内容正文:
专题06 电学基础知识(复习讲义)
目 录
01 析·考情目标 1
02 筑·专题框架 2
03 攻·重难考点 3
真题动向 核心提炼 拓展提升
考点一
考点二
考点三 电路设计
考点四 电路故障分析
04 测·预测闯关 19
命题透视
1.电流和电路:侧重电流形成、电路基本连接方式(串、并联)的识别,多以选择、填空题呈现,常结合广东本地生活场景(如家庭照明电路、共享单车充电电路)考查,难度较低,分值约2分。
2.电压 电阻:聚焦电压表、电流表的使用,欧姆定律的初步应用,题型涵盖选择、填空、实验探究,常结合电子设备、实验器材情境命题,分值约2分。
3.电路设计与故障分析:侧重根据需求设计简单电路、电路故障(短路、断路)的判断与排查,是中考高频考点,题型多样,常结合智能家居、照明控制等实际场景考查,分值约2分。
4.综合应用:电学基础综合题多结合广东本地科技、生活情境考查,分值占比约6%-8%。
命题预测
1.情境化深化:聚焦广东本地科技、生活、文化等情境,强化知识与实际的联系。
2.实验探究升级:突出实验设计、数据处理与误差分析,如探究串并联电路的电流规律、影响电阻大小的因素等创新实验。
3.跨学科融合:结合语文、生物、地理等学科,考查知识综合运用能力。
复习目标
1.熟练掌握电流、电压、电阻及电路的核心知识点,构建系统知识体系。
2.突破电路连接识别、故障分析等重难点,掌握规范解题方法。
3.提升情境化试题分析与综合解题能力,适配广东中考命题风格。
4.强化实验探究与逻辑推理思维,培养科学素养。
考点一
1.(2025·陕西·中考真题)【新情境+生活现象・结合梳子梳头发考察摩擦起电与电荷作用】用塑料梳子梳理干燥的头发时,发现头发会随着梳子飘起来,而且越梳头发越蓬松。下列关于此现象的说法不正确的是 ( )
A.与头发摩擦后的梳子带上了电
B.头发随梳子飘起来说明头发和梳子带异种电荷
C.头发蓬松是因为头发带同种电荷
D.梳子与头发摩擦的过程中创造了电荷
2.(2025·湖北·中考真题)【新情境+精密仪器场所・结合防静电服考察导体与绝缘体识别】在一些使用精密仪器的场所,工作人员须穿着防静电服,防静电服面料中掺入的材料能导走身上静电的是( )
A.金属 B.玻璃 C.橡胶 D.陶瓷
3.(2025·江苏常州·中考真题)【新情境+安全规范・结合氢气球爆燃考察摩擦起电的微观本质】《氢气使用安全技术规程》规定:民用气球不得充装氢气,违反规定会引发危险,曾有人用干抹布擦拭正在漏气的氢气球,擦拭导致______(微观粒子名称)转移,使得干抹布与气球带______种电荷,随之发生的放电现象引发氢气爆燃。
4.(2025·山东东营·中考真题)【新情境+电路实物图・结合实物连接考察电路图绘制】某实验电路实物图如图所示,请根据实物图在虚线框内画出对应的电路图。
知识1 两种电荷
1、摩擦起电:用摩擦的方法使物体带电;实质是电子转移,失去电子的物体因缺少电子而带正电,得到电子的物体因有多余的电子而带等量的负电。
2、两种电荷:正电荷和负电荷。
(1)被丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷;实质:物质中的原子失去了电子。
(2)被毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷;实质:物质中的原子得到了多余的电子。
(3)同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引。
3、检验物体是否带电
方法一:看它能否吸引轻小物体,如能则带电。
方法二:利用验电器,用物体接触验电器的金属球,如果金属箔张开则带电。
4、静电:即相对静止不动的电荷,通常指因不同物体之间相互摩擦而产生的在物体表面所带的正负电荷
5、静电的利用:静电除尘、静电复印、静电植绒、静电喷涂、静电纺纱等。
6、静电的防范:(1)保持空气湿度;(2)使用避雷针;(3)良好接地。
知识2 电流和电路
1、电流形成:电荷的定向移动形成电流(任何电荷的定向移动都会形成电流)。
(1)电流的方向:把正电荷定向移动的方向规定为电流方向。
(2)获得持续电流的条件:①电路中有电源、②电路为通路。
2、电路的定义:用导线将电源、用电器、开关连接起来组成的电流路径叫电路。
3、电路有三种状态
(1)通路:接通的电路叫通路;有电流通过导线和用电器,用电器可以工作。
(2)开路:断开的电路叫开路(也叫断路);没有电流通过导线和用电器,用电器不能工作。
(3)短路:直接把导线接在电源两极(或用电器两端)上的电路叫短路。有很大电流通过导线,但没有电流通过用电器,用电器不能工作。
知识3 串联电路和并联电路
1、串联的定义:把电路元件逐个顺次连接起来的电路,叫串联。
2、并联的定义:把电路元件并列地连接起来的电路,叫并联。
3、串、并联电路的辨别
(1)根据电路图判断:电流只有一条路径的则是串联电路;有两条或两条以上路径的则是并联电路。
(2)根据电流关系判断:如果通过两个用电器的电流不相等,这两个用电器一定是并联的;如果通过两个用电器的电流相等,则可能是串联,也可能是并联;若是不同的用电器则是串联;若是相同的用电器串联,并联都有可能。
(3)根据电压关系判断:如果通过两个用电器的电压不相等,这两个用电器一定是串联的;如果通过两个用电器的电压相等,则可能是串联,也可能是并联;若是不同的用电器则是并联;若是相同的用电器串联,并联都有可能。
(4)根据用电器的工作情况判断:用电器只能同时工作的是串联电路,可以独立工作的是并联电路。
知识4 电流的测量
1、电流:单位时间内通过导体横截面积的电荷量叫电流,用符号I表示;电流单位是安培,简称安,用符号A表示;电流常用单位还有:毫安(mA)、微安(μA);换算关系:1A=1000mA,1mA=1000μA。
2、电流表:用来测量电流大小的仪表叫电流表。特点:其内阻很小,可视为零,接入电路中不影响电路中电流大小。
(1)电流表的使用:电流表必须和被测用电器串联;电流必须从正接线柱流入,负接线柱流出;选择合适的量程(0~0.6A; 0~3A),被测电流不要超过电流表的量程;不允许把电流表直接连接在电源的两极上。
(2)实验室中常用的电流表有两个量程:0~0.6安,每小格表示的电流值是0.02安;0~3安,每小格表示的电流值是0.1安。
1.【新情境+静电感应实验・结合导体AB考察感应起电与电荷分布】如图所示,取一对用绝缘柱支持的导体A和B,使它们彼此接触。起初它们不带电,贴在下部的金属箔片是闭合的。现在把带正电荷的物体C移近导体A,下列说法正确的是( )
A.A的左端感应出正电荷,B的右端感应出负电荷
B.A上的金属箔张开,B上的金属箔保持闭合
C.把A和B分开,然后移去C,A、B上的金属箔仍保持张开
D.先移去C,再把A和B分开,A、B上的金属箔仍保持张开
2.【新情境+轻质小球相互作用・结合电荷性质考察小球带电情况判断】甲、乙、丙、丁四个轻质小球的带电情况不明。将它们用细线悬挂起来,它们之间相互作用的情况如图所示,其中甲、乙相互吸引,甲、丙相互排斥,丙、丁相互吸引。若将乙、丁两个小球靠近,则_______(选填“它们会相互吸引”“它们会相互排斥”“它们不发生相互作用”或“以上情况都有可能”)。
3.【新情境+电路修改・结合两灯并联要求考察导线改动与电流表测量对象】在图中只改动一根导线,使两灯并联,电流表测量通过的电流。要求:在要改动导线上画“×”,并用笔画线代替导线画上正确的连线。
1、一个带电体与另一个物体相互吸引,另一物体的带电情况有两种可能
(1)是另一物体与这个带电体带异种电荷,异种电荷相互吸引。
(2)是另一物体不带电,带电体也能吸引不带电的轻小物体。
2、两个物体相互吸引,有三种可能
(1)一物体带正电,另一物体带负电。
(2)一物体带正电,另一物体不带电。
(3)一物体带负电,另一物体不带电。
3、摩擦起电并不是创造了电,而是两个物体在摩擦过程中,电子发生了转移,它从一个物体转移到另一个物体上,使失去电子的物体带正电,得到电子的物体带负电!
