第16章 探究电路 综合素养提升(章节拔尖攻略)-【通成学典】2026-2027学年九年级全一册物理拔尖特训(沪科版·新教材)

物理（沪科版）九年级 (选填“短路”或“开路”)。 A.甲图中，电灯的开关接在零线上 解析：根据图可知，S与L串联，根据家庭电路的要 B.乙图中，电冰箱用这样的插头和插座 求，开关应接在对应用电器与火线之间，故甲是火线； 连接 C.丙图中，人体不接触掉落在地面上的 只闭合开关S,灯L1正常发光（灯泡两端的电压等于 “高压线头”就是安全的 家庭电路的电压)，此时用测电笔接触a点，因α点与 D.丁图中，使用测电笔时，手应接触笔后 零线相连，α点与大地间的电压为0V,所以此时测电 端的金属部分 笔的氖管不发光；根据图可知灯L、L并联，灯L正 常发光，再闭合开关S2,灯L马上熄灭，则故障原因 可能是灯L2短路，L2开路对L没有影响。 答案：甲不发光短路 小结 家庭电路中用电器的开关应该接到用电器和火线之 间，避免触电；当测电笔接触火线时氖管会发光、接触零线 时氖管不发光。 食閏综合素养提升 强化综合运用，融会贯通 1.新超势跨学科实践图甲为自动气象站中的测温装置，它的测温电路可简化为图乙，其中 的“恒流源”是一个特殊电源，电流大小由电源内部结构决定，当电阻R变化时，通过R 的电流大小保持不变。电阻R的阻值随温度的变化规律如图丙所示，通过数字电压表 的示数可反映环境的温度。某次环境温度从20℃上升到30℃，电压表的示数变化了 8V。当温度的变化值相同时，电压表示数的变化值越大，该测温装置的灵敏度越高。 下列说法正确的是 () A每升高1℃，R的阻值增大1.652 B.通过R的电流为20mA C.环境温度为20℃时，电压表的示数为216mV D.若要增大该测温装置的灵敏度，可换一个电流值更小的恒流源 R/Q 132 124 116 恒流源 R 数字电压表 108 100 测温装置 0 204060 80t/℃ 甲 丙 (第1题图) (第2题图) 2.将阻值不同的电阻R、R2按如图甲所示的电路连接，闭合开关S后，电流表示数为 0.6A;保持电源电压不变，再将电阻R1、R2按如图乙所示的电路进行改接，闭合开关S 24 第十六章探究电路 后，关于电流表的示数，下列说法中正确的是 ) A.一定小于0.6A B.一定大于2.4A C.一定大于0.6A,但小于1.2A D.一定大于1.2A,但小于2.4A 3.小锋设计如图所示的电路来判断梅雨季节教室里相对湿度的变化。选用的器材有3V 电源、湿度传感器（其电阻R、的阻值随相对湿度的增大而减小）、定值电阻R=2× 1032、一只电压表（量程为0~3V)等。当相对湿度为40%时，R.=1×1032,电压表示 数为2V,则电压表是并联在 的两端，当电压表示数变大时，教室里的相对湿度 在 R/2↑ R 80* R S R /(km·h') (第3题图) (第4题图) (第5题图) 4.如图所示的电路中，电源电压恒定。当开关S、S2断开，S闭合时，电流表的示数为 0.50A,电压表的示数为2.50V。当开关S1、S2闭合，S3断开时，由于电阻R1、R2中有 一个电阻出现故障，电流表的示数为0.60A,电压表的示数为3.00V。则电源电压为 V,电路中出现的故障是 5.[2025眉山]超速是引发交通安全事故的因素之一。物理兴趣小组设计了一种超速自动 报警装置，当车速过快时，提醒驾驶员需要减速。如图甲所示为该装置的简化电路图，电 源电压为12V,定值电阻R为10Ω，R,为速度传感器，其阻值随车速变化的关系图像如 图乙所示。由图乙可知，当汽车的行驶速度逐渐增大时，电压表的示数 (选填 “增大”“减小”或“保持不变”)。若车速达到80km/h时，提醒语音响起，观察到电压表 示数为10V;当电压表的示数为8V时，汽车速度为 km/ho 6.