内容正文:
专题03 电路探秘
内容导航
考点聚焦:核心考点+中考考点,有的放矢
重点速记:知识点和关键点梳理,查漏补缺
难点强化:难点内容标注与讲解,能力提升
复习提升:真题感知+提升专练,全面突破
核心考点聚焦
1. 欧姆定律及应用
2. 摩擦起电
3. 电荷间的相互作用
4. 电流的形成与方向
5. 电路的组成与三种状态
6. 串、并联电路的特点
7. 电阻的概念与影响因素
8. 电压的测量
9. 伏安法测电阻
一、电荷与电流
1.摩擦起电
(1)摩擦起电:通过摩擦,物体能吸引 。
(2)本质:摩擦使电荷发生 ,使物体带电。
(3)两种电荷:用丝绸摩擦过的玻璃棒带 电;用毛皮摩擦过的橡胶棒带 电。
2.电荷间的相互作用:同种电荷相互 ,异种电荷相互 。
3.验电器
(1)构造:
(2)作用:检验物体是否 。
(3)原理:利用 ,金属箔张开角度越大,带电越多。
(4)使用:将物体与验电器金属球接触,若金属箔 ,说明物体带电。
4. 电流
(1)电流的形成:电源使导体内部电荷 ,形成持续电流。
(2)方向规定: 定向运动的方向为电流方向;金属导体中,电流由负电荷(电子)定向移动形成,电子运动方向与电流方向 。
(3)电流强度(电流)
①定义:通过导线某一截面的电荷多少与通电时间之比,用字母I表示,公式 。
②单位:安培(A),换算:1A=103mA=106μA。
5.电路与电路图
(1)电路组成:由 、 、 、 四部分组成,缺一不可。
(2)电路的三种状态
状态
特点
后果
开关闭合,电路有电流,用电器工作
正常工作
开关断开或电路某部分断开,无电流
用电器不工作
不经过用电器,直接用导线连接电源两极
电流过大,损坏电源,可能引发火灾
(3)电路图
实物
符号
实物
符号
导线
开关
电池
导线交叉不相连
电池组
导线间连接
灯泡
电动机
(4)两种基本连接方式:
· 串联电路:元件逐个顺次连接,电流路径只有 ,开关控制整个电路,用电器相互影响。
· 并联电路:元件并列连接,电流路径有 (干路、支路), 开关控制所有用电器,支路开关控制所在支路,用电器互不影响。
6. 电流的测量
(1)电流表:测量电路中 ,符号 “”。
(2)电流表的量程与分度值:
· 0∼3A:分度值 ;
· 0∼0.6A:分度值 。
(3)使用规则
①串联:必须与被测用电器 。
②正负接线柱:电流从 “ ” 接线柱流入,“ ” 接线柱流出。
③量程选择:被测电流不超过量程,无法估测时用 “ ” 选量程。
④禁止直接接电源:否则电流过大,损坏电流表。
(4)探究串、并联电路的电流特点
①串联电路:各处电流相等,即 。
②并联电路:干路电流等于各支路电流之和,即 。
二、物质的导电性
1. 物质的导电能力
(1)导体: 的物质叫作导体。
(2)绝缘体: 的物质叫作绝缘体。
(3) 半导体:导电能力介于导体与绝缘体之间的一类物质叫作 。
(4) 导体容易导电的原因
①金属导电的原因:金属内部存在着大量自由移动的 。
②溶液导电的原因:靠内部大量自由移动的 、 定向移动导电。
③绝缘体不容易导电的原因:内部虽有电子,但几乎被原子核牢牢束缚,无法 。
2. 电阻
(1)定义:表示导体对电流的 作用,用字母 表示;阻碍作用越大,电阻 ,在电压不变时,电路中电流越小。
(2)单位: ,常用单位有
(3)影响导体电阻大小的因素:导体的电阻大小与导体的 、 和 有关。用同种材料的导线,导线越长,电阻越 ;导线越细,电阻也越 。
3. 变阻器
(1) 电阻器
①概念:具有一定阻值的元件叫电阻器,也称为 。
②作用:控制电路中的 。
③符号:
(2)变阻器
①概念:可以 电阻值的电阻器。
②作用:改变电路中的电流大小。
(3)滑动变阻器
①工作原理:靠改变接入电路的电阻丝 来改变电阻。
②构造:由陶瓷圆筒、表面涂绝缘漆的电阻丝、金属杆、滑片、上下接线柱组成。
③连接方式: “ ”
④使用注意事项:闭合开关前,滑片置于阻值 (保护电路);与被控制用电器 。
三、电压
1.电压
(1)电压是形成电流的 ,电源的作用是给用电器两端提供电压;有电流一定有 ,但有电压不一定有 。
