13.5 串、并联电路的特点 专题专项训练 -2026-2027学年苏科版物理九年级上学期
2026-09-04
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内容正文:
13.5 串、并联电路的特点 专题专项训练
一.探究串联电路中各处电流的关系
高频易错点
1. 错误:开关闭合前指针左偏,判定为正负接线柱接反
正确思路:通电后指针反向偏转才是接线柱接反;开关未闭合指针偏移,是电表使用前未调零。
2. 错误:串联两点电流读数相差 5 倍,判断电路电流不相等
正确思路:串联电路电流处处相等,差值是两块电流表选用量程不同,大量程数值 ÷5 = 小量程真实读数。
3. 错误:串联一灯亮、一灯微弱,判断电流大小不同
正确思路:串联电流完全相等,亮度差异由灯泡实际功率、电阻不同导致。
4. 错误:串联一灯亮、一灯完全不亮,判定灯泡断路
正确思路:断路会造成两灯全部熄灭;单灯不发光是该灯泡发生局部短路。
5. 错误:只用相同规格灯泡做实验,结论具备普遍适用性
正确思路:相同灯泡实验存在特殊性,必须更换不同规格灯泡多次实验,避免结论偶然。
通用结论
串联电路各处电流相等,公式:I=I₁=I₂;实验更换不同灯泡多次测量,目的是寻找普遍规律。
随堂练习
一.探究串联电路中各处电流的关系
1.小明同学进行了“探究串联电路中电流特点”的实验。
(1)闭合开关前,电流表指针如图2所示,原因是 没有调零 。
(2)实验中,选择两个小灯泡的规格最好 不相同 (选填“相同”或“不相同”),连接好最后一根导线时,发现小灯泡都亮了,出现这种情况的原因是 连接电路时未断开开关 ;
(3)小华按电路图1正确连接电路后,闭合开关,发现小灯泡一个很亮,一个不发光,造成这种现象的原因可能是 B ;
A.通过不发光小灯泡的电流小
B.两个小灯泡的规格不同
C.不发光的小灯泡灯丝断了
电流表的位置
A
B
C
电流I/A
0.3
0.3
1.5
(4)上表是小明同学实验中的一组数据,造成这种错误的可能原因是 测量C处电流时读错了量程 。
【分析】(1)闭合开关前,电流表指针反偏,说明没有调零。
(2)实验中,为了寻求普遍规律,选择两个规格不同的小灯泡。
连接好最后一根导线时,发现小灯泡都亮了,原因是连接电路时未断开开关。
(3)A.串联电路中电流处处相等;
B.闭合开关,发现小灯泡一个很亮,一个不发光,原因可能是两个小灯泡的规格不同;
C.闭合开关,发现有小灯泡发光,说明电路为通路,没有发生断路。
(4)串联电路中电流处处相等,所以C处电流也应该为0.3A,但此时读数为1.5A,说明读数时看错了量程。
【解答】解:(1)由图可知,闭合开关前,电流表指针不在零刻度线上,说明没有调零。
(2)实验中,为了寻求普遍规律,选择两个小灯泡的规格最好是不同的。
连接好最后一根导线时,发现小灯泡都亮了,说明电路为通路,出现这种情况的原因是连接电路时未断开开关。
(3)A.串联电路中电流处处相等,故A不符合题意;
B.闭合开关,发现小灯泡一个很亮,一个不发光,原因可能是两个小灯泡的规格不同,故B符合题意;
C.闭合开关,发现有小灯泡发光,说明电路为通路,没有发生断路,故C不符合题意。
故选B。
(4)串联电路中电流处处相等,所以C处电流也应该为0.3A,但此时读数为1.5A,刚好是正确读数的5倍,说明读数时看错了量程。
故答案为:(1)没有调零;(2)不相同;连接电路时未断开开关;(3)B;(4)测量C处电流时读错了量程。
【点评】本题探究串联电路的电流规律,考查电流表使用注意事项和读数、归纳法的运用等知识。
2.小明在学校实验室做“探究串、并联电路电流规律”的实验时,想到下面几个问题:
(1)在甲、乙两图中, 乙 (选填“甲”或“乙”)图是串联电路。
(2)小明按图甲连接好电路,并闭合开关S后,发现电流表的指针向零刻度线左侧偏转,造成这一现象的原因是 电流表正负接线柱接反了 。
(3)改正电路,闭合开关S后,电流表A1的示数如图丙所示,电流表A的示数如图丁所示。则灯L1中电流为 0.54 A,灯L2中电流为 0.66 A,干路中的电流为 1.2 A。
(4)小红同学也选择了如图甲所示的电路进行实验,记录数据如表所示。她根据实验数据得出如下结论:并联电路中干路电流为支路电流的2倍。
电流
次数
I1/A
I2/A
I3/A
1
0.2
0.2
0.4
2
0.3
0.3
0.6
3
0.4
0.4
0.8
①该结论 不正确 (选填“正确”或“不正确”)。
②有同学认为她的实验有不完善之处,请你提出改进的建议: 选用不同规格的灯泡,多次实验 。
③正确的实验结论是:并联电路中的干路电流 等于各支路电流之和 。
【分析】(1)各电路元件首尾顺次连接,电路只有一条电流路径的连接方式是串联,串联的各用电器相互影响,不能独立工作;
各电路元件首首相连,尾尾相连,电路有多条电流路径的连接方式是并联,并联的各用电器互不影响,能独立工作;
(2)电流应从电流表正接线柱流入,负接线柱流出,否则电表指针反向偏转;
(3)对电流表读数时,应先确定电流表量程与分度值,然后读出电流表示数;
根据电流表的测量对象,根据并联电路干路电流等于各支路电流之和即可求出电路中的电流。
(4)先分析电路的连接方式,然后根据并联电路中干路和支路电流关系以及多次测量寻找规律进行分析;即并联电路中干路的电流等于各支路电流之和;改变电路中电阻值进行多次测量寻找规律。
【解答】解:(1)由电路图可知,甲图有多条电流路径,则是并联,乙只有一条电流路径,则是串联;
(2)电流表指针反向偏转,这是由于电流表正负接线柱接反了造成的;
(3)电流表A1的示数如图丙所示,电流表A1与L1串联,则电流表A1测L1中的电流;电流表A2与L2串联,则电流表A2测L2中的电流;电流表A串联在干路上,测量干路电流;
由于并联电路干路电流等于各支路电流之和可知:
电流表A的示数应大于电流表A1的示数,所以,
由图丙和丁中电流表的指针偏转的角度可知,电流表A1量程是0~0.6A,电流表A量程是0~3A;
则电流表A1示数是0.54A,则通过L1的电流为0.54A;电流表A的示数是1.2A,则干路电流为1.2A;
由于并联电路干路电流等于各支路电流之和可知:
通过L2的电流I2=I﹣I1=1.2A+0.54A=0.66A;
(4)①该结论不正确;
②从实验数据看,两支路的电流相等,所以应选用不同规格的灯泡,多次实验。
③分析表中数据可以发现,支路电流之和等于干路中的电流,故可以得出的正确结论是并联电路中干路电流等于各支路电流之和。
故答案为 (1)乙;
(2)电流表正负接线柱接反了;
(3)0.54;0.66;1.2;
(4)①不正确;②选用不同规格的灯泡,多次实验;③等于各支路电流之和。
【点评】本题电流表的使用方法和串并联电路的特点,关键是根据并联电路的电流特点得出电流表的使用的量程。
3.小明在学习了电流表和电压表的使用后,尝试做了如下实验:
(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 L1断路 故障;
(3)排除故障后,用电流表测出A点电流,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 错误 (选填“正确”、“错误”)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: IA=IB,IB=IC,所以IA=IB=IC 。
(5)小华又用如图丙所示电压表测得该“水果电池”电压如图所示,其大小为 1.5 V。由图示可知,铜片A是该水果电池的 正 (选填“正”或“负”)极。
【分析】(2)灯不亮说明电路断路,将电压表接在A、B两点间,电压表有示数说明电压表与电源是连通的,据此分析;
(3)A、B两点电流相等。更换不同规格的灯泡,重复上述实验,故得出的结论有普遍性,据此分析;
(4)在(3)结论的基础上,通过推理得出结论;
(5)根据电压表选用小量程确定分度值读数;用电压表测电压时,电流应从电表正接线柱流入,从负接线柱流出。
【解答】解:(2)将电压表接在A、B两点间,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,即与电压表并联的部分断路,说明有可能存在L1断路。
(3)排除故障后,用电流表测出A点电流,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,故得出的结论有普遍性,由此判断猜想是错误的。
(4)在(3)结论的基础上,通过推理也可以得出相同结论,因为
IA=IB
IB=IC
所以
IA=IB=IC
(5)如图丙所示,电压表选用小量程,分度值为0.1V,其大小为1.5V。用电压表测电压时,电流应从电压表正接线柱流入,从负接线柱流出,由图示可知,铜片A是该水果电池的正极。
故答案为:(2)L1断路;(3)错误;(4)IA=IB,IB=IC,所以IA=IB=IC;(5)1.5;正。
【点评】本题探究串联电路电流的规律,考查故障分析、数据分析、及电压表的使用注意事项。
4.三个探究小组的同学选用不同规格的灯泡来验证“串联电路的电流规律”。所接电路图如图甲所示。
(1)第一小组的同学实验时根据电流表A2指针偏转角度较A2小,如图乙所示,他们判断“串联电路中各处的电流不等”。请你指出造成他判断错误的原因是: 电流表所选量程不同 ;
(2)第二小组的同学闭合电路后发现:灯L2的亮度比灯L1的亮度大。则下列说法正确的是 C ;
A.灯L2中的电流较大,所以L2更亮
B.电流从电源正极出来先通过灯L2,所以L2更亮
C.两灯中的电流相等,亮度不同是由于两灯规格不同所致
(3)第三小组同学闭合开关S后,发现灯L1发光,L2不发光。对此现象,同学们有以下几种猜想;
①灯L2灯丝断了;
②灯L2的灯座短路;
③灯L2也工作,但L2中电流比L1中电流小;
以上猜想可能的有 ② (选填序号)。
实验中,小明更换不同规格的灯泡,进行多次测量的目的是 寻找普遍规律 。
【分析】(1)串联电路各处的电流都相等,注意观察电流表选用的量程,当选用A1的量程较小时,会出现电流表A1指针偏转较A2小;
(2)根据串联电流的电流特点可知电路中各处的电流相等,根据P=I2R结合灯泡的亮暗可知两灯泡的电阻不同;
(3)L1发光,L2不发光说明电路有短路的情况,但不会有断路,根据串联电路电流规律,分析选项进行解答。进行多次测量的目的是寻找普遍规律。
【解答】解:(1)串联电路中,电流大小处处相等,之所以得出”串联电路中各处的电流不等”是因为没有注意观察两电流表的量程选择不同造成的;
(2)A.根据串联电路各处的电流都相等,通过两灯电流相等,故灯L2中的电流较大,所以L2更亮,错误;
B.根据P=I2R,灯的亮度取决于灯的实际功率,与电流方向无关,故电流从电源正极出来先通过灯L2,所以L2更亮,错误;
C.因通过两灯的电流相等,灯的规格不同,正确;
故选C;
(3)①灯L2灯丝断了,则电路断路,灯泡L1不发光,故不符合题意;
②灯L2的灯座短路,L2不发光,但电路为通路,故灯L1发光,故符合题意;
③根据串联电路电流的规律,L2中电流和L1中电流相等,故不符合题意;
故选②。
实验中,小明更换不同规格的灯泡,进行多次测量的目的是寻找普遍规律。
故答案为:(1)电流表所选量程不同;(2)C;(3)②;寻找普遍规律。
【点评】本题验证“串联电路的电流规律”,考查实验注意事项、串联电路电流的规律、反常现象的分析、灯的亮度的决定因素及短路和断路等知识。
二.串联电路中的电流规律
高频易错点
1. 错误:导线粗细、灯泡摆放位置不同,串联电流大小不同 正确思路:串联只有一条电流路径,导体粗细、元件位置不会改变电路电流。
2. 错误:导线并联某灯泡后,整个电路断路无电流 正确思路:导线并联用电器为局部短路,被短路元件不工作,其余用电器正常通电。
3. 错误:单位换算不熟练,100mA 直接当作 1A 计算 正确思路:电流换算:1A=1000mA,100mA=0.1A。
通用结论
串联电路电流处处相等,与用电器规格、导线粗细无关;局部短路仅短路元件无电流。
随堂练习
1.在“探究串联电路电流特点”实验中,小明发现L1很亮,L2发光微弱,造成这种现象的原因可能是( )
A.通过L1中的电流大 B.L2的灯丝断了
C.L1靠近电源的正极 D.两个灯泡的电阻不同
【分析】(1)串联电路电流只有一条流径,电流处处相等,用电器之间相互影响;
(2)灯泡的亮度取决于实际功率,实际功率越大,灯泡越亮。
【解答】解:A、图中两灯串联,由串联电路的电流规律知,通过两灯的电流相等,故A错误;
B、两灯串联,若L2的灯丝断了,整个电路断路,两灯都不能发光,故B错误;
CD、两灯亮度不同,说明两灯的实际功率不同,通过两灯电流相等,由P=I2R知,两灯电阻不同,与灯泡靠近电源正极与否无关,故C错误,D错误。
故选:D。
【点评】本题考查了对串联电路特点的认识和理解,要知道灯泡亮度与实际功率有关。
2.小明将灯泡L1和L2接入如图所示电路,闭合开关发现L1比L2亮。下列说法不正确的是( )
A.流过灯泡L1的电流比L2的大
B.若灯泡L1断路,灯泡L2也不会发光
C.通过灯泡L1的电流方向是由A向B
D.用一根导线直接接在B、C两个接线柱上,灯泡L2不发光
【分析】(1)串联电路中电流处处相等;
(2)串联电路的电流只有一条路径,用电器相互影响。
(3)电源的外部,电流通过外部电路,从电源的正极流向负极;电源的内部,电流从电源的负极流向正极;
(4)用一根导线直接接在B、C两个接线柱上,灯泡L2会被短路。
【解答】解:A.闭合开关后,灯泡L1和L2串联,由串联电路的电流特点可知,流过灯泡L1的电流与流过L2的电流一样大,故A错误;
B.若灯泡L1断路,串联电路中一处断,处处断,因此两灯均不亮,故B正确;
C.电源的外部,电流从电源的正极流向负极,图中电流从电源的正极出发,通过导线先流过开关,再流入灯泡L1的A接线柱,之后从B接线柱流出,故C正确;
D.用一根导线直接接在B、C两个接线柱上,灯泡L2会被短路,则灯泡L2不发光,故D正确。
故选:A。
【点评】本题考查了电流方向和电路故障分析,题目难度适中。
3.如图所示,开关S闭合后,甲、乙两电流表的示数分别为0.18A和0.16A,造成两个电流表示数不同的原因可能是( )
A.电流表使用前未调零的缘故
B.灯泡L1和L2的规格不同
C.电流表在电路中的位置不同
D.灯泡L1和L2在电路中的位置不同
【分析】掌握串联电路电流的特点:串联电路中电流处处相等。
【解答】解:由电路图可知,两灯和两电流表串联接入电路,根据串联电路的电流特点,电路中各处的电流相等;
而实验时电流表甲和乙的示数分别为0.18A和0.16A,图中造成两个电流表示数不同的原因可能是两个电流表的读数误差或指针未调零。
故选:A。
【点评】此题考查了串联电路中的电流规律,同时考查了电流表的使用,电流相同,若电流表的量程不同,则偏角不同,使用电流表前一定要进行调零。
4.学习“简单电路”一章后,同学们纠正了一些错误的概念:图甲中小灯 右 侧的电流方向标注错误;图乙与 串联电路电流处处相等 规律不符。
【分析】(1)在电源外部,电流由电源的正极流出,经用电器回到电源的负极;
(2)串联电路中电流处处相等。
【解答】解:(1)在电源外部,电流由电源的正极流出,经用电器回到电源的负极,图中电源的左侧是正极,小灯右侧的电流方向标注错误;
(2)图乙中,两灯串联,流过两灯的电流应相等,所以图乙与串联电路电流处处相等规律不符。
故答案为:右;串联电路电流处处相等。
【点评】本题考查了电流的方向和串联电路的电流特点,属于基础题。
三.探究并联电路中干路电流与各支路电流的关系、
高频易错点
1. 错误:两组支路电流数值相等,得出 “并联各支路电流一定相等”
正确思路:只有两支路灯泡规格完全相同时电流才相等,更换不同灯泡,支路电流不同。
2. 错误:测完一条支路,只移动电压表单根导线去测另一支路
正确思路:仅移动一根导线会造成电表正负接线颠倒,指针反向无法读数,需全部拆线重新规范连接。
3. 错误:滑动变阻器仅起到保护电路作用