在“探究电流与电阻关系”实验时，老师给小明提供了如下器材：电源（电压恒定为4.5V), 电流表、电压表、开关各一个，滑动变阻器α“1022A”和滑动变阻器b“2521A”各 一个，定值电阻52、102、152、202、252各一个，导线若干。 (1)注意在连接电路时，开关必须处于 状态 (2)用笔画线代替导线，将图甲的实验电路连接完整（要求：滑动变阻器滑片P向左滑动 时电流表示数变大，导线不允许交叉)。 I/A个 0.5 R 0.4 0.3 0.2 0.1 0510152025R/Q 甲 丙 (第6题图) 25 物理（沪科版）九年级 (3)正确连接电路后闭合开关，发现电流表有示数，无论怎样移动变阻器电压表均无示 数，则故障可能是 (写出一种情况即可)。 (4)排除故障后，小明把5Ω的电阻接入电路中，移动滑片P到适当位置，电流表指针位 置如图乙所示，记录数据后，小明又改用10Ω电阻继续实验，闭合开关后，小明应将滑片 P向 (选填“左”或“右”)移动至电压表示数为 V。 (5)小明在实验中所选用的滑动变阻器应该是 (选填“a”或“b”)。 (6)小明根据实验数据，得到电流I随电阻R变化的图像如图丙所示。由图像可以得出 结论：电压一定时， (7)小明还想测出另一个正常发光时的电压为U的小灯泡正常发光时的电阻，在保证 电路安全的前提下，设计了如图丁所示的电路（电源电压恒定大于U且未知，滑动变阻 器最大阻值未知，定值电阻阻值为R。);请将实验步骤补充完整： ①闭合S、S2,断开S1,移动滑片P,使电流表示数为 时，小灯泡正常发光；②闭 合S、S,断开S2,保持滑片P位置不变，读出电流表的示数为I;③小灯泡正常发光时 的电阻R= 。(用U、I、R。表示) 7.如图甲所示，电源电压保持不变，定值电阻R1=102,R2=52。滑动变 为“3022.5A”,电流表A2选用0~3A的量程，电压表选用0~15V 部开关，电流表A1的示数为1A。 (1)求电源电压。 (2)若将表盘如图乙所示的电流表A接入电路，闭合全部开关，改变滑 的指针恰好指在满偏的三分之二处，求变阻器接入电路的可能值 (3)用一个新的电源替代原来的电源，只闭合S,在保证电路安全的情况下，电源电压的 最大值是多少？ R R (A2 (第7题图) 26物理（沪护科版）九年级 由欧姆定律可知电路中电流变大。(3)由题知，两种情况 下检测装置都恰好报警，即电压表示数U。都等于3V,则 两种情况下R。的阻值相同，其受到的压力相同，则杠杆P 端受到的支持力F。相同；行李对水平托盘的压力等于行 李的重力大小，由杠杆平衡条件可得：Flp=Gl行，在 Fp、lp一定时，G行越大，l行就要越小；由装置图示可知， A托盘离支点远，应为经济舱乘客的行李托盘，B托盘离 支点近，为商务舱乘客的行李托盘：将重200N的经济舱的 模拟行李放在A托盘上时，由杠杆平衡条件可得F。· OP=GA·OA=GA·(OP-AP),即FpX0.5m= 200NX(0.5m-0.2m),解得Fp=120N;当他将商务舱 的模拟行李放在B托盘时，由杠杆平衡条件可得F。· OP=GB·OB,即120NX0.5m=GB×0.2m,解得GB= 300N。 U2Ro 目(1)将电流表调零(2)B3)0.54（④一 〔解析)(1)闭合开关前电流表指针不在零刻度线，说明电 流表未调零，所以接下来应当进行的操作是将电流表调 零。(2)闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应位于阻值最 大处，由图甲可知滑动变阻器用了左下接线柱(A端)，所 以滑片应位于B端，这样可以起到保护电路的作用。 (3)电流表选用的量程是0~0.6A,分度值是0.02A,电 流表的示数为0.5A,此时电压表的示数为2V,所以R 了一0.5A40。(④D闭合开关S和S,电阻R,短路，电 U 2V 路中只有电阻R正常工作，R两端的电压即为电源电压， 电压表的示数为U,即电源电压为U1;断开开关S,电阻 R,和电阻R。