4、电荷必须定向移动才能形成电流,而电荷有两种,正电荷和负电荷;正电荷定向移动可以形成电流,负电荷定向移动可以形成电流,还可以是正、负电荷同时向相反方向定向移动形成电流。
5、电源短路,导线将电源的正、负极连接起来,发生短路.电路中的电流很大,极有可能将电源也烧坏,电源短路是一种有危害的连接方式,在电路的连接中是不允许出现的;局部短路,也叫短接。
6、判断电流表测量的对象
(1)电流表的测量对象取决于它与哪些电器串联。电流表所测量的电流,正是流经与其相连的电器的电流。
(2)如果电流表安装在串联电路中,且安装在干路上,那么它测量的是总电流;如果安装在支路上,则测量的是这个支路的电流。
(3)去表法判断电流表的测量对象:将电流表断开,分析哪些用电器不能工作,则断开的电流表测量的就是哪些用电器的电流。
考点二
1.(2025·山东东营·中考真题)【新情境+串联电路・结合规格相同小灯泡考察电压、电路修改与故障分析】如图甲所示,电源电压保持不变,小灯泡,规格相同。闭合开关,两个小灯泡均发光,电压表示数如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.AD两接线柱间电压约为10V
B.若测量的电压,只需将导线n从D点拆下,再接到A点
C.若将小灯泡从灯座上拧下来,通电后电压表仍有示数
D.若CD间的电压表换成电流表,通电后电流表示数为零
2.(2025·山东青岛·中考真题)【新情境+串联电路电压规律探究・结合实验操作考察电路连接、误差与结论】小明利用如图所示的电路探究“串联电路的电压规律”,下列说法正确的是( )
A.连接电路时,开关要闭合,是为了防止短路
B.测量L2的电压时,电压表接b点的导线不动,将接a点的导线接在c点
C.实验中更换不同规格的小灯泡,重复实验,是为了减小实验误差
D.结论:串联电路中,电源两端的电压等于各用电器两端电压之和
3.(2025·四川达州·中考真题)【新情境+基础电学仪器・结合干电池与电阻箱考察电压值与电阻读数】一节新干电池电压约为______V,如图所示电阻箱阻值读数为______Ω。
4.(2025·黑龙江哈尔滨·中考真题)【新情境+导电性检测器・结合导体绝缘体识别与电阻影响因素探究】如图甲所示,是一个导电性检测器。在M、N间接入___________(选填序号:①铜丝②陶瓷③塑料尺)可以使电路接通,电流表有示数。若猜想导体电阻大小与导体长度有关,可以选取乙图中___________(填字母)两根金属丝分别连入M、N间进行实验探究。
知识1 电压
1、电压的单位:伏特;简称:伏;符号:V。
(1)常用单位:千伏(kV)、毫伏(mV)、微伏(μV)。
(2)换算关系:1kV=103V;1V=103mV;1mV=103μV。
2、电压表:是电压的测量工具,实验室常用的电压表有三个接线柱,两个量程。
(1)当用“-”“3”两个接线柱时,量程为0~3V,每一大格表示1V,每一小格表示0.1V。
(2)当用“-”“15”两个接线柱时,量程为0~15V,每一大格表示5V,每一小格表示0.5V。
3、电压表的连接规则:(1)与被测电路并联;(2)电流从正接线柱流入,负接线柱流出;(3)被测电压不能超过电压表使用的量程.为读数精确,能使用小量程时不使用大量程;(4)电压表直接接在电源两极时,所测电压为电源电压。
4、电压表的使用规则
(1)使用电压表前首先要校零,明确电压表的量程和分度值,被测电压不要超过电压表的量程。
(2)电压表应与被测电路并联。
(3)通过电压表的电流方向为红接线柱(+)入,黑接线柱(-)出。
(4)电压表可以直接接到电源两极上,所测电压为电源电压。
(5)试触:如果不知道被测电压的大约值,采取试触的方法。
知识2 串、并联电路中电压的规律
1、串联电路中总电压等于各部分电路电压之和;数学表达式:U=U1+U2。
2、并联电路中各支路两端的电压相等,等于总电压。数学表达式:U=U1=U2。
3、对比记忆串联电路的电压规律和电流规律
串联电路电压规律:总电压等于各部分电路电压之和。
串联电路电流规律:处处相等。
并联电路电压规律:各支路两端电压相等,等于总电压。
并联电路电流规律:干路电流等于各支路电流之和。
知识3 电阻
1、根据导电性的不同,材料可分为导体,半导体,绝缘体三大类。
2、半导体是微电子产业的基础。控制是它的核心。在半导体中掺入少量的其他元素,它的导电性能会得到很大改善,从而可以把它们制成:光敏电阻、热敏电阻、压敏电阻等。
3、二极管:具有单向导电性。三极管:具有将电信号放大的作用。半导体元件的应用十分广泛,已成为电子计算机和其他电子仪器的重要元件。
4、超导体:在足够低的温度和足够弱的磁场下,其电阻率为零。一般材料在温度接近绝对零度的时候,物体分子热运动几乎消失,材料的电阻趋近于0,此时称为超导体,达到超导的温度称为临界温度。
5、超导现象:人们把处于超导状态的导体称之为“超导体”。超导体的直流电阻率在一定的低温下突然消失,被称作零电阻效应。导体没有了电阻,电流流经超导体时就不发生热损耗,电流可以毫无阻力地在导线中形成强大的电流,从而产生超强磁场。超导现象出现的基本标志是零电阻效应和迈斯纳效应。
6、电阻定义:电阻是导体对电流的阻碍作用的大小;符号是R。
(1)电阻单位:欧姆.简称:欧.符号:Ω.其他单位:千欧(kΩ)、兆欧(MΩ)。
(2)电阻单位换算:1MΩ=103kΩ;1kΩ=103Ω。
(3)电阻是导体本身的一种性质,与电压、电流无关,与材料、长度、横截面积、温度等四个因素有关。
知识4 变阻器
1、变阻器定义:阻值可以变化的电阻器叫变阻器;变阻器可分为滑动变阻器、电阻箱。
2、滑动变阻器原理:通过改变连入电路中电阻线的长度来改变电阻(注意“连入电路中的”)。
(1)接线规则:一上一下。
(2)优缺点:能连续改变接入电路的电阻大小,不能读出具体电阻值。
3、电阻箱
(1)分类:旋盘式电阻箱、插塞式电阻箱。
(2)优缺点:能够读出具体电阻值,不能连续改变电阻。
4、电阻箱的读数:
(1)旋钮式:用三角标志所对的数字乘以下面的倍数,然后把他们相加。
(2)插块式:把拔掉的塞子对应的电阻线阻值相加。
1.【新情境+并联电路分析・结合两灯连接考察电路连接方式、电压与电流关系】如图所示的电路中,将开关S闭合,灯L1和灯L2均发光,则下列说法中正确的是( )
A.灯L1和灯L2串联
B.灯L1和灯L2两端的电压一定不相等
C.电流表A1的示数一定小于电流表A2的示数
D.通过灯L1和灯L2的电流一定相等
2.【新情境+电表识别・结合电路连接考察串并联判断与支路电流计算】如图所示,a、b、c是三个电表,且电路连接没有错误,两个灯泡均正常发光,已知a、b、c三个电表读得的数值依次为1.5、1.2、2.5(单位是A或V)。则这两个灯___________(选填“串联”或“并联”),通过的电流是___________A。
3.【新情境+可调光台灯・结合插座、电位器考察电路元件作用、亮度调节与电阻影响因素】小华家有一个带插座、亮度可调的台灯,如图(a)所示。
(1)用底部插座给手机充电时,手机电池相当于________(选填“A.电源”或“B.用电器”)。
(2)图(b)所示是台灯内部简化电路图。调节亮度主要通过电位器来实现,图(c)所示是电位器结构示意图。当电位器的N、P两个接线柱接入电路后,要使台灯变亮,应该________(选填“A.顺时针”或“B.逆时针”)移动滑片。
(3)如果电位器内部的电阻片制作得更厚一些,它的电阻将会________(选填“A.变大”“B.不变”或“C.变小”)。
(4)若该台灯所受重力为15N,请在图中用力的示意图画出台灯对桌面的压力F。
1、电压是形成电流的原因,某段电路中有电流,则该电路两端就一定有电压。但电路两端有电压,电路中却不一定有电流,还取决于电路是不是通路。
2、电压表与用电器串联时,尽管连接方法是错误的,但电压表有示数,示数约等于电源电压。
3. 使用滑动变阻器时,电路的一端接在金属杆接线柱上,另一端接在电阻线圈的任意接线柱上,俗称“一上一下”的接法。如果接线柱选择不当,如选择“全上”或“全下”,则滑动变阻器将失去调节作用,分别相当于接入一段导线或定值电阻。
考点三 电路设计
1.(2025·山东滨州·中考真题)【新情境+智能门禁系统・结合刷卡与人脸识别考察电路设计(并联控制)】某小区安装了智能门禁系统,居民刷卡(S1闭合)或人脸识别(S2闭合)成功时,指示灯亮、电动机工作,控制门打开,即可安全通过。下列关于该系统的简化电路设计合理的是( )
A. B.
C. D.
2.(2025·山东淄博·中考真题)【新情境+电动自行车电路・结合钥匙、刷卡与刹车考察电路逻辑设计】电动自行车可以通过钥匙(开关)或刷卡(开关)接通电源。电路接通后显示屏(灯L)亮,旋转调速把手,电动车却不走;只有先握一下刹车手柄(闭合),再旋转调速把手,电动车才能行驶。下列模拟电路符合要求的是( )
A. B.
C. D.
3.(2025·山东济南·中考真题)【新情境+足浴盆功能・结合按摩与加热考察电路设计(并联独立控制)】如图为一个具有按摩和加热功能的家用足浴盆,其内部电路元件可简化为两个开关、一个电动机和一个发热电阻,电动机和发热电阻既可以单独工作,又可以同时工作。请在相应位置画出此家用足浴盆内部元件的简化电路图(电源部分已画出)。
1、电路设计的核心在于匹配需求与精准控制:先明确用电器的工作逻辑(独立/联动),再选择对应连接方式(串/并联),最后搭配开关实现通断控制,确保符合安全、实用的场景要求。
2、核心判断标准
(1)串联设计:若用电器需同时启停、相互影响(如楼道声光控灯的光控 + 声控开关),则串联接入电路,一处断路则整体失效。
(2)并联设计:若用电器需独立工作、互不干扰(如家庭家电、指示灯与电动机),则并联接入,各支路电压等于电源电压,单独开关控制对应支路。
3、开关设计原则
(1)总开关:串联在干路,控制整个电路的通断(如全屋总电源、电器总启动开关)。
(2)支路开关:串联在对应支路,仅控制该支路用电器(如卧室灯与客厅灯的独立开关)。
(3)双控开关:适用于同一用电器(如卧室灯),需两个开关从不同位置控制的场景,通过并联两个开关逻辑实现。
4、常见电路设计实例
(1)家庭照明:各灯具并联,总开关接入干路,一键断电,分开关单独控制各房间灯。
(2)电器挡位(如风扇、加热档):通过开关切换不同电阻接入方式(串联/并联/短路部分电阻),改变总电阻,对应不同功率挡位(高温/中温/低温)。
(3)安全规范:必须遵循 “火线进开关、零线进用电器”,避免局部短路,保证用电安全。
1.【新情境+智能头盔・结合头盔佩戴与电动车启动考察电路设计(串联控制)】如图所示,在“122全国交通安全日”来临之际,蒲城县公安局交通管理大队组织民警深入辖区重点路段,开展“车让车文明行”主题交通安全宣传活动。科创小组想制作一款智能头盔,平时将头盔锁在前篓里,先转动钥匙并取出头盔戴上(相当于闭合),再转动电动车钥匙(相当于闭合),车才能正常启动。下列电路图符合要求的是( )
A. B. C. D.
2.【新情境+智能发热围脖・结合高低温模式考察电路设计(单开关与双开关控制)】寒冬时节,某款“智能发热围脖”备受青睐。它的原理是内置两个柔性发热电阻:当开关S1闭合时,仅一个电阻通电,围脖为低温模式;若再闭合开关S2,两个电阻同时工作,为高温状态;而一旦断开S1,所有电阻都停止运行,围脖停止发热。下图中符合设计要求的简化电路是( )