正确思路:滑动变阻器双重作用:①保护电路;②改变电路电流,多次实验得出普遍规律。
4. 错误:仅做一次实验就总结并联电流规律
正确思路:单次实验数据存在偶然性,多组不同器材实验才能得到通用结论。
通用结论
并联电路干路电流等于各支路电流之和,公式:I=I₁+I₂。
随堂练习
1.在探究“并联电路电流规律”的实验中,小明和小芳设计了如图甲所示的实验电路图。
测次电流
第1次
I1/A
0.16
I2/A
0.16
I/A
0.32
(1)连接好电路,闭合开关后,小明发现电流表A的偏转如图丙所示,其原因是 电流表正负接线柱接反了 。
(2)更正后,他们的实验数据如表格所示(记录的数据都没有错误),小明根据表格中的实验数据断定“并联电路各支路的电流一定相等”,这是因为他们选用的两个电阻R1、R2的大小关系是:R1 等于 R2。小芳认为上述结论是错误的,为了验证,小芳的做法是 接入阻值不同的两个电阻 。
(3)分析数据时,他们认为实验数据太少,再次讨论并对图甲进行改进,改进后的电路图如图乙所示,图乙中滑动变阻器的作用是:
① 保护电路 ;
② 改变支路两端的电压或改变电路中的电流,进行多次实验,寻找普遍规律 。
【分析】(1)电流表指针反向偏转,是因为电流表的正负接线柱接反了。
(2)在并联电路中,各支路电压相等,根据,当电阻相等时,支路电流才会相等。
接下来:更换阻值不同的电阻,重复实验,多次测量,避免实验结论的偶然性。
(3)滑动变阻器的作用:保护电路,防止电路中电流过大,保护各元件。
改变支路两端的电压或改变电路中的电流,以便进行多次实验,寻找普遍规律。
【解答】解:(1)电流表指针反向偏转,是因为电流表的正负接线柱接反了,电流从负接线柱流入、正接线柱流出,导致指针反向偏转。
(2)小明认为“并联电路各支路的电流一定相等”,是因为他选用的两个电阻R1和R2大小相等。在并联电路中,各支路电压相等,根据,当电阻相等时,支路电流才会相等。
小芳为了验证结论错误,做法是,更换阻值不同的电阻,重复实验,多次测量,避免实验结论的偶然性。
(3)保护电路,防止电路中电流过大,保护各元件。
改变支路两端的电压或改变电路中的电流,以便进行多次实验,寻找普遍规律。
故答案为:(1)电流表正负接线柱接反了;
(2)等于;接入阻值不同的两个电阻;
(3)保护电路;改变支路两端的电压或改变电路中的电流,进行多次实验,寻找普遍规律。
【点评】本题考查了探究并联电路电流特点的实验,难度不大。
2.为了探究并联电路的电流规律,小星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 断开 状态。
(2)在测量电流的过程中,闭合开关,电流表的指针出现了如图丙所示的情况,出现该现象的原因是 电流表正负接线柱接反了 。
(3)图乙实物图中,电流表测的是图甲中 A (选填“A”、“B”或“C”)处的电流;
(4)小星接着测量A、B两处电流并把数据记录在表中,如表所示,C点的电流如图丁所示。他便得出结论:在并联电路中,干路电流 等于 (选填“大于”、“小于”或“等于”)各支路电流之和;同组的小王认为实验次数太少,应该更换 不同 (选填“不同”或“相同”)规格的小灯泡多次实验。
(5)他们按照上面的操作做了多次实验,得到了几组数据,其目的是 B 。
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
A点的电流IA/A
B点的电流IB/A
C点的电流IC/A
第一次测量
0.66
0.42
【分析】(1)连接电路时,开关应断开;
(2)电流表指针反向偏转,是因为电流从负接线柱流入、正接线柱流出,即正负接线柱接反;
(3)图甲中A为干路,B、C为两条支路。图乙实物图中,电流表在干路;
(4)认清电流表接的量程及分度值,读出示数;
分析数据得出结论;
为避免实验偶然性、得出普遍规律,需更换不同规格的小灯泡多次实验。
(5)该实验是探究规律类实验,多次实验的目的是寻找普遍规律,避免偶然性。
【解答】解:
(1)连接电路时开关断开是电学实验的基本安全规范,能防止连接过程中因短路等故障损坏电路元件与电流表,保障实验安全。
(2)电流表指针反向偏转,是因为电流从负接线柱流入、正接线柱流出,即正负接线柱接反,导致指针受力方向与正常情况相反。
(3)图甲中A为干路,B、C为两条支路。图乙实物图中,电流表在干路,可判断其测量的是A处的支路电流。
(4)电流表接0~0.6A的量程,分度值为0.02A,读数为0.24A,0.66A=0.42A+0.24A,便得出结论:在并联电路中,干路电流等于各支路电流之和,为避免实验偶然性、得出普遍规律,需更换不同规格的小灯泡多次实验,排除特殊规格带来的结论偏差。
(5)该实验是探究规律类实验,多次实验的目的是寻找普遍规律,避免偶然性;而多次测量求平均值减小误差是长度、电阻等测量类实验的目的,故选B。
故答案为:(1)断开;(2)电流表正负接线柱接反了;(3)A;(4)等于;不同;(5)B。
【点评】本题考查了探究并联电路中干路电流与各支路电流的关系的实验,包括实验原理,实验器材,实验步骤,实验方法,数据分析,注意事项等内容。
3.小明和小强在探究串并联电路电流规律的实验中,如图甲是实验的电路图,电源电压不变。
(1)连接电路时,开关应 断开 ;
(2)他们先将电流表接A处,闭合开关后,观察到灯L2发光,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 断路 (选填“短路”或“断路”);
(3)他们在测量A处的电流时,闭合开关后,发现电流表的指针偏转如图乙所示,原因是 电流表正负接线柱接反 ;在排除故障后,电流表的示数如图丙所示,则电流表的示数为 0.24A ;
(4)将电流表分别接入A、B、C三点处,闭合开关,测出了一组电流并记录在表格中,立即得出了并联电路的电流规律,这样得出的规律不具有普遍性,请你指出他们的实验应该如何改进? 应更换不同规格的灯泡,多次实验 ;
(5)小明连接了另一个电路,如图丁所示,小强经检查后发现,若闭合开关, L1和L2都 (选填“只有L1”、“只有L2”或“L1和L2都”)不会发光。小明想将电路全部拆散,重新连接。小强认为:只需拆除 b (选填“a”或“b”)这一根导线,就能成为两灯串联的正确电路。小强又思考:要使电路中两灯并联,以下三种方案可行的有 2 种。
方案一:将导线c从B接线柱改接到A接线柱上
方案二:将导线c从B接线柱改接到C接线柱上
方案三:将导线c从B接线柱改接到D接线柱上
【分析】(1)为保护电路,连接电路时,开关应断开;
(2)L2发光,说明干路和 L2支路通路;根据L1不发光、电流表示数为零分析;
(3)用电流表测量电流时,电流从电流表正接线柱流入,从负接线柱流出,否则,电流表指针反向偏转;根据电流表的量程确定分度值读数;
(4)用归纳法得出普遍性的结论要满足2个条件:一是样本要有代表性,二是样本数量足够多;
(5)分析图丁电路连接回答;把每个用电器逐个顺次连接起来的电路叫串联电路;把几个用电器并列连接在电路中的两点之间,属于并联电路。
【解答】解:(1)连接电路时,为了防止电路短路损坏元件,开关应断开。
(2)电流表接A处,测量的是L1支路的电流,L2发光说明干路和 L2支路通路;L1不发光、电流表示数为零,说明 L1支路无电流,即故障是L1断路。
(3)闭合开关后,发现图乙中电流表指针反向偏转,原因是电流表正负接线柱接反了。图丙中电流表选用“﹣”和“0.6”接线柱,分度值 0.02A,示数为0.24A。
(4)仅测一组数据结论不普遍,应更换不同规格的灯泡,多次实验,收集多组数据。
(5)如图丁,电流从正极出发,经过导线d,导线b,导线c,开关、导线e回到负极,闭合开关,没有电流经过灯L1和L2,会造成电源短路,所以L1和L2都不发光。
要让两灯串联,即电流只有一条路径,依次经过灯L1和灯L2,所以应该拆除导线b,就可以让两灯串联。要让两灯并联,即电流有两条路径,方案一:将导线c从B接线柱改接到A接线柱上,此时,电流从电源正极经导线d后分为两支,一支流经灯L1,一支流经灯L2,支路电流在A点汇合在经导线c流经干路开关后回到电源负极,满足灯L1和灯L2并联,故方案一可行。由于方案一中将导线c从B接线柱改接到A接线柱上是可行的,而A和C接线柱由同一根导线a相连,同一根导线的两个端点是等效的,即导线c从B接线柱改接到C接线柱或者改接到A接线柱上是等效的,故方案二能够满足灯L1和灯L2并联,可行。方案三:将导线c从B接线柱改接到D接线柱上,电流经过导线d,导线c,再经开关S回到负极,造成电源短路,故方案三不能让灯L1和灯L2并联,不可行。综上,三种方案中方案一和方案二可行,方案三不可行。即2两种可行。
故答案为:(1)断开;
(2)断路;
(3)电流表正负接线柱接反;0.24A;
(4)应更换不同规格的灯泡,多次实验;
(5)L1和L2都;b;2。
【点评】本题探究串联、并联电路电流的规律,考查电流表的使用、注意事项、故障分析、归纳法的运用和对串联、并联电路的理解。
4.如图甲所示,这是小明在“探究并联电路电流规律”的实验时设计的电路图。
实验序号
A处电流
B处电流
C处电流
①
0.32
0.28
0.60
②
0.28
0.20
0.48
③
0.26
0.18
0.44
(1)根据图甲所示的电路图,请你用笔画线代替导线,在图乙中帮小明完成电路连接,使电流表测C处电流。
(2)实验中,小明应该选择两个规格 不同 (选填“相同”或“不同”)的小灯泡。
(3)正确连接电路后,小明测出A、B、C三处的电流如表所示,由此可得出结论: 在并联电路中,干路电流等于各支路电流之和 。但是细心的小刚发现,记录数据的表格中存在不规范之处,你认为表格中的不规范之处是 表格中数据没有单位 。
(4)改变小灯泡规格,重新进行上述实验,测得A处电流IA=0.3A,观察到C处电流表指针位置如图丙所示,则B处电流大小为 0.5 A。
(5)为更方便地测出两支路的电流,小明找来一个单刀双掷开关,设计了如图丁所示的电路,当开关S接a时,电流表测量通过 L2 (选填“L1”或“L2”)的电流;当开关S接b时,电流表 不能 (选填“能”或“不能”)正常测量通过另一条支路的电流,理由是 电流表正负接线柱接反了 。
【分析】(1)根据电路图连接电路;
(2)本实验需要选择不同规格的灯泡进行实验,使结论更具有普遍性。
(3)分析表格中的数可得出结论IC=IA+IB;物理量需要带单位,才有意义,据此分析。
(4)观察电流表量程、分度值,再读数;
(5)电流表与用电器在同一条支路上,据此分析。
开关接b时,电流表正负接线柱接反了,无法测量出电流。
【解答】解:(1)图中两个灯泡并联,电流表测C处电流,电流表要接在干路中,两个灯泡的电流都必须流经电流表,如下图所示:
(2)为了结论更具有普遍性,实验中需要选择两个规格不同的灯泡进行多次测量,从中寻找实验结论。
(3)分析表格中的数据可知,第1组数据可知0.32A+0.28A=0.60A
第2组数据可知0.28A+0.2A=0.48A
第3组数据可知0.26A+0.18A=0.44A
由此可得出结论:在并联电路中,干路电流等于各支路电流之和。
记录数据必须有单位,表格中数据没有单位是错误的。
(4)测得A处电流IA=0.3A,如图丙所示,C处电流测量干路电流大于0.3A,故电流表选择0~3A测量范围,分度值为0.1A,C处电流表的示数为0.8A,则B处电流大小为IB=IC﹣IA=0.8A﹣0.3A=0.5A
(5)当开关S接a时,电流表与L2在同一条支路上,故电流表测量灯泡L2的电流。
开关接b时,电流从电流表的负接线柱流入,正接线柱流出,电流表正负接线柱接反了,电流表不能正常测量出通过另一条支路的电流,理由是电流表正负接线柱接反了。
故答案为:(1);
(2)不同;
(3)在并联电路中,干路电流等于各支路电流之和;表格中数据没有单位;
(4)0.5;
(5)L2;不能;电流表正负接线柱接反了。
【点评】本题探究并联电路电流规律实验,掌握串并联电路电流特点是关键。
四.并联电路中的电流规律
高频易错点
1. 错误:并联摘掉一条支路,干路电流不变 正确思路:并联支路相互独立,摘掉支路该支路电流归零,干路总电流减小,剩余支路电流不变。
2. 错误:导线交汇节点只考虑一种电流流向,漏算两种情况 正确思路:节点电流分两种流向讨论,流入总电流 = 流出总电流,分支路、干路两种情况计算。
3. 错误:两块电流表指针偏转角度相同,直接认定读数相等 正确思路:干路电流表用大量程、支路用小量程,指针偏角相同时,干路读数是支路 5 倍。
通用结论
并联各支路互不影响;干路电流为所有支路电流总和;电表量程相差 5 倍。
随堂练习
1.如图甲所示电路,闭合开关S,电流表A1、A2的示数如图乙、图丙所示,则下述正确的是( )
A.L1和L2串联
B.电流表A1的示数是0.3A
C.通过小灯泡L1的电流是1A
D.若只将小灯泡L1、L2的位置互换,闭合开关S,电流表A2的示数减小
【分析】(1)由图可知,L1与L2并联,电流表A1测干路中的电流,电流表A2测通过小灯泡L2的电流,根据并联电路的电流规律判断两表的量程,并读数,从而得出通过L1的电流;
(2)将两灯的位置互换,电流表A2测通过L1的电流,由此可知其示数变化情况。
【解答】解:ABC.由图甲可知,L1和L2并联,电流表A1测干路中的电流,电流表A2测通过小灯泡L2的电流。
由于并联电路干路中的电流等于各支路中的电流之和,所以电流表A1的示数大于电流表A2的示数,
则电流表A1选择的是“0~3A”量程,分度值为0.1A,示数为I=1.5A,A2选择的是“0~0.6A”量程,分度值为0.02A,示数为I2=0.5A,故B错误;
则通过L1的电流为:I1=I﹣I2=1.5A﹣0.5A=1A,故AB错误,C正确;
D.若只将小灯泡L1、L2的位置互换,电流表A1仍位于干路,测干路电流,电流表A2位于L1支路,测通过L1的电流,故电流表A2示数变为1A,即电流表A2的示数增大,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查并联电路的电流规律的应用,正确判断电流表的量程是关键。
2.如图所示电路,闭合开关后两灯均正常发光,下列判断正确的是( )
A.两灯泡串联在电路中
B.电流表A1测通过灯L1的电流
C.取下灯L1,电流表A1的示数不变
D.仅断开S2,电流表A2的示数不变
【分析】由图可知,该电路为并联电路,电流表A2测量干路的电流;电流表A1测量L2所在支路的电流;根据并联电路的电流特点分析。
【解答】解:
AB、由图可知,该电路为并联电路,电流表A2测量干路的电流;电流表A1测量L2所在支路的电流,故A、B错误;
C、并联电路各用电器互不影响,取下灯L1,电流表A1的示数不变,故C正确;
D、根据并联的特点可知,断开S2,电流表A2只测量通过L1的电流,电流表A2的示数变小,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了并联电路的特点,关键是正确识别电路的结构以及各仪表测量的对象。
3.如图所示,为家用插线板示意图,图中A线接入家庭电路中,B线接台灯,C线接取暖器,两个用电器均正常工作时,A、B和C三处的电流分别为IA、IB和IC,则它们的大小关系正确的是( )
A.IA=IB B.IB=IC C.IB=IA+IC D.IA=IB+IC
【分析】插线板上所接入的用电器之间是并联的,根据并联电路的电流规律分析A、B、C三处的电流关系;根据并联电路电压关系和P=UI分析B、C两处电流关系。
【解答】解:ACD、插线板上所接入的用电器之间是并联的,所以A线是插线板的干路,B线和C线是两条支路,
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以三处电流关系为:IA=IB+IC,所以AC错误,D正确;
B、因并联电路中各支路两端电压相等,等于电源电压,所以台灯和取暖器两电压相等,而且取暖器功率比台灯大,由I可知,IB<IC,故B错误。
故选:D。
【点评】本题考查了并联电路的电流和电压关系以及电功率公式的应用,难度不大。
