。
2. 应用电流、电压特点进行电路分析
(1) 串联电路的应用:
电流处处相等:如果我们已知通过其中一个用电器的电流,我们就知道了整个电路的电流。
电压相加:如果我们知道了总电压和其中几个用电器的电压,可以求另一个用电器的电压。
(2)并联电路的应用:
电压相等:这是并联电路最重要的特性。每个用电器两端的电压都等于电源电压。这意味着并联的用电器(如家用电器)都能在额定电压下正常工作。
电流相加:如果我们知道干路电流和某些支路电流,可以求另一支路电流。
▲拓展培优
串联电路的电流一定相等,但电流相等的电路不一定串联,同理并联电路的电压相等,但电压相等的电路也不一定是并联。 电流与电压的分配原则与用电器自身的性质有关,所以进行实验探究时需要更换不同规格的电器元件多次测量,便于探究普遍规律。
【典例3-1】如图所示的电路中,电源电压不变,两个灯完全相同。开关S闭合后,设电压表的示数为,电流表的示数为。
(1)若甲、乙、丙都是电压表,灯、能不能发光? 若甲、乙、丙都是电流表,相当于电路处于 状态。
(2)若甲、丙为电流表,乙为电压表,写出和,和的关系式 。
(3)若甲、丙为电压表,乙为电流表,写出和,和的关系式 。
【答案】(1) 不能 短路
(2)
(3)
【详解】(1)[1]电流不能流过电压表,若甲、乙、丙都是电压表,L1、L2没有电流流过,不能发光。
[2]电流表相当于导线,若甲、乙、丙都是电流表,电流从电源正极经电流表甲、乙、丙、A1,回负极,L1、L2被短路。
(2)若甲、丙为电流表,乙为电压表,L1、L2并联,电流表甲测L2的电流I甲,电流表丙测L1的电流I丙,因为两灯完全相同,则
则电流表A1测干路电流
电压表乙和电压表V1都测电源电压,因此
(3)若甲、丙为电压表,乙为电流表,L1、L2串联,电压表甲测L1两端的电压U甲,电压表丙测L2两端的电压U丙,因为两灯完全相同,则
则电流表乙和A1测电流,串联电路中电流处处相等
电压表V1测电源电压,因此
【跟踪训练1】在如图(a)所示的电路中,电流表A1的示数是1.6A,电流表A2中的示数为0.8A,通过灯泡L2的电流如图(b)所示。电流表A3的示数是 ,通过灯泡L1的电流是 ,通过L2的电流是 。
【答案】 0.24A 0.8A 0.56A
【详解】[1]观察图(a),闭合开关后,根据电流的流法,可知,三个小灯泡是并联的,电流表A2测的是小灯泡L2、L3的电流之和,电流表A2中的示数为0.8A,则流过小灯泡L2的电流小于0.8A,由于通过灯泡L2的电流如图(b)所示,假设图(b)电流表量程选择大量程,则该电流表的示数为2.8A,该电流值大于电流表A2中的示数0.8A,不正确,所以不是选择大量程,则是选择小量程,读数为0.56A,小灯泡L2和L3两者并联,根据并联电路的电流规律,可知,电流表A3的示数
电流表A3的示数为0.24A。
[2]根据电流的流法,可知,电流表A1测的是干路电流,示数是1.6A,电流表A2测的是小灯泡L2、L3的电流之和,三个小灯泡是并联的,根据并联电路的电流规律,可知,通过灯泡L1的电流
通过灯泡L1的电流为0.8A。
[3]由[1]解析可知,图(b)电流表读数为0.56A,通过灯泡L2的电流如图(b)所示,通过L2的电流是0.56A。
【跟踪训练2】如图所示电路,当开关S闭合时,电流表A、A1、A2的示数分别为0.9A、0.7A、0.5A,下列判断正确的是( )
A.灯泡L1、L3发光、灯泡L2不发光
B.电流表A2测量灯泡L1中的电流
C.灯泡L2中的电流方向向下
D.通过灯泡L1、L2、L3的电流分别为0.2A、0.3A、0.4A
【答案】D
【详解】ABC.由电路图可知,三个灯泡并联,电流表A测干路电流,电流表A2测量灯L1与L2的电流,电流表A1测量灯L2与L3的电流,当开关闭合时,三个灯泡均能发光,灯泡L2的电流方向向上,故ABC错误;
D.根据并联电路电流规律可知
I1+I2+I3=0.9A①
I1+I2=0.5A②
I2+I3=0.7A③
由①②③解得:I1=0.2A,I2=0.3A,I3=0.4A;故即通过灯泡L1、L2、L3的电流分别为0.2A、0.3A、0.4A,故D正确。
故选D。
【典例3-2】如图所示电路,电源电压为9V,只闭合开关S₁,电流表的示数为0.2A(已知并联的两条支路电流互不影响)求:
(1)只闭合开关S₁,则通过L₂的电流为多少?
