内容正文:
第三章 专题复习
专题一、电路故障判断
专题解读:电路故障一般分为短路和开路两大类。
电路故障是指电路连接完成通电时,整个电路或部分电路不能工作,这些故障反映在电流表或电压表上就是有无读数,电路发生的故障不同,产生的现象也不同,我们可以通过电流表、电压表的情况正确地判断电路的故障所在。
如图所示,L₁和L₂两灯串联,常见现象如下表所示(只研究小灯泡L₁和L₂两者之一出现故障):
项目
灯L₁
灯L₂
电压表V
电流表A
故障
现象1
不亮
不亮
有示数,近似等于电源电压
无示数
L₁开路
现象2
不亮
亮
无示数
有示数
L₁短路
现象3
不亮
不亮
无示数
无示数
L₂开路
现象4
亮
不亮
有示数
有示数
L₂短路
现象1:电压表有示数,说明A、B两点至电源的电流路径是通路,此时只可能L₁出现开路,电压表与L₂形成了串联电路,而电压表的内阻很大,根据串联电路的分压原理,所以电压表的示数几乎等于电源电压。
现象2:电流表有示数,L₂能发光,说明整个电路电流路径是连通的,L₁不亮的原因不可能是开路,只能发生短路,此时电压表测的是一根导线两端的电压,导线的电阻很小,在初中阶段我们一般认为是零,所以电压表示数为零。
现象3:灯L₁和灯L₂都不亮,而且电流表、电压表无示数,说明电路中没有电流,此时只有一种可能,电路发生了开路,而且开路的部位是除灯L₁(A、B之间)以外的电路,所以是L₂开路(说明:如果是L,开路,则电压表有读数,属于第一种情况)。
现象4:电压表、电流表有示数,而且灯L₁亮,同样说明电路是通路,灯L₂不亮说明这个灯短路了。
(
典例分析
)
典例1:用如图所示的电路研究电流与电压的关系。已知电源电压为6 V,R1为定值电阻,滑动变阻器R2标有“20Ω 1 A”的字样,电流表量程为0~0.6 A,电压表量程为0~15 V。请回答下列问题:
(1)闭合开关后,电流表无示数,电压表示数接近电源电压,出现此故障的原因可能是 。
(2)若. 为保证电路安全,滑动变阻器允许接入电路的最小阻值为 。
(
举一反三
)
变式1:某同学利用下图电路测量电阻Rx的阻值。闭合开关S,观察到电压表的示数为3.2V,电流表的示数如图,则Rx的阻值为 。测量过程中突然电流表示数变为零,电压表仍有示数,出现此故障的原因是 。
变式2:如图所示,把两只电灯 L1和L2串联起来组成图示电路,接通开关后:
(1)若仅电压表的示数为零,故障可能是 。
(2)若电流表的示数为零,电压表指针有明显偏转,电路故障可能是 。
变式3:在如图所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S,电路正常工作。一段时间后,发现电路中至少有一个电表的示数变大,故障发生在电阻R1、R2上,其他元件仍保持完好。
(1)用一个完好的小灯泡替换R2后,小灯泡 (填“一定发光”或“可能发光”)。
(2)在原故障电路中,将电流表与R1位置互换后,电压表的示数不发生变化,电路中可能存在的故障是 。
专题二、判断电路中的电表类型
专题解读:判断电路图中的电表是电流表还是电压表的问题是中考的重点,解答此类题目,通常有以下四种方法。
(1)直接观察法:直接观察电路中的电表接入电路的方式,若电表跟其他元件串联,则这个电表为电流表;若电表跟其他元件并联,则这个电表为电压表。
(2)电表删除法:删除电路中的某个电表,若不影响电路中所有用电器的工作,则这个电表为电压表;若删除电表后会影响电路中某个用电器或所有用电器的工作,则这个电表是电流表。
(3)假设判断法:先假设电路中的电表是电流表或电压表,再分析电路中是否出现故障,或是否符合题意,若无故障或符合题意,则假设正确;若出现开路或短路等电路故障或不符合题意,则假设错误。
(4)分析电路法:先分析电路的连接方式,再根据电表接入电路的方式进行判断。
运用以上方法解题时,要根据题目的特点,灵活选用。
(
典例分析
)
典例1:如图所示,L1、L2是灯泡,a,b、c三处接入的是电流表或电压表,若两灯均正常发光,则下列判断正确的是()
A.a为电压表,b为电压表,c为电流表
B.a为电流表,b为电压表,c为电流表
C.a为电流表,b为电流表,c为电压表
D.a为电流表,b为电流表,c为电流表。
(
举一反三
)
变式1:如图所示,L1和L2是两只相同的小灯泡,a、b是电流表或电压表。闭合开关S后,若两灯都能发光,则( )
A.a、b均为电流表 B.a、b均为电压表
C.a为电流表,b为电压表 D.a为电压表,b为电流表
变式2:(2026八上·镇海区期末)如图所示的电路中,当开关S断开,甲、乙两表为电流表时,示数之比 当开关S闭合,甲、乙两表为电压表时,则两表示数之比 为( )
A.a:b B.(b-a)∶a C.b:(b-a) D.b:a
变式3:(2026八上·鄞州期末)下图所示的电路中,当开关S闭合后,要使电阻R1、R2串联,甲、乙应该接入的是( )
A.甲接电压表,乙接电流表 B.甲接电流表,乙接电压表
C.甲、乙都接电压表 D.甲、乙都接电流表
专题三、动态电路问题的分析
专题解读:动态电路问题分析是指当电路中某些因素发生变化时,对电路中各物理量变化情况的分析,常用的两种分析方法如下:
(1)分析含滑动变阻器的电路动态变化步骤:首先判断电路的串、并联;然后判断电表所测量的对象;最后判断滑动变阻器的阻值变化,根据欧姆定律判断相应的电流、电压的变化。
如图甲所示,滑动变阻器与R₁串联,电压表测量R₁两端的电压,滑动变阻器滑片向左移动时,滑动变阻器连入电路的电阻变小,串联电路总电阻变小,根据可得电路中的电流变大,根据U₁=IR,可知电阻R₁两端的电压变大,根据U₂=U-U₁可知滑动变阻器两端的电压变小。
如图乙所示,滑动变阻器R₁与电阻R₂并联,电流表A₁测量R₁所在支路的电流,电流表A₂测量干路中的电流,电流表A₃测量R₂所在支路的电流。滑动变阻器的滑片向右移动,滑动变阻器连入电路的阻值变大,由于电源电压不变,且并联电路各支路两端的电
压相等,可知电压表的示数不变;根据可知该支路的电流变小,即A₁示数变小;由
可知电阻R₂所在支路的电流不变,即A₃示数不变;根据I=I₁+I₂可知干路中的电流变小,即A₂示数变小。
(2)分析开关的断开与闭合导致的电路动态变化步骤:首先分析开关闭合前、后电路的连接情况;然后判断开关闭合前、后电表所测对象;最后根据电表所测部分电阻的变化,由欧姆定律判断相应的电流、电压的变化。
如图甲所示,当S₁闭合、S₂断开时,电阻R₁、R₂串联,电压表测R₁两端的电压;再闭合S₂时,电阻R₂被短路,只有电阻R₁接入电路,电压表测R₁两端电压,也是电源电压;若先闭合开关S₁,再闭合开关S₂,电路中总电阻变小,根据可知电流变大,根据U=IR₁可知电压表示数变大。
如图乙所示,当S₁闭合、S₂断开时,只有灯泡L接入电路,再闭合S₂时,电阻R接入电路与灯泡L并联,电流表测干路中的电流。
若先闭合开关S,再闭合开关S₂,根据知,通过灯泡的电流不变,再闭合S₂时,有电流流过电阻R,根据I=I+I知干路中的电流变大,即电流表示数变大。
(
典例分析
)
典例1:(2026八上·杭州期末)将一根细金属丝置入柔性塑料中,可以制成用来检测物体形变的器件————应变片,其结构如图甲所示。将它接入如图乙所示的电路,电源电压不变,R为定值电阻。闭合开关S,当应变片随被检测物体发生拉伸形变时,塑料中的金属丝会被拉长变细,导致电阻变大,则电路中的( )
A.电压表和电流表示数都变大
B.电压表和电流表示数都变小
C.电压表示数变小,电流表示数变大
D.电压表示数与电流表示数的比值变大
(
举一反三
)
变式1:(2026八上·丽水期末)实验课上,小科连接了如图所示的电路,若电源电压恒定,同时闭合S1和S2,两盏小灯泡都发光。若断开S2,两表示数变化正确的是 ( )
A.电压表示数不变,电流表示数变大
B.电压表示数不变,电流表示数变小
C.电压表示数变小,电流表示数变小
D.电压表示数变小,电流表示数变大
变式2:(2026八上·余姚期末)小余学习了电路知识后想还原家中某调温型电烤箱的工作原理,他发现闭合开关后,逆时针调节旋钮滑片P时,通过发热体的电流增大,同时显示仪(电压表)示数增大。下列设计符合要求的是( )
A. B.
C. D.
变式3:(2026八上·义乌期末)为预防传染病,学生入校园前要检测体温,项目小组设计了“体温检测器”,当体温≥37.3℃时报警。如图所示为该装置感温区的电路图,其中电源电压恒为3V,定值电阻R的阻值为20ΩR0为热敏电阻(电阻随温度升高而降低)。当体温升高时,电流表示数 (填“增大”“减小”或“不变”,下同),电压表示数 。报警时,电压表示数刚好为2V,此时热敏电阻的阻值为 Ω。
专题四、实验专题
专题解读:本章的实验主要有探究串、并联电路电压、电流的特点,探究影响导体电阻大小的因素,探究通过导体的电流与电压、电阻的关系,测量定值电阻的阻值,这些实验是电学中的重点实验,也是历年来中考的热点。其中探究影响导体电阻大小的因素和探究通过导体的电流与电压、电阻的关系这两个实验,应用了物理中重要的研究方法——控制变量法,要把握住控制变量法的精髓,掌握用控制变量法研究问题的方法和步骤。测量定值电阻的阻值是欧姆定律的具体应用之一,要学会测电阻的方法和步骤。本部分实验主要有设计型实验和探究型实验两种题型。
(
典例分析
)
典例1:(2026八上·鄞州期末)小华同学用“伏安法”来测量一只阻值约为5Ω的定值电阻Rx,实验室有如下器材供选用:
A.两节干电池 B.开关一个和导线若干 C.电压表(0~3V,0~15V)
D.电流表(0~0.6A,0~3A) E.滑动变阻器(0~10Ω)F.滑动变阻器(0~100Ω)
小华同学完成实验电路设计后,为了操作顺利和方便,除了A、B、C和D外,小华同学还需选用E器材;
(1)根据设计的实验电路要求,请用笔划线代替导线连接图甲中最后的两根导线;
(2)如图甲所示,连接好电路,在闭合开关前,为保护电路,滑动变阻器的滑片P应该滑至 端(选填“B”或“C”);
(3)小华在闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片P时,发现电流表示数始终为零,而电压表有示数但不发生变化,此时电路中的一处故障是___________;
A.滑动变阻器断路 B.滑动变阻器短路
C.定值电阻Rx断路 D.定值电阻Rx短路
(4)排除故障后,电流表示数为0.40A,电压表示数如乙图所示,则本次实验测得的定值电阻Rx的阻值是 Ω。
(
举一反三
)
变式1:小宁用如图甲所示的电路图,探究通过导体的电流与导体电阻的关系,电源电压恒为6V。改变电阻R的阻值,调节滑动变阻器滑片,保持R两端的电压不变,记下相应的2次实验的电流和电阻值,描绘在图乙中。
(1)请用笔画线代替导线,在图丙中将电压表正确连入电路;___________
(2)实验中,她所选择的变阻器规格是___________(填序号);
A.10Ω 0.5A B.20Ω 1A C.50Ω 2A
(3)图乙中阴影部分面积表示的科学量是___________;
(4)实验过程中,如果出现了电流表示数为0,电压表示数接近6V,电路发生的故障可能是___________。
变式2:在如图甲所示的电路中,将定值电阻. 滑动变阻器 和电压表以图乙中的某种方式连接在M、N两点之间,电源电压保持不变。已知电路中仅有一处故障,且只发生在 上。小明闭合开关S,通过下列操作,观察到了以下现象:
操作一:移动 的滑片,观察到两个电表的示数都不发生变化。
(1)通过操作一,小明发现无法确定具体故障,因此M、N两点之间各元件的连接方式应是如图乙所示中的 (填字母)。
他进行了进一步操作,根据观察到的现象,确定了具体故障。
操作二:再断开开关,观察到两个电表中的一个电表示数发生变化。
(2)请写出发生变化的电表的示数的变化情况及电路中对应的故障: 。
变式3:(2025八上·柯桥期末)某校开展自制电子秤项目化学习评比活动,评价量表如下表所示。
评价指标
优秀
良好
待改进
指标一
量程超过800克
量程在400—800 克
量程小于400克
指标二
能校准,操作简单
能校准,操作复杂
不能校准
某科学小组的活动过程如下:
【方案设计】图甲是科学小组设计的原理图,利用电压表的示数来指示物体的质量。其中电源电压为6伏特,电阻丝AB长度为10厘米、最大阻值为20欧姆且阻值均匀,定值电阻Ro=10欧姆,电压表量程为0~3伏,电流表量程为0~0.6安,弹簧压缩的长度与其受到压力的关系如图乙所示。托盘上不放物体时弹簧刚好处于原长,且滑片 P位于电阻丝AB的A点。(注:滑片与电阻丝之间的摩擦忽略不计)
【标定刻度】根据方案制作电子秤,在电压表上标定相应刻度。
【项目测试】
(1)闭合开关,托盘上不放物体时,电流表的示数为 伏。
(2)随着托盘内物体质量的增加,电压表的示数 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(3)将砝码放入托盘,电压表指针指示的质量值与砝码质量一致。将一个苹果放入托盘,电压表示数为0.8伏,则该苹果的质量是多少克?