4.如图所示为并联电路的一部分,电路接通后,电流表示数为0.3A,通过导线ab的电流为0.5A。下列关于导线ab中的电流方向与导线bc中的电流大小的判断中,正确的是( )
①a→b 0.2A
②b→a 0.2A
③a→b 0.8A
④b→a 0.5A
A.只有② B.只有③ C.①④ D.②③
【分析】根据并联电路电流规律,分别讨论当ab段电流向下和向上时,支路和干路的电流情况即可得到正确结论。
【解答】解:已知并联电路中干路电流等于支路电流之和,由图可知,电流表中的电流是向左侧的,且数值为0.3A,
如果通过导线ab的电流方向向下,则bc段为干路,bc段的电流为0.5A+0.3A=0.8A,则③正确;
如果通过导线ab的电流方向向上,则ab段为干路,bc段的电流为0.5A﹣0.3A=0.2A,则②正确。
故选:D。
【点评】本题考查并联电路的电流规律及电流表的电流方向判断,难度不大。
5.在学习《电流和电流表的使用》一课时,陈老师常用水的流量和水流来类比电量和电流。理想水渠交叉点上,单位时间内流入的总水量等于流出的总水量。同理,在电路的某连接处,流入的电流总和等于流出的电流总和。如图所示是某实验电路的一部分,电流表的示数如图,若通过导线ab电流为0.8A,导线cd的电流大小和方向可能的情况是( )
A.可能是:大小为0.34A,方向是d→c
B.可能是:大小为1.26A,方向是d→c
C.一定是:大小为0.34A,方向是c→d
D.可能是:大小为1.26A,方向是c→d
【分析】(1)确定电流表选择的量程和分度值,读出示数;
(2)并联电路的特点:干路电流等于各支路电流之和。
(3)电流从电流表的正接线柱流入,负接线柱流出。
【解答】解:电流表选择0~0.6A量程,分度值为0.02A,示数为0.46A;
电流表的正确接法是电流从“+”接线柱流入,从“﹣”接线柱流出,所以有两种情况:
(1)若导线ab的电流从a→b,根据电流的走向,则ab中的电流及通过电流表的电流,汇合后均通过dc导线,因此dc在干路,此时Icd=0.8A+0.46A=1.26A,方向:d→c;
(2)若导线ab的电流从b→a,根据电流的走向,cd中的电流和电流表中的电流,汇合后都流向ba,因此ba在干路,则Icd=0.8A﹣0.46A=0.34A,方向:c→d。
综上分析,只有B正确。
故选:B。
【点评】本题主要考查了并联电路的电流特点应用,关键能够根据电流的走向判断出电路的连接方式。
6.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
【分析】由电路图看出,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;
并联电路中电流的规律I=I1+I2+I3,据此分析。
【解答】解:ABC、由图可知,开关闭合,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,三个灯泡均能发光,灯泡L2的电流方向向上,故ABC不正确;
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
解得:I1=0.2A,I2=0.3A,I3=0.4A;所以通过灯泡L1、L2、L3的电流分别为0.2A、0.3A、0.4A,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了并联电路的电流关系,分析电路图确定三个电流表的测量对象是本题的关键。
7.小明学完电路后,自己设计了如图所示电路,下列有关说法正确的是( )
A.只闭合S1,电流表A1测量灯泡L2的电流
B.S1、S2都闭合时,电流表A2测通过L1的电流
C.先闭合S1再闭合S2,电流表A1的示数不变
D.S1、S2都闭合,L1灯丝烧断,电流表A2示数不变
【分析】根据开关的闭合方式分析电路的连接方式和两个电流表的作用,然后根据电路的特点分析各个选项。
【解答】解:
A、由实物图知,只闭合S1,电流从电源正极流出,依次经开关S1、电流表A1、灯泡L1后回到电源负极,电路为L1的简单电路,电流表A1测量灯泡L1的电流,故A错误;
BD、S1、S2都闭合时,电流从电源正极流出,经开关S1、电流表A1后分成两支,一支经灯泡L1,另一支经电流表A2、灯泡L2、开关S2,两支电流汇合后回到电源负极,
即灯泡L1、L2并联,电流表A2测通过L2的电流,故B错误;
若L1灯丝烧断,因并联电路各支路互不影响,所以电流表A2示数不变,故D正确;
C、先闭合S1再闭合S2,电流表A1由测量L1的电流变为测量干路电流,则电流表A1示数变大,故C错误。
故选:D。
【点评】本题考查了电路的识别、并联电路的特点和并联电路电流规律的应用,难度不大。
五.探究串联电路中的电压规律
高频易错点
1. 错误:测量 L₁电压后,不动负接线,只挪动正接线测 L₂
正确思路:该操作会使电压表正负接线接反,指针反向偏转,无法测量电压,需完整断开导线重新连接。
2. 错误:两灯均不发光,电压表有示数接近电源电压,判定电源损坏
正确思路:电压表能显示电源电压,说明电源完好,故障是电压表并联的灯泡断路。
3. 错误:一组实验数据就能总结串联电压规律
正确思路:单一实验具有偶然性,更换不同灯泡多组测量,结论才有普遍性。
通用结论
串联电路总电压等于各用电器两端电压之和,公式:U=U₁+U₂。
随堂练习
1.在“探究串联电路中电流、电压的特点”时,设计实验如图。
探究一:串联电路中电流的特点:
(1)在连接实物电路时,开关应处于 断开 状态;
(2)为了使探究得出的结论具有普遍意义,灯L1、L2应该选择规格 不同 (选填“相同”或“不同”)的小灯泡。
(3)第2次实验中,B点的电流表示数如图乙所示,则电流为 0.32 A;
(4)实验数据记录如表,分析数据可得:串联电路中电流 相等 ;
实验序号
IA/A
IB/A
IC/A
1
0.18
0.18
0.18
2
0.32
0.32
3
0.50
0.50
0.50
探究二:串联电路中电压的特点:
(5)根据图丙电路图,请在图丁中用笔画线代替导线将实物图补充完整;
(6)闭合开关后发现两灯泡都不亮,接下来应进行的操作最合理的是 C 。
A.更换灯泡
B.更换电池
C.检查电路是否有接触不良
(7)用电压表正确测量灯泡L1两端的电压之后, 不能 (选填“能”或“不能”)只将A点的导线接到C点测L2两端的电压,理由是 电流从电压表负接线柱流入了 。
【分析】探究一:串联电路中电流的特点:
(1)为保护电路,在连接实物电路时,开关应处于断开状态;
(2)用归纳法得出普遍性的结论要满足2个条件:一是样本要有代表性,二是样本数量足够多;
(3)根据电流表选用小量程确定分度值读数;
(4)分析数据得出结论;
探究二:串联电路中电压的特点:
(5)根据图丙电路图,两灯串联,根据电源电压为3V确定电压表选用小量程与L1并联;
(6)闭合开关后发现两灯泡都不亮,电路可能断路,据此分析;
(7)用电压表测量电压时,电流从电压表正接线流入,从负接线柱流出,否则,电压表指针反向偏转。
【解答】解:探究一:串联电路中电流的特点:
(1)在连接实物电路时,为保护电路,开关应处于断开状态;
(2)为了使探究得出的结论具有普遍意义,由归纳法的要求,灯L1、L2应该选择规格不同的小灯泡。
(3)第2次实验中,B点的电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,则电流为0.32A;
(4)实验数据记录如表,分析数据可得:串联电路中电流相等;
探究二:串联电路中电压的特点:
(5)根据图丙电路图,两灯串联,电源电压为3V,故电压表选用小量程与L1新联,如下所示:
(6)闭合开关后发现两灯泡都不亮,电路可能断路,接下来应进行的操作最合理的是检查电路是否有接触不良,故选:C。
(7)已测出L1两端的电压,与B相连的为电压表正接线柱,与A相连的为电压表的负接线柱,若将电压表左端接在A点的线改接到C点,不能测L2两端的电压,理由是电流从电压表负接线柱流入了。
故答案为:一(1)断开;(2)不同;(3)0.32;(4)相等;
二(5);(6)C;(7)不能;电流从电压表负接线柱流入了。
【点评】本题探究串联电路中电流的特点及串联电路电压规律,考查电表的使用、电路连接、注意事项及归纳法和分析数据归纳结论的能力。
2.如图所示,小明在“探究串联电路电压特点”的实验中:
(1)为了探究得出的结论具有普遍规律,L1、L2应选择规格 不同 (选填“相同”或“不同”)的小灯泡;
(2)在连接电路的过程中,开关要 断开 ,在串联电路中,开关可以控制所有用电器,开关位置的改变 不影响 (选填“影响”或“不影响”)它对用电器的控制;
(3)电源由两节新的干电池组成,测量时,电压表的示数如图乙所示,则此时灯L2两端的电压为 1.1 V;
(4)闭合开关后,小明发现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 断路 (填“短路”或“断路”);
(5)排除故障后,小明在测量了灯L1两端的电压后,断开开关,然后将AE导线的A端松开,接到D接线柱上,闭合开关测量灯L2两端的电压,小明的做法是 错误 (填“正确”或“错误”),理由是 电压表正负接线柱接反了 。
【分析】(1)用归纳法得出普遍性的结论要满足2个条件:一是样本要有代表性,二是样本数量足够多;
(2)为保护电路,连接电路时,开关要断开;在串联电路中,电流只有一条路径,据此分析;
(3)电源由两节新的干电池组成,电源电压为3V,确定电压表选用小量程,得出分度值,进而得出L1的电压,由串联电路电压的规律得出此时灯L2两端的电压;
(4)电压表测L1的电压,小明发现L1、L2均不发光,电路可能断路,电压表有示数且大小接近3V,电压表与电源连通,据此分析;
(5)用电压表测量电压时,电流从电压表正接线柱流入,从负接线柱流出,否则,电压表指针反向偏转。
【解答】解:
(1)为了避免实验的偶然性,探究得出的结论具有普遍规律,L1、L2应选择规格不同的小灯泡;
(2)在连接电路的过程中,为保护电路,开关要 断开,在串联电路中,电流只有一条路径,开关可以控制所有用电器,开关位置的改变不影响它对用电器的控制;
(3)电源由两节新的干电池组成,测量时,电压表的示数如图乙所示,电压表选用小量程,分度值为0.1V,则L1的电压为1.9V,由串联电路电压的规律,则此时灯L2两端的电压为
U2=U﹣U1=3V﹣1.9V=1.1V
(4)闭合开关后,电压表测L1的电压,小明发现L1、L2均不发光,电路可能断路,电压表有示数且大小接近3V,电压表与电源连通,则电路中出现的故障可能是L1发生了断路;
(5)排除故障后,小明在测量了灯L1两端的电压后,与A相连的为电压表负接线柱,与B相连的为电压表的正接线柱,将AE导线的A端松开,接到D接线柱上,闭合开关测量灯L2两端的电压,小明的做法是错误,理由是电压表正负接线接反了。
故答案为:(1)不同;(2)断开;不影响;(3)1.1;(4)断路;(5)错误;电压表正负接线柱接反了。
【点评】本题探究串联电路电压规律,考查电压表的使用、注意事项及归纳法和分析数据归纳结论的能力。
3.物理小组的同学在“探究串联电路电压的特点”实验中:
(1)连接电路前,发现电压表指针如图乙所示,其原因是 电压表未调零 ;调整后闭合开关,发现两个灯泡都不亮,电压表示数接近电源电压。接下来的操作最合理的是:断开开关 B (选填下列字母),然后闭合开关,观察电压表示数;
A.立即更换两个灯泡
B.拧紧灯泡L1
C.拧紧灯泡L2两端的接线柱
(2)调整后发现:两灯都发光,且L1比L2更亮,则通过L1的电流 等于 L2的电流;
(3)在测灯泡L2两端的电压时,为了节省时间,小组成员小方采用以下方法: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,便可测出灯泡L2两端电压,同组小红认为不可行,原因是 电压表的正负接线柱接反了 ;
(4)小组成员测出电源电压U、灯泡L1两端的电压U1、灯泡L2两端的电压U2的多组电压数据,得出结论:串联电路中, 电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和 ;
(5)如图丙所示,是小红所用的L1、L2两个灯泡的I﹣U图像,若将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,L1两端电压为 1.8 V;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,此时电流表的示数 0.85 A。
【分析】(1)电压表使用前要调零;调整后闭合开关,发现两个灯泡都不亮,电路可能断路,根据电压表示数接近电源电压分析;
(2)串联电路各处的电流都相等;
(3)用电压表测量电压时,电流从电压表正接线柱流入,从负接线柱流出,否则,电压表指针反向偏转;
(4)串联电路中,电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和;
(5)将两灯泡串联在电路中,根据串联电路电流的规律可知两灯的电流大小,由图像得出两灯电压,根据串联电路电压的规律得出电源电压;将两灯泡的连接方式改为并联,可知两灯电压都为6V,由丙图可知,通过两灯的电流分别,由并联电路电流的规律得出电流表的示数。
【解答】解:(1)连接电路前,发现电压表指针如图乙所示,指针没有在零刻度线处,其原因是电压表未调零;调整后闭合开关,发现两个灯泡都不亮,电路可能断路,电压表示数接近电源电压,电压表与电源连通,可知灯所在的电路断路,接下来的操作最合理的是:断开开关,拧紧灯泡L1,然后闭合开关,观察电压表示数;故选:B;
(2)串联电路各处的电流都相等,调整后发现:两灯都发光,且L1比L2更亮,则通过L1的电流等于L2的电流;
(3)在测灯泡L2两端的电压时,为了节省时间,小组成员小方采用以下方法: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,便可测出灯泡L2两端电压,同组小红认为不可行,原因是电压表的正负接线柱接反了;
(4)小组成员测出电源电压U、灯泡L1两端的电压U1、灯泡L2两端的电压U2的多组电压数据,得出结论:串联电路中,电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和;
(5)如图丙所示,是小红所用的L1、L2两个灯泡的I﹣U图像,若将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,通过灯的电流都为0.3A由图像可知,L1两端电压为1.8V;L2两端电压为4.2V;根据串联电路电压的规律,电源电压
U=1.8V+4.2V=6V;
将两灯泡的连接方式改为并联,如图戊所示,两灯电压都为6V,由丙图可知,通过两灯的电流分别为0.35A和0.5A,由并联电路电流的规律,干路的电流,即此时电流表的示数
I=0.35A+0.5A=0.85A。
故答案为:(1)电压表未调零;B;
(2)等于;
(3)电压表的正负接线柱接反了;
(4)电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和;
(5)1.8;0.85。
【点评】本题探究串联、并联电路电压规律,考查电压表的使用、注意事项及归纳法和分析数据归纳结论的能力。
4.(一)小明和小华在“探究并联电路电流特点”:
(1)实验前小明把电池装入电池盒,如图1所示,将图1中的一节干电池正确装入电池盒中,则电池的正极应接到电池盒的 B 端(A/B);在连接电路过程中,开关应处于 断开 状态;
(2)排除故障后,图2(乙)中的电流表是测量图2(甲)中C点的电流,若只改动一根导线,测量A点电流,在要改动的导线上画“×”,用笔画线连接改动后的导线;
(3)更换 不同 (相同/不同)规格灯泡多次实验,总结出并联电路电流特点;
