第十六章 探究电路(高效培优·单元复习讲义)物理新教材沪科版九年级全一册
2026-09-09
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摘要:
该初中物理第十六章“探究电路”复习讲义通过目录框架和目标导航表格系统构建知识体系,将电阻特性、欧姆定律、串并联规律等核心内容按“概念-实验-应用”逻辑梳理,用对比表格区分导体与绝缘体特性,以深化点拨突出电阻固有属性等重难点,助力物理观念形成。
讲义亮点在于“避坑指南”分角度突破易错点,如用“追下不追上”口诀判断滑动变阻器阻值变化,结合伏安法测电阻实验题培养科学探究能力。单元提升练习覆盖选择、计算等题型,基础题巩固概念,综合题提升科学思维,教师可据此实施分层教学,学生自主复习时能精准定位薄弱环节。
内容正文:
第十六章 探究电路
目录
01 本章复习·目标清单
02 教材精研·单元复习
考点01 电阻及导体、绝缘体、半导体、超导体
考点02 实验:探究电阻大小的影响因素
考点03 变阻器
考点04 实验:探究电流与电压、电阻的关系
考点05 欧姆定律
考点06 实验:伏安法测电阻
考点07 电阻的串联与并联规律
考点08 家庭电路的组成与连接
考点09 安全用电原则与触电防护
03 避坑指南·解题通法
角度01 电阻概念及影响因素
角度02 滑动变阻器接法与阻值变化判断
角度03 电流、电压、电阻探究实验误区
角度04 串并联电阻规律与欧姆定律应用
角度05 家庭电路与安全用电
04单元提升·精准练
目标导航
方法指导
1.理解电阻的定义、物理意义和固有属性,掌握电阻单位换算,区分导体、绝缘体、半导体、超导体的特性与应用。
2.通过实验探究,掌握电阻大小与材料、长度、横截面积、温度的关系,熟练运用控制变量法分析实验。
3.熟知滑动变阻器、电阻箱的构造、原理、接法和使用规范,能准确判断阻值变化,掌握生活应用场景。
4.熟练完成探究电流与电压、电阻关系的实验,掌握实验操作、变量控制、滑动变阻器作用及实验结论。
5.熟记欧姆定律内容、公式及适用条件,掌握公式变形,能规范解决简单电路计算问题,理解公式的同一性、同时性。
6.掌握伏安法测电阻的实验原理、步骤、数据处理方法,区分定值电阻与小灯泡电阻测量的差异,排查实验故障。
7.掌握串、并联电阻的规律、实质及分压、分流特点,能结合欧姆定律进行综合计算与电路分析。
8.熟悉家庭电路的组成、连接顺序和元件作用,掌握火线、零线、地线的区别及测电笔的正确使用。
9.了解触电类型与危害,熟记安全用电原则、触电急救和电气火灾处理方法,树立安全用电意识。
1.概念本质法:牢牢把握“电阻是导体本身属性,与电压、电流无关”核心本质,规避概念性误区。
2.控制变量法:本章所有探究实验核心方法,分析单一变量影响,固定其余变量,精准归纳实验规律。
3.模型记忆法:构建滑动变阻器接法、串并联电阻、欧姆定律计算固定解题模型,快速套用解题。
4.对比区分法:对比定值电阻与小灯泡测量差异、滑动变阻器与电阻箱区别、串并联电阻规律差异,厘清易混点。
5.实验溯源法:吃透三大核心实验,牢记操作规范、滑动变阻器作用、多次实验目的、故障排查技巧。
6.安全口诀法:熟记家庭电路接线、测电笔使用、安全用电口诀,快速判断用电正误。
考点01 电阻及导体、绝缘体、半导体、超导体
1.电阻
物理学中,把 叫做电阻,符号为R。电阻是描述导体导电性能的物理量,导体电阻越大,对电流的阻碍作用越强,相同电压下电路中电流越小;电阻越小,导电性能越好,电路中电流越大。
2.性质
电阻是 。导体的电阻大小由自身条件决定,与导体两端是否加电压、是否有电流通过、电压和电流的大小均无关。
3.单位及换算
(1)国际单位:欧姆,简称欧,符号Ω。
(2)常用单位:千欧(kΩ)、兆欧(MΩ)。
(3)换算关系:,。
4.常见物体电阻值参考
(1)1m长铜导线:电阻约百分之几欧,电路中可忽略不计;
(2)小灯泡灯丝:正常工作电阻几欧~十几欧;
(3)60W白炽灯:正常工作电阻约800Ω;
(4)电暖器、电烤箱发热体:电阻约几十欧。
5.电阻器
电阻器简称电阻,是电路中具有固定阻值的元件,主要作用是调节电路中的电流和电压,保护电路元件,电路中有专属标准符号。
6.导体、绝缘体、半导体与超导体
(1)导体: ,电阻较小,如铜、铁、铝、人体、大地、水溶液;
(2)绝缘体: ,电阻极大,如橡胶、塑料、玻璃、陶瓷、干木头;
(3)半导体: ,阻值可随温度、光照、杂质等外界条件改变,代表材料硅、锗,常用于芯片、传感器、二极管、三极管;
(4)超导体:部分材料在极低温度下,电阻变为0,无电阻电能损耗,可用于远距离输电、超导磁悬浮、高端电磁设备,无电流热效应。
【深化点拨】
1.电阻大小与电压、电流无任何关系,电压、电流只能计算电阻,不能决定电阻,是高频易错核心考点。
2.导体和绝缘体无绝对界限,条件改变可相互转化(如高温玻璃导电、潮湿木头导电)。
3.超导体电阻为零,不能用于制作电热器、灯丝等发热元件,仅适用于无损耗输电、磁悬浮设备。
考点02 实验:探究电阻大小的影响因素
1.实验信息
实验方法:控制变量法、转换法
实验器材:电源、开关、电流表、不同规格、不同材料的导体、导线若干
实验原理:在电压相同时,电路中电流越大,说明接入导体的电阻越小;电流越小,电阻越大,通过电流表示数间接反映电阻大小。
实验变量:导体的材料、长度、横截面积、温度。
2.完整实验结论
(1)材料、横截面积相同时, ;
(2)材料、长度相同时, ;
(3)长度、横截面积相同时, ;
(4)大多数金属导体, ;少数材料(如石墨)电阻随温度升高而减小。
3.高频考点与实验注意事项
(1)电阻大小仅由导体自身材料、长度、横截面积、温度四个因素决定,与电路参数无关;
(2)实验无需电压表,利用电流表示数判断电阻大小,是 的典型应用;
(3)多次更换不同规格导体实验,目的是 ,并非减小误差。
【深化点拨】
1.解题通用逻辑:越长越阻大、越细越阻大,金属升温阻变大。
2.实验中必须严格控制变量,探究长度影响时,保证材料、横截面积、温度完全相同,单一变量探究。
3.灯丝电阻随温度升高而增大,因此小灯泡电阻是变化的,无固定阻值。
考点03 变阻器
1.变阻器基础概念
变阻器是可以通过自身调节,改变接入电路中电阻大小的元件。常见分类: ,生活中台灯电位器、音响调音器均属于变阻器。
作用:改变电路中的电阻,从而改变电路电流和部分电路两端电压,同时保护电路。
2.滑动变阻器
(1)构造:绝缘瓷筒、密绕电阻丝、金属杆、滑片、四个接线柱(上2个、下2个),电阻丝表面绝缘,滑片接触处绝缘层已刮除,可导通电流。
(2)工作原理: 。
(3)接线规则: 。
①接两下接线柱:接入全部电阻丝,阻值最大且固定,相当于定值电阻,无法调节;
②接两上接线柱:接入金属杆,阻值几乎为0,相当于导线,无法调节;
③一上一下:可正常连续调节阻值。
(4)阻值变化规律:滑片 ,接入电阻丝变短,阻值变小;滑片 ,接入电阻丝变长,阻值变大。
(5)使用规范:
①闭合开关前,滑片必须移至 ,防止电路电流过大,保护元件;
②电路电流不得超过变阻器标注的最大允许电流,避免烧坏电阻丝;
③滑动变阻器 ,仅能实现连续无级调节。
3.电阻箱
(1)特点:可 ,但阻值调节不连续,只能按档位跳跃调节。
(2)读数方法:各档位数字×对应倍率,所有档位数值相加求和,即为接入电阻的阻值。
4.变阻器生活应用
台灯调光、音响调音、电热毯调温、风扇调速、智能仪器自动控流调压电路。
【深化点拨】
1.滑动变阻器阻值变化只看下方接线柱,与上方接线柱位置无关,是解题秒杀技巧。
2.闭合开关滑片移至最大阻值处,是所有电学实验的通用操作规范,必考操作。
3.滑动变阻器侧重“连续调节”,电阻箱侧重“精准读数”,二者优缺点互补。
考点04 实验:探究电流与电压、电阻的关系
1.实验基础信息
实验目的:1.电阻一定时,探究电流与电压的关系;2.电压一定时,探究电流与电阻的关系。
实验器材:电源、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、不同阻值定值电阻、导线若干。
实验方法:控制变量法
2.实验步骤
(1)探究电流与电压关系:保持定值电阻不变,调节滑动变阻器,改变电阻两端电压,记录多组电压、电流数据,分析正比关系;
(2)探究电流与电阻关系:更换不同阻值定值电阻, ,记录对应电流,分析反比关系。
3.实验结论
(1)电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 ;
(2)电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 。
4.高频易错点与注意事项
(1)电路连接:连接电路时开关必须 ,闭合开关前滑片移至最大阻值处;
(2)滑动变阻器双重作用:探究I-U关系——改变定值电阻两端电压,多次实验;探究I-R关系——保持定值电阻两端电压不变、保护电路;
(3)多次实验目的:避免实验偶然性,得出普遍规律,不是 ;
(4)禁止用小灯泡代替定值电阻:小灯泡灯丝电阻随温度变化,无法控制电阻恒定,实验结论无效。
【深化点拨】
1.实验结论表述必须严谨:电流随电压成正比、电流随电阻成反比,不能反说电压与电流成正比。
2.更换大电阻后,定值电阻两端电压会升高,需增大滑动变阻器接入阻值,才能保持电压不变。
3.本实验是欧姆定律的实验基础,所有结论必须满足“控制变量”前提。
考点05 欧姆定律
1.内容
一段导体中的电流,与 成正比,与 成反比。
2.公式与变形
核心公式:
变形公式:、
符号单位:I(电流)—A;U(电压)—V;R(电阻)—Ω。
3.适用条件与原则
(1)适用: (电能全部转化为内能),不适用于电动机等非纯电阻电路;
(2)同一性:I、U、R必须对应 、 ;
(3)同时性:三个物理量必须是 的电路状态。
4.应用
可实现已知两个电学量,计算第三个物理量;广泛应用于电路分析、酒驾检测仪、调光电路等生活场景。
【深化点拨】
1.变形公式是计算式,不是决定式,电阻大小与U、I无关。
2.电路动态分析核心:电压不变看电阻、电阻变化看电流,结合欧姆定律推导电路变化。
考点06 实验:伏安法测电阻
1.基础信息
实验目的:用电流表和电压表间接测量定值电阻、小灯泡的阻值。
实验原理:
实验器材:电源、开关、电流表、电压表、滑动变阻器、待测电阻、导线若干。
电路接法:电流表串联、电压表并联在待测电阻两端,滑动变阻器一上一下接线。
2.实验步骤与数据处理
(1)断开开关,连接电路,滑片移至最大阻值处;
(2)闭合开关,调节滑片,记录多组电压、电流数据;
(3)定值电阻:计算每组电阻值, ;
(4)小灯泡:计算各组电阻值, ,探究电阻随温度的变化规律。
3.滑动变阻器作用
通用作用: ;
细分作用:定值电阻实验——多次测量求平均值、减小误差;小灯泡实验——改变灯泡两端电压,探究电阻与温度的关系。
4.常见实验故障排查
(1)电流表无示数、电压表接近电源电压:待测电阻开路;
(2)电流表有示数、电压表无示数:待测电阻短路;
(3)电流表示数过小、电压接近电源电压:滑动变阻器阻值未调至最大。
【深化点拨】
1.定值电阻阻值恒定,多次测量为减小误差;小灯泡电阻随温度变化,多次测量为找规律,目的完全不同。
2.实验中电表正负接反、滑动变阻器接同上同下,均为典型操作错误。
考点07 电阻的串联与并联
1.电阻的串联
(1)规律:总电阻等于各分电阻之和,公式:(多电阻串联同理);
(2)实质:电阻串联相当于 ,因此总电阻 ;
(3)分压规律:串联电路中,各电阻两端电压与阻值 (大电阻分大电压)。
2.电阻的并联
(1)规律:总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,公式:;
(2)实质:电阻并联相当于 ,因此总电阻 ;
(3)分流规律:并联电路中,通过各电阻的电流与阻值 (大电阻过小电流)。
【深化点拨】
1.越串电阻越大、越并电阻越小,是串并联电阻核心解题口诀。
2.串联分压、并联分流规律,结合欧姆定律可解决绝大多数综合电路计算题。
考点08 家庭电路的组成与连接
1.电路组成与连接顺序
进户线→ →空气开关→分支电路(开关、插座、用电器)。
2.火线、零线、地线
(1)火线(L)、零线(N):火零之间电压 ,零线与大地电压为0V;
(2)地线(PE):连接大地,正常不带电,用于金属外壳用电器接地防护;
(3)三孔插座接线原则: 。
3.测电笔的使用
(1)使用方法:手接触 ,笔尖接触被测导线;
(2)现象:氖管发光为火线,不发光为零线;