(4)【评价优化】
该秤的电源使用时间过长后电压下降,从而影响测量的准确性,若在不改变原表盘刻度的前提下使小科的设计方案达到指标二中的优秀,请提出修改建议并说明校准方法(除电源外其他器材任选)。
专题五、有关欧姆定律的计算
专题解读:主要是应用欧姆定律和串、并联电路的特点解决有关电路计算问题,这是电学部分的重点和难点,也是各地中考的热点。
在计算较复杂的电路时,一般步骤如下:
(1)画出电路图或等效电路图,分析电路中各个元件的连接方式。
(2)电路中若有电压表和电流表,要分析电表的测量对象,根据题意明确电表的测量值。
(3)注明已知量的符号、数值,未知量的符号。
(4)找出各物理量之间的关系,依照各物理量的关系、电路特点,利用欧姆定律及串、并联电路特点列出关系式,列式时要注意公式成立的条件。
(5)列出关系式,代入数值前统一单位,然后进行计算。
(
典例分析
)
典例1:在中学生科技创新大赛中,某参赛小组设计了一种测定风力大小的装置如图甲所示,迎风板与压敏电阻连接,工作时迎风板总是正对风吹来的方向。压敂电阻的阻值随风力变化而变化,其阻值与风力 F 关系如图乙所示。电源电压恒为 12 V ,定值电阻 R 为。
(1)开关闭合后,无风时,电压表的示数是
(2)如果电压表的读数范围为,该装置所能测量的最大风力为 N。
(
举一反三
)
变式1:电阻R1和R2的I-U关系图线如图所示。则R1的阻值为 Ω;若两个电阻串联后,通过电阻R1的电流为0.3A时,电源电压是 V;若这两个电阻并联后接在3伏电源上,干路中的电流为 A。
变式2:(2026八上·拱墅期末)如图甲是一台放置在水平地面的体重秤,图乙为其电路结构图, 为50Ω的定值电阻,秤盘下方的电阻R为压敏电阻,其阻值随人对秤盘压力的变化关系如图丙所示,已知电源电压为3V且保持不变。
(1)当一个重为300N的小学生站在秤盘上时,R的阻值为 Ω。
(2)若一个中学生站在秤盘上时,电压表示数为2V,列式计算该中学生的重力。
变式3:(2026八上·舟山期末)某科技创新小组设计的体重计电路原理图如图所示,其中电源电压恒为6V,定值电阻R0为10Ω,电压表量程为0~3V,R是压敏电阻,R的阻值与平板受到压力 F关系的部分数据如表,平板质量不计。
压力 F/N
0
300
375
500
750
1500
压敏电阻 R/Ω
30
25
20
15
10
5
(1)人的体重越轻,电压表的示数越 (选填“大”或“小”)。
(2)体重为500N的人站在体重计上时,求此时电路中的电流。
(3)当电压表的示数为2V时,人对平板的压力为多少牛?
(4)若想提高称量的最大值,在不改变电压表量程的情况下,写出可采取的一条措施。
(
课后巩固
)
1.在如图所示的电路中,电源电压保持不变,由于电阻R或小灯泡L可能出现了故障,开关S闭合前后,电流表有示数且示数不变。下列判断中正确的是( )
A.电阻R断路 B.电阻R短路 C.小灯泡L断路 D.小灯泡L短路
2.某学生在做测定小灯泡电阻的实验中,将正常的电流表、电压表接入电路,当闭合开关后,发现电流表有读数,电压表读数为零,移动滑动变阻器滑片时电流表读数有变化,电压表读数始终为零,其原因可能是( )
A.滑动变阻器接触不良 B.开关接触不良
C.小灯泡短路 D.灯泡的钨丝断了
3.(2026八上·仙居期末)如图是一种自动测定油箱内油面高度的装置。R2是一种特制的滑动变阻器,它的金属滑片一端连着浮球,油面高度改变时,金属滑片会绕着O点转动。闭合开关S,从油量表(即电流表)指针所指的刻度就可以知道油箱内油面的高度,下列说法中正确的是( )
A.油面升高,R2的阻值变大 B.电路中电阻R1作用是保护电路
C.油面升高,油量表示数变小 D.油面升高,R2两端的电压变大
4.如图电路中,R1为10欧,电源电压恒定。只闭合S1时,电流表示数为0.3安;S1、S2均闭合时,电流表示数为0.5安。下列说法不正确的是( )
A.电源电压为3伏
B.R2的阻值为15欧
C.S1、S2均闭合时,电路总电阻为25欧
D.S1、S2均闭合时,流过R1的电流仍为0.3安
5.(2025八上·杭州月考)如图表示材料相同阻值不同的两个电阻的电流强度随电压变化的U-I图线,从图中可知( )
A.在长度相同时,R1横截面积更大
B.在横截面积相同时,R2长度更长
C.R1、R2 并联后的总电阻的 U—I图线在区域Ⅱ
D.R1、R2串联后的总电阻的U—I图线在区域I
6.(2026八上·余姚期末)当土壤含水量低于50%时,绿萝叶片会出现卷曲现象,需要及时补水。小余设计了一个“班级绿萝生长检测仪”,其简化电路如图甲所示。R1是一种湿敏元件,当湿度低于50%时, R1电阻变大。信号处理系统能记录A、B间每一时刻的电压,当数据异常时会提醒及时浇水。已知电源电压为8V,某一时段A、B间的电压随时间变化的图像如图乙,则下列说法正确的是( )
A.A、B两端电压为6V时,数据异常提示浇水
B.土壤含水量不足时, R1和R2的阻值相等
C.土壤含水量充足时, R1的阻值是 R2的3倍
D.土壤含水量不足时, R1的阻值会变为原来的9倍
7.(2026八上·余姚期末)如图甲所示的电路,电源电压恒为 6 V,更换 5 个定值电阻 Rₓ,得到如图乙所示的图像。下列叙述中,错误的是( )
A.该同学探究的是电流和电阻的关系
B.该实验中滑动变阻器的作用除了保护电路外,还能控制定值电阻两端的电压不变
C.实验时,将滑动变阻器的滑片向左移时,电压表的示数将变大
D.这5个定值电阻对应滑动变阻器阻值变化范围是5~25Ω
8.(2026八上·南浔期末)小科设计的电子量角器电路如图甲所示,电源电压恒为6V,半圆形电阻丝 MN 的总阻值为20Ω,滑动触头OP 随角度θ变化在MN 上滑动(OP 电阻忽略不计)。调整电阻箱R0,使电压表刻度上标注如图乙所示对应角度。下列说法正确的是( )
A.随着角度θ的增加,电流表示数不断减小
B.当θ为90°时,对应电压表示数为 1.2V
C.电阻箱 R0的阻值应调整为20Ω
D.若增大R0,当θ为180°时,对应电压表示数将超量程
9.图甲所示的电路中,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,电源电压不变。闭合开关S后,滑片P从a端移动到b端,电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示,则电源电压为 V,R2的最大阻值为 Ω。
10.(2026八上·新昌期末)如图是一种自动测定汽车油箱内油面高度的装置。Ro为定值电阻,R是滑动变阻器,它的金属滑片P连在滑杆的一端,滑杆可绕O点转动。从电流表(可改装成油量表)指针所指的刻度就可知道油箱内油面高低,当油面下降时,滑片P的位置将会 (选填“上移”或“下移”),电流表的示数将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。电流表的示数与油箱里的油的深度 (选填“成”或“不成”)正比关系。
11.某同学为测量小灯泡的电阻,设计了如下图所示的电路,所用的电源电压是4V,小灯泡正常工作时的电压是2.5V,小灯泡两端允许加的最大电压为正常工作时电压的1.2倍。
(1)请将图甲的实验电路连接完整(要求滑动变阻器滑片向左移,接入电路阻值变小) ;(2)该同学正确连接电路后,闭合开关并移动滑片P,记下多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成图乙所示的图象。根据图象信息,可计算出小灯泡正常工作时的电阻是 。他发现该图象不是直线,你认为出现这种情况的主要原因是 。
12.归纳总结是学习科学的一种好习惯。王璐同学对电学中的一个重要元件——滑动变阻器的作用进行归纳,发现除了“保护电路”这一作用外,它在不同电路中还有着不完全相同的作用,请你与她一起完成以下问题:
(1)如果下图是研究欧姆定律的实验,在该实验中,当“探究导体中的电流与导体两端的电压的关系”时,滑动变阻器的作用是 ;当“探究导体中的电流与导体的电阻的关系”时,滑动变阻器的作用是 。
(2)如果下图是“伏安法”测电阻的实验,在该实验中滑动变阻器的作用是为了 ,减小实验的误差。
(3)伏安法测电阻时,小明观察到两个电表的示数如上,则小明测得R的电阻是 欧。
13.小明利用如图甲所示的电路探究电流跟电阻的关系。已知电源电压为6V且保持不变,实验用到的电阻阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω。
(1)请根据图甲将图乙所示的实物电路连接完整。
(2)实验中多次改变R的阻值,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数保持不变,记下电流表的示数,得到如图丙所示的电流I随电阻R变化的图象。
①由图象可以得出结论:电压一定时, 。
②上述实验中,小明用5Ω的电阻做完实验后,然后将10Ω的电阻接入电路,闭合开关,接下来的步骤为 。
(3)为完成整个实验,应该选取下列哪个滑动变阻器( )
A.20Ω ,1A B.40Ω,0.6A C.50Ω,0.4A
14.小德在学习电阻测量方法后,设计如图甲所示电路测量小灯泡的电阻。闭合开关,移动滑动变阻器滑片P,读取并记录电压表、电流表的示数。实验数据记录如下:
实验次数
1
2
3
4
5
电压表示数/V
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
电流表示数/A
0.17
0.24
0.30
?
0.37
(1)滑动变阻器滑片P向右移动时,小灯泡亮度将 (选填“变亮”“变暗”或“不变”)。
(2)第4次实验时电流表指针位置如图乙所示,电流表读数 安培。
(3)用描点连线的方法,在图丙上画出该小灯泡灯丝的U-I曲线。
(4)小德计算小灯泡的灯丝电阻值时,发现灯丝电阻随着其两端电压的升高而增大。小德反思:电阻是导体的一种特性,影响导体阻值大小的因素中并没有电压这一因素,那么导体两端电压的变化可能引起了某个影响因素发生变化,小德思考后得出这个因素可能是 。
15.(2026八上·嘉兴期末)图甲为某款智能台灯,它能根据环境光线强弱,自动调整亮度,让眼睛始终保持舒适状态。图乙是它自动调光的电路图,可在环境光线强弱改变时,自动改变调光电阻R的阻值(相当于滑动变阻器)。已知台灯的电源电压为12V,灯L的电阻为10Ω。
(1)光线传感器接收到环境光线变暗信息时,智能芯片会调节电阻R阻值变 (选填“大”或“小”),相当于乙图中滑片P向 (选填“左”或“右”端滑动,从而改变灯L 的亮度,以保证眼睛舒适。
(2)在某光照强度时,为使灯光柔和不刺眼,智能芯片调节电阻R阻值,使灯L 两端实际电压为8V,则此时电阻R的阻值应调节到多少欧?
16.(2026八上·浙江期末)项目化学习小组制作了一款电子体重秤(如图甲),电源电压恒为6伏,是阻值10欧的定值电阻,秤盘下方的电阻R为力敏电阻,其阻值随所受压力大小的变化关系图像如图乙示。
(1)若将电表改装为体重显示屏,要求体重越大,电表示数越大,应选择 进行改装(选填“电压表”或“电流表”)。
(2)闭合开关,发现电压表有示数,电流表无示数,其电路故障的原因可能是 。
(3)排除故障后,当测得人的体重为600牛时,电压表的示数为多少伏?
17.(2026八上·鄞州期末)某科技创新小组设计的体重计电路原理图如图所示,其中电源电压恒为12伏,定值电阻R0为10欧,电流表量程为0~0.6安, R是压敏电阻,其阻值与平板受到压力 F对应部分数据如表,平板质量不计。
压力 F/牛
0
300
375
500
750
1500
压敏电阻 R/欧姆
30
25
20
15
10
5
(1)设计的电路中, R0的作用是 。
(2)重为500牛的人站在体重计上时,电流表的示数是 安。
(3)在电路安全的情况下,体重计能称量的最大值是 牛。
(4)若要提高称量的最大值,在不改变电流表量程的情况下,请写出一条可采取的措施: 。
18.(2026八上·嵊州期末)图甲为测定水箱内水量的电路原理图,水箱位于压力传感器R上,R阻值随水量变化的关系如图乙所示;将电流表改装成水量表,水箱内水量的变化可通过电流表示数的变化来显示(如图丙所示);定值电阻 R0阻值为 5Ω,电源电压恒为 9V;电流表的测量范围为0-0.6A,当该水箱加满水时,电流表指针恰好指示最大刻度。
(1)压力传感器R 的阻值随水箱内的水位增加而 (选填“增大”或“减小”)。
(2)水箱水量为0L时电流表的示数为多少安?
