专题04 电压 电阻(期中知识清单)九年级物理上学期新教材人教版
2026-10-09
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内容正文:
专题04 电压 电阻
目 录
识记类
思维导图
知识清单
考点清单
辨析清单
题型类
高频题型清单
易错题型清单
重难题型清单
答题类
解题模型清单
答题技巧清单
知识点01 电压
1、电压的作用
· 电压是使电路中形成电流的原因。
· 电源是提供电压的装置。
· 电路中有电流的条件:有电压,且电路闭合。
2、电压的单位
· 国际单位:伏特,符号 。
· 常用单位:千伏()、毫伏()。
· 换算关系:,。
3、常见电压值
一节干电池:;一节铅蓄电池:;家庭电路:;人体安全电压:不高于 。
4、电压表
测量电压的仪表,符号 。
使用规则:
① 并联在被测电路两端;
② 电流从正接线柱流入,负接线柱流出;
③ 被测电压不能超过电压表量程;
④ 电压表可直接接在电源两极,测电源电压。
量程与分度值:
① ,分度值 ;
② ,分度值 。
读数方法:先看量程,再确定分度值,最后读数。
知识点02 串、并联电路中电压的规律
1、串联电路
总电压等于各部分电路两端电压之和。
公式:。
2、并联电路
各支路两端电压相等,且等于电源电压。
公式:。
3、实验探究
使用电压表测量各部分电压。
注意电压表量程选择、正负接线柱、多次测量寻找普遍规律。
。
知识点03 电阻
1、电阻
· 定义:导体对电流阻碍作用的大小,符号 。
· 单位:欧姆,符号 ;常用 、。
· 换算:,。
2、电阻是导体本身的一种性质
· 电阻大小由导体本身决定,与电压、电流无关。
· 导体两端电压为零时,电阻依然存在。
3、影响电阻大小的因素
· 材料:其他条件相同时,不同材料电阻不同。
· 长度:其他条件相同时,长度越长,电阻越大。
· 横截面积:其他条件相同时,横截面积越小,电阻越大。
· 温度:大多数导体温度升高,电阻增大;少数导体温度升高,电阻减小。
4、实验方法
控制变量法:研究某一因素时,控制其他因素相同。
知识点04 变阻器
1、滑动变阻器
原理:通过改变接入电路中电阻线的长度来改变电阻。
构造:瓷筒、电阻线、金属杆、滑片、接线柱。
接法:一上一下。
闭合开关前:将滑片调到阻值最大处,保护电路。
作用:保护电路;改变电路中的电流和电压。
2、电阻箱
可读出阻值,但不能连续改变。
读数:各旋钮对应示数乘以倍数后相加。
3、变阻器应用
调光台灯、音量调节、调速器等。
知识点05 半导体与超导现象
1、半导体
· 导电能力介于导体和绝缘体之间。
· 常见材料:硅、锗。
· 应用:二极管、三极管、集成电路。
2、超导现象
· 某些物质在很低温度下电阻变为零。
· 应用:超导输电、磁悬浮列车等。
· 注意:超导体电阻为零,不能用于电热丝。
考点01 电压与电压表
考点内容:电压的作用、单位及换算;常见电压值估测;电压表的使用规则与读数;电压表与电流表的区别。
常见考法:
(1)判断电压单位换算是否正确。
(2)估测生活中常见电压值。
(3)电压表读数,注意量程与分度值。
(4)判断电压表连接是否正确。
(5)电压表与电流表使用规则对比。
考点02 串、并联电路中电压的规律
考点内容:串联电路电压规律:;并联电路电压规律:;实验探究方法。
常见考法:
(1)利用串联电压规律计算某部分电压。
(2)利用并联电压规律判断各支路电压。
(3)实验题:连接电路、读数、分析数据。
(4)判断电压表测量哪部分电压。
考点03 电阻
考点内容:电阻的概念、单位及换算;电阻是导体本身的性质,与电压、电流无关;影响电阻大小的因素:材料、长度、横截面积、温度;控制变量法实验。
常见考法:
(1)判断电阻大小变化。
(2)探究影响电阻大小因素的实验。
(3)电阻与电压、电流无关的辨析。
(4)比较不同导体电阻大小。
考点04 变阻器
考点内容:滑动变阻器的原理、构造、接法;滑动变阻器的作用;电阻箱的读数。
常见考法:
(1)判断滑动变阻器接法是否正确。
(2)滑片移动时电阻、电流、电压变化。
(3)电阻箱读数。
(4)实验中选择滑动变阻器规格。
考点05 半导体与超导
考点内容:半导体的特点与应用;超导现象及特点;超导体的应用与限制。
常见考法:
(1)判断半导体、超导体的应用。
(2)超导体电阻为零,不能用于电热丝。
(3)半导体二极管单向导电性。
辨析01 电压表使用与读数类易错
· 误将电压表串联、电流表并联;
· 忽略电压表正负接线柱和量程,读数时未先看量程;
· 误认为电压表不能直接接电源两极。电压表应并联在被测电路两端,电流从正接线柱流入、负接线柱流出,读数先看量程再定分度值,且可直接接在电源两极测电源电压。
辨析02 串、并联电路电压规律类易错
· 混淆串联分压与并联等压;未判断电压表测量对象,误把电源电压当成某用电器两端电压;
· 计算时未先判断电路连接方式。串联电路总电压等于各部分电压之和,并联电路各支路电压相等且等于电源电压,分析时先明确电路连接和电表测量对象。
辨析03 电阻概念及影响因素类易错
· 误认为电阻与电压、电流有关;
· 忽略材料、长度、横截面积、温度对电阻的影响;分析导线对折、拉长时未同时考虑长度和横截面积变化。电阻是导体本身的一种性质,与电压、电流无关,分析时用控制变量法,半导体、超导体特点也常与电阻概念结合考查。
辨析04 变阻器与电路故障类易错
· 滑动变阻器接成“同上”或“同下”,滑片移动时电阻不变;
· 闭合开关前未将滑片调到阻值最大处;
· 电路故障分析时仅凭电流表无示数就判断短路或断路。滑动变阻器应“一上一下”接入,滑片靠近下接线柱电阻变小;
· 故障分析要结合电压表测量对象和示数综合判断。。
【题型一】电压表读数与使用
【例1】 如图所示各电路图中,开关闭合后,电流表和电压表使用均正确的是图( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】
A.电流表并联在了电源两端,因此闭合开关后会形成电源短路,故A不符合题意;
B.电压表和电流表都符合接线原则,故B符合题意;
C.电流是从电流表的负接线柱流入,正接线柱流出的,电流表正负接线柱接反了,故C不符合题意;
D.电压表与灯泡串联了,故D不符合题意;
故选:B。
【变式1-1】如图甲所示,小昕将一块铜片和一块锌片插入苹果中,做成了一个“水果电池”,用电压表测量“水果电池”的电压,示数如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.“水果电池”的铜片是负极
B.“水果电池”的电压为5 V
C.交换铜片和锌片上的夹子,仍能测出电压
D.将几个“水果电池”串联起来可以提供更高的电压
【答案】D
【详解】
A.电压表指针正向偏转,说明电流从电压表正接线柱流入、负接线柱流出,因此与电压表正接线柱相连的铜片是“水果电池”的正极,故A错误;
B.由图乙可知,电压表选用量程,分度值为,测得“水果电池”的电压为,不是,故B错误;
C.交换铜片和锌片上的夹子后,电压表正负接线柱接反,指针会反向偏转,无法正确读数,不能测出电压,故C错误;
D.根据串联电池组的电压规律:串联电池组的总电压等于各电池电压之和,因此将几个“水果电池”串联起来,可以提供更高的电压,故D正确。
故选:D。
【变式1-2】 如图所示的电路中,电压表示数如图乙,A1、A2两表示数如图丙所示,则通过L2的电流为 A,L1两端电压为 V。
【答案】 1.76 2.5
【详解】
[1]由电路图可知,两灯泡并联,电压表测L1两端电压,电流表A1测干路电流,电流表A2测通过L1的电流,根据并联电路电流特点可知,干路电流等于各支路电流之和,所以由丙图可知,测干路电流时电流表A1量程为0-3A,分度值为0.1A,示数为2.2A,测通过L1的支路电流时电流表A2量程为0-0.6A,分度值为0.02A,示数为0.44A,所以通过L2的电流为
[2]电压表测L1两端电压,量程为0-3V,分度值为0.1V,示数为2.5V。
【题型二】串、并联电路中电压的规律
【例2】 如图所示,电源电压是6V,电压表的示数是3.6V,则( )
A.R1两端的电压是3.6V B.R2两端的电压是2.4V
C.R2两端的电压是3.6V D.R1和电源电压的总和是3.6V
【答案】C
【详解】
由电路图可知,和串联在电路中,电压表测两端电压,所以两端的电压是3.6伏,由串联电路的电压特点可得两端的电压
故选:C。
【变式2-1】如图所示的电路,闭合开关后电压表V1示数为2.4 V,V2的示数为2.4 V,V的示数应为__________V;电源在电路中的作用是给用电器提供__________(选填”电荷”或“电压”),从而形成电流。
【答案】 2.4 电压
【详解】
[1]由图像可知,两灯泡并联,电压表V1测L1两端的电压,电压表V2测L2两端的电压,电压表V测电源的电压,因为并联电路中各支路两端的电压相等,所以三电压表的示数相等,均为2.4V。
[2]电源的作用是提供电压,电压是形成电流的原因。
【变式2-2】如图甲所示的电路中,闭合开关S,电流表的示数如图乙所示,两个相同的电压表的指针都指在电压表表盘的同一位置,如图丙所示。求:
(1)通过L1灯泡的电流;
(2)灯泡L1两端的电压。
【答案】 0.3A 4.8V
【详解】
(1)闭合开关S,与串联,电流表测电路中的电流。
电流表选用量程,示数为
因串联电路电流处处相等,故通过灯泡L1的电流为。
(2)闭合开关S,与串联,测电源总电压,测两端电压。
因串联电路总电压大于部分电路电压,且两电压表指针位置相同,故选用量程,选用量程。
的示数为 ,的示数为 ,由串联电路电压规律得。
【题型三】电阻
【例3】 关于导体对电流有阻碍作用的说法正确的是( )
A.导体中有电流,导体才有电阻
B.导体电阻的大小取决于通过它的电流大小
C.导体的电阻是导体本身的一种属性,与通过的电流无关
D.导体的电阻只与导体的长度、横截面积有关
【答案】C
【详解】
电阻大小由导体的材料、长度、横截面积以及温度决定。无论导体中是否有电流通过,或者电流大小如何变化,导体的电阻值都保持不变。
故选:C。
【变式3-1】 小启在实验室制作简易调光台灯时,发现改变铅笔芯(作为电阻)接入电路的长度可以调节灯泡亮度。这说明导体电阻大小与________有关;其他条件相同时,若将铅笔芯更换为铜线,亮度明显变化,这是因为电阻还与导体的__________有关。请你再举出一个生活中通过改变导体长度来调节电阻的实例:____________________。