串联，电压表的示数为U,,电阻R,两端的电 压为U2,根据串联电路各用电器两端的电压之和等于电源 电压可知，R两端电压U。=U,一U2;由于两电阻串联，则通 过两电阻的电流相等，所以通过R的电流1，=1。一R U 一U:由此可得R的阻值R,1:-UU-U U2U2 U.Ro R。 R。 ④D为了用电安全，电灯的开关应接在火线上，断开开 关时可以切断火线，避免触电，故A不符合题意；电冰箱应 使用三脚插头和三孔插座，使得金属外壳接地，避免触电， 故B不符合题意；丙图中，人向落在地面上的“高压线头” 靠近，会出现高压触电现象，故C不符合题意。 [综合素养提升 ①C由题图丙可知，电阻R的阻值随温度的变化是均匀 50 的，当温度由0℃升高到20℃时，其阻值由100升高到 10sn.则98二090=04n℃.所以每升高1℃，R的 阻值增大0.4Ω，A错误；环境温度由20℃上升到30℃时， 电阻变化了0.42/℃×(30℃一20℃)=42，通过R的电 -8X10Y=2X103A=2mA.B错误：因为 流IR=AR=4D 通过R的电流不变，当环境温度为20℃时，R的阻值为 108,所以此时电压表的示数U=IR=2×103A× 1082=0.216V=216mV,C正确；因为电压表的示数变化 值越大，该测温装置的灵敏度越高，由△U=I△R可知，在 电阻阻值变化量一定的情况下，换一个电流值更大的恒流 源可提高电压表示数的变化值，即可提高灵敏度，D错误。 ②B设电源电压为U,题图乙所示电路中的开关S闭合 后，电流表的示数为I,则U=0.6A×(R十R2)①，U= IR R2 R,+R2 ②，由①②可得1=06AX(R,+R,) RR2 0.6AX(+R+2),因为R,≠R2所以(R,-R,)> R R2 0,即R2+R22-2R1R2>0,则R2+R22>2R,R2,I> 0.6A×4=2.4A ③R增大 〔解析)由图知，R,与定值电阻R串联，当相对湿度为40% 时，R,=1×1032,电路的总电阻R急=R,+R=1× 100+2×100=3×100,所以电路中的电流1=及。 3X001X10A:根据1-是可得，湿度传感器R与 3V 定值电阻R两端的电压分别为U,=IR=1×103A× 1×1032=1V,UR=IR=1×103A×2×102=2V,已 知电压表示数为2V,则电压表并联在定值电阻R的两端； 当电压表示数变大时，根据1一只可知，电路中的电流变 大，电路中的总电阻变小，根据串联电路的电阻规律可知， 电阻R的阻值变小；由于电阻R的阻值随相对湿度的增 大而减小，所以教室里的相对湿度在增大。 ④3.00电阻R1开路 〔解析)在如图所示的电路中，当开关S、S断开，S闭合 时电流表R,与R,串联电压表与R,并联，R号 0,50A50:当开关S、S闭合，S断开时，R,与R2并 2.50V 联，电流表接在干路中，电压表测电源电压，电源电压为 3.00V,此时通过R,的电流1，一 U3.00V =0.60A 50 R,、R2串联时两端分得的电压不相等，所以R,≠R2,而电 流表的示数也为0.60A,表明电阻R,开路。 ⑤增大20 〔解析)由图甲可知，R与R。串联，电压表测量R。两端的 电压，随着车速增大，R。变大，根据串联分压规律知，分得 的电压变大，电压表的示数增大；当车速为80km/h时，电 压表示数为10V,则定值电阻R两端的电压U=U电一 、U.=12V-10V=2V,电路中的电流1{=名0= 0.2A;此时R。的阻值R.= U._10V I0.2A =502,当电压表 示数为8V时，定值电阻R两端的电压UR=U电一U。'= 12V-8V=4V.电浴中电流r-发--Q.4A:此时 R。的阻值R'= U'=8V T=0.4A=200,由图乙可知 502-102202-10 80 km/h ,0=20km/h: ⑥(1)断开(2)如图所示(3)电阻R短路（或电压表 短路：或电压表开路)(4)右2.5(5)b(6)通过导 体的电流与导体的电阻成反()①是@RR。 