(3)禁忌:手严禁接触笔尖金属体,防止触电。
【深化点拨】
1.控制用电器的开关必须接在火线上,断开开关,用电器彻底断电,保障安全。
2.金属外壳用电器必须接地,防止漏电引发触电事故。
考点09 安全用电原则与触电防护
1.触电原因与类型
(1)触电本质:人体接触火线,与零线或大地构成通路,有电流通过人体;
(2)常见类型:单线触电(火线+大地)、双线触电(火线+零线)。
2.安全用电原则
不接触低压带电体,不靠近高压带电体;湿手不碰开关电器;不超负荷用电;不私拉乱接电线;金属外壳用电器必须接地。
3.应急处理
(1)触电急救:先 ,再用绝缘物体挑开电线,施救触电者;
(2)电气火灾:先断电,再用干粉灭火器灭火, 。
【深化点拨】
1.所有家庭电路触电事故,均是人体直接或间接接触火线导致。
2.水是导体,潮湿环境极易引发触电,严禁带电泼水灭火、湿手操作电器。
角度01 电阻概念及影响因素
1.易错点梳理
(1)概念误区:误认为电压越大、电阻越大,电流越大、电阻越小;忽略电阻是导体固有属性。
(2)因素误区:混淆长度、横截面积对电阻的影响,记反阻值变化规律。
(3)材料误区:认为半导体、超导体可通用,不清楚各自特性与适用场景。
2.解题通法
(1)电阻判断:只看材料、长度、横截面积、温度,与电路参数无关;
(2)规律速记:长、细、高温(金属)→电阻大;短、粗、低温→电阻小;
(3)材料区分:导体导电、绝缘体能阻电、半导体可控导电、超导体零电阻。
1.(25-26九年级上·陕西西安·阶段检测)关于欧姆定律公式,可变形为。下列说法正确的是( )
A.导体的电阻与电压成正比
B.导体的电阻是导体本身的一种性质,电流、电压不影响电阻的大小
C.电阻一定时,导体的电压与通过导体的电流成正比
D.当导体两端的电压变为0V时,导体的电阻变为0Ω
2.(25-26九年级上·湖南岳阳·期中)下列有关电阻的说法正确的是( )
A.导体的电阻越小,表明导体的导电能力越弱
B.导体的电阻是导体本身的一种性质,与导体的材料、长度和横截面积等因素有关
C.导体中的电流为零时电阻也为零
D.导体的电阻与导体两端的电压成正比
3.(24-25九年级上·四川成都·期中)下列有关电阻的说法正确的是( )
A.常温下,材料和长度相同的导体,横截面积越小,电阻越大
B.导体的电阻与导体两端的电压成正比
C.导体中的电流为零时电阻也为零
D.导体的电阻越大,表明导体的导电能力越强
4.(25-26九年级上·安徽阜阳·期中)如图所示,、是同种材料、长度相同、横截面积不同的两段导体,其电阻分别为和,其大小关系是___________(选填“”“”或“”)。
5.(25-26九年级上·山东淄博·期中)小丽用如图甲所示的电路探究影响导体电阻大小的因素。导体A、B、D的横截面积为S,C的横截面积为2S,导体A、B、C的长度相同,如图乙所示。
(1)要研究横截面积对电阻的影响,在MN之间接入的两段导体应是_________。要研究材料对电阻的影响,在MN之间接入的两段导体应是_________。(以上两空选填导体的字母名称);
(2)在MN之间接入B、D两段导体,研究的是导体电阻与_________的关系;
(3)实验中可以通过观察_________来粗略地比较导体电阻的大小。若接入MN之间导体的阻值比较接近,无法依据这种方法判断阻值大小,请你提出一条解决方案:_________;
(4)完成探究后,小丽将一段镍铬合金丝接入MN之间,模拟一个简易调光台灯。当观察到小灯泡变暗时,可推断镍铬丝接入电路的长度变_________。
6.(25-26九年级上·宁夏吴忠·期末)小红和小明做“探究导体电阻大小与横截面积的关系”实验,他们准备在图中的A,B两点间接入研究的电阻丝,电源电压恒定,忽略灯丝电阻随温度变化的影响,使用电阻丝的规格如下:
序号
材料
长度
横截面积
1
碳钢合金丝
L
S
2
镍铬合金丝
L
S
3
镍铬合金丝
L
2S
4
镍铬合金丝
2L
S
(1)应选择序号为________________的两根电阻丝来探究。
(2)正确选择后,将所选电阻丝分别接入A,B两点间,闭合开关,通过观察________或________来比较电阻丝电阻的大小,实验中,两次电流表指针均有偏转,但第二次的示数大于第一次的示数,说明第二次接入电路的电阻丝的阻值________。(填“较大”或“较小”)。
(3)根据以上实验过程能得出的初步结论是:________________________________。
角度02 滑动变阻器接法与阻值变化判断
1.易错点梳理
(1)接法误区:误将同上、两下接法当作有效调节接法;
(2)阻值误区:判断滑片移动阻值变化时,错误参考上方接线柱;
(3)操作误区:闭合开关前未调至最大阻值处。
2.解题通法
(1)有效接法:唯一有效接法为“一上一下”;
(2)阻值速判:追下不追上,近小远大;
(3)实验必记:闭合开关前,滑片移至远离下接线柱的最大阻值处。
7.(26-27九年级上·全国·课后作业)在“用滑动变阻器改变小电动机的转速”的实验中,对于连接实验电路的注意事项,不必要的一项是( )
A.需将滑动变阻器“一上一下”接入电路中 B.开关闭合前,应把滑片移到变阻器阻值最大的位置
C.滑动变阻器应接在靠近电源正极的一端 D.不要使电流超过滑动变阻器允许通过的最大电流
8.(26-27九年级上·全国·课后作业)某学习小组在练习使用滑动变阻器时,准备连接如图所示的电路,N为导线待接入的一端。下列分析正确的是( )
A.当N接D时,能通过调节滑片P改变灯泡亮度
B.当N接B时,闭合开关前,滑片P应移动到最右端
C.当N接B时,闭合开关,滑片P向右移,灯泡将变暗
D.当N接A时,闭合开关,滑片P向左移,灯泡将变亮
9.(26-27九年级上·全国·课后作业)小明将完好的仪器连接成如图所示的电路(其中滑动变阻器的连线没有画出)。闭合开关进行实验时,发现小灯泡很亮且无论怎样移动滑片P小灯泡亮度不变,则滑动变阻器( )
A.可能是接线柱M、F分别连入了G、H B.可能是接线柱E、F分别连入了G、H
C.可能是接线柱E、N分别连入了G、H D.可能是接线柱M、N分别连入了G、H
10.(25-26九年级上·甘肃白银·期中)滑动变阻器是通过改变电路中电阻线的________来改变电阻的。如图所示,当把滑动变阻器的接线柱B与D接入电路时,要使变阻器连入电路部分的电阻值增大,则滑片P应向________端移动。当把滑动变阻器的接线柱B与C接入电路时,要使变阻器连入电路部分的电阻值增大,则滑片P应向________端移动。(选填“左”或“右”)
角度03 电流、电压、电阻探究实验误区
1.易错点梳理
(1)结论表述颠倒:误说电压与电流成正比、电阻与电流成反比;
(2)操作误区:更换定值电阻后,未调节滑片保持电压不变;
(3)目的误区:混淆多次实验找规律与减小误差的场景。
2.解题通法
(1)结论规范:电流随电压正比、电流随电阻反比,因果不可颠倒;
(2)变量控制:探究I-R关系,换大调大、换小调小(滑动变阻器阻值);
(3)目的区分:探究规律实验→避免偶然性;测量定值实验→减小误差。
11.(25-26九年级上·山东青岛·期中)小方在实验室探究“电流与电压的变化关系”,连接如图甲的电路,其中电源电压恒为3V,电阻Rₓ为10Ω。
(1)小方检查发现连接的电路中有一根导线连接错误,请在图中连接错误的那根导线上打“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确;
(2)改正错误后,实验前,如果发现电流表指针如图乙所示,则接下来的正确的操作是____________;
(3)正确操作后,闭合开关S开始实验,小方在实验中应保持电路中的________不变,通过移动变阻器的滑片P改变________;下表是小方记录的实验数据,通过分析可得出结论:____________________;
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
U/V
0.6
1.0
1.6
2.0
2.4
2.6
2.8
I/A
0.06
0.1
0.16
0.20
0.24
0.26
0.28
(4)该实验中,滑动变阻器阻值至少为________。
12.(25-26九年级上·山东淄博·期中)下图是小明同学探究电流与电压、电阻关系的电路,提供的器材有6V的电源一个,电流表(0~0.6A,0~3A)、电压表(0~3V,0~15V)各一个,开关一个,5Ω、10Ω、15Ω、30Ω的定值电阻各一个,“20Ω 1A”的滑动变阻器一个,导线若干(忽略导线电阻),以上实验器材完好无损,实验中数据读取准确无误。
实验次数
电阻R/Ω
电流I/A
1
5
0.6
2
10
0.3
3
15
0.24
(1)请你用笔画线代替导线,帮小明完成实物电路的连接。要求滑动变阻器滑片P向左移动时,电流表的示数变小,导线不能交叉。
(2)实验中,滑动变阻器具有保护电路的作用。另外,在探究电流与电压的关系时,通过移动滑片P来改变_________;在探究电流与电阻的关系时,通过移动滑片P来控制_________。
(3)探究电流与电阻的关系时,测得的几组数据如下表所示。由于操作不当,导致表中第_________次实验的数据存在错误,出错的原因是__________________。纠正错误以后,小明用30Ω的电阻替换15Ω电阻进行第4次实验,发现实验无法进行下去,为完成第4次实验,请给小明提出可行的解决方案(不限于提供的实验器材):___________________________
(4)利用该实验电路图也可以测量定值电阻的阻值,实验中也要进行多次测量,其目的是_________
13.(25-26九年级上·广西南宁·期中)小明同学利用如图甲所示的电路,探究“电流与电压、电阻的关系”,实验器材如下:学生电源(可调节电压)、电流表、电压表、开关各一个,定值电阻R(5Ω、10Ω、15Ω、25Ω),两个滑动变阻器“10Ω 0.6A”和“20Ω 1A”,导线若干。
(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应该移至________端(选填“左”或“右”);闭合开关后,发现电流表指针无偏转,电压表指针有明显偏转,原因可能是________;
A.电阻R断路 B.电阻R短路 C.滑动变阻器开路 D.滑动变阻器短路
(2)排除电路故障后,当电源电压为3V时,将5Ω的电阻接入电路后移动滑片,得到如图乙所示的图像。则小明选择的滑动变阻器应为________(选填“”或“”),由图像可得,电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成________。
(3)小明选用规格为“20Ω 1A”的滑动变阻器探究“电流与电阻的关系”时,
①将5Ω的电阻接入电路中,移动滑动变阻器的滑片使电流表示数如图丙所示,则定值电阻两端电压________V;
②将5Ω的电阻换成10Ω后,保持滑动变阻器滑片不动,电压表示数会________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
③换用25Ω的电阻接入电路时,为了使电压表示数仍为,电源电压应不高于________V。
角度04 串并联电阻规律与欧姆定律应用
1.易错点梳理
(1)规律记混:串阻变小、并阻变大的反向错误认知;
(2)计算误区:物理量不对应同一段电路、同一时刻;
(3)规律误用:串联分流、并联分压,混淆两大规律。
2.解题通法
(1)核心口诀:串联等流分压、电阻越串越大;并联等压分流、电阻越并越小;
(2)计算原则:先定电路连接方式,再找不变量,最后套用欧姆定律计算。
14.(25-26九年级上·山东淄博·期中)如图所示,是电阻甲和乙的U-I图像,分析图像,下列判断不正确的是( )
A.当甲两端的电压为0.5V时,通过它的电流为0.1A
B.当乙两端的电压为1V,其电阻值为2.5Ω
C.若甲和乙串联,电流为0.4A,则它们两端的总电压为3V
D.若甲和乙并联,电压为2.5V,则干路电流为0.5A
15.(25-26九年级上·山东东营·期中)如图甲为湿度表的简化工作原理图,电源电压恒为,定值电阻,R为湿敏电阻,其阻值随环境湿度的变化如图乙所示;电流表量程为“”,闭合开关,在保证电表安全的情况下,求:
(1)当电路中电压表的示数为1.5V时,求电流表的示数;
(2)当环境湿度为40%时,求电压表的示数;
(3)当电路中电流表的示数为时,电阻的阻值为多少?