(2) 电压的符号及单位:国际单位为 ,常用单位有 、 、 ,换算关系:1kV= V,1V= mV,1mV= μV。
(3)常见电压值:一节新干电池 、一只蓄电池 、手机电池 、人体安全电压≤ 、家庭电路电压 。
2. 电压的测量
(1)电压表
①作用:测量电路两端 ,符号为。
②量程:常用 0~3V(分度值 )和 0~15V(分度值 ),通过“-”“3”“15” 三个接线柱选择。
(2)电压表的使用规则
· :使用前指针需指零,否则测量结果偏大或偏小。
· 连接:与被测用电器 联(串联会导致电路断路,测电源电压)。
· 正负接线柱:“+” 接电源正极一侧,“-” 接电源负极一侧,接反会导致指针反向偏转。
· 量程选择:被测电压不超过量程,无法估测时用大量程 “ ”;可直接并联在电源两极测电源电压(需保证量程大于电源电压)。
3. 串、并联电路的电压特点
项目
串联电路
并联电路
电流
规律:
规律:
公式
电压
规律:
规律:
公式
作用
分压
分流
四、欧姆定律及其应用
1.电流与电压的关系(控制电阻不变):导体电阻不变时,通过导体的电流与它两端的电压成 比。
2.电流与电阻的关系(控制电压不变):导体两端电压不变时,通过导体的电流与它的电阻成 比。
2. 欧姆定律及应用
(1)内容:导体中的电流,跟这段导体两端的电压成正比,跟这段导体的电阻成反比。
(2)公式与变形
· 基本公式:I=。
· 变形公式:U=IR;R=。
(3)使用条件:同一性(I、U、R对应同一导体或同一段电路)、同时性(对应同一电路状态)、单位统一性(A、V、Ω)。
3. 伏安法测电阻
(1)实验原理: 。
(2)实验器材:电源、开关、电流表、电压表、滑动变阻器、待测电阻、导线。
(3)电路图
(4)滑动变阻器作用: ; 。
4. 电路分析与应用
(1)串联电路
①电阻特点:
②电压特点: 。
③电流特点:
(2)并联电路
①电阻特点:
②电流分配: 。
③电压特点:
1、 电压表测量对象判断——去源法
1.以电压表接在电路中的两个接点为分点,将电路分成两部分。
2.将两点间含有电源的部分电路 “去掉”。
3.分析电压表与哪个用电器组成闭合电路,电压表就是测哪个用电器两端的电压。
2、 滑动变阻器有效电阻判断
假滑动变阻器
真滑动变阻器
电流流经整个电阻,滑片的移动不影响接入电阻的阻值,但电压表测量滑片左边部分电阻两端的电压,故滑片向左移,电压表测量的电阻减小,电压减小
电流流经右边电阻,有效电阻为滑片右边部分,故滑片向左移,电阻变大,电流表示数变小
3、 U-I图像问题
电路图
分析
U-I/I-U图像
1.定植电阻的电流与电压成正比,U-I/I-U图像为直线,R越大,越向U靠近
2.求电阻
R=
1.滑动变阻器阻值最大时,电路中电流最小,但不为零,两端的电压最大;
2.滑动变阻器阻值最小时,电路中电流最小,两端电压为零。
小灯泡的电阻随着电流的变大而变大,故图像不成直线,R越大,越向U靠近
4、 电路故障分析
串联电路
并联电路
电路图
分析原则
先电流后电压
先电压后电流
故障分析
5、 动态电路分析
1. 滑动变阻器变化
串联电路
并联电路
电路图
分析原则
阻大压大
阻大流小
电路分析
滑动变阻器滑片向右移动,电阻变小,电流变大,根据串联电路分压作用,RP两端的电压变小,总电压不变,R两端电压变大
滑动变阻器滑片向右移动,电阻变大,A2示数变小,并联电路各支路电压相等且等于总电压,故电压不变,R不变,A1不变
2. 多开关问题
原电路图
等效电路图
闭合开关S1S2
闭合开关S1断开S2
真题感知
1.(2025•浙江)简易电动洗鼻器内部设有电源开关S1和压力开关S2。当S1闭合时,指示灯L亮起;当用户按压力开关S2,S2闭合,电动机启动,向外泵出洗鼻液。下列电路设计符合工作要求的是( )
A.
B.
C.
D.
2.(2023•宁波)如图,电路中电流I大小始终不变,R0为定值电阻。闭合开关S,据电压表示数U与电阻箱阻值R的大小关系可以绘制U-R图线①;断开开关S,据电压表示数U与电阻箱阻值R的大小关系可以绘制U-R图线②。把IR0记为U0,下列能正确表示图线①、②的是( )
A.
B.
C.
D.