【答案】 长度 材料 滑动变阻器
【详解】
[1]改变铅笔芯接入电路的长度时,灯泡亮度改变,说明导体的电阻大小与长度有关。
[2]更换为铜线后亮度明显变化,是因为铜线和铅笔芯的材料不同,电阻也不同。说明导体的电阻大小与材料有关。
[3]生活中,滑动变阻器就是通过改变电阻丝接入电路的长度来调节电阻的典型例子。
【变式3-2】 “探究电阻大小与哪些因素有关”的实验装置如图所示,实验中分别把a、b、c、d四根导线接入电路,其中a、b、d长度相同,a、b、c粗细相同,b、d粗细不同,
(1)该实验是通过观察____________来间接比较导线电阻的大小。
(2)选用b、c两根导线进行对比,是为了探究电阻大小跟导体的____________有关。
(3)选用____________(填导线编号)两根导线进行对比,是为了探究电阻大小跟导体的横截面积有关。
(4)若小明在做实验时,发现器材中只有一根电阻丝,其他器材足够,则不能探究电阻大小跟导体的__________有关。
【答案】(1)电流表的示数 (2)长度 (3)b、d (4)材料
【详解】
(1)该实验中,通过电流表的示数大小间接得知接入电阻丝的阻值大小,应用了转换法,电流表的示数大,接入的电阻丝的阻值小。
(2)由题意可知,b、c两根导线的长度不同,材料、粗细相同,所以选用b、c两根导线是为了探究电阻大小跟导体长度的关系。
(3)探究电阻大小跟导体的横截面积的关系,应该控制材料、长度相同,由题意可知,b 、d长度、材料相同,b、d粗细不同,符合要求。
(4)做实验时,发现器材中电阻丝只有一根,材料相同,所以无法探究电阻大小和材料的关系。
【题型四】变阻器
【例4】下列选项中,变阻器连线正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】
A.滑动变阻器接入了上面两个接线柱,相当于接入一根导线,移动滑片阻值均为0,故A错误;
B.同时接了下端A、B两个接线柱,将全部电阻丝接入电路,滑片移动不能改变电阻,相当于定值电阻,故B错误;
C.按照“一上一下”接线,滑片右端接入电路,移动滑片阻值发生变化,故C正确;
D.上端接入了一个接线柱,且同时接了下端A、B两个接线柱,滑片左右两侧电阻丝并联接入电路,不方便调节,故D错误。
故选:C。
【变式4-1】 如图是“金星”学习小组为“探究滑动变阻器的工作原理”连接的电路,下列说法正确的是( )
A.滑动变阻器是通过改变接入电路中电阻丝的横截面积来改变电阻大小的
B.闭合开关后,向右滑动滑片P,电路中电流会变大,灯泡会变亮
C.闭合开关后,调节变阻器滑片,灯泡不发光,故障是灯泡断路
D.若滑动变阻器接线柱接A和B,闭合开关后滑动滑片P时,灯泡亮度无变化
【答案】D
【详解】
A.滑动变阻器的工作原理是通过改变接入电路中电阻丝的长度改变电阻大小,不是改变横截面积,故A错误;
B.由图可知,本题中滑动变阻器接入电路的是A到滑片P之间的电阻丝;向右滑动滑片P时,接入电阻丝长度变长,接入电阻变大,电路电流变小,灯泡会变暗,故B错误;
C.灯泡不发光的故障有多种可能:可能是灯泡短路、也可能是滑动变阻器接入电阻过大导致电流太小,不一定是灯泡断路,故C错误;
D.若接A和B两个下接线柱,滑动变阻器接入了全部电阻丝,移动滑片时接入电阻大小不变,因此电路电流不变,灯泡亮度无变化,故D正确。
故选:D。
【变式4-2】如图甲是一滑动变阻器铭牌,其中“1.2A”表示__________是1.2A。图乙中电阻箱的读数为________Ω。
【答案】 该滑动变阻器允许通过的最大电流 3608
【详解】
图甲是一滑动变阻器铭牌,其中“1.2A”表示<>该滑动变阻器允许通过的最大电流是1.2A。“50Ω”表示滑动变阻器的最大阻值为50Ω。
图乙中电阻箱的读数为
。
【题型四】变阻器
【例5】我国研发碳化硅晶圆剥离技术用来生产车规级芯片,助力新能源汽车行业的发展,制作车规级芯片的主要材料是( )
A.半导体 B.导体 C.超导体 D.绝缘体
【答案】A
【详解】
芯片的主要材料是碳化硅,碳化硅属于半导体材料。半导体材料的导电性介于导体和绝缘体之间,可用于制作集成电路、芯片等电子元件。导体容易导电,绝缘体不容易导电,超导体是在特定温度下电阻为零的材料,均不适合作为芯片的主要材料。
故选:A。
【变式5-1】进行超导磁悬浮实验时,先把液氮浇在超导块上,液氮迅速汽化吸热,产生大量白雾。如图所示,当冷却到临界温度以下,再将其放于磁铁轨道上方一定高度处,超导块就会一直悬浮。下列说法错误的是( )
A.超导材料已经在集成电路中广泛使用
B.液氮汽化时,周围空气的内能减小
C.白雾是由空气中的水蒸气液化形成
D.临界温度以下时,超导块内的分子依然在运动
【答案】A
【详解】
A.目前超导材料需要极低温度才能实现超导,相关技术还不成熟,并没有在集成电路中广泛使用,故A错误,符合题意;
B.液氮汽化需要吸收热量,会从周围空气中吸热,周围空气温度降低,内能减小,故B正确,不符合题意;
C.白雾是空气中的水蒸气遇冷液化形成的小水滴,故C正确,不符合题意;
D.根据分子动理论,一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动,因此临界温度以下,超导块内的分子依然在运动,故D正确,不符合题意。
故选:A。
【变式5-2】随着科技的发展,智能产品逐渐融入我们的生活。如图所示的智能手表可以显示时间、体温、心率等信息,方便监测身体状态。该手表的橡胶表带是__________,手表内集成电路中的二极管主要是由____________材料制成的(两空均选填“导体”“半导体”或“绝缘体”)。
【答案】 绝缘体 半导体
【详解】橡胶不容易导电,属于绝缘体。
二极管是电子元件中典型的半导体制品,导电性介于导体和绝缘体之间。
【题型一】电压表量程读数
【例1】如图所示的电压表接入电路中,它的分度值是________V,此时的示数是________V。
【答案】 0.1 2.4
【详解】
[1][2]如图所示是电压表的表盘,所选择的量程是0~3V,此时电压表的分度值是0.1V,指针的示数为2.4V。
【变式1-1】 如图所示,课外兴趣小组用铜片和锌片插入橙子制作了一个水果电池,用导线将电压表的两个接线柱分别连在铜片和锌片上,观察到电压表指针发生了偏转。关于这个水果电池,下列说法正确的是( )
A.水果电池工作时将电能转化为化学能
B.铜片为水果电池的负极
C.水果电池的电压为2.5V
D.将接在铜片和锌片上的导线互换,电压表指针会反偏
【答案】D
【详解】
A.水果电池工作时将化学能转化为电能,故A错误;
B.铜片与电压表正接线柱相连,电压表指针正向偏转,说明铜片为水果电池的正极,故B错误;
C.电压表所选量程为小量程,由电压表的示数可知,水果电池的电压为 0.5V,故C错误;
D.将接在铜片和锌片上的导线互换,电压表正负接线柱接反,指针会反偏,故D正确。
故选:D。
【变式1-2】如图所示,取一个橙子,把铜片、铁片插入其中,制成一个水果电池。用电压表测量电压,该水果电池电压为________V,该水果电池正极是________(选填“铁片”或“铜片”)。为获得更高电压,可以将多个水果电池________联。
【答案】 0.6 铜片 串
【详解】
[1]由图知电压表选择的量程为0~3V,分度值为0.1V,水果电池的电压为0.6V。
[2]电压表使用时,电流从电压表的正接线柱流入、负接线柱流出,即电压表的正接线柱与电源的正极相连接,因此铜片为正极,铁片是电池的负极。
[3]如果想增大水果电池的电压,根据串联电路电压的规律,可将多个水果电池串联使用。
【题型二】电压表并联位置
【例2】如图所示是某同学在实验过程中连接的电路,同时闭合开关S1、S2,两个小灯泡均正常发光。关于甲、乙两电表的说法,正确的是( )
A.甲是电流表,乙是电压表 B.甲是电压表,乙是电流表
C.甲、乙都是电流表 D.甲、乙都是电压表
【答案】A
【详解】
首先明确电表使用规则:电流表相当于导线,串联在电路中;电压表相当于开路,并联在电路中,结合题干“同时闭合、,两个小灯泡均正常发光”,逐一分析选项:
A.甲是电流表,乙是电压表,甲通路,乙开路,闭合开关后,电流从电源正极流出经过后分为两条支路,支路1:电流表甲→→电源负极; 支路2:→→电源负极; 两个灯泡并联,都有电流通过,均正常发光,乙电压表相当于开路,不影响电路,符合题意,故A正确。
B.甲是电压表,乙是电流表,甲开路,乙通路,闭合开关后,电流路径为:电源正极→→乙(电流表)→→电源负极,电流不经过任何用电器,直接短路电源,两个灯泡都不发光,故B错误。
C.甲、乙都是电流表,甲乙都相当于导线,电流会从电源正极经开关、电流表乙直接回到电源负极,造成电源短路,两个灯泡都不发光,故C错误;
D.甲、乙都是电压表,甲乙都相当于开路,只有L2接入电路,L2发光,L1不发光,故D错误;
故选:A。
【变式2-1】如图所示的串联电路,电源电压恒定,闭合开关后,、均发光,但亮度不一样。下列关于该电路说法正确的是( )
A.通过两灯泡的电流大小不一样 B.电流表只测量通过灯泡的电流
C.若只有短路,也不发光 D.电压表测量灯泡两端的电压
【答案】D
【详解】
由图可知该电路为串联电路,电流表测量电路中的电流,电压表并联在L1两端,测量L1两端的电压,串联电路的特点是各处电流都相等,因此通过两个灯泡的电流大小相同;若L2短路,电路仍然是通路,因此L1会发光。
故选:D。
【变式2-2】在如图所示电路中,开关闭合后电压表测量的是______(选填“”、“”或“电源”)两端的电压,灯泡和灯泡是______(选填“串”或“并”)联。
【答案】 串
【详解】
[1][2]先不看电压表,电路中的电流从电源正极出发,依次经过、开关、回到电源的负极,只有一条路径,故和串联;再看电压表,并联在和开关两端,但开关相当于一条导线,几乎不分得电压,故电压表测量的是两端的电压。
【题型三】串并联电压规律计算
【例3】在如图所示的电路中,电源电压保持不变。灯L1、L2是两个不同规格的小灯泡。只闭合开关S1时,电压表的示数为3V;只闭合开关S2时,电压表的示数为1.2V;只闭合开关S1、S3时,两电流表的示数分别为0.46A、0.18A。则:
(1)电源电压是多少?
(2)只闭合开关S2时,灯L2两端的电压是多少?
(3)只闭合开关S1、S3时,通过灯L1的电流是多少?