(2)只闭合开关S₂,若电压表的示数为3.6V,则L₁两端的电压为多少?
(3)闭合开关S₁、S₂ 、S,若电流表的示数为0.6A,则通过L₂的电流为多少?
【答案】(1)0A
(2)5.4V
(3)0.4A
【详解】(1)由图可知,只闭合时,电路中只有接入电路,且电流表测的电流,示数为0.2A,未接入电路,所以通过L₂的电流为零。
(2)只闭合,灯和串联,电压表测两端的电压,示数,已知电源电压为9V,根据串联电路电压的特点得两端的电压
(3)闭合开关、、时,灯被短路,电路中灯和并联,电流表在干路上,测得干路电流为0.6A,由第一问可知,只有接入电路时,电流表示数为0.2A,即,根据并联电路电流特点得通过的电流
【跟踪训练1】如图所示的电路中,电源电压不变,当开关S闭合时的示数为6V,的示数为3V,则电源电压为 V;若用电流表和分别替换电压表和,断开开关S时,电流表的示数为0.75A,的示数为1.2A,则通过灯泡的电流为 A。
【答案】 6 0.15
【详解】[1]由图可知,当开关S闭合时,L3被短路,L1与L2串联,电压表V1测电源两端电压,电压表V2测L1两端的电压,此时电压表V1的示数为6V,V2的示数为3V,即电源电压U=6V,L1两端的电压U1=3V,由于串联电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和,所以L2两端的电压U2=U-U1=6V-3V=3V=U1
故L1与L2两灯的规格相同。
[2]用电流表A1、A2分别替换电压表V1、V2,断开开关S,则L1、L2、L3并联,电流表A1测通过L1、L3的总电流,电流表A2测通过L1、L2的总电流,此时电流表A1的示数为0.75A,电流表A2的示数为1.2A,根据并联电路的电流特点,有IA1=I1+I3=0.75A
IA2=I1+I2=1.2A
由于L1与L2的规格相同,则通过L1与L2的电流相等,即I1=0.6A,I2=0.6A,则通过灯泡L3的电流I3=IA1-I1=0.75A-0.6A=0.15A
【跟踪训练2】如图所示,两灯的连接方式是 。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L2的电流为 A,电压表V的示数为 V。若L1的灯丝突然被烧断,则电压表的示数将 。
【答案】 并联 0.34 3 不变
【详解】[1][2]由图可知,闭合开关,电流分别经两灯泡后回到负极,故L1和L2并联,电压表测电源电压,电流表A测干路电流,电流表A1测L1的电流,则小灯泡L2的电流为
[3]电压表V的示数等于电源电压为3V。
[4]若L1的灯丝突然被烧断,电源电压不变,则电压表的示数将不变。
题型4 电路故障判断
电路故障判断的关键依然是电路中电流路径的分析。
故障分析的逻辑基石:无论电流表还是电压表,只要电表有示数,即有电流经过电表,电表所在路径一定没有断路。(电压表相当于断路只是因为通过电压表的电流极小,一般情况忽略不计,实际上电压表上一样有电流流过)
电器元件发生短路时,可将之直接当作导线处理,实际解题过程中,常假设某某电器断路或短路做电流路径勾画,结合实际情况对照判断。
【归纳总结】 短路作导线,断路当不通,有示数无断路。电流路径是关键。
【典例4-1】在如图所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S后观察到电压表V的示数为0。已知电路中仅有一处故障,且只发生在电阻R1、R2上,现在电路中再串联一个电流表,则( )
A.若电流表示数不为0,故障一定是R1断路 B.若电流表示数不为0,故障一定是R2短路
C.若电流表示数为0,故障一定是R2断路 D.若电流表示数为0,故障一定是R2短路
【答案】C
【详解】AB.由电路图可知,闭合开关后,两电阻串联,电压表V测量电阻R1两端的电压,在电路中再串联一个电流表,若电流表示数不为0,说明电路为通路,已知电路中仅有一处故障,且只发生在电阻R1、R2上,则电压表示数为0,说明电压表所测量的电阻R1短路,所以故障一定是R1短路,故AB不符合题意;