(3)小林认为当电流表示数为最大刻度的一半时,实际水量也恰好为满水量的一半;小科认为当电流表示数为最大刻度的一半时,实际水量低于满水量的一半。请通过计算说明哪位同学观点是正确的。
(4)若在电路中换一个测量范围为0-15V的电压表作为水量表,当该水箱加满水时电压表示数为3伏。为实现该要求,电压表应该并联在 的两端。(选填“R”或“R0”)
19.【情境·问题】你想制作一个人造章鱼吗?如图,在干燥的环境中,用比塑料易失去电子的毛皮分别摩擦塑料丝和塑料管,然后把塑料丝往空中抛出,后将塑料管放在下面,此时塑料丝静止在空中,形状像章鱼。这就是神奇的“静电章鱼”实验。
(1)问:结合摩擦起电的原理、电荷之间的相互作用,分析会发生如此神奇的现象的原因。
(2)【温故·过关】
活动1:如图所示,用丝绸摩擦过的玻璃棒(带正电)去接触不带电的验电器时,验电器的金属箔张开。移开玻璃棒,用手触摸金属球,金属箔闭合。回答问题,并结合实验现象等,梳理“摩擦起电”知识点。
①金属箔张开的原因是:玻璃棒带正电,即 (选填“得到”或“失去”)电子,接触金属球后金属箔张开,是因为它们也带上了 (选填“同种”或“异种”)电荷,导致相互 。接触瞬间电流的方向是 (选填“金属箔到玻璃棒”或“玻璃棒到金属箔”)。
②用手触摸金属球,金属箔闭合的理由是 。
摩擦起电:
③电荷:用丝绸摩擦过的玻璃棒带 电荷,用毛皮摩擦过的橡胶棒带 电荷。带电物体只要与玻璃棒吸引,就一定与橡胶棒排斥,所以自然界中存在 种电荷。
④摩擦起电的本质:由于摩擦,一个物体上的电子 到另一个物体上,得到电子的物体带 ,失去电子的物体带等量的 。
⑤电荷之间的相互作用规律:同种电荷相互 ,异种电荷相互 。
(3)活动2:打开音乐贺卡(如图甲),二极管发光,蜂鸣器发出音乐声,内部的电路元件如图乙。为探究二极管和蜂鸣器两个用电器的串、并联关系,用剪刀剪断其中一根导线,发现二极管仍发光,而蜂鸣器不再发出音乐声。回答问题,并结合实验现象等,梳理“电路”知识点。
问:①二极管和蜂鸣器是 (选填“串联”或“并联”)的。
判断理由是 。
电路:②电路的基本组成:把开关、 和 用 连接起来,其组成的电流路径叫电路。
③电路的三种状态:
【通路】当开关闭合,电路中会产生电流,这样的电路叫通路,也叫 电路。
【开路】当开关断开或电路中某一处断开,电路中不再有电流,这样的电路叫开路,也叫断路。
【短路】不经过用电器,直接用导线将电源的 连接起来的电路叫短路。
④串联、并联电路的特点。
电路类型
串联电路
并联电路
用电器的连接方式
用电器逐个顺次连接
用电器 连接在两点之间
电流路径的条数
两条或两条以上
切断任一用电器
其他用电器都不能工作
其他用电器
电路图
(4)活动3:如图所示为电压、电流在串、并联电路中的关系。据此梳理“串、并联电路特点”知识点。
串、并联电路特点:
①电流是 的定向移动形成的。科学上规定 定向移动的方向为电流方向,负电荷相反。电流表使用前必须 ;连接时先选择 量程试触,若指针偏转较 ,再更换量程;电流表必须和被测用电器 ;电流从电流表的 接线柱流入, 接线柱流出(接反指针会反偏,损坏电流表);绝对不允许不经过用电器直接与电源的两极连接,否则会引起电源短路而损坏。
②串联电路中电流处处 ,并联电路中干路电流等于各支路电流 。
③电压是驱使自由电荷在电路中定向移动,形成 的原因。电源是提供电压的装置。电压表使用与电流表几乎相同,不同之处有两点,一是需 联在电路中,二是可以直接与电源的两极连接,测得的是 电压。
④串联电路中电源两端电压等于各用电器两端分电压 。并联电路中各用电器两端分电压都 电源两端电压。
(5)活动4:科学兴趣小组开展“制作可调式电热水壶”的活动。设计电路时要求满足:闭合开关后,顺时针调节变阻器的旋钮滑片P时,通过发热体的电流增大,产热加快;同时反映发热体功率高低的显示仪示数增大(如图所示)。回答问题,并梳理“电阻、滑动变阻器”知识点。
①显示仪可由 (选填“电流表”或“电压表”)改装而成。
②顺时针调节变阻器的旋钮滑片P时,发热体的电流增大的原因是 。
电阻、滑动变阻器:
③电阻表示导体对电流的阻碍作用。导体的电阻是导体本身的一种性质,其大小与导体的 、 、 以及温度有关。
④滑动变阻器是通过改变接入电路的电阻丝的 改变电阻大小。变阻器串联在电路中,四个接线柱要 连接才是有效的;接入电路前应将电阻调到阻值 位置,起到保护电路的作用。
(6)【归纳·知新】
活动5:实验思考:电路故障的类型。根据图示实验,梳理“电路故障”知识点。
电路故障:
①电流表示数正常而电压表无示数:“电流表示数正常”表明主电路处于通路状态,“电压表无示数”表明无电流通过电压表。故障产生的原因可能是与电压表并联的 。图示实验中的可能故障是 。
②电压表有示数而电流表无示数:“电压表有示数”表明电路中有电流通过,“电流表无示数”表明没有或几乎没有电流流过电流表。故障产生的原因可能是与电压表并联的 。图示实验中的可能故障是 。
③电流表和电压表均无示数:表明无电流通过两表。故障产生的原因最可能是电压表和电流表之外的 。图示实验中的可能故障是 。
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第三章 专题复习
专题一、电路故障判断
专题解读:电路故障一般分为短路和开路两大类。
电路故障是指电路连接完成通电时,整个电路或部分电路不能工作,这些故障反映在电流表或电压表上就是有无读数,电路发生的故障不同,产生的现象也不同,我们可以通过电流表、电压表的情况正确地判断电路的故障所在。
如图所示,L₁和L₂两灯串联,常见现象如下表所示(只研究小灯泡L₁和L₂两者之一出现故障):
项目
灯L₁
灯L₂
电压表V
电流表A
故障
现象1
不亮
不亮
有示数,近似等于电源电压
无示数
L₁开路
现象2
不亮
亮
无示数
有示数
L₁短路
现象3
不亮
不亮
无示数
无示数
L₂开路
现象4
亮
不亮
有示数
有示数
L₂短路
现象1:电压表有示数,说明A、B两点至电源的电流路径是通路,此时只可能L₁出现开路,电压表与L₂形成了串联电路,而电压表的内阻很大,根据串联电路的分压原理,所以电压表的示数几乎等于电源电压。
现象2:电流表有示数,L₂能发光,说明整个电路电流路径是连通的,L₁不亮的原因不可能是开路,只能发生短路,此时电压表测的是一根导线两端的电压,导线的电阻很小,在初中阶段我们一般认为是零,所以电压表示数为零。
现象3:灯L₁和灯L₂都不亮,而且电流表、电压表无示数,说明电路中没有电流,此时只有一种可能,电路发生了开路,而且开路的部位是除灯L₁(A、B之间)以外的电路,所以是L₂开路(说明:如果是L,开路,则电压表有读数,属于第一种情况)。
现象4:电压表、电流表有示数,而且灯L₁亮,同样说明电路是通路,灯L₂不亮说明这个灯短路了。
(
典例分析
)
典例1:用如图所示的电路研究电流与电压的关系。已知电源电压为6 V,R1为定值电阻,滑动变阻器R2标有“20Ω 1 A”的字样,电流表量程为0~0.6 A,电压表量程为0~15 V。请回答下列问题:
(1)闭合开关后,电流表无示数,电压表示数接近电源电压,出现此故障的原因可能是 。
(2)若. 为保证电路安全,滑动变阻器允许接入电路的最小阻值为 。
【答案】(1)R1开路(2)4Ω
【解析】【分析】(1)根据电表示数情况,结合串联电路的特点,确定故障原因;
(2)根据欧姆定律,结合串联电路的特点,可求得滑动变阻器接入电路的最小值。
【解答】 (1)电流表无示数,说明电路断路,电压表示数接近电源电压,说明电压表两接线柱到电源间是通路,所以故障可能是与电压表并联的定值电阻R1断路;
(2)如图所示,R1与R2串联,当电源电压一定时,R2接入电路的阻值越小,电路的总电阻就越小,电路中的电流就越大。
比较R2的允许通过的最大电流与电流表的量程可知,电路中允许通过的最大电流I=0.6A,此时R2接入的阻值最小,由欧姆定律公式
可得:电路的总电阻:;
R2的最小值:R2=R-R1=10Ω-6Ω=4Ω。
(
举一反三
)
变式1:某同学利用下图电路测量电阻Rx的阻值。闭合开关S,观察到电压表的示数为3.2V,电流表的示数如图,则Rx的阻值为 。测量过程中突然电流表示数变为零,电压表仍有示数,出现此故障的原因是 。
【答案】10;Rx断路
【解析】由图知,闭合开关,电阻Rx和滑动变阻器串联,电流表测电路中的电流,电压表测电阻Rx两端的电压;图中电流表选用小量程,根据分度值和指针位置可知其示数,知道此时电压表的示数,根据欧姆定律求出电阻Rx的阻值;测量过程中突然电流表示数变为零,说明电路可能断路,而电压表仍有示数,说明电压表和电源两极接通,据此分析电路故障。
【解答】由电路图可知,闭合开关,电阻Rx和滑动变阻器串联,电流表测电路中的电流,电压表测电阻R两端的电压;当电压表的示数为3.2V时,电流表的示数如图所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,其示数为0.32A,根据欧姆定律可得R的阻值:;测量过程中突然电流表示数变为零,说明电路可能断路,而电压表仍有示数,说明电压表和电源两极接通,则出现此故障的原因是电阻R断路。
故答案为:10;Rx断路。
变式2:如图所示,把两只电灯 L1和L2串联起来组成图示电路,接通开关后:
(1)若仅电压表的示数为零,故障可能是 。
(2)若电流表的示数为零,电压表指针有明显偏转,电路故障可能是 。
【答案】(1)L1 短路 (2)L1 断路
【解析】(1)根据图片可知,当灯泡L1短路时,电压表同时被短路,而L2和电流表正常工作,因此电压表无示数,而电流表有示数,L2发光;
(2)根据图片可知,当灯泡L1断路时,电压表串联在电路中,此时测电源电压。由于电压表的内阻很大,因此电流表几乎无示数,灯泡L2也不发光,据此分析解答。
变式3:在如图所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S,电路正常工作。一段时间后,发现电路中至少有一个电表的示数变大,故障发生在电阻R1、R2上,其他元件仍保持完好。
(1)用一个完好的小灯泡替换R2后,小灯泡 (填“一定发光”或“可能发光”)。
(2)在原故障电路中,将电流表与R1位置互换后,电压表的示数不发生变化,电路中可能存在的故障是 。
【答案】(1)一定发光
(2)R2断路(或R1短路或R2断路且R1短路)
【解析】【分析】①电路故障有两种情况:短路或断路。电流表示数变大,说明电路电阻减小,对两个电阻的故障情况进行逐一分析,最终判断灯泡是否发光;
②根据电压表所测电路的变化及电压表的示数大小关系得出结论。
【解答】①若是电流表的示数变大,则电路有短路处,若是R2短路造成,用完好的灯泡替换R2,便排除了短路问题,灯泡便会发光;
若只有电压表示数变大,则R2断路,用小灯泡代替R2后,小灯泡能够发光;
若电流表和电压表示数同时变大,则R1短路,用灯泡代替后,小灯泡能够发光。
由上分析知,用一个完好的小灯替换R2后,小灯一定发光;
②分析电路图知,两电阻串联,电压表测量R2两端的电压,
(1)若是电流表的示数变大,则电路有短路处,
a.若是R2短路造成,电流表示数变大,电压表示数减小,若将电流表A与R1位置互换后,电压表测量电路中的总电压,电压表示数增大,不合题意;
b.若是R1短路造成,电流表示数变大,电压表示数测量电压,若将电流表A与R1位置互换后,电压表测量电路中的总电压,电压表示数不变,符合题意;
c.若R1和R2都短路,电流表示数变大,电压表示数为零,若将电流表A与R1位置互换后,电压表被短路,示数为零,电流表示数不变,但由于电流过大,将电流表烧坏,不符合题意;
(2)若只有电压表示数变大,则电路有断路处,
a.若R2断路,电流表示数为零,电压表测量电源电压,若将电流表A与R1位置互换后,电压表测量电源电压,示数不变,符合题意;
b.若R1断路,电压表和电流表示数都为零,若将电流表A与R1位置互换后,电压表测量电源电压,示数增大,不符合题意;
c:若同时断路,电压表和电流表示数都为零,不符合题意;
d:若电流表和电压表示数同时变大,则R1短路,但若将电流表A与R1位置互换后,电压表示数增大,符合题意。
e:若R2断路且R1短路,电压表示数示数变大,电流表示数减小,若将电流表A与R1位置互换后,电压表和电流表示数都不变,符合题意。
那么电路可能存在的故障为:R2断路或R1短路或R2断路且R1短路。
专题二、判断电路中的电表类型
专题解读:判断电路图中的电表是电流表还是电压表的问题是中考的重点,解答此类题目,通常有以下四种方法。
(1)直接观察法:直接观察电路中的电表接入电路的方式,若电表跟其他元件串联,则这个电表为电流表;若电表跟其他元件并联,则这个电表为电压表。
(2)电表删除法:删除电路中的某个电表,若不影响电路中所有用电器的工作,则这个电表为电压表;若删除电表后会影响电路中某个用电器或所有用电器的工作,则这个电表是电流表。
(3)假设判断法:先假设电路中的电表是电流表或电压表,再分析电路中是否出现故障,或是否符合题意,若无故障或符合题意,则假设正确;若出现开路或短路等电路故障或不符合题意,则假设错误。
(4)分析电路法:先分析电路的连接方式,再根据电表接入电路的方式进行判断。
运用以上方法解题时,要根据题目的特点,灵活选用。
(
典例分析
)
典例1:如图所示,L1、L2是灯泡,a,b、c三处接入的是电流表或电压表,若两灯均正常发光,则下列判断正确的是()
A.a为电压表,b为电压表,c为电流表
B.a为电流表,b为电压表,c为电流表
C.a为电流表,b为电流表,c为电压表
D.a为电流表,b为电流表,c为电流表。
【答案】A
【解析】电流表与用电器串联,电压表与用电器并联,据此分析判断。
【解答】由图可知,a表跟灯泡L1并联,所以应为电压表;b表与灯泡L2并联,所以应为电压表;c表跟灯泡L2串联,所以应为电流表。
故A正确,而B、C、D错误。故选A。
(
举一反三
)
变式1:如图所示,L1和L2是两只相同的小灯泡,a、b是电流表或电压表。闭合开关S后,若两灯都能发光,则( )
A.a、b均为电流表 B.a、b均为电压表
C.a为电流表,b为电压表 D.a为电压表,b为电流表
【答案】C
【解析】先对两个灯泡的串并联关系进行假设,然后确定电流路径。在电流必经之路上的为电流表,而没有电流经过的位置为电压表,据此分析判断。
【解答】如果两个灯泡串联,则a应是电压表,而b无论是什么仪表,L2都会被短路,故电路不可能为串联;那么两个灯泡的连接方式一定为并联,所以为了使灯L1、L2正常发光,a表相当于导线,即为电流表,b处不能形成通路,否则会形成电源短路,故b表为电压表。
故C正确,而A、B、D错误。
故选C。
变式2:(2026八上·镇海区期末)如图所示的电路中,当开关S断开,甲、乙两表为电流表时,示数之比 当开关S闭合,甲、乙两表为电压表时,则两表示数之比 为( )
A.a:b B.(b-a)∶a C.b:(b-a) D.b:a
【答案】C
【解析】【分析】若甲、乙均为电流表时,断开开关S,R1和R2并联,甲电流表测量R2的电流,乙电流表测量R1和R2总电流。根据并联电路电流与电阻成正比计算二者的电阻之比。
若甲、乙均为电压表时,闭合开关S,R1和R2串联,甲测电源的电压,乙测R2两端的电压;已知电压表示数之比,根据串联电路各部分电压与电阻成正比计算两个电压表的示数之比。
【解答】根据图片可知,当甲、乙均为电流表时,断开开关S,R1和R2并联,
甲测R2的电流,乙测干路总电流,I甲:I乙=I2:(I2+I1)=a:b,
即I2:I1=a:(b-a);
在并联电路中,电流与电阻成反比,即R1:R2=I2:I1=a:(b-a);
当甲、乙均为电压表时,闭合开关S,R1和R2串联,
串联电路电压与电阻成正比,即U1:U2=R1:R2=a:(b-a);
此时甲测总电压,乙测R2的电压,
所以U甲:U乙=(a+b-a):(b-a)=b:(b-a)。故选C。
变式3:(2026八上·鄞州期末)下图所示的电路中,当开关S闭合后,要使电阻R1、R2串联,甲、乙应该接入的是( )
A.甲接电压表,乙接电流表 B.甲接电流表,乙接电压表
C.甲、乙都接电压表 D.甲、乙都接电流表
【答案】C