A. B.
C. D.
3.【新情境+自动防盗报警・结合导线扯断触发考察电路连接(短路与串联)】“创新”实验小组的同学要设计一个自动防盗报警电路。要求:晚间开关S闭合后,灯亮但电铃不响;当房门被打开时,细导线AB被扯断,灯亮且电铃发声自动报警。请按要求用直线连接如图乙所示的电路元件。
易错提醒
1、混淆串并联逻辑:误将独立工作的用电器设计为串联,导致一处故障全组失效。
2、开关位置错误:总开关未接在干路,支路开关错位,无法精准控制。
3、忽视安全规范:未区分火线/零线接线,可能引发短路或触电风险。
考点四 电路故障分析
1.(2025·江苏镇江·中考真题)【新情境+串联电路故障・结合电压表读数考察故障判断(短路与断路)】小明用如图所示的电路探究串联电路的电压特点,电源电压恒为3V。闭合开关后,发现电压表的示数为3V,电压表的示数为0V,则电路的故障可能是( )
A.电阻短路 B.电阻断路 C.导线①断路 D.导线②断路
2.(2025·甘肃兰州·中考真题)【新情境+并联电路故障・结合灯泡熄灭与电表示数考察故障判断】如图所示的电路,电源电压恒定,闭合开关S,L1、L2两灯正常发光,电流表和电压表均有示数。过了一会儿,其中一只灯泡突然熄灭,两个电表的示数均不变,则造成此现象的原因可能是( )
A.L1断路 B.L2断路 C.L1短路 D.L2短路
3.(2024·山东东营·中考真题)【新情境+并联电路故障分析・结合灯泡熄灭与电表示数变化考察故障判断】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,而电压表示数不变,电流表示数几乎为零,由此判断发生故障的原因可能是___________。
一、电路故障主要分为断路和短路两类,核心是通过电表、灯泡、导线的状态变化来定位故障:
1、断路:电路断开,无电流,用电器不工作,电流表无示数;电压表若并联在断路处,示数接近电源电压。
2、短路:局部电路被导线直接连通,被短路的用电器不工作,电流异常,电压表若并联在短路处,示数为 0。
二、断路故障判断(电路断开,无电流)
1、灯泡表现
(1)所有灯泡都不亮:大概率干路断路(如电源、开关、干路导线断开)。
(2)部分灯泡不亮:大概率该支路断路(如灯泡灯丝断了、支路导线断开)。
2、电流表表现
(1)电流表无示数:说明电路中无电流,存在断路。
(2)若电流表所在支路断路,电流表本身也无示数;若电流表在干路,只要有一处断路,电流表就无示数。
3、电压表表现
(1)电压表并联在完好电路上:示数为 0(因为无电流,无电压降)。
(2)电压表并联在断路处:示数接近电源电压(相当于电压表直接接在电源两端)。
4、导线排查法
(1)用一根导线依次并联在各段电路两端:若并联到某段时,灯泡亮起、电流表有示数,说明这段电路发生了断路。
(2)注意:不能直接并联在电源两端,避免电源短路。
三、短路故障判断(局部被导线连通,电流绕过用电器)
1、灯泡表现
(1)所有灯泡都不亮,且电流表指针大幅偏转:大概率电源短路(导线直接连电源正负极,非常危险,会烧坏电源)。
(2)部分灯泡不亮,其他灯泡更亮:大概率局部短路(不亮的灯泡被短路,电流直接从导线流过,其他灯泡分压变大、变亮)。
2、电流表表现
(1)电流表有示数(或示数偏大):说明电路中有电流,存在短路。
(2)若局部短路,干路电流会变大(因为总电阻变小)。
3、电压表表现
(1)电压表并联在被短路的用电器两端:示数为 0(因为导线电阻为 0,无电压降)。
(2)电压表并联在其他完好的用电器两端:示数变大(因为电源电压几乎全部分配在完好用电器两端)。
4、导线排查法
(1)若某灯泡不亮,用导线并联在它两端时,其他灯泡亮度不变,说明该灯泡本身已被短路(电流本来就不经过它)。
(2)若用导线并联后,其他灯泡熄灭、电流表指针猛偏,说明造成了新的电源短路,需立即断开。
1.【新情境+电路故障检测・结合检测灯考察串联电路故障判断(断路与短路)】在电学实验探究中,小成同学连接了如图所示电路,闭合开关,移动滑片,灯始终不亮。将滑动变阻器调至中点,用完好的检测灯接入电路检测,闭合开关,当灯的两根接线分别接到:①a、d两点时,灯发光;②b、c两点时,灯也发光;③接在c、d两点时,灯不发光。请判断出电路故障是( )
A.一定断路 B.可能短路
C.开关可能断路 D.滑动变阻器短路
2.【新情境+串联电路故障判断・结合电压表读数考察故障分析与检测方法】小彭同学在研究串、并联电路电压规律的实验中连接了如图(a)所示的电路,当闭合开关后,V1和V2的指针位置完全一样,如图(b)所示,则下列说法正确的是( )
A.若电路有故障,可能是R2短路 B.若电路完好,电压表V1的读数是1.2V
C.若电路有故障,可能是R1断路 D.若电路有故障,可能是R2断路
3.【新情境+串联电路故障判断・结合电压表读数考察故障分析与检测方法】如图所示电路,电源电压为,已知电路中有一处故障,且只发生在或上。
(1)小明认为,闭合开关S后,无法通过电压表的示数来判断具体故障。你______(选填“支持”或“不支持”)他的观点,请结合电压表的示数说明理由;______
(2)小明设想经过下列操作,通过观察电压表示数在操作前后的变化情况来判断具体故障。其中可行的有______
A.将与的位置互换
B.用一个完好的定值电阻R来替换
C.将一跟导线并联在两端
4.【新情境+串联电路故障与检测・结合电压表示数变化考察电源电压与故障判断】如图所示电路,电源电压保持不变,电阻的阻值为。闭合开关S后,电路正常工作,电压表示数为。一段时间后,电压表示数突然变为。若电路中仅有一处故障,且只发生在电阻或上,则电源电压为_______。现在M点正确串联入一个电流表来判断具体故障,请根据相关信息写出再次闭合开关S后电流表的示数及相应故障:_______-。
1、快速排查步骤
(1)看整体:所有用电器都不工作 → 优先考虑干路断路或电源短路。
(2)看局部:部分用电器不工作 → 优先考虑该支路断路或局部短路。
2、电表辅助:
(1)电流表无示数 → 断路;
(2)电流表有示数 → 短路;
(3)电压表有示数且接近电源电压 → 测量对象断路;
(4)电压表无示数 → 测量对象短路或所在电路完好但无电流。
3、导线验证:用导线逐段并联,快速定位断路位置;若并联后出现异常,判断短路位置。
4、易错提醒:断路是 “断了”,无电流;短路是 “通了”,电流异常大。
5、电压表判断关键:
(1)断路时,电压表测电源电压;
(2)短路时,电压表测导线电压(为 0)。
(3)安全第一:排查时先断开电源,避免用导线直接并联电源两端,防止短路烧坏器材。
1.如图所示,下列关于静电现象的说法正确的是( )
A.如图1,摩擦后的梳子能够吸引纸屑,因为带电体具有吸引轻小物体的性质
B.如图2,验电器是利用异种电荷相互吸引的原理制成的
C.如图3,丝绸摩擦过的玻璃棒会带上正电荷,在这个过程中玻璃棒会得到电子
D.如图4,细绳悬挂的轻质泡沫塑料小球相互吸引,两小球一定带有异种电荷
2.某款家用蒸汽洗地机设计为:开关控制电机和同时工作,实现洗地和污水回收;开关单独控制电阻加热水产生蒸汽;一旦机器发生倾倒,开关断开整个电路。下列电路图符合设计要求的是( )
A. B. C. D.
3.小刚在连接并联电路的实践活动中,要求电流表测量干路电流,开关控制两盏灯,部分实验电路连接如图所示,还有部分导线未连接,字母a、b、c、d、e、f、g、h表示各元件的接线柱。下列操作正确的是( )
A.用一根导线连接d、f,另一根导线连接g、c
B.用一根导线连接b、f,另一根导线连接e、g
C.用一根导线连接e、g,另一根导线连接d、f
D.用一根导线连接d、g,另一根导线连接e、f
4.如图,甲为某调光台灯,可通过电位器改变灯泡的亮度,其电位器构造如图乙所示,A、B、C为三个接线柱,通过转动旋钮可带动滑片自由转动,下列说法错误的是( )
A.电位器的工作原理与滑动变阻器相同
B.想要顺时针转动旋钮时灯泡变亮,应将A、B接入电路
C.若将A、C接入电路,电位器将不能改变灯泡亮度
D.电风扇调速器与该电位器原理相同
5.在学校科技节上,小聪同学用橙子、铜片和锌片制作了一个水果电池。当他正确连接发光二极管(LED)时,LED成功发光。下列相关说法正确的是( )
A.制作发光二极管的主要材料是超导体
B.铜片和锌片在橙子中发生化学反应,从而产生电能
C.若将多个橙子电池并联连接,可以显著提高LED的亮度
D.若将LED的正负极反接,LED仍然可以发光但亮度较暗
6.小明把家里的玩具警车拆开后,研究后准确画出了如图所示电路图,关于玩具警车电路的说法不正确的是( )
A.电动机M和灯泡L并联连接
B.S1和S2都闭合时,灯泡L和电动机M的两端电压相等
C.当灯泡烧坏了,玩具警车还能行进
D.S1控制灯泡L和电动机M
7.如图甲电路,闭合开关S后,两个灯泡都能发光,电流表、指针位置如图乙所示,则通过灯泡的电流为___________A,通过灯泡的电流为___________A。
8.古籍中有记载“顿牟摄芥”,“顿牟摄芥”的意思是摩擦过的玳瑁能吸引芥菜子。若摩擦过的玳瑁与用毛皮摩擦过的橡胶棒相互排斥,则摩擦过的玳瑁带_______电荷;带电体有_______的性质,所以芥菜子被吸引;用摩擦过的玳瑁接触不带电的验电器金属球,金属球与玳瑁之间的瞬间电流方向是_______(选填“从玳瑁到金属球”或“从金属球到玳瑁”)。
9.某同学连接的电路如图所示,他所用的电源是四节新干电池串联组成的电池组,当他将开关闭合后,电压表的示数为4V,则灯L1两端的电压为__________V,灯L2两端的电压为__________V;当他将开关断开后,电压表的示数为__________V。
10.人接触汽车有时会被“电”一下,这是因为汽车行驶时与空气摩擦发生了______现象。手拿如图所示的静电消除器接触汽车,消除器中的发光二极管发光,若瞬间电流方向是由消除器流向汽车,则汽车带的是______电荷,发光二极管是由______(选填“导体”、“半导体”或“超导体”)材料制成的。
11.根据如图所示的实物电路,在虚线框内画出相应的电路图。
12.你身边有两节干电池,两个灯泡L1、L2,开关一个,导线若干,请你设计电路图满足闭合开关,两灯同时亮;断开开关,两灯同时熄灭。把电路图画在矩形框中。
13.在如图所示的电路中,电源电压不变,闭合开关S,电压表的示数为U0,移动滑动变阻器R2滑片P的过程中,电压表示数始终为U0。电路中仅有一处故障且只发生在电阻R1、滑动变阻器R2上。
(1)电路中的故障可能是___________________;
(2)为了进一步判断故障的位置,小华和小明分别设计了两种方法来检测。
小华认为:可以调换R1与R2的连接位置,通过观察调换前后电压表示数变化来检测。
小明认为:可以调换R1与开关S的连接位置,通过观察开关S从闭合到断开时电压表示数变化来检测。
请判断哪位同学的方法可行?并说明理由(写出电压表示数变化情况及对应的故障)
14.《哪吒之魔童闹海》不断刷新票房纪录,你是否记得这一幕:哪吒与申正道在水下激战时,申正道化作电流让哪吒措手不及,后来哪吒将水变成冰,扭转战局。
(1)图甲是研究导电性能的电路,闭合开关,电流表示数如图乙(a)所示,为 ________ A。将水 _______ (填物态变化)成冰,再重新接入电路,闭合开关,电流表示数如图乙(b)所示,说明台词“冰不导电”是 _______ (选填“正确”或“错误”)的;
(2)“化水为冰”能否在常温下实现?2025年2月,我国重大基础设施“综合极端条件实验装置”通过验收。它能创造超高压等极端条件,如图丙所示,当达到一万个大气压时,水在室温下也能变成冰,称为“高压热冰”,密度达1.4g/cm3,则其体积比原来的水更 _____ ,这是因为高压能 _______ (选填“增大”或“缩小”)分子间距。马里亚纳海沟是地球最深的海沟,最深处深达11034m,水温与室温相近,_______ (选填“能”“不能”)形成高压热冰。(标准大气压为1.013×105Pa,海水密度一般在1.02~1.07g/cm3之间。)
15.阅读材料,回答问题。
新能源汽车