CD.如图所示电路,已知闭合开关后电压表示数为0,可分析判断出电路故障可能为电阻R1短路或电阻R2断路,已知电路中仅有一处故障,且只发生在电阻R1、R2上,现在电路中再串联一个电流表,若电流表示数也为0,说明电路一定为断路,所以,若电流表示数为0,故障一定是R2断路,故C符合题意,D不符合题意。
故选C。
【跟踪训练1】如图所示,电源电压不变,闭合开关S,灯泡L1、L2都发光,一段时间后,其中一个灯泡突然熄灭,而电流表和电压表的示数都不变,则产生这一现象的原因可能是( )
A.灯泡L1断路 B.灯泡L1短路
C.灯泡L2断路 D.灯泡L2短路
【答案】C
【详解】根据电路图进行分析,电流表所测量的电流为L1的电流,电压表测量的是电源的电压。如果L1断路,此时电压表不变,电流表示数减小。如果灯泡L1短路,电流表示数变大。灯泡L2断路后,电流表电压表示数都不变。如果灯泡L2短路,电流表将没有示数。故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
【跟踪训练2】如图所示,闭合开关,一盏灯亮另一盏灯不亮,电流表有示数,而电压表几乎无示数,发生此故障的原因可能是( )
A.L1断路 B.L2断路 C.L1短路 D.L2短路
【答案】D
【详解】据题目可知,闭合开关,一盏灯亮另一盏灯不亮,电流表有示数,即电路有电流,所以一定不是断路;此时电压表测量的是灯泡L2的电压,而此时电压表无示数,即说明灯泡L2没有电压,故可能是L2发生短路造成的。
故选D。
【能力培优练】
1.如图所示,闭合开关,两灯都正常发光,电流表和电压表都有示数。若灯L2断路,则电流表和电压表的读数将( )
A.变大;变大 B.不变;变大
C.变小;不变 D.都变为零
【答案】D
【详解】如图所示,闭合开关,两灯串联,电压表测L1两端的电压,电流表测串联电路中的电流;当L2断路时,电路中电流为0,则电流表示数为0,此时电压表未接入电路,示数也为0,所以电流表和电压表示数均变小且为0。故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
2.小欣同学在做“探究串联电路中电压的规律”实验时,连接了如图所示的电路,闭合开关后,发现两灯均不亮,经检查,电路连接正确。小欣同学用电压表检查该电路的故障,测量结果如表格所示。若电路中仅有一处发生故障,根据表中数据可知,发生故障的电路元件为 (选填“L1”、“L2”或“S”),该故障为 (选填“短路”或“断路”)。粗心的小欣同学忘了记录当电压表接在AC两点时的数据,你认为电压表接AC两点时的测量结果为 V。
位置
AB
BC
CD
AC
AD
电压U/V
0
3
0
3
【答案】 L2 断路 3
【详解】[1][2][3]电路中仅有一处发生故障,如果灯泡L1短路,则灯泡L2发光,不符合题意,同理L2短路也不符合题意;如果灯泡L2正常,灯泡L1断路,电压表测量的电压有
UAB=3V,UBC=0,UCD=0,UAC=3V,UAD=3V
不符合题意;如果灯泡L1正常,灯泡L2断路,电压表测量的电压有
UAB=0,UBC=3V,UCD=0,UAC=3V,UAD=3V
符合题意。所以故障为灯泡L2断路,当电压表接在AC两点时,闭合开关,电压表测的是电源电压
UAC=UAB=3V
3.在如图所示的电路中,电源电压为6伏保持不变。开关S从断开到闭合,电压表和电流表的示数均不变,若电路中仅有一处故障且只发生在电阻R1、R2上,请根据相关信息,写出电压表和电流表的示数及相对应的故障。
【答案】若电压表示数为0,电流表示数为0,R1断路;若电压表示数为6V,电流表示数为0,R2断路
【详解】由图可知,该电路为串联电路,电压表测量的是R2电压,电流表测量电路中的电流。若R1断路,开关S断开时,电流表和电压表示数都为0;开关闭合后,整个电路是断开的,则电流表示数为0,电压表示数为0;电流表和电压表示数都不变,符合题意;
若R2断路,开关S断开时,则电流表示数为0,电压表测量电源电压,为6V;开关闭合后,电路中无电流,电流表示数为0,电压表测量的是电源电压,示数为6V;电流表示数不变,电压表示数不变,符合题意;