【解析】【分析】(1)电流表、电压表使用规则知识点:电流表相当于导线,使用时必须串联接入电路,若并联会造成用电器短路;电压表相当于开路,使用时必须并联在用电器或电源两端,不会阻断电流通路。
(2)串联电路通路特点知识点:串联电路只有唯一一条电流路径,电流需要依次经过所有用电器;要让 R1、R2 串联,电流只能走电源→R1→R2 →开关 S 这条路径,甲、乙位置不能出现导线短路支路,因此两处都只能接相当于开路的电压表。
【解答】A、甲接电压表相当于开路,乙接电流表相当于导线,电流表会短路R2 ,电路只有R1
接入,无法实现R1、R2 串联,因此 A 不符合题意;
B、甲接电流表相当于导线,会直接短路R1、R2 ,造成电源短路,乙接电压表无意义,不能实现两电阻串联,因此 B 不符合题意;
C、甲、乙都接电压表,电压表相当于开路,电流只能依次经过R1、R2 ,电路只有一条通路,R1、R2 串联,因此 C 正确;
D、甲、乙都接电流表,两处均为导线,会直接短路电源,发生电源短路故障,因此 D 不符合题意。
故答案为:C。
专题三、动态电路问题的分析
专题解读:动态电路问题分析是指当电路中某些因素发生变化时,对电路中各物理量变化情况的分析,常用的两种分析方法如下:
(1)分析含滑动变阻器的电路动态变化步骤:首先判断电路的串、并联;然后判断电表所测量的对象;最后判断滑动变阻器的阻值变化,根据欧姆定律判断相应的电流、电压的变化。
如图甲所示,滑动变阻器与R₁串联,电压表测量R₁两端的电压,滑动变阻器滑片向左移动时,滑动变阻器连入电路的电阻变小,串联电路总电阻变小,根据可得电路中的电流变大,根据U₁=IR,可知电阻R₁两端的电压变大,根据U₂=U-U₁可知滑动变阻器两端的电压变小。
如图乙所示,滑动变阻器R₁与电阻R₂并联,电流表A₁测量R₁所在支路的电流,电流表A₂测量干路中的电流,电流表A₃测量R₂所在支路的电流。滑动变阻器的滑片向右移动,滑动变阻器连入电路的阻值变大,由于电源电压不变,且并联电路各支路两端的电
压相等,可知电压表的示数不变;根据可知该支路的电流变小,即A₁示数变小;由
可知电阻R₂所在支路的电流不变,即A₃示数不变;根据I=I₁+I₂可知干路中的电流变小,即A₂示数变小。
(2)分析开关的断开与闭合导致的电路动态变化步骤:首先分析开关闭合前、后电路的连接情况;然后判断开关闭合前、后电表所测对象;最后根据电表所测部分电阻的变化,由欧姆定律判断相应的电流、电压的变化。
如图甲所示,当S₁闭合、S₂断开时,电阻R₁、R₂串联,电压表测R₁两端的电压;再闭合S₂时,电阻R₂被短路,只有电阻R₁接入电路,电压表测R₁两端电压,也是电源电压;若先闭合开关S₁,再闭合开关S₂,电路中总电阻变小,根据可知电流变大,根据U=IR₁可知电压表示数变大。
如图乙所示,当S₁闭合、S₂断开时,只有灯泡L接入电路,再闭合S₂时,电阻R接入电路与灯泡L并联,电流表测干路中的电流。
若先闭合开关S,再闭合开关S₂,根据知,通过灯泡的电流不变,再闭合S₂时,有电流流过电阻R,根据I=I+I知干路中的电流变大,即电流表示数变大。
(
典例分析
)
典例1:(2026八上·杭州期末)将一根细金属丝置入柔性塑料中,可以制成用来检测物体形变的器件————应变片,其结构如图甲所示。将它接入如图乙所示的电路,电源电压不变,R为定值电阻。闭合开关S,当应变片随被检测物体发生拉伸形变时,塑料中的金属丝会被拉长变细,导致电阻变大,则电路中的( )
A.电压表和电流表示数都变大
B.电压表和电流表示数都变小
C.电压表示数变小,电流表示数变大
D.电压表示数与电流表示数的比值变大
【答案】D
【解析】【分析】ABC.金属丝被拉长变细时,应变片中金属丝的电阻变大,根据串联电路的电阻特点和欧姆定律可知电路中的电流变化,根据串联分压的规律可知应变片两端的电压变化,即电压表的示数变化;
D.由欧姆定律分析电压表和电流表的示数的比值变化。
【解答】 根据乙图可知,应变片与定值电阻R串联,电流表测电路中的电流,电压表测应变片两端的电压。
ABC.当应变片随被检测物体发生拉伸形变时,塑料中的金属丝会被拉长变细,导致电阻变大。根据串联电路的分压规律可知,此时电压表的示数变大。根据R总=R1+R2可知,此时总电阻变大。根据可知,电流表的示数变小,故ABC错误;
D.由欧姆定律可知,电压表和电流表示数的比值等于应变片中金属丝的电阻,因此比值变大,故D正确。
故选D。
(
举一反三
)
变式1:(2026八上·丽水期末)实验课上,小科连接了如图所示的电路,若电源电压恒定,同时闭合S1和S2,两盏小灯泡都发光。若断开S2,两表示数变化正确的是 ( )
A.电压表示数不变,电流表示数变大
B.电压表示数不变,电流表示数变小
C.电压表示数变小,电流表示数变小
D.电压表示数变小,电流表示数变大
【答案】B
【解析】【分析】根据图片确定开关断开前后串并联关系的变化,以及电表所测物理量的变化,然后结合串并联电路的电压和电流特点分析判断。
【解答】根据图片可知, 同时闭合S1和S2, 灯泡L1和L2并联,开关S1在干路上,S2只控制灯泡L1。电压表测灯泡L2的电压,电流表测总电流。
若断开S2, 则灯泡L1不能工作。由于原来二者并联,因此对灯泡L2没有影响,即它的电压和电流保持不变,即电压表的示数不变。
根据I总=I1+I2可知,此时电流表的示数减小。
故选B。
变式2:(2026八上·余姚期末)小余学习了电路知识后想还原家中某调温型电烤箱的工作原理,他发现闭合开关后,逆时针调节旋钮滑片P时,通过发热体的电流增大,同时显示仪(电压表)示数增大。下列设计符合要求的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】【分析】逆时针调节旋钮滑片P时,通过发热体的电流增大,由欧姆定律可知,变阻器连入电路的阻值变小。
电压表并联在哪个用电器两端,测量的就是哪个用电器两端的电压,由欧姆定律分析电压变化情况。
【解答】A、逆时针调节旋钮滑片P时,变阻器连入电路的阻值变小,电流变大。电压表测量发热体两端电压,由U=IR可知,电压变大,即电压表示数变大,故A正确;
B、逆时针调节旋钮滑片P时,变阻器连入电路的阻值变大,电流变小,故B错误;
CD、滑片没有接进电路,调节滑片,变阻器阻值不变,电流不变,故CD错误。
故答案为:A。
变式3:(2026八上·义乌期末)为预防传染病,学生入校园前要检测体温,项目小组设计了“体温检测器”,当体温≥37.3℃时报警。如图所示为该装置感温区的电路图,其中电源电压恒为3V,定值电阻R的阻值为20ΩR0为热敏电阻(电阻随温度升高而降低)。当体温升高时,电流表示数 (填“增大”“减小”或“不变”,下同),电压表示数 。报警时,电压表示数刚好为2V,此时热敏电阻的阻值为 Ω。
【答案】增大;增大;10
【解析】【分析】热敏电阻随温度升高而降低,该电路为串联电路,电压表测电阻R两端的电压,电流表测总电流,之后使用欧姆定律计算即可;
【解答】体温升高时,热敏电阻R0变小,分到的电压变小,则电阻R分到的电压变大,电压表示数变大;同时电路中总电阻变小,因此电流变大;因为电源电压U=3V,当R分到2V电压时,则串联电路的电流大小,则热敏电阻的阻值;
故答案为:(1)增大;(2)增大;(3)10;
专题四、实验专题
专题解读:本章的实验主要有探究串、并联电路电压、电流的特点,探究影响导体电阻大小的因素,探究通过导体的电流与电压、电阻的关系,测量定值电阻的阻值,这些实验是电学中的重点实验,也是历年来中考的热点。其中探究影响导体电阻大小的因素和探究通过导体的电流与电压、电阻的关系这两个实验,应用了物理中重要的研究方法——控制变量法,要把握住控制变量法的精髓,掌握用控制变量法研究问题的方法和步骤。测量定值电阻的阻值是欧姆定律的具体应用之一,要学会测电阻的方法和步骤。本部分实验主要有设计型实验和探究型实验两种题型。
(
典例分析
)
典例1:(2026八上·鄞州期末)小华同学用“伏安法”来测量一只阻值约为5Ω的定值电阻Rx,实验室有如下器材供选用:
A.两节干电池 B.开关一个和导线若干 C.电压表(0~3V,0~15V)
D.电流表(0~0.6A,0~3A) E.滑动变阻器(0~10Ω)F.滑动变阻器(0~100Ω)
小华同学完成实验电路设计后,为了操作顺利和方便,除了A、B、C和D外,小华同学还需选用E器材;
(1)根据设计的实验电路要求,请用笔划线代替导线连接图甲中最后的两根导线;
(2)如图甲所示,连接好电路,在闭合开关前,为保护电路,滑动变阻器的滑片P应该滑至 端(选填“B”或“C”);
(3)小华在闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片P时,发现电流表示数始终为零,而电压表有示数但不发生变化,此时电路中的一处故障是___________;
A.滑动变阻器断路 B.滑动变阻器短路
C.定值电阻Rx断路 D.定值电阻Rx短路
(4)排除故障后,电流表示数为0.40A,电压表示数如乙图所示,则本次实验测得的定值电阻Rx的阻值是 Ω。
【答案】(1)
(2)C
(3)C
(4)5.5
【解析】【分析】(1)伏安法测电阻电路连接与滑动变阻器选型:伏安法测定值电阻,滑动变阻器采用一上一下接线;电源为两节干电池总电压 3V,待测电阻约 5Ω,选择 0~10Ω 滑动变阻器调节范围合适,便于操作。开关需串联接入电路,完成电路通路。
(2)滑动变阻器使用规范:闭合开关前,滑片要调到接入电路电阻最大处,目的是增大电路总电阻,减小初始电流,保护电路元件。滑动变阻器接 B 端下接线柱时,滑片移到 C 端,接入电阻丝最长,电阻最大。
(3)电路故障分析:电流表示数为 0,说明电路断路;电压表有示数不变,说明电压表两端能连通电源两极,故障为电压表并联的定值电阻断路。若滑动变阻器断路,电压表无示数;滑动变阻器短路、定值电阻短路时电流表均有示数。
(4)电压表读数与欧姆定律计算:两节干电池电源电压 3V,电压表选用 0~3V 量程,分度值 0.1V;欧姆定律公式:,用读出的电压、已知电流计算定值电阻阻值。
【解答】(1)电路剩余两根导线:一根将开关右侧接线柱连接滑动变阻器上方任意接线柱(P),滑动变阻器采用一上一下接法,下接线柱接 B,上接线柱接 P,完成串联电路连接,导线不能交叉。
(2) 滑动变阻器下接线柱接 B,滑片滑至 C 端时,接入电路的电阻丝长度最长,电路总电阻最大,闭合开关后初始电流最小,能保护电流表、定值电阻等元件,因此滑片 P 滑至 C 端。故填:C。
(3)闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片P时,电流表示数始终为零,说明电路存在断路;而电压表有示数但不发生变化,说明电压表与电源接通,此时电路中的一处故障是定值电阻Rx断路,故选C。
(4)电流表示数为0.40A,如乙图所示,电压表选用测量范围,分度值为0.1A,电压表示数为2.2V,则本次实验测得的定值电阻Rx的阻值是
(1)测量定值电阻的阻值的实验中,电源电压为3V,电压表选用测量范围,应将定值电阻右端的接线柱和电压表“+3”接线柱连接起来;滑动变阻器应按一上一下接入电路,应把滑动变阻器期的右下接线柱和开关的右下接线柱相连接,如图所示:
(2)连接好电路,在闭合开关前,为保护电路,滑动变阻器的阻值应滑到最大值,即滑片P应该滑至C端。
(3)闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片P时,电流表示数始终为零,说明电路存在断路;而电压表有示数但不发生变化,说明电压表与电源接通,此时电路中的一处故障是定值电阻Rx断路,故选C。
(4)电流表示数为0.40A,如乙图所示,电压表选用测量范围,分度值为0.1A,电压表示数为2.2V,则本次实验测得的定值电阻Rx的阻值是
(
举一反三
)
变式1:小宁用如图甲所示的电路图,探究通过导体的电流与导体电阻的关系,电源电压恒为6V。改变电阻R的阻值,调节滑动变阻器滑片,保持R两端的电压不变,记下相应的2次实验的电流和电阻值,描绘在图乙中。
(1)请用笔画线代替导线,在图丙中将电压表正确连入电路;___________
(2)实验中,她所选择的变阻器规格是___________(填序号);
A.10Ω 0.5A B.20Ω 1A C.50Ω 2A
(3)图乙中阴影部分面积表示的科学量是___________;
(4)实验过程中,如果出现了电流表示数为0,电压表示数接近6V,电路发生的故障可能是___________。
【答案】 C 电压 电阻R断路
【解析】(1)由图乙可知当电阻为20Ω时,对应电流是0.1A,R两端电压是UV=I1R1=0.1A×20Ω=2V
所以电压表的示数为2V不变,所以电压表的量程为0~3V,然后把电压表并联在定值电阻的两端,如下图所示:
(2)[2]由图乙可知,实验中的最小电流I1=0.1A,电压表的示数UV=2V,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,滑动变阻器两端的电压U滑=U-UV=6V-2V=4V
滑动变阻器接入电路中的电阻所以,滑动变阻器的规格为C。
(3)阴影部分为横、纵坐标的乘积,即阴影部分的面积为U=IR=0.2A×10Ω=2V表示物理量是电压。
(4)实验过程中,出现了电流表示数为0,可能电路中出现断路,电压表示数接近6V,可能电阻R断路。
变式2:在如图甲所示的电路中,将定值电阻. 滑动变阻器 和电压表以图乙中的某种方式连接在M、N两点之间,电源电压保持不变。已知电路中仅有一处故障,且只发生在 上。小明闭合开关S,通过下列操作,观察到了以下现象:
操作一:移动 的滑片,观察到两个电表的示数都不发生变化。
(1)通过操作一,小明发现无法确定具体故障,因此M、N两点之间各元件的连接方式应是如图乙所示中的 (填字母)。
他进行了进一步操作,根据观察到的现象,确定了具体故障。
操作二:再断开开关,观察到两个电表中的一个电表示数发生变化。
(2)请写出发生变化的电表的示数的变化情况及电路中对应的故障: 。
【答案】(1)B (2)电压表的示数从测电源电压到示数为0;R1开路
【解析】(1)电路故障分析:包括短路和开路故障,通过电表的示数变化来判断故障类型和位置。
(2)滑动变阻器的作用:改变电路中的电阻,从而改变电流和部分电路的电压。
(3)串联电路的特点:电流处处相等,总电压等于各部分电路电压之和。
(4)电压表的测量对象:测量与之并联的电路部分的电压。
【解答】 (1)移动R2的滑片,观察到两个电表的示数都不发生变化,若选A,电压表测并联电路两端电压,即电源电压,电流表测电路中的电流;因故障只发生在R1、R2上,其中一个断路,不影响另一条支路,故A不符合题意;若选B,此时R1、R2串联,当R2断路时,两个电表的示数都不发生变化,或R2短路两个电表的示数都不发生变化,故B符合题意;
(2)断开开关,观察到两个电表中的一个电表示数发生变化,说明闭合开关时只有一个电表有示数,只能是电压表有示数,从测电源电压到示数为0,R1断路。
变式3:(2025八上·柯桥期末)某校开展自制电子秤项目化学习评比活动,评价量表如下表所示。
评价指标
优秀
良好
待改进
指标一
量程超过800克
量程在400—800 克
量程小于400克
指标二
能校准,操作简单
能校准,操作复杂
不能校准
某科学小组的活动过程如下:
【方案设计】图甲是科学小组设计的原理图,利用电压表的示数来指示物体的质量。其中电源电压为6伏特,电阻丝AB长度为10厘米、最大阻值为20欧姆且阻值均匀,定值电阻Ro=10欧姆,电压表量程为0~3伏,电流表量程为0~0.6安,弹簧压缩的长度与其受到压力的关系如图乙所示。托盘上不放物体时弹簧刚好处于原长,且滑片 P位于电阻丝AB的A点。(注:滑片与电阻丝之间的摩擦忽略不计)
【标定刻度】根据方案制作电子秤,在电压表上标定相应刻度。
【项目测试】
(1)闭合开关,托盘上不放物体时,电流表的示数为 伏。
(2)随着托盘内物体质量的增加,电压表的示数 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(3)将砝码放入托盘,电压表指针指示的质量值与砝码质量一致。将一个苹果放入托盘,电压表示数为0.8伏,则该苹果的质量是多少克?