近年来,汽车在给人们带来便利的同时,也给环境造成非常大的压力,于是新能源汽车就顺势而生了,很多汽车生产厂家为了迎合消费者的观念,生产了油电混动汽车。某款油电混动汽车不仅可以使用电力当作动力,也可以使用汽油当作动力。当车辆快速行驶或蓄电池储存电能过低时,只有内燃机工作,既向车轮输出能量,又给蓄电池充电,从而提高能量利用率(能量利用率指有效利用能量占全部能量的百分比)。并且该油电混动汽车行驶时,“油门”踏板一旦被松开,汽车便启动动力回收系统,将减速运动时的部分动能转化为电能储存在电池组中,进一步提高能量利用率。
(1)内燃机工作时,飞轮转了3000转,则该过程中发动机完成______个冲程,汽车是通过______冲程获得动力的;
(2)汽车内燃机常用循环流动的水来帮助它散热,主要是利用了水的______较大的特点;
(3)利用充电桩对汽车蓄电池充电时,蓄电池相当于电路中的______(选填“电源”或“用电器”);
(4)启用动力回收系统后,刹车距离比不启用时要______(选填写“长”或“短”);
(5)某次测试人员驾驶一辆油电混动汽车在平直公路上以50km/h的速度匀速行驶2h,消耗燃油5kg,行驶时汽车所受阻力为1000N。此过程中,蓄电池储存的能量由满电的30%增大至满电的70%。在测试过程中的能量利用率为______%(燃油热值q=4.0×107J/kg,满电时电池储存能量4.5×107J)。
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专题06 电学基础知识(复习讲义)
目 录
01 析·考情目标 1
02 筑·专题框架 2
03 攻·重难考点 3
真题动向 核心提炼 拓展提升
考点一
考点二
考点三 电路设计
考点四 电路故障分析
04 测·预测闯关 27
命题透视
1.电流和电路:侧重电流形成、电路基本连接方式(串、并联)的识别,多以选择、填空题呈现,常结合广东本地生活场景(如家庭照明电路、共享单车充电电路)考查,难度较低,分值约2分。
2.电压 电阻:聚焦电压表、电流表的使用,欧姆定律的初步应用,题型涵盖选择、填空、实验探究,常结合电子设备、实验器材情境命题,分值约2分。
3.电路设计与故障分析:侧重根据需求设计简单电路、电路故障(短路、断路)的判断与排查,是中考高频考点,题型多样,常结合智能家居、照明控制等实际场景考查,分值约2分。
4.综合应用:电学基础综合题多结合广东本地科技、生活情境考查,分值占比约6%-8%。
命题预测
1.情境化深化:聚焦广东本地科技、生活、文化等情境,强化知识与实际的联系。
2.实验探究升级:突出实验设计、数据处理与误差分析,如探究串并联电路的电流规律、影响电阻大小的因素等创新实验。
3.跨学科融合:结合语文、生物、地理等学科,考查知识综合运用能力。
复习目标
1.熟练掌握电流、电压、电阻及电路的核心知识点,构建系统知识体系。
2.突破电路连接识别、故障分析等重难点,掌握规范解题方法。
3.提升情境化试题分析与综合解题能力,适配广东中考命题风格。
4.强化实验探究与逻辑推理思维,培养科学素养。
考点一
1.(2025·陕西·中考真题)【新情境+生活现象・结合梳子梳头发考察摩擦起电与电荷作用】用塑料梳子梳理干燥的头发时,发现头发会随着梳子飘起来,而且越梳头发越蓬松。下列关于此现象的说法不正确的是 ( )
A.与头发摩擦后的梳子带上了电
B.头发随梳子飘起来说明头发和梳子带异种电荷
C.头发蓬松是因为头发带同种电荷
D.梳子与头发摩擦的过程中创造了电荷
【答案】D
【详解】用塑料梳子梳头发时,塑料梳子与头发相互摩擦,发生了电荷的转移,从而使梳子和头发分别带上异种电荷而互相吸引,所以随着梳子飘起来;头发带上同种电荷而互相排斥,所以头发越梳越蓬松,故ABC正确,不符合题意,D错误,符合题意。
故选D。
2.(2025·湖北·中考真题)【新情境+精密仪器场所・结合防静电服考察导体与绝缘体识别】在一些使用精密仪器的场所,工作人员须穿着防静电服,防静电服面料中掺入的材料能导走身上静电的是( )
A.金属 B.玻璃 C.橡胶 D.陶瓷
【答案】A
【详解】能够导走静电的材料必须是导体。
A.金属是良好的导体,内部有大量自由电子可以传导电荷,因此掺入防静电服面料后能有效导走人体静电,故A符合题意;
B.玻璃通常是绝缘体,不导电无法有效导走静电,故B不符合题意;
C.大多数橡胶是绝缘体,绝缘体能带电,但不容易导电,故C不符合题意;
D.陶瓷一般是绝缘体,在高压下可能部分导电,但不稳定,不适合日常防静电,故D不符合题意。
故选A。
3.(2025·江苏常州·中考真题)【新情境+安全规范・结合氢气球爆燃考察摩擦起电的微观本质】《氢气使用安全技术规程》规定:民用气球不得充装氢气,违反规定会引发危险,曾有人用干抹布擦拭正在漏气的氢气球,擦拭导致______(微观粒子名称)转移,使得干抹布与气球带______种电荷,随之发生的放电现象引发氢气爆燃。
【答案】 电子 异
【详解】[1][2]干抹布与氢气球表面摩擦时,电子从一个物体转移到另一个物体,导致两个物体分别带上等量的异种电荷;由于两个物体分别带上了正电和负电,当电荷积累到一定程度时,就会发生放电现象,产生电火花,从而引燃氢气,造成危险。
4.(2025·山东东营·中考真题)【新情境+电路实物图・结合实物连接考察电路图绘制】某实验电路实物图如图所示,请根据实物图在虚线框内画出对应的电路图。
【答案】
【详解】如图所示,电流从电源正极出发,先通过电流表A1,然后分成两条路径,一条通过L2,另外一条先通过L1、然后再通过电流表A2,两条支路再会合一起,最后通过开关回到电源负极,则电路图如图所示:
知识1 两种电荷
1、摩擦起电:用摩擦的方法使物体带电;实质是电子转移,失去电子的物体因缺少电子而带正电,得到电子的物体因有多余的电子而带等量的负电。
2、两种电荷:正电荷和负电荷。
(1)被丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷;实质:物质中的原子失去了电子。
(2)被毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷;实质:物质中的原子得到了多余的电子。
(3)同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引。
3、检验物体是否带电
方法一:看它能否吸引轻小物体,如能则带电。
方法二:利用验电器,用物体接触验电器的金属球,如果金属箔张开则带电。
4、静电:即相对静止不动的电荷,通常指因不同物体之间相互摩擦而产生的在物体表面所带的正负电荷
5、静电的利用:静电除尘、静电复印、静电植绒、静电喷涂、静电纺纱等。
6、静电的防范:(1)保持空气湿度;(2)使用避雷针;(3)良好接地。
知识2 电流和电路
1、电流形成:电荷的定向移动形成电流(任何电荷的定向移动都会形成电流)。
(1)电流的方向:把正电荷定向移动的方向规定为电流方向。
(2)获得持续电流的条件:①电路中有电源、②电路为通路。
2、电路的定义:用导线将电源、用电器、开关连接起来组成的电流路径叫电路。
3、电路有三种状态
(1)通路:接通的电路叫通路;有电流通过导线和用电器,用电器可以工作。
(2)开路:断开的电路叫开路(也叫断路);没有电流通过导线和用电器,用电器不能工作。
(3)短路:直接把导线接在电源两极(或用电器两端)上的电路叫短路。有很大电流通过导线,但没有电流通过用电器,用电器不能工作。
知识3 串联电路和并联电路
1、串联的定义:把电路元件逐个顺次连接起来的电路,叫串联。
2、并联的定义:把电路元件并列地连接起来的电路,叫并联。
3、串、并联电路的辨别
(1)根据电路图判断:电流只有一条路径的则是串联电路;有两条或两条以上路径的则是并联电路。
(2)根据电流关系判断:如果通过两个用电器的电流不相等,这两个用电器一定是并联的;如果通过两个用电器的电流相等,则可能是串联,也可能是并联;若是不同的用电器则是串联;若是相同的用电器串联,并联都有可能。
(3)根据电压关系判断:如果通过两个用电器的电压不相等,这两个用电器一定是串联的;如果通过两个用电器的电压相等,则可能是串联,也可能是并联;若是不同的用电器则是并联;若是相同的用电器串联,并联都有可能。
(4)根据用电器的工作情况判断:用电器只能同时工作的是串联电路,可以独立工作的是并联电路。
知识4 电流的测量
1、电流:单位时间内通过导体横截面积的电荷量叫电流,用符号I表示;电流单位是安培,简称安,用符号A表示;电流常用单位还有:毫安(mA)、微安(μA);换算关系:1A=1000mA,1mA=1000μA。
2、电流表:用来测量电流大小的仪表叫电流表。特点:其内阻很小,可视为零,接入电路中不影响电路中电流大小。
(1)电流表的使用:电流表必须和被测用电器串联;电流必须从正接线柱流入,负接线柱流出;选择合适的量程(0~0.6A; 0~3A),被测电流不要超过电流表的量程;不允许把电流表直接连接在电源的两极上。
(2)实验室中常用的电流表有两个量程:0~0.6安,每小格表示的电流值是0.02安;0~3安,每小格表示的电流值是0.1安。
1.【新情境+静电感应实验・结合导体AB考察感应起电与电荷分布】如图所示,取一对用绝缘柱支持的导体A和B,使它们彼此接触。起初它们不带电,贴在下部的金属箔片是闭合的。现在把带正电荷的物体C移近导体A,下列说法正确的是( )
A.A的左端感应出正电荷,B的右端感应出负电荷
B.A上的金属箔张开,B上的金属箔保持闭合
C.把A和B分开,然后移去C,A、B上的金属箔仍保持张开
D.先移去C,再把A和B分开,A、B上的金属箔仍保持张开
【答案】C
【详解】AB.当带正电的物体C移近导体A时,导体A、B会发生静电感应,导体A的左端会感应出负电荷,导体B的右端会感应出正电荷,此时A、B整体仍呈电中性,但两端出现等量异种电荷,所以A、B上的金属箔都会张开因为金属箔带上同种电荷,相互排斥;故AB错误;
CD.分开A、B后,A带负电、B带正电,移去C后电荷不会消失,金属箔因同种电荷排斥保持张开;但先移去C后,A、B上的感应电荷会重新中和,整体恢复电中性,金属箔会闭合。故C正确,D错误。
故选C。
2.【新情境+轻质小球相互作用・结合电荷性质考察小球带电情况判断】甲、乙、丙、丁四个轻质小球的带电情况不明。将它们用细线悬挂起来,它们之间相互作用的情况如图所示,其中甲、乙相互吸引,甲、丙相互排斥,丙、丁相互吸引。若将乙、丁两个小球靠近,则_______(选填“它们会相互吸引”“它们会相互排斥”“它们不发生相互作用”或“以上情况都有可能”)。
【答案】以上情况都有可能
【详解】甲、丙相互排斥,根据“同种电荷相互排斥”,说明甲和丙一定带电,且甲、丙带同种电荷。
甲、乙相互吸引,甲带电,有两种可能:乙不带电(带电体吸引轻小物体);乙带与甲异种的电荷。
丙、丁相互吸引,丙带电,同理,有两种可能:丁不带电;丁带与丙异种的电荷(即与甲异种的电荷)。
则乙、丁靠近时的情况:若乙不带电,丁不带电,不发生相互作用;
若乙不带电,丁带电 ,相互吸引;
若乙带电,丁不带电 ,相互吸引;
若乙带电,丁带电,乙、丁带同种电荷,相互排斥。
3.【新情境+电路修改・结合两灯并联要求考察导线改动与电流表测量对象】在图中只改动一根导线,使两灯并联,电流表测量通过的电流。要求:在要改动导线上画“×”,并用笔画线代替导线画上正确的连线。
【答案】
【详解】由题意可知,L1、L2并联,电流表与L2串联,则灯泡L1右端接线柱与灯泡L2左端接线柱连接错误,将灯泡L1右端接线柱与灯泡L2右端接线柱连接即可,如图所示:
1、一个带电体与另一个物体相互吸引,另一物体的带电情况有两种可能
(1)是另一物体与这个带电体带异种电荷,异种电荷相互吸引。
(2)是另一物体不带电,带电体也能吸引不带电的轻小物体。
2、两个物体相互吸引,有三种可能
(1)一物体带正电,另一物体带负电。
(2)一物体带正电,另一物体不带电。
(3)一物体带负电,另一物体不带电。
3、摩擦起电并不是创造了电,而是两个物体在摩擦过程中,电子发生了转移,它从一个物体转移到另一个物体上,使失去电子的物体带正电,得到电子的物体带负电!