(4)某次测量中,小华发现电流表接线柱上共连接了三根导线,如图3所示,其中导线甲中的电流为0.1A,导线乙中的电流为0.3A,则根据电路中的电流特点,导线丙中的电流为 0.2或0.4 A;
(二)在“探究串联电路电压特点”活动中(三节新干电池串联作为电源):
(5)小明连接电路前,发现电压表指针如图4所示,接下来他要对电压表进行的操作是 对电压表的指针调零 :根据图5连接好电路至少需要 6 根导线
(6)小明在正确测完AB两点电压后,想测AC两点电压时,小华认为将电压表所接的A接点不动,只断开B接点,并改接到C接点上,这样会出现 电压超过电压表的量程 的问题;
(7)两人讨论解决好操作问题后,小明分别将电压表连在图中AB两点、BC两点及AC两点,观察电压表示数,并记录数据。通过测量得到了三组实验数据如表:
实验次数
AB间电压U1/V
BC间电压U2/V
AC间电压U3/V
1
2.0
2.5
4.5
2
2.4
2.1
4.5
3
1.9
2.6
4.5
分析三组实验数据,可得出结论的是 UAC=UAB+UBC (请用题中所给物理量表达)
【分析】(1)将图中的一节干电池正确装入电池盒中,电池盒的带弹簧的A端连接电池的负极,据此分析电池的正极应接到电池盒哪端。
连接电路时,为了保护电路,开关应断开。
(2)刚开始测量干路电流,改接导线后要求测量灯泡L1的电流,则电流表需要在灯泡L1所在的支路,灯泡L2所在的支路不能有电流表,故将电流表与灯泡L2之间的连线去掉,用一根导线将L2的左端接线柱与电流表的负接线柱相连即可。
(3)为了使结论更具有普遍性,需要更换不同规格的灯泡多次实验。
(4)某次测量中,小华发现电流表接线柱上共连接了三根导线,如图3所示,其中导线甲中的电流为0.1A,导线乙中的电流为0.3A。若电流从甲丙流入,从乙流出,根据并联电路电流的规律I丙,若电流从甲乙流入,从丙流出,根据并联电路电流的规律I丙。
(5)连接电路前,电压表指针反向偏转,需要对电压表的指针调零。
连接电路时,至少需要一个电压表,两根导线,电池与灯泡L1之间需要一根导线,灯泡L1、灯泡L2之间需要一根导线,L2和开关之间需要一根导线,开关和负极之间需要一根导线。
(6)所测电压不能超过电压表的量程。
(7)分析表格中的数据,得出结论。
【解答】解:(1)如图所示,将图中的一节干电池正确装入电池盒中,电池盒的带弹簧的A端连接电池的负极,电池的正极应接到电池盒的B端。
为了保护电路,连接电路时,开关应断开。
(2)刚开始测量干路电流,改接导线后要求测量灯泡L1的电流,则电流表需要在灯泡L1所在的支路,灯泡L2所在的支路不能有电流表,故将电流表与灯泡L2之间的连线去掉,用一根导线将L2的左端接线柱与电流表的负接线柱相连即可,如图所示:
(3)为了使结论更具有普遍性,需要更换不同规格的灯泡多次实验。
(4)某次测量中,小华发现电流表接线柱上共连接了三根导线,如图3所示,其中导线甲中的电流为0.1A,导线乙中的电流为0.3A。若电流从甲丙流入,从乙流出,根据并联电路电流的规律I丙=0.3A﹣0.1A=0.2A
若电流从甲乙流入,从丙流出,根据并联电路电流的规律I丙=0.1A+0.3A=0.4A
(5)连接电路前,指针反向偏转,说明电压表的指针没有调零,接下来需要对电压表的指针调零。
连接电路时,至少需要一个电压表,两根导线,电池与灯泡L1之间需要一根导线,灯泡L1、灯泡L2之间需要一根导线,L2和开关之间需要一根导线,开关和负极之间需要一根导线,故一共需要6根导线连接电路。
(6)测AC两点电压时,小华认为将电压表所接的A接点不动,只断开B接点,并改接到C接点上,这样电压表测量总电压,而电源电压为4.5V,超过电压表的量程,故会出现电压表的指针满偏,无法读出示数。
(7)分析表格中的数据发现,AC间电压是总电压,是AB间电压和BC间电压之和,故结论为串联电路中,总电压等于各部分两端电压之和,即UAC=UAB+UBC。
故答案为:(1)B;断开;
(2);
(3)不同;
(4)0.2或0.4;
(5)对电压表的指针调零;6;
(6)电压超过电压表的量程;
(7)UAC=UAB+UBC。
【点评】本题考查了探究并联电路电流特点的实验及探究串联电路中的电压规律实验,考查电压表的正确使用以及串联电路的电压特点,还考查了学生对实验数据的处理能力和分析、归纳、总结能力。难度不大。
5.小明组同学在探究“串联电路电压的规律”实验中,设计了如题图甲所示的电路。
(1)检查实验器材,小明发现电压表指针如图乙所示,原因是 电压表未进行调零 ;
(2)按图甲所示的电路图连接电路,用一只电压表分别测AB、BC、AC间的电压,每次拆接电压表时,开关应该是 断开 的(选填“断开”或“闭合”);
(3)接下来小明要用电压表测L2两端的电压,连接实物图如图丙所示,图中只有一根导线连错了,请你在连错的导线上画“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确 见解析中的图 ;
(4)正确连接好电路后,小明进行实验并把数据记录在如表中。分析实验数据得出两个实验结论:
UAB/V
UBC/V
UAC/V
2.0
2.0
4.0
①串联电路电源两端的电压 等于 各部分电路两端电压之和;
②串联电路中,各部分电路两端电压相等;
(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,造成结论错误的原因可能是实验时所选小灯泡的规格 相同 (选填“相同”或“不同”),另外小明的实验在设计方案上还存在另一个不足之处是 实验中只测量一组数据,具有偶然性,没有普遍性 ;
(6)小华观察了小明的实验后,觉得拆装电压表操作过于麻烦,于是他设计了如图丁所示的电路图,认为不用拆接电压表就能测出L1和L2两端的电压,他的设计不合理的理由是 电压表的正负接线柱接反 。
【分析】(1)电压表使用前要进行调零。
(2)为了保护电路,连接电路时,开关应该断开。
(3)两个灯泡串联,电压表与待测电路并联。
(4)分析表格数据得出结论。
(5)由表中数据可知,用电器两端电压相等,是因为实验时所选小灯泡的规格相同造成的;用归纳法得出普遍性的结论要满足2个条件:一是样本要有代表性,二是样本数量足够多;
(6)用电压表测量电压时,电流从电压表正接线流入,从负接线柱流出,否则,指针反向偏转。
【解答】解:(1)连接电路前,由图乙可知,电压表的指针向左偏转,说明电压表未进行调零。
(2)为了保护电路,每次拆接电压表时,开关应该断开。
(3)两个灯泡串联,用电压表测 L2两端的电压,电压表和灯泡L2并联,如图所示:
(4)分析表格数据可得UAC=UAB+UBC,即串联电路电源两端的电压等于各部分电路两端电压之和。
(5)由表中数据可知,串联电路中,各用电器两端电压相等,可能是实验时所选小灯泡的规格相同造成的,实验中只测量一组数据,具有偶然性,没有普遍性。
(6)开关接1时,测量L1两端的电压,开关接2时,电压表的正负接线柱接反,所以设计不合理。
故答案为:(1)电压表未进行调零;
(2)断开;
(3)
(4)等于;
(5)相同;实验中只测量一组数据,具有偶然性,没有普遍性;
(6)电压表的正负接线柱接反。
【点评】本题探究串联电路电压规律,考查电压表的使用、注意事项及归纳法和分析数据归纳结论的能力。
六.运用串联电路中的电压规律计算
高频易错点
1. 错误:串联两块电压表指针位置一致,读数直接相等
正确思路:测电源总电压选用大量程,测灯泡分压用小量程,读数存在 5 倍倍数关系。
2. 错误:开关断开后,电压表示数直接归零
正确思路:电压表两端仍连通电源两极时,断开开关依旧显示电源电压。
通用结论
总电压等于各元件分压之和;同一指针位置,大量程数值 ÷5 = 小量程电压。
随堂练习
1.如图所示,电源电压为6V,闭合开关S,电压表的示数为3.8V,则( )
A.L1两端的电压为2.2V
B.L2两端的电压为2.2V
C.若断开开关,电压表示数将变小
D.电源与L1两端的电压之和为3.8V
【分析】ABD、分析电路的连接及电压表测量的电压,据串联电路电压的规律得出L1灯的电压分析;
C、若断开开关,电压表通过L1与电源连通,电压表测电源电压,据此分析。
【解答】解:ABD、两灯串联,电源电压为6V,电压表测L2灯的电压,电压表的示数为3.8V,故L2灯的电压为3.8V,根据串联电路电压的规律,L1灯的电压为
U1=U﹣U2=6V﹣3.8V=2.2V
故A正确,BD错误;
C、若断开开关,电压表通过L1与电源连通,电压表测电源电压,示数为6V,示数将变大,故C错误。
故选:A。
【点评】本题考查串联电路电压的规律,关键是电压表测量对象的分析。
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R1、R2两端电压分别是( )
A.6V 7.5V B.7.5V 1.5V
C.1.5V 7.5V D.6V 1.5V
【分析】由图可知,闭合开关S后,电阻R1与R2串联,电压表V2测电源电压,电压表V1测电阻R2两端的电压,根据串联电路的电压特点确定两电压表的量程与分度值,读出两电压表的示数,然后由串联电路的电压特点求出两电阻两端的电压。
【解答】解:由电路图可知,闭合开关S后,电阻R1与R2串联,电压表V2测电源电压,电压表V1测电阻R2两端的电压,
由串联电路的电压规律可知,电压表V2示数应大于电压表V1示数,而两电压表的指针位置相同,则电压表V2的量程是0~15V,分度值是0.5V,其示数为7.5V,即电源电压U=7.5V;
电压表V1的量程是0~3V,分度值是0.1V,其示数为1.5V,即R2两端的电压U2=1.5V;
则电阻R1两端的电压:U1=U﹣U2=7.5V﹣1.5V=6V。
故选:D。
【点评】本题考查了串联电路的电压规律和电压表的读数,分析清楚电路结构、确定两个电压表的量程是正确解题的关键。
3.如图甲所示电路中,当闭合开关后,两个电压表指针偏转均为图乙所示,则电阻R1和R2两端的电压分别为( )
A.1.2V 6V B.6V 1.2V
C.1.2V 4.8V D.4.8V 1.2V
【分析】据图可知,此时两个电阻串联,电压表V1测量的是电源电压,电压表V2测量的是R2电压,故据串联电路电压的规律分析可知,电源电压一定大于R2电压,所以V1选的是0~15V的量程,V2选的是0~3V的量程,而后分析即可解决。
【解答】解:因为电阻R1和R2串联,而电压表V1测量的是电源电压,电压表V2测量的是R2电压,
所以电压表V1的示数比电压表V2的示数大,
故电压表V1选的是0~15V的量程,分度值为0.5V,根据指针位置,电压表读数为6V;
电压表V2选的是0~3V的量程,分度值为0.1V,根据指针位置,电压表读数为1.2V,即R2两端的电压是1.2V;
根据串联电路的电压关系,R1的电压是:U1=U﹣U2=6V﹣1.2V=4.8V。
故选:D。
【点评】知道串联电路中电压的规律,并能结合电压表的使用正确分析是解决该题的关键。
4.如图所示电路,灯泡L1和灯泡L2的连接方式是 串 联。将电压表接在灯泡L1两端,闭合开关,电压表示数为1.5V;将电压表接在灯泡L1右接线柱上的导线改接到灯泡L2的右接线柱上(图中虚线),电压表示数为2.9V,则电源电压为 2.9 V,灯泡L2两端的电压为 1.4 V。
【分析】(1)串联电路中,电流只有一条路径;并联电路中,电流有多条路径,由此判断灯泡的连接方式;
(2)将电压表接在灯泡L1右接线柱上的导线改接到灯泡L2的右接线柱上,电压表测量电源电压;
(3)串联电路中,电源电压等于电路中各用电器两端的电压之和,由此求出灯泡L2两端的电压。
【解答】解:(1)如图所示,各用电器首尾顺次连接,电路只有一条电流路径,所以,灯泡L1和灯泡L2的连接方式是串联;
(2)由题可知,灯泡L1两端电压为U1=1.5V,将电压表接在灯泡L1右接线柱上的导线改接到灯泡L2的右接线柱上,电压表测量电源电压,即电源电压为U=2.9V;
(3)串联电路中,电源电压等于电路中各用电器两端的电压之和,则灯泡L2两端的电压为U2=U﹣U1=2.9V﹣1.5V=1.4V。
故答案为:串;2.9;1.4。
【点评】本题考查了串联电路的电压特点,关键是分析电压表的测量对象,难度不大,属于基础题。
5.如图甲所示,电路的电源电压为3V,闭合开关,两灯都发光,但L1的亮度比L2大,电压表示数为1V。则灯泡L2两端的电压为 1 V,通过L1的电流 = L2的电流(选填“>”、“<”或“=”)。断开开关,电压表示数为 3 V。如图乙所示,为使灯L1、L2处于并联状态,应闭合开关 S1、S3 。
【分析】根据电路图可知,两灯泡串联,电压表并联在L2两端。
串联电路中电流处处相等。
断开开关,电压表测量电源电压。
根据并联电路的定义分析。
【解答】解:甲图中,电压表与灯泡L2并联,所以电压表测量灯泡L2的电压,电压表示数是1V,灯泡L2的电压是1V。
由图可知,两个灯泡串联,串联电路的电流处处相等,通过L1的电流=L2的电流;断开开关,电压表测量电源电压,为3V。
要使L1、L2并联,则需让电流从电源流出分别流入两灯中再汇合共同流入电源负极,则需要闭合开关S1、S3。
故答案为:1;=;3;S1、S3。
【点评】本题考查了串联电路的特点和电压表的使用及并联电路的连接。
6.如图所示的电路,电源电压为12V,当开关S断开时,V1的示数为6V,V2的示数为8V,则L2两端的电压为 4 V,当开关S闭合时,V2的示数为4V,则L2两端的电压为 8 V,L3两端的电压为 0 V。
【分析】当开关S断开时,L1、L2、L3串联,电压表V1测L1和L2两端的电压之和,电压表V2测L1和L3两端的电压之和,根据串联电路的电压特点结合电压表的示数求出三灯泡两端的电压;
当开关S闭合时,L3被短路,电路为L1、L2串联,电压表V1测电源两端的电压,电压表V2测L1两端电压,根据电压表V1的示数可知电源的电压,根据电压表V2的示数可知L1两端的电压,利用串联电路的电压特点求出L2两端的电压。
【解答】解:当开关S断开时,L1、L2、L3串联,电压表V1测L1和L2两端的电压之和,电压表V2测L1和L3两端的电压之和,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,U2′=U﹣UV2=12V﹣8V=4V,U3′=U﹣UV1=12V﹣6V=6V,U1′=UV1﹣U2′=6V﹣4V=2V,
则L1、L2、L3两端的电压分别为2V、4V、6V;
当开关S闭合时,L3被短路,电路为L1、L2串联,电压表V1测电源两端的电压,电压表V2测L1两端电压,
由电压表V1的示数可知,电源的电压U=12V;
由电压表V2的示数可知,L1两端的电压U1=4V,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,L2两端的电压U2=U﹣U1=12V﹣4V=8V
故答案为:4;8;0。
【点评】本题考查了串联电路电压特点的应用,分清开关闭合、断开时电路的连接方式和电表所测的电路元件是关键。
7.如图甲所示的电路中,电源电压不变,各元件完好。闭合开关S、S1,灯 L1、L2 发光,电压表V1和V2的示数均如图乙所示,则电源电压为 6 V;再断开开关S1电压表V1的示数变化了1V,此时灯泡L3两端的电压为 1 V。若用电流表A1和A2分别替换电压表V1和V2,仅闭合开关S,电流表A1的示数为1.6A,A2的示数为1A,若通过灯泡L2和L3的电流相等,则通过灯泡L1的电流为 0.2 A。
【分析】(1)通过开关状态分析电路中各元件的连接方式,判断出电压表的测量对象,并准确读数,进而求出电源电压;
(2)再断开开关S1,此时灯L1、L2、L3串联,电压表V1测L1与L2的总电压,电压表V1示数变化了1V,由此分析电压表V1示数减小了1V,减小的示数等于灯泡L3两端的电压;
(3)若用电流表A1和A2分别替换电压表V1和V2,仅闭合开关S,此时灯L1、L2、L3并联,分别判断出电流表A1、电流表A2的测量对象;根据通过灯泡L2和L3的电流相等进行计算,求出通过灯泡L1的电流。