【答案】(1)3V (2)1.8V (3)0.28A
【详解】
(1)只闭合开关S1时,电路中只有灯泡L1工作,电压表测电源电压,即。
(2)只闭合开关S2时,灯L1与灯L2串联,电压表测灯L1电压,即,由串联电路电压的规律可知
(3)只闭合开关S1、S3时,灯L1与灯L2并联,电流表A1测干路电流,电流表A2测通过L2的电流,即、,根据并联电路电流规律可知,通过灯L1的电流
【变式3-1】如图所示,若电源电压为12V,示数为8V,示数为6V,则。两端电压各为多少?
【答案】6V,2V,4V
【详解】
由电路图知:三个灯泡串联在电路中,电压表测和的电压,电压表测和的电压,等效电路图如图所示。
由电路图及串联电路特点及题意可得
,,
解以上三式得:L1、L2、L3两端的电压分别为
,,
【变式3-2】如图所示的电路中,电源电压不变,电表均为理想电表。当开关S1、S2均闭合时,V1的示数为12V,V2的示数为9.6V;当开关S1闭合,S2断开时,V1和V2的示数均为10V。求:
(1)电源的电压为多少?
(2)开关S1、S2均闭合时,R2两端的电压为多少?
(3)开关S1闭合、S2断开时,R1两端的电压为多少?
(4)将电路中电压表V2替换为电流表A2,只闭合开关S1时,电流表A2的示数为0.4A。断开开关,继续将电路中的电压表V1替换为电流表A1,只闭合开关S1时,电流表A2的示数变为0.5A,求此时干路上的电流为多少?
【答案】(1)12V (2)2.4V (3)8V (4)0.9A
【详解】
(1)由图可知,当开关S1、S2均闭合时,电阻R3被短路,电阻R1和R2串联,电压表V1测R1和R2两端总电压,即电源电压,V1的示数为12V,故电源的电压为12V。
(2)由图可知,当开关S1、S2均闭合时,电阻R3被短路,电阻R1和R2串联,电压表V1测电源电压,电压表V2测电阻R1两端电压,V2的示数为9.6V,则R2两端的电压为
(3)当开关S1闭合,S2断开时,三个电阻串联,电压表V1测R1和R2两端总电压,电压表V2测R1和R3两端总电压,V1和V2的示数均为10V,则有
解得
即R1两端的电压为8V。
(4)将电路中电压表V2替换为电流表A2,只闭合开关S1时,只有R2接入电路,电流表A2的示数为0.4A,即通过R2的电流为0.4A,断开开关,继续将电路中的电压表V1替换为电流表A1,只闭合开关S1时,三个电阻并联,电流表A2测电阻R1和R2的总电流,电流表A1测电阻R1和R3的总电流,电流表A2的示数变为0.5A,即通过R1的电流为
由可知,R2和R3的阻值相同,故并联后通过的电流也相同,即通过R3的电流也为0.4A,故此时干路上的电流为
【题型四】电阻与电压电流无关
【例4】下列关于导体电阻的大小,说法正确的是( )
A.当导体两端电压和通过导体的电流为零时,导体的电阻为零
B.当导体被均匀拉长至原来的二倍时,它的电阻减小为原来的一半
C.电阻是导体本身的一种性质,不论温度如何变化,它的电阻都不可能变化
D.电阻是导体本身的一种性质,与加在导体两端的电压和通过导体的电流无关
【答案】D
【详解】
AD.电阻是导体本身的一种性质,它的大小由导体的材料、长度、横截面积、温度决定,与电压、电流无关,即使导体两端电压和通过电流为零,电阻也不为零,故A错误,D正确;
B.导体的材料、温度一定时,导体的电阻与长度成正比,与横截面积成反比。当导体均匀拉长为原来的2倍时,长度变为原来2倍,横截面积变为原来的,最终电阻变为原来的4倍,故B错误;
C.导体的电阻会随温度发生变化,大多数导体的电阻随温度升高而增大,故C错误。
故选:D。
【变式4-1】下列有关电阻的说法正确的是( )
A.导体的电阻越大,表明导体的导电能力越强
B.导体的电阻与导体中的电流有关
C.导体中的电流为零时电阻也为零
D.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
【答案】D
【详解】
A.导体的电阻是导体的一种性质,反映了导体对电流阻碍作用的大小;导体的电阻越大,表明导体的导电能力越弱;故A错误;
BC.导体的电阻是导体的一种性质,与导体中的电流、导体两端的电压大小无关,故BC均错误;
D.导体的电阻是导体的一种性质,反映了导体对电流阻碍作用的大小;电阻大小与导体的材料、长度、横截面积有关,故D正确;
故选:D。
【变式4-2】图所示为铝芯导线,多股铝线外包绝缘皮制成,下列措施使其电阻减小的是( )
A.减小导体两端的电压 B.减小导体中的电流
C.减短所用铝线的长度 D.把导线中的铝线抽去几条
【答案】C
【详解】
AB.电阻是导体本身的一种性质,导体的电阻大小与导体两端的电压和通过它的电流大小无关,故AB不符合题意;
C.缩短所用铝线的长度后,导线的材料不变,横截面积不变,但长度变短,所以该导线的电阻会减小,故C符合题意;
D.把导线中的铝线抽去几条后,导体的材料不变,长度不变,但横截面积变小,所以导线的电阻变大,故D不符合题意。
故选:C。
【题型五】滑动变阻器滑片移动
【例5】在“设计制作调光灯”活动中,小明用铅笔芯、曲别针、导线夹和电源等器材连接了如图所示电路。当曲别针从铅笔芯左端滑至右端时,小灯泡亮度会变______(选填“暗”或“亮”)。
【答案】暗
【详解】
铅笔芯、曲别针组成了一个滑动变阻器,与小灯泡串联在电路中。 铅笔芯是导体,曲别针相当于滑动变阻器的滑片,通过改变接入电路的铅笔芯长度,来改变接入电路的电阻大小。 当曲别针从铅笔芯左端滑至右端时,接入电路的铅笔芯长度变长,因此滑动变阻器接入电路的电阻R滑变大。电路总电阻,因此总电阻变大。 电源电压U总不变,根据欧姆定律,则电路中的电流I变小。小灯泡的实际功率 ,因此实际功率变小,小灯泡变暗。
【变式5-1】如图甲为某学习小组制作的滑动变阻器,有A、B、C、D四个接线柱,他们想要将该滑动变阻器接在图乙电路MN两端,若向A端滑动滑片使灯泡变亮,则MN对应的接线柱组合正确的是( )
A.AB B.AD C.BC D.BD
【答案】B
【详解】用滑动变阻器调节灯的亮度时,滑动变阻器应与灯泡串联,若要求滑片向A端滑动时灯逐渐变亮,说明电路中电流变大,则变阻器接入电路的电阻丝变短,所以变阻器下方的A接线柱接入电路,上方的接线柱可选用C或D,故B正确,ACD错误。
故选:B。
【变式5-2】为了便于调节电流,有些仪器中会将两个滑动变阻器串联使用,其中一个作为“粗调”电阻,另一个作为“细调”电阻。如图的两个滑动变阻器最大阻值为和,滑片可移动距离相等。则________(选填“”或“”)为“粗调”电阻;当滑片调至最________端,调至最________(两空均选填“左”或“右”)端时,其接入的总阻值最大。
【答案】 左 左
【详解】
[1]两个滑动变阻器最大阻值为和,滑片可移动距离相等,滑片移动相同距离,电阻变化较大,为“粗调”电阻。
[2][3]滑动变阻器右下接线柱接入电路,当滑片调至最左端时,滑动变阻器接入电路电阻最大,滑动变阻器的右下接线柱接入电路,则调至最左端时,滑动变阻器接入电路电阻最大,此时总阻值最大。
【题型一】电路故障分析
【例1】 如图所示的电路中,电源电压不变,闭合开关S后,灯L1、L2都发光,一段时间后,其中一灯突然熄灭,而电流表、电压表的示数都不变,则产生这一现象的原因是( )
A.灯L1短路 B.灯L2短路 C.灯L1断路 D.灯L2断路
【答案】C
【详解】
A.如果灯L1短路,将发生电源短路,两个灯泡都不发光,故A不符合题意;
B.如果灯泡L2短路,将发生电源短路,两灯都不亮,故B不符合题意;
C.如果灯L1断路,此时电路为L2的简单电路,而电源电压保持不变,因此电压表示数不变;由于并联电路中,各支路互不影响,因此通过L2的电流不变,即电流表的示数不变,故C符合题意;
D.如果灯泡L2断路,将没有电流通过L2,电流表示数为零,故D不符合题意。
故选:C。
【变式1-1】 如图所示的电路,闭合开关后,两灯均发光,一段时间后,两盏灯突然都熄灭,且电流表的示数为零,电压表的示数增大,则该电路故障可能是( )
A.灯L1断路 B.灯L2断路 C.灯L1短路 D.灯L2短路
【答案】A
【详解】
CD.由图可知,灯L1与L2串联,电流表测电路电流,电压表测L1两端电压。若L1或L2短路,则另一盏灯泡仍会发光,故CD不符合题意;
A.若L1断路,整个电路断开,电流表示数为零,此时电压表串联在电路中,直接测量电源电压,因此电压表示数增大,故A符合题意;
B.若L2断路,两灯都熄灭,电流表示数为零,电压表无法连接到电源两极,电压表示数为0,故B不符合题意。
故选:A。
【变式1-2】 如图所示电路,当开关S闭合后,L1,L2均能发光,电流表、电压表均有示数。过一会儿,有一灯不发光。电流表的示数变大,电压表的示数为零,可能发生的故障是( )
A.L1灯丝断了 B.L1短路 C.L2灯丝断了 D.L2短路
【答案】D
【详解】
电流表有示数,说明电路没有断路,即电路出现短路;而电压表的示数为零,说明灯泡L2短路。
故选:D。
【题型二】动态电路分析
【例2】电源的电压恒定。闭合开关后,向左移动滑片能改变小灯泡亮度的电路是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】
根据滑动变阻器改变小灯泡亮度的要求:一要把滑动变阻器串联在被控电路中;二要把滑动变阻器的接线柱“一上一下”接入电路,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选:B。
【变式2-1】如图所示的电路中,总电压保持不变,此时电阻R1的电压为U1,滑动变阻器的阻值为r1。若将电阻R1更换为电阻R2,为保持R2两端的电压仍为U1,移动滑动变阻器,此时滑动变阻器的阻值为r1+ r2;若将电阻R2更换为电阻R3,继续保持R3两端的电压为U1,再次移动滑动变阻器,此时滑动变阻器的阻值为r1+ r2+ r3,若R3∶R2∶R1=3∶2∶1,则r3∶r2∶r1为( )
A.3∶2∶1 B.1∶1∶1 C.1∶2∶3 D.1∶4∶9