3.(2022•绵阳)光照射某种光敏电阻时,其阻值会减小。某同学利用该特性设计了一个计数装置,用于模拟测试中考跳绳次数,其电路如图甲所示,电源电压恒为12V,R0为阻值20Ω的定值电阻,RT为光敏电阻,没有红外线照射时,信号记录仪记录到电压变化便计数一次。该同学进行模拟测试时,信号记录仪记录的电压随时间变化的图象如图乙所示,则( )
A.有红外线照射RT时,信号记录仪记录的电压是2V,RT=10Ω
B.有红外线照射RT时,信号记录仪记录的电压是8V,RT=100Ω
C.绳子挡住红外线时,信号记录仪记录的电压是8V,RT=10Ω
D.绳子挡住红外线时,信号记录仪记录的电压是2V,RT=100Ω
4.(2025•浙江)小科为测量小灯泡在不同发光情况下的电阻,设计了如图1所示的电路图。图2是实物图。
(1)图2中导线a端应与滑动变阻器的 (填图中字母)接线柱连接。
(2)实验过程中,要使电流表示数变大,滑片P应向 (填“B”或“C”)接线柱移动。
(3)移动滑片P,进行实验,数据记录及处理结果列于下表。
实验序号
小灯泡的发光情况
U/V
I/A
R/Ω
1
不发光
0.40
6.12
3.3
2
发出很微弱的光
0.90
0.16
5.6
3
发出微弱的光
1.50
0.20
7.5
4
发出较强的光
待填
0.24
此处不填
①第4次实验中,电压表拥针位置如图3所示,其示数为 V。
②分析数据,发现小灯泡在不同发光情况下的电阻是变化的,小灯泡的U-I图像与图4中的 (填“a””b”或“c”)相似。
5.(2022•温州)某小组同学在进行“伏安法”测电阻实验时,连接了如图甲所示的电路,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,多次测量并记录实验数据。小组同学将第一次实验测得的数据绘制成图乙中的a、b、c,发现电压表未调零。将电压表调零后,重做实验,第二次测量数据如图乙中的A、B、C。
(1)图丙是该小组在一次测量中的电流表指针位置,其示数为 安。
(2)分析图乙中的第二次测量数据,待测电阻的阻值是 欧。(结果保留一位小数)
(3)小组同学讨论发现,利用第一次的测量数据,能求出第一次实验中电压表接入电路前指针所指的刻度值,也能求出被测电阻的阻值。分析图乙,写出第一次实验电压表接入电路前指针所指的刻度值,并说明理由。
。
6.(2022•舟山)小舟和小嘉两位同学分别探究“电流和电阻的关系”。小舟探究过程如下:
【实验步骤】
Ⅰ.根据设计的方案将阻值为5Ω的电阻接入电路,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,观察并记录相关数据;
Ⅱ.换用阻值为10Ω、20Ω的电阻,重复上述过程。
次数
电阻/Ω
电流/A
1
5
0.30
2
10
0.20
3
20
0.12
请你用笔画线代替导线,将电压表接入图甲电路中。
【得出结论】小舟对记录的数据进行处理,并绘制成图乙,据此得出的结论是
【交流反思】小嘉用和小舟同样的器材进行实验却无法得出正确结论,其记录的数据如表所示,请你帮他分析原因: 。
提升专练
1. 某同学在创作比赛中设想:利用灯泡中的两根灯丝以及外接电路中的3个开关控制电路,如图所示。L1的阻值小于L2,且通过灯丝的电流越大,灯泡越亮。则要使灯泡最亮应( )
A.闭合开关S1、S2,断开开关S3
B.闭合开关S1、S3,断开开关S2
C.闭合开关S1、S2、S3
D.闭合开关S2、S3,断开开关S1
2. 国家卫生健康委发布的《体重管理指导原则(2024年版)》指出,如果得不到有效遏制,2030年,我国成人超重肥胖率将达70.5%,儿童超重肥胖率将达31.8%。如图是一个自动体重测试仪的工作原理图,有关它的说法不正确的是( )
A.体重显示表是用电流表改装成的
B.体重越大,R2接入电路的阻值越小
C.体重越大,体重显示表的示数越小
D.R1的作用是保护电路
3.科学小组利用定值电阻R0、声敏电阻R(阻值会随声音强弱发生变化,如图甲所示)、电流表(0~0.6A)、学生电源等器材,设计了可用电流表的示数来反映噪声强弱的装置。该装置电路如图乙所示。在某次测试中,当噪声为80dB时,电流表示数为0.4A;当噪声为50dB时,电流表示数为0.2A。下列说法正确的是( )
A.该电路中的电流随声音强度增大而减小
B.R0阻值是5Ω,电源电压为10V
C.当电流表示数0.3A,噪声强度为60dB
D.若要增大噪声的测量范围,可以减小R0的阻值
4. 项目化学习小组制作了一款电子体重秤(如图甲),电源电压恒为6伏,R0是阻值为10欧的定值电阻,秤盘下方的电阻R为力敏电阻,其阻值随所受压力大小的变化关系图像如图乙所示。
(1)若将电表改装为体重显示屏,要求体重越大,电表示数越大,应选择 进行改装(选填“电压表”或“电流表”)。
(2)闭合开关,发现电压表有示数,电流表无示数,其电路故障的原因可能是 。
(3)排除故障后,当电压表的示数为2伏,测得人的体重为 牛。
5. 图甲是研究“电流与电阻的关系”的实验装置。一节干电池的电压是1.5V,滑动变阻器的规格是“50欧,1安”,请据此分析:
(1)请你用笔画线代替导线,将甲图电路连接完整。(要求滑片P向右滑动时,接入电路的电阻增大)
(2)闭合开关,无论怎样移动滑片P,发现电压表有示数,电流表始终无示数,其原因可能是 。