若R1短路,开关S断开时,电流表示数为0,电压表测量的是电源电压,为6V;开关闭合后,电路中有电流,电流表示数变大,此时电压表测量的是电源电压,保持不变,不符合题意;
若R2短路,开关S断开时,电压表测量的是电源的电压,示数为6V,电路中无电流,电流表示数为0;开关闭合后,电路是通路,电路中有电流,此时电压表测量的是一段导线两端的电压,示数为0,两表示数都发生了变化,不符合题意。
综上所述:若电压表示数为0,电流表示数为0,R1断路;若电压表示数为6V,电流表示数为0,R2断路。
4.在图甲所示电路中,闭合开关后,两个电压表指针偏转均为图乙所示,电阻R1和R2两端的电压分别为( )
A.4.8V,1.2V B.6V,1.2V C.1.2V,6V D.1.2V,4.8V
【答案】A
【详解】闭合开关后,电阻R1和R2串联,电压表V1测量R2两端电压,电压表V2测量电源电压,两个电压表指针偏转均为图乙所示,因为串联电路中总电压等于各分电压之和,所以电压表V2的量程为 0∼15V ,分度值为 0.5V ,电源电压 U=6V ;电压表V1的量程为 0∼3V ,分度值为 0.1V ,R2两端的电压U2=1.2V,R1两端的电压U1=U-U2=6V-1.2V=4.8V,故BCD不符合题意,A符合题意。
故选 A。
5.如图是电路图中的一部分,已知通过灯泡L1的电流为0.4A,通过L2的电流为0.6A,电流表的示数如图所示,则下列判断正确的是( )
A.电流表的示数为0.2A
B.电流表在干路上
C.L1和L2是串联
D.如果将小灯泡L2拧下来,L1将熄灭
【答案】B
【详解】A.由图乙可知,电流表使用的是0−3A量程,分度值为0.1A,其示数为1A,故A错误;
B.通过L1的电流为0.4A,通过L2的电流为0.6A,电流表示数为1A,根据并联电路电流规律,干路电流
与电流表的示数相等,所以电流表在干路上,故B正确;
CD.两灯泡的电流不相等,根据串并联电路电流的规律,两灯不可能串联,L1和L2的电流之和等于电流表示数,故两灯是并联的,并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以将小灯泡L2拧下来,L1仍能发光,不会熄灭,故CD错误。
故选B。
6.如图所示,开关闭合后,发现小灯泡不发光,电流表几乎无示数,电压表的示数接近电源电压。如果电路中只有一处故障,则故障是( )
A.小灯泡断路
B.小灯泡短路
C.电流表短路
D.滑动变阻器断路
【答案】D
【详解】如图所示,灯泡L与滑动变阻器R串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流。
A.如果小灯泡断路,那么整个电路没有电流,电压表和电流表都没有示数,故A不符合题意;
B.如果小灯泡短路,那么电路里只有滑动变阻器R,电压表的示数接近电源电压,电流表的示数非常明显,故B不符合题意;
C.如果电流表短路,那么电流表就根本没有示数,而不是几乎没有示数,电压表有示数,但不是接近电源电压,故C不符合题意;
D.如果滑动变阻器断路,那么电压表就串联在电路中,所以电压表示数接近电源电压,而电流表几乎无示数,故D符合题意。
故选D。
7.如图所示,电源电压不变,闭合开关S,电压表V1的示数为5V,电压表V2的示数为2V。下列说法中正确的是( )
A.电源两端电压为7V
B.L1两端电压为2V
C.断开开关,只将电压表V2换成电流表,则L1与L2串联
D.断开开关,将两个电压表都换成电流表,则L1与L2并联
【答案】D
【详解】A.由电路图知,闭合开关S,两灯串联接入电路,电压表V1测电源电压,示数为5V,则电源电压为5V。故A错误;
B.电压表V2测灯L2两端的电压,示数为2V,据串联电路的电压特点知,L1两端的电压U1=U-U2=5V-2V=3V
故B错误;
C.断开开关,电压表V2换成电流表,则电路中只有L1工作,灯泡L2与电压表V2串联,相当于断路,故C错误;
D.断开开关,将两个电压表换成电流表,则两灯并联接入电路,靠近电源负极的电流表测干路的电流,最上面的电流表测通过L2的电流,故D正确。
故选D。
8.如图所示的电路,闭合开关S1、S后,两灯均发光。下列说法不正确的是( )
A.灯L1、L2是并联的