(4)在保证两表安全的情况下,湿度表可以监测的最大湿度是多少?
16.(25-26九年级上·甘肃白银·期中)如图所示,的电阻是24欧,电源电压不变。
(1)当两个开关S都闭合时,电压表V2的示数是12伏,电流表的示数是0.8安,则电阻的阻值是多大?
(2)当两个开关S都断开时,电压表V1示数是2.4伏,电流表示数是多大?
17.(25-26九年级上·山东淄博·期中)如图1所示的电路中,电源电压不变。闭合开关S后,滑动变阻器的滑片P由a端移动到b端时,测得电阻R两端的电压U与通过R的电流I的变化关系如图2所示。
求:
(1)电源电压;
(2)R的阻值;
(3)变阻器的最大阻值。
角度05 家庭电路与安全用电易错点
1.易错点梳理
(1)接线误区:开关接零线、插座接线顺序错误;
(2)测电笔误区:手不接触笔尾金属体,导致检测失效;
(3)急救误区:电气火灾泼水灭火、直接触碰触电者。
2.解题通法
(1)接线规范:开关控火、左零右火上接地;
(2)安全原则:断电优先、绝缘施救、严禁湿操作、高压不靠近。
18.(24-25九年级上·福建福州·阶段检测)如图所示的家庭电路有A、B两个插座,将台灯接入A插座,灯不亮,改接到B插座时灯亮。用测电笔分别测试A插座的左右两孔,只有测右孔时氖管发光。若电路中只有一处故障,则故障可能是( )
A.进户火线断路 B.进户零线断路
C.导线bd断路 D.导线ac断路
19.(25-26九年级上·山东济南·阶段检测)如图所示所描述的用电现象中,符合安全用电的是( )
A.图甲:手指与测电笔笔尾的金属体接触 B.乙图为了方便接线,很多用电器共用一个插座
C.丙图将刚洗完的衣服晾晒在高压输电的电线上 D.丁图高压线断落后仍在高压输电的铁塔下玩耍
20.(25-26九年级上·云南·阶段检测)关于图中家庭电路和安全用电的说法,正确的是( )
A.图甲:插头绝缘层老化可能引起电路短路 B.图乙:使用测电笔时手要接触笔尖金属体
C.图丙:空气开关在电路中电流过大时不会切断电路 D.图丁:如果凳子是绝缘体,人不会触电
21.(25-26九年级上·山东日照·阶段检测)(1)小明想把家中带有开关的电灯和带有保险丝的三孔插座连接起来(如图所示),请你按照安全用电原则帮他正确连接电路。
(2)在家庭电路中有时会出现故障,我们可以采用不同的方法进行判断。
在如图所示的部分家庭电路中:闭合开关后,发现灯泡不亮,且保险丝没有熔断。某同学用试电笔测试如图的A、B、C、D四处,发现A、C、D这三处都能使试电笔的氖管发光,而B处不发光。那么可以判定故障是_______________。当开关S闭合后,发现灯泡L不亮,测试A、B两点时,氖管发光,则故障可能是_______________。当闭合时,灯泡闪亮一下后熄灭,而室内其他用电器仍正常工作,则灯泡处_______________。(选填“断路”或“短路”)。把断开开关的台灯插头刚刚插进插座时,干路中的保险丝立即被熔断,若导线均完好,则发生这种情况的最大可能是____________。
1.下列数据最符合实际情况的是( )
A.一节新干电池的电压约为1.5V B.手机电池的电压约为220V
C.家用电饭锅正常工作时的电流约为0.2A D.实验室小灯泡灯丝的电阻通常为
2.如图所示电路中,电源电压恒定。闭合开关S,小灯泡发光,将滑动变阻器的滑片P向右移动时,下列分析正确的是( )
A.小灯泡变亮,电流表示数变大 B.电压表与电流表示数比值变大
C.电流表示数变小,电压表示数变小 D.电流表示数变大,电压表示数不变
3.如图所示,闭合开关S,发现灯泡亮,不亮。调节变阻器滑片P,变亮,始终不亮。出现这一现象的原因可能是( )
A.滑动变阻器断路 B.滑动变阻器接触不良
C.灯泡短接 D.灯泡断路
4.如图所示,电源两极间电压保持不变,滑动变阻器的滑片P向b端移动过程中,下列判断正确的是( )
A.电流表、电压表示数都变大 B.电流表、电压表示数都变小
C.电流表示数变小,电压表示数变大 D.电流表示数变大,电压表示数变小
5.在如图所示电路中,断开、闭合,此时电流表示数为I,滑动变阻器接入电路的电阻值与定值电阻的电阻值相同。下列操作中,一定可以使电流表示数大于I的是( )
A.闭合,断开 B.闭合,向右滑动滑片P
C.减小电源电压,闭合 D.增大电源电压,向右滑动滑片P
6.“地磅”可检测货车是否超载,其工作原理如图所示:电路接通后,货车质量越大,与电阻丝R接触的滑片P下滑距离越大,由电表改装的显示器的示数也越大。已知:串联电路中的电流,等于电源两端电压除以各电阻之和;电源电压恒定不变。下列判断正确的是( )
A.“显示器”由电压表改装而成 B.车质量越大,R连入电路的电阻越大
C.单刀开关“3”应与“1”连接 D.车质量越大,通过的电流就越大
7.小明按照图甲的电路来探究电流与电阻的关系,电源电压恒为5V,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~3V,实验中用到的定值电阻有5Ω、10Ω、15Ω、25Ω、30Ω各1个。图乙是小明根据实验数据绘制的I-R图像。关于此实验的分析,下列说法错误的是( )
A.将5Ω的电阻换成10Ω,为使电压保持不变,应将滑片向右移
B.在这5次实验中,滑动变阻器接入电路的最大和最小阻值之比为6:1
C.为了完成这5次实验,选用的滑动变阻器规格可以是“20Ω2A”
D.该实验结论为:导体中的电流与电阻成反比
8.如图所示,电源电压为18V且保持不变,小灯泡L标有“6V 0.5A”字样,定值电阻的阻值为90Ω,滑动变阻器的规格为“?Ω 0.6A”电流表的量程为,电压表的量程为。当只闭合开关S,滑动变阻器的滑片P置于中点时,灯泡L正常发光(不考虑灯丝电阻的变化)。在各元件安全的情况下,则下列说法正确的是( )
①滑动变阻器的最大阻值为24Ω
②只闭合开关S、、,电流表的最大示数是3A
③只闭合开关S、,小灯泡L两端的电压变化范围是
④只闭合开关S、,滑动变阻器两端的电压变化范围是
A.③ B.③④ C.①④ D.②③④
9.从微观世界到无垠宇宙,人们一直在探索着自然的奥秘,1897年,物理学家汤姆孙发现了电子,揭示了_________是可分的。最先发现电流与电压电阻关系的物理学家是_________,人们为了纪念他,以他的名字作为物理量_________的单位。
10.某油量表的工作原理如图所示,当油箱内油面下降时,浮标向下运动,使滑动变阻器R接入电路中的电阻___________,由电流表改造的油量表示数___________。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
11.如图甲所示,当开关S由接1位置转到接2位置时,电路中电压表和电流表两次的示数对应乙图中的坐标点“1”和“2”。由此可知,当开关S接1位置时,电源电压为___________V;当开关S接2位置时,通过灯泡L1的电流为___________A,灯泡L2两端的电压为___________V。
12.如图所示,电源电压恒定不变。
(1)滑动变阻器R3的滑片位于最右端,S1闭合,S2、S3断开时,电压表V1的示数为12V。电源电压为____________V;
(2)将滑动变阻器的滑片调至某位置,同时闭合开关S1、S2、S3,此时通过R3的电流为1.6A,电流表A示数为2A。通过R2的电流为____________A,电压表V2示数为____________V;
(3)仅闭合开关S1,将滑动变阻器的滑片从最右端移至某处,电压表V1示数变化了4V。电压表V2示数为____________V。
13.实践小组的同学们进行“伏安法测小灯泡电阻”的实验,小灯泡的正常工作电压为2.5V(阻值约为10Ω),滑动变阻器规格为“20Ω 1A”。
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整。(导线不得交叉)
(2)连接电路后,闭合开关,灯泡不亮,电流表和电压表都有较小的示数,无论怎样移动滑片,灯泡都不发光,两表示数均无变化,其原因可能是:____________。
A.灯泡短路 B.灯泡断路 C.滑动变阻器接的是下端两接线柱
(3)经检查无误后,接通电路,向左移动滑动变阻器的滑片P,观察到电压表示数为2.5V,表明小灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的阻值为____________Ω。(结果保留一位小数)
(4)实验结束后,小组同学根据实验数据,绘制了如图丙所示的图像,分析图像结合灯泡亮度情况,可得出结论:________________。
(5)小雨想利用如图所示的电路测量未知电阻Rₓ的大小(R0阻值已知)。下面是他的实验过程,请你帮他完成实验。
①闭合开关S和S1,断开S2,读出此时电压表的示数为U1;
②只闭合____________,读出此时电压表的示数为U2;
③未知电阻阻值的表达式为:Rₓ=____________。
14.某实验小组探究电流与电压和电阻的关系。实验中电源电压恒为3V,滑动变阻器最大阻值为20Ω。
(1)他们先用5Ω定值电阻探究电流与电压的关系,实验电路图如图所示。
①按电路图连接好实物图。
②检查完毕后,闭合开关,调节滑动变阻器,记录了5组数据。并根据描出的5个数据点画出定值电阻的图像。分析图象可得出结论:________;
(2)接着他们又准备了阻值为10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的四个定值电阻,探究电流与电阻的关系,每次更换定值电阻后需要调节滑动变阻器,其目的是________,实验小组分别提出了0.5V、1V、1.5V和2V四个电压值,为使实验顺利进行,你认为应选这四个电压值中的________V。
(3)某同学利用另外一套装置完成上述实验,得到下列一组数据:
电压(伏)
电阻(欧)
电流(安)
3
5
0.6
10
0.3
15
0.2
分析表1所列数据可以得到的结论是:________。
15.如图所示,电源电压9V恒定不变,,灯L标有“8V 0.8A”(灯泡电阻不变)字样,滑动变阻器标有“45Ω 2A”字样。若电流表量程为0~3A,电压表的量程为0~6V。在保证电路安全的情况下,求:
(1)只闭合时,电流表的示数;
(2)只闭合时,滑动变阻器的取值范围;
(3)任意闭合开关和移动滑片,电流表示数的最大值和最小值之比。
16.如图甲所示是实验室的一种数字多用表,用它可以直接测量电阻,其工作原理如图乙所示,由电流表A、电源和调零变阻器组成。M、N为表笔,测量时分别接在待测电阻两端,通过电流表示数反映M、N间电阻大小。使用前需调零,即将M、N短接,调节变阻器使电流表满偏,此时M、N间的电阻为0Ω。已知电源电压为3V,电源和电流表内阻不计,调零时变阻器接入电路的阻值为20Ω。求:
(1)电流表的满偏电流I;
(2)保持调零变阻器的阻值不变,当在M、N之间接一待测电阻多大时,电流表A示数恰为50mA;
(3)数字多用表使用一段时间后,电源电压有所降低。小明对其重新调零后,用该表测量阻值分别为40Ω、50Ω的标准电阻时,电流表示数的分别为30mA、25mA;他用此表再去测另一未知电阻,此时电流表示数为50mA,则该未知电阻的实际阻值。
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第十六章 探究电路
目录
01 本章复习·目标清单
02 教材精研·单元复习
考点01 电阻及导体、绝缘体、半导体、超导体
考点02 实验:探究电阻大小的影响因素
考点03 变阻器
考点04 实验:探究电流与电压、电阻的关系
考点05 欧姆定律
考点06 实验:伏安法测电阻
考点07 电阻的串联与并联规律
考点08 家庭电路的组成与连接
考点09 安全用电原则与触电防护
03 避坑指南·解题通法
角度01 电阻概念及影响因素
角度02 滑动变阻器接法与阻值变化判断
角度03 电流、电压、电阻探究实验误区