(3)排除故障后,小组同学用5欧的定值电阻进行实验,测得的电流如图乙所示,其示数为 安,并记录在a处。然后,更换定值电阻R为10欧、15欧,调节滑动变阻器,使R两端的电压始终保持不变,并记录每次电阻值和电流值,填写在表中。
实验次数
电阻R(欧)
电流I(安)
b
1
5
a
2
10
0.18
3
15
0.12
(4)分析实验数据,可以得出电流与电阻的关系。为了描述这种关系,b处应填入的内容是 。
6. 小科设计了如图1所示的电路探究电流与电压的关系,电源电压为4V,通过实验测得数据如表:
实验次数
电压U(V)
电流I(A)
()
1
1.4
0.14
2
2.2
0.22
3
3.6
0.36
(1)分析表格数据,可得出的结论是通过电阻的电流与其两端的电压成正比关系,请你写出得出该结论的理由: 。为了使实验结论更准确,应该 。
(2)在上个实验的某础上,小科想研究小灯泡的电流与电压的关系,选择额定电压为2.5V的小灯泡进行实验。在实验过程中,小科将滑动变阻器的滑片从A端开始移动,直到灯泡正常发光,在此过程中测得小灯泡的电流和电压的几组数据,并绘制了小灯泡的电流与电压关系图像,如图2所示。
①小灯泡的电流与电压关系是如图2所示的曲线,是因为 。
②该实验中小科选择的滑动变阻器可能是 。
A.滑动变阻器R1(20Ω,3A)
B.滑动变阻器R1(50Ω,2A)
C.滑动变阻器R1(2000Ω,0.25A)
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核心考点聚焦
1. 欧姆定律及应用
2. 摩擦起电
3. 电荷间的相互作用
4. 电流的形成与方向
5. 电路的组成与三种状态
6. 串、并联电路的特点
7. 电阻的概念与影响因素
8. 电压的测量
9. 伏安法测电阻
一、电荷与电流
1.摩擦起电
(1)摩擦起电:通过摩擦,物体能吸引轻小物体。
(2)本质:摩擦使电荷发生转移,使物体带电。
(3)两种电荷:用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电;用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电。
2.电荷间的相互作用:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
3.验电器
(1)构造:
(2)作用:检验物体是否带电。
(3)原理:利用同种电荷相互排斥,金属箔张开角度越大,带电越多。
(4)使用:将物体与验电器金属球接触,若金属箔张开,说明物体带电。
4. 电流
(1)电流的形成:电源使导体内部电荷定向运动,形成持续电流。
(2)方向规定:正电荷定向运动的方向为电流方向;金属导体中,电流由负电荷(电子)定向移动形成,电子运动方向与电流方向相反。
(3)电流强度(电流)
①定义:通过导线某一截面的电荷多少与通电时间之比,用字母I表示,公式I= 。
②单位:安培(A),换算:1A=103mA=106μA。
5.电路与电路图
(1)电路组成:由电源、用电器、开关、导线四部分组成,缺一不可。
(2)电路的三种状态
状态
特点
后果
通路
开关闭合,电路有电流,用电器工作
正常工作
开路(断路)
开关断开或电路某部分断开,无电流
用电器不工作
短路
不经过用电器,直接用导线连接电源两极
电流过大,损坏电源,可能引发火灾
(3)电路图
实物
符号
实物
符号
导线
开关
电池
导线交叉不相连
电池组
导线间连接
灯泡
电动机
(4)两种基本连接方式:
· 串联电路:元件逐个顺次连接,电流路径只有一条,开关控制整个电路,用电器相互影响。
· 并联电路:元件并列连接,电流路径有多条(干路、支路),干路开关控制所有用电器,支路开关控制所在支路,用电器互不影响。
6. 电流的测量
(1)电流表:测量电路中电流大小,符号 “”。
(2)电流表的量程与分度值:
· 0∼3A:分度值0.1A;
· 0∼0.6A:分度值0.02A。
(3)使用规则
①串联:必须与被测用电器串联。
②正负接线柱:电流从 “+” 接线柱流入,“−” 接线柱流出。
③量程选择:被测电流不超过量程,无法估测时用 “试触法” 选量程。
④禁止直接接电源:否则电流过大,损坏电流表。
(4)探究串、并联电路的电流特点
①串联电路:各处电流相等,即I1=I2=⋯=In。
②并联电路:干路电流等于各支路电流之和,即I=I1+I2+⋯+In。
二、物质的导电性
1. 物质的导电能力
(1)导体:容易导电的物质叫作导体。
(2)绝缘体:不容易导电的物质叫作绝缘体。
(3) 半导体:导电能力介于导体与绝缘体之间的一类物质叫作半导体。
(4) 导体容易导电的原因
①金属导电的原因:金属内部存在着大量自由移动的电子。
②溶液导电的原因:靠内部大量自由移动的正、负离子定向移动导电。
③绝缘体不容易导电的原因:内部虽有电子,但几乎被原子核牢牢束缚,无法自由移动。
2. 电阻
(1)定义:表示导体对电流的阻碍作用,用字母R表示;阻碍作用越大,电阻越大,在电压不变时,电路中电流越小。
(2)单位:欧姆(Ω),常用单位有千欧(kΩ)、兆欧(MΩ)。
(3)影响导体电阻大小的因素:导体的电阻大小与导体的长度、横截面积和材料有关。用同种材料的导线,导线越长,电阻越大;导线越细,电阻也越大。
3. 变阻器
(1) 电阻器