4、电荷必须定向移动才能形成电流,而电荷有两种,正电荷和负电荷;正电荷定向移动可以形成电流,负电荷定向移动可以形成电流,还可以是正、负电荷同时向相反方向定向移动形成电流。
5、电源短路,导线将电源的正、负极连接起来,发生短路.电路中的电流很大,极有可能将电源也烧坏,电源短路是一种有危害的连接方式,在电路的连接中是不允许出现的;局部短路,也叫短接。
6、判断电流表测量的对象
(1)电流表的测量对象取决于它与哪些电器串联。电流表所测量的电流,正是流经与其相连的电器的电流。
(2)如果电流表安装在串联电路中,且安装在干路上,那么它测量的是总电流;如果安装在支路上,则测量的是这个支路的电流。
(3)去表法判断电流表的测量对象:将电流表断开,分析哪些用电器不能工作,则断开的电流表测量的就是哪些用电器的电流。
考点二
1.(2025·山东东营·中考真题)【新情境+串联电路・结合规格相同小灯泡考察电压、电路修改与故障分析】如图甲所示,电源电压保持不变,小灯泡,规格相同。闭合开关,两个小灯泡均发光,电压表示数如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.AD两接线柱间电压约为10V
B.若测量的电压,只需将导线n从D点拆下,再接到A点
C.若将小灯泡从灯座上拧下来,通电后电压表仍有示数
D.若CD间的电压表换成电流表,通电后电流表示数为零
【答案】C
【详解】A.如图甲所示,L1、L2串联,电压表测量L2两端电压,如图乙所示,电压表连接的是0~3V的测量范围,分度值是0.1V,指针指在1V的位置,电压表读数为1V,故L2两端电压,因为L1、L2它们规格相同,故L1两端电压
AD两接线柱之间的电压
故A错误;
B.若测量的电压,只将导线n从D点拆下、再接到A点时,电压表的正负接线柱接反,不能测量出L1两端的电压,故B错误;
C.将小灯泡L2从灯座上拧下来后,电路断路,通电后电压表仍能与电源连接,此时电压表测量的是电源电压,电压表仍有示数,故C正确;
D.若CD间的电压表换成电流表,因为电流表内阻非常小,可看作导线,那么L2被短路。电流从电源正极出发,依次经过电流表、L1、开关,回到电源负极,所以电流表有示数,故D错误。
故选C。
2.(2025·山东青岛·中考真题)【新情境+串联电路电压规律探究・结合实验操作考察电路连接、误差与结论】小明利用如图所示的电路探究“串联电路的电压规律”,下列说法正确的是( )
A.连接电路时,开关要闭合,是为了防止短路
B.测量L2的电压时,电压表接b点的导线不动,将接a点的导线接在c点
C.实验中更换不同规格的小灯泡,重复实验,是为了减小实验误差
D.结论:串联电路中,电源两端的电压等于各用电器两端电压之和
【答案】D
【详解】A.连接电路时,开关应断开,目的是防止电路连接过程中出现短路等故障,损坏电路元件,而不是闭合。故A错误;
B.测量的电压时,若电压表接b点的导线不动,将接a点的导线接在c点,会导致电压表的正、负接线柱接反,无法正确测量电压。故B错误;
C.实验中更换不同规格的小灯泡,重复实验,是为了避免实验的偶然性,得出具有普遍性的结论,而不是减小实验误差,故C错误;
D.通过实验探究可以得出:串联电路中,电源两端的电压等于各用电器两端电压之和,这是串联电路的电压规律,故D正确。
故选D。
3.(2025·四川达州·中考真题)【新情境+基础电学仪器・结合干电池与电阻箱考察电压值与电阻读数】一节新干电池电压约为______V,如图所示电阻箱阻值读数为______Ω。
【答案】 1.5 2096
【详解】[1]不同电源的电压不同,一节新干电池电压约为1.5V。
[2]由图可知,此变阻箱接入电路的电阻为2×1000Ω+0×100Ω+9×10Ω+6×1Ω=2096Ω。
4.(2025·黑龙江哈尔滨·中考真题)【新情境+导电性检测器・结合导体绝缘体识别与电阻影响因素探究】如图甲所示,是一个导电性检测器。在M、N间接入___________(选填序号:①铜丝②陶瓷③塑料尺)可以使电路接通,电流表有示数。若猜想导体电阻大小与导体长度有关,可以选取乙图中___________(填字母)两根金属丝分别连入M、N间进行实验探究。
【答案】 ① b、c
【详解】[1]铜丝容易导电,为导体,陶瓷、塑料尺为绝缘体,是一个导电性检测器。因此在M、N间接入铜丝可以使电路接通,电流表有示数,故选①。
[2]为研究导体电阻与导体长度关系,要控制导体的材料和横截面积一定,改变导体的长度,所以要选择编号b、c两根金属丝分别连入M、N间进行实验探究。
知识1 电压
1、电压的单位:伏特;简称:伏;符号:V。
(1)常用单位:千伏(kV)、毫伏(mV)、微伏(μV)。
(2)换算关系:1kV=103V;1V=103mV;1mV=103μV。
2、电压表:是电压的测量工具,实验室常用的电压表有三个接线柱,两个量程。
(1)当用“-”“3”两个接线柱时,量程为0~3V,每一大格表示1V,每一小格表示0.1V。
(2)当用“-”“15”两个接线柱时,量程为0~15V,每一大格表示5V,每一小格表示0.5V。
3、电压表的连接规则:(1)与被测电路并联;(2)电流从正接线柱流入,负接线柱流出;(3)被测电压不能超过电压表使用的量程.为读数精确,能使用小量程时不使用大量程;(4)电压表直接接在电源两极时,所测电压为电源电压。
4、电压表的使用规则
(1)使用电压表前首先要校零,明确电压表的量程和分度值,被测电压不要超过电压表的量程。
(2)电压表应与被测电路并联。
(3)通过电压表的电流方向为红接线柱(+)入,黑接线柱(-)出。
(4)电压表可以直接接到电源两极上,所测电压为电源电压。
(5)试触:如果不知道被测电压的大约值,采取试触的方法。
知识2 串、并联电路中电压的规律
1、串联电路中总电压等于各部分电路电压之和;数学表达式:U=U1+U2。
2、并联电路中各支路两端的电压相等,等于总电压。数学表达式:U=U1=U2。
3、对比记忆串联电路的电压规律和电流规律
串联电路电压规律:总电压等于各部分电路电压之和。
串联电路电流规律:处处相等。
并联电路电压规律:各支路两端电压相等,等于总电压。
并联电路电流规律:干路电流等于各支路电流之和。
知识3 电阻
1、根据导电性的不同,材料可分为导体,半导体,绝缘体三大类。
2、半导体是微电子产业的基础。控制是它的核心。在半导体中掺入少量的其他元素,它的导电性能会得到很大改善,从而可以把它们制成:光敏电阻、热敏电阻、压敏电阻等。
3、二极管:具有单向导电性。三极管:具有将电信号放大的作用。半导体元件的应用十分广泛,已成为电子计算机和其他电子仪器的重要元件。
4、超导体:在足够低的温度和足够弱的磁场下,其电阻率为零。一般材料在温度接近绝对零度的时候,物体分子热运动几乎消失,材料的电阻趋近于0,此时称为超导体,达到超导的温度称为临界温度。
5、超导现象:人们把处于超导状态的导体称之为“超导体”。超导体的直流电阻率在一定的低温下突然消失,被称作零电阻效应。导体没有了电阻,电流流经超导体时就不发生热损耗,电流可以毫无阻力地在导线中形成强大的电流,从而产生超强磁场。超导现象出现的基本标志是零电阻效应和迈斯纳效应。
6、电阻定义:电阻是导体对电流的阻碍作用的大小;符号是R。
(1)电阻单位:欧姆.简称:欧.符号:Ω.其他单位:千欧(kΩ)、兆欧(MΩ)。
(2)电阻单位换算:1MΩ=103kΩ;1kΩ=103Ω。
(3)电阻是导体本身的一种性质,与电压、电流无关,与材料、长度、横截面积、温度等四个因素有关。
知识4 变阻器
1、变阻器定义:阻值可以变化的电阻器叫变阻器;变阻器可分为滑动变阻器、电阻箱。
2、滑动变阻器原理:通过改变连入电路中电阻线的长度来改变电阻(注意“连入电路中的”)。
(1)接线规则:一上一下。
(2)优缺点:能连续改变接入电路的电阻大小,不能读出具体电阻值。
3、电阻箱
(1)分类:旋盘式电阻箱、插塞式电阻箱。
(2)优缺点:能够读出具体电阻值,不能连续改变电阻。
4、电阻箱的读数:
(1)旋钮式:用三角标志所对的数字乘以下面的倍数,然后把他们相加。
(2)插块式:把拔掉的塞子对应的电阻线阻值相加。
1.【新情境+并联电路分析・结合两灯连接考察电路连接方式、电压与电流关系】如图所示的电路中,将开关S闭合,灯L1和灯L2均发光,则下列说法中正确的是( )
A.灯L1和灯L2串联
B.灯L1和灯L2两端的电压一定不相等
C.电流表A1的示数一定小于电流表A2的示数
D.通过灯L1和灯L2的电流一定相等
【答案】C
【详解】由电路图可知,开关闭合后,两灯并联,A1测通过L2的电流,A2测干路中电流,电压表测电源电压。并联电路中各支路两端电压相等且等于电源电压,所以灯和灯两端的电压一定相等;因为并联电路中干路中电流等于各支路中电流之和,所以电流表A1的示数一定小于A2的示数;如果灯L1和L2规格完全一样,则通过它们的电流一定相等,如果两灯规格不一样,则通过两灯的电流不相等,故ABD错误,C正确。
故选C。
2.【新情境+电表识别・结合电路连接考察串并联判断与支路电流计算】如图所示,a、b、c是三个电表,且电路连接没有错误,两个灯泡均正常发光,已知a、b、c三个电表读得的数值依次为1.5、1.2、2.5(单位是A或V)。则这两个灯___________(选填“串联”或“并联”),通过的电流是___________A。
【答案】 并联 0.3
【详解】[1][2]因两灯正常工作,则两灯和电源之间必定是通路,即a、b应为电流表;若c为电流表,会被短路,不能正常发光,故c只能为电压表;此时两灯并联。a测量干路的电流,则,b测量的电流,则,c测量电源电压,故电源电压是2.5V。由于并联电路中,干路电流等于各支路电流之和,故通过灯的电流
3.【新情境+可调光台灯・结合插座、电位器考察电路元件作用、亮度调节与电阻影响因素】小华家有一个带插座、亮度可调的台灯,如图(a)所示。
(1)用底部插座给手机充电时,手机电池相当于________(选填“A.电源”或“B.用电器”)。
(2)图(b)所示是台灯内部简化电路图。调节亮度主要通过电位器来实现,图(c)所示是电位器结构示意图。当电位器的N、P两个接线柱接入电路后,要使台灯变亮,应该________(选填“A.顺时针”或“B.逆时针”)移动滑片。
(3)如果电位器内部的电阻片制作得更厚一些,它的电阻将会________(选填“A.变大”“B.不变”或“C.变小”)。
(4)若该台灯所受重力为15N,请在图中用力的示意图画出台灯对桌面的压力F。
【答案】(1)B
(2)A
(3)C
(4)
【详解】(1)在电路中,电源是提供电能的装置,用电器是消耗电能的装置。当用底部插座给手机充电时,手机电池消耗电能来储存化学能,所以手机电池相当于用电器,故选B。
(2)由图(c)可知,当电位器的N、P两个接线柱接入电路后,要使台灯变亮,需要增大电路中的电流,应该减小电路的总电阻,也就是要减小电位器接入电路的电阻。顺时针移动滑片时,电位器接入电路的电阻丝长度变短,电阻变小,所以应该顺时针移动滑片,故选A。