B.电流表A1示数大于A2示数
C.断开S1后,电流表A1的示数变小
D.断开S1后,电流表A2和A1的示数相同
【答案】D
【详解】AB.如图,闭合开关S1、S后,灯L1、L2并联,电流表A1测干路电流,电流表A2测L2电流,S1在L2支路上,S在干路上。根据并联电路电流规律可知,电流表A1示数大于A2示数,故AB正确,不符合题意;
C.并联电路各支路互不影响,断开S1后,电路中减小一个支路,则干路电流减小,所以电流表A1的示数变小,故C正确,不符合题意;
D.断开S1后,电路为L1单独工作的简单电路,L2所在支路断路,则电流表A1有示数,电流表A2没有示数,电流表A2和A1的示数不相同,故D错误,符合题意。
故选D。
9.如图所示的电路中,闭合开关后,电流表、和的示数分别为、和,则流过、和的电流分别为( )
A.2A、2A和2A B.2A、1A和3A C.3A、1A和2A D.1A、2A和3A
【答案】B
【详解】由图可知三个灯泡并联,电流表A1测量干路的电流;电流表A2测量L2、L3的电流之和;电流表A3测量L1、L2的电流之和。根据并联电路电流规律,通过灯泡L1的电流为
通过灯泡L2的电流为
通过灯泡L3的电流为
故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
10.如图甲所示是“探究并联电路中干路电流与各支路电流的关系”的实验电路,用电流表分别测量、B、C三点的电流,其中点的电流为0.24A,点的电流如图乙所示,则 A。
【答案】0.52
【详解】由电路图,、并联,A点在支路,B点在在支路,C点在干路。由题意,已知B点的电流为,由图知,电流表选小量程,分度值为0.02A,则A点的电流为。根据并联电路电流规律,干路电流等于各支路电流之和,则C点电流
11.如图所示,若将两个开关都闭合时,电流表A1是测量流过 的电流,A1和A2的指针偏转角度相同,且电流表有两个测量范围分别为0~0.6A和0~3A,此时通过L1、L3的电流之比为1∶8,当将控制L1的开关S1断开,发现A2的示数减少了0.28A,那么两开关都闭合时流过L2的电流为 A。
【答案】 L2、L3 0.21
【详解】[1]由图可知,当两个开关都闭合时,L1、L2、L3并联,电流表A1测量流过L2和L3的电流。电流表A2测量流过L2和L1的电流。
[2]当控制L1的开关S1断开时,A2的示数减少了0.28A,说明通过L1的电流I1=0.28A。已知通过L1、L3的电流之比为1∶8,所以通过L3的电流
因为A1测量L2和L3的电流,A2测量L1和L2的电流,且A1和A2的指针偏转角度相同,A1量程应为0−3A,A2量程应为0−0.6A,A1的示数是A2示数的5倍。设通过L2的电流为I2,则I2+I3=5(I1+I2),代入I1=0.28A,I3=2.24A,则I2+2.24A=5(0.28A+I2)
解得I2=0.21A,即两开关都闭合时流过L2的电流为0.21A。
12.如图甲所示的电路,电源电压为14V,当开关S断开时,发现V1、V2两个电压表指针偏转均为图乙所示,则L2两端的电压为 V;当开关S闭合时,V2的示数为3.5V,则L2两端的电压为 V。
【答案】 6 10.5
【详解】[1]根据图乙可知,电压表的示数可能为8V或1.6V,再根据图甲可知,开关S断开,此时三个灯泡串联,电压表V1测L1与L2两端电压之和,电压表V2测L1与L3两端电压之和,根据串联电路中电压规律可知,电压表V1的示数与电压表V2的示数之和应大于电源电压14V,所以电压表V1、V2的示数均为8V,故L2两端的电压为UL2=U-U2=14V-8V=6V
[2]当开关S闭合时,L1与L2串联,电压表V2测L1两端电压为3.5V,根据串联电路中电压规律可知,L2两端电压为UL2=U-U2=14V-3.5V=10.5V
13.如图甲所示的电路中,如图乙所示电流表A1示数为 A,电流表A2指针位置与A1相同,则通过小灯泡L2的电流是 A。图丙的电路中是两个双量程(3V和15V)的电压表,若两电压表指针位置也相同,V1和V2两电压表示数之比为 ,则此时两灯L1、L2两端电压之比为 。
【答案】 0.3 1.2 5:1 1:4