角度04 串并联电阻规律与欧姆定律应用
角度05 家庭电路与安全用电
04单元提升·精准练
目标导航
方法指导
1.理解电阻的定义、物理意义和固有属性,掌握电阻单位换算,区分导体、绝缘体、半导体、超导体的特性与应用。
2.通过实验探究,掌握电阻大小与材料、长度、横截面积、温度的关系,熟练运用控制变量法分析实验。
3.熟知滑动变阻器、电阻箱的构造、原理、接法和使用规范,能准确判断阻值变化,掌握生活应用场景。
4.熟练完成探究电流与电压、电阻关系的实验,掌握实验操作、变量控制、滑动变阻器作用及实验结论。
5.熟记欧姆定律内容、公式及适用条件,掌握公式变形,能规范解决简单电路计算问题,理解公式的同一性、同时性。
6.掌握伏安法测电阻的实验原理、步骤、数据处理方法,区分定值电阻与小灯泡电阻测量的差异,排查实验故障。
7.掌握串、并联电阻的规律、实质及分压、分流特点,能结合欧姆定律进行综合计算与电路分析。
8.熟悉家庭电路的组成、连接顺序和元件作用,掌握火线、零线、地线的区别及测电笔的正确使用。
9.了解触电类型与危害,熟记安全用电原则、触电急救和电气火灾处理方法,树立安全用电意识。
1.概念本质法:牢牢把握“电阻是导体本身属性,与电压、电流无关”核心本质,规避概念性误区。
2.控制变量法:本章所有探究实验核心方法,分析单一变量影响,固定其余变量,精准归纳实验规律。
3.模型记忆法:构建滑动变阻器接法、串并联电阻、欧姆定律计算固定解题模型,快速套用解题。
4.对比区分法:对比定值电阻与小灯泡测量差异、滑动变阻器与电阻箱区别、串并联电阻规律差异,厘清易混点。
5.实验溯源法:吃透三大核心实验,牢记操作规范、滑动变阻器作用、多次实验目的、故障排查技巧。
6.安全口诀法:熟记家庭电路接线、测电笔使用、安全用电口诀,快速判断用电正误。
考点01 电阻及导体、绝缘体、半导体、超导体
1.电阻
物理学中,把 导体对电流的阻碍作用 叫做电阻,符号为R。电阻是描述导体导电性能的物理量,导体电阻越大,对电流的阻碍作用越强,相同电压下电路中电流越小;电阻越小,导电性能越好,电路中电流越大。
2.性质
电阻是 导体本身的一种固有性质 。导体的电阻大小由自身条件决定,与导体两端是否加电压、是否有电流通过、电压和电流的大小均无关。
3.单位及换算
(1)国际单位:欧姆,简称欧,符号Ω。
(2)常用单位:千欧(kΩ)、兆欧(MΩ)。
(3)换算关系:,。
4.常见物体电阻值参考
(1)1m长铜导线:电阻约百分之几欧,电路中可忽略不计;
(2)小灯泡灯丝:正常工作电阻几欧~十几欧;
(3)60W白炽灯:正常工作电阻约800Ω;
(4)电暖器、电烤箱发热体:电阻约几十欧。
5.电阻器
电阻器简称电阻,是电路中具有固定阻值的元件,主要作用是调节电路中的电流和电压,保护电路元件,电路中有专属标准符号。
6.导体、绝缘体、半导体与超导体
(1)导体: 容易导电的材料 ,电阻较小,如铜、铁、铝、人体、大地、水溶液;
(2)绝缘体: 不容易导电的材料 ,电阻极大,如橡胶、塑料、玻璃、陶瓷、干木头;
(3)半导体: 导电性能介于导体和绝缘体之间 ,阻值可随温度、光照、杂质等外界条件改变,代表材料硅、锗,常用于芯片、传感器、二极管、三极管;
(4)超导体:部分材料在极低温度下,电阻变为0,无电阻电能损耗,可用于远距离输电、超导磁悬浮、高端电磁设备,无电流热效应。
【深化点拨】
1.电阻大小与电压、电流无任何关系,电压、电流只能计算电阻,不能决定电阻,是高频易错核心考点。
2.导体和绝缘体无绝对界限,条件改变可相互转化(如高温玻璃导电、潮湿木头导电)。
3.超导体电阻为零,不能用于制作电热器、灯丝等发热元件,仅适用于无损耗输电、磁悬浮设备。
考点02 实验:探究电阻大小的影响因素
1.实验信息
实验方法:控制变量法、转换法
实验器材:电源、开关、电流表、不同规格、不同材料的导体、导线若干
实验原理:在电压相同时,电路中电流越大,说明接入导体的电阻越小;电流越小,电阻越大,通过电流表示数间接反映电阻大小。
实验变量:导体的材料、长度、横截面积、温度。
2.完整实验结论
(1)材料、横截面积相同时, 导体长度越长,电阻越大 ;
(2)材料、长度相同时, 导体横截面积越小,电阻越大 ;
(3)长度、横截面积相同时, 不同材料的导体,电阻一般不同 ;
(4)大多数金属导体, 温度越高,电阻越大 ;少数材料(如石墨)电阻随温度升高而减小。
3.高频考点与实验注意事项
(1)电阻大小仅由导体自身材料、长度、横截面积、温度四个因素决定,与电路参数无关;
(2)实验无需电压表,利用电流表示数判断电阻大小,是 转换法 的典型应用;
(3)多次更换不同规格导体实验,目的是 避免实验偶然性,得出普遍规律 ,并非减小误差。
【深化点拨】
1.解题通用逻辑:越长越阻大、越细越阻大,金属升温阻变大。
2.实验中必须严格控制变量,探究长度影响时,保证材料、横截面积、温度完全相同,单一变量探究。
3.灯丝电阻随温度升高而增大,因此小灯泡电阻是变化的,无固定阻值。
考点03 变阻器
1.变阻器基础概念
变阻器是可以通过自身调节,改变接入电路中电阻大小的元件。常见分类: 滑动变阻器、电阻箱 ,生活中台灯电位器、音响调音器均属于变阻器。
作用:改变电路中的电阻,从而改变电路电流和部分电路两端电压,同时保护电路。
2.滑动变阻器
(1)构造:绝缘瓷筒、密绕电阻丝、金属杆、滑片、四个接线柱(上2个、下2个),电阻丝表面绝缘,滑片接触处绝缘层已刮除,可导通电流。
(2)工作原理: 通过改变接入电路中电阻丝的长度,改变接入电路的电阻大小 。
(3)接线规则: 一上一下接线 。
①接两下接线柱:接入全部电阻丝,阻值最大且固定,相当于定值电阻,无法调节;
②接两上接线柱:接入金属杆,阻值几乎为0,相当于导线,无法调节;
③一上一下:可正常连续调节阻值。
(4)阻值变化规律:滑片 靠近下方接线柱 ,接入电阻丝变短,阻值变小;滑片 远离下方接线柱 ,接入电阻丝变长,阻值变大。
(5)使用规范:
①闭合开关前,滑片必须移至 阻值最大处 ,防止电路电流过大,保护元件;
②电路电流不得超过变阻器标注的最大允许电流,避免烧坏电阻丝;
③滑动变阻器 不能读出具体阻值 ,仅能实现连续无级调节。
3.电阻箱
(1)特点:可 直接读出接入电路的具体阻值 ,但阻值调节不连续,只能按档位跳跃调节。
(2)读数方法:各档位数字×对应倍率,所有档位数值相加求和,即为接入电阻的阻值。
4.变阻器生活应用
台灯调光、音响调音、电热毯调温、风扇调速、智能仪器自动控流调压电路。
【深化点拨】
1.滑动变阻器阻值变化只看下方接线柱,与上方接线柱位置无关,是解题秒杀技巧。
2.闭合开关滑片移至最大阻值处,是所有电学实验的通用操作规范,必考操作。
3.滑动变阻器侧重“连续调节”,电阻箱侧重“精准读数”,二者优缺点互补。
考点04 实验:探究电流与电压、电阻的关系
1.实验基础信息
实验目的:1.电阻一定时,探究电流与电压的关系;2.电压一定时,探究电流与电阻的关系。
实验器材:电源、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、不同阻值定值电阻、导线若干。
实验方法:控制变量法
2.实验步骤
(1)探究电流与电压关系:保持定值电阻不变,调节滑动变阻器,改变电阻两端电压,记录多组电压、电流数据,分析正比关系;
(2)探究电流与电阻关系:更换不同阻值定值电阻, 调节滑动变阻器保持电阻两端电压不变 ,记录对应电流,分析反比关系。
3.实验结论
(1)电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 正比 ;
(2)电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 反比 。
4.高频易错点与注意事项
(1)电路连接:连接电路时开关必须 断开 ,闭合开关前滑片移至最大阻值处;
(2)滑动变阻器双重作用:探究I-U关系——改变定值电阻两端电压,多次实验;探究I-R关系——保持定值电阻两端电压不变、保护电路;
(3)多次实验目的:避免实验偶然性,得出普遍规律,不是 减小误差 ;
(4)禁止用小灯泡代替定值电阻:小灯泡灯丝电阻随温度变化,无法控制电阻恒定,实验结论无效。
【深化点拨】
1.实验结论表述必须严谨:电流随电压成正比、电流随电阻成反比,不能反说电压与电流成正比。
2.更换大电阻后,定值电阻两端电压会升高,需增大滑动变阻器接入阻值,才能保持电压不变。
3.本实验是欧姆定律的实验基础,所有结论必须满足“控制变量”前提。
考点05 欧姆定律
1.内容
一段导体中的电流,与 加在这段导体两端的电压 成正比,与 导体的电阻 成反比。
2.公式与变形
核心公式:
变形公式:、
符号单位:I(电流)—A;U(电压)—V;R(电阻)—Ω。
3.适用条件与原则
(1)适用: 纯电阻电路 (电能全部转化为内能),不适用于电动机等非纯电阻电路;
(2)同一性:I、U、R必须对应 同一段电路 、 同一个用电器 ;
(3)同时性:三个物理量必须是 同一时刻 的电路状态。
4.应用
可实现已知两个电学量,计算第三个物理量;广泛应用于电路分析、酒驾检测仪、调光电路等生活场景。
【深化点拨】
1.变形公式是计算式,不是决定式,电阻大小与U、I无关。
2.电路动态分析核心:电压不变看电阻、电阻变化看电流,结合欧姆定律推导电路变化。
考点06 实验:伏安法测电阻
1.基础信息
实验目的:用电流表和电压表间接测量定值电阻、小灯泡的阻值。
实验原理:
实验器材:电源、开关、电流表、电压表、滑动变阻器、待测电阻、导线若干。
电路接法:电流表串联、电压表并联在待测电阻两端,滑动变阻器一上一下接线。
2.实验步骤与数据处理
(1)断开开关,连接电路,滑片移至最大阻值处;
(2)闭合开关,调节滑片,记录多组电压、电流数据;
(3)定值电阻:计算每组电阻值, 求平均值减小偶然误差 ;
(4)小灯泡:计算各组电阻值, 不求平均值 ,探究电阻随温度的变化规律。
3.滑动变阻器作用
通用作用: 保护电路 ;
细分作用:定值电阻实验——多次测量求平均值、减小误差;小灯泡实验——改变灯泡两端电压,探究电阻与温度的关系。
4.常见实验故障排查
(1)电流表无示数、电压表接近电源电压:待测电阻开路;
(2)电流表有示数、电压表无示数:待测电阻短路;
(3)电流表示数过小、电压接近电源电压:滑动变阻器阻值未调至最大。
【深化点拨】
1.定值电阻阻值恒定,多次测量为减小误差;小灯泡电阻随温度变化,多次测量为找规律,目的完全不同。
2.实验中电表正负接反、滑动变阻器接同上同下,均为典型操作错误。
考点07 电阻的串联与并联
1.电阻的串联
(1)规律:总电阻等于各分电阻之和,公式:(多电阻串联同理);
(2)实质:电阻串联相当于 增加导体长度 ,因此总电阻 大于任意一个分电阻 ;
(3)分压规律:串联电路中,各电阻两端电压与阻值 成正比 (大电阻分大电压)。
2.电阻的并联
(1)规律:总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,公式:;
(2)实质:电阻并联相当于 增加导体横截面积 ,因此总电阻 小于任意一个分电阻 ;
(3)分流规律:并联电路中,通过各电阻的电流与阻值 成反比 (大电阻过小电流)。
【深化点拨】
1.越串电阻越大、越并电阻越小,是串并联电阻核心解题口诀。
2.串联分压、并联分流规律,结合欧姆定律可解决绝大多数综合电路计算题。
考点08 家庭电路的组成与连接
1.电路组成与连接顺序
进户线→ 电能表 →空气开关→分支电路(开关、插座、用电器)。
2.火线、零线、地线
(1)火线(L)、零线(N):火零之间电压 220V ,零线与大地电压为0V;
(2)地线(PE):连接大地,正常不带电,用于金属外壳用电器接地防护;
(3)三孔插座接线原则: 左零右火上接地 。
3.测电笔的使用
(1)使用方法:手接触 笔尾金属体 ,笔尖接触被测导线;
(2)现象:氖管发光为火线,不发光为零线;