(3)其他因素相同时,导体的横截面积越大,电阻越小。如果电位器内部的电阻片制作的更厚一些,则横截面积变大,因此它的整体电阻将会变小,故选C。
(4)压力的大小等于重力,为15N,方向垂直于接触面向下,作用点在接触面上,如图所示:
1、电压是形成电流的原因,某段电路中有电流,则该电路两端就一定有电压。但电路两端有电压,电路中却不一定有电流,还取决于电路是不是通路。
2、电压表与用电器串联时,尽管连接方法是错误的,但电压表有示数,示数约等于电源电压。
3. 使用滑动变阻器时,电路的一端接在金属杆接线柱上,另一端接在电阻线圈的任意接线柱上,俗称“一上一下”的接法。如果接线柱选择不当,如选择“全上”或“全下”,则滑动变阻器将失去调节作用,分别相当于接入一段导线或定值电阻。
考点三 电路设计
1.(2025·山东滨州·中考真题)【新情境+智能门禁系统・结合刷卡与人脸识别考察电路设计(并联控制)】某小区安装了智能门禁系统,居民刷卡(S1闭合)或人脸识别(S2闭合)成功时,指示灯亮、电动机工作,控制门打开,即可安全通过。下列关于该系统的简化电路设计合理的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】由题知,刷卡识别、人脸识别,只要其中一种方式识别成功,则相应开关闭合从而使电动机和指示灯启动工作,所以两个开关应并联后再与电动机(灯泡)连接在电源上;灯泡与电动机能独立工作,是并联的;故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
2.(2025·山东淄博·中考真题)【新情境+电动自行车电路・结合钥匙、刷卡与刹车考察电路逻辑设计】电动自行车可以通过钥匙(开关)或刷卡(开关)接通电源。电路接通后显示屏(灯L)亮,旋转调速把手,电动车却不走;只有先握一下刹车手柄(闭合),再旋转调速把手,电动车才能行驶。下列模拟电路符合要求的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】由题意可知,电动自行车可以通过钥匙(开关)或刷卡(开关)接通电源,说明开关和能单独控制电源,所以和应并联,此时灯L亮,但旋转调速把手,电动车却不走,说明灯L和电动机应为并联连接,只有先握一下刹车手柄(闭合),再旋转调速把手,电动车才能行驶,说明开关和调速把手以及电动机串联在支路上,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
3.(2025·山东济南·中考真题)【新情境+足浴盆功能・结合按摩与加热考察电路设计(并联独立控制)】如图为一个具有按摩和加热功能的家用足浴盆,其内部电路元件可简化为两个开关、一个电动机和一个发热电阻,电动机和发热电阻既可以单独工作,又可以同时工作。请在相应位置画出此家用足浴盆内部元件的简化电路图(电源部分已画出)。
【答案】
【详解】电动机和发热电阻既可以单独工作,又可以同时工作,说明电动机和发热电阻并联,两个开关各自处在一条支路上,作图如下:
1、电路设计的核心在于匹配需求与精准控制:先明确用电器的工作逻辑(独立/联动),再选择对应连接方式(串/并联),最后搭配开关实现通断控制,确保符合安全、实用的场景要求。
2、核心判断标准
(1)串联设计:若用电器需同时启停、相互影响(如楼道声光控灯的光控 + 声控开关),则串联接入电路,一处断路则整体失效。
(2)并联设计:若用电器需独立工作、互不干扰(如家庭家电、指示灯与电动机),则并联接入,各支路电压等于电源电压,单独开关控制对应支路。
3、开关设计原则
(1)总开关:串联在干路,控制整个电路的通断(如全屋总电源、电器总启动开关)。
(2)支路开关:串联在对应支路,仅控制该支路用电器(如卧室灯与客厅灯的独立开关)。
(3)双控开关:适用于同一用电器(如卧室灯),需两个开关从不同位置控制的场景,通过并联两个开关逻辑实现。
4、常见电路设计实例
(1)家庭照明:各灯具并联,总开关接入干路,一键断电,分开关单独控制各房间灯。
(2)电器挡位(如风扇、加热档):通过开关切换不同电阻接入方式(串联/并联/短路部分电阻),改变总电阻,对应不同功率挡位(高温/中温/低温)。
(3)安全规范:必须遵循 “火线进开关、零线进用电器”,避免局部短路,保证用电安全。
1.【新情境+智能头盔・结合头盔佩戴与电动车启动考察电路设计(串联控制)】如图所示,在“122全国交通安全日”来临之际,蒲城县公安局交通管理大队组织民警深入辖区重点路段,开展“车让车文明行”主题交通安全宣传活动。科创小组想制作一款智能头盔,平时将头盔锁在前篓里,先转动钥匙并取出头盔戴上(相当于闭合),再转动电动车钥匙(相当于闭合),车才能正常启动。下列电路图符合要求的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】根据题意可知,当转动钥匙并取出头盔戴上(闭合),再转动电动车钥匙(闭合S2),车才能正常启动,这说明两个开关相互影响,是串联在一起的。
A.S1与S2串联控制电动机,故A符合题意;
B.S1与S2并联控制电动机,且闭合S2时,电路短路,故B不符合题意;
C.闭合S1后再闭合S2,电机被短路,故C不符合题意;
D.S1与S2并联控制电动机,故D不符合题意。
故选A。
2.【新情境+智能发热围脖・结合高低温模式考察电路设计(单开关与双开关控制)】寒冬时节,某款“智能发热围脖”备受青睐。它的原理是内置两个柔性发热电阻:当开关S1闭合时,仅一个电阻通电,围脖为低温模式;若再闭合开关S2,两个电阻同时工作,为高温状态;而一旦断开S1,所有电阻都停止运行,围脖停止发热。下图中符合设计要求的简化电路是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】A.只闭合S1时,只有R1工作,“围脖”为低温状态;再闭合开关S2,R1、R2同时工作,且两个电阻是并联关系,“围脖”为高温状态;若断开开关S1两电阻都不工作,“围脖”停止发热,符合要求,故A符合题意;
B.只闭合S1时,R1工作;闭合S1和S2时,R1、R2同时工作,但若断开开关S1,只有R1不工作,不符合要求,故B不符合题意;
C.只闭合S1时R1、R2同时工作,不符合要求,故C不符合题意;
D.只闭合S1时电路不通路,但题目要求 “闭合S1时一个电阻工作”,不符合要求,故D不符合题意。
故选A。
3.【新情境+自动防盗报警・结合导线扯断触发考察电路连接(短路与串联)】“创新”实验小组的同学要设计一个自动防盗报警电路。要求:晚间开关S闭合后,灯亮但电铃不响;当房门被打开时,细导线AB被扯断,灯亮且电铃发声自动报警。请按要求用直线连接如图乙所示的电路元件。
【答案】
【详解】开关闭合时,若导线完好则电铃不响;而当导线被拉断后电铃响,说明导线和电铃并联,导线完好时,电铃被短路;为了保护电路且两种情况灯泡都亮,灯泡应串联在干路中,如图所示:
易错提醒
1、混淆串并联逻辑:误将独立工作的用电器设计为串联,导致一处故障全组失效。
2、开关位置错误:总开关未接在干路,支路开关错位,无法精准控制。
3、忽视安全规范:未区分火线/零线接线,可能引发短路或触电风险。
考点四 电路故障分析
1.(2025·江苏镇江·中考真题)【新情境+串联电路故障・结合电压表读数考察故障判断(短路与断路)】小明用如图所示的电路探究串联电路的电压特点,电源电压恒为3V。闭合开关后,发现电压表的示数为3V,电压表的示数为0V,则电路的故障可能是( )
A.电阻短路 B.电阻断路 C.导线①断路 D.导线②断路
【答案】B
【详解】闭合开关后,发现电压表的示数为3V,说明有电流经过电压表,所以电路故障不是导线①、②断路;电压表的示数为3V,说明电压表测量电源电压;电压表的示数为0V,说明电路出现断路故障,说明故障在与电压表并联的位置,则电路的故障可能是电阻断路,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
2.(2025·甘肃兰州·中考真题)【新情境+并联电路故障・结合灯泡熄灭与电表示数考察故障判断】如图所示的电路,电源电压恒定,闭合开关S,L1、L2两灯正常发光,电流表和电压表均有示数。过了一会儿,其中一只灯泡突然熄灭,两个电表的示数均不变,则造成此现象的原因可能是( )
A.L1断路 B.L2断路 C.L1短路 D.L2短路
【答案】B
【详解】由图可知两灯并联,电流表测量灯L1所在支路的电流,电压表测量电源电压,电路中一只灯泡突然熄灭,两个电表的示数均不变,说明电路发生断路,而电流表示数不变,说明灯L1完好,所以是灯L2出现断路,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
3.(2024·山东东营·中考真题)【新情境+并联电路故障分析・结合灯泡熄灭与电表示数变化考察故障判断】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,而电压表示数不变,电流表示数几乎为零,由此判断发生故障的原因可能是___________。
【答案】L2断路
【详解】由电路图可知,灯泡L1、L2并联,电流表测通过L2的电流。一段时间后,其中一个灯泡突然熄灭,即另一个灯泡仍能工作,说明电路故障为某处断路;电压表示数不变,说明电压表两接线柱到电源两极的电路是通路,电流表示数几乎为零,则发生故障的原因可能是L2断路。
一、电路故障主要分为断路和短路两类,核心是通过电表、灯泡、导线的状态变化来定位故障:
1、断路:电路断开,无电流,用电器不工作,电流表无示数;电压表若并联在断路处,示数接近电源电压。
2、短路:局部电路被导线直接连通,被短路的用电器不工作,电流异常,电压表若并联在短路处,示数为 0。
二、断路故障判断(电路断开,无电流)
1、灯泡表现
(1)所有灯泡都不亮:大概率干路断路(如电源、开关、干路导线断开)。
(2)部分灯泡不亮:大概率该支路断路(如灯泡灯丝断了、支路导线断开)。
2、电流表表现
(1)电流表无示数:说明电路中无电流,存在断路。
(2)若电流表所在支路断路,电流表本身也无示数;若电流表在干路,只要有一处断路,电流表就无示数。
3、电压表表现
(1)电压表并联在完好电路上:示数为 0(因为无电流,无电压降)。
(2)电压表并联在断路处:示数接近电源电压(相当于电压表直接接在电源两端)。
4、导线排查法
(1)用一根导线依次并联在各段电路两端:若并联到某段时,灯泡亮起、电流表有示数,说明这段电路发生了断路。
(2)注意:不能直接并联在电源两端,避免电源短路。
三、短路故障判断(局部被导线连通,电流绕过用电器)
1、灯泡表现
(1)所有灯泡都不亮,且电流表指针大幅偏转:大概率电源短路(导线直接连电源正负极,非常危险,会烧坏电源)。