U (第6题图) 〔解析)(1)为保护电路，在连接电路时，开关应断开。 (2)滑动变阻器滑片P向左滑动时电流表示数变大，说明 滑动变阻器阻值变小，故滑动变阻器选用左下接线柱与电 阻R串联在电路中，如图所示。(3)正确连接电路后闭合 开关，发现电流表有示数，说明电路是通路；无论怎样移动 滑片P,电压表都无示数，说明电压表并联的电路短路或电 压表短路或电压表开路，即故障可能是电阻R短路（或电 压表短路：或电压表开路)。(4)排除故障后，小明把5Q 的电阻接入电路中，移动滑片P到适当位置，读出电流表 示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A,其 示数为0.5A,则定值电阻两端电压Uv=I,R,=0.5A× 5Ω=2.5V:根据串联电路的分压原理可知，将定值电阻由 附：答案与解析 5Ω改接成102的电阻，电阻增大，其分得的电压增大；探 究电流与电阻关系的实验中应控制电压不变，根据串联电 路电压的规律可知，为了保持定值电阻两端电压不变，应 增大滑动变阻器分得的电压，由串联分压的原理可知，应 增大滑动变阻器连入电路中的电阻，所以滑片应向右端移 动，使电压表的示数为2.5V不变。(5)实验中使用的定 值电阻阻值最大为25Ω，定值电阻两端的电压始终保持 Uv=2.5V,根据串联电路电压的规律，滑动变阻器分得的 电压UM=U-Uv=4.5V-2.5V=2V,滑动变阻器分得 的电压为电压表示数的号，根据分压原理，当接人250的 电阻时，滑动变阻器连入电路中的电阻R,=号×250 202,即所选择的滑动变阻器的最大阻值不能小于202，故 选b。(6)由图丙可知：导体两端的电压一定时，通过导体 的电流与导体的电阻成反比。(？)①要测小灯泡正常发 光时的阻值，应先使灯正常发光，在没有电压表的情况下， 电流表与定值电阻R。应起到电压表的测量作用，故将R。 与电流表串联后再与灯并联，通过移动变阻器的滑片使电 流表示数1，爱时，由并联电路电压的规律可知，灯两端 的电压为额定电压，灯正常发光。③保持滑片位置不变， 通过开关的转换，使电流表测灯与R。并联的总电流，因电 路的连接关系没有改变，各电阻的大小和通过的电流不 变，灯仍正常发光，根据并联电路电流的规律求出灯的额 定电流1=一，=】一发，根据欧姆定律知，小灯泡正常 U. 工作时的电阻R.一I.1一 ⑦解：(1)当开关全部闭合时，R,与R并联，则电源电压 U=I,R,=1A×102=10V(2)将A接人电路，开关 全部闭合，分析题意可知，有两种连接方法：①A串联在 干路中；②A与R串联。①当A串联在干路中时，由于 I,=1A,则A选用0~3A的量程，由题意可知，干路中的 电流I=2A,通过滑动变阻器的电流Ip1=I一I,=2A一 1A=1A,此时滑动变阻器的阻值R一，=1A U 10V 102;②当A与R串联时，A可选用03A和0~0.6A 的量程。A选用0~3A量程时，I2=2A,此时滑动变阻 器的腿痘R。-品一碧X-5n:A选用0一06A量理 时，由题意可知，I=0.4A,此时滑动变阻器的阻值 51 物理（沪护科版）九年级 U 10V Rrs-Ips-0.4A =25Ω，所以滑动变阻器连人电路中的 阻值可能是102、52和252(3)只闭合S时，R2与R 串联，由题意可知，电路中的电流Imax=2.5A,R两端的电 压URmx=l5V时，新电源电压最大，则R2两端的电压 U2=ImxR2=2.5A×52=12.5V,新电源电压的最大值 Umx =Ugmnx +U2 =15 V+12.5 V=27.5 V 第十七章电流做功与电功率 [高频考点突破] 0440.02266 〔解析们设两种灯泡正常发光的时间为1，由P-W可得。 