(3)禁忌:手严禁接触笔尖金属体,防止触电。
【深化点拨】
1.控制用电器的开关必须接在火线上,断开开关,用电器彻底断电,保障安全。
2.金属外壳用电器必须接地,防止漏电引发触电事故。
考点09 安全用电原则与触电防护
1.触电原因与类型
(1)触电本质:人体接触火线,与零线或大地构成通路,有电流通过人体;
(2)常见类型:单线触电(火线+大地)、双线触电(火线+零线)。
2.安全用电原则
不接触低压带电体,不靠近高压带电体;湿手不碰开关电器;不超负荷用电;不私拉乱接电线;金属外壳用电器必须接地。
3.应急处理
(1)触电急救:先 切断电源 ,再用绝缘物体挑开电线,施救触电者;
(2)电气火灾:先断电,再用干粉灭火器灭火, 严禁泼水救火 。
【深化点拨】
1.所有家庭电路触电事故,均是人体直接或间接接触火线导致。
2.水是导体,潮湿环境极易引发触电,严禁带电泼水灭火、湿手操作电器。
角度01 电阻概念及影响因素
1.易错点梳理
(1)概念误区:误认为电压越大、电阻越大,电流越大、电阻越小;忽略电阻是导体固有属性。
(2)因素误区:混淆长度、横截面积对电阻的影响,记反阻值变化规律。
(3)材料误区:认为半导体、超导体可通用,不清楚各自特性与适用场景。
2.解题通法
(1)电阻判断:只看材料、长度、横截面积、温度,与电路参数无关;
(2)规律速记:长、细、高温(金属)→电阻大;短、粗、低温→电阻小;
(3)材料区分:导体导电、绝缘体能阻电、半导体可控导电、超导体零电阻。
1.(25-26九年级上·陕西西安·阶段检测)关于欧姆定律公式,可变形为。下列说法正确的是( )
A.导体的电阻与电压成正比
B.导体的电阻是导体本身的一种性质,电流、电压不影响电阻的大小
C.电阻一定时,导体的电压与通过导体的电流成正比
D.当导体两端的电压变为0V时,导体的电阻变为0Ω
【答案】B
【解析】电阻是导体本身的一种属性,与材料、长度、横截面积、温度有关,与电压、电流无关,故当导体两端的电压变为0V时,导体的电阻保持不变,不为0Ω,故B正确,ACD错误,故选B。
2.(25-26九年级上·湖南岳阳·期中)下列有关电阻的说法正确的是( )
A.导体的电阻越小,表明导体的导电能力越弱
B.导体的电阻是导体本身的一种性质,与导体的材料、长度和横截面积等因素有关
C.导体中的电流为零时电阻也为零
D.导体的电阻与导体两端的电压成正比
【答案】B
【解析】A.导体的电阻越小,表明导体对电流的阻碍作用越弱,导电能力越强,故A错误;
BCD.电阻是导体本身的一种性质,与导体的材料、长度和横截面积等因素有关,与是否有电流无关,与导体两端的电压也无关,故B正确,CD错误。
故选B。
3.(24-25九年级上·四川成都·期中)下列有关电阻的说法正确的是( )
A.常温下,材料和长度相同的导体,横截面积越小,电阻越大
B.导体的电阻与导体两端的电压成正比
C.导体中的电流为零时电阻也为零
D.导体的电阻越大,表明导体的导电能力越强
【答案】A
【解析】A.根据导体电阻的影响规律,常温下,材料和长度相同的导体,电阻大小与横截面积成反比,即横截面积越小,电阻越大,故A正确;
B.导体的电阻是导体本身的一种性质,与导体两端的电压大小无关,不能说电阻与电压成正比,故B错误;
C.导体的电阻由自身材料、长度、横截面积和温度决定,与导体中是否有电流无关,电流为零时电阻不为零,故C错误;
D.导体的电阻是导体对电流的阻碍作用,电阻越大,阻碍作用越强,导电能力越弱,故D错误。
故选A。
4.(25-26九年级上·安徽阜阳·期中)如图所示,、是同种材料、长度相同、横截面积不同的两段导体,其电阻分别为和,其大小关系是___________(选填“”“”或“”)。
【答案】>
【解析】材料、长度相同时,横截面积越小,导体的电阻越大。由图可知,两段导体材料、长度相同,AB段横截面积小于BC段,故。
5.(25-26九年级上·山东淄博·期中)小丽用如图甲所示的电路探究影响导体电阻大小的因素。导体A、B、D的横截面积为S,C的横截面积为2S,导体A、B、C的长度相同,如图乙所示。
(1)要研究横截面积对电阻的影响,在MN之间接入的两段导体应是_________。要研究材料对电阻的影响,在MN之间接入的两段导体应是_________。(以上两空选填导体的字母名称);
(2)在MN之间接入B、D两段导体,研究的是导体电阻与_________的关系;
(3)实验中可以通过观察_________来粗略地比较导体电阻的大小。若接入MN之间导体的阻值比较接近,无法依据这种方法判断阻值大小,请你提出一条解决方案:_________;
(4)完成探究后,小丽将一段镍铬合金丝接入MN之间,模拟一个简易调光台灯。当观察到小灯泡变暗时,可推断镍铬丝接入电路的长度变_________。
【答案】(1)BC AB (2)长度 (3)灯泡的亮度 在电路中串联接入一个电流表,通过电流表示数的大小来比较电阻的大小 (4)长
【解析】(1)根据控制变量法,研究横截面积对电阻的影响时,需要控制导体的材料、长度完全相同,仅横截面积不同,符合条件的是B、C;
研究材料对电阻的影响时,需要控制导体的长度、横截面积完全相同,仅材料不同,符合条件的是A、B。
(2)导体B、D的材料、横截面积都相同,只有长度不同,因此是探究电阻与导体长度的关系。
(3)实验用转换法,将不易直接观测的电阻大小转换为容易观察的小灯泡亮度:接入的电阻越大,电路电流越小,灯泡越暗。
如果不同导体阻值接近,电路电流差异很小,灯泡亮度变化不明显,可以串联电流表,通过精确的电流表示数判断电阻大小。
(4)小灯泡变暗说明电路电流变小,对应接入的镍铬合金丝电阻变大。在材料、横截面积不变时,导体长度越长电阻越大,因此镍铬丝接入电路的长度变长。
6.(25-26九年级上·宁夏吴忠·期末)小红和小明做“探究导体电阻大小与横截面积的关系”实验,他们准备在图中的A,B两点间接入研究的电阻丝,电源电压恒定,忽略灯丝电阻随温度变化的影响,使用电阻丝的规格如下:
序号
材料
长度
横截面积
1
碳钢合金丝
L
S
2
镍铬合金丝
L
S
3
镍铬合金丝
L
2S
4
镍铬合金丝
2L
S
(1)应选择序号为________________的两根电阻丝来探究。
(2)正确选择后,将所选电阻丝分别接入A,B两点间,闭合开关,通过观察________或________来比较电阻丝电阻的大小,实验中,两次电流表指针均有偏转,但第二次的示数大于第一次的示数,说明第二次接入电路的电阻丝的阻值________。(填“较大”或“较小”)。
(3)根据以上实验过程能得出的初步结论是:________________________________。
【答案】(1)2、3 (2)电流表的示数 小灯泡的亮度 较小 (3)当导体的材料、长度相同时,导体的横截面积越大,电阻越小。
【解析】(1)探究导体电阻与横截面积的关系,要控制材料、长度相同,横截面积不同,由表格数据可知,2和3都是镍铬合金丝,长度都为L,横截面积不同,因此选2、3。
(2)[1] [2]电路中接入材料、长度相同,横截面积不同的电阻丝,电阻丝对电流的阻碍作用不同,流过电路中的电流大小不同,电流越大,电流表的示数越大,小灯泡越亮,因此可以通过比较电流表的示数或小灯泡的亮度来比较电阻丝电阻的大小。
[3]第二次电流表的示数大,说明流过电路中的电流大,电阻丝对电流的阻碍作用小,即接入电路的电阻丝的阻值较小。
(3)根据小问(1)的探究,2和3都镍铬合金丝,长度都为L,3的横截面积大,阻值小,因此初步结论为:当导体的材料、长度相同时,导体的横截面积越大,电阻越小。
角度02 滑动变阻器接法与阻值变化判断
1.易错点梳理
(1)接法误区:误将同上、两下接法当作有效调节接法;
(2)阻值误区:判断滑片移动阻值变化时,错误参考上方接线柱;
(3)操作误区:闭合开关前未调至最大阻值处。
2.解题通法
(1)有效接法:唯一有效接法为“一上一下”;
(2)阻值速判:追下不追上,近小远大;
(3)实验必记:闭合开关前,滑片移至远离下接线柱的最大阻值处。
7.(26-27九年级上·全国·课后作业)在“用滑动变阻器改变小电动机的转速”的实验中,对于连接实验电路的注意事项,不必要的一项是( )
A.需将滑动变阻器“一上一下”接入电路中 B.开关闭合前,应把滑片移到变阻器阻值最大的位置
C.滑动变阻器应接在靠近电源正极的一端 D.不要使电流超过滑动变阻器允许通过的最大电流
【答案】C
【解析】A.滑动变阻器要通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻,应采用“一上一下”的接法,是必要操作,故A不符合题意;
B.开关闭合前将滑片移到使滑动变阻器接入电路阻值最大的位置,可使初始电流较小,保护电路,是必要操作,故B不符合题意;
C.滑动变阻器只要与小电动机串联,就能通过改变接入电路的电阻来调节电流,与它接在靠近电源正极还是负极的一端无关,因此该要求不必要,故C符合题意;
D.若通过滑动变阻器的电流超过其允许的最大电流,可能损坏滑动变阻器,因此限制电流不超过其允许的最大值是必要注意事项,故D不符合题意。
故选C。
8.(26-27九年级上·全国·课后作业)某学习小组在练习使用滑动变阻器时,准备连接如图所示的电路,N为导线待接入的一端。下列分析正确的是( )
A.当N接D时,能通过调节滑片P改变灯泡亮度
B.当N接B时,闭合开关前,滑片P应移动到最右端
C.当N接B时,闭合开关,滑片P向右移,灯泡将变暗
D.当N接A时,闭合开关,滑片P向左移,灯泡将变亮
【答案】D
【解析】A.当N接D时,滑动变阻器接入电路的是金属杆CD,移动滑片不能改变接入电路的电阻,灯泡亮度不变,故A错误;
B.当N接B时,滑动变阻器接入电路的是PB段电阻丝。闭合开关前,应使PB段最长,即将滑片P移到最左端,故B错误;
C.当N接B时,滑片P向右移动,PB段变短,接入电路的电阻变小,电路中的电流变大,灯泡变亮,故C错误;
D.当N接A时,滑片P向左移动,PA段变短,接入电路的电阻变小,电路中的电流变大,灯泡变亮,故D正确。
故选D。
9.(26-27九年级上·全国·课后作业)小明将完好的仪器连接成如图所示的电路(其中滑动变阻器的连线没有画出)。闭合开关进行实验时,发现小灯泡很亮且无论怎样移动滑片P小灯泡亮度不变,则滑动变阻器( )
A.可能是接线柱M、F分别连入了G、H B.可能是接线柱E、F分别连入了G、H
C.可能是接线柱E、N分别连入了G、H D.可能是接线柱M、N分别连入了G、H
【答案】D
【解析】闭合开关进行实验时,发现无论怎样移动滑片P小灯泡亮度不变,说明电路是通路,但变阻器无法改变电阻大小,存在两种可能,一是都连上面两个接线柱,会导致电路中的电流较大,灯泡较亮;二是都连下面两个接线柱,会导致电路中的电流较小,灯泡较暗。由于小灯泡很亮,所以可能是都连上面两个接线柱,可能是接线柱M、N分别连入了G、H。
故选D。
10.(25-26九年级上·甘肃白银·期中)滑动变阻器是通过改变电路中电阻线的________来改变电阻的。如图所示,当把滑动变阻器的接线柱B与D接入电路时,要使变阻器连入电路部分的电阻值增大,则滑片P应向________端移动。当把滑动变阻器的接线柱B与C接入电路时,要使变阻器连入电路部分的电阻值增大,则滑片P应向________端移动。(选填“左”或“右”)
【答案】长度 左 左
【解析】在材料和横截面积不变的情况下,移动滑片,改变连入电路电阻丝的长度,改变连入电路的电阻。
因滑动变阻器“一上一下”接线时,接入电路的电阻丝为下接线柱与滑片间的部分,电阻随该段长度增加而增大,故接B、D时,下接线柱为B,要增大电阻需使滑片远离B端,即向左移动;接B、C时,下接线柱仍为B,要增大电阻需使滑片远离B端,即向左移动。
角度03 电流、电压、电阻探究实验误区
1.易错点梳理
(1)结论表述颠倒:误说电压与电流成正比、电阻与电流成反比;
(2)操作误区:更换定值电阻后,未调节滑片保持电压不变;
(3)目的误区:混淆多次实验找规律与减小误差的场景。
2.解题通法