(2)部分灯泡不亮,其他灯泡更亮:大概率局部短路(不亮的灯泡被短路,电流直接从导线流过,其他灯泡分压变大、变亮)。
2、电流表表现
(1)电流表有示数(或示数偏大):说明电路中有电流,存在短路。
(2)若局部短路,干路电流会变大(因为总电阻变小)。
3、电压表表现
(1)电压表并联在被短路的用电器两端:示数为 0(因为导线电阻为 0,无电压降)。
(2)电压表并联在其他完好的用电器两端:示数变大(因为电源电压几乎全部分配在完好用电器两端)。
4、导线排查法
(1)若某灯泡不亮,用导线并联在它两端时,其他灯泡亮度不变,说明该灯泡本身已被短路(电流本来就不经过它)。
(2)若用导线并联后,其他灯泡熄灭、电流表指针猛偏,说明造成了新的电源短路,需立即断开。
1.【新情境+电路故障检测・结合检测灯考察串联电路故障判断(断路与短路)】在电学实验探究中,小成同学连接了如图所示电路,闭合开关,移动滑片,灯始终不亮。将滑动变阻器调至中点,用完好的检测灯接入电路检测,闭合开关,当灯的两根接线分别接到:①a、d两点时,灯发光;②b、c两点时,灯也发光;③接在c、d两点时,灯不发光。请判断出电路故障是( )
A.一定断路 B.可能短路
C.开关可能断路 D.滑动变阻器短路
【答案】B
【详解】由图可知,灯与滑动变阻器串联,由题意可知,闭合开关,移动滑片,灯始终不亮,则可能电路中某处断路或灯短路或电源损坏。当灯的两根接线分别接到a、d两点时,灯发光,说明电源没有故障;当灯接b、c两点时,灯也发光,说明有电流从电源正极出发,经过开关、b点、灯、灯回到电源负极,因此开关、灯不可能断路且滑动变阻器不可能短路;当灯接在c、d两点时,灯不发光,说明可能滑动变阻器断路或灯短路,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
2.【新情境+串联电路故障判断・结合电压表读数考察故障分析与检测方法】小彭同学在研究串、并联电路电压规律的实验中连接了如图(a)所示的电路,当闭合开关后,V1和V2的指针位置完全一样,如图(b)所示,则下列说法正确的是( )
A.若电路有故障,可能是R2短路 B.若电路完好,电压表V1的读数是1.2V
C.若电路有故障,可能是R1断路 D.若电路有故障,可能是R2断路
【答案】D
【详解】A.若R2短路,电压表V2会被短路,无示数,电压表V1测电源电压,有示数,因此闭合开关后,V1和V2的指针不可能指在同一位置,故A错误;
B.若电路完好,由(a)图可知,当开关S闭合时,R1与R2串联,电压表V1测量电源电压,电压表V2测量R2两端电压,由串联电路电压特点可知
而两电压表指针位置一样,所以V1使用大量程,电压表V2使用小量程,两个电压表的示数不同;由于电压表V1使用的是大量程,分度值为0.5V,所以电压表V1的示数为6V,故B错误;
C.闭合开关后,若R1断路,电路中没有电流,电压表V2的示数为0;电压表V1测电源电压,不为0,V1和V2的指针位置不会完全一样,故C错误;
D.闭合开关后,若R2断路,电压表V1和电压表V2均测电源电压,V1和V2的指针位置会完全一样,故D正确。
故选D。
3.【新情境+串联电路故障判断・结合电压表读数考察故障分析与检测方法】如图所示电路,电源电压为,已知电路中有一处故障,且只发生在或上。
(1)小明认为,闭合开关S后,无法通过电压表的示数来判断具体故障。你______(选填“支持”或“不支持”)他的观点,请结合电压表的示数说明理由;______
(2)小明设想经过下列操作,通过观察电压表示数在操作前后的变化情况来判断具体故障。其中可行的有______
A.将与的位置互换
B.用一个完好的定值电阻R来替换
C.将一跟导线并联在两端
【答案】(1) 支持 若断路或短路,电压表的示数均为;若短路或断路,电压表示数均为0
(2)B
【详解】(1)[1][2]支持小明的观点。闭合开关S,两电阻串联,电压表测量R1两端的电压。若R1短路,电压表示数为0,若R2断路,电压表示数同样为0;若R1断路或者R2短路,电压表示数都为电源电压U0,所以无法通过电压表的示数来判断具体故障。
(2)A.将与的位置互换,若短路或断路,电压表的示数均为;若断路或短路,电压表示数均为0,仍不能判断具体故障,故A不符合题意;
B.用一个完好的定值电阻R来替换,若电压表无示数,说明R1短路,若电压表有示数,说明R2断路,故B符合题意;
C.将一跟导线并联在两端,R2被短路,电压表测量电源电压,无法通过电压表判断电路故障,故C不符合题意。
故选B。
4.【新情境+串联电路故障与检测・结合电压表示数变化考察电源电压与故障判断】如图所示电路,电源电压保持不变,电阻的阻值为。闭合开关S后,电路正常工作,电压表示数为。一段时间后,电压表示数突然变为。若电路中仅有一处故障,且只发生在电阻或上,则电源电压为_______。现在M点正确串联入一个电流表来判断具体故障,请根据相关信息写出再次闭合开关S后电流表的示数及相应故障:_______-。
【答案】 3U0 见解析
【详解】[1]闭合开关S后,电路正常工作,R1与R2串联,电压表测R1两端的电压,电压表示数为U0。一段时间后,电压表示数突然变为3U0。电压表示数变大,由串联电路的电压规律可知,此时可能是电阻R1断路,或R2短路,电压表测电源电压,因此电源电压为3U0。
[2]在电路中M点串联一个电流表,闭合开关,若电流表有示数,则电路是通路,故障为R2短路;此时电流表的示数为;
若电流表无示数,则电路是断路,故障为R1断路。 此时电流表示数为0。
1、快速排查步骤
(1)看整体:所有用电器都不工作 → 优先考虑干路断路或电源短路。
(2)看局部:部分用电器不工作 → 优先考虑该支路断路或局部短路。
2、电表辅助:
(1)电流表无示数 → 断路;
(2)电流表有示数 → 短路;
(3)电压表有示数且接近电源电压 → 测量对象断路;
(4)电压表无示数 → 测量对象短路或所在电路完好但无电流。
3、导线验证:用导线逐段并联,快速定位断路位置;若并联后出现异常,判断短路位置。
4、易错提醒:断路是 “断了”,无电流;短路是 “通了”,电流异常大。
5、电压表判断关键:
(1)断路时,电压表测电源电压;
(2)短路时,电压表测导线电压(为 0)。
(3)安全第一:排查时先断开电源,避免用导线直接并联电源两端,防止短路烧坏器材。
1.如图所示,下列关于静电现象的说法正确的是( )
A.如图1,摩擦后的梳子能够吸引纸屑,因为带电体具有吸引轻小物体的性质
B.如图2,验电器是利用异种电荷相互吸引的原理制成的
C.如图3,丝绸摩擦过的玻璃棒会带上正电荷,在这个过程中玻璃棒会得到电子
D.如图4,细绳悬挂的轻质泡沫塑料小球相互吸引,两小球一定带有异种电荷
【答案】A
【详解】A.摩擦后的梳子带了电,能够吸引轻小物体,因此纸屑被吸引,故A正确;
B.验电器是利用同种电荷相互排斥原理制成的,故B错误;
C.丝绸与玻璃棒摩擦时,玻璃棒失去电子带上正电荷,故C错误;
D.异种电荷相互吸引,带电体可以吸引轻小物体。图中两轻质小球相互吸引,则两小球可能带有异种电荷,也可能是一个带电,一个不带电,故D错误。
故选A。
2.某款家用蒸汽洗地机设计为:开关控制电机和同时工作,实现洗地和污水回收;开关单独控制电阻加热水产生蒸汽;一旦机器发生倾倒,开关断开整个电路。下列电路图符合设计要求的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】根据题意可知,各用电器可以独立工作,为并联;开关控制电机和同时工作,即电机和并联后再与开关串联;开关单独控制电阻加热水产生蒸汽;一旦机器发生倾倒,开关断开整个电路,这说明开关在干路中,控制整个电路。故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
3.小刚在连接并联电路的实践活动中,要求电流表测量干路电流,开关控制两盏灯,部分实验电路连接如图所示,还有部分导线未连接,字母a、b、c、d、e、f、g、h表示各元件的接线柱。下列操作正确的是( )
A.用一根导线连接d、f,另一根导线连接g、c
B.用一根导线连接b、f,另一根导线连接e、g
C.用一根导线连接e、g,另一根导线连接d、f
D.用一根导线连接d、g,另一根导线连接e、f
【答案】C
【详解】电流表测干路电流,则电流表在干路上;开关控制两盏灯,说明开关在干路;两灯泡并联,应将两灯泡两端分别相连,再分别接入电路中,所以分别用导线连接d、f和e、g,故C正确,ABD错误。
故选C。
4.如图,甲为某调光台灯,可通过电位器改变灯泡的亮度,其电位器构造如图乙所示,A、B、C为三个接线柱,通过转动旋钮可带动滑片自由转动,下列说法错误的是( )
A.电位器的工作原理与滑动变阻器相同
B.想要顺时针转动旋钮时灯泡变亮,应将A、B接入电路
C.若将A、C接入电路,电位器将不能改变灯泡亮度
D.电风扇调速器与该电位器原理相同
【答案】B
【详解】A.电位器是通过改变接入电路中的电阻丝的长度来改变电阻大小的,与滑动变阻器原理相同,故A正确,不符合题意;
B.若将A、B接入电路,顺时针转动旋钮时,AB之间接入电路中的电阻丝变长,电阻变大,电流变小,灯泡变暗,故B错误,符合题意;
C.若将A、C接入电路,电阻丝将全部接入电路,接入电路中的电阻不能改变,电位器将不能改变灯泡亮度,故C正确,不符合题意;
D.电风扇调速器与该电位器原理相同,也是通过改变接入电路中的电阻大小来改变电流的,故D正确,不符合题意。
故选B。
5.在学校科技节上,小聪同学用橙子、铜片和锌片制作了一个水果电池。当他正确连接发光二极管(LED)时,LED成功发光。下列相关说法正确的是( )
A.制作发光二极管的主要材料是超导体
B.铜片和锌片在橙子中发生化学反应,从而产生电能
C.若将多个橙子电池并联连接,可以显著提高LED的亮度
D.若将LED的正负极反接,LED仍然可以发光但亮度较暗
【答案】B
【详解】A.发光二极管LED的主要材料是半导体,而不是超导体。超导体是在特定温度下电阻为零的材料,和LED制作材料不同。故A错误;
B.水果电池的工作原理是:铜片和锌片在橙子中发生化学反应,通过电子的转移产生电能,从而为LED供电使其发光。故B正确;
C.电池并联电压不变,不能显著提高 LED 亮度(串联可提高电压,显著增亮)。故C错误;
D.LED具有单向导电性,只有电流从其正极流入、负极流出时,才能正常发光;若正负极反接,电流无法通过,LED不能发光。故D错误。
故选B。
6.小明把家里的玩具警车拆开后,研究后准确画出了如图所示电路图,关于玩具警车电路的说法不正确的是( )
A.电动机M和灯泡L并联连接
B.S1和S2都闭合时,灯泡L和电动机M的两端电压相等
C.当灯泡烧坏了,玩具警车还能行进
D.S1控制灯泡L和电动机M
【答案】D