(4)【评价优化】
该秤的电源使用时间过长后电压下降,从而影响测量的准确性,若在不改变原表盘刻度的前提下使小科的设计方案达到指标二中的优秀,请提出修改建议并说明校准方法(除电源外其他器材任选)。
【答案】(1)0.2
(2)变大
(3)解:根据题意可知,当电压表的示数为0.8V时,与电压表并联部分电阻;
导体的电阻与长度成正比,设AP段的长度为LAP,即:
解得:;
根据图乙可知,此时苹果的重力G=F=2N;
则苹果的质量。
(4)将R0改成滑动变阻器,移动滑动变阻器滑片直到电流表示数为0.2A
【解析】【分析】(1)首先根据R总=R+R0计算电路的总电阻,然后根据计算电流表的示数;
(2) 随着托盘内物体质量的增加, 滑片向下移动,据此分析变阻器接入阻值的变化,根据U=IR分析电压表的示数变化;
(3)首先根据欧姆定律计算出AP部分的阻值,然后根据“电阻与长度成正比”计算AP段的长度,也就是弹簧被压缩的长度,最后根据图像确定苹果的重力,根据计算苹果的质量;
(4)如果不改变表盘刻度,那么放入相同质量的物体时电压表的示数不变。根据可知,电流表的示数不变,据此提出改进建议。
【解答】(1)根据甲图可知,定值电阻R0与变阻器R串联,电流表测总电流,电压表测滑片P和A端之间分担的电压。
由于电压表的电阻很大,可以看作断路,因此在滑片移动的过程中,变阻器始终全部接入电路。
那么闭合开关,托盘上不放物体时,电路的总电阻R总=R+R0=20Ω+10Ω=20Ω;
此时电流表的示数为:。
(2) 随着托盘内物体质量的增加, 滑片向下移动,则AP段对应的阻值变大。根据U=IR可知,此时电压表的示数变大。
(4)在题目中,用电压表上的刻度反映物体质量大小。如果不改变表盘刻度,那么放入相同质量的物体时电压表的示数不变。根据可知,电流表的示数不变。
则改进建议为:将R0改成滑动变阻器,移动滑动变阻器滑片直到电流表示数为0.2A。
专题五、有关欧姆定律的计算
专题解读:主要是应用欧姆定律和串、并联电路的特点解决有关电路计算问题,这是电学部分的重点和难点,也是各地中考的热点。
在计算较复杂的电路时,一般步骤如下:
(1)画出电路图或等效电路图,分析电路中各个元件的连接方式。
(2)电路中若有电压表和电流表,要分析电表的测量对象,根据题意明确电表的测量值。
(3)注明已知量的符号、数值,未知量的符号。
(4)找出各物理量之间的关系,依照各物理量的关系、电路特点,利用欧姆定律及串、并联电路特点列出关系式,列式时要注意公式成立的条件。
(5)列出关系式,代入数值前统一单位,然后进行计算。
(
典例分析
)
典例1:在中学生科技创新大赛中,某参赛小组设计了一种测定风力大小的装置如图甲所示,迎风板与压敏电阻连接,工作时迎风板总是正对风吹来的方向。压敂电阻的阻值随风力变化而变化,其阻值与风力 F 关系如图乙所示。电源电压恒为 12 V ,定值电阻 R 为。
(1)开关闭合后,无风时,电压表的示数是
(2)如果电压表的读数范围为,该装置所能测量的最大风力为 N。
【答案】(1)3
(2)400
【解析】【分析】(1)分析电路图,R与Rx串联,电压表测R两端的电压,由图乙可知,无风时Rx的阻值,根据电阻的串联和欧姆定律,求出电路中的电流,再根据欧姆定律可得电压表示数;
(2)当所测风力最大时,Rx的阻值最小,电流最大,则电压表的示数最大,根据欧姆定律求出电压表示数最大时的电流,再根据欧姆定律求出压敏电阻的阻值,根据图乙可知该装置所能测量的最大风力。
【解答】(1)根据电路图,R与Rx串联,电压表测R两端的电压,
由图象可知,当无风时,电阻Rx=12Ω,
根据串联电路中总电阻等于各分电阻之和,故电路中的电流:,
电压表的示数;
(2)当所测风力最大时,Rx的阻值最小,电路中电流最大,则电压表的示数最大,即UR=6V,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以Rx两端的电压:
根据串联电路的电流规律,所以电路中的电流:,
则压敏电阻的阻值:,
由图乙可知,该装置所能测量的最大风力为400N。
(
举一反三
)
变式1:电阻R1和R2的I-U关系图线如图所示。则R1的阻值为 Ω;若两个电阻串联后,通过电阻R1的电流为0.3A时,电源电压是 V;若这两个电阻并联后接在3伏电源上,干路中的电流为 A。
【答案】5;4;1.2
【解析】根据串联电路的电压特点:电源的电压等于各用电器的电压之和;并联电路的电流特点:干路的电流等于各支路的电流之和。欧姆定律计算公式:。
【解答】 (1)由图像可知,通过R1的电流与其两端电压成正比,故R1为定值电阻。从图像中读出:当R1两端的电压为U1=3V时,对应的电流值:I1=0.6A,根据欧姆定律可知,R1的电阻值:
(2)R1、R2串联后接入电路,通过它们的电流为0.3A时,根据图像可知,电阻R1、R2两端的电压分别为U1=1.5V, U2=2.5V,根据串联电路的电压特点可得,电源的电压:U=U1+U2=1.5V+2.5V=4V;
(3)R1、R2并联,各支路两端的电压U=3V时,根据图像可知,通过R1、R2的电流分别为:I1=0.6A,12=0.6A,根据并联电路的电流特点可得,干路的电流:I=l1+I2=0.6A+0.6A=1.2A。
变式2:(2026八上·拱墅期末)如图甲是一台放置在水平地面的体重秤,图乙为其电路结构图, 为50Ω的定值电阻,秤盘下方的电阻R为压敏电阻,其阻值随人对秤盘压力的变化关系如图丙所示,已知电源电压为3V且保持不变。
(1)当一个重为300N的小学生站在秤盘上时,R的阻值为 Ω。
(2)若一个中学生站在秤盘上时,电压表示数为2V,列式计算该中学生的重力。
【答案】(1)150
(2)图中两个电阻串联,电压表测量压敏电阻的电压,电压表示数为2V,
则:定值电阻的电压;
由串联分压规律可知:;
即:2V:1V=R:100Ω;
解得R=200Ω,由图丙可得F=600N;
根据压力等于重力,故G=600N.
【解析】【分析】(1)压敏电阻特性:压敏电阻 R 的阻值会随所受压力的变化而变化,其关系由图丙给出。当压力为 300N 时,可直接从图中读出对应的电阻值。
(2)串联电路与欧姆定律:电路中压敏电阻 R 与定值电阻R0串联,电压表测量 R 两端的电压。根据串联电路电压规律,可先求出R0两端的电压,再利用欧姆定律计算电路中的电流,进而求出压敏电阻 R 的阻值,最后对照图丙确定对应的压力(即中学生的重力)。
【解答】(1)观察图丙,当压力F=300N时,对应的压敏电阻阻值R=150Ω。
故答案为:150。
变式3:(2026八上·舟山期末)某科技创新小组设计的体重计电路原理图如图所示,其中电源电压恒为6V,定值电阻R0为10Ω,电压表量程为0~3V,R是压敏电阻,R的阻值与平板受到压力 F关系的部分数据如表,平板质量不计。
压力 F/N
0
300
375
500
750
1500
压敏电阻 R/Ω
30
25
20
15
10
5
(1)人的体重越轻,电压表的示数越 (选填“大”或“小”)。
(2)体重为500N的人站在体重计上时,求此时电路中的电流。
(3)当电压表的示数为2V时,人对平板的压力为多少牛?
(4)若想提高称量的最大值,在不改变电压表量程的情况下,写出可采取的一条措施。
【答案】(1)小
(2)首先从表格中查找,当压力为 500N 时,压敏电阻的阻值R=15Ω。定值电阻R0=10Ω,
二者串联,电路总电阻R总=R0+R=10Ω+15Ω=25Ω。
电源电压U=6V,根据欧姆定律,
可得此时电路中的电流:。
(3)当 R0两端电压为2V时
由表可知,此时压力为375N。
答:人对平板的压力为375N。
(4)减小电源电压或减小R0阻值
【解析】【分析】(1)串联电路的特点与欧姆定律应用:定值电阻R0与压敏电阻R串联,电路中电流处处相等,电压表测定值电阻R0两端的电压。根据欧姆定律U=IR,R0阻值不变时,其两端电压与电路电流成正比;而电路总电阻R总=R0+R,电源电压不变,总电阻越大,电路电流越小。
(2)串联电路电阻规律与欧姆定律计算:串联电路的总电阻等于各串联电阻之和,结合欧姆定律,可计算出电路中的电流,关键是从表格中准确找到压力对应的压敏电阻阻值。
(3)欧姆定律的综合计算与数据匹配:已知定值电阻两端电压,可先通过欧姆定律求出电路电流,再结合电源电压求出压敏电阻两端电压,进而算出压敏电阻阻值,最后匹配表格数据得到对应压力。
(4)称重计量程与电路参数的关系:称重最大值对应压敏电阻阻值最小的情况,此时电路总电阻最小,电流最大,定值电阻两端电压(电压表示数)达到量程上限。在不改变电压表量程的前提下,要提高称重最大值,需保证压敏电阻阻值最小时,定值电阻两端电压不超过量程,可通过改变电源电压或定值电阻阻值实现。
【解答】(1)人的体重越轻,平板受到的压力越小,由表格数据可知,压敏电阻R的阻值越大。定值电阻R0与R串联,电路总电阻越大,根据欧姆定律,电源电压恒定,电路电流越小。电压表测定值电阻R0两端的电压,由U0=IR0可知,R0不变,电流越小,其两端电压越小,因此电压表的示数越小。
(2)首先从表格中查找,当压力为 500N 时,压敏电阻的阻值R=15Ω。定值电阻R0=10Ω,
二者串联,电路总电阻R总=R0+R=10Ω+15Ω=25Ω。
电源电压U=6V,根据欧姆定律,
可得此时电路中的电流:。
(3)当 R0两端电压为2V时
对照表格数据,当压敏电阻阻值为 20Ω 时,对应的压力为 375N,即人对平板的压力为 375N。
(4)称重最大值越大,人对平板的压力越大,由表格可知压敏电阻的阻值越小。
此时电路总电阻越小,电源电压不变时,电路电流越大,定值电阻R0两端的电压(电压表示数)就越大,
而电压表量程固定(0~3V),超过量程会损坏电表。为了在压敏电阻阻值更小(称重更大)时,R0两端电压仍不超过量程,
可采取的措施:一是减小电源电压,总电压降低,即使电流偏大,R0两端的电压也不会超出量程;
二是减小定值电阻R0的阻值,根据U0=IR0,在电流增大时,减小R0的阻值,可使R0两端的电压保持在量程范围内。
(
课后巩固
)
1.在如图所示的电路中,电源电压保持不变,由于电阻R或小灯泡L可能出现了故障,开关S闭合前后,电流表有示数且示数不变。下列判断中正确的是( )
A.电阻R断路 B.电阻R短路 C.小灯泡L断路 D.小灯泡L短路
【答案】B
【解析】对各个选项中的故障进行分析,推测可能出现的现象,哪个与题目描述一致,哪个就是正确选项。
【解答】A.电阻R断路时,开关S断开时,电流表没有示数,故A不合题意;
B.电阻R短路时,电路里只有灯泡;当开关S闭合时,电路里还是只有灯泡,因此电流表有示数且示数不变,故B正确;
C.小灯泡L断路时,电流表没有示数,故C不合题意;
D.小灯泡L短路时,开关S断开,则只有电阻R工作;开关S闭合时,则没有电阻工作,此时发生短路,因此电流表的示数不同,故D不合题意。
2.某学生在做测定小灯泡电阻的实验中,将正常的电流表、电压表接入电路,当闭合开关后,发现电流表有读数,电压表读数为零,移动滑动变阻器滑片时电流表读数有变化,电压表读数始终为零,其原因可能是( )
A.滑动变阻器接触不良 B.开关接触不良
C.小灯泡短路 D.灯泡的钨丝断了
【答案】C
【解析】将正常的电流表、电压表接入电路,当闭合开关后,发现电流表有读数,说明电路为通路;当移动滑动变阻器滑片时电流表读数有变化,电压表读数始终为零,说明电压表测量用电器发生短路。
【解答】AB.滑动变阻器接触不良或开关接触不良时,整个电路断路,那么电压表和电流表都没有示数,故A、B不合题意;
C.小灯泡短路时,电压表也被短路,则电压表没有示数,但是电流表仍然有示数,故C符合题意;
D.灯泡的钨丝断了,电压表串联在电路中。由于电压表的内阻很大,因此电流表的示数为零,故D不合题意。故选C。
3.(2026八上·仙居期末)如图是一种自动测定油箱内油面高度的装置。R2是一种特制的滑动变阻器,它的金属滑片一端连着浮球,油面高度改变时,金属滑片会绕着O点转动。闭合开关S,从油量表(即电流表)指针所指的刻度就可以知道油箱内油面的高度,下列说法中正确的是( )
A.油面升高,R2的阻值变大 B.电路中电阻R1作用是保护电路
C.油面升高,油量表示数变小 D.油面升高,R2两端的电压变大
【答案】B
【解析】【分析】当油面上升或下降时,浮标随之上升或下降,通过类似杠杆的装置改变了电路中电阻的大小,根据欧姆定律可知电路中电流的变化。
【解答】A、油面升高时,滑片向下转动,R2接入电路的阻值变小,而非变大,故该选项错误。
B、电阻R1的作用是防止R2阻值过小时电路电流过大,起到保护电路的作用,故该选项正确。
C、油面升高,R2阻值变小,总电阻变小,根据,电路电流变大,油量表示数变大,故该选项错误。
D、油面升高,R2阻值变小,根据串联分压规律,R2两端的电压变小,故该选项错误。
故答案为:B。
4.如图电路中,R1为10欧,电源电压恒定。只闭合S1时,电流表示数为0.3安;S1、S2均闭合时,电流表示数为0.5安。下列说法不正确的是( )
A.电源电压为3伏
B.R2的阻值为15欧
C.S1、S2均闭合时,电路总电阻为25欧
D.S1、S2均闭合时,流过R1的电流仍为0.3安
【答案】C
【解析】(1)当开关S1闭合、S2断开时,电路为R1的简单电路,电流表测电路中的电流,根据欧姆定律求出电源的电压;
(2)(3)(4)当开关S1、S2均闭合时,两电阻并联,电流表测干路电流,根据并联电路的电流特点求出R2中的电流,利用欧姆定律求出电阻R2的电阻与电路的总电阻。
【解答】当开关S1闭合、S2断开时,电路为R1的简单电路,电流表测电路中的电流,
由可得,电源的电压:U=I1R1=0.3A×10Ω=3V,故A正确不合题意;
当开关S1、S2均闭合时,两电阻并联,电流表测干路电流。由于并联不相互影响,通过R1的电流不变,仍为0.3A,故D正确不合题意;
根据并联电路的电流特点可得,R2中的电流:I2=I-I1=0.5A-0.3A=0.2A,
电阻R2的电阻:,故B正确不合题意;
电路的总电阻,故C错误符合题意。故选C。
5.(2025八上·杭州月考)如图表示材料相同阻值不同的两个电阻的电流强度随电压变化的U-I图线,从图中可知( )
A.在长度相同时,R1横截面积更大
B.在横截面积相同时,R2长度更长
C.R1、R2 并联后的总电阻的 U—I图线在区域Ⅱ
D.R1、R2串联后的总电阻的U—I图线在区域I
【答案】D