【答案】B
【详解】
定值电阻和滑动变阻器串联接入电路,电源电压不变,定值定值两端电压保持不变,根据串联分压原理可得
由于R3∶R2∶R1=3∶2∶1,则有
整理可得r3∶r2∶r1=1∶1∶1。故B符合题意,ACD不符合题意。
故选:B。
【变式2-2】 如图a所示电路中,当闭合开关和后,两个电压表的指针均为图b所示,则灯泡和两端的电压分别为 V和 V;若断开开关,则灯 (选填“不能”或“仍能”)发光,电压表的示数将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】 6 不能 变大
【详解】
[1][2]由图a可知,当闭合开关和后,灯泡和串联,电压表测电源电压,电压表测灯泡的两端电压。两个电压表的指针偏转角度相同,由于串联电路两端的电压等于各部分电路两端的电压之和,则电压表选择的示数大于电压表的示数,所以电压表选择的是大量程,分度值为,示数为
电压表选择的是小量程,分度值为,示数为
即两端的电压为1.5V。由串联电路电压特点得,的两端电压为
[3][4]若断开开关,电路断开,灯熄灭,不发光。此时电压表与、电源串联,相当于测电源电压,故电压表的示数将变大。
【题型三】实验:探究串、并联电路电压规律
【例3】 (1)根据图甲所示的电路图,用笔画线代替导线将图乙所示电路连接完整 ;
(2)连接电路时,开关应处于 状态,正确连接电路后,闭合开关,若两灯都不发光,且电压表示数接近电源电压,则故障的可能原因为 ;
(3)用电压表分别测出电压UAB、UBC和UAC,其中测UAB时,电压表的示数如图丙所示,示数为 V。接着更换不同规格的灯泡并多次实验,数据记录见表:
实验次序
电压UAB/V
电压UBC/V
电压UAC/V
1
1.7
2.9
2
1.3
1.6
2.9
3
1.1
1.8
2.9
①分析表中数据,得到初步结论:串联电路中总电压等于各部分电路两端电压 ;
②为使结论更具普遍性,小明要进行的操作是 。
【答案】(1)
(2) 断开 灯泡L1断路
(3) 1.2 之和 换不同电压的电源多做几次实验
【详解】
(1)根据图甲所示的电路图可知,两灯泡串联,电压表测L1的电压,故连接完整电路图如下:
(2)[1]为了保护电路,在连接电路时,开关应处于断开状态。
[2]正确连接电路后,闭合开关,两灯都不发光,电压表示数接近电源电压,说明电路中有断路,而电压表直接并联在了电源两端,可以正常测量电源电压,说明L2是通路,故应是灯泡L1断路。
(3)[1]如图丙可知,电压表选用小量程,分度值0.1V,故其示数为1.2V。
[2]分析表中数据可知,AC两端电压UAC始终等于AB两端电压UAB与BC两端电压UBC之和,即串联电路中,电源电压等于各用电器两端电压之和。
[3]为使结论更具普遍性,接下来应更换电压不同的电源多次实验,避免偶然性。
【变式3-1】小明要探究“并联电路各支路用电器两端的电压与电源两端电压的关系”,设计的电路图如图甲所示,所用器材如图乙所示。
(1)请按图甲所示电路图将图乙中各元件连接起来 。
(2)各元件连接无误后,闭合开关S,发现灯泡L1发光,灯泡L2不发光,电压表有示数,对于该现象,下列分析合理的是_________。(填序号)
A.L1被短接 B.L2被短接 C.L2断路 D.开关接触不良
(3)排除故障后,经多次实验记录的数据如表中所示:
次数
L1两端电压U1/V
L2两端电压U2/V
电源两端电压U/V
1
2.6
▲
2.6
2
2.6
2.6
2.6
3
2.6
2.6
2.6
①表格中▲处电压表的示数如图丙所示,则电压表的读数为 V。
②多次实验的目的是 。
(4)小明发现家里客厅的灯L1比卧室的灯L2亮,两灯对应的电压分别为U1、U2,则U1 U2(选填“>”、“=”或“<”)。
【答案】(1)
(2)C (3) 2.6 使结论具有普遍性
(4)=
【详解】
(1)由图甲可知,两灯泡并联,电压表并联在灯泡L1两端,连接实物图,如图所示:
(2)A.若L1被短接,则造成电源短路,两灯都不会亮,故A不符合题意;
B.若L2被短接,则造成电源短路,两灯都不会亮,故B不符合题意;
C.若L2断路,则L2不亮,并联电路互不影响,因此灯泡L1可以发光,电压表测电源电压,有示数,故C符合题意;
D.若开关接触不良,则电路时通时断,两灯泡应是忽明忽暗,故D不符合题意。
故选C。
(3)[1]由图乙可知,电源为两个干电池串联,电压为3V,因此电压表选用小量程,分度值为0.1V,所以示数为2.6V。
[3]为了避免偶然性,得到普遍性规律,因此要进行多次实验。
(4)家庭电路中,两灯泡互不影响,因此是并联关系,根据并联电路电压的特点可知,两灯对应的电压U1和U2相等。
【变式3-2】 某小组在“探究并联电路中电压的特点”实验中。
(1)如图甲,根据电路图,用笔画线表示导线,将实物连接起来 ;
(2)连接电路时,开关处于 状态;
(3)正确连接好电路后,闭合开关,电压表的示数如图乙所示,为 V;
(4)测得灯泡L1两端电压后,再测得灯泡L2两端电压和A、B两端电压,记录数据。改变两个小灯泡的规格,重复以上操作,其目的是 ;
(5)评估交流环节,有同学提出:实验中连接完电路,闭合开关,发现电压表指针反向偏转,原因是 。
【答案】(1)
(2)断开 (3)2.8 (4)多次测量,以得到普遍的规律 (5)电压表正、负接线柱接反
【详解】
(1)由图甲电路图可知,L1、L2并联,电压表测L1两端电压。可以根据电流路径法连接实物电路,电流从电源正极出发,先分为两条路径,分别经过L1、L2,之后汇合,再经过开关,回到电源负极;最后将电压表并联在L1两端,因电源为2节干电池,电源电压约为3V,所以电压表选择0~3V量程,注意电流从“3”接线柱流入、从“-”接线柱流出。作图如下:
(2)为保护电路,连接电路时,开关应处于断开状态。
(3)由图乙可知,电压表量程为0~3V,分度值为0.1V,示数为2.8V。
(4)探究并联电路中电压的特点,多次实验的目的是多次测量,以得到普遍的规律。
(5)闭合开关,电压表指针反向偏转,说明电流从“-”接线柱流入、从“+”接线柱流出,原因是电压表正、负接线柱接反。
【题型四】实验:探究影响电阻大小因素
【例4】小明、小红和小亮在做”探究影响导体电阻大小的因素“实验时,提出了如下猜想:
猜想一:导体的电阻可能与导体的长度有关。
猜想二:导体的电阻可能与导体的横截面积有关。
猜想三:导体的电阻可能与导体的材料有关。
实验室提供了4根电阻丝,其规格、材料如表所示;
编号
材料
长度/m
横截面积/mm2
A
镍铬合金
0.25
1.0
B
镍铬合金
0.50
1.0
C
镍铬合金
0.25
2.0
D
锰铜合金
0.25
1.0
(1)小亮设计了如图所示电路。实验时,他在M、N之间分别接上不同的导体,闭合开关后,通过观察 或 来比较导体电阻大小。小明认为:电流表是多余的,小红却认为:灯泡是多余的。你认为小红设计的电路不合理的理由是: ;
(2)为了验证猜想二,可依次把M、N分别跟 (选填导体的编号)的两端相连,闭合开关,记下电流表的示数,分析并比较这两根电阻丝电阻的大小;
(3)小丽在探究同样的问题时,手边只有一根电阻丝。她利用这根电阻丝和上述电路,不能够完成猜想 (选填“一”、“二”或“三”)的实验验证;
(4)要使电阻丝接入电路的阻值变大,可采用的方法是_______。
A.增大电阻丝两端的电压 B.减小通过电阻丝的电流
C.将电阻丝拉长后接入电路 D.将电阻丝对折后接入电路
【答案】(1)灯泡的亮度 电流表的示数 有可能造成短路 (2)A、C (3)三 (4)C
【详解】
(1)[1]当导体电阻大,电路中的电流变小,小灯泡变暗,所以还可以通过观察小灯泡的亮度知道导体电阻的大小。
[2]实验时,在M、N之间分别接上不同的导体,闭合开关后,电路连通,形成小灯泡与导体的串联电路,电源电压一定,导体电阻越大,电流表示数越小,所以通过观察电流表示数可以知道导体电阻的大小。
[3]灯泡和电流表同时使用更好,通过观察电流表示数来比较导体电阻的大小,灯泡可以保护电路,从而防止烧坏电流表,造成短路。
(2)要验证猜想二,应控制导体材料与长度相同而横截面积不同,由表中数据可知,应选编号为A、C的两根电阻丝进行实验。
(3)要探究电阻大小与导体材料的关系时,需保证电阻丝的长度、横截面积相同,材料不同,小丽在探究同样的课题时,手边只有一根电阻丝,那么,她利用这根电阻丝和上述电路不能完成对猜想三的实验验证。
(4)AB.导体的电阻是导体阻碍电流的性质,与导体两端的电压和通过的电流无关;故AB均不符合题意;
C.将这根导线拉长,长度变长、横截面积变小,电阻变大,可以使连入电路的导线电阻变大,故C符合题意;
D.将导线对折后接入电路,长度变小、横截面积变大,导体的电阻变小,故D不符合题意。
故选:C。
【变式4-1】在探究影响导体电阻大小的因素时,小明做出了如下猜想:导体的电阻可能与①导体的长度有关;②导体的横截面积有关。
编号
材料
长度/m
横截面积/mm2
A
镍铬合金
0.5
0.5
B
镍铬合金
1.0
0.5
C
镍铬合金
0.5
1.0
D
锰铜合金
0.5
0.5
(1)按照如图所示连接电路,在电路中分别接上不同的导体,则通过观察 来比较导体电阻的大小;
(2)为了验证上述猜想①,应该闭合 两个开关;
(3)闭合开关S1和S3,观察到灯泡L1和L3发光,且L3比L1亮,初步得到的结论是:其它条件相同的情况下, ,电阻越大;
(4)实验中发现实验现象不明显,小明将灯泡换成了 (选填“电流表”或“电压表”),电表的示数越大,说明电表所在支路的导体电阻越 ;
(5)接下来,小明又做了如下实验:将镍铬金丝A接入电路,闭合开关,然后用大功率吹风机先对镍铬合金丝吹一段时间热风,再改用冷风挡对镍铬合金吹冷风。发现两次实验中电表的示数不同,这说明导体的电阻与 有关。
【答案】(1)灯泡的亮度 (2)S1和S2 (3)横截面积越小 (4)电流表 小 (5)温度
【详解】
(1)在探究影响导体电阻大小的因素时,通过观察灯泡的亮度来比较导体电阻的大小,运用了转换法。
