2022年中考二轮物理总复习突破精讲精练(江苏专用)专题13电压和电阻(原卷版+解析版)
展开考点一、电压:
1.电压使电路中自由电荷定向移动形成电流,电是提供电压的装置。
电压的符号是U,单位为伏特(伏,V)。比伏特大的有千伏(kV),比伏特小的有毫伏(mV),1 kV=103 V,1 V=103mV,1 kV=106 mV
要在一段电路中产生电流,它的两端就要有电压。
电压表:
测量电路两端电压的仪表叫电压表,符号为 eq \\ac(○,V),其内阻很大,接入电路上相当于开路。
2.电压表的示数:
在0~15V量程读出的示数是指针指向相同位置时,在0~3V量程上读出的示数的5倍。
* 部分电流表的三个接线柱是“+”、“3”和“15”。这时“3”和“15”是负接线柱,电流要从“+”流入,再从“3”和“15”流出。
3.正确使用电压表的规则:
电压表必须和被测的用电器并联。
如果与被测用电器串联,会因为电压表内阻很大,此段电路开路而无法测此用电器两段的电压。如果被测用电器在支路上,这时电压表测的是其他支路两端的电压;如果被测用电器在干路上,则整个电路便成开路了,这时电压表测的是电电压。
②“+”“-”接线柱的接法要正确,必须使电流从“+”接线柱流进电压表,从“-”接线柱流出来。
否则电压表的指针会反向偏转。
③被测电压不能超过电压表量程。若不能预先估计待测电压的大小时,应选用最大量程进行试触。
若被测电压超过电压表的量程将使指针转出刻度范围把指针打弯或把电压表烧坏。若指针偏转超过最大值则应断开开关检查;如果指针偏转幅度太小(小于3V),会影响读数的准确性,应选用小量程档。
④电压表的两个接线柱可以直接连到电的两极上,此时测得的是电的电压值。
使用电表前,如果指针不指零,可调整中央调零螺旋使指针调零。
常见的电压:家庭电路电压——220V 对人体安全的电压——不高于36V
一节干电池的电压——1.5V 每节铅蓄电池电压——2V
4.电池组电压特点:
①串联电池组的电压等于每节电池电压之和;
②并联电池组的电压跟每节电池的电压相等。
考点二、串、并联电路电压的规律
串联电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和。
并联电路中,各支路两端的电压相等,且都等于电电压值。
考点三、电阻
1.导体对电流的阻碍作用叫电阻。符号是R,单位是欧姆,简称为欧,符号是Ω,比欧姆大的单位还有兆欧(MΩ)和千欧(kΩ)。1MΩ=103kΩ,1 kΩ=103Ω,1MΩ=106Ω
常见导体的电阻率从小到大排列,分别是:银、铜、铝、钨、铁、锰铜合金、镍铬合金等。
在电子技术中,要经常用到具有一定电阻值的元件——电阻器,也叫做定值电阻,简称电阻,在电路图中用表示。
2.电阻大小的影响因素:
导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小决定于导体的材料(电阻率ρ)、长度(L)和横截面积(S),还与温度有关。与导体是否连入电路、是否通电,及它的电流、电压等因素无关。
3.而且:①导体材料不同,在长度和横截面积相同时,电阻也一般不同;
②在材料和横截面积相同时,导体越长,电阻越大;
③在材料和长度相同时,导体的横截面积越小,电阻越大;
④导体的电阻与导体的温度有关。对大多数导体来说,温度越高,电阻越大。只有极少数导体电阻随温度的升高而减小。(例如玻璃)
由电阻公式R=ρ eq \f(L,S) 可知:
①将粗细均匀的导体均匀拉长n倍,则电阻变为原来的n2倍;
②将粗细均匀的导体折成等长的n段并在一起使用,则电阻变为原来的 eq \f(1, n2) 倍。
考点四、变阻器
滑动变阻器:
电路符号: 变阻器应与被控制的用电器串联。
原理:通过改变接入电路中电阻线的长度改变电阻,从而改变电路中的电流和电压,有时还起到保护电路的作用。
铭牌:例如某滑动变阻器标有“50Ω 1A”的字样,表明该滑动变阻器的最大阻值为50Ω,允许通过的最大电流为1A。
使用滑动变阻器的注意事项(见右图):
①接线时必须遵循“一上一下”的原则。
②如果选择“全上”( 如图中的A、B两个接线柱),则滑动变阻器的阻值接近于0,相当于接入一段导线;
③如果选择“全下”(如图中的C、D两个接线柱),则滑动变阻器的阻值将是最大值且不能改变,相当于接入一段定值电阻。
上述②③两种错误的接法都会使滑动变阻器失去作用。
④当所选择的下方接线柱(电阻丝两端的接线柱)在哪一边,滑动变阻器接入电路的有效电阻就在哪一边。(例如:A和B相当于同一个接线柱。即选用AC、BC或AD、BD是等效的。选用C接线柱时,滑片P向左移动,滑动变阻器的电阻值将减小;选用D接线柱时,滑片P向左移动,滑动变阻器的电阻值将增大。)