【解析】【分析】 (1)从图象中可以看出,相同的电压下,通过R2的电流大,由确定两电阻大小,根据影响导体电阻大小的因素分析;
(2)两个电阻并联后,总电阻比任何一个电阻都小,所以相同电压下,总电流比任何一个电阻的电流都大,据此确定所在区域;
(3)两个电阻串联后,总电阻等于两个电阻之和,所以相同电压下,总电流小于任何一个电阻中的电流,据此确定所在区域。
【解答】 AB、从图象中可以看出,相同的电压下,通过R2的电流大,由,所以R1>R2,因材料相同,在长度相同时,R1横截面积更小;在横截面积相同时,R2长度更短,故AB错误;
C、两个电阻并联后,总电阻比任何一个电阻都小,所以相同电压下,总电流比任何一个电阻的电流都大,即区域Ⅲ内,故C错误;
D、两个电阻串联后,总电阻等于两个电阻之和,所以相同电压下,总电流小于任何一个电阻中的电流,即区域Ⅰ内,故D正确。
故答案为:D。
6.(2026八上·余姚期末)当土壤含水量低于50%时,绿萝叶片会出现卷曲现象,需要及时补水。小余设计了一个“班级绿萝生长检测仪”,其简化电路如图甲所示。R1是一种湿敏元件,当湿度低于50%时, R1电阻变大。信号处理系统能记录A、B间每一时刻的电压,当数据异常时会提醒及时浇水。已知电源电压为8V,某一时段A、B间的电压随时间变化的图像如图乙,则下列说法正确的是( )
A.A、B两端电压为6V时,数据异常提示浇水
B.土壤含水量不足时, R1和R2的阻值相等
C.土壤含水量充足时, R1的阻值是 R2的3倍
D.土壤含水量不足时, R1的阻值会变为原来的9倍
【答案】D
【解析】【分析】串联电路电流处处相等,串联分压,电阻比等于电压比。
【解答】A、AB两端电压为6V时,电压较大,说明此时湿敏元件两端的电压较小,由串联分压的特点可知,此时湿敏元件的阻值减小,由题中信息可知,此时土壤湿度较大,故A错误;
B、土壤含水量不足时,湿敏电阻的阻值变大,两端分压变大,AB间电压减小,为2V,湿敏元件两端电压为8V-6V=2V,串联电路电流处处相等,由可知湿敏元件R1的电阻与AB间电阻R2的阻值不相等,故B错误;
C、水分充足时,湿敏元件的阻值减小,分压较小,为8V-6V=2V,串联电路电压比等于电阻比,可知电阻之间的关系为,即R1的阻值是 R2的三分之一,故C错误;
D、土壤含水量充足时,电阻之间的关系为,结合C可知, 土壤含水量不足时, R1的阻值会变为原来的9倍,故D正确。
故答案为:D。
7.(2026八上·余姚期末)如图甲所示的电路,电源电压恒为 6 V,更换 5 个定值电阻 Rₓ,得到如图乙所示的图像。下列叙述中,错误的是( )
A.该同学探究的是电流和电阻的关系
B.该实验中滑动变阻器的作用除了保护电路外,还能控制定值电阻两端的电压不变
C.实验时,将滑动变阻器的滑片向左移时,电压表的示数将变大
D.这5个定值电阻对应滑动变阻器阻值变化范围是5~25Ω
【答案】D
【解析】【分析】串联电路电流处处相等,由U=IR可知,电阻越大,分压越大。
【解答】AB、由图乙可知,实验过程中控制定值电阻两端电压相同(通过移动滑片,改变变阻器连入电路的阻值来实现),改变电阻,可知探究的是电流与电阻的关系,故AB正确,不符合题意;
C、滑片向左移,变阻器连入电路的阻值减小,由串联分压的特点可知,变阻器两端电压减小,定值电阻两端电压变大,即电压表示数变大,故C正确,不符合题意;
D、由图可知,定值电阻两端电压为,变阻器两端电压为6V-2.5V=3.5V,定值电阻由5欧姆到25欧姆,串联电路电流处处相等,定值电阻两端电压与变阻器两端电压不同,可知定值电阻的阻值与变阻器连入电路的阻值也不同,故D错误,符合题意。
故答案为:D。
8.(2026八上·南浔期末)小科设计的电子量角器电路如图甲所示,电源电压恒为6V,半圆形电阻丝 MN 的总阻值为20Ω,滑动触头OP 随角度θ变化在MN 上滑动(OP 电阻忽略不计)。调整电阻箱R0,使电压表刻度上标注如图乙所示对应角度。下列说法正确的是( )
A.随着角度θ的增加,电流表示数不断减小
B.当θ为90°时,对应电压表示数为 1.2V
C.电阻箱 R0的阻值应调整为20Ω
D.若增大R0,当θ为180°时,对应电压表示数将超量程
【答案】C
【解析】【分析】(1)串联电路的特点与欧姆定律:串联电路中电流处处相等,总电阻等于各分电阻之和,总电压等于各分电压之和。欧姆定律 是分析电路中电流、电压、电阻关系的核心公式。
(2)动态电路分析:当滑动触头 OP 的角度 θ 变化时,半圆形电阻丝 MN 接入电路的电阻值会发生变化,从而引起电路中电流和电压分配的改变,需要结合欧姆定律进行定量分析。
【解答】A、随着角度 θ 的增加,半圆形电阻丝 MN 接入电路的电阻减小,
电路总电阻 R总=R0+RMN 减小。电源电压恒定,根据,电流表示数会增大,而非减小。故该选项错误。
B、当 θ 为 180° 时,MN 全部接入电路(RMN=20Ω),电压表量程为 0~3V,此时电压表示数最大为 3V。电路电流。
当 θ 为 90° 时,MN 接入电阻为 10Ω,电压表示数 UV'=I×10Ω=0.15A×10Ω=1.5V,而非 1.2V。故该选项错误。
C、当 θ 为 180° 时,RMN=20Ω,电压表示数 UV=3V,则 R0 两端电压 U0=6V−3V=3V。
电路电流。根据,可知电阻箱 R0 的阻值应调整为 20Ω。故该选项正确。
D、若增大 R0,当 θ 为 180° 时,RMN=20Ω,电路总电阻增大,电流减小。根据 UV=IRMN,电压表示数会减小,不会超量程。故该选项错误。
故答案为:C。
9.图甲所示的电路中,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,电源电压不变。闭合开关S后,滑片P从a端移动到b端,电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示,则电源电压为 V,R2的最大阻值为 Ω。
【答案】3;10
【解析】通过乙图,确定变阻器的滑片在a端和b端时电压表和电流表的示数,然后根据U总=U1+U2为等量关系,利用欧姆定律列出两个方程,最后联立求解即可。
【解答】根据甲图可知,电阻R1与变阻器R2串联,电压表测R2的电压,电流表测总电流;
当变阻器的滑片在a端时,只有R1工作,此时电阻最小,电流最大;根据乙图可知,这时的电流为0.6A;
根据U总=U1+U2得到:U总=0.6A×R1 ①;
当变阻器的滑片在b端时,R1和R2串联,此时电阻最大,电流最小;根据乙图可知,这时的电流为0.2A,电压表的示数为2V;
根据U总=U1+U2得到:U总=0.2A×R1+2V ②;
根据U=IR得到:2V=0.2A×R2③;
解得:U总=3V,R1=5Ω,R2=10Ω。
10.(2026八上·新昌期末)如图是一种自动测定汽车油箱内油面高度的装置。Ro为定值电阻,R是滑动变阻器,它的金属滑片P连在滑杆的一端,滑杆可绕O点转动。从电流表(可改装成油量表)指针所指的刻度就可知道油箱内油面高低,当油面下降时,滑片P的位置将会 (选填“上移”或“下移”),电流表的示数将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。电流表的示数与油箱里的油的深度 (选填“成”或“不成”)正比关系。
【答案】上移;变小;不成
【解析】【分析】 当油箱中油面下降时,从杠杆的偏转确定滑动变阻器接入阻值的变化,根据R总=R+R0分析总电阻的变化,再利用欧姆定律进行分析判断电路中电流的变化;
根据欧姆定律结合滑杆机构得到电流表的示数与变阻器接入阻值的数学关系式,据此分析电流表的示数是否与液面高度变化成正比。
【解答】根据图片可知,定值电阻R0和滑动变阻器R串联,电流表测电路中电流,当油箱中油面下降时,滑片向上移动,变阻器连入电路的长度变大,那么它接入的阻值变大。根据R总=R+R0可知,电路中总电阻变大。根据欧姆定律可知,电路中电流变小,即电流表的示数将变小;
根据图片可知,滑动变阻器接入电路的长度与液面深度变化成正比,而变阻器的阻值与接入的长度成正比,因此滑动变阻器接入的阻值与液面变化成正比。
根据欧姆定律可知,电流表的示数为:;
因此电流表的示数与变阻器接入的阻值R不成正比,那么电流表的示数与油箱里油的深度不成正比。
故填:上移;变小;不成。
11.某同学为测量小灯泡的电阻,设计了如下图所示的电路,所用的电源电压是4V,小灯泡正常工作时的电压是2.5V,小灯泡两端允许加的最大电压为正常工作时电压的1.2倍。
(1)请将图甲的实验电路连接完整(要求滑动变阻器滑片向左移,接入电路阻值变小) ;(2)该同学正确连接电路后,闭合开关并移动滑片P,记下多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成图乙所示的图象。根据图象信息,可计算出小灯泡正常工作时的电阻是 。他发现该图象不是直线,你认为出现这种情况的主要原因是 。
【答案】(1)
(2)12.5Ω;灯丝的电阻随温度的升高而增大
【解析】(1)根据实验目的确定电路的串并联关系,以及电表所测的物理量,从而确定量程和接线柱的选择,变阻器接线“一上一下”。
(2)根据图乙确定灯泡正常发光时的额定电流,然后根据计算灯泡的电阻。根据灯丝电阻随温度的变化规律解答。
【解答】(1)在测量小灯泡电阻的实验中,电压表应该与灯泡并联。小灯泡两端的最大电压为:2.5V×1.2=3V,则电压表选择量程0~3V。滑动变阻器应与灯泡串联,当滑片左移时,接入的阻值变小,那么应该将左下角的接线柱接入,而上面的接线柱任选一个即可,如下图所示:
(2)根据图乙可知,当灯泡电压为2.5V时,通过灯泡的额定电流为0.2A,那么它正常工作时的电阻为:。他发现该图象不是直线,你认为出现这种情况的主要原因是:灯丝的电阻随温度的升高而增大。
12.归纳总结是学习科学的一种好习惯。王璐同学对电学中的一个重要元件——滑动变阻器的作用进行归纳,发现除了“保护电路”这一作用外,它在不同电路中还有着不完全相同的作用,请你与她一起完成以下问题:
(1)如果下图是研究欧姆定律的实验,在该实验中,当“探究导体中的电流与导体两端的电压的关系”时,滑动变阻器的作用是 ;当“探究导体中的电流与导体的电阻的关系”时,滑动变阻器的作用是 。
(2)如果下图是“伏安法”测电阻的实验,在该实验中滑动变阻器的作用是为了 ,减小实验的误差。
(3)伏安法测电阻时,小明观察到两个电表的示数如上,则小明测得R的电阻是 欧。
【答案】(1)改变电阻R两端的电压;保持电阻R两端的电压不变
(2)改变电阻两端的电压值
(3)5
【解析】(1)根据对两个实验的过程的认识分析滑动变阻器的作用;
(2)根据图片分析“伏安法”测电阻只变阻器的用途;
(3)根据图片确定电表的量程和分度值,然后根据指针的位置读出示数,最后根据计算电阻。【解答】(1)当“探究导体中的电流与导体两端的电压的关系”时,需要控制电阻相同,只改变定值电阻两端的电压,则变阻器的作用是:改变电阻R两端的电压。 当“探究导体中的电流与导体的电阻的关系”时,需要控制电阻两端的电压相同,只改变电阻,那么变阻器的作用是:保持电阻R两端的电压不变。
(2)在“伏安法”测电阻时,需要不断改变待测电阻两端的电压,从而收集多组数据,最后计算平均值减小误差,那么变阻器的作用是:改变电阻两端的电压值。
(3)根据图片可知,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,则示数为0.28A; 电压表选择量程0~3V,分度值为0.1V,示数为1.4V; 则电阻为:。
13.小明利用如图甲所示的电路探究电流跟电阻的关系。已知电源电压为6V且保持不变,实验用到的电阻阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω。
(1)请根据图甲将图乙所示的实物电路连接完整。
(2)实验中多次改变R的阻值,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数保持不变,记下电流表的示数,得到如图丙所示的电流I随电阻R变化的图象。
①由图象可以得出结论:电压一定时, 。
②上述实验中,小明用5Ω的电阻做完实验后,然后将10Ω的电阻接入电路,闭合开关,接下来的步骤为 。
(3)为完成整个实验,应该选取下列哪个滑动变阻器( )
A.20Ω ,1A B.40Ω,0.6A C.50Ω,0.4A
【答案】(1)滑动变阻器右下接线柱和电压表-接线柱连电阻右接线柱
(2)电流与电阻成反比;向左移动滑动变阻器的滑片,使电压表示数为2.5V时,读出电流表的示数
(3)B
【解析】(1)图乙中还未连入的元件有电压表和滑动变阻器,电压表应并联到定值电阻两端,滑动变阻器按照“一上一下”连入电路。
(2)①分析图丙中图象,曲线上每一点对应的电流和电阻的乘积相等,据此分析电流与电阻的数量关系;
②每次实验后,必须断开开关,把滑片拨到最大阻值处,然后再更换电阻;闭合开关后,还要调节滑片,使定值电阻两端的电压保持不变。
(3)根据电源电压以及每次定值电阻两端的电压,利用串联分压可求出滑动变阻器的最小阻值。
【解答】(1)电压表的“3”接线柱已接入电路,需要把“-”接线柱接到定值电阻的右边接线柱,使电压表并联在定值电阻两端;滑动变阻器下面的接线柱已连入电路,只要把上面任意一个接线柱与定值电阻右边的接线柱相连即。要注意导线不要交叉。连好的实物图如下图所示
。
(2)①分析图丙图象,曲线上每点对应的电流和电阻的乘积U=IR=0.5A×Ω=...=0.1A×25Ω=2.5V,说明电压一直保持在2.5V,此时导体中的电流与电阻成反比。
②更换电阻时,必须先断开开关,将滑动变阻器调到阻值最大处;换好定值电阻后,闭合开关,并移动滑片,使电压表的示数为2.5V。
(3)当定值电阻R=25Ω时,由图丙可知,此时电路中的电流I=0.1A,
则电路中的总电阻为:,
所以滑动变阻器的最大阻值不能小于:R滑=R总-R=60Ω-25Ω=35Ω,故B符合题意,
故选B。
14.小德在学习电阻测量方法后,设计如图甲所示电路测量小灯泡的电阻。闭合开关,移动滑动变阻器滑片P,读取并记录电压表、电流表的示数。实验数据记录如下:
实验次数
1
2
3
4
5
电压表示数/V
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
电流表示数/A
0.17
0.24
0.30
?