①概念:具有一定阻值的元件叫电阻器,也称为电阻。
②作用:控制电路中的电流大小。
③符号:
(2)变阻器
①概念:可以改变电阻值的电阻器。
②作用:改变电路中的电流大小。
(3)滑动变阻器
①工作原理:靠改变接入电路的电阻丝有效长度来改变电阻。
②构造:由陶瓷圆筒、表面涂绝缘漆的电阻丝、金属杆、滑片、上下接线柱组成。
③连接方式: “一上一下”
④使用注意事项:闭合开关前,滑片置于阻值最大处(保护电路);与被控制用电器串联。
三、电压
1.电压
(1)电压是形成电流的原因,电源的作用是给用电器两端提供电压;有电流一定有电压,但有电压不一定有电流。
(2) 电压的符号及单位:国际单位为伏特(V),常用单位有千伏(kV)、毫伏(mV)、微伏(μV),换算关系:1kV=103V,1V=103mV,1mV=103μV。
(3)常见电压值:一节新干电池 1.5V、一只蓄电池 2V、手机电池 3.7V、人体安全电压≤36V、家庭电路电压 220V。
2. 电压的测量
(1)电压表
①作用:测量电路两端电压,符号为。
②量程:常用 0~3V(分度值 0.1V)和 0~15V(分度值 0.5V),通过“-”“3”“15” 三个接线柱选择。
(2)电压表的使用规则
· 调零:使用前指针需指零,否则测量结果偏大或偏小。
· 连接:与被测用电器并联(串联会导致电路断路,测电源电压)。
· 正负接线柱:“+” 接电源正极一侧,“-” 接电源负极一侧,接反会导致指针反向偏转。
· 量程选择:被测电压不超过量程,无法估测时用大量程 “试触”;可直接并联在电源两极测电源电压(需保证量程大于电源电压)。
3. 串、并联电路的电压特点
项目
串联电路
并联电路
电流
规律:电流处处相等
规律:总电流等于各支路电流之和
公式
I=I1=I2=⋯=In
I=I1+I2+⋯=In
电压
规律:总电压等于各部分电压之和
规律:各支路电压都相等
公式
U=U1+U2+⋯=Un
U=U1= U2=⋯= Un
作用
分压
分流
四、欧姆定律及其应用
1.电流与电压的关系(控制电阻不变):导体电阻不变时,通过导体的电流与它两端的电压成正比。
2.电流与电阻的关系(控制电压不变):导体两端电压不变时,通过导体的电流与它的电阻成反比。
2. 欧姆定律及应用
(1)内容:导体中的电流,跟这段导体两端的电压成正比,跟这段导体的电阻成反比。
(2)公式与变形
· 基本公式:I=。
· 变形公式:U=IR;R=。
(3)使用条件:同一性(I、U、R对应同一导体或同一段电路)、同时性(对应同一电路状态)、单位统一性(A、V、Ω)。
3. 伏安法测电阻
(1)实验原理:R=。
(2)实验器材:电源、开关、电流表、电压表、滑动变阻器、待测电阻、导线。
(3)电路图
(4)滑动变阻器作用:保护电路;改变待测电阻两端电压和电路电流,实现多次测量。
4. 电路分析与应用
(1)串联电路
①电阻特点:总电阻等于各电阻之和。
②电压特点:各电阻分得的电压与电阻成正比, = 。
③电流特点:电流处处相等,I=I1=I2=⋯=In。
(2)并联电路
①电阻特点:总电阻的倒数等于各电阻倒数之和。
②电流分配:各支路电流与电阻成反比,=。
③电压特点:各支路电压相等,U=U1=U2=⋯=Un。
1、 电压表测量对象判断——去源法
1.以电压表接在电路中的两个接点为分点,将电路分成两部分。
2.将两点间含有电源的部分电路 “去掉”。
3.分析电压表与哪个用电器组成闭合电路,电压表就是测哪个用电器两端的电压。
2、 滑动变阻器有效电阻判断
假滑动变阻器
真滑动变阻器
电流流经整个电阻,滑片的移动不影响接入电阻的阻值,但电压表测量滑片左边部分电阻两端的电压,故滑片向左移,电压表测量的电阻减小,电压减小
电流流经右边电阻,有效电阻为滑片右边部分,故滑片向左移,电阻变大,电流表示数变小
3、 U-I图像问题
电路图
分析
U-I/I-U图像
1.定植电阻的电流与电压成正比,U-I/I-U图像为直线,R越大,越向U靠近
2.求电阻
R=
1.滑动变阻器阻值最大时,电路中电流最小,但不为零,两端的电压最大;
2.滑动变阻器阻值最小时,电路中电流最小,两端电压为零。
小灯泡的电阻随着电流的变大而变大,故图像不成直线,R越大,越向U靠近
4、 电路故障分析
串联电路
并联电路
电路图
分析原则
先电流后电压
先电压后电流
故障分析
5、 动态电路分析
1. 滑动变阻器变化
串联电路
并联电路
电路图
分析原则
阻大压大
阻大流小
电路分析
滑动变阻器滑片向右移动,电阻变小,电流变大,根据串联电路分压作用,RP两端的电压变小,总电压不变,R两端电压变大
滑动变阻器滑片向右移动,电阻变大,A2示数变小,并联电路各支路电压相等且等于总电压,故电压不变,R不变,A1不变
2. 多开关问题
原电路图
等效电路图
闭合开关S1S2
闭合开关S1断开S2
真题感知
1.(2025•浙江)简易电动洗鼻器内部设有电源开关S1和压力开关S2。当S1闭合时,指示灯L亮起;当用户按压力开关S2,S2闭合,电动机启动,向外泵出洗鼻液。下列电路设计符合工作要求的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【解答】解:由题意可知指示灯与电动机能独立工作,故指示灯与电动机并联;同时,电源开关S1控制整个电路,在干路上,压力开关S2只控制电动机,在电动机支路上,故C符合要求。