(1)结论规范:电流随电压正比、电流随电阻反比,因果不可颠倒;
(2)变量控制:探究I-R关系,换大调大、换小调小(滑动变阻器阻值);
(3)目的区分:探究规律实验→避免偶然性;测量定值实验→减小误差。
11.(25-26九年级上·山东青岛·期中)小方在实验室探究“电流与电压的变化关系”,连接如图甲的电路,其中电源电压恒为3V,电阻Rₓ为10Ω。
(1)小方检查发现连接的电路中有一根导线连接错误,请在图中连接错误的那根导线上打“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确;
(2)改正错误后,实验前,如果发现电流表指针如图乙所示,则接下来的正确的操作是____________;
(3)正确操作后,闭合开关S开始实验,小方在实验中应保持电路中的________不变,通过移动变阻器的滑片P改变________;下表是小方记录的实验数据,通过分析可得出结论:____________________;
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
U/V
0.6
1.0
1.6
2.0
2.4
2.6
2.8
I/A
0.06
0.1
0.16
0.20
0.24
0.26
0.28
(4)该实验中,滑动变阻器阻值至少为________。
【答案】(1) (2)对电流表进行调零 (3)定值电阻的阻值 定值电阻两端的电压 在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比 (4)40
【解析】(1)在“电流与电压的变化关系”探究实验中,定值电阻应与电流表、滑动变阻器串联,电压表并联在定值电阻的两端,测定值电阻的两端电压。如图甲所示的实物图中,定值电阻与变阻器并联,电压表串联在干路上,这是错误的接法,分析可知,定值电阻与变阻器的导线连接错误,去掉错误导线后,应用一根导线连接定值电阻的右接线柱与电压表的负接线柱即可。
(2)实验前电路未接通,电路中没有电流,电流表指针没有对准零刻度线,属于使用前的指针未归零,需要调节表盘上的调零旋钮完成校零,即对电流表进行调零。
(3)探究电流与电压的变化关系要使用控制变量法,保持定值电阻阻值不变,通过滑动变阻器滑片移动改变定值电阻两端的电压,获取多组电压、电流数据;分析表格数据,每组的电压与电流的比值
是定值,因此得出电阻一定时,导体中的电流和导体两端的电压成正比的结论。
(4)电源电压一定,根据串联电路的电压规律可知,当定值电阻的两端电压最小时,变阻器的两端电压最大,根据串联分压规律可知,变阻器连入电路的电阻最大。电源电压为3V,第一组实验数据里定值电阻两端电压仅为0.6V,此时滑动变阻器需要分担的电压
电路电流为0.06A,根据欧姆定律,此时滑动变阻器接入的阻值
这是实验需要滑动变阻器提供的最大阻值,也就是滑动变阻器的阻值至少为40Ω。
12.(25-26九年级上·山东淄博·期中)下图是小明同学探究电流与电压、电阻关系的电路,提供的器材有6V的电源一个,电流表(0~0.6A,0~3A)、电压表(0~3V,0~15V)各一个,开关一个,5Ω、10Ω、15Ω、30Ω的定值电阻各一个,“20Ω 1A”的滑动变阻器一个,导线若干(忽略导线电阻),以上实验器材完好无损,实验中数据读取准确无误。
实验次数
电阻R/Ω
电流I/A
1
5
0.6
2
10
0.3
3
15
0.24
(1)请你用笔画线代替导线,帮小明完成实物电路的连接。要求滑动变阻器滑片P向左移动时,电流表的示数变小,导线不能交叉。
(2)实验中,滑动变阻器具有保护电路的作用。另外,在探究电流与电压的关系时,通过移动滑片P来改变_________;在探究电流与电阻的关系时,通过移动滑片P来控制_________。
(3)探究电流与电阻的关系时,测得的几组数据如下表所示。由于操作不当,导致表中第_________次实验的数据存在错误,出错的原因是__________________。纠正错误以后,小明用30Ω的电阻替换15Ω电阻进行第4次实验,发现实验无法进行下去,为完成第4次实验,请给小明提出可行的解决方案(不限于提供的实验器材):___________________________
(4)利用该实验电路图也可以测量定值电阻的阻值,实验中也要进行多次测量,其目的是_________
【答案】(1) (2)定值电阻两端电压 定值电阻两端电压不变
(3)3 滑动变阻器滑片没有调节就读数了 换用最大阻值更大的滑动变阻器/者在电路中串联一个合适的定值电阻分担多余电压 (4)取平均值减小实验误差
【解析】(1)探究电流与电压、电阻的关系时,定值电阻与滑动变阻器串联,电压表测定值电阻两端电压,滑动变阻器滑片P向左移动时,电流表的示数变小,说明此时电路总电阻变大,因此应将滑动变阻器右下接线柱与定值电阻右端接线柱相连,结合题目表格数据,第1次实验
第2次实验
由此可知,实验过程中控制定值电阻两端电压为3V不变,因此将电压表3V接线柱与定值电阻右端接线柱相连。据此作图。
(2)[1]在探究电流与电压的关系时,需要控制定值电阻的阻值不变,通过移动滑动变阻器滑片P,改变定值电阻两端的电压,从而得到多组电压、电流数据,总结普遍规律。
[2]在探究电流与电阻的关系时,需要控制定值电阻两端的电压不变,更换不同阻值的电阻后,通过移动滑动变阻器滑片P,保证定值电阻两端的电压保持不变。
(3)[1]分析表格数据,第1次实验
第2次实验
探究电流与电阻关系时,需要保持定值电阻两端电压为3V,第3次实验若电压为3V,电流应为,但表中数据为0.24A,因此第3次实验数据错误。
[2]由第2次实验到第3次实验,定值电阻的阻值变大,该实验需要保持定值电阻两端电压不变,则滑动变阻器两端电压不变,由串联分压原理可知,当定值电阻阻值变大时,滑动变阻器阻值应调大;由上述分析可知,第3次实验电路中的电流比正确操作时偏大,则出错原因可能是更换15Ω电阻后,没有调节滑动变阻器来控制定值电阻两端的电压保持3V不变就开始读数。
[3]本实验中电源电压为6V,控制定值电阻两端电压为3V,因此滑动变阻器需要分担的电压也为3V,根据串联分压原理,滑动变阻器接入的阻值需要等于定值电阻的阻值。当换用30Ω电阻时,要求滑动变阻器最大阻值至少为30Ω,但现有滑动变阻器仅为“20Ω 1A”,无法满足分压要求,可行方案有:换用最大阻值不小于30Ω的滑动变阻器;降低电源电压;或者在电路中串联一个合适的定值电阻分担多余电压。
(4)利用实验电路图测量定值电阻的阻值时,需要进行多次测量,目的是为了取平均值减小实验误差,使实验结果更准确。
13.(25-26九年级上·广西南宁·期中)小明同学利用如图甲所示的电路,探究“电流与电压、电阻的关系”,实验器材如下:学生电源(可调节电压)、电流表、电压表、开关各一个,定值电阻R(5Ω、10Ω、15Ω、25Ω),两个滑动变阻器“10Ω 0.6A”和“20Ω 1A”,导线若干。
(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应该移至________端(选填“左”或“右”);闭合开关后,发现电流表指针无偏转,电压表指针有明显偏转,原因可能是________;
A.电阻R断路 B.电阻R短路 C.滑动变阻器开路 D.滑动变阻器短路
(2)排除电路故障后,当电源电压为3V时,将5Ω的电阻接入电路后移动滑片,得到如图乙所示的图像。则小明选择的滑动变阻器应为________(选填“”或“”),由图像可得,电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成________。
(3)小明选用规格为“20Ω 1A”的滑动变阻器探究“电流与电阻的关系”时,
①将5Ω的电阻接入电路中,移动滑动变阻器的滑片使电流表示数如图丙所示,则定值电阻两端电压________V;
②将5Ω的电阻换成10Ω后,保持滑动变阻器滑片不动,电压表示数会________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
③换用25Ω的电阻接入电路时,为了使电压表示数仍为,电源电压应不高于________V。
【答案】(1)左 A (2) 正比 (3)2 变大 3.6
【解析】(1)闭合开关前,滑动变阻器要调到最大阻值处,由甲图电路可知,滑片移到最左端时接入电路的电阻丝最长;电流表无偏转说明电路断路,电压表明显偏转说明电压表两端到电源通路,因此是和电压表并联的定值电阻断路。
故选A。
(2)电源电压为3V,从乙图可知,当定值电阻两端电压最小为0.6V时,滑动变阻器需要分担的电压为
此时电路电流为0.12A,由欧姆定律得,滑动变阻器接入的阻值
因此要选最大阻值为20Ω的;
由图像可得结论:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(3)①电流表接0~0.6A量程,分度值0.02A,丙图读数为0.4A,因此
②探究电流与电阻关系时,将5Ω换成10Ω后,根据串联分压原理,定值电阻阻值变大,它分得的电压会变大,因此电压表示数变大;
③换用25Ω电阻时,要保持它两端电压为2V,滑动变阻器最大阻值为20Ω,此时串联电路电流相等,即,滑动变阻器最多可分担的电压
因此电源电压最大为
角度04 串并联电阻规律与欧姆定律应用
1.易错点梳理
(1)规律记混:串阻变小、并阻变大的反向错误认知;
(2)计算误区:物理量不对应同一段电路、同一时刻;
(3)规律误用:串联分流、并联分压,混淆两大规律。
2.解题通法
(1)核心口诀:串联等流分压、电阻越串越大;并联等压分流、电阻越并越小;
(2)计算原则:先定电路连接方式,再找不变量,最后套用欧姆定律计算。
14.(25-26九年级上·山东淄博·期中)如图所示,是电阻甲和乙的U-I图像,分析图像,下列判断不正确的是( )
A.当甲两端的电压为0.5V时,通过它的电流为0.1A
B.当乙两端的电压为1V,其电阻值为2.5Ω
C.若甲和乙串联,电流为0.4A,则它们两端的总电压为3V
D.若甲和乙并联,电压为2.5V,则干路电流为0.5A
【答案】D
【解析】A.由图可知甲为定值电阻,取点,
当时,,故A正确;
B.由图可知当时,,,故B正确;
C.甲和乙串联,则,由图可知,,它们两端的总电压,故C正确;
D.甲和乙并联,则,由图可知,,,故D错误。
本题选择描述不正确的,故选D。
15.(25-26九年级上·山东东营·期中)如图甲为湿度表的简化工作原理图,电源电压恒为,定值电阻,R为湿敏电阻,其阻值随环境湿度的变化如图乙所示;电流表量程为“”,闭合开关,在保证电表安全的情况下,求:
(1)当电路中电压表的示数为1.5V时,求电流表的示数;
(2)当环境湿度为40%时,求电压表的示数;
(3)当电路中电流表的示数为时,电阻的阻值为多少?
(4)在保证两表安全的情况下,湿度表可以监测的最大湿度是多少?
【答案】(1) (2) (3) (4)
【解析】(1)定值电阻与湿敏电阻R串联,电压表测两端电压,电流表测电路电流,串联电路电流处处相等,当电路中电压表的示数为1.5V时,根据欧姆定律可得
(2)由图乙得,当时,电阻,此时电路中的电流
电压表的示数
(3)根据欧姆定律可知,当电路中电流表的示数为时,电路的总电阻
由串联电路电阻的规律可知电阻的阻值
(4)电流表的量程为,要使湿度表能够测量的环境湿度最大,湿敏电阻的阻值需要最小,电路的总电阻也最小,电路的电流最大,最大为,由欧姆定律得电路的最小电阻
由串联电路电阻的规律可知湿敏电阻的最小值
此时定值电阻两端的电压
此时没有超过电压表的量程。
对照乙图知此时的环境湿度为,即湿度表能够测量的最大环境湿度是。
16.(25-26九年级上·甘肃白银·期中)如图所示,的电阻是24欧,电源电压不变。
(1)当两个开关S都闭合时,电压表V2的示数是12伏,电流表的示数是0.8安,则电阻的阻值是多大?
(2)当两个开关S都断开时,电压表V1示数是2.4伏,电流表示数是多大?