(2)为了验证上述猜想①:导体的电阻可能与导体的长度有关;在一定温度下,应控制导体材料与横截面积相同,而长度不同,由电路图和表中数据可知,应选编号为A、B的两根电阻丝进行实验,应闭合开关S1和S2。
(3)闭合开关S1和S3,分别将A和C两电阻丝接入电路中,观察到灯泡L1和L3发光,且L3比L1亮,在一定温度下,此时导体的长度、材料都相同,但横截面积不同,故得到的结论是:其它条件相同的情况下,横截面积越小,电阻越大。
(4)[1][2]将灯泡换成电流表,电流表串联在电路中,电源电压一定,电流表的示数越大,说明电流表所在支路的导体电阻越小。
(5)用大功率吹风机先对镍铬合金丝吹一段时间热风,再改用冷风挡对镍铬合金吹冷风,此时会改变导体的温度,根据电流表示数变化可以得出电阻大小与温度的关系。故小明所做的这一实验基于的假设是导体的电阻与温度有关。
【变式4-2】某同学利用如图所示的装置探究影响导体电阻大小的因素,实验中四根金属丝的规格如下表所示。下列说法正确的是( )
编号
材料
长度/m
横截面积/
①
锰铜丝
1.0
0.2
②
镍铬合金丝
0.5
0.2
③
镍铬合金丝
1.0
0.2
④
镍铬合金丝
1.0
0.6
A.实验过程中,灯泡越亮,说明接入电路中金属丝的电阻越大
B.选择金属丝①和③可以探究电阻的大小是否跟导体的材料有关
C.选择金属丝②和④可以探究电阻的大小是否跟导体的长度有关
D.选择金属丝①和④可以探究电阻的大小是否跟导体的横截面积有关
【答案】B
【详解】
A.灯泡越亮,说明电路中的电流越大,则表明接入电路中的金属丝的电阻越小,故A错误;
B.选择金属丝①和③,导线的长度和横截面积均相同,而材料不同,可以探究导体的电阻大小是否跟导体的材料有关,故B正确;
C.探究电阻的大小是否跟导体的长度有关,保持导体的材料和横截面积相同,长度不同,选择金属丝②和④,导线的长度和横截面积都不同,不能探究电阻的大小与导体的长度的关系,故C错误;
D.探究电阻的大小是否跟导体的横截面积有关,保持导体的材料和长度相同,横截面积不同,选择金属丝①和④,导体的材料和横截面积不同,长度相同,不能探究电阻的大小跟导体的横截面积的关系,故D错误。
故选B。
【题型一】电压表使用模型
【模型解读】电压表并联在被测电路两端;电流从正接线柱流入,负接线柱流出;先看量程,再读数;可直接测电源电压。
【例1】 如图甲所示电路,电源电压5V,闭合开关,电压表示数如图乙所示,则灯两端电压为( )
A.5V B.2V C.3V D.10V
【答案】B
【详解】
如图,闭合开关,两灯串联,电压表测L1两端电压;电源电压为5V,则L1两端电压小于5V,所以,电压表选择的是0~3V量程,示数为2V,即L1两端电压为2V,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选:B。
【变式1-1】 某同学用有3V和15V两个量程的电压表来测量电压时,电压表“-”接线柱已经接入电路,在用15V量程进行试触时,发现指针的位置如图所示,则他下一步的操作应该是( )
A.直接接入c接线柱,然后读数
B.直接接入b接线柱,然后读数
C.断开开关,接入c接线柱,闭合开关后读数
D.断开开关,接入b接线柱,闭合开关后读数
【答案】D
【详解】
从图可知,试触时指针摆幅较小,在1V附近,这是选用了电压表较大量程的结果,为了使测量数据准确,应换用较小量程,所以用0~3V的量程,并且换接线柱时应断开开关,所以他下一步的操作应该是:断开开关,接入b接线柱,闭合开关后读数,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选:D。
【变式1-2】 小东将铜片和锌片分别插入土豆中,制成一个土豆电池。用铜导线将铜片和锌片分别接在电压表的两个接线柱上,观察到电压表指针发生了偏转,如图所示。下列说法正确的是( )
A.锌片是土豆电池的正极
B.土豆电池将电能转化为化学能
C.铜导线中的正电荷定向移动形成电流
D.电压表的读数等于土豆电池两端电压
【答案】D
【详解】
A.由图可知,电压表指针正常偏转,电压表正负接线柱连接正确,铜片连接电压表的“+”接线柱,是正极,故A错误;
B.水果电池工作时,消耗化学能,获得电能,是将化学能转化为电能,故B错误;
C.铜导线中的自由电子定向移动形成电流,故C错误;
D.电压表测量水果电池的电压,电压表的读数等于土豆电池两端电压,故D正确。
故选:D。
【题型二】串、并联电压规律模型
【模型解读】串联:;并联:;先判断电路连接方式,再选择公式。
【例2】如图所示,电源电压为3V,电压表示数为2V,则灯泡L2两端的电压为( )
A.5V B.3V C.2V D.1V
【答案】D
【详解】
由电路图可知,两灯泡串联,电压表并联在L1两端,电压表测量L1两端的电压,灯泡L1两端的电压U1=2V;由串联电路电压的特点可知,L2两端的电压U2=U-U1=3V-2V=1V
故D符合题意,ABC不符合题意。
故选:D。
【变式2-1】 如图所示,电源电压保持不变,当开关S1断开,S2闭合时,电压表示数为;当开关S1闭合,S2断开时,电压表示数为;则L1和L2两端电压分别是( )
A.和1.5V B.1.5V和 C.和 D.1.5V和
【答案】A
【详解】当开关S1闭合、S2断开时,如图甲:
电压表并联在了L1的两端,故L2的电压为3V;
当S1断开、S2闭合时,如图乙:
电压表并联在了电源的两端,故电源电压为4.5V,则L2两端的电压
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选:A。
【变式2-2】如图所示,在“探究串联电路的电压规律”时,闭合开关,用电压表分别测出AC、BC、AB两端的电压分别为UAC=3V、UBC=1.5V、UAB=1.5V,将数据记录在表格中。下列说法错误的是( )
A.改变电池的节数,再测出几组电压值
B.换用不同规格的小灯泡,再测出几组电压值
C.实验时若发现AB和AC两端电压相等,且不为0,一定是A、C之间发生了断路
D.测完UAC,将电压表接在A接线柱上的线改接到B接线柱上,可测得UBC
【答案】C
【详解】
AB.用电压表分别测出AC、BC、AB两端的电压分别为UAC=3V、UBC=1.5V、UAB=1.5V,为了排除偶然性,需要改变电池的节数,或换用不同规格的小灯泡,再测出几组电压值,机进行多次实验,得出普遍规律,故AB正确,不符合题意;
C.实验时若发现AB和AC两端电压相等,且不为0,有可能是BC发生短路,故C错误,不符合题意;
D.测完UAC,可在断开开关后将电压表接在A接线柱上的线直接改接到B接线柱上,即可测得UBC,保证了电流正进负出,故D正确,不符合题意。
故选:C。
【题型三】电路故障分析模型
【模型解读】电流表无示数 → 断路;电压表有示数 → 电压表与电源连通;电压表无示数 → 被测电路短路或电压表未接好;结合电表测量对象判断。
【例3】 如图所示电路,闭合开关,L1、L2两灯均发光,两电表均有示数,过一会儿,其中一个灯泡突然熄灭,电流表示数增大,电压表示数为零,造成此现象的原因可能是( )
A.灯L1短路 B.灯L2短路 C.灯L1断路 D.灯L2断路
【答案】B
【详解】
A.由电路图可知,闭合开关S,L1、L2串联,电压表测L2两端的电压,电流表测电路中的电流,若L1灯短路时,电路为L2的简单电路,此时L1不发光、L2发光,电压表和电流表的示数均增大,故A不符合题意;
B.若L2灯短路时,电路为L1的简单电路,此时L1发光、L2不发光,电流表示数增大,电压表被短路几乎无示数,故B符合题意;
C.若L1灯断路时,电路断路,此时L1、L2均不发光,电流表和电压表均无示数,故C不符合题意;
D.若L2灯断路时,电路断路,此时L1、L2均不发光,电流表无示数,电压表串联在电路中测电源两端的电压,其示数增大,故D不符合题意。
故选:B。
【变式3-1】如图所示电路中,电源电压保持不变。闭合开关S后,两灯均发光,电压表示数为,过一段时间后,突然两灯均熄灭,且有一个电表的示数变大,已知两灯中仅有一个出现了故障。请你判断故障情况是( )
A.灯短路 B.灯短路 C.灯断路 D.灯断路
【答案】D
【详解】
由图可知,闭合开关S后,两灯串联,电压表测L2两端的电压,电流表测串联电路的电流。一段时间后,两灯均熄灭,说明电路发生断路,已知两灯中仅有一个出现了故障,若灯泡L1断路,电压表未接入电路,电压表无示数,电流表无示数,不符合题意;若灯泡L2断路,电流表无示数,电压表串联接入电路,测电源电压,电压表示数变大,符合有一个电表的示数变大,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选:D。
【变式3-2】 如图所示的电路中,闭合开关,发现电压表指针不偏转。若电路中只有一处故障,且故障发生在R1或R2上,下列说法正确的是( )
A.若电流表指针偏转,则故障为 R1被短接
B.若电流表指针偏转,则故障为 R2断路
C.若电流表指针不偏转,则故障为R2被短接
D.若电流表指针不偏转,则故障为 R1断路
【答案】D
【详解】
由图得,R1、R2串联,电流表测量电路电流,电压表测量R2电压。闭合开关,发现电压表指针不偏转,说明故障为R2被短接,此时电流表有示数或者R1断路,此时电流表无示数,故ABC错误,D正确。
故选:D。
【题型四】 动态电路分析模型
【模型解读】滑动变阻器电阻变化 → 总电阻变化 → 电流变化 → 部分电压变化;串联电路:电阻变大,分压变大;并联电路:各支路电压不变。
【例4】 将如图中的滑动变阻器连入电路中,要求开关S闭合后,滑片P向左移动时,则( )
A.M接C,N接B,电动机将改变转向
B.M接A,N接B,电动机转速将变快
C.M接C,N接D,电动机转速将变慢
D.M接A,N接D,电动机转速将变快
【答案】D
【详解】
A.M接C,N接B,滑片P向左移动时,通过电动机电流的方向不变,电动机转向不变,故A不符合题意;