【解答】解:①闭合开关S、S1时,灯L3被短路,L1与L2串联,所以灯L1、L2发光;
由图可知,电压表V1测量L1与L2的总电压,即电源电压,电压表V2测量灯L2的电压,则电压表V1的示数大于电压表V2的示数;因为电压表V1和V2的示数均如图乙所示,两电压表指针位置相同,则电压表V2选择的是0~3V的量程,示数为1.2V,即L2两端电压为1.2V;电压表V1选择的是0~15V的量程,示数为6V,即电源电压为6V;
②再断开开关S1,此时灯L1、L2、L3串联,电压表V1测L1与L2的总电压,电压表V1示数变化了1V,因为电压表V1原来测电源电压6V,此时电压表V1示数减小了1V,减小的示数等于灯泡L3两端的电压,所以此时灯泡L3两端的电压为1V;
③若用电流表A1和A2分别替换电压表V1和V2,仅闭合开关S,此时灯L1、L2、L3并联,电流表A1测通过L2和L3的总电流,电流表A1的示数为1.6A,则有I2+I3=1.6A;
电流表A2测量通过L1和L2的总电流,电流表A2的示数为1A,则有I1+I2=1A;
若通过灯泡L2和L3的电流相等,则有I2=I3;又因为I2+I3=1.6A,所以I2=I3=0.8A;
因为I1+I2=1A,I2=0.8A,则通过灯泡L1的电流为:I1=1A﹣0.8A=0.2A。
故答案为:L1、L2;6;1;0.2。
【点评】本题考查电路连接方式判断、电压表读数、串联电路电压规律、并联电路电流规律灯知识点,难度较大。
8.如图甲所示电路中,L1、L2为两只灯泡,电源由两节新干电池串联组成。要使灯L1与L2组成串联电路,应闭合开关 S2 ,若此时电压表示数如图乙所示,则灯泡L2两端的电压为 1.2 V;若同时闭合开关S2和S3,则电压表示数为 0 V。
【分析】电源由两节新干电池串联组成,可知电源电压为3V。要使灯L1与L2组成串联电路,应闭合开关S2;电压表测量L1两端电压,由图乙读取电压表示数,由串联电路电压规律得到灯泡L2两端的电压;若同时闭合开关S2和S3,电压表被短路,电压表示数为0V。
【解答】解:电源由两节新干电池串联组成,则电源电压为3V。要使灯L1与L2组成串联电路,应闭合开关S2,此时电流从电源正极出发,先后经过L2、S2和L1到达电源负极;电压表测量L1两端电压,若此时电压表示数如图乙所示,电压表选择量程为0~3V,分度值为0.1V,示数为1.8V,则灯泡L2两端的电压U2=U﹣U1=3V﹣1.8V=1.2V;若同时闭合开关S2和S3,灯L1被短路,电压表被短路,则电压表示数为0V。
故答案为:S2;1.2;0。
【点评】本题考查串联电路电压的规律、电路的识别、电表的作用和读数,难度不大。
七.探究并联电路中的电压规律
高频易错点
1. 错误:并联新增灯泡,原有灯泡亮度不变
正确思路:电源存在内阻,并联用电器越多,路端电压越低,灯泡实际功率变小,亮度变暗。
2. 错误:并联灯泡规格不同,两端电压不相等
正确思路:并联电路所有支路两端电压都等于电源电压,与灯泡规格无关。
通用结论
并联各支路两端电压相等,公式:U=U₁=U₂。
随堂练习
1.小红和小东用小灯泡探究“串联电路和并联电路电压规律”。
(1)图甲中要测量L1两端电压,请用笔画线代替导线将实物图连接完整;
(2)闭合开关前电压表如图乙所示,其原因是电压表 未校零 ;处理好问题后,用电压表分别测ab、cd、ac间的电压,每次拆接电压表时,开关应处于 断开 状态;
(3)小东用电压表测出电路两端的电压和小灯泡L1、L2两端的电压记录在下表中,由表中数据可得:在串联电路中,电压规律是 U=U1+U2 (用表格中的物理量符号表示);
实验次数
电路两端电压U/V
L1两端电压U1/V
L2两端电压U2/V
1
2.8
1.4
1.4
2
2.8
1.1
1.7
3
2.9
2.1
0.8
(4)如图甲所示,小东测量灯泡L1两端的电压之后, 不能 (选填“能”或“不能”)只将电压表接a点的导线改接到c点测L2两端的电压,理由是 会导致电压表正负接线柱接反 ;
(5)小东将电压表并接在如图丙所示电路中的ab、cd和ad两端,测出一组数据后得出并联电路电压规律,此实验方案存在的不足之处是 只测了一组 ,改进方法 换不同规格灯泡多测几组 ;
(6)细心的小红发现,将同一只小灯泡分别接入图甲、丙两电路中的亮度不同,你认为小灯泡接在 丙 (选填“甲”或“丙”)电路中会更亮些。(忽略电源电压的变化)
【分析】(1)图甲中要测量L1两端电压,电压表要并联在L1两端,则电压表的正接线柱接在灯泡L1两端,可以将bd接线柱相连,再将c接线柱与开关相连接。
(2)闭合开关前指针不在零刻度线上,其原因是电压表未校零。
每次拆接电压表时,为了保护电路,开关应处于断开状态。
(3)在串联电路中,电压规律是:U=U1+U2,即在串联电路中,电源电压等于各用电器的电压之和。
(4)如图甲所示,小东测量灯泡L1两端的电压之后,只将电压表接a点的导线改接到c点测L2两端的电压,会导致电压表正负接线柱接反,会导致电压表反向偏转。
(5)只测一组就得出结论,会导致实验结论具有其偶然性,为了使实验结论具有普遍性,应换不同规格灯泡多测几组。
(6)由分别判断小灯泡接在不同电路中的功率,进而判断明亮程度。
【解答】解:(1)图甲中要测量L1两端电压,电压表要并联在L1两端,则电压表的正接线柱接在灯泡L1两端,可以将bd接线柱相连,再将c接线柱与开关相连接,如图所示:
(2)闭合开关前电压表如图乙所示,即指针不在零刻度线上,其原因是电压表未校零。
用电压表分别测ab、cd、ac间的电压,每次拆接电压表时,为了保护电路,开关应处于断开状态。
(3)由表格中数据得,在串联电路中,电压规律是:U=U1+U2,即在串联电路中,电源电压等于各用电器的电压之和。
(4)如图甲所示,小东测量灯泡L1两端的电压之后,只将电压表接a点的导线改接到c点测L2两端的电压,会导致电压表正负接线柱接反,会导致电压表反向偏转,不能测量L2两端的电压。
(5)只测一组就得出结论,会导致实验结论具有其偶然性,为了使实验结论具有普遍性,应换不同规格灯泡多测几组。
(6)甲图中电流依次经过两灯泡,两灯泡串联;丙图中电流分别经过两灯泡,两灯泡并联,将同一只小灯泡分别接入图甲、丙两电路中,图甲中灯泡的电压较小,图丙中灯泡的电压较大,由得,小灯泡接在丙电路中会更亮些。
故答案为:(1);(2)未校零;断开;(3)U=U1+U2;(4)不能;会导致电压表正负接线柱接反;(5)只测了一组;换不同规格灯泡多测几组;(6)丙。
【点评】此题为探究串、并联电路中的电压规律实验,考查电压表的正确使用以及串联电路的电压特点,还考查了学生对实验数据的处理能力和分析、归纳、总结能力。
2.小明和小华在“探究串联电路电压的规律”时,设计了如图甲所示的电路。
(1)连接电路前,小明发现电压表指针如图乙,接下来他要对电压表进行的操作是 调零 。
(2)测好L1两端电压,小明想保持电压表的B连接点不动,只断开A连接点,并改接到C连接点上,测量L2两端电压,她能否测出L2两端电压? 不能 (能/不能),理由是 电压表正负接线柱接反了 。
(3)小明正确操作完成了实验,并把数据记录在表中。
分析实验数据得出两个实验结论:
UAB/V
UBC/V
UAC/V
1.4
1.4
2.8
①串联电路两端的电压等于各部分电路两端电压之和;
②串联电路中,各部分电路两端电压相等。
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,小明的实验不足之处是 灯泡规格相同;只进行了一次实验,其结论具有偶然性 。
(4)接着“探究并联电路电压的规律”时,小华发现了一个问题:在图丙两端再并联一个灯泡时,原来的两个小灯泡都变暗了,对于该现象,她认为再并联一个小灯泡后,原灯泡两端的电压变小而变暗,并对电压变小的原因提出以下两种猜想:
猜想1:导线损失的电压变大;
猜想2:电池两端的电压变小;
为检验其猜想,她又进行了如下实验:将电压表VA连接在电源两端,电压表VB连接在灯泡L1两端,读出开关闭合前电压表VA的示数,以及开关闭合后电压表VA和灯泡L1两端电压表VB的示数。然后分别将两个灯泡、三个灯泡并联在灯泡L1两端,进行多次实验(如图丁),实验数据记录如表所示:
灯泡
只数
电压表VA示数UA/V
电压表VB
示数UB/V
开关断开
开关闭合
1
3.0
2.75
2.72
2
3.0
2.63
2.53
3
3.0
2.43
2.30
根据表中数据回答:
①实验表明猜想1是 正确 (选填“正确”或“错误”)的,猜想2是 正确 (选填“正确”或“错误”)的。
②再并联一个灯泡后,导致灯泡两端实际电压变小的主要因素是 电池两端的电压变小 。简述你的理由: 用电器增加,总电流越大,导线的电阻和电池内阻分担的电压越大 。
【分析】(1)使用电压表前应对电压表进行调零,使指针指在零刻度线上;
(2)电压表连接时电流从正接线柱流入;
(3)为得出普遍结论,应使用不同规格的实验器材进行多次实验,测出多组实验数据;
(4)导线损失的电压等于闭合开关时V1的示数减去V2的示数,根据表中数据分析得出结论;
根据串联电路电压的规律,U灯=U﹣U线,结合欧姆定律分析作答。
【解答】解:
(1)由图知,连接电路前,在检查实验器材时发现电压表指针没有指在零刻度线上,则应对电压表进行调零,使指针指在零刻度线上;
(2)测出L1两端的电压,A与电压表的正接线柱相连。明将与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,即此时正负接线柱接反了;
(3)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;
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;
(4)由表中数据可知,当分别将一个灯泡、二个灯泡并联、三个灯泡并联接入AB间时,损失的电压等于闭合开关时V1的示数减去V2的示数,U损=U1﹣U2,导线上损失的电压分别为0.03V、0.1V、0.13V,损失的电压逐渐增大,故并联的灯泡越多,导线损失的电压越大,猜想1是正确的;
由上分析可知,3次实验的总电阻逐渐减小,由欧姆定律,电路中的电流逐渐大,电源输出的电压(分别为2.75V、2.63V、2.43V)逐渐变小,故电池输出的实际电压和电路中电流有关,电路中电流越大,电池两端输出的实际电压越小,猜想2是正确的;
根据串联电路电压的规律,U灯=U﹣U线﹣U内阻,由上分析可知,导致原来两个灯泡实际电压变小是因为导线上分得的电压和电池内阻的电压,根据U=IR,比较两次减小的量,总电流越大,导线的电阻和电池内阻分担的电压越大。
故答案为:(1)调零; (2)不能;电压表正负接线柱接反了; (3)灯泡规格相同;只进行了一次实验,其结论具有偶然性;(4)①正确;正确;②导线上分得的电压和电池内阻的电压;根据U=IR,总电流越大,导线的电阻和电池内阻分担的电压越大。
【点评】本题为探究并联电路中的电压规律实验,考查电压表的正确使用以及并联电路的电压特点,还考查了学生对实验数据的处理能力和分析、归纳、总结能力。
3.如图1甲所示是小强连接的“串联电路”的实物图.
(1)在连接图1甲电路的过程中,下列几点要求中没有必要的是 A ;
A.必须从电池的正极开始依次连接开关S、L1、L2、电池负极
B.每处接线都必须接牢
C.连接电路的过程中,开关应该是断开的
D.连接完毕要仔细检查电路,确认无误后再闭合开关
(2)如图1甲,当两灯亮后,若将L1从灯座上取下,L2会 熄灭 (选填“熄灭”或“发光”),说明在串联电路中,各个用电器之间 相互 (选填“互不”或“相互”)影响;
(3)如图1甲,若把一根导线接在小灯泡L2的两端,会看到小灯泡L1 发光 (选填“熄灭”或“发光”),说明在串联电路中,一个用电器因短路而停止工作,其他用电器 仍能 (选填“不能”或“仍能”)工作;
(4)如图1乙所示,导线e只有一端连接在电源正极上,为了形成并联电路,小强需要把导线e的另一端连接到电路中的 C (填下列选项);
A.A点
B.B点
C.C点
D.D点
(5)小明同学在“探究串联电路电压的规律”实验中,设计了如图2甲所示的电路。
①连接电路前,小明发现电压表指针如图2乙所示,接下来他要对电压表进行的操作是 电压表调零 。
②连好电路后,小明进行实验,并把数据记录在如表中。
UAB/V
UBC/V
UAC/V
2.0
2.0
4.0
③分析实验数据得出两个实验结论:
结论1:串联电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和
结论2:串联电路中,各部分用电器两端电压相等。
④小明和小华对实验进行讨论,小华认为结论2是错误的,造成结论错误的原因可能是 所选灯泡规格相同 ,另外,小明的实验在设计方案上还存在另一个不足之处是 实验次数少,具有偶然性 。
【分析】(1)连接电路时,开关应断开;每处连线必须接牢;连接完电路时,要检查电路连接是否正确;
(2)两灯串联,电流只有一条路径,据此分析;
(3)若把一根导线接在小灯泡L2的两端,这个灯会短路,但L1与电源连通,据此回答;
(4)将用电器并列接在电源两点间的连接方法叫并联,注意防止电源短路;
(5)用归纳法得出普遍性的结论要满足2个条件:一是样本要有代表性,二是样本数量足够多。
【解答】解:(1)A、连接图甲电路时,只要按一定顺序把各元件接入电路即可,没有必要从电池的正极开始依次连接开关S、L1、L2、电池负极,故A错误;
B、每处线都必须接牢,故B正确;
C.为了保护电路元件,按照电路图连接电路的过程中,开关应该是断开的,故C正确;
D.连接完毕对照电路图仔细检查电路,确认无误后再闭合开关,故D正确;
故选:A;
(2)如图1甲,两灯串联,电流只有一条路径,当两灯亮后,若将L1从灯座上取下,L2会熄灭,说明在串联电路中,各个用电器之间相互影响;
(3)若把一根导线接在小灯泡L2的两端,这个灯会短路,但L1与电源连通,会看到小灯泡L1亮,说明在串联电路中,一个用电器因短路而停止工作,其他用电器仍能工作;
(4)ABD、若接A或B或D点,则会造成电源短路,不允许;
C、将用电器并列接在电源两点间的连接方法叫并联,为了形成并联电路,小强需要把导线e的另一端连接到电路中的C,选C;
(5)①连接电路前,小明发现电压表指针如图2乙所示,接下来他要对电压表进行的操作是电压表调零;
④小明和小华对实验进行讨论,小华认为结论2是错误的,造成结论错误的原因可能是:所选灯泡规格相同,另外,小明的实验在设计方案上还存在另一个不足之处是实验次数少,具有偶然性。
故答案为:
(1)A;(2)熄灭;相互;(3)发光;仍能;(4)C;(5)电压表调零;所选灯泡规格相同;实验次数少,具有偶然性。
【点评】本题考查串、并联电路的特点及短路知识和电路的实际连接、归纳法的运用,为学习电学的基础知识,要掌握。
4.小海和小梅一起做“探究并联电路中电流的规律”实验。
(1)图甲是他们设计的电路图,图乙是他们测量电流时连接的实验电路,此时电流表测量的是 C (A/B/C)处的电流。
(2)请在图乙中移动一根导线,测量另外一处的电流。在移动的导线上画“×”,并用笔画线代替导线连接正确的电路。移动后电流表测量的是 B (A/B/C)处的电流。
位置
A
B
C
电流I/A
0.30
0.24
0.54
(3)小张同学测量时,闭合开关,发现指针向“0”刻度的左侧偏转,电流表连接存在的错误是 电流表正负接线柱接反了 。
(4)测出三处的电流IA、IB、IC如表所示,由此得出初步结论(只写表达式) IC=IA+IB 。小梅指出:为了得出更普遍的规律,应当进行多次实验,操作方法是: 采用不同规格的灯泡进行多次实验 。
(5)老师收集到几个组的数据如表,对于测量数据的相关分析,以下说法中正确的两个说法是 C、D 。
组别
L1规格
L2规格
IA/A
IB/A
IC/A
1
甲
甲
0.12
0.12
0.24
2
乙
丙
0.15
0.21
0.35
3
甲
丁
0.12
0.14
0.27
4
甲
丁
0.16
0.18
0.34
A.第1组数据没有测量误差
B.分析多组数据是为了减小误差