【详解】[1][2]由图甲所示电路可知,两灯泡并联,电流表A1测L1支路电流,电流表A1是0~0.6A的量程,分度值为0.02A,示数为0.3A。
电流表A2测干路电流,电流表A2指针位置与A1相同,因为并联电路干路中的电流等于各支路中的电流之和,故电流表A2是0~3A的量程,分度值为0.1A,示数1.5A,根据并联电路的电流关系可知,通过L2的电流I2=I-I1=1.5A-0.3A=1.2A
[3][4]图丙的电路中两灯泡串联,电压表V1测电源电压,电压表V2测L1两端电压。根据串联电路的电压特点知,电压表V1示数大于V2示数,而两电压表指针位置相同,V1和V2两电压表示数之比为U∶U1=5∶1
根据串联电路的电压特点可知此时两灯L1、L2两端电压之比为
14.“探究串联电路中各处电流的关系”实验。
(1)将两个规格不同的灯泡串联在图甲电路中,闭合开关,灯泡都发光,三个电流表示数如图乙所示,该串联电路中的电流为 A;
(2)为了使实验结论更具有普遍性,需要换用 的灯泡进行多次实验。但是实验盒里没有更多的灯泡,于是将滑动变阻器串联在电路中如图所示。闭合开关,适当调节滑动变阻器的滑片,发现电流表示数都变小,发光,不发光.该现象可能是由于灯泡发生了 故障引起的,也可能是电路没有任何故障。为了检验灯泡是否发生了故障,下列操作和判断正确的是( );
A.只将滑动变阻器的滑片调到最右端,若灯泡不发光,则发生了故障
B.只用一根导线连接EF,若灯泡的亮度不变,则没有发生故障
C.只用一根导线连接GH,若灯泡发光,则没有发生故障
D.只将灯泡拧下来,若灯泡的亮度不变,则发生了故障
(3)下表是为这个实验设计的记录实验数据的表格,请将表格的设计补充完整 ;
序号
示数
示数
示数
1
2
3
(4)排除电路故障,调节滑动变阻器的滑片测量了三组不同的数据,根据测量的实验数据可知串联电路中各处电流的关系的表达式是(用测量的物理量符号表示):
【答案】(1)0.5
(2) 不同规格 短路 C
(3)见详解
(4)
【详解】(1)串联电路中电流处处相等,如图乙,电流表量程为0-0.6A,读数为0.5A,所以该串联电路中的电流为0.5A。
(2)[1]为了使实验结论更具有普遍性,需要换用不同规格的灯泡进行多次实验。
[2]由题知,电流表示数都变小,L1发光,L2不发光。该现象可能是L2短路或 L2电流较小导致实际功率较小而不发光。
[3]A.滑片调到最右端,即阻值最大处,此时电路中电流更小,若 L2不发光,则 L2可发能生了短路也可能是电流过小而不发光,故A错误;
B.用导线连接 EF即 L2短路,灯泡的亮度不变,表明L2之前已经处于短路,故B错误;
C.用导线连接GH即 L1短路,若 L2 发光,说明原来是因为电流过小导致 L2不发光,L2没有故障,故C正确;
D.只将 L2 拧下来,整个电路都断路,无法判断,故D错误。
故选C。
(3)表格中电流没有单位,难以确定电流的实际大小,应在电流I1、I2、I3后面补充单位A。
(4)串联电路中电流处处相等,所以根据测量的实验数据可知串联电路中各处电流的关系的表达式是。
15.小海做“探究并联电路中电流的规律”的实验。
(1)实验开始前,小海检查器材时发现电流表指针的位置如图甲所示,出现这种情况的原因是 ;
(2)闭合开关,电流表示数如图丙所示为 A;
(3)小海测量L2的电流,想在图乙电路图只改动一根导线来测量L2的电流,请你在图中改动的导线上画“×”,并补画上改动后的导线 ;
(4)按(3)改动好电路,闭合开关,电流表的偏转和图丙一致,通过灯泡L1的电流为 A;
(5)若闭合开关后,小海发现两灯都发光,由于导线弯曲较乱,一时无法确定电路是串联还是并联,请你帮他想出一种简单可行的判断方法: 。
【答案】 电流表没有调零 0.6 见详解
0.48 从灯座上取下一盏灯泡,若另一盏灯泡仍发光则是并联,反之是串联
【详解】(1)[1]实验前,小海检查器材时发现电流表指针的位置如图甲所示,指针指在了0刻度线的左侧,这说明电流表没有调零。
(2)[2]由图丙可知,电流表选用的是大量程,分度值为0.1A,示数为0.6A。
(3)[3]某同学想测量通过L2的电流,电流表应与L2串联,如图所示