B.M接A,N接B,滑动变阻器下方两个接线柱接线柱接入电路,滑片P向左移动时,滑动变阻器接入电路的电阻不变,电路中的电流不变,电动机转速将不变,故B不符合题意;
C.M接C,N接D,滑动变阻器上方两个接线柱接线柱接入电路,滑片P向左移动时,滑动变阻器接入电路的电阻不变,电路中的电流不变,电动机转速将不变,故C不符合题意;
D.M接A,N接D,滑动变阻器滑片左侧部分接入电路,滑片P向左移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变小,电路中的电流变大,电动机转速将变快,故D符合题意。
故选:D。
【变式4-1】 滑动变阻器在生活中的应用十分广泛,如图甲为可调风速的电风扇,其简化工作电路示意图如图乙。a、b间接有如图丙所示自动断电安全装置,c、d间接有如图丁所示用于调节风速的机械电位器。闭合开关S,下列说法正确的是( )
A.自动断电安全装置相当于电路中的用电器
B.当电风扇倾斜时,铜球将电路接通
C.若c、d分别接①②,则顺时针调节旋钮,风速变小
D.若c、d分别接②③,则逆时针调节旋钮,风速变大
【答案】C
【详解】
A.自动断电安全装置(图丙)串联在电路中,作用是控制电路的通断,属于开关,故A错误;
B.电风扇倾斜时,铜球会因重力偏离原来的位置,导致电路断开,这是安全装置的保护作用。故B错误;
C.c、d接①②时,顺时针调节旋钮,滑片会使接入电路的电阻丝长度变长,电阻变大;根据欧姆定律,电源电压不变时,电路电流变小,电风扇的风速变小。故C正确;
D.c、d接②③时,逆时针调节旋钮,滑片会使接入电路的电阻丝长度变长,电阻变大,电路电流变小,风速变小。故D错误。
故选:C。
【变式4-2】如图所示,电源电压不变,当开关S、S2闭合,S1、S3断开时,电压表V1、V2的示数分别为3V、5V; 当开关S、S1、S2闭合时,电流表A3的示数为0.12A,电压表V2的示数为12V; 当开关S、S1、S2、S3都闭合时,电流表A1、A2、A3的示数分别为0.30A、0.28A、0.42A。则下列说法正确的是( )
A.当开关S、S2闭合,S1、S3断开时,灯L1两端电压UL1=6V
B.当开关S、S1、S2闭合时,通过L1的电流IL1=0.12A
C.当开关S、S1、S2、S3都闭合时,通过灯L1的电流IL1=0.12A
D.当S、S1、S3闭合时,电流表A3的示数为0.26A,电压表V2的数为12V
【答案】D
【详解】
当开关S、S2闭合,S1、S3断开时,电路等效为
电路为串联电路,电压表V1测量L2两端电压,电压表V2测量L3两端电压。
当开关S、S1、S2闭合时,电路等效为
电路为L3的简单电路,电压表V2示数等于电源电压,此时V2的示数为12V,则电源电压为12V。
A.电源电压为12V,电压表V1、V2的示数分别为3V、5V,则灯L1两端电压为
故A错误;
B.当开关S、S1、S2闭合时,电路为L3的简单电路,L1和L2被短路,所以电流为0,故B错误;
C.当开关S、S1、S2、S3都闭合时,三盏灯并联,A3测干路电流,A1测经过L1和L2的总电流,A2测经过L2和L3的总电流,电流表A1、A2、A3的示数分别为0.30A、0.28A、0.42A,即
解得
故C错误;
D.当S、S1、S3闭合时,电路等效为
电流表A3的示数等于经过L1的电流加上经过L3的电流,示数为
电压表V2测量灯L2两端电压,并联电路支路电压等于电源电压,所以电压表V2的示数为12V,故D正确。
故选:D。
题目类型
技巧
电压表读数与使用
先看量程,再定分度值;大量程读数是小量程的 5 倍。并联、正入负出、不超量程;可直接接电源两极。
串并联电压规律
总电压等于各部分电压之和;先找总电压和已知部分电压。各支路电压相等,等于电源电压。
电阻概念与影响因素
电阻是导体本身性质,与电压、电流无关;看到“与电压成正比”直接判错。材料、长度、横截面积、温度;用控制变量法分析。
滑动变阻器
一上一下;滑片靠近下接线柱电阻变小,远离下接线柱电阻变大。
电阻箱读数
各旋钮示数乘以倍数后相加。
电路故障
电流表无示数→断路;电压表有示数→与电源连通;结合测量对象判断。
动态电路
先判断串并联,再判断电阻变化,最后判断电流、电压变化。
半导体与超导
半导体介于导体和绝缘体之间;超导电阻为零,不能用于电热丝。
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专题04 电压 电阻
目 录
识记类
思维导图
知识清单
考点清单
辨析清单
题型类
高频题型清单
易错题型清单
重难题型清单
答题类
解题模型清单
答题技巧清单
知识点01 电压
1、电压的作用
· 电压是使电路中形成电流的原因。
· 电源是提供电压的装置。
· 电路中有电流的条件:有电压,且电路闭合。
2、电压的单位
· 国际单位:伏特,符号 。
· 常用单位:千伏()、毫伏()。
· 换算关系:,。
3、常见电压值
一节干电池:;一节铅蓄电池:;家庭电路:;人体安全电压:不高于 。
4、电压表
测量电压的仪表,符号 。
使用规则:
① 并联在被测电路两端;
② 电流从正接线柱流入,负接线柱流出;
③ 被测电压不能超过电压表量程;
④ 电压表可直接接在电源两极,测电源电压。
量程与分度值:
① ,分度值 ;
② ,分度值 。
读数方法:先看量程,再确定分度值,最后读数。
知识点02 串、并联电路中电压的规律
1、串联电路
总电压等于各部分电路两端电压之和。
公式:。
2、并联电路
各支路两端电压相等,且等于电源电压。
公式:。
3、实验探究
使用电压表测量各部分电压。
注意电压表量程选择、正负接线柱、多次测量寻找普遍规律。
。
知识点03 电阻
1、电阻
· 定义:导体对电流阻碍作用的大小,符号 。
· 单位:欧姆,符号 ;常用 、。
· 换算:,。
2、电阻是导体本身的一种性质
· 电阻大小由导体本身决定,与电压、电流无关。
· 导体两端电压为零时,电阻依然存在。
3、影响电阻大小的因素
· 材料:其他条件相同时,不同材料电阻不同。
· 长度:其他条件相同时,长度越长,电阻越大。
· 横截面积:其他条件相同时,横截面积越小,电阻越大。
· 温度:大多数导体温度升高,电阻增大;少数导体温度升高,电阻减小。
4、实验方法
控制变量法:研究某一因素时,控制其他因素相同。
知识点04 变阻器
1、滑动变阻器
原理:通过改变接入电路中电阻线的长度来改变电阻。
构造:瓷筒、电阻线、金属杆、滑片、接线柱。
接法:一上一下。
闭合开关前:将滑片调到阻值最大处,保护电路。
作用:保护电路;改变电路中的电流和电压。
2、电阻箱
可读出阻值,但不能连续改变。
读数:各旋钮对应示数乘以倍数后相加。
3、变阻器应用
调光台灯、音量调节、调速器等。
知识点05 半导体与超导现象
1、半导体
· 导电能力介于导体和绝缘体之间。
· 常见材料:硅、锗。
· 应用:二极管、三极管、集成电路。
2、超导现象
· 某些物质在很低温度下电阻变为零。
· 应用:超导输电、磁悬浮列车等。
· 注意:超导体电阻为零,不能用于电热丝。
考点01 电压与电压表
考点内容:电压的作用、单位及换算;常见电压值估测;电压表的使用规则与读数;电压表与电流表的区别。
常见考法:
(1)判断电压单位换算是否正确。
(2)估测生活中常见电压值。
(3)电压表读数,注意量程与分度值。
(4)判断电压表连接是否正确。
(5)电压表与电流表使用规则对比。
考点02 串、并联电路中电压的规律
考点内容:串联电路电压规律:;并联电路电压规律:;实验探究方法。
常见考法:
(1)利用串联电压规律计算某部分电压。
(2)利用并联电压规律判断各支路电压。
(3)实验题:连接电路、读数、分析数据。
(4)判断电压表测量哪部分电压。
考点03 电阻
考点内容:电阻的概念、单位及换算;电阻是导体本身的性质,与电压、电流无关;影响电阻大小的因素:材料、长度、横截面积、温度;控制变量法实验。
常见考法:
(1)判断电阻大小变化。
(2)探究影响电阻大小因素的实验。
(3)电阻与电压、电流无关的辨析。
(4)比较不同导体电阻大小。
考点04 变阻器
考点内容:滑动变阻器的原理、构造、接法;滑动变阻器的作用;电阻箱的读数。
常见考法:
(1)判断滑动变阻器接法是否正确。
(2)滑片移动时电阻、电流、电压变化。
(3)电阻箱读数。
(4)实验中选择滑动变阻器规格。
考点05 半导体与超导
考点内容:半导体的特点与应用;超导现象及特点;超导体的应用与限制。
常见考法:
(1)判断半导体、超导体的应用。
(2)超导体电阻为零,不能用于电热丝。
(3)半导体二极管单向导电性。
辨析01 电压表使用与读数类易错
· 误将电压表串联、电流表并联;
· 忽略电压表正负接线柱和量程,读数时未先看量程;
· 误认为电压表不能直接接电源两极。电压表应并联在被测电路两端,电流从正接线柱流入、负接线柱流出,读数先看量程再定分度值,且可直接接在电源两极测电源电压。
辨析02 串、并联电路电压规律类易错
· 混淆串联分压与并联等压;未判断电压表测量对象,误把电源电压当成某用电器两端电压;
· 计算时未先判断电路连接方式。串联电路总电压等于各部分电压之和,并联电路各支路电压相等且等于电源电压,分析时先明确电路连接和电表测量对象。
辨析03 电阻概念及影响因素类易错
· 误认为电阻与电压、电流有关;
· 忽略材料、长度、横截面积、温度对电阻的影响;分析导线对折、拉长时未同时考虑长度和横截面积变化。电阻是导体本身的一种性质,与电压、电流无关,分析时用控制变量法,半导体、超导体特点也常与电阻概念结合考查。
辨析04 变阻器与电路故障类易错
· 滑动变阻器接成“同上”或“同下”,滑片移动时电阻不变;
· 闭合开关前未将滑片调到阻值最大处;
· 电路故障分析时仅凭电流表无示数就判断短路或断路。滑动变阻器应“一上一下”接入,滑片靠近下接线柱电阻变小;
· 故障分析要结合电压表测量对象和示数综合判断。。
【题型一】电压表读数与使用
【例1】 如图所示各电路图中,开关闭合后,电流表和电压表使用均正确的是图( )