【答案】(1) (2)
【解析】(1)当两个开关S都闭合时,被短路,与并联。电压表并联在电源两端,测量电源电压,所以电源电压,电流表测干路总电流
根据并联电路电压规律,、两端电压均等于电源电压
由欧姆定律可得,通过的电流
根据并联电路电流规律,干路电流等于各支路电流之和,所以通过的电流
再由欧姆定律可得,的阻值
(2)当两个开关S都断开时,所在支路断路,与串联,电压表测两端电压,根据串联电路电流处处相等,由欧姆定律可得,此时电路中的电流(即电流表示数)
因为串联电路总电压等于各部分电压之和,所以两端电压
由可得,
由于串联电路电流处处相等,所以
17.(25-26九年级上·山东淄博·期中)如图1所示的电路中,电源电压不变。闭合开关S后,滑动变阻器的滑片P由a端移动到b端时,测得电阻R两端的电压U与通过R的电流I的变化关系如图2所示。
求:
(1)电源电压;
(2)R的阻值;
(3)变阻器的最大阻值。
【答案】(1)电源电压为 (2)R的阻值为 (3)变阻器的最大阻值为
【解析】(1)滑片P在a端时,滑动变阻器接入电阻为0,电路中只有R工作,R两端电压等于电源电压。由图2得此时电流,R两端电压,则电源电压
(2)由欧姆定律得R的阻值
(3)滑片P在b端时,滑动变阻器接入最大阻值,R与滑动变阻器串联。由图2得此时电路电流
R两端电压
滑动变阻器两端电压
则滑动变阻器的最大阻值
角度05 家庭电路与安全用电易错点
1.易错点梳理
(1)接线误区:开关接零线、插座接线顺序错误;
(2)测电笔误区:手不接触笔尾金属体,导致检测失效;
(3)急救误区:电气火灾泼水灭火、直接触碰触电者。
2.解题通法
(1)接线规范:开关控火、左零右火上接地;
(2)安全原则:断电优先、绝缘施救、严禁湿操作、高压不靠近。
18.(24-25九年级上·福建福州·阶段检测)如图所示的家庭电路有A、B两个插座,将台灯接入A插座,灯不亮,改接到B插座时灯亮。用测电笔分别测试A插座的左右两孔,只有测右孔时氖管发光。若电路中只有一处故障,则故障可能是( )
A.进户火线断路 B.进户零线断路
C.导线bd断路 D.导线ac断路
【答案】D
【解析】A.若进户火线断路,电路无电,台灯接B插座不亮,故A不符合题意;
B.若进户零线断路,台灯接B插座无法形成回路不亮,故B不符合题意;
C.若导线bd断路,A插座右孔与火线断开,测电笔测右孔氖管不发光,故C不符合题意;
D.若导线ac断路,A插座左孔与零线断开,台灯接A插座无法形成回路不亮;A插座右孔经导线d与火线连通,测电笔测右孔氖管发光,左孔不发光;B插座电路正常,台灯接B插座亮,故D符合题意。
故选D。
19.(25-26九年级上·山东济南·阶段检测)如图所示所描述的用电现象中,符合安全用电的是( )
A.图甲:手指与测电笔笔尾的金属体接触 B.乙图为了方便接线,很多用电器共用一个插座
C.丙图将刚洗完的衣服晾晒在高压输电的电线上 D.丁图高压线断落后仍在高压输电的铁塔下玩耍
【答案】A
【解析】A.使用测电笔时,手接触笔尾金属体,使火线、测电笔、人体、大地形成通路,氖管发光,符合安全用电原则,故A符合题意;
B.很多用电器共用一个插座,总功率过大,由可知,家庭电路的电压一定,干路电流过大,易引发火灾,不符合安全用电原则,故B不符合题意;
C.湿衣服是导体,晾晒在高压电线上易发生高压触电,不符合安全用电原则,故C不符合题意;
D.高压线断落后,在铁塔下玩耍易发生跨步电压触电,不符合安全用电原则,故D不符合题意。
故选A。
20.(25-26九年级上·云南·阶段检测)关于图中家庭电路和安全用电的说法,正确的是( )
A.图甲:插头绝缘层老化可能引起电路短路 B.图乙:使用测电笔时手要接触笔尖金属体
C.图丙:空气开关在电路中电流过大时不会切断电路 D.图丁:如果凳子是绝缘体,人不会触电
【答案】A
【解析】A.插头的绝缘层老化后,内部的火线和零线的金属线可能裸露接触,会直接引发电源短路,故A正确;
B.使用测电笔时,手只能接触笔尾金属体,绝对不能接触笔尖金属体,否则会发生触电事故,故B错误;
C.空气开关的作用就是在家庭电路电流过大时自动切断电路,起到保护电路的作用,故C错误;
D.图中人体同时接触了火线和零线,电流会通过人体形成通路,发生双线触电,即便凳子是绝缘体,人也会触电,故D错误。
故选A。
21.(25-26九年级上·山东日照·阶段检测)(1)小明想把家中带有开关的电灯和带有保险丝的三孔插座连接起来(如图所示),请你按照安全用电原则帮他正确连接电路。
(2)在家庭电路中有时会出现故障,我们可以采用不同的方法进行判断。
在如图所示的部分家庭电路中:闭合开关后,发现灯泡不亮,且保险丝没有熔断。某同学用试电笔测试如图的A、B、C、D四处,发现A、C、D这三处都能使试电笔的氖管发光,而B处不发光。那么可以判定故障是_______________。当开关S闭合后,发现灯泡L不亮,测试A、B两点时,氖管发光,则故障可能是_______________。当闭合时,灯泡闪亮一下后熄灭,而室内其他用电器仍正常工作,则灯泡处_______________。(选填“断路”或“短路”)。把断开开关的台灯插头刚刚插进插座时,干路中的保险丝立即被熔断,若导线均完好,则发生这种情况的最大可能是____________。
【答案】(1) (2)BD间断路 B点到进户零线之间断路 断路 插头短路
【解析】(1)根据家庭电路连接规则,保险丝应该串联接在火线上,三孔插座右孔与保险丝串联接在火线上,左孔接在零线上,中间孔接在地线上;
开关应该接在火线和用电器之间,与被控制用电器串联,因此开关与灯泡顶部触点相连,灯泡的螺纹灯帽与零线相连。
(2)[1]保险丝没熔断说明没有发生短路;A在火线端试电笔发光正常,C、D氖管发光说明电流可以经火线、开关、灯泡到达D点,B点氖管不发光,说明D到B之间无法连通,故BD间断路。
[2]当开关S闭合后,测试A、B两点氖管均发光,说明B点与火线连通,灯泡L不亮,说明故障为B点到进户零线之间断路。
[3]当闭合时,灯泡闪亮一下后熄灭,而室内其他用电器仍正常工作,在家庭电路中,各用电器并联,可以独立工作,所以故障是灯泡断路。
[4]干路中的保险丝立即被熔断,是由于家庭电路中的电流过大,可能是电路中出现短路或者用电器过多。台灯开关是断开的,说明台灯内部通路没有接通,插头刚插入插座就熔断保险丝,最大可能是插头的两个金属脚直接连通发生了短路。
1.下列数据最符合实际情况的是( )
A.一节新干电池的电压约为1.5V B.手机电池的电压约为220V
C.家用电饭锅正常工作时的电流约为0.2A D.实验室小灯泡灯丝的电阻通常为
【答案】A
【解析】A.一节新干电池的电压标准值为1.5V,故A正确;
B.手机电池电压约为3.7V,220V是我国家庭电路电压,故B错误;
C.家用电饭锅额定电流约4.5A,远大于0.2A,故C错误;
D.实验室小灯泡额定电压约2.5V,额定电流约0.3A,由,远小于1000Ω,故D错误。
故选A。
2.如图所示电路中,电源电压恒定。闭合开关S,小灯泡发光,将滑动变阻器的滑片P向右移动时,下列分析正确的是( )
A.小灯泡变亮,电流表示数变大 B.电压表与电流表示数比值变大
C.电流表示数变小,电压表示数变小 D.电流表示数变大,电压表示数不变
【答案】D
【解析】由图可知,灯泡与滑动变阻器并联,电压表测电源电压,电流表测干路电流。电源电压恒定,电压表示数 不变。
A.并联电路各支路互不影响,通过灯泡的电流 不变,灯泡亮度不变,故A错误;
B.电压表与电流表示数比值 ,因 不变、 变大,比值变小,故B错误。
CD.滑片向右移动,滑动变阻器接入电路的电阻变小,由可知通过滑动变阻器的电流变大。由 可知干路电流变大,即电流表示数变大,故C错误,D正确。
故选D。
3.如图所示,闭合开关S,发现灯泡亮,不亮。调节变阻器滑片P,变亮,始终不亮。出现这一现象的原因可能是( )
A.滑动变阻器断路 B.滑动变阻器接触不良
C.灯泡短接 D.灯泡断路
【答案】C
【解析】ABD.若滑动变阻器断路、接触不良或灯泡L2断路,电路电流 ,灯泡L1不亮,故ABD错误;
C.若灯泡L2短接,L2不亮,此时电路有电流,L1亮;调节滑片P,改变,改变,L1亮度变化,故C正确。
故选C。
4.如图所示,电源两极间电压保持不变,滑动变阻器的滑片P向b端移动过程中,下列判断正确的是( )
A.电流表、电压表示数都变大 B.电流表、电压表示数都变小
C.电流表示数变小,电压表示数变大 D.电流表示数变大,电压表示数变小
【答案】C
【解析】定值电阻R和滑动变阻器串联,电流表测电路中的电流,电压表并联在滑动变阻器两端,测量滑动变阻器两端的电压。滑片P向b端移动时,滑动变阻器接入电路的电阻丝长度变长,接入电路的阻值变大。电源电压不变,电路总电阻是定值电阻R与滑动变阻器的阻值之和,所以总电阻随之变大,根据欧姆定律,电路中的总电流变小,因此电流表示数变小。定值电阻R的阻值不变,电流变小时,根据,定值电阻R两端的电压变小;电源总电压U不变,根据串联电路电压规律,可知滑动变阻器两端的电压变大,即电压表示数变大。
故选C。
5.在如图所示电路中,断开、闭合,此时电流表示数为I,滑动变阻器接入电路的电阻值与定值电阻的电阻值相同。下列操作中,一定可以使电流表示数大于I的是( )
A.闭合,断开 B.闭合,向右滑动滑片P
C.减小电源电压,闭合 D.增大电源电压,向右滑动滑片P
【答案】B
【解析】当断开,闭合,只有接入电路,电流表示数为。已知与此时接入电路中的阻值相同,即。
A.闭合、断开,只有接入电路,,电流示数不变,故A不符合题意;
B.闭合,与并联,由并联电路的总电阻比任何一个分电阻都小可知,向右滑动滑片,总电阻比小,则此时电流, 故B符合题意:
C.闭合,与并联,由于与此时接入电路中的阻值相同,电路的总电阻为
电流表的示数
再减小电源电压,故电流表示数可能变小、不变也可能变大,故C不符合题意。
D.向右滑动滑片P,接入电路的阻值变大,当增大电源电压时,由可知,电流表的示数可能变大、可能不变、也可能变小,故D不符合题意。
故选B。
6.“地磅”可检测货车是否超载,其工作原理如图所示:电路接通后,货车质量越大,与电阻丝R接触的滑片P下滑距离越大,由电表改装的显示器的示数也越大。已知:串联电路中的电流,等于电源两端电压除以各电阻之和;电源电压恒定不变。下列判断正确的是( )
A.“显示器”由电压表改装而成 B.车质量越大,R连入电路的电阻越大
C.单刀开关“3”应与“1”连接 D.车质量越大,通过的电流就越大
【答案】D
【解析】A.显示器串联在电路中,依据电流表需串联使用可知,显示器由电流表改装而成,故A错误;
BCD.设电源电压为 ,R连入电路的电阻为 。显示器串联在电路中,示数变大即电路中电流 变大。由 可知,在 、 不变时, 变大需 变小。车质量越大,滑片P下滑,要使 变小,需接入电阻丝下半部分,即单刀开关“3”应与“2”连接;此时车质量越大, 越小,即R连入电路的电阻越小;由 可知, 变小导致 变大,串联电路电流处处相等,故通过R0的电流变大。故BC错误,D正确。
故选D。
7.小明按照图甲的电路来探究电流与电阻的关系,电源电压恒为5V,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~3V,实验中用到的定值电阻有5Ω、10Ω、15Ω、25Ω、30Ω各1个。图乙是小明根据实验数据绘制的I-R图像。关于此实验的分析,下列说法错误的是( )
A.将5Ω的电阻换成10Ω,为使电压保持不变,应将滑片向右移
B.在这5次实验中,滑动变阻器接入电路的最大和最小阻值之比为6:1
C.为了完成这5次实验,选用的滑动变阻器规格可以是“20Ω2A”
D.该实验结论为:导体中的电流与电阻成反比
【答案】D
【解析】A.由图乙可知,定值电阻两端控制电压
将电阻换成,定值电阻阻值变大,其两端电压变大,为保持电压不变,需增大滑动变阻器两端电压,由串联分压原理可知应增大滑动变阻器接入电路的阻值,即滑片向右移,故A正确;
B.滑动变阻器两端电压
当时,电路电流,滑动变阻器接入电路的最小阻值
当时,电路电流,滑动变阻器接入电路的最大阻值
滑动变阻器接入电路的最大和最小阻值之比,故B正确;
C.由B可知滑动变阻器最大阻值需不小于,电路最大电流为 ,选用“”的滑动变阻器符合要求,故C正确;
D.探究电流与电阻的关系时,需控制电压不变,结论应表述为“电压一定时,导体中的电流与电阻成反比”,缺少前提条件,故D错误。
本题选择描述错误的,故选D。