LED灯消耗的电能W,=P,t=4.4×103kW×t,白炽灯 消耗的电能W2=P2t,在达到相同亮度的条件下，LED灯 可以节约90%的电能，所以P,1一44X103kwX× P2t 100%=90%,解得P2=44W,即此LED灯与功率为44W 的普通白炽灯亮度相当。只接通IED灯，正常发光5h消 耗电能W=P,t1=4.4×103kW×5h=0.022kW·h,电 能表闪烁的次数n=0.022kW·hX3000imp/(kW·h)= 66 impe ②D由图可知，灯泡L与滑动变阻器串联，电压表测量 滑动变阻器R两端的电压，电流表测量电路中的电流；由 P=U川可得，灯正常发光时的电流二8 3V 0.6A:由题意可知，滑动变阻器允许通过的最大电流为 0.5A,电流表量程为0~0.6A,故电路中最大电流为0.5A: 灯冷正常发光时的电庭及-受--5a,当电正表 示数最大时，滑动变阻器接入电路的阻值最大，此时电路 中电流最小，根据串联电路电压规律可知，灯泡两端电压 U小=U-UR*=4.5V-3V=1.5V,则电路中最小电流 1,-片-器-Q3A则电流末的不效变化范玉为 0.3~0.5A,故B错误。电路中最大电流为0.5A,灯泡两 端最大电压U大=I大R.=0.5A×52=2.5V,根据串联 电路电压规律，滑动变阻器两端最小电压UR泰小=U U1大=4.5V-2.5V=2V;电压表量程为0~3V,电压表 示数最大为3V,则电压表的示数变化范围为2~3V,故A 错误。当电压表示数最大时，滑动变阻器接人电路的阻值 最大，此时电路中电流最小，则滑动变阻器接入电路的阻 52 UR最达=3V 值最大为R大-一Q3入-10n:当电路中电流最大 时，滑动变阻器接人电路的阻值最小，根据欧姆定律可知， _U_-4.5V_ 此时电路的总电阻R。一。A90,则滑动变阻器 接人电路的最小电阻R小=R总一R1,=92一52=42，即 滑动变阻器允许接人电路的阻值范围为4~10Ω，故C错 误。电路中最小电流为0.3A,灯泡最小功率P小= I小2R1,=(0.3A)2×52=0.45W;电路中最大电流为 0.5A,灯泡最大功率P大=I大2R,.=(0.5A)2×52= 1.25W,即灯泡L消耗电功率的范围为0.45~1.25W,故 D正确 ③解：(1)当开关S接触3挡时，电路为电阻丝R2的简单 2 电路，此时电路中电阻最小，处于“加热”挡，由P=U1=尺 U2(220V)2 可得，电阻丝R,的阻值R一P-1210W =402 (2)当开关S接触2挡时，电阻丝R1、R2串联，此时电路 中电阻最大，处于“保温”挡，则茶壶“保温”挡功率P保温= R,+R160n+40n-242W,“保温”挡正常工作100s (220V)2 消耗的电能W=P绿温t=242W×100s=24200J(3)茶 水从40℃升高到100℃吸收的热量Q=c#m△t=4.0× 103J/(kg·℃)×500×103kg×(100℃-40℃)=1.2× ×10%可得，w-9-上2X10J 10J:根据)-W电 7 80% U生 R2- 1.5X10J,根据W电=R:t得，U=√t /1.5×10J×400=20V 2.5×60s [综合素养提升 ①C如图甲所示的电路，闭合开关S后，电流表、R,与 R2串联，电压表与R,并联，设电源电压为U,则由图乙有 U=7V+0.4AXR2①，U=6.5V+0.5A×R2②，联 立①②可得R2=52,U=9V,A错误；P,=P-P2= 9V U1-rR=9V×I-1P×50,当I=-2x-50 (9V)2 0.9A时，P,有最大值，Pmx=一4X-5D=4.05w, 因电流表量程为0~0.6A,故电流取不到0.9A,B错误； 1m=06A.1mmR,+R5n计20n-0.36A.此 时U1mx=I2mim·R1max=0.36A×202=7.2V<15V, P2max-P2 nin =(I2 mux2-I2 min2)X R2 =[(0.6 A)2-