A. B. C. D.
【变式1-1】如图甲所示,小昕将一块铜片和一块锌片插入苹果中,做成了一个“水果电池”,用电压表测量“水果电池”的电压,示数如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.“水果电池”的铜片是负极
B.“水果电池”的电压为5 V
C.交换铜片和锌片上的夹子,仍能测出电压
D.将几个“水果电池”串联起来可以提供更高的电压
【变式1-2】 如图所示的电路中,电压表示数如图乙,A1、A2两表示数如图丙所示,则通过L2的电流为 A,L1两端电压为 V。
【题型二】串、并联电路中电压的规律
【例2】 如图所示,电源电压是6V,电压表的示数是3.6V,则( )
A.R1两端的电压是3.6V B.R2两端的电压是2.4V
C.R2两端的电压是3.6V D.R1和电源电压的总和是3.6V
【变式2-1】如图所示的电路,闭合开关后电压表V1示数为2.4 V,V2的示数为2.4 V,V的示数应为__________V;电源在电路中的作用是给用电器提供__________(选填”电荷”或“电压”),从而形成电流。
【变式2-2】如图甲所示的电路中,闭合开关S,电流表的示数如图乙所示,两个相同的电压表的指针都指在电压表表盘的同一位置,如图丙所示。求:
(1)通过L1灯泡的电流;
(2)灯泡L1两端的电压。
【题型三】电阻
【例3】 关于导体对电流有阻碍作用的说法正确的是( )
A.导体中有电流,导体才有电阻
B.导体电阻的大小取决于通过它的电流大小
C.导体的电阻是导体本身的一种属性,与通过的电流无关
D.导体的电阻只与导体的长度、横截面积有关
【变式3-1】 小启在实验室制作简易调光台灯时,发现改变铅笔芯(作为电阻)接入电路的长度可以调节灯泡亮度。这说明导体电阻大小与________有关;其他条件相同时,若将铅笔芯更换为铜线,亮度明显变化,这是因为电阻还与导体的__________有关。请你再举出一个生活中通过改变导体长度来调节电阻的实例:____________________。
【变式3-2】 “探究电阻大小与哪些因素有关”的实验装置如图所示,实验中分别把a、b、c、d四根导线接入电路,其中a、b、d长度相同,a、b、c粗细相同,b、d粗细不同,
(1)该实验是通过观察____________来间接比较导线电阻的大小。
(2)选用b、c两根导线进行对比,是为了探究电阻大小跟导体的____________有关。
(3)选用____________(填导线编号)两根导线进行对比,是为了探究电阻大小跟导体的横截面积有关。
(4)若小明在做实验时,发现器材中只有一根电阻丝,其他器材足够,则不能探究电阻大小跟导体的__________有关。
【题型四】变阻器
【例4】下列选项中,变阻器连线正确的是( )
A. B.
C. D.
【变式4-1】 如图是“金星”学习小组为“探究滑动变阻器的工作原理”连接的电路,下列说法正确的是( )
A.滑动变阻器是通过改变接入电路中电阻丝的横截面积来改变电阻大小的
B.闭合开关后,向右滑动滑片P,电路中电流会变大,灯泡会变亮
C.闭合开关后,调节变阻器滑片,灯泡不发光,故障是灯泡断路
D.若滑动变阻器接线柱接A和B,闭合开关后滑动滑片P时,灯泡亮度无变化
【变式4-2】如图甲是一滑动变阻器铭牌,其中“1.2A”表示__________是1.2A。图乙中电阻箱的读数为________Ω。
【题型四】变阻器
【例5】我国研发碳化硅晶圆剥离技术用来生产车规级芯片,助力新能源汽车行业的发展,制作车规级芯片的主要材料是( )
A.半导体 B.导体 C.超导体 D.绝缘体
【变式5-1】进行超导磁悬浮实验时,先把液氮浇在超导块上,液氮迅速汽化吸热,产生大量白雾。如图所示,当冷却到临界温度以下,再将其放于磁铁轨道上方一定高度处,超导块就会一直悬浮。下列说法错误的是( )
A.超导材料已经在集成电路中广泛使用
B.液氮汽化时,周围空气的内能减小
C.白雾是由空气中的水蒸气液化形成
D.临界温度以下时,超导块内的分子依然在运动
【变式5-2】随着科技的发展,智能产品逐渐融入我们的生活。如图所示的智能手表可以显示时间、体温、心率等信息,方便监测身体状态。该手表的橡胶表带是__________,手表内集成电路中的二极管主要是由____________材料制成的(两空均选填“导体”“半导体”或“绝缘体”)。
【题型一】电压表量程读数
【例1】如图所示的电压表接入电路中,它的分度值是________V,此时的示数是________V。
【变式1-1】 如图所示,课外兴趣小组用铜片和锌片插入橙子制作了一个水果电池,用导线将电压表的两个接线柱分别连在铜片和锌片上,观察到电压表指针发生了偏转。关于这个水果电池,下列说法正确的是( )
A.水果电池工作时将电能转化为化学能
B.铜片为水果电池的负极
C.水果电池的电压为2.5V
D.将接在铜片和锌片上的导线互换,电压表指针会反偏
【变式1-2】如图所示,取一个橙子,把铜片、铁片插入其中,制成一个水果电池。用电压表测量电压,该水果电池电压为________V,该水果电池正极是________(选填“铁片”或“铜片”)。为获得更高电压,可以将多个水果电池________联。
【题型二】电压表并联位置
【例2】如图所示是某同学在实验过程中连接的电路,同时闭合开关S1、S2,两个小灯泡均正常发光。关于甲、乙两电表的说法,正确的是( )
A.甲是电流表,乙是电压表 B.甲是电压表,乙是电流表
C.甲、乙都是电流表 D.甲、乙都是电压表
【变式2-1】如图所示的串联电路,电源电压恒定,闭合开关后,、均发光,但亮度不一样。下列关于该电路说法正确的是( )
A.通过两灯泡的电流大小不一样 B.电流表只测量通过灯泡的电流
C.若只有短路,也不发光 D.电压表测量灯泡两端的电压
【变式2-2】在如图所示电路中,开关闭合后电压表测量的是______(选填“”、“”或“电源”)两端的电压,灯泡和灯泡是______(选填“串”或“并”)联。
【题型三】串并联电压规律计算
【例3】在如图所示的电路中,电源电压保持不变。灯L1、L2是两个不同规格的小灯泡。只闭合开关S1时,电压表的示数为3V;只闭合开关S2时,电压表的示数为1.2V;只闭合开关S1、S3时,两电流表的示数分别为0.46A、0.18A。则:
(1)电源电压是多少?
(2)只闭合开关S2时,灯L2两端的电压是多少?
(3)只闭合开关S1、S3时,通过灯L1的电流是多少?
【变式3-1】如图所示,若电源电压为12V,示数为8V,示数为6V,则。两端电压各为多少?
【变式3-2】如图所示的电路中,电源电压不变,电表均为理想电表。当开关S1、S2均闭合时,V1的示数为12V,V2的示数为9.6V;当开关S1闭合,S2断开时,V1和V2的示数均为10V。求:
(1)电源的电压为多少?
(2)开关S1、S2均闭合时,R2两端的电压为多少?
(3)开关S1闭合、S2断开时,R1两端的电压为多少?
(4)将电路中电压表V2替换为电流表A2,只闭合开关S1时,电流表A2的示数为0.4A。断开开关,继续将电路中的电压表V1替换为电流表A1,只闭合开关S1时,电流表A2的示数变为0.5A,求此时干路上的电流为多少?
【题型四】电阻与电压电流无关
【例4】下列关于导体电阻的大小,说法正确的是( )
A.当导体两端电压和通过导体的电流为零时,导体的电阻为零
B.当导体被均匀拉长至原来的二倍时,它的电阻减小为原来的一半
C.电阻是导体本身的一种性质,不论温度如何变化,它的电阻都不可能变化
D.电阻是导体本身的一种性质,与加在导体两端的电压和通过导体的电流无关
【变式4-1】下列有关电阻的说法正确的是( )
A.导体的电阻越大,表明导体的导电能力越强
B.导体的电阻与导体中的电流有关
C.导体中的电流为零时电阻也为零
D.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
【变式4-2】图所示为铝芯导线,多股铝线外包绝缘皮制成,下列措施使其电阻减小的是( )
A.减小导体两端的电压 B.减小导体中的电流
C.减短所用铝线的长度 D.把导线中的铝线抽去几条
【题型五】滑动变阻器滑片移动
【例5】在“设计制作调光灯”活动中,小明用铅笔芯、曲别针、导线夹和电源等器材连接了如图所示电路。当曲别针从铅笔芯左端滑至右端时,小灯泡亮度会变______(选填“暗”或“亮”)。
【变式5-1】如图甲为某学习小组制作的滑动变阻器,有A、B、C、D四个接线柱,他们想要将该滑动变阻器接在图乙电路MN两端,若向A端滑动滑片使灯泡变亮,则MN对应的接线柱组合正确的是( )
A.AB B.AD C.BC D.BD
【变式5-2】为了便于调节电流,有些仪器中会将两个滑动变阻器串联使用,其中一个作为“粗调”电阻,另一个作为“细调”电阻。如图的两个滑动变阻器最大阻值为和,滑片可移动距离相等。则________(选填“”或“”)为“粗调”电阻;当滑片调至最________端,调至最________(两空均选填“左”或“右”)端时,其接入的总阻值最大。
【题型一】电路故障分析
【例1】 如图所示的电路中,电源电压不变,闭合开关S后,灯L1、L2都发光,一段时间后,其中一灯突然熄灭,而电流表、电压表的示数都不变,则产生这一现象的原因是( )
A.灯L1短路 B.灯L2短路 C.灯L1断路 D.灯L2断路
【变式1-1】 如图所示的电路,闭合开关后,两灯均发光,一段时间后,两盏灯突然都熄灭,且电流表的示数为零,电压表的示数增大,则该电路故障可能是( )
A.灯L1断路 B.灯L2断路 C.灯L1短路 D.灯L2短路
【变式1-2】 如图所示电路,当开关S闭合后,L1,L2均能发光,电流表、电压表均有示数。过一会儿,有一灯不发光。电流表的示数变大,电压表的示数为零,可能发生的故障是( )
A.L1灯丝断了 B.L1短路 C.L2灯丝断了 D.L2短路
【题型二】动态电路分析
【例2】电源的电压恒定。闭合开关后,向左移动滑片能改变小灯泡亮度的电路是( )