(滑片距离下侧已经接线的接线柱越远,连入电路中的电阻越大)
电阻箱:
电阻箱是一种能够表示连入电路的阻值的变阻器。
电阻箱的读数方法:各旋盘对应的指示点(Δ)的示数乘面板上标记的倍数,然后加在一起,就是接入电路的阻值。
滑动变阻器与电阻箱的比较:
相同点:滑动变阻器和电阻箱都能起到改变电阻,从而改变电路中的电流和电压的作用。
不同点:①滑动变阻器有4种接法,电阻箱只有1种接法;
②电阻箱能直接读出连入电路的阻值,而滑动变阻器不能读数;
③滑动变阻器能够逐渐改变连入电路的电阻,而电阻箱不能连续改变连入电路的电阻。
考点突破
一、单选题
1.(2021·江苏泰州·中考真题)如图所示电路,电电压保持不变,开关S闭合后,在滑动变阻器滑片P向右移动过程中,下列说法正确的是( )
A.电压表V的示数变大B.电压表V的示数变小
C.电压表V与电流表A1的示数之比不变D.电压表V与电流表A的示数之比变小
2.(2021·江苏苏州·中考真题)下列说法中正确的是( )
A.汤姆生发现了电子,说明原子是可分的
B.用手捏面包,面包的体积变小了,说明分子间有空隙
C.摩擦起电使物体产生了电子,带上了正负两种电荷
D.超导体的导电性能介于导体和绝缘体之间
3.(2021·江苏·中考真题)如图,闭合开关,灯泡不亮,在闭合开关且不拆开导线的情况下,将M接电“+”极,N依次试触E、F、G接线柱,发现电压表示数前两次为零,第三次接近3V,若故障只有一个,则可能是( )
A.电没电B.开关断路
C.灯泡断路D.灯泡短路
4.(2021·江苏扬州·中考真题)下列数据中,符合实际情况的是( )
A.成年人正常步行的速度约1.4m/sB.中学生的质量约300kg
C.人体感觉最舒适的温度约为37℃D.家庭电路的电压是380V
5.(2021·江苏连云港·中考真题)如图所示是一种自动测定油箱内油面高度的装置。R2是滑动变阻器,它的金属滑片连在杠杆端,闭合开关S,从油量表指针所指的刻度就可以知道油箱内油面的高度,下列说法正确的是( )
A.油量表是电流表B.油量表是电压表
C.油量表是电能表D.浮球一直处于漂浮状态
二、填空题
6.(2021·江苏淮安·中考真题)如图所示,电电压恒为6V,R1为,闭合开关后,电流表的示数为0.4A,则通过R1的电流为______A,R2的阻值为的______,干路电流为______A。
7.(2021·江苏淮安·中考真题)如图所示是某同学设计的压力计电路原理图。当闭合开关S,A板受到向下的压力增大时,接入电路的阻值___________(填“增大”或“减小”),为实现压力增大,电表示数增大,应把___________表改装为压力计。
8.(2021·江苏连云港·中考真题)家庭电路中三线插座非常普遍,中间的插孔接___________线。对人体来说,安全电压一般不高于___________V。如图所示是小明家的电能表,他家用电总计___________kW·h,已知1kW·h电费为0.50元,则小明家应缴纳的总电费是___________元。
9.(2021·江苏常州·三模)如图所示是一种测定油箱内油量的装置,电电压不变,R0为保护电阻,油量发生变化时,为保护各元件安全,只允许电流表的示数变化范围是0.2A~0.6A,电压表的示数变化范围是0V~3V,则保护电阻R0的阻值为_______Ω,电电压为_______V,当油量增加时,电压表的示数会_______(变大/不变/变小),当油量达到某一值时滑动变阻器R接入电路的阻值是10Ω,则电流表的示数是_______A。
10.(2021·江苏·扬州市广陵区教师发展中心二模)一般情况下,对人体安全的电压不高于________V,家庭电路中火线与零线之间的电压为_______V。如图所示的移动插座,其中两孔插座与三孔插座之间是_______(串/并)联的,图中的开关与插座之间是________联的。
三、实验题
11.(2021·江苏·泰州中学附属初中二模)做“串联与并联电路中电流、电压的关系”实验时,实验用的两个灯泡L1、L2上分别标有“2.5 V”和“3.8 V”字样,电为可调稳压电。
(1)串联时,小明连接了如图甲所示的电路。闭合开关,两灯均不发光。小明猜想是灯泡L1灯丝断了,就用一根导线的两端在灯泡L1两端接线柱处同时试触,若看到灯泡L2______,说明小科猜想正确;
(2)并联时,小明连接了如图乙所示的电路。闭合开关前,小明检查发现电路连接有误,但只要改动一根导线即可。请你在要改动的这根导线上打“×”,并用笔画线代替导线,将图乙中的电路连接正确______;
(3)改正电路后继续实验,小柯记录的实验数据如上表,学习了欧姆定律以后,小明发现:根据串联电路中的数据,可计算得到RL1=5.63 Ω,根据并联电路中的数据,可计算得到RL1=______Ω。造成这一差异的根本原因是灯丝电阻的大小随着______的升高而增大;