C.选用不同规格的灯进行实验,可使结论更具普遍性
D.第3组和第4组数据的偏差可能是因为所用电源电压不同引起的。
【分析】(1)根据图乙搞清电流表的连接位置是干路还是支路,据此判断;
(2)电流表在使用时,应用被测的电路串联,改动后,电流表可测量灯L1或L2的电流;
(3)电流应从电流表正接线柱流入,负接线柱流出,否则电表指针反向偏转;
(4)并联电路中,干路电流等于各支路电流的和,为得出普遍结论,实验时应采用不同规格的实验器材进行多次实验;
(5)A.测量总有误差;
B、C.实验中多次测量的目的有两个:一是取平均值减小误差;二是为避免实验的偶然性,得到具有普遍性的结论;
D.电源电压不同电流不同。
【解答】解:(1)由图乙可知,经过L1L2的两股电流均经过电流表后再回到电源的负极,对照甲图可知,电流表测的是干路C点电流;
(2)原图中,电流表测量干路电流,将连接电流表正接线柱与灯L1左接线柱间的连线去掉,将电流表的负接线柱与灯L1的左接线柱之间连线,如图1所示,改接后,电流表测通过L2的电流,即B的电流;
(3)电流表指针反向偏转,这是由于电流表正负接线柱接反了造成的;
(4)并联电路中,干路电流等于各支路电流的和,即IC=IA+IB,为得出普遍结论,实验时应采用不同规格的灯泡进行多次实验;
(5)A、任何测量都存在误差,故第1组数据没有测量误差是错误的;
B.分析多组数据是为了得出普遍性的规律,不是减小误差,错误;
C.选用不同规格的灯进行实验,可使结论更具普遍性,正确;
D、电源电压不同电流不同,第3组和第4组数据的偏差可能是因为所用电源电压不同引起的,正确。
选C、D。
故答案为:(1)C;(2)B;(3)电流表正负接线柱接反了;(4)IC=IA+IB;采用不同规格的灯泡进行多次实验;(5)C、D。
【点评】本题主要考查探究并联电路中电流的规律的实验,我们要掌握电路的连接、分析数据归纳总结结论及归纳法的应用。
八、并联电压、I-U 图像综合计算题型
高频易错点
1. 错误:小灯泡 I-U 图像为直线,电流与电压成正比
正确思路:定值电阻图像是过原点直线(成正比);小灯泡灯丝温度随电压升高变大,图像为曲线,不成正比。
2. 错误:串并联混用图像坐标取值,计算出错
正确思路:串联电路电流处处相等,取图像同一横坐标;并联电路电压相等,取同一纵坐标。
通用结论
并联电压全部相等;串联电流全部相等;小灯泡电阻随温度升高增大。
随堂练习
1.如图所示是小宁连接的电路,电源电压保持不变。闭合开关后,发现两灯都发光,电流表A1的示数为0.28A,电流表A2的示数为0.6A,电压表示数为3V。关于该电路的下列说法正确的是( )
A.电源电压为6V
B.通过灯L2的电流为0.32A
C.若拧下灯L2,灯L1仍可以发光,电流表A2的示数变大
D.若用导线连接L2两端,两灯均不亮,所有电表的示数均为零
【分析】(1)根据并联电路中电源两端电压与各支路用电器两端电压相等来求电源电压;
(2)两灯并联,电流表A2测的是干路上电流,电流表A1测的是L1所在支路的电流;根据两个电流表的示数可知L1支路的电流和干路电流,由并联电路的电流特点求出通过灯L2的电流;
(3)并联电路中,各支路互不影响,根据并联电路的特点分析电流表、电压表示数的变化;
(4)电源的两端被导线相连,则电源短路。
【解答】解:A、由图可知,电压表测量灯泡L2两端电压,则灯L2两端电压U2=3V,因为并联电路中电源两端电压与各支路用电器两端电压相等,所以U=U1=U2=3V,故A错误;
B、由图可知,灯L1、L2并联,电流表A2测的是干路上电流,电流表A1测的是L1所在支路的电流;所以通过灯L1的电流I1=0.28A,干路上电流I=0.6A,通过灯L2的电流I2=I﹣I1=0.6A﹣0.28A=0.32A,故B正确;
C、若拧下灯L2,并联电路各支路互不影响,通过灯泡L1的电流不变,电流表A1示数不变,灯L1的亮度不变;根据并联电路的电流规律可知,干路中的电流变小,所以电流表A2示数变小;由于电源电压不变,所以电压表示数不变,故C错误;
D、用导线连接L2两端,电源被短路,则两灯均不亮,电流表A2的示数特别大,电流表A1和电压表被短路,无示数,故D错误。
故选:B。
【点评】本题考查了根据实物电路图分析清楚电路结构、明确各电路元件的连接方式,是正确解题的前提与关键。对于这类题目要先分析电路的构成,然后结合并联电路的电流特点电压特点进行计算。
2.在如图所示电路中,开关S闭合时,规格相同的灯泡L1、L2均能发光,图中甲、乙、丙为电表,粗心的小明在读数时只在纸上记录了如图所示数字,则下列说法中正确的是( )
A.L1和L2并联,甲、乙、丙示数分别为0.6V,1.2A,0.3A
B.L1和L2并联,电源电压为1.2V,通过L1、L2的电流分别为0.3A、0.6A
C.L1和L2串联,甲、乙、丙示数分别为0.3A、0.6V、1.2V
D.L1和L2串联,电路中的电流为0.6A,L1、L2两端的电压分别为0.3V、1.2V
【分析】电压表的内阻很大、在电路中相当于断路,电流表的内阻很小、在电路中相当于导线,规格相同的灯泡L1、L2均能发光,则它们的连接方式要么是串联,要么是并联。
(1)两灯泡串联时,电流只有一条路径,根据电表的特点判断出电表的类型和测量的电路元件,根据串联电路的电压特点结合图中数据判断出电压表的示数,剩余的数据为电流表的示数;
(2)两灯泡并联时,电流有两条路径,根据电表的特点判断出电表的类型和测量的电路元件,根据并联电路的电压特点和欧姆定律判断两支路的电流关系,结合表中数据判断两电流表的示数,剩余的数据为电压表的示数。
【解答】解:规格相同的灯泡L1、L2均能发光时,它们的连接方式要么是串联、要么是并联。
(1)两灯泡串联时,电路中的电流只有一条路径,电流从电源的正极出发,依次经甲电表、灯泡L2、灯泡L1回到电源的负极,
则甲为电流表测电路中的电流,乙为电压表测L2两端的电压,丙为电压表测电源的电压,
∵串联电路中各处的电流相等,且两灯泡规格相同时它们两端的电压相等,
∴由I可知,电源的电压是L2两端电压的2倍,即丙的示数是乙示数2倍,
由图中数据可知:
①丙的示数为1.2V,乙的示数为0.6V,则甲的示数为0.3A,
②丙的示数为0.6V,乙的示数为0.3V,则甲的示数为1.2A,L1、L2两端的电压均为0.3V,
故C正确,D不正确;
(2)两灯泡并联时,电路中电流有两条路径,电流从电源的正极出发,经乙电表后分支,一支经灯泡L1回到电源的负极,一支经灯泡L2、丙电表回到电源的负极,
则甲为电压表测电源的电压,乙为电流表测干路电流,丙为电流表测L2支路的电流,
∵并联电路中各支路两端的电压相等,且干路电流等于各支路电流之和,
∴由I可知,通过两灯泡的电流相等,干路电流是L2支路电流的两倍,
由图中数据可知:
①乙的示数为1.2A,丙的示数为0.6A,则甲的示数为0.3V,
②乙的示数为0.6A,丙的示数为0.3A,则甲的示数为1.2V,通过L1、L2的电流均为0.3A,
故AB不正确。
故选:C。
【点评】本题考查了电表类型的判断和串并联电路的特点、欧姆定律的应用等,根据串并联电路的电流路径判断出电表的类型是前提,分析好各电表示数之间的关系是关键。
3.如图所示是小宁连接的电路,电源电压保持不变。闭合开关后,发现两灯都发光,电流表A1的示数为0.28A,电流表A2的示数为0.6A,电压表示数为3V。关于该电路的下列说法正确的是( )
A.通过灯L2的电流为0.28A
B.电源电压为6V
C.若拧下灯L2,灯L1的亮度不变,有两个电表的示数保持不变
D.若用导线连接L2两端,两灯均不亮,所有电表的示数均为零
【分析】(1)两灯并联,电流表A2测的是干路上电流,电流表A1测的是L1所在支路的电流;根据两个电流表的示数可知L1支路的电流和干路电流,由并联电路的电流特点求出通过灯L2的电流;
(2)根据并联电路中电源两端电压与各支路用电器两端电压相等来求电源电压;
(3)并联电路中,各支路互不影响,根据并联电路的特点分析电流表、电压表示数的变化;
(4)电源的两端被导线相连,则电源短路。
【解答】解:A、由图可知,灯L1、L2并联,电流表A2测的是干路上电流,电流表A1测的是L1所在支路的电流;所以通过灯L1的电流I1=0.28A,干路上电流I=0.6A,通过灯L2的电流I2=I﹣I1=0.6A﹣0.28A=0.32A,故A错误;
B、由图可知,电压表测量灯泡L2两端电压,则灯L2两端电压U2=3V,因为并联电路中电源两端电压与各支路用电器两端电压相等,所以U=U1=U2=3V,故B错误;
C、若拧下灯L2,并联电路各支路互不影响,通过灯泡L1的电流不变,电流表A1示数不变,灯L1的亮度不变;根据并联电路的电流规律可知,干路中的电流变小,所以电流表A2示数变小;由于电源电压不变,所以电压表示数不变,故C正确;
D、用导线连接L2两端,电源被短路,则两灯均不亮,电流表A2的示数特别大,电流表A1和电压表被短路,无示数,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了根据实物电路图分析清楚电路结构、明确各电路元件的连接方式,是正确解题的前提与关键。对于这类题目要先分析电路的构成,然后结合并联电路的电流特点电压特点进行计算。
4.如图所示电路中,闭合开关S,电流表A1、A2的示数分别为0.3A和0.7A,电压表的示数为4.5V,下列说法错误的是( )
A.电源电压为4.5V
B.通过L1的电流为0.3A
C.通过L2的电流为0.7A
D.电压表可以测量L1两端电压
【分析】由图可知,闭合开关后,两灯泡并联,电压表测电源电压,电流表A1测通过灯L1的电流,电流表A2测干路电流;
(1)根据两个电流表的示数和并联电路的电流特点可求出通过两灯泡的电流;
(2)根据电路结构及电压表示数即可求出电源电压。
【解答】解:(1)由电路图可知,闭合开关后,两灯泡并联,电压表测电源电压,电流表A1测通过灯L1的电流,电流表A2测干路电流;
根据两个电流表的示数可知,通过灯L1的电流I1=0.3A,干路电流I=0.7A,
由并联电路的电流特点可知,通过灯L2的电流I2=I﹣I1=0.7A﹣0.3A=0.4A;
(2)图中电压表测电源电压,则电源电压U=UV=4.5V;
因为并联电路中各支路两端的电压相等,且等于电源电压,所以电压表也可以测量L1两端电压;
综上可知,ABD正确,C错误。
故选:C。
【点评】本题考查了并联电路的电流、电压特点,分析清楚电路结构是正确解题的关键。
5.如图所示为定值电阻R和小灯泡L中电流随电压变化的图像,由图像可知( )
A.通过小灯泡L的电流与小灯泡L两端的电压成正比
B.通过定值电阻R的电流与定值电阻R两端的电压成反比
C.定值电阻R和小灯泡L并联接在2V的电源上,干路中的电流是0.6A
D.定值电阻R和小灯泡L串联接在8V的电源上,电路中的电流是0.6A
【分析】(1)灯泡的电阻随温度的升高而改变,其I﹣U图像是弯曲的,据此分析电流与电压关系;
(2)定值电阻的阻值不变,由I可知通过的电流和两端的电压成正比,据此分析;
(3)并联电路中各个支路两端的电压均等于电源电压,由图可读出当电源电压为2V时,通过L和R的电流;根据并联电路的电流特点计算干路电流;
(4)定值电阻R和小灯泡L串联接在8V的电源上时,通过它们的电流相等且总电压等于各分电压之和,根据图象读出符合要求的电流和电压值,然后得出电路中的电流。
【解答】解:A、灯泡的电阻随温度改变,I﹣U图像是弯线,由图像可知,当灯泡两端电压增大时,通过灯泡的电流变大,通过小灯泡L的电流与小灯泡L两端的电压不成正比,故A错误;
B、定值电阻的阻值不变,I﹣U图像是乙的直线,由I可知通过的电流和两端的电压成正比,不是反比,故B错误;
C、定值电阻R和小灯泡L并联接在2V的电源上,它们两端的电压均为2V,由图象可知通过它们的电流分别为IL=0.6A、IR=0.2A,
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以干路中的电流I=IL+IR=0.6A+0.2A=0.8A,故C错误;
D.定值电阻R和小灯泡L串联接在8V的电源上时,因串联电路中各处的电流相等且总电压等于各分电压之和,所以由图象可知,当I′=0.6A、UL′=2V;
为定值电阻的图像,当U=4V时,I=0.4A,
由欧姆定律可得,电阻R的阻值:R=R乙10Ω,
当电流当I′=0.6A时,定值电阻的电压UR′=I′R=0.6A×10Ω=6V;两者的电压之和恰好为8V,故D正确;
故选:D。
【点评】本题考查了串并联电路的特点和欧姆定律的应用,从图象中获取有用的信息是关键。
6.电路元件A和B中的电流与两端电压的关系如图所示,若将A、B并联后接在电压为2V的电源两端,干路中的电流是 0.6 A;若将A、B串联后接在3V电路中,电路中的电流是 0.2 A。
【分析】根据并联电路电压特点可知两电阻并联时两端的电压,再根据图象读出对应的电流,根据并联电路的电流特点求出干路电流;
将A和B串联在电压为3V的电源两端时,根据串联电路各处的电流相等以及总电压等于各分电压之和,结合图象得出电路中的电流。
【解答】解:并联电路中各支路两端的电压相等,A和B并联后接在2V的电源两端时,UA=UB=2V,
由图象可知,此时通过元件A的电流IA=0.4A,此时通过元件B的电流IB=0.2A,
并联电路中干路电流等于各支路电流之和,干路中的电流:I=IA+IB=0.4A+0.2A=0.6A;
两元件串联在电压为3V的电源两端时,则I=IA=IB,UA+UB=3V,
结合图象可知,当I=0.2A时满足以上条件,即此时电路中的电流为0.2A。
故答案为:0.6;0.2。
【点评】本题要求学生正确应用图象获得必要信息,并能结合并联电路的特点熟练应用欧姆定律的计算公式。
7.如图,甲图是小灯泡L和电阻R连接电路图,乙图是小灯泡L和电阻R中电流随电压变化的图像,则当电流表的示数为0.35A时,此时灯L的两端的电压为 2 V。
【分析】由电路图可知,灯泡L和电阻R并联,电流表测干路电流,根据并联电路的特点结合图象读出符合要求的电流与电压。
【解答】解:由电路图可知,灯泡L和电阻R并联,电流表测干路电流,
由图知当R两端的电压为2V时,通过电阻的电流为0.1A,
因并联电路中各支路两端的电压相等,且干路电流等于各支路电流之和,
所以,当UL=UR=2V、IL=0.25A、IR=0.1A时符合,即当电流表的示数为0.35A时,此时灯L的两端的电压为2V。
故答案为:2。
【点评】本题考查了并联电路的特点和欧姆定律的应用,根据图象读出符合要求的电流和电压是关键。
8.在如图所示的电路中,已知电源电压是8V,若在甲、乙两处分别接入电表,当开关S闭合后,两灯均能正常发光,通过L1、L2的(左边的为L1)电流分别是1A、2A,则甲表 电流 表,示数为 2A ;乙表示数为 8V 。
【分析】电压表并联在电路中,在电路中可以看作开路;电流表必须串联在电路中,在电路中相当于导线;根据仪表的连接方式以及在电路中的作用,结合已知闭合开关S,由两灯均发光可以辨别甲、乙两电表的名称和示数。
【解答】解:由题意知闭合开关S,两灯均发光,若两表均为电压表,则灯泡L2不会发光;若两表均为电流表,则灯泡L1、L2均会被短路;若甲为电压表,乙为电流表,则灯泡L1会被短路;只有甲为电流表,乙为电压表,满足两灯均可发光,且两灯并联,甲表在L2的支路上,测量通过L2的电流,则甲表示数为2A,根据并联电路的电压规律可知,乙表示数为8V。
故答案为:电流;2A;8V。
【点评】本题考查电流表、电压表的连接方式、并联电路的电流、电压规律,有一定综合性。
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13.5 串、并联电路的特点 专题专项训练
一.探究串联电路中各处电流的关系
高频易错点
1. 错误:开关闭合前指针左偏,判定为正负接线柱接反
正确思路:通电后指针反向偏转才是接线柱接反;开关未闭合指针偏移,是电表使用前未调零。
2. 错误:串联两点电流读数相差 5 倍,判断电路电流不相等