【详解】A.当开关S1和S2都闭合时,电动机M和灯泡L并列连接在两点之间,是并联,故A正确,不符合题意;
B.S1和S2都闭合时,灯泡L和电动机M并联,根据并联电路中电压的规律可知,灯泡L和电动机M的两端电压相等,故B正确,不符合题意;
C.灯泡L和电动机M并联,当灯泡烧坏后,当S2闭合时,仍能构成闭合回路,有电流经过电动机M,玩具警车还能行进,故C正确,不符合题意;
D.S1与灯泡L串联,在灯泡L所在支路,故S1只能控制灯泡L,故D错误,符合题意。
故选D。
7.如图甲电路,闭合开关S后,两个灯泡都能发光,电流表、指针位置如图乙所示,则通过灯泡的电流为___________A,通过灯泡的电流为___________A。
【答案】 1.2 0.3
【详解】[1][2]L1与L2并联,电流表A2测L2支路电流I2,电流表A1测干路电流I,并联电路电流规律,因此干路电流 ,由图乙可知,两表指针位置相同,但量程不同: A1(干路):量程0∼3A,分度值0.1A,读数, A2(支路):量程0∼0.6A,分度值0.02A,读数,则通过灯泡的电流
8.古籍中有记载“顿牟摄芥”,“顿牟摄芥”的意思是摩擦过的玳瑁能吸引芥菜子。若摩擦过的玳瑁与用毛皮摩擦过的橡胶棒相互排斥,则摩擦过的玳瑁带_______电荷;带电体有_______的性质,所以芥菜子被吸引;用摩擦过的玳瑁接触不带电的验电器金属球,金属球与玳瑁之间的瞬间电流方向是_______(选填“从玳瑁到金属球”或“从金属球到玳瑁”)。
【答案】 负 吸引轻小物体 从金属球到玳瑁
【详解】[1]因为毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷,若摩擦过的玳瑁与被毛皮摩擦过的橡胶棒相互排斥,则说明摩擦过的玳瑁与橡胶棒带同种电荷,即摩擦过的玳瑁带负电荷。
[2]摩擦起电是指用摩擦的方法使物体带电,带电体的基本性质是能吸引轻小物体。
[3]玳瑁带负电,有多余电子,当玳瑁接触不带电的验电器金属球,电子从玳瑁流向金属球,电流方向与电子定向移动方向相反,所以金属球与玳瑁之间的瞬间电流方向是金属球到玳瑁。
9.某同学连接的电路如图所示,他所用的电源是四节新干电池串联组成的电池组,当他将开关闭合后,电压表的示数为4V,则灯L1两端的电压为__________V,灯L2两端的电压为__________V;当他将开关断开后,电压表的示数为__________V。
【答案】 4 2 0
【详解】[1][2][3]和串联,电压表测两端电压,开关闭合后,电压表示数为4V,所以两端电压为4V,电源由四节干电池组成,一节干电池电压为1.5V,所以电源电压为
根据串联电路电压特点,可得两端电压为
当他断开开关后,电压表与电源断开,此时电压表示数为0V。
10.人接触汽车有时会被“电”一下,这是因为汽车行驶时与空气摩擦发生了______现象。手拿如图所示的静电消除器接触汽车,消除器中的发光二极管发光,若瞬间电流方向是由消除器流向汽车,则汽车带的是______电荷,发光二极管是由______(选填“导体”、“半导体”或“超导体”)材料制成的。
【答案】 摩擦起电 负 半导体
【详解】[1]人接触汽车有时会被“电”一下,这是因为汽车行驶时与空气摩擦发生了摩擦起电现象,使得汽车带了电。
[2]电流方向是正电荷的定向移动方向,负电荷的移动方向是电流的反方向,若瞬间电流方向是由消除器流向汽车,则负电荷由汽车流向消除器,说明汽车带的是负电荷。
[3]发光二极管是由半导体材料制成的,具有单向导电性。
11.根据如图所示的实物电路,在虚线框内画出相应的电路图。
【答案】
【详解】梳理实物图的电流路径:电流从电源正极流出,经过开关后分为两条独立支路。支路1:直接经过灯泡,回到电源负极;支路2:依次经过灯泡、开关,回到电源负极。因此该电路为与并联,在干路,控制整个电路,在支路,仅控制。据此作图。
12.你身边有两节干电池,两个灯泡L1、L2,开关一个,导线若干,请你设计电路图满足闭合开关,两灯同时亮;断开开关,两灯同时熄灭。把电路图画在矩形框中。
【答案】
【解析】【小题1】要实现“两灯同时亮、同时灭”,说明这两个灯泡必须由同一个开关控制。可将两个灯泡串联或并联,然后与开关和电源组成一个通路,且并联时开关在干路上,电路图如下图所示:
13.在如图所示的电路中,电源电压不变,闭合开关S,电压表的示数为U0,移动滑动变阻器R2滑片P的过程中,电压表示数始终为U0。电路中仅有一处故障且只发生在电阻R1、滑动变阻器R2上。
(1)电路中的故障可能是___________________;
(2)为了进一步判断故障的位置,小华和小明分别设计了两种方法来检测。
小华认为:可以调换R1与R2的连接位置,通过观察调换前后电压表示数变化来检测。
小明认为:可以调换R1与开关S的连接位置,通过观察开关S从闭合到断开时电压表示数变化来检测。
请判断哪位同学的方法可行?并说明理由(写出电压表示数变化情况及对应的故障)
【答案】(1)R1断路或R2短路
(2)小明的方法可行,见解析
【详解】(1)由图可知,电路中电阻R1与滑动变阻器串联,电压表测量电阻R1两端电压,移动滑动变阻器R2滑片P的过程中,电压表示数始终为U0,电路中仅有一处故障且只发生在电阻R1、滑动变阻器R2上,可能电阻R1断路,滑动变阻器正常,电压表串联中电路中,电压表的示数等于电源电压;可能电阻R1正常,滑动变阻器短路,电压表测量电源电压。
(2)小华认为:可以调换R1与R2的连接位置,无论是电阻R1断路,还是滑动变阻器短路;电压表示数都是0V,故不能通过观察调换前后电压表示数变化来检测。
小明认为:可以调换R1与开关S的连接位置,开关断开,如果电阻R1断路,电压表示数为0V,如果是滑动变阻器短路,电压表示数等于电源电压,而闭合时电压表示数一定为0V;故可以区分故障。所以小明的方法可行。
14.《哪吒之魔童闹海》不断刷新票房纪录,你是否记得这一幕:哪吒与申正道在水下激战时,申正道化作电流让哪吒措手不及,后来哪吒将水变成冰,扭转战局。
(1)图甲是研究导电性能的电路,闭合开关,电流表示数如图乙(a)所示,为 ________ A。将水 _______ (填物态变化)成冰,再重新接入电路,闭合开关,电流表示数如图乙(b)所示,说明台词“冰不导电”是 _______ (选填“正确”或“错误”)的;
(2)“化水为冰”能否在常温下实现?2025年2月,我国重大基础设施“综合极端条件实验装置”通过验收。它能创造超高压等极端条件,如图丙所示,当达到一万个大气压时,水在室温下也能变成冰,称为“高压热冰”,密度达1.4g/cm3,则其体积比原来的水更 _____ ,这是因为高压能 _______ (选填“增大”或“缩小”)分子间距。马里亚纳海沟是地球最深的海沟,最深处深达11034m,水温与室温相近,_______ (选填“能”“不能”)形成高压热冰。(标准大气压为1.013×105Pa,海水密度一般在1.02~1.07g/cm3之间。)
【答案】(1) 0.1 凝固 正确
(2) 小 缩小 不能
【详解】(1)[1]如图乙(a),电流表接小量程,分度值为0.02A,由指针位置可知其示数为0.1A。
[2]液态的水变成固态的冰,属于凝固过程。
[3]水变成冰后,电流表示数如图乙(b)所示,示数为0,说明冰不导电,台词“冰不导电”是 正确的。
(2)[1]根据密度公式 ,质量不变时,密度变大,体积会变小。已知水的密度是1g/cm3,高压热冰密度达1.4g/cm3,密度比水大,所以其体积比原来的水更小。
[2]高压能缩小分子间距,使得水在室温下变成冰。
[3]一万个大气压为p=10000×1.013×105Pa=1.013×109Pa
海底11034m处的水压为p1=ρgh=1.07×103kg/m3×9.8N/kg×11034m≈1.16×108Pa
可见马里亚纳海沟底部的压强小于1万个大气压,所以在马里亚纳海沟,水温与室温相近的情况下不能形成高压热冰。
15.阅读材料,回答问题。
新能源汽车
近年来,汽车在给人们带来便利的同时,也给环境造成非常大的压力,于是新能源汽车就顺势而生了,很多汽车生产厂家为了迎合消费者的观念,生产了油电混动汽车。某款油电混动汽车不仅可以使用电力当作动力,也可以使用汽油当作动力。当车辆快速行驶或蓄电池储存电能过低时,只有内燃机工作,既向车轮输出能量,又给蓄电池充电,从而提高能量利用率(能量利用率指有效利用能量占全部能量的百分比)。并且该油电混动汽车行驶时,“油门”踏板一旦被松开,汽车便启动动力回收系统,将减速运动时的部分动能转化为电能储存在电池组中,进一步提高能量利用率。
(1)内燃机工作时,飞轮转了3000转,则该过程中发动机完成______个冲程,汽车是通过______冲程获得动力的;
(2)汽车内燃机常用循环流动的水来帮助它散热,主要是利用了水的______较大的特点;
(3)利用充电桩对汽车蓄电池充电时,蓄电池相当于电路中的______(选填“电源”或“用电器”);
(4)启用动力回收系统后,刹车距离比不启用时要______(选填写“长”或“短”);
(5)某次测试人员驾驶一辆油电混动汽车在平直公路上以50km/h的速度匀速行驶2h,消耗燃油5kg,行驶时汽车所受阻力为1000N。此过程中,蓄电池储存的能量由满电的30%增大至满电的70%。在测试过程中的能量利用率为______%(燃油热值q=4.0×107J/kg,满电时电池储存能量4.5×107J)。
【答案】(1) 6000 做功
(2)比热容
(3)用电器
(4)短
(5)59
【详解】(1)[1]汽油机每完成四个冲程,飞轮转2圈,所以汽车飞轮转了3000转,则该过程中发动机完成6000个冲程。
[2]汽车的四个冲程中,只有做功冲程是将内能转化为机械能,其他三个冲程是靠飞轮的惯性完成的,所以汽车是靠做功冲程获得动力的。
(2)根据可知,因为水的比热容较大,在质量和升高的温度相同时,水吸收的热量多,所以汽车内燃机常用循环流动的水来帮助它散热,主要是利用了水的比热容较大的特点。
(3)对汽车蓄电池充电,蓄电池消耗电能,相当于电路中的用电器。
(4)启用动力回收系统后,回收一部分能量,克服摩擦做功少,刹车距离比不启动时要短。
(5) 当车的速度为50km/h时,汽车受到的阻力f=1000N,由于车匀速行驶,车受到的阻力与牵引力是一对平衡力,根据二力平衡条件可知,车的牵引力F=f=1000N
车2h内行驶的路程s=vt=50km/h×2h=100km
车所做的机械功为W=Fs=1000N×100×1000m=1×108J
蓄电池增加的电能为W电=(70%-30%)×4.5×107J=1.8×107J
车获得的有用功W有=W+W电=1×108J+1.8×107J=1.18×108J
5kg燃油完全燃烧放出的热量Q放=mq=5kg×4.0×107J/kg=2×108J
本次测试汽车的能量利用率为
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