(4)[4]由图丙可知,电流表选用的是小量程,分度值为0.02A,示数为0.12A,即流过L2的电流为0.12A;根据并联电路的电流关系可知,流过L1的电流为
I1=I-I2=0.6A-0.12A=0.48A
(5)[5]小海发现两灯都亮,由于连线较乱,无法确定电路是串联还是并联,可以把其中一只灯泡从灯座中取下来,如果观察到另一只灯泡仍发光,则两灯一定是并联;如果观察到另一只灯泡熄灭,则两灯一定是串联。
【链接中考】
1.(2022·江苏盐城·中考真题)如图所示是小明设计的模拟调光台灯电路。闭合开关后,灯泡不亮,电流表无示数,电压表有示数,小明检查后发现有一处故障,该电路的故障可能是( )
A.电流表断路 B.电压表短路 C.铅笔芯断路 D.灯泡断路
【答案】D
【详解】根据电路图可知,该电路为串联电路,电流表测量电路中的电流,电压表测量灯泡两端的电压;闭合开关后,灯泡不亮,电流表无示数,这说明电路出现了断路故障;电压表有示数,说明电压表与电源之间是接通的,所以故障是灯泡断路,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
2.(2022·江苏南通·中考真题)如图所示电路,闭合开关S,灯泡L不亮且电流表和电压表均无示数,用电压表检测电路,当电压表分别接a、b两点和b、d两点时,电压表均无示数,接c、d两点时电压表有示数,则可判定( )
A.变阻器短路 B.灯泡短路 C.开关断路 D.电流表断路
【答案】C
【详解】A.如果变阻器短路,灯泡发光,电流表、电压表有示数,故A不符合题意;
B.如果灯泡短路,那么灯泡不能发光,电流表有示数,故B 不符合题意;
C.如果开关断路,电压表接a、b两点和b、d两点时,没有电流通过电压表,电压表均无示数,接c、d两点时有示数,故C符合题意;
D.如果电流表断路,电压表接c、d两点时,电压表无示数,故D不符合题意。
故选B。
3.(2024·江苏苏州·中考真题)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】 L1断路 0.3 错误 因为,,所以
【详解】(2)[1]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)[2]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)[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
4.(2025·江苏徐州·中考真题)小明用两个小灯泡探究串联电路电压的特点。
(1)实验电路如图a所示,请用笔画线表示导线,将电路连接完整;
(2)连接好电路,闭合开关,发现电压表有示数,两个小灯泡都不亮。故障原因可能是( )
A.短路 B.短路 C.开关断路 D.或断路
(3)故障排除后进行实验,电压表的示数如图b所示,电压为 V;
(4)用电压表测出小灯泡两端电压为2.5V,两端电压也为2.5V。小明由此得出结论:串联电路中,各用电器两端电压相等。请你指出小明实验中存在的问题: 。
【答案】(1)
(2)D
(3)5
(4)实验使用两个相同的灯泡且实验次数太少,结论具有偶然性,不具有普遍性
【详解】(1)将L1的右侧接线柱与L2的左侧接线柱连接起来,使L1、L2串联,电压表与两个灯泡并联,测量两个灯泡的电压,如图所示:
(2)AB.连接好电路,开关闭合,若两个灯泡中有一个短路,另一个灯泡会亮,现在两个灯泡都不亮,说明不是某个灯泡短路,故AB不符合题意;
C.若开关断路,电压表与电源断开,电压表将无示数,故C不符合题意;
D.若或断路,串联电路断路,两个灯泡都不亮,此时电压表测量电源电压,有示数,故D符合题意。
故选D。
(3)如图b,电压表使用的大量程,分度值为0.5V,示数为5V。
(4)用电压表测出小灯泡两端电压为2.5V,两端电压也为2.5V,是因为使用了两个相同规格的灯泡;同时只测量一组实验数据,实验次数太少,结论具有偶然性,不具有普遍性。
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