故选:C。
2.(2023•宁波)如图,电路中电流I大小始终不变,R0为定值电阻。闭合开关S,据电压表示数U与电阻箱阻值R的大小关系可以绘制U-R图线①;断开开关S,据电压表示数U与电阻箱阻值R的大小关系可以绘制U-R图线②。把IR0记为U0,下列能正确表示图线①、②的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解答】解:由欧姆定律I=可知,U=IR,
闭合开关S,R0定值电阻短路,只有电阻箱R接入电路,电压表测量电阻箱R两端电压U=IR,又知电流I大小始终不变,可知U-R图线①U=IR是正比例函数关系,是一条从原点出发的射线(U、R均为正数);
断开开关S,定值电阻R0和电阻箱R串联接入电路,电压表测量电阻箱R和定值电阻R两端电压,由串联电路电压规律可知:U=UR+U=IR+IR0,又知电流I大小始终不变,R0是定值电阻,可知U-R图线②U=IR+IR0=IR+U0是一次函数关系,且与纵轴交点为(0,U0);
故ACD错误,B正确。
故选:B。
3.(2022•绵阳)光照射某种光敏电阻时,其阻值会减小。某同学利用该特性设计了一个计数装置,用于模拟测试中考跳绳次数,其电路如图甲所示,电源电压恒为12V,R0为阻值20Ω的定值电阻,RT为光敏电阻,没有红外线照射时,信号记录仪记录到电压变化便计数一次。该同学进行模拟测试时,信号记录仪记录的电压随时间变化的图象如图乙所示,则( )
A.有红外线照射RT时,信号记录仪记录的电压是2V,RT=10Ω
B.有红外线照射RT时,信号记录仪记录的电压是8V,RT=100Ω
C.绳子挡住红外线时,信号记录仪记录的电压是8V,RT=10Ω
D.绳子挡住红外线时,信号记录仪记录的电压是2V,RT=100Ω
【答案】D
【解答】解:(1)由甲图电路知,R0与RT串联,信号记录仪测R0两端电压,
光照射某种光敏电阻时,其阻值会减小,根据串联分压原理可知此时光敏电阻两端的电压减小,定值电阻两端的电压增大,所以有红外线照射RT时,信号记录仪记录的电压是8V,绳子挡住红外线时,信号记录仪记录的电压是2V,故AC错误;
(2)串联电路各处电流相等,有红外线照射RT时,此时通过电路的电流:,
串联电路总电压等于各部分电压之和,根据欧姆定律可得此时光敏电阻的阻值:,故B错误;
绳子挡住红外线时通过电路的电流:,
根据欧姆定律可得此时光敏电阻的阻值:,故D正确。
故选:D。
4.(2025•浙江)小科为测量小灯泡在不同发光情况下的电阻,设计了如图1所示的电路图。图2是实物图。
(1)图2中导线a端应与滑动变阻器的 A (填图中字母)接线柱连接。
(2)实验过程中,要使电流表示数变大,滑片P应向 C (填“B”或“C”)接线柱移动。
(3)移动滑片P,进行实验,数据记录及处理结果列于下表。
实验序号
小灯泡的发光情况
U/V
I/A
R/Ω
1
不发光
0.40
6.12
3.3
2
发出很微弱的光
0.90
0.16
5.6
3
发出微弱的光
1.50
0.20
7.5
4
发出较强的光
待填
0.24
此处不填
①第4次实验中,电压表拥针位置如图3所示,其示数为 2.2 V。
②分析数据,发现小灯泡在不同发光情况下的电阻是变化的,小灯泡的U-I图像与图4中的 a (填“a””b”或“c”)相似。
【答案】(1)A;
(2)C;
(3)2.2;a。
【解答】解:(1)根据滑动变阻上下接线柱各选一个接入电路,故导线a端应与滑动变阻器的A接线柱连接。
(2)要使电流表示数变大,根据欧姆定律知,电阻变小,下方接入的是C,故滑片P应向C接线柱移动;
(3)电压表量程是0-3V,分度值0.1V,示数为2.2V;
根据灯泡电阻随着温度升高而变大,电流均匀增大时,电阻变大,根据U=IR知,灯泡两端电压的变化大于通过灯泡的电流变化,故是a图像。
故答案为:(1)A;
(2)C;
(3)2.2;a。
5.(2022•温州)某小组同学在进行“伏安法”测电阻实验时,连接了如图甲所示的电路,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,多次测量并记录实验数据。小组同学将第一次实验测得的数据绘制成图乙中的a、b、c,发现电压表未调零。将电压表调零后,重做实验,第二次测量数据如图乙中的A、B、C。
(1)图丙是该小组在一次测量中的电流表指针位置,其示数为 0.3 安。
(2)分析图乙中的第二次测量数据,待测电阻的阻值是 4.9 欧。(结果保留一位小数)
(3)小组同学讨论发现,利用第一次的测量数据,能求出第一次实验中电压表接入电路前指针所指的刻度值,也能求出被测电阻的阻值。分析图乙,写出第一次实验电压表接入电路前指针所指的刻度值,并说明理由。
第一次实验电压表接入电路前指针所指的刻度值为0.4V。延长abc三点的连线,与纵坐标相交于0.4V。
【答案】(1)0.3;(2)4.9;(3)第一次实验电压表接入电路前指针所指的刻度值为0.4V。延长abc三点的连线,与纵坐标相交于0.4V。
【解答】解:(1)图丙电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.3A;
(2)分析图乙中的第二次测量数据,由R=可知,
RA===5Ω,RB===5Ω,RC==≈4.83Ω,
所以待测电阻的阻值为:R==≈4.9Ω;