正确思路:串联电路电流处处相等,差值是两块电流表选用量程不同,大量程数值 ÷5 = 小量程真实读数。
3. 错误:串联一灯亮、一灯微弱,判断电流大小不同
正确思路:串联电流完全相等,亮度差异由灯泡实际功率、电阻不同导致。
4. 错误:串联一灯亮、一灯完全不亮,判定灯泡断路
正确思路:断路会造成两灯全部熄灭;单灯不发光是该灯泡发生局部短路。
5. 错误:只用相同规格灯泡做实验,结论具备普遍适用性
正确思路:相同灯泡实验存在特殊性,必须更换不同规格灯泡多次实验,避免结论偶然。
通用结论
串联电路各处电流相等,公式:I=I₁=I₂;实验更换不同灯泡多次测量,目的是寻找普遍规律。
随堂练习
1.小明同学进行了“探究串联电路中电流特点”的实验。
(1)闭合开关前,电流表指针如图2所示,原因是 。
(2)实验中,选择两个小灯泡的规格最好 (选填“相同”或“不相同”),连接好最后一根导线时,发现小灯泡都亮了,出现这种情况的原因是 ;
(3)小华按电路图1正确连接电路后,闭合开关,发现小灯泡一个很亮,一个不发光,造成这种现象的原因可能是 ;
A.通过不发光小灯泡的电流小
B.两个小灯泡的规格不同
C.不发光的小灯泡灯丝断了
电流表的位置
A
B
C
电流I/A
0.3
0.3
1.5
(4)上表是小明同学实验中的一组数据,造成这种错误的可能原因是 。
2.小明在学校实验室做“探究串、并联电路电流规律”的实验时,想到下面几个问题:
(1)在甲、乙两图中, (选填“甲”或“乙”)图是串联电路。
(2)小明按图甲连接好电路,并闭合开关S后,发现电流表的指针向零刻度线左侧偏转,造成这一现象的原因是 。
(3)改正电路,闭合开关S后,电流表A1的示数如图丙所示,电流表A的示数如图丁所示。则灯L1中电流为 A,灯L2中电流为 A,干路中的电流为 A。
(4)小红同学也选择了如图甲所示的电路进行实验,记录数据如表所示。她根据实验数据得出如下结论:并联电路中干路电流为支路电流的2倍。
电流
次数
I1/A
I2/A
I3/A
1
0.2
0.2
0.4
2
0.3
0.3
0.6
3
0.4
0.4
0.8
①该结论 (选填“正确”或“不正确”)。
②有同学认为她的实验有不完善之处,请你提出改进的建议: 。
③正确的实验结论是:并联电路中的干路电流 。
3.小明在学习了电流表和电压表的使用后,尝试做了如下实验:
(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,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 (选填“正确”、“错误”)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: 。
(5)小华又用如图丙所示电压表测得该“水果电池”电压如图所示,其大小为 V。由图示可知,铜片A是该水果电池的 (选填“正”或“负”)极。
4.三个探究小组的同学选用不同规格的灯泡来验证“串联电路的电流规律”。所接电路图如图甲所示。
(1)第一小组的同学实验时根据电流表A2指针偏转角度较A2小,如图乙所示,他们判断“串联电路中各处的电流不等”。请你指出造成他判断错误的原因是: ;
(2)第二小组的同学闭合电路后发现:灯L2的亮度比灯L1的亮度大。则下列说法正确的是 ;
A.灯L2中的电流较大,所以L2更亮
B.电流从电源正极出来先通过灯L2,所以L2更亮
C.两灯中的电流相等,亮度不同是由于两灯规格不同所致
(3)第三小组同学闭合开关S后,发现灯L1发光,L2不发光。对此现象,同学们有以下几种猜想;
①灯L2灯丝断了;
②灯L2的灯座短路;
③灯L2也工作,但L2中电流比L1中电流小;
以上猜想可能的有 (选填序号)。
实验中,小明更换不同规格的灯泡,进行多次测量的目的是 。
二.串联电路中的电流规律
高频易错点
1. 错误:导线粗细、灯泡摆放位置不同,串联电流大小不同 正确思路:串联只有一条电流路径,导体粗细、元件位置不会改变电路电流。
2. 错误:导线并联某灯泡后,整个电路断路无电流 正确思路:导线并联用电器为局部短路,被短路元件不工作,其余用电器正常通电。
3. 错误:单位换算不熟练,100mA 直接当作 1A 计算 正确思路:电流换算:1A=1000mA,100mA=0.1A。
通用结论
串联电路电流处处相等,与用电器规格、导线粗细无关;局部短路仅短路元件无电流。
随堂练习
1.在“探究串联电路电流特点”实验中,小明发现L1很亮,L2发光微弱,造成这种现象的原因可能是( )
A.通过L1中的电流大 B.L2的灯丝断了
C.L1靠近电源的正极 D.两个灯泡的电阻不同
2.小明将灯泡L1和L2接入如图所示电路,闭合开关发现L1比L2亮。下列说法不正确的是( )
A.流过灯泡L1的电流比L2的大
B.若灯泡L1断路,灯泡L2也不会发光
C.通过灯泡L1的电流方向是由A向B
D.用一根导线直接接在B、C两个接线柱上,灯泡L2不发光
3.如图所示,开关S闭合后,甲、乙两电流表的示数分别为0.18A和0.16A,造成两个电流表示数不同的原因可能是( )
A.电流表使用前未调零的缘故
B.灯泡L1和L2的规格不同
C.电流表在电路中的位置不同
D.灯泡L1和L2在电路中的位置不同
4.学习“简单电路”一章后,同学们纠正了一些错误的概念:图甲中小灯 侧的电流方向标注错误;图乙与 规律不符。
三.探究并联电路中干路电流与各支路电流的关系、
高频易错点
1. 错误:两组支路电流数值相等,得出 “并联各支路电流一定相等”
正确思路:只有两支路灯泡规格完全相同时电流才相等,更换不同灯泡,支路电流不同。
2. 错误:测完一条支路,只移动电压表单根导线去测另一支路
正确思路:仅移动一根导线会造成电表正负接线颠倒,指针反向无法读数,需全部拆线重新规范连接。
3. 错误:滑动变阻器仅起到保护电路作用
正确思路:滑动变阻器双重作用:①保护电路;②改变电路电流,多次实验得出普遍规律。
4. 错误:仅做一次实验就总结并联电流规律
正确思路:单次实验数据存在偶然性,多组不同器材实验才能得到通用结论。
通用结论
并联电路干路电流等于各支路电流之和,公式:I=I₁+I₂。
随堂练习
1.在探究“并联电路电流规律”的实验中,小明和小芳设计了如图甲所示的实验电路图。
测次电流
第1次
I1/A
0.16
I2/A
0.16
I/A
0.32
(1)连接好电路,闭合开关后,小明发现电流表A的偏转如图丙所示,其原因是 。
(2)更正后,他们的实验数据如表格所示(记录的数据都没有错误),小明根据表格中的实验数据断定“并联电路各支路的电流一定相等”,这是因为他们选用的两个电阻R1、R2的大小关系是:R1 R2。小芳认为上述结论是错误的,为了验证,小芳的做法是 。
(3)分析数据时,他们认为实验数据太少,再次讨论并对图甲进行改进,改进后的电路图如图乙所示,图乙中滑动变阻器的作用是:
① ;
② 。
2.为了探究并联电路的电流规律,小星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)在测量电流的过程中,闭合开关,电流表的指针出现了如图丙所示的情况,出现该现象的原因是 。
(3)图乙实物图中,电流表测的是图甲中 (选填“A”、“B”或“C”)处的电流;
(4)小星接着测量A、B两处电流并把数据记录在表中,如表所示,C点的电流如图丁所示。他便得出结论:在并联电路中,干路电流 (选填“大于”、“小于”或“等于”)各支路电流之和;同组的小王认为实验次数太少,应该更换 (选填“不同”或“相同”)规格的小灯泡多次实验。
(5)他们按照上面的操作做了多次实验,得到了几组数据,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
A点的电流IA/A
B点的电流IB/A
C点的电流IC/A
第一次测量
0.66
0.42
3.小明和小强在探究串并联电路电流规律的实验中,如图甲是实验的电路图,电源电压不变。
(1)连接电路时,开关应 ;
(2)他们先将电流表接A处,闭合开关后,观察到灯L2发光,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 (选填“短路”或“断路”);
(3)他们在测量A处的电流时,闭合开关后,发现电流表的指针偏转如图乙所示,原因是 ;在排除故障后,电流表的示数如图丙所示,则电流表的示数为 ;
(4)将电流表分别接入A、B、C三点处,闭合开关,测出了一组电流并记录在表格中,立即得出了并联电路的电流规律,这样得出的规律不具有普遍性,请你指出他们的实验应该如何改进? ;
(5)小明连接了另一个电路,如图丁所示,小强经检查后发现,若闭合开关, (选填“只有L1”、“只有L2”或“L1和L2都”)不会发光。小明想将电路全部拆散,重新连接。小强认为:只需拆除 (选填“a”或“b”)这一根导线,就能成为两灯串联的正确电路。小强又思考:要使电路中两灯并联,以下三种方案可行的有 种。
方案一:将导线c从B接线柱改接到A接线柱上
方案二:将导线c从B接线柱改接到C接线柱上
方案三:将导线c从B接线柱改接到D接线柱上
4.如图甲所示,这是小明在“探究并联电路电流规律”的实验时设计的电路图。
实验序号
A处电流
B处电流
C处电流
①
0.32
0.28
0.60
②
0.28
0.20
0.48
③
0.26
0.18
0.44
(1)根据图甲所示的电路图,请你用笔画线代替导线,在图乙中帮小明完成电路连接,使电流表测C处电流。
(2)实验中,小明应该选择两个规格 (选填“相同”或“不同”)的小灯泡。
(3)正确连接电路后,小明测出A、B、C三处的电流如表所示,由此可得出结论: 。但是细心的小刚发现,记录数据的表格中存在不规范之处,你认为表格中的不规范之处是 。
(4)改变小灯泡规格,重新进行上述实验,测得A处电流IA=0.3A,观察到C处电流表指针位置如图丙所示,则B处电流大小为 A。
(5)为更方便地测出两支路的电流,小明找来一个单刀双掷开关,设计了如图丁所示的电路,当开关S接a时,电流表测量通过 (选填“L1”或“L2”)的电流;当开关S接b时,电流表 (选填“能”或“不能”)正常测量通过另一条支路的电流,理由是 。
四.并联电路中的电流规律
高频易错点
1. 错误:并联摘掉一条支路,干路电流不变 正确思路:并联支路相互独立,摘掉支路该支路电流归零,干路总电流减小,剩余支路电流不变。
2. 错误:导线交汇节点只考虑一种电流流向,漏算两种情况 正确思路:节点电流分两种流向讨论,流入总电流 = 流出总电流,分支路、干路两种情况计算。
3. 错误:两块电流表指针偏转角度相同,直接认定读数相等 正确思路:干路电流表用大量程、支路用小量程,指针偏角相同时,干路读数是支路 5 倍。
通用结论
并联各支路互不影响;干路电流为所有支路电流总和;电表量程相差 5 倍。
随堂练习
1.如图甲所示电路,闭合开关S,电流表A1、A2的示数如图乙、图丙所示,则下述正确的是( )
A.L1和L2串联
B.电流表A1的示数是0.3A
C.通过小灯泡L1的电流是1A
D.若只将小灯泡L1、L2的位置互换,闭合开关S,电流表A2的示数减小
2.如图所示电路,闭合开关后两灯均正常发光,下列判断正确的是( )
A.两灯泡串联在电路中
B.电流表A1测通过灯L1的电流
C.取下灯L1,电流表A1的示数不变
D.仅断开S2,电流表A2的示数不变
3.如图所示,为家用插线板示意图,图中A线接入家庭电路中,B线接台灯,C线接取暖器,两个用电器均正常工作时,A、B和C三处的电流分别为IA、IB和IC,则它们的大小关系正确的是( )
A.IA=IB B.IB=IC C.IB=IA+IC D.IA=IB+IC
4.如图所示为并联电路的一部分,电路接通后,电流表示数为0.3A,通过导线ab的电流为0.5A。下列关于导线ab中的电流方向与导线bc中的电流大小的判断中,正确的是( )
①a→b 0.2A
②b→a 0.2A
③a→b 0.8A
④b→a 0.5A
A.只有② B.只有③ C.①④ D.②③
5.在学习《电流和电流表的使用》一课时,陈老师常用水的流量和水流来类比电量和电流。理想水渠交叉点上,单位时间内流入的总水量等于流出的总水量。同理,在电路的某连接处,流入的电流总和等于流出的电流总和。如图所示是某实验电路的一部分,电流表的示数如图,若通过导线ab电流为0.8A,导线cd的电流大小和方向可能的情况是( )
A.可能是:大小为0.34A,方向是d→c
B.可能是:大小为1.26A,方向是d→c
C.一定是:大小为0.34A,方向是c→d
D.可能是:大小为1.26A,方向是c→d
6.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
7.小明学完电路后,自己设计了如图所示电路,下列有关说法正确的是( )
A.只闭合S1,电流表A1测量灯泡L2的电流
B.S1、S2都闭合时,电流表A2测通过L1的电流
C.先闭合S1再闭合S2,电流表A1的示数不变
D.S1、S2都闭合,L1灯丝烧断,电流表A2示数不变
五.探究串联电路中的电压规律
高频易错点
1. 错误:测量 L₁电压后,不动负接线,只挪动正接线测 L₂
正确思路:该操作会使电压表正负接线接反,指针反向偏转,无法测量电压,需完整断开导线重新连接。
2. 错误:两灯均不发光,电压表有示数接近电源电压,判定电源损坏
正确思路:电压表能显示电源电压,说明电源完好,故障是电压表并联的灯泡断路。
3. 错误:一组实验数据就能总结串联电压规律
正确思路:单一实验具有偶然性,更换不同灯泡多组测量,结论才有普遍性。
通用结论
串联电路总电压等于各用电器两端电压之和,公式:U=U₁+U₂。
随堂练习
1.在“探究串联电路中电流、电压的特点”时,设计实验如图。
探究一:串联电路中电流的特点:
(1)在连接实物电路时,开关应处于 状态;
(2)为了使探究得出的结论具有普遍意义,灯L1、L2应该选择规格 (选填“相同”或“不同”)的小灯泡。
(3)第2次实验中,B点的电流表示数如图乙所示,则电流为 A;
(4)实验数据记录如表,分析数据可得:串联电路中电流 ;
实验序号
IA/A
IB/A
IC/A
1
0.18
0.18
0.18
2
0.32
0.32
3
0.50
0.50
0.50
探究二:串联电路中电压的特点:
(5)根据图丙电路图,请在图丁中用笔画线代替导线将实物图补充完整;
(6)闭合开关后发现两灯泡都不亮,接下来应进行的操作最合理的是 。
A.更换灯泡
B.更换电池
C.检查电路是否有接触不良
(7)用电压表正确测量灯泡L1两端的电压之后, (选填“能”或“不能”)只将A点的导线接到C点测L2两端的电压,理由是 。
2.如图所示,小明在“探究串联电路电压特点”的实验中:
(1)为了探究得出的结论具有普遍规律,L1、L2应选择规格 (选填“相同”或“不同”)的小灯泡;
(2)在连接电路的过程中,开关要 ,在串联电路中,开关可以控制所有用电器,开关位置的改变 (选填“影响”或“不影响”)它对用电器的控制;
(3)电源由两节新的干电池组成,测量时,电压表的示数如图乙所示,则此时灯L2两端的电压为 V;
(4)闭合开关后,小明发现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 (填“短路”或“断路”);
(5)排除故障后,小明在测量了灯L1两端的电压后,断开开关,然后将AE导线的A端松开,接到D接线柱上,闭合开关测量灯L2两端的电压,小明的做法是 (填“正确”或“错误”),理由是 。
3.物理小组的同学在“探究串联电路电压的特点”实验中:
(1)连接电路前,发现电压表指针如图乙所示,其原因是 ;调整后闭合开关,发现两个灯泡都不亮,电压表示数接近电源电压。接下来的操作最合理的是:断开开关 (选填下列字母),然后闭合开关,观察电压表示数;
A.立即更换两个灯泡
B.拧紧灯泡L1
C.拧紧灯泡L2两端的接线柱
(2)调整后发现:两灯都发光,且L1比L2更亮,则通过L1的电流 L2的电流;