8.如图所示,电源电压为18V且保持不变,小灯泡L标有“6V 0.5A”字样,定值电阻的阻值为90Ω,滑动变阻器的规格为“?Ω 0.6A”电流表的量程为,电压表的量程为。当只闭合开关S,滑动变阻器的滑片P置于中点时,灯泡L正常发光(不考虑灯丝电阻的变化)。在各元件安全的情况下,则下列说法正确的是( )
①滑动变阻器的最大阻值为24Ω
②只闭合开关S、、,电流表的最大示数是3A
③只闭合开关S、,小灯泡L两端的电压变化范围是
④只闭合开关S、,滑动变阻器两端的电压变化范围是
A.③ B.③④ C.①④ D.②③④
【答案】A
【解析】①只闭合S,与L串联,L正常发光,即电路电流,L两端电压,接入电路的阻值
最大阻值,故①错误;
②只闭合S、、,与并联,小灯泡L被短路,电流表测干路电流;通过的电流
允许通过的最大电流为0.6A,干路最大电流,故②错误;
③④只闭合S、,与L串联,电压表测两端电压;电路最大电流为L的额定电流0.5A,此时L两端电压最大,两端电压最小
当接入最大阻值48Ω时,电路电流最小
此时电压表示数
L两端最小电压
所以L两端电压范围,两端电压范围,故③正确,④错误。
综上只有③正确。故选A。
9.从微观世界到无垠宇宙,人们一直在探索着自然的奥秘,1897年,物理学家汤姆孙发现了电子,揭示了_________是可分的。最先发现电流与电压电阻关系的物理学家是_________,人们为了纪念他,以他的名字作为物理量_________的单位。
【答案】原子 欧姆 电阻
【解析】汤姆孙发现电子揭示了原子是可分的;因最先通过实验总结得出电流与电压、电阻三者关系的物理学家是欧姆,故人们以他的名字作为物理量电阻的单位。
10.某油量表的工作原理如图所示,当油箱内油面下降时,浮标向下运动,使滑动变阻器R接入电路中的电阻___________,由电流表改造的油量表示数___________。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
【答案】变大 变小
【解析】当油面下降浮标向下运动时,由杠杆作用可知滑动变阻器R的滑片向上移动,滑动变阻器接入电路的电阻丝长度变长,故接入电路的电阻变大;因R与串联,电源电压不变,电路总电阻变大,由可知电路中电流变小,故油量表示数变小。
11.如图甲所示,当开关S由接1位置转到接2位置时,电路中电压表和电流表两次的示数对应乙图中的坐标点“1”和“2”。由此可知,当开关S接1位置时,电源电压为___________V;当开关S接2位置时,通过灯泡L1的电流为___________A,灯泡L2两端的电压为___________V。
【答案】6 0.2 4
【解析】因开关接1时电路为L1的简单电路,电压表测电源电压,此时总电阻小、电流大,对应乙图坐标点“1”,故电源电压为6V。
开关接2时,L1与L2串联,电压表测L1电压,此时总电阻大、电流小,对应乙图坐标点“2”。由串联电路电流处处相等可知,通过灯泡L1的电流为0.2A;灯泡L2两端的电压为
12.如图所示,电源电压恒定不变。
(1)滑动变阻器R3的滑片位于最右端,S1闭合,S2、S3断开时,电压表V1的示数为12V。电源电压为____________V;
(2)将滑动变阻器的滑片调至某位置,同时闭合开关S1、S2、S3,此时通过R3的电流为1.6A,电流表A示数为2A。通过R2的电流为____________A,电压表V2示数为____________V;
(3)仅闭合开关S1,将滑动变阻器的滑片从最右端移至某处,电压表V1示数变化了4V。电压表V2示数为____________V。
【答案】(1)12 (2)0.4 12 (3)4
【解析】(1)当滑动变阻器R3的滑片位于最右端,S1闭合,S2、S3断开时,电路为R1的简单电路,电压表V1测R1的电压即电源电压,因电压表V1的示数为12V,故电源电压为12V。
(2)将滑动变阻器的滑片调至某位置,同时闭合开关S1、S2、S3,R1短路,R2与滑动变阻器并联,电流表A测电路的总电流,根据并联电路电流的规律,则通过R2的电流为
电压表V2测并联电路两端的电压即电源电压,故V2的电压为12V。
(3)仅闭合S1时,R1与滑动变阻器串联,电压表V1测R1两端电压,电压表V2测滑动变阻器两端电压,滑动变阻器的滑片滑到最右端时,滑动变阻器连入电路的电阻为0,电压表V1的示数12V,滑片移至某处,R1与滑动变阻器串联,此过程中电压表V1的示数变化了4V,即电压表V1的示数
电压表V2的示数为
13.实践小组的同学们进行“伏安法测小灯泡电阻”的实验,小灯泡的正常工作电压为2.5V(阻值约为10Ω),滑动变阻器规格为“20Ω 1A”。
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整。(导线不得交叉)
(2)连接电路后,闭合开关,灯泡不亮,电流表和电压表都有较小的示数,无论怎样移动滑片,灯泡都不发光,两表示数均无变化,其原因可能是:____________。
A.灯泡短路 B.灯泡断路 C.滑动变阻器接的是下端两接线柱
(3)经检查无误后,接通电路,向左移动滑动变阻器的滑片P,观察到电压表示数为2.5V,表明小灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的阻值为____________Ω。(结果保留一位小数)
(4)实验结束后,小组同学根据实验数据,绘制了如图丙所示的图像,分析图像结合灯泡亮度情况,可得出结论:________________。
(5)小雨想利用如图所示的电路测量未知电阻Rₓ的大小(R0阻值已知)。下面是他的实验过程,请你帮他完成实验。
①闭合开关S和S1,断开S2,读出此时电压表的示数为U1;
②只闭合____________,读出此时电压表的示数为U2;
③未知电阻阻值的表达式为:Rₓ=____________。
【答案】(1) (2)C (3)8.3 (4)小灯泡的电阻随其两端电压的增加而增大 (5)S和S2
【解析】(1)伏安法测小灯泡电阻的实验中,电源、滑动变阻器、电流表、灯泡和开关串联,电压表并联在灯泡两端,已知小灯泡正常发光时电压是2.5V,电压表应选用小量程0~3V,据此作图。
(2)连接电路后,闭合开关,灯泡不亮,电流表和电压表都有较小的示数,且无论怎样移动滑片,灯泡都不发光,两表示数均无变化,说明电路中的电阻较大,且移动滑片滑动变阻器阻值不变,因此原因可能是滑动变阻器接的是下端两接线柱。
故选C。
(3)由图甲可知,电流表选用0~0.6A量程,分度值为0.02A,由图乙可知,此时电流表的示数为0.3A,所以小灯泡正常发光时的阻值为
(4)由图知图像不是直线表示小灯泡两端的电压和电流之比不是定值,小灯泡两端电压越大,小灯泡越亮,其温度越高,根据影响导体电阻大小的因素可知,小灯泡的电阻越大,所以可得出的结论是:小灯泡的电阻随其两端电压的增加而增大。
(5)由图可知,闭合开关S和S1,断开S2,此时电阻Rₓ和R0串联,电压表测量电源电压,此时电压表的示数为U1,则电源电压为U1;接下来应只闭合S和S2,此时电阻Rₓ和R0串联,电压表测量R0两端的电压,此时电压表的示数为U2;根据串联电路电压的特点可知,未知电阻Rₓ两端的电压为
根据串联电路电流的特点和欧姆定律可知,通过电阻Rₓ的电流为
则未知电阻的阻值
14.某实验小组探究电流与电压和电阻的关系。实验中电源电压恒为3V,滑动变阻器最大阻值为20Ω。
(1)他们先用5Ω定值电阻探究电流与电压的关系,实验电路图如图所示。
①按电路图连接好实物图。
②检查完毕后,闭合开关,调节滑动变阻器,记录了5组数据。并根据描出的5个数据点画出定值电阻的图像。分析图象可得出结论:________;
(2)接着他们又准备了阻值为10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的四个定值电阻,探究电流与电阻的关系,每次更换定值电阻后需要调节滑动变阻器,其目的是________,实验小组分别提出了0.5V、1V、1.5V和2V四个电压值,为使实验顺利进行,你认为应选这四个电压值中的________V。
(3)某同学利用另外一套装置完成上述实验,得到下列一组数据:
电压(伏)
电阻(欧)
电流(安)
3
5
0.6
10
0.3
15
0.2
分析表1所列数据可以得到的结论是:________。
【答案】(1)当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比 (2)控制定值电阻两端电压不变 2 (3)当电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比
【解析】(1)由图可知,图线是一条过原点的斜线,即I与U成正比,故可得出结论:当电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(2)在探究电流与电阻的关系实验中,需控制定值电阻两端电压不变,因此每次更换定值电阻后需要调节滑动变阻器,其目的是控制定值电阻两端电压不变。研究电流与电阻的关系,要控制电压表示数不变,滑动变阻器与定值电阻串联,设电压表示数为Uv',根据串联电路电压的规律,滑动变阻器分得的电压
根据分压原理有,即……①
因电压表示数Uv'为定值,由①式知,方程左边为一定值,故右边也为一定值,故当定值电阻取最大时,滑动变阻器连入电路中的电阻最大,由①式得
解得电压表的示数,即为完成实验,电压表的最小电压为1.7V;故为顺利完成实验,应选这四个电压值中的2V。
(3)由表中数据可知
电流与电阻的乘积为一定值,故可得出结论:当电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
15.如图所示,电源电压9V恒定不变,,灯L标有“8V 0.8A”(灯泡电阻不变)字样,滑动变阻器标有“45Ω 2A”字样。若电流表量程为0~3A,电压表的量程为0~6V。在保证电路安全的情况下,求:
(1)只闭合时,电流表的示数;
(2)只闭合时,滑动变阻器的取值范围;
(3)任意闭合开关和移动滑片,电流表示数的最大值和最小值之比。
【答案】(1)0.6A (2)1.25~20Ω (3)8∶3
【解析】(1)由图可知,只闭合时,灯泡L和R1串联,电流表测量电路中的电流,灯泡的电阻
电流表的示数
(2)只闭合S2时,灯泡L与R2串联,电压表测量R2两端的电压,电流表测量电路中的电流;灯泡正常发光的电流是0.8A,变阻器允许通过的最大电流是2A,电流表量程为0~3A,由串联电路电流的规律可知通过电路中的最大电流是0.8A,此时变阻器连入电路的电阻最小,变阻器连入电路的最小值为
电压表的量程为0~6V,由串联分压可知电压表最大示数是6V,变阻器连入电路的电阻最大,由串联分压得到
即
解得,只闭合时,滑动变阻器的取值范围是1.25~20Ω。
(3)电路中灯泡不能被短路,否则烧坏电压表,则灯泡必须串联在电路中,由于灯L标有“8V 0.8A”字样,则电路中最大电流为0.8A;电源电压不变,电路的总电阻最大,由欧姆定律可知电路中的电流最小,闭合开关S2,灯泡L与R2串联,电压表测量R2两端的电压,电流表测量电路中的电流,,此时电路的总电阻最大,通过电路的最小电流
电流表示数的最大值和最小值之比
16.如图甲所示是实验室的一种数字多用表,用它可以直接测量电阻,其工作原理如图乙所示,由电流表A、电源和调零变阻器组成。M、N为表笔,测量时分别接在待测电阻两端,通过电流表示数反映M、N间电阻大小。使用前需调零,即将M、N短接,调节变阻器使电流表满偏,此时M、N间的电阻为0Ω。已知电源电压为3V,电源和电流表内阻不计,调零时变阻器接入电路的阻值为20Ω。求:
(1)电流表的满偏电流I;
(2)保持调零变阻器的阻值不变,当在M、N之间接一待测电阻多大时,电流表A示数恰为50mA;
(3)数字多用表使用一段时间后,电源电压有所降低。小明对其重新调零后,用该表测量阻值分别为40Ω、50Ω的标准电阻时,电流表示数的分别为30mA、25mA;他用此表再去测另一未知电阻,此时电流表示数为50mA,则该未知电阻的实际阻值。
【答案】(1)0.15A (2)40Ω (3)20Ω
【解析】(1)M、N短接调零,电路为调零变阻器的简单电路,电流表的满偏电流为
(2)变阻器阻值不变,M、N间接入待测电阻,R与串联,电路的电流为
总电阻为
待测电阻为
(3)电源电压降低后重新调零,设调零后表内总电阻为,电源电压为。当接入时,电流,由欧姆定律得
当接入时,电流,同理得
因电源电压不变,故
代入数值解得
电源电压
当电流时,总电阻
未知电阻
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