(3)延长abc三点的连线,与纵坐标相交于0.4V,如图所示:
故答案为:(1)0.3;(2)4.9;(3)第一次实验电压表接入电路前指针所指的刻度值为0.4V。延长abc三点的连线,与纵坐标相交于0.4V。
6.(2022•舟山)小舟和小嘉两位同学分别探究“电流和电阻的关系”。小舟探究过程如下:
【实验步骤】
Ⅰ.根据设计的方案将阻值为5Ω的电阻接入电路,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,观察并记录相关数据;
Ⅱ.换用阻值为10Ω、20Ω的电阻,重复上述过程。
次数
电阻/Ω
电流/A
1
5
0.30
2
10
0.20
3
20
0.12
请你用笔画线代替导线,将电压表接入图甲电路中。
【得出结论】小舟对记录的数据进行处理,并绘制成图乙,据此得出的结论是 在电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比。
【交流反思】小嘉用和小舟同样的器材进行实验却无法得出正确结论,其记录的数据如表所示,请你帮他分析原因:没有保持电阻两端的电压不变。
【答案】(1)见解答图;(2)在电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比;(3)没有保持电阻两端的电压不变。
【解答】解:(1)由图知电源电压为3V,所以电压表选择0~3V的量程与定值电阻并联,见下图:
(2)由图象可知,电流与电阻的乘积为:U=IR=0.4A×5Ω=---=0.1A×20Ω=---=2V,为一定值,故可得出结论:在电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比;
(3)在探究电流与电阻的关系时需要控制电阻两端的电压不变,由表格数据知5Ω×0.30A≠10Ω×0.20A≠20Ω×0.12A,即电流与电阻的乘积不是定值,即没有保持电阻两端的电压不变,所以无法得出正确结论。
故答案为:(1)见解答图;(2)在电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比;(3)没有保持电阻两端的电压不变。
提升专练
1. 某同学在创作比赛中设想:利用灯泡中的两根灯丝以及外接电路中的3个开关控制电路,如图所示。L1的阻值小于L2,且通过灯丝的电流越大,灯泡越亮。则要使灯泡最亮应( )
A.闭合开关S1、S2,断开开关S3
B.闭合开关S1、S3,断开开关S2
C.闭合开关S1、S2、S3
D.闭合开关S2、S3,断开开关S1
【答案】C
【解答】解:当闭合开关S1、S2时,只有L1工作;
当闭合开关S1、S3时,只有L2工作;
闭合开关S2、S3,电路为断路,两灯都不工作;
当开关S1、S2、S3都闭合时,L1、L2同时工作;
根据并联电路的电阻特点可知,并联电路的总电阻小于任一分电阻,而且根据题意可知,L1的电阻小于L2的电阻,所以,当开关都闭合时,L1、L2同时工作,此时电路中的总电阻最小,根据欧姆定律可知,电路中的总电流最大,灯泡最亮。
故选:C。
2. 国家卫生健康委发布的《体重管理指导原则(2024年版)》指出,如果得不到有效遏制,2030年,我国成人超重肥胖率将达70.5%,儿童超重肥胖率将达31.8%。如图是一个自动体重测试仪的工作原理图,有关它的说法不正确的是( )
A.体重显示表是用电流表改装成的
B.体重越大,R2接入电路的阻值越小
C.体重越大,体重显示表的示数越小
D.R1的作用是保护电路
【答案】C
【解答】解:A.根据电表的使用方法可知,电压表并联在被测电路的两端,电流表串联在被测电路中;由题图可知,体重显示表串联在电路中,因此该表是用电流表改装而成,故A正确;
BC.由题图可知,两电阻串联,体重越大,R2连入电路的电阻越小,电路的总电阻越小,根据欧姆定律可知,电路电流越大,体重显示表的示数越大,故B正确、C错误;
D.当滑片移至最上端时,滑动变阻器连入电路的阻值为0,R1可以防止电源短路,所以R1的作用是保护电路,故D正确。
故选:C。
3.科学小组利用定值电阻R0、声敏电阻R(阻值会随声音强弱发生变化,如图甲所示)、电流表(0~0.6A)、学生电源等器材,设计了可用电流表的示数来反映噪声强弱的装置。该装置电路如图乙所示。在某次测试中,当噪声为80dB时,电流表示数为0.4A;当噪声为50dB时,电流表示数为0.2A。下列说法正确的是( )
A.该电路中的电流随声音强度增大而减小
B.R0阻值是5Ω,电源电压为10V
C.当电流表示数0.3A,噪声强度为60dB
D.若要增大噪声的测量范围,可以减小R0的阻值
【答案】C
【解答】解:A、从图乙可知,闭合开关,两电阻串联,电流表测量电路电流,从图甲可知,随着声音强度的增加,声敏电阻R的阻值逐渐减小,则电路总电阻减小,电源电压不变,根据I=可知电路电流增大,故A错误;
B、当噪声80dB时,R=10Ω,电流表示数为0.4A,根据欧姆定律及串联电路的特点可知电源电压U=0.4A×10Ω+0.4A×R0.....①;
当噪声50dB时,R′=25Ω,电流表示数为0.2A,根据欧姆定律及串联电路的特点可知电源电压U=0.2A×25Ω+0.2A×R0.....②;
联立①②得:U=6V,R0=5Ω;故B错误;
C、当电流表示数0.3A,根据欧姆定律可知总电阻R总===20Ω;