A. B.
C. D.
【变式2-1】如图所示的电路中,总电压保持不变,此时电阻R1的电压为U1,滑动变阻器的阻值为r1。若将电阻R1更换为电阻R2,为保持R2两端的电压仍为U1,移动滑动变阻器,此时滑动变阻器的阻值为r1+ r2;若将电阻R2更换为电阻R3,继续保持R3两端的电压为U1,再次移动滑动变阻器,此时滑动变阻器的阻值为r1+ r2+ r3,若R3∶R2∶R1=3∶2∶1,则r3∶r2∶r1为( )
A.3∶2∶1 B.1∶1∶1 C.1∶2∶3 D.1∶4∶9
【变式2-2】 如图a所示电路中,当闭合开关和后,两个电压表的指针均为图b所示,则灯泡和两端的电压分别为 V和 V;若断开开关,则灯 (选填“不能”或“仍能”)发光,电压表的示数将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【题型三】实验:探究串、并联电路电压规律
【例3】 (1)根据图甲所示的电路图,用笔画线代替导线将图乙所示电路连接完整 ;
(2)连接电路时,开关应处于 状态,正确连接电路后,闭合开关,若两灯都不发光,且电压表示数接近电源电压,则故障的可能原因为 ;
(3)用电压表分别测出电压UAB、UBC和UAC,其中测UAB时,电压表的示数如图丙所示,示数为 V。接着更换不同规格的灯泡并多次实验,数据记录见表:
实验次序
电压UAB/V
电压UBC/V
电压UAC/V
1
1.7
2.9
2
1.3
1.6
2.9
3
1.1
1.8
2.9
①分析表中数据,得到初步结论:串联电路中总电压等于各部分电路两端电压 ;
②为使结论更具普遍性,小明要进行的操作是 。
【变式3-1】小明要探究“并联电路各支路用电器两端的电压与电源两端电压的关系”,设计的电路图如图甲所示,所用器材如图乙所示。
(1)请按图甲所示电路图将图乙中各元件连接起来 。
(2)各元件连接无误后,闭合开关S,发现灯泡L1发光,灯泡L2不发光,电压表有示数,对于该现象,下列分析合理的是_________。(填序号)
A.L1被短接 B.L2被短接 C.L2断路 D.开关接触不良
(3)排除故障后,经多次实验记录的数据如表中所示:
次数
L1两端电压U1/V
L2两端电压U2/V
电源两端电压U/V
1
2.6
▲
2.6
2
2.6
2.6
2.6
3
2.6
2.6
2.6
①表格中▲处电压表的示数如图丙所示,则电压表的读数为 V。
②多次实验的目的是 。
(4)小明发现家里客厅的灯L1比卧室的灯L2亮,两灯对应的电压分别为U1、U2,则U1 U2(选填“>”、“=”或“<”)。
【变式3-2】 某小组在“探究并联电路中电压的特点”实验中。
(1)如图甲,根据电路图,用笔画线表示导线,将实物连接起来 ;
(2)连接电路时,开关处于 状态;
(3)正确连接好电路后,闭合开关,电压表的示数如图乙所示,为 V;
(4)测得灯泡L1两端电压后,再测得灯泡L2两端电压和A、B两端电压,记录数据。改变两个小灯泡的规格,重复以上操作,其目的是 ;
(5)评估交流环节,有同学提出:实验中连接完电路,闭合开关,发现电压表指针反向偏转,原因是 。
【题型四】实验:探究影响电阻大小因素
【例4】小明、小红和小亮在做”探究影响导体电阻大小的因素“实验时,提出了如下猜想:
猜想一:导体的电阻可能与导体的长度有关。
猜想二:导体的电阻可能与导体的横截面积有关。
猜想三:导体的电阻可能与导体的材料有关。
实验室提供了4根电阻丝,其规格、材料如表所示;
编号
材料
长度/m
横截面积/mm2
A
镍铬合金
0.25
1.0
B
镍铬合金
0.50
1.0
C
镍铬合金
0.25
2.0
D
锰铜合金
0.25
1.0
(1)小亮设计了如图所示电路。实验时,他在M、N之间分别接上不同的导体,闭合开关后,通过观察 或 来比较导体电阻大小。小明认为:电流表是多余的,小红却认为:灯泡是多余的。你认为小红设计的电路不合理的理由是: ;
(2)为了验证猜想二,可依次把M、N分别跟 (选填导体的编号)的两端相连,闭合开关,记下电流表的示数,分析并比较这两根电阻丝电阻的大小;
(3)小丽在探究同样的问题时,手边只有一根电阻丝。她利用这根电阻丝和上述电路,不能够完成猜想 (选填“一”、“二”或“三”)的实验验证;
(4)要使电阻丝接入电路的阻值变大,可采用的方法是_______。
A.增大电阻丝两端的电压 B.减小通过电阻丝的电流
C.将电阻丝拉长后接入电路 D.将电阻丝对折后接入电路
【变式4-1】在探究影响导体电阻大小的因素时,小明做出了如下猜想:导体的电阻可能与①导体的长度有关;②导体的横截面积有关。
编号
材料
长度/m
横截面积/mm2
A
镍铬合金
0.5
0.5
B
镍铬合金
1.0
0.5
C
镍铬合金
0.5
1.0
D
锰铜合金
0.5
0.5
(1)按照如图所示连接电路,在电路中分别接上不同的导体,则通过观察 来比较导体电阻的大小;
(2)为了验证上述猜想①,应该闭合 两个开关;
(3)闭合开关S1和S3,观察到灯泡L1和L3发光,且L3比L1亮,初步得到的结论是:其它条件相同的情况下, ,电阻越大;
(4)实验中发现实验现象不明显,小明将灯泡换成了 (选填“电流表”或“电压表”),电表的示数越大,说明电表所在支路的导体电阻越 ;
(5)接下来,小明又做了如下实验:将镍铬金丝A接入电路,闭合开关,然后用大功率吹风机先对镍铬合金丝吹一段时间热风,再改用冷风挡对镍铬合金吹冷风。发现两次实验中电表的示数不同,这说明导体的电阻与 有关。
【变式4-2】某同学利用如图所示的装置探究影响导体电阻大小的因素,实验中四根金属丝的规格如下表所示。下列说法正确的是( )
编号
材料
长度/m
横截面积/
①
锰铜丝
1.0
0.2
②
镍铬合金丝
0.5
0.2
③
镍铬合金丝
1.0
0.2
④
镍铬合金丝
1.0
0.6
A.实验过程中,灯泡越亮,说明接入电路中金属丝的电阻越大
B.选择金属丝①和③可以探究电阻的大小是否跟导体的材料有关
C.选择金属丝②和④可以探究电阻的大小是否跟导体的长度有关
D.选择金属丝①和④可以探究电阻的大小是否跟导体的横截面积有关
【题型一】电压表使用模型
【模型解读】电压表并联在被测电路两端;电流从正接线柱流入,负接线柱流出;先看量程,再读数;可直接测电源电压。
【例1】 如图甲所示电路,电源电压5V,闭合开关,电压表示数如图乙所示,则灯两端电压为( )
A.5V B.2V C.3V D.10V
【变式1-1】 某同学用有3V和15V两个量程的电压表来测量电压时,电压表“-”接线柱已经接入电路,在用15V量程进行试触时,发现指针的位置如图所示,则他下一步的操作应该是( )
A.直接接入c接线柱,然后读数
B.直接接入b接线柱,然后读数
C.断开开关,接入c接线柱,闭合开关后读数
D.断开开关,接入b接线柱,闭合开关后读数
【变式1-2】 小东将铜片和锌片分别插入土豆中,制成一个土豆电池。用铜导线将铜片和锌片分别接在电压表的两个接线柱上,观察到电压表指针发生了偏转,如图所示。下列说法正确的是( )
A.锌片是土豆电池的正极
B.土豆电池将电能转化为化学能
C.铜导线中的正电荷定向移动形成电流
D.电压表的读数等于土豆电池两端电压
【题型二】串、并联电压规律模型
【模型解读】串联:;并联:;先判断电路连接方式,再选择公式。
【例2】如图所示,电源电压为3V,电压表示数为2V,则灯泡L2两端的电压为( )
A.5V B.3V C.2V D.1V
【变式2-1】 如图所示,电源电压保持不变,当开关S1断开,S2闭合时,电压表示数为;当开关S1闭合,S2断开时,电压表示数为;则L1和L2两端电压分别是( )
A.和1.5V B.1.5V和 C.和 D.1.5V和
【变式2-2】如图所示,在“探究串联电路的电压规律”时,闭合开关,用电压表分别测出AC、BC、AB两端的电压分别为UAC=3V、UBC=1.5V、UAB=1.5V,将数据记录在表格中。下列说法错误的是( )
A.改变电池的节数,再测出几组电压值
B.换用不同规格的小灯泡,再测出几组电压值
C.实验时若发现AB和AC两端电压相等,且不为0,一定是A、C之间发生了断路
D.测完UAC,将电压表接在A接线柱上的线改接到B接线柱上,可测得UBC
【题型三】电路故障分析模型
【模型解读】电流表无示数 → 断路;电压表有示数 → 电压表与电源连通;电压表无示数 → 被测电路短路或电压表未接好;结合电表测量对象判断。
【例3】 如图所示电路,闭合开关,L1、L2两灯均发光,两电表均有示数,过一会儿,其中一个灯泡突然熄灭,电流表示数增大,电压表示数为零,造成此现象的原因可能是( )
A.灯L1短路 B.灯L2短路 C.灯L1断路 D.灯L2断路
【变式3-1】如图所示电路中,电源电压保持不变。闭合开关S后,两灯均发光,电压表示数为,过一段时间后,突然两灯均熄灭,且有一个电表的示数变大,已知两灯中仅有一个出现了故障。请你判断故障情况是( )
A.灯短路 B.灯短路 C.灯断路 D.灯断路
【变式3-2】 如图所示的电路中,闭合开关,发现电压表指针不偏转。若电路中只有一处故障,且故障发生在R1或R2上,下列说法正确的是( )
A.若电流表指针偏转,则故障为 R1被短接
B.若电流表指针偏转,则故障为 R2断路
C.若电流表指针不偏转,则故障为R2被短接
D.若电流表指针不偏转,则故障为 R1断路
【题型四】 动态电路分析模型
【模型解读】滑动变阻器电阻变化 → 总电阻变化 → 电流变化 → 部分电压变化;串联电路:电阻变大,分压变大;并联电路:各支路电压不变。
【例4】 将如图中的滑动变阻器连入电路中,要求开关S闭合后,滑片P向左移动时,则( )
A.M接C,N接B,电动机将改变转向
B.M接A,N接B,电动机转速将变快
C.M接C,N接D,电动机转速将变慢
D.M接A,N接D,电动机转速将变快
【变式4-1】 滑动变阻器在生活中的应用十分广泛,如图甲为可调风速的电风扇,其简化工作电路示意图如图乙。a、b间接有如图丙所示自动断电安全装置,c、d间接有如图丁所示用于调节风速的机械电位器。闭合开关S,下列说法正确的是( )
A.自动断电安全装置相当于电路中的用电器
B.当电风扇倾斜时,铜球将电路接通
C.若c、d分别接①②,则顺时针调节旋钮,风速变小
D.若c、d分别接②③,则逆时针调节旋钮,风速变大
【变式4-2】如图所示,电源电压不变,当开关S、S2闭合,S1、S3断开时,电压表V1、V2的示数分别为3V、5V; 当开关S、S1、S2闭合时,电流表A3的示数为0.12A,电压表V2的示数为12V; 当开关S、S1、S2、S3都闭合时,电流表A1、A2、A3的示数分别为0.30A、0.28A、0.42A。则下列说法正确的是( )
A.当开关S、S2闭合,S1、S3断开时,灯L1两端电压UL1=6V
B.当开关S、S1、S2闭合时,通过L1的电流IL1=0.12A
C.当开关S、S1、S2、S3都闭合时,通过灯L1的电流IL1=0.12A
D.当S、S1、S3闭合时,电流表A3的示数为0.26A,电压表V2的数为12V
题目类型
技巧
电压表读数与使用
先看量程,再定分度值;大量程读数是小量程的 5 倍。并联、正入负出、不超量程;可直接接电源两极。
串并联电压规律
总电压等于各部分电压之和;先找总电压和已知部分电压。各支路电压相等,等于电源电压。
电阻概念与影响因素
电阻是导体本身性质,与电压、电流无关;看到“与电压成正比”直接判错。材料、长度、横截面积、温度;用控制变量法分析。
滑动变阻器
一上一下;滑片靠近下接线柱电阻变小,远离下接线柱电阻变大。
电阻箱读数
各旋钮示数乘以倍数后相加。
电路故障
电流表无示数→断路;电压表有示数→与电源连通;结合测量对象判断。
动态电路
先判断串并联,再判断电阻变化,最后判断电流、电压变化。
半导体与超导
半导体介于导体和绝缘体之间;超导电阻为零,不能用于电热丝。
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