0.37
(1)滑动变阻器滑片P向右移动时,小灯泡亮度将 (选填“变亮”“变暗”或“不变”)。
(2)第4次实验时电流表指针位置如图乙所示,电流表读数 安培。
(3)用描点连线的方法,在图丙上画出该小灯泡灯丝的U-I曲线。
(4)小德计算小灯泡的灯丝电阻值时,发现灯丝电阻随着其两端电压的升高而增大。小德反思:电阻是导体的一种特性,影响导体阻值大小的因素中并没有电压这一因素,那么导体两端电压的变化可能引起了某个影响因素发生变化,小德思考后得出这个因素可能是 。
【答案】(1)变亮 (2)0.34
(3)如图
(4)温度
【解析】(1)根据甲图分析滑片右移时变阻器阻值变化,进而分析电流变化,确定灯泡亮度的变化;
(2)根据乙图确定电流表的量程和分度值,根据指针位置读出示数;
(3)方格纸上横轴表示电压,纵轴表示电流,将每组数据在方格上描点,最后将相邻的点用平滑的线连接起来即可;
(4)根据灯丝电阻随温度的变化规律分析解答。
【解答】(1)根据甲图可知,滑动变阻器滑片P向右移动时,变阻器的阻值减小,那么总电阻减小,而总电流增大,则小灯泡亮度将变亮。
(2)根据乙图可知,电流表选择量程0~0.6A,分度值为0.02A,那么电流表的示数为0.34A;
(3)方格纸上横轴表示电压,纵轴表示电流,将每组数据在方格上描点,最后将相邻的点用平滑的线连接起来即可,如下图所示:
(4)当电流通过灯泡时,灯丝会产生热量,从而使自身温度升高,导致灯丝阻值增大,则小德思考后得出这个因素是温度。
15.(2026八上·嘉兴期末)图甲为某款智能台灯,它能根据环境光线强弱,自动调整亮度,让眼睛始终保持舒适状态。图乙是它自动调光的电路图,可在环境光线强弱改变时,自动改变调光电阻R的阻值(相当于滑动变阻器)。已知台灯的电源电压为12V,灯L的电阻为10Ω。
(1)光线传感器接收到环境光线变暗信息时,智能芯片会调节电阻R阻值变 (选填“大”或“小”),相当于乙图中滑片P向 (选填“左”或“右”端滑动,从而改变灯L 的亮度,以保证眼睛舒适。
(2)在某光照强度时,为使灯光柔和不刺眼,智能芯片调节电阻R阻值,使灯L 两端实际电压为8V,则此时电阻R的阻值应调节到多少欧?
【答案】(1)小;左
(2)灯两端电压为8V,此时电路中的电流为,电阻的阻值为。
【解析】【分析】(1)滑动变阻器一上一下接进电路,通过改变连入电路中的有效长度来改变连入电路的阻值,连入电路的有效长度越长,说明连入电路的阻值越大。
(2)串联电路电流处处相等,电源电压等于各用电器两端电压之和。
【解答】(1)当环境光线变暗时,为了保持眼睛舒适,需要增加灯L的亮度,可知滑片会向左移动,减小变阻器连入电路的阻值,从而增大电路中的电流,使灯变亮。
16.(2026八上·浙江期末)项目化学习小组制作了一款电子体重秤(如图甲),电源电压恒为6伏,是阻值10欧的定值电阻,秤盘下方的电阻R为力敏电阻,其阻值随所受压力大小的变化关系图像如图乙示。
(1)若将电表改装为体重显示屏,要求体重越大,电表示数越大,应选择 进行改装(选填“电压表”或“电流表”)。
(2)闭合开关,发现电压表有示数,电流表无示数,其电路故障的原因可能是 。
(3)排除故障后,当测得人的体重为600牛时,电压表的示数为多少伏?
【答案】(1)电流表
(2)力敏电阻R断路
(3)当体重为600N时,压力,由图乙可知,力敏电阻的阻值。电路中的总电阻
电路电流
R两端的电压
因此电压表示数为2伏。
【解析】【分析】(1)串联电路规律与欧姆定律:图甲中力敏电阻 R 与定值电阻\(R_0\)串联,电流表测电路总电流,电压表测力敏电阻 R 两端电压;体重越大,压力越大,由图乙可知 R 阻值越小。
(2)串联电路故障判断:电流表无示数,说明电路发生断路;电压表有示数,说明电压表两端能连通到电源两极,断路位置出现在电压表所测量的用电器支路上,也就是力敏电阻 R 断路。若R0断路,电压表将无示数。
(3)串联电路分压、欧姆定律综合计算:先根据压力从图像读出对应力敏电阻阻值,再计算电路总电阻,利用欧姆定律算出电路电流,最后用U=IR计算力敏电阻两端电压,也就是电压表示数。
【解答】(1)R与R0串联,电流表测电路电流,电压表测R两端电压。体重越大,压力越大,由图乙可知,R的阻值越小。总电阻越小,电源电压不变,根据,电路电流越大,电流表示数越大;根据串联电路的分压规律,R越小,UR越小,电压表示数越小。因此符合要求的是电流表。
(2)电流表无示数,说明电路断路;电压表有示数,说明电压表正负接线柱与电源正负极连通,因此故障是力敏电阻R断路。
(1)R与R0串联,电流表测电路电流,电压表测R两端电压。体重越大,压力越大,由图乙可知,R的阻值越小。总电阻越小,电源电压不变,根据,电路电流越大,电流表示数越大;根据串联电路的分压规律,R越小,UR越小,电压表示数越小。因此符合要求的是电流表。
(2)电流表无示数,说明电路断路;电压表有示数,说明电压表正负接线柱与电源正负极连通,因此故障是力敏电阻R断路。
(3)当体重为600N时,压力,由图乙可知,力敏电阻的阻值。电路中的总电阻
电路电流
R两端的电压
因此电压表示数为2伏。
17.(2026八上·鄞州期末)某科技创新小组设计的体重计电路原理图如图所示,其中电源电压恒为12伏,定值电阻R0为10欧,电流表量程为0~0.6安, R是压敏电阻,其阻值与平板受到压力 F对应部分数据如表,平板质量不计。
压力 F/牛
0
300
375
500
750
1500
压敏电阻 R/欧姆
30
25
20
15
10
5
(1)设计的电路中, R0的作用是 。
(2)重为500牛的人站在体重计上时,电流表的示数是 安。
(3)在电路安全的情况下,体重计能称量的最大值是 牛。
(4)若要提高称量的最大值,在不改变电流表量程的情况下,请写出一条可采取的措施: 。
【答案】(1)保护电路
(2)0.48
(3)750
(4)减小电源电压(或增大R0阻值或再串联一个电阻等,合理即可)
【解析】【分析】(1)定值电阻R0的作用:当压力增大时,压敏电阻R的阻值减小,电路总电阻减小,电流增大。R0的存在可以限制电路中的最大电流,防止电流过大损坏电流表或电源,起到保护电路的作用。
(2)欧姆定律的应用:串联电路中总电阻等于各分电阻之和,根据欧姆定律可计算电路电流。
(3)电路安全条件:电流表量程为0∼0.6 A,电路最大电流为0.6 A。先根据计算最小总电阻,再求出压敏电阻的最小阻值,最后对照表格找到对应的最大压力。
(4)提高称量最大值的思路:称量最大值对应压敏电阻最小阻值。在不改变电流表量程的情况下,可通过减小电源电压、增大R0阻值或串联电阻等方式,降低最大电流对应的总电阻要求。
【解答】(1)R0的作用是保护电路,防止压力过大时,压敏电阻阻值过小,导致电路中电流过大损坏元件。
(2)当压力为500 N时,压敏电阻阻值R=15 Ω。
电路总电阻:R总=R0+R=10 Ω+15 Ω=25 Ω
电流表示数:
(3)电路最大电流Imax=0.6 A,
此时总电阻:
压敏电阻最小阻值:Rmin=R总'−R0=20 Ω−10 Ω=10 Ω
对照表格,R=10 Ω对应的压力为750 N,即最大称量值为750 N。
(4)可采取的措施:减小电源电压(或增大R0阻值、再串联一个电阻等)。
18.(2026八上·嵊州期末)图甲为测定水箱内水量的电路原理图,水箱位于压力传感器R上,R阻值随水量变化的关系如图乙所示;将电流表改装成水量表,水箱内水量的变化可通过电流表示数的变化来显示(如图丙所示);定值电阻 R0阻值为 5Ω,电源电压恒为 9V;电流表的测量范围为0-0.6A,当该水箱加满水时,电流表指针恰好指示最大刻度。
(1)压力传感器R 的阻值随水箱内的水位增加而 (选填“增大”或“减小”)。
(2)水箱水量为0L时电流表的示数为多少安?