(3)在测灯泡L2两端的电压时,为了节省时间,小组成员小方采用以下方法: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,便可测出灯泡L2两端电压,同组小红认为不可行,原因是 ;
(4)小组成员测出电源电压U、灯泡L1两端的电压U1、灯泡L2两端的电压U2的多组电压数据,得出结论:串联电路中, ;
(5)如图丙所示,是小红所用的L1、L2两个灯泡的I﹣U图像,若将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,L1两端电压为 V;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,此时电流表的示数 A。
4.(一)小明和小华在“探究并联电路电流特点”:
(1)实验前小明把电池装入电池盒,如图1所示,将图1中的一节干电池正确装入电池盒中,则电池的正极应接到电池盒的 端(A/B);在连接电路过程中,开关应处于 状态;
(2)排除故障后,图2(乙)中的电流表是测量图2(甲)中C点的电流,若只改动一根导线,测量A点电流,在要改动的导线上画“×”,用笔画线连接改动后的导线;
(3)更换 (相同/不同)规格灯泡多次实验,总结出并联电路电流特点;
(4)某次测量中,小华发现电流表接线柱上共连接了三根导线,如图3所示,其中导线甲中的电流为0.1A,导线乙中的电流为0.3A,则根据电路中的电流特点,导线丙中的电流为 A;
(二)在“探究串联电路电压特点”活动中(三节新干电池串联作为电源):
(5)小明连接电路前,发现电压表指针如图4所示,接下来他要对电压表进行的操作是 :根据图5连接好电路至少需要 根导线
(6)小明在正确测完AB两点电压后,想测AC两点电压时,小华认为将电压表所接的A接点不动,只断开B接点,并改接到C接点上,这样会出现 的问题;
(7)两人讨论解决好操作问题后,小明分别将电压表连在图中AB两点、BC两点及AC两点,观察电压表示数,并记录数据。通过测量得到了三组实验数据如表:
实验次数
AB间电压U1/V
BC间电压U2/V
AC间电压U3/V
1
2.0
2.5
4.5
2
2.4
2.1
4.5
3
1.9
2.6
4.5
分析三组实验数据,可得出结论的是 (请用题中所给物理量表达)
5.小明组同学在探究“串联电路电压的规律”实验中,设计了如题图甲所示的电路。
(1)检查实验器材,小明发现电压表指针如图乙所示,原因是 ;
(2)按图甲所示的电路图连接电路,用一只电压表分别测AB、BC、AC间的电压,每次拆接电压表时,开关应该是 的(选填“断开”或“闭合”);
(3)接下来小明要用电压表测L2两端的电压,连接实物图如图丙所示,图中只有一根导线连错了,请你在连错的导线上画“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确 ;
(4)正确连接好电路后,小明进行实验并把数据记录在如表中。分析实验数据得出两个实验结论:
UAB/V
UBC/V
UAC/V
2.0
2.0
4.0
①串联电路电源两端的电压 各部分电路两端电压之和;
②串联电路中,各部分电路两端电压相等;
(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,造成结论错误的原因可能是实验时所选小灯泡的规格 (选填“相同”或“不同”),另外小明的实验在设计方案上还存在另一个不足之处是 ;
(6)小华观察了小明的实验后,觉得拆装电压表操作过于麻烦,于是他设计了如图丁所示的电路图,认为不用拆接电压表就能测出L1和L2两端的电压,他的设计不合理的理由是 。
六.运用串联电路中的电压规律计算
高频易错点
1. 错误:串联两块电压表指针位置一致,读数直接相等
正确思路:测电源总电压选用大量程,测灯泡分压用小量程,读数存在 5 倍倍数关系。
2. 错误:开关断开后,电压表示数直接归零
正确思路:电压表两端仍连通电源两极时,断开开关依旧显示电源电压。
通用结论
总电压等于各元件分压之和;同一指针位置,大量程数值 ÷5 = 小量程电压。
随堂练习
1.如图所示,电源电压为6V,闭合开关S,电压表的示数为3.8V,则( )
A.L1两端的电压为2.2V
B.L2两端的电压为2.2V
C.若断开开关,电压表示数将变小
D.电源与L1两端的电压之和为3.8V
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R1、R2两端电压分别是( )
A.6V 7.5V B.7.5V 1.5V
C.1.5V 7.5V D.6V 1.5V
3.如图甲所示电路中,当闭合开关后,两个电压表指针偏转均为图乙所示,则电阻R1和R2两端的电压分别为( )
A.1.2V 6V B.6V 1.2V
C.1.2V 4.8V D.4.8V 1.2V
4.如图所示电路,灯泡L1和灯泡L2的连接方式是 联。将电压表接在灯泡L1两端,闭合开关,电压表示数为1.5V;将电压表接在灯泡L1右接线柱上的导线改接到灯泡L2的右接线柱上(图中虚线),电压表示数为2.9V,则电源电压为 V,灯泡L2两端的电压为 V。
5.如图甲所示,电路的电源电压为3V,闭合开关,两灯都发光,但L1的亮度比L2大,电压表示数为1V。则灯泡L2两端的电压为 V,通过L1的电流 L2的电流(选填“>”、“<”或“=”)。断开开关,电压表示数为 V。如图乙所示,为使灯L1、L2处于并联状态,应闭合开关 。
6.如图所示的电路,电源电压为12V,当开关S断开时,V1的示数为6V,V2的示数为8V,则L2两端的电压为 V,当开关S闭合时,V2的示数为4V,则L2两端的电压为 V,L3两端的电压为 V。
7.如图甲所示的电路中,电源电压不变,各元件完好。闭合开关S、S1,灯 发光,电压表V1和V2的示数均如图乙所示,则电源电压为 V;再断开开关S1电压表V1的示数变化了1V,此时灯泡L3两端的电压为 V。若用电流表A1和A2分别替换电压表V1和V2,仅闭合开关S,电流表A1的示数为1.6A,A2的示数为1A,若通过灯泡L2和L3的电流相等,则通过灯泡L1的电流为 A。
8.如图甲所示电路中,L1、L2为两只灯泡,电源由两节新干电池串联组成。要使灯L1与L2组成串联电路,应闭合开关 ,若此时电压表示数如图乙所示,则灯泡L2两端的电压为 V;若同时闭合开关S2和S3,则电压表示数为 V。
七.探究并联电路中的电压规律
高频易错点
1. 错误:并联新增灯泡,原有灯泡亮度不变
正确思路:电源存在内阻,并联用电器越多,路端电压越低,灯泡实际功率变小,亮度变暗。
2. 错误:并联灯泡规格不同,两端电压不相等
正确思路:并联电路所有支路两端电压都等于电源电压,与灯泡规格无关。
通用结论
并联各支路两端电压相等,公式:U=U₁=U₂。
随堂练习
1.小红和小东用小灯泡探究“串联电路和并联电路电压规律”。
(1)图甲中要测量L1两端电压,请用笔画线代替导线将实物图连接完整;
(2)闭合开关前电压表如图乙所示,其原因是电压表 ;处理好问题后,用电压表分别测ab、cd、ac间的电压,每次拆接电压表时,开关应处于 状态;
(3)小东用电压表测出电路两端的电压和小灯泡L1、L2两端的电压记录在下表中,由表中数据可得:在串联电路中,电压规律是 (用表格中的物理量符号表示);
实验次数
电路两端电压U/V
L1两端电压U1/V
L2两端电压U2/V
1
2.8
1.4
1.4
2
2.8
1.1
1.7
3
2.9
2.1
0.8
(4)如图甲所示,小东测量灯泡L1两端的电压之后, (选填“能”或“不能”)只将电压表接a点的导线改接到c点测L2两端的电压,理由是 ;
(5)小东将电压表并接在如图丙所示电路中的ab、cd和ad两端,测出一组数据后得出并联电路电压规律,此实验方案存在的不足之处是 ,改进方法 ;
(6)细心的小红发现,将同一只小灯泡分别接入图甲、丙两电路中的亮度不同,你认为小灯泡接在 (选填“甲”或“丙”)电路中会更亮些。(忽略电源电压的变化)
2.小明和小华在“探究串联电路电压的规律”时,设计了如图甲所示的电路。
(1)连接电路前,小明发现电压表指针如图乙,接下来他要对电压表进行的操作是 。
(2)测好L1两端电压,小明想保持电压表的B连接点不动,只断开A连接点,并改接到C连接点上,测量L2两端电压,她能否测出L2两端电压? (能/不能),理由是 。
(3)小明正确操作完成了实验,并把数据记录在表中。
分析实验数据得出两个实验结论:
UAB/V
UBC/V
UAC/V
1.4
1.4
2.8
①串联电路两端的电压等于各部分电路两端电压之和;
②串联电路中,各部分电路两端电压相等。
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,小明的实验不足之处是 。
(4)接着“探究并联电路电压的规律”时,小华发现了一个问题:在图丙两端再并联一个灯泡时,原来的两个小灯泡都变暗了,对于该现象,她认为再并联一个小灯泡后,原灯泡两端的电压变小而变暗,并对电压变小的原因提出以下两种猜想:
猜想1:导线损失的电压变大;
猜想2:电池两端的电压变小;
为检验其猜想,她又进行了如下实验:将电压表VA连接在电源两端,电压表VB连接在灯泡L1两端,读出开关闭合前电压表VA的示数,以及开关闭合后电压表VA和灯泡L1两端电压表VB的示数。然后分别将两个灯泡、三个灯泡并联在灯泡L1两端,进行多次实验(如图丁),实验数据记录如表所示:
灯泡
只数
电压表VA示数UA/V
电压表VB
示数UB/V
开关断开
开关闭合
1
3.0
2.75
2.72
2
3.0
2.63
2.53
3
3.0
2.43
2.30
根据表中数据回答:
①实验表明猜想1是 (选填“正确”或“错误”)的,猜想2是 (选填“正确”或“错误”)的。
②再并联一个灯泡后,导致灯泡两端实际电压变小的主要因素是 。简述你的理由: 。
3.如图1甲所示是小强连接的“串联电路”的实物图.
(1)在连接图1甲电路的过程中,下列几点要求中没有必要的是 ;
A.必须从电池的正极开始依次连接开关S、L1、L2、电池负极
B.每处接线都必须接牢
C.连接电路的过程中,开关应该是断开的
D.连接完毕要仔细检查电路,确认无误后再闭合开关
(2)如图1甲,当两灯亮后,若将L1从灯座上取下,L2会 (选填“熄灭”或“发光”),说明在串联电路中,各个用电器之间 (选填“互不”或“相互”)影响;
(3)如图1甲,若把一根导线接在小灯泡L2的两端,会看到小灯泡L1 (选填“熄灭”或“发光”),说明在串联电路中,一个用电器因短路而停止工作,其他用电器 (选填“不能”或“仍能”)工作;
(4)如图1乙所示,导线e只有一端连接在电源正极上,为了形成并联电路,小强需要把导线e的另一端连接到电路中的 (填下列选项);
A.A点
B.B点
C.C点
D.D点
(5)小明同学在“探究串联电路电压的规律”实验中,设计了如图2甲所示的电路。
①连接电路前,小明发现电压表指针如图2乙所示,接下来他要对电压表进行的操作是 。
②连好电路后,小明进行实验,并把数据记录在如表中。
UAB/V
UBC/V
UAC/V
2.0
2.0
4.0
③分析实验数据得出两个实验结论:
结论1:串联电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和
结论2:串联电路中,各部分用电器两端电压相等。
④小明和小华对实验进行讨论,小华认为结论2是错误的,造成结论错误的原因可能是 ,另外,小明的实验在设计方案上还存在另一个不足之处是 。
4.小海和小梅一起做“探究并联电路中电流的规律”实验。
(1)图甲是他们设计的电路图,图乙是他们测量电流时连接的实验电路,此时电流表测量的是 (A/B/C)处的电流。
(2)请在图乙中移动一根导线,测量另外一处的电流。在移动的导线上画“×”,并用笔画线代替导线连接正确的电路。移动后电流表测量的是 (A/B/C)处的电流。
位置
A
B
C
电流I/A
0.30
0.24
0.54
(3)小张同学测量时,闭合开关,发现指针向“0”刻度的左侧偏转,电流表连接存在的错误是 。
(4)测出三处的电流IA、IB、IC如表所示,由此得出初步结论(只写表达式) 。小梅指出:为了得出更普遍的规律,应当进行多次实验,操作方法是: 。
(5)老师收集到几个组的数据如表,对于测量数据的相关分析,以下说法中正确的两个说法是 。
组别
L1规格
L2规格
IA/A
IB/A
IC/A
1
甲
甲
0.12
0.12
0.24
2
乙
丙
0.15
0.21
0.35
3
甲
丁
0.12
0.14
0.27
4
甲
丁
0.16
0.18
0.34
A.第1组数据没有测量误差
B.分析多组数据是为了减小误差
C.选用不同规格的灯进行实验,可使结论更具普遍性
D.第3组和第4组数据的偏差可能是因为所用电源电压不同引起的。
八、并联电压、I-U 图像综合计算题型
高频易错点
1. 错误:小灯泡 I-U 图像为直线,电流与电压成正比
正确思路:定值电阻图像是过原点直线(成正比);小灯泡灯丝温度随电压升高变大,图像为曲线,不成正比。
2. 错误:串并联混用图像坐标取值,计算出错
正确思路:串联电路电流处处相等,取图像同一横坐标;并联电路电压相等,取同一纵坐标。
通用结论
并联电压全部相等;串联电流全部相等;小灯泡电阻随温度升高增大。
随堂练习
1.如图所示是小宁连接的电路,电源电压保持不变。闭合开关后,发现两灯都发光,电流表A1的示数为0.28A,电流表A2的示数为0.6A,电压表示数为3V。关于该电路的下列说法正确的是( )
A.电源电压为6V
B.通过灯L2的电流为0.32A
C.若拧下灯L2,灯L1仍可以发光,电流表A2的示数变大
D.若用导线连接L2两端,两灯均不亮,所有电表的示数均为零
2.在如图所示电路中,开关S闭合时,规格相同的灯泡L1、L2均能发光,图中甲、乙、丙为电表,粗心的小明在读数时只在纸上记录了如图所示数字,则下列说法中正确的是( )
A.L1和L2并联,甲、乙、丙示数分别为0.6V,1.2A,0.3A
B.L1和L2并联,电源电压为1.2V,通过L1、L2的电流分别为0.3A、0.6A
C.L1和L2串联,甲、乙、丙示数分别为0.3A、0.6V、1.2V
D.L1和L2串联,电路中的电流为0.6A,L1、L2两端的电压分别为0.3V、1.2V
3.如图所示是小宁连接的电路,电源电压保持不变。闭合开关后,发现两灯都发光,电流表A1的示数为0.28A,电流表A2的示数为0.6A,电压表示数为3V。关于该电路的下列说法正确的是( )
A.通过灯L2的电流为0.28A
B.电源电压为6V
C.若拧下灯L2,灯L1的亮度不变,有两个电表的示数保持不变
D.若用导线连接L2两端,两灯均不亮,所有电表的示数均为零
4.如图所示电路中,闭合开关S,电流表A1、A2的示数分别为0.3A和0.7A,电压表的示数为4.5V,下列说法错误的是( )
A.电源电压为4.5V
B.通过L1的电流为0.3A
C.通过L2的电流为0.7A
D.电压表可以测量L1两端电压
5.如图所示为定值电阻R和小灯泡L中电流随电压变化的图像,由图像可知( )
A.通过小灯泡L的电流与小灯泡L两端的电压成正比
B.通过定值电阻R的电流与定值电阻R两端的电压成反比
C.定值电阻R和小灯泡L并联接在2V的电源上,干路中的电流是0.6A
D.定值电阻R和小灯泡L串联接在8V的电源上,电路中的电流是0.6A
6.电路元件A和B中的电流与两端电压的关系如图所示,若将A、B并联后接在电压为2V的电源两端,干路中的电流是 A;若将A、B串联后接在3V电路中,电路中的电流是 A。
7.如图,甲图是小灯泡L和电阻R连接电路图,乙图是小灯泡L和电阻R中电流随电压变化的图像,则当电流表的示数为0.35A时,此时灯L的两端的电压为 V。
8.在如图所示的电路中,已知电源电压是8V,若在甲、乙两处分别接入电表,当开关S闭合后,两灯均能正常发光,通过L1、L2的(左边的为L1)电流分别是1A、2A,则甲表 表,示数为 ;乙表示数为 。
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