根据电阻串联的特点可知R的阻值R=R总-R0=20Ω-5Ω=15Ω,从图中可知噪声强度为60dB,故C正确;
D、若要增大噪声的测量范围,电路中的电流不变,故总电阻不变,而声敏电阻阻值减小,故需要增大R0的阻值,故D错误。
故选:C。
4. 项目化学习小组制作了一款电子体重秤(如图甲),电源电压恒为6伏,R0是阻值为10欧的定值电阻,秤盘下方的电阻R为力敏电阻,其阻值随所受压力大小的变化关系图像如图乙所示。
(1)若将电表改装为体重显示屏,要求体重越大,电表示数越大,应选择 电流表 进行改装(选填“电压表”或“电流表”)。
(2)闭合开关,发现电压表有示数,电流表无示数,其电路故障的原因可能是 R断路 。
(3)排除故障后,当电压表的示数为2伏,测得人的体重为 600牛。
【答案】(1)电流表;(2)R断路;(3)600。
【解答】解:由电路图可知,压敏电阻R与定值电阻R0串联,电流表测电路中的电流,电压表测定值电阻R两端的电压。(1)体重越大时,压敏电阻受到的压力越大,由图乙可知压敏电阻R的阻值越小,则电路的总电阻越小,电路中的电流越大,由串联分压原理可知压敏电阻R两端的电压越小,故电流表可以作为显示屏;
(2)闭合开关,电流表无示数,则电路断路,电压表有示数,说明电压表能与电源接通,说明可能是压敏电阻R断路;
(3)当电压表的示数为2V时,则R0两端的电压为:U0=U-UR=6V-2V=4V,
此时电路中的电流:,
压教电阻的阻值为:,
由图乙可知,此时压敏电阻所受的压力为600N,
因为水平面上的物体对水平面的压力等于其重力,即人的重力为600N。
故答案为:(1)电流表;(2)R断路;(3)600。
5. 图甲是研究“电流与电阻的关系”的实验装置。一节干电池的电压是1.5V,滑动变阻器的规格是“50欧,1安”,请据此分析:
(1)请你用笔画线代替导线,将甲图电路连接完整。(要求滑片P向右滑动时,接入电路的电阻增大)
(2)闭合开关,无论怎样移动滑片P,发现电压表有示数,电流表始终无示数,其原因可能是 R断路。
(3)排除故障后,小组同学用5欧的定值电阻进行实验,测得的电流如图乙所示,其示数为 0.36安,并记录在a处。然后,更换定值电阻R为10欧、15欧,调节滑动变阻器,使R两端的电压始终保持不变,并记录每次电阻值和电流值,填写在表中。
实验次数
电阻R(欧)
电流I(安)
b
1
5
a
2
10
0.18
3
15
0.12
(4)分析实验数据,可以得出电流与电阻的关系。为了描述这种关系,b处应填入的内容是 电流与电阻的乘积IR(A•Ω)。
【答案】(1)见解析;(2)R断路;(3)0.36;(4)电流与电阻的乘积IR(A•Ω)。
【解答】解:(1)滑片P向右滑动时,接入电路的电阻增大,故变阻器左下接线连入电路中,如下所示:
(2)闭合开关,无论怎样移动滑片P,电流表始终无示数,电路可能断路,发现电压表有示数,电压表与电源连通,原因可能是R断路。
(3)排除故障后,小组同学用5欧的定值电阻进行实验,测得的电流如图乙所示,分度值为0.02A,其示数为0.36安;
(4)分析实验数据可知,电流与电阻的乘积为一定值,可以得出电流与电阻成反比,则为了描述这种关系,b处应填入的内容是:电流与电阻的乘积IR(A•Ω)。
故答案为:(1)见解析;(2)R断路;(3)0.36;(4)电流与电阻的乘积IR(A•Ω)。
6. 小科设计了如图1所示的电路探究电流与电压的关系,电源电压为4V,通过实验测得数据如表:
实验次数
电压U(V)
电流I(A)
()
1
1.4
0.14
2
2.2
0.22
3
3.6
0.36
(1)分析表格数据,可得出的结论是通过电阻的电流与其两端的电压成正比关系,请你写出得出该结论的理由:电压与电流之比是一个定值。为了使实验结论更准确,应该 更换不同阻值的定值电阻多次实验。
(2)在上个实验的某础上,小科想研究小灯泡的电流与电压的关系,选择额定电压为2.5V的小灯泡进行实验。在实验过程中,小科将滑动变阻器的滑片从A端开始移动,直到灯泡正常发光,在此过程中测得小灯泡的电流和电压的几组数据,并绘制了小灯泡的电流与电压关系图像,如图2所示。
①小灯泡的电流与电压关系是如图2所示的曲线,是因为 灯丝的电阻随温度的升高而变大。
②该实验中小科选择的滑动变阻器可能是 B。
A.滑动变阻器R1(20Ω,3A)
B.滑动变阻器R1(50Ω,2A)
C.滑动变阻器R1(2000Ω,0.25A)
【答案】(1)电压与电流之比是一个定值;更换不同阻值的定值电阻多次实验;
(2)①灯丝的电阻随温度的升高而变大;②B。
【解答】解:(1)分析表格数据,电压与电流之比是一个定值,可得出的结论是通过电阻的电流与其两端的电压成正比关系,为了使实验结论更准确,应该更换不同阻值的定值电阻多次实验。
(2)①小灯泡的电流与电压关系是如图2所示的曲线,可知灯的电阻是变化的,是因为灯丝的电阻随温度的升高而变大。
②当灯的电压为0.5V时,电流为0.1A,根据串联电路电压的规律及欧姆定律可知变阻器连入电路的电阻为
因0.25A<0.3A
该实验中小科选择的滑动变阻器可能是滑动变阻器R1,故选:B。
故答案为:(1)电压与电流之比是一个定值;更换不同阻值的定值电阻多次实验;
(2)①灯丝的电阻随温度的升高而变大;②B。
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