(3)小林认为当电流表示数为最大刻度的一半时,实际水量也恰好为满水量的一半;小科认为当电流表示数为最大刻度的一半时,实际水量低于满水量的一半。请通过计算说明哪位同学观点是正确的。
(4)若在电路中换一个测量范围为0-15V的电压表作为水量表,当该水箱加满水时电压表示数为3伏。为实现该要求,电压表应该并联在 的两端。(选填“R”或“R0”)
【答案】(1)减小
(2)0.2安
(3)小科正确,法一:电流为电流表最大刻度的一半0.3安时, 欧,R=25欧,水量为30升,小于满水量90升的一半。(法二:当水量为满水量一半时,电阻R=20欧,电流为0.36安,大于电流表最大刻度的一半。)
(4)R0
【解析】【分析】(1)本题考查压力传感器的电阻变化规律:由图乙可知,压力传感器 R 的阻值随水箱内水量(水位)的增加而减小,因为水量越大,压力越大,传感器电阻越小。
(2)本题考查欧姆定律的应用:串联电路总电阻等于各分电阻之和,电流 。水箱水量为 0L 时,由图乙得 R=40Ω,结合 R0=5Ω、电源电压 U=9V 计算电流。
(3)本题考查串联电路的动态分析与欧姆定律:满水量 90L 时电流为 0.6A,先算出满水时 R 的阻值;再分别计算电流为 0.3A(最大刻度一半)时的水量,或水量为 45L(满水一半)时的电流,验证观点。
(4)本题考查电压表的连接与串联分压:水箱加满水时,电流最大,R0 两端电压 U0=IR0最大,R 两端电压最小,因此电压表并联在 R0 两端,可实现满水时电压表示数为 3V。
【解答】 (1)由图乙可知,压力传感器R的阻值随水箱内的水位增加而减小;
(2)图中两个电阻串联,电流表测量电路中的电流;
水箱水量为0L时R=40Ω;根据串联电路的特点和欧姆定律知,;
(3)当电流0.3A时,总电阻;
根据串联电路的特点知,R'=R总-R0=30Ω-5Ω=25Ω,对应水量是30L,小于满水量(90L)的一半45L,小科观点正确;
(4)水箱加满水时,R的电阻最小,电路的总电阻最小,故电流最大,根据U=IR,定值电阻的电压最大,而R的电压最小,故应该并联在R0两端,根据U0=IR0,满水时I=0.6A,U0=IR0=0.6A×5Ω=3V,符合要求。
答:(1)减小;(2)水箱水量为0L时电流表的示数0.2A;
(3)当电流表示数为最大刻度示数的一半时,实际水量是30L,小于满水量(90L)的一半45L,小科观点正确;;(4)R0。
19.【情境·问题】你想制作一个人造章鱼吗?如图,在干燥的环境中,用比塑料易失去电子的毛皮分别摩擦塑料丝和塑料管,然后把塑料丝往空中抛出,后将塑料管放在下面,此时塑料丝静止在空中,形状像章鱼。这就是神奇的“静电章鱼”实验。
(1)问:结合摩擦起电的原理、电荷之间的相互作用,分析会发生如此神奇的现象的原因。
(2)【温故·过关】
活动1:如图所示,用丝绸摩擦过的玻璃棒(带正电)去接触不带电的验电器时,验电器的金属箔张开。移开玻璃棒,用手触摸金属球,金属箔闭合。回答问题,并结合实验现象等,梳理“摩擦起电”知识点。
①金属箔张开的原因是:玻璃棒带正电,即 (选填“得到”或“失去”)电子,接触金属球后金属箔张开,是因为它们也带上了 (选填“同种”或“异种”)电荷,导致相互 。接触瞬间电流的方向是 (选填“金属箔到玻璃棒”或“玻璃棒到金属箔”)。
②用手触摸金属球,金属箔闭合的理由是 。
摩擦起电:
③电荷:用丝绸摩擦过的玻璃棒带 电荷,用毛皮摩擦过的橡胶棒带 电荷。带电物体只要与玻璃棒吸引,就一定与橡胶棒排斥,所以自然界中存在 种电荷。
④摩擦起电的本质:由于摩擦,一个物体上的电子 到另一个物体上,得到电子的物体带 ,失去电子的物体带等量的 。
⑤电荷之间的相互作用规律:同种电荷相互 ,异种电荷相互 。
(3)活动2:打开音乐贺卡(如图甲),二极管发光,蜂鸣器发出音乐声,内部的电路元件如图乙。为探究二极管和蜂鸣器两个用电器的串、并联关系,用剪刀剪断其中一根导线,发现二极管仍发光,而蜂鸣器不再发出音乐声。回答问题,并结合实验现象等,梳理“电路”知识点。
问:①二极管和蜂鸣器是 (选填“串联”或“并联”)的。
判断理由是 。
电路:②电路的基本组成:把开关、 和 用 连接起来,其组成的电流路径叫电路。
③电路的三种状态:
【通路】当开关闭合,电路中会产生电流,这样的电路叫通路,也叫 电路。
【开路】当开关断开或电路中某一处断开,电路中不再有电流,这样的电路叫开路,也叫断路。
【短路】不经过用电器,直接用导线将电源的 连接起来的电路叫短路。
④串联、并联电路的特点。
电路类型
串联电路
并联电路
用电器的连接方式
用电器逐个顺次连接
用电器 连接在两点之间
电流路径的条数
两条或两条以上
切断任一用电器
其他用电器都不能工作
其他用电器
电路图
(4)活动3:如图所示为电压、电流在串、并联电路中的关系。据此梳理“串、并联电路特点”知识点。
串、并联电路特点:
①电流是 的定向移动形成的。科学上规定 定向移动的方向为电流方向,负电荷相反。电流表使用前必须 ;连接时先选择 量程试触,若指针偏转较 ,再更换量程;电流表必须和被测用电器 ;电流从电流表的 接线柱流入, 接线柱流出(接反指针会反偏,损坏电流表);绝对不允许不经过用电器直接与电源的两极连接,否则会引起电源短路而损坏。
②串联电路中电流处处 ,并联电路中干路电流等于各支路电流 。
③电压是驱使自由电荷在电路中定向移动,形成 的原因。电源是提供电压的装置。电压表使用与电流表几乎相同,不同之处有两点,一是需 联在电路中,二是可以直接与电源的两极连接,测得的是 电压。
④串联电路中电源两端电压等于各用电器两端分电压 。并联电路中各用电器两端分电压都 电源两端电压。
(5)活动4:科学兴趣小组开展“制作可调式电热水壶”的活动。设计电路时要求满足:闭合开关后,顺时针调节变阻器的旋钮滑片P时,通过发热体的电流增大,产热加快;同时反映发热体功率高低的显示仪示数增大(如图所示)。回答问题,并梳理“电阻、滑动变阻器”知识点。
①显示仪可由 (选填“电流表”或“电压表”)改装而成。
②顺时针调节变阻器的旋钮滑片P时,发热体的电流增大的原因是 。
电阻、滑动变阻器:
③电阻表示导体对电流的阻碍作用。导体的电阻是导体本身的一种性质,其大小与导体的 、 、 以及温度有关。
④滑动变阻器是通过改变接入电路的电阻丝的 改变电阻大小。变阻器串联在电路中,四个接线柱要 连接才是有效的;接入电路前应将电阻调到阻值 位置,起到保护电路的作用。
(6)【归纳·知新】
活动5:实验思考:电路故障的类型。根据图示实验,梳理“电路故障”知识点。
电路故障:
①电流表示数正常而电压表无示数:“电流表示数正常”表明主电路处于通路状态,“电压表无示数”表明无电流通过电压表。故障产生的原因可能是与电压表并联的 。图示实验中的可能故障是 。
②电压表有示数而电流表无示数:“电压表有示数”表明电路中有电流通过,“电流表无示数”表明没有或几乎没有电流流过电流表。故障产生的原因可能是与电压表并联的 。图示实验中的可能故障是 。
③电流表和电压表均无示数:表明无电流通过两表。故障产生的原因最可能是电压表和电流表之外的 。图示实验中的可能故障是 。
【答案】(1)毛皮比塑料更易失去电子,当毛皮分别摩擦塑料丝和塑料管时,塑料会从毛皮中获得电子,因此 塑料丝和塑料管都带上了相同的负电荷。根据电荷规律,同种电荷相互排斥。塑料丝之间因带同种负电荷,相互排斥而向四周散开,形成类似章鱼触手的蓬松形状;塑料丝与下方的塑料管也带同种负电荷,彼此排斥,使得塑料丝能克服重力静止在空中,不会下落。
(2)失去;同种;排斥;玻璃棒到金属箔;金属球上带有的电荷转移到人身上;正;负;两;转移;负电荷;正电荷;排斥;吸引
(3)并联;两者独立工作,互不影响;电源;用电器;导线;闭合;两端;并列;一条;能工作
(4)自由电荷;正电荷;调零;大;小;串联;正;负;相等;之和;电流;并;电源;之和;等于
(5)电压表;变阻器与发热体串联,变阻器的电阻减小,使得总电阻减小;长度;横截面积大小;材料;长度;一上一下;最大
(6)用电器短路;小灯泡短路;用电器断路;小灯泡断路;电路断路;开关断路或滑动变阻器断路
【解析】【分析】(1)摩擦起电的原理:不同物质的原子核束缚电子的本领不同。当两个物体相互摩擦时,哪个物体的原子核束缚电子的本领弱,它的一些电子就会转移到另一个物体上。失去电子的物体因缺少电子而带正电,得到电子的物体因为有了多余电子而带负电。电荷之间的相互作用规律:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
(2)摩擦起电的本质:不同物质的原子核对核外电子的束缚能力不同。当两个物体相互摩擦时,束缚电子能力弱的物体的一些电子会转移到束缚电子能力强的物体上。失去电子的物体带正电,得到电子的物体带负电。同时,电流方向规定为正电荷定向移动的方向,与负电荷定向移动的方向相反。
验电器的工作原理:同种电荷相互排斥。当带电体接触验电器的金属球时,电荷会通过金属杆传到金属箔上,使金属箔带上同种电荷,从而相互排斥而张开。另外人体是导体,能够导电,可将电荷导走。
自然界的两种电荷:用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷,用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷。同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,所以带电物体只要与玻璃棒吸引,就一定与橡胶棒排斥,自然界中存在两种电荷。
(3)串联和并联电路的特点:在串联电路中,各用电器相互影响,一处断路,整个电路都不通;在并联电路中,各用电器互不影响,一条支路断路,不影响其他支路。
电路的基本组成:电路是由电源、用电器、开关和导线这几部分组成的,它们共同构成电流的路径。
电路的三种状态:通路是指电路中有电流通过,用电器能正常工作;开路是电路断开,没有电流;短路是不经过用电器,直接用导线将电源的正负极连接起来,会损坏电源。
(4)电流的形成与电流方向:电流是由电荷的定向移动形成的。科学上规定正电荷定向移动的方向为电流方向,负电荷定向移动的方向与电流方向相反。电流表的使用规则包括使用前要校零;连接时先选大量程试触,若指针偏转较小,再换小量程;要与被测用电器串联;电流从正接线柱流入,负接线柱流出,否则指针会反偏损坏电流表,且绝对不允许不经过用电器直接接电源两极,造成电源短路。
串、并联电路的电流特点:串联电路中电流处处相等;并联电路中干路电流等于各支路电流之和。
电压的作用与电压表使用:电压是驱使自由电荷在电路中定向移动,形成电流的原因,电源提供电压。电压表使用时需与被测电路并联,且可以直接接电源两极,测电源电压。
串、并联电路的电压特点:串联电路中电源两端电压等于各用电器两端分电压之和;并联电路中各用电器两端分电压都等于电源两端电压。
(5)电流表和电压表的使用:电流表要串联在电路中,测量电路中的电流;电压表要并联在电路中,测量电路两端的电压。(2)欧姆定律:导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。
电阻的影响因素:导体的电阻是导体本身的一种性质,其大小与导体的材料、长度、横截面积以及温度有关。
滑动变阻器的工作原理与使用:滑动变阻器是通过改变接入电路的电阻丝的长度来改变电阻大小的。使用时,要串联在电路中,四个接线柱要 “一上一下” 连接才有效;接入电路前应将电阻调到阻值最大位置,起到保护电路的作用。
(6)电路故障中短路的情况:当用电器短路时,电流会绕过该用电器,用电器无法工作,与该用电器并联的电压表也会被短路,无示数,但电路其他部分仍能形成通路,电流表有示数。
电路故障中开路(断路)的情况:当用电器开路时,该用电器所在支路断开,电流无法通过该用电器,电流表无示数;但电压表与电源两极仍连通(因为电压表并联在该用电器两端),所以电压表有示数。
电路故障中整体开路的情况:当电路中除电压表和电流表之外的部分(如滑动变阻器、开关等)开路时,整个电路断开,没有电流通过,电流表和电压表都无示数。
【解答】(1)已知毛皮比塑料更易失去电子,当毛皮与塑料丝摩擦时,毛皮的部分电子会转移到塑料丝上,塑料丝得到电子,从而带上负电。当毛皮与塑料管摩擦时,同理,毛皮的部分电子会转移到塑料管上,塑料管得到电子,也带上负电。塑料丝之间都带负电,根据同种电荷相互排斥的规律,塑料丝相互排斥,从而向四周散开,形成类似章鱼触手的蓬松形状。塑料丝和下方的塑料管都带负电,同样因为同种电荷相互排斥,塑料丝受到塑料管向上的排斥力,当这个排斥力能克服塑料丝的重力时,塑料丝就可以静止在空中,不会下落。
(2)①玻璃棒带正电,是因为摩擦时失去电子(丝绸比玻璃更容易获得电子,玻璃失去电子带正电)。玻璃棒接触验电器金属球后,正电荷会传递到金属箔上,使两片金属箔带上同种(正)电荷。根据 “同种电荷相互排斥”,金属箔因排斥力而张开。接触瞬间,验电器金属箔上的自由电子会向带正电的玻璃棒定向移动(电子带负电,向正电荷方向移动)。由于电流方向规定为 “正电荷定向移动的方向”(或 “与电子定向移动方向相反”),因此电流方向是玻璃棒到金属箔。
②人体是导体,用手触摸金属球时,验电器上的正电荷会通过人体导入大地(大地是巨大的“电荷容纳体”),金属箔失去电荷后,不再受到排斥力,便会在重力作用下闭合。
③ 用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷,用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷。带电物体与玻璃棒吸引则与橡胶棒排斥,说明自然界中存在两种电荷(正电荷和负电荷)。
④ 摩擦起电的本质:由于摩擦,一个物体上的电子转移到另一个物体上。得到电子的物体因电子数多于质子数,带负电;失去电子的物体因质子数多于电子数,带等量的正电(电荷总量守恒,不会凭空产生或消失)。
⑤ 电荷之间的相互作用规律:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
(3)①:当剪断其中一根导线时二极管仍发光,蜂鸣器不再发声,这表明二极管和蜂鸣器互不影响。
根据并联电路的特点,各用电器互不影响,所以二极管和蜂鸣器是并联的。
②:电路的基本组成是把开关、电源和用电器用导线连接起来,形成电流路径。
③:通路是当开关闭合,电路中有电流,也叫闭合电路。
短路是不经过用电器,直接用导线将电源的正、负极连接起来的电路。
④:并联电路中用电器是并列连接在两点之间的。
串联电路中电流路径只有一条。
在并联电路中,切断任一用电器,其他用电器仍能工作。
(4)电流是电荷的定向移动形成的。科学上规定正电荷定向移动的方向为电流方向,负电荷定向移动方向与之相反。电流表使用前必须校零;连接时先选择大量程试触,若指针偏转较小,再更换量程;电流表必须和被测用电器串联;电流从电流表的正接线柱流入,负接线柱流出;绝对不允许不经过用电器直接与电源的两极连接,否则会引起电源短路而损坏。
串联电路中电流处处相等,并联电路中干路电流等于各支路电流之和。
电压是驱使自由电荷在电路中定向移动,形成电流的原因。电源是提供电压的装置。电压表使用与电流表几乎相同,不同之处有两点,一是需并联在电路中,二是可以直接与电源的两极连接,测得的是电源电压。
串联电路中电源两端电压等于各用电器两端分电压之和。并联电路中各用电器两端分电压都等于电源两端电压。
(5)①:显示仪与发热体并联,而电压表是并联在电路中测量电压的,电流表是串联在电路中测量电流的,所以显示仪可由电压表改装而成。
②:顺时针调节变阻器的旋钮滑片P时,变阻器接入电路的电阻变小。根据欧姆定律,电路的总电阻R变小,所以电路中的电流I增大,即通过发热体的电流增大。
③:电阻表示导体对电流的阻碍作用。导体的电阻是导体本身的一种性质,其大小与导体的材料、长度、横截面积以及温度有关。
④:滑动变阻器是通过改变接入电路的电阻丝的长度改变电阻大小的。
变阻器串联在电路中,四个接线柱要 “一上一下” 连接才是有效的。
接入电路前应将电阻调到阻值最大位置,这样可以防止电路中的电流过大,起到保护电路的作用。
(6)①:电流表示数正常,说明主电路是通路;电压表无示数,说明无电流通过电压表,故障原因可能是与电压表并联的用电器短路。
在图示实验中,可能故障是小灯泡短路,此时电流绕过小灯泡,电压表被短路无示数,电流表有示数。
②:电压表有示数,说明电路中有电流通过电压表所在的支路(即电压表与电源两极连通);电流表无示数,说明没有或几乎没有电流流过电流表,故障原因可能是与电压表并联的用电器开路。
在图示实验中,可能的故障是小灯泡开路,此时电流无法通过小灯泡,电流表无示数,而电压表与电源两极连通,有示数。
③:电流表和电压表均无示数,说明无电流通过两表,故障原因最可能是电压表和电流表之外的电路开路。
在图示实验中,可能的故障是滑动变阻器开路(或开关开路等),此时整个电路断开,电流表和电压表都无示数。
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