(4)学习了电功以后,小明发现:根据串联电路中的数据,以及______现象,能得到:当______一定时,电压越大,电流做功越多;
(5)学习电功率以后,如果小明将甲图中的电电压由2.5V慢慢调大,会发现______(L1/L2)先烧坏。
12.(2021·江苏无锡·一模)如图甲所示是小明自制电子秤的原理示意图。托盘、轻弹簧上端和金属滑片固定一起(弹簧的电阻不计)。
(1)电路设计:要使电子秤能正常工作。下列电路连接正确的是:___________
A.点“1”与点“2”连接 B.点“1”与点“3”连接 C.点“2”与点“3”连接
(2)故障排除:小明在正确完成电路连接后闭合开关S,改变托盘中物体的质量,发现电压表有示数,但始终不变,发生故障的原因可能是___________;
A.断路 B.R1短路 C.电压表短路 D.金属滑片P处断路
(3)刻度调试:
①调零。在托盘中无物体时使金属滑片P处于R1最上端。此时电压表的示数为___________;
②标度。每次向托盘中增加100g 的砝码,在电压表指针所指位置的刻度盘上标出相应的质量值。当将1kg的物体放在托盘中。金屑滑片P刚好指在距R1上端处,请计算回答“1kg”应标在电压表多少伏的位置上?__________(电阻,电阻,电电压,电压表的量程为3V)
(4)小明在标识电子秤刻度时,发现刻度与电压表不同,请说出不同之处___________;
(5)若金属片P在最上端时,弹簧恰好处于原长,弹簧所受压力和弹簧压缩量之间的变化关系如图乙所示,当电压表如图丙所示,此时对应的物体质量为多少千克___________?
13.(2021·江苏南通·模拟预测)某同学为了探究电阻丝的电阻R与长度L的关系,实验室备有以下实验器材:
A.电E(电压U=1.5V)
B.电流表A1(量程0~100mA)
C.电流表A2(量程0~0.6A)
D.电阻箱R0(阻值0~999.9Ω)
E.待测电阻丝R(阻值约为10Ω)
F.开关一个,导线若干,则:
①为了提高实验的精确程度,在实验中电流表应选的是_____(选填器材前的字母代号)
②把电阻丝拉直后,将其两端固定在刻度尺的接线柱a和b上,在电阻丝上夹一个金属夹P,移动金属夹P的位置,就可改变接入电路中金属丝的长度L,把这些实验器材按乙图的电路连接起来。闭合开关S前,电阻箱的阻值应调整到_____Ω。
③闭合开关S后,将电阻箱调到适当位置不动,多次改变金属来P的位置,得到多组I、L的数据。根据实验测量数据在坐标平面内,以电流的倒数为纵坐标、电阻丝的长度L为横坐标,得出图像如图乙所示,根据实验图像说明,横截面积S相同的同种材料的电阻丝,接入长度L越长,电流I越小,电阻R越_____。
④该电阻丝1cm长度的阻值为_____Ω。
四、综合题
14.(2021·江苏盐城·二模)阅读短文,回答问题:
LED灯制冷片
LED灯相对于传统光具有体积小、光效高、节约能、使用寿命长等优点,成为人们照明的首选产品。但就目前而言,LED灯电光转化效率仅有20%,剩下的能量白白耗散掉,使自身温度升高,从而影响使用寿命。
研究表明,利用半导体制冷片可降低LED灯的温度。根据帕尔贴效应,将LED灯和半导体制冷片接触,当制冷片和直流电连接成通路时,就可以达到制冷效果。半导体材料有P型半导体和N型半导体两种,甲图是一个半导体制冷单元的原理图,P型半导体和N型半导体的上端和铜片A连接,下端分别和铜片B连接后接到直流电的两端,此时电路的电流方向是从N型半导体经A流向P型半导体,铜片A会从空气吸收热量,铜片B会向空气放出热量,反之,改变直流电的正负极,铜片B会从空气吸收热量,铜片A会向空气放出热量。
半导体中有可以自由移动的电荷。通电时,电荷移动的方向与电流方向相反。由于电荷在不同的材料中具有不同的能量,当它从高能量状态向低能量状态运动时放出热量;从低能量状态向高能量状态运动时吸收热量。
实验发现,改变半导体制冷片两端电压,得到LED灯平均温度随时间变化的图像如图乙所示。当半导体制冷片输入电压为5V时,LED灯温度快速降低至27℃,之后LED灯持续放热,温度上升至44℃进入稳定状态。断开所有电,半导体制冷片和LED灯均停止工作,LED灯温度突然跃升到48℃,然后下降到室温。
(1)LED灯发光时,将电能转化为光能外,还转化为______能;
(2)为了延长LED灯的使用寿命,应该将LED灯和甲图的铜片______(A/B)紧密接触。若将甲图中电换成交流电,此时______(能/不能)对LED灯正常制冷;
(3)甲图中,电荷的能量在N型半导体______(高于/低于)P型半导体;
(4)根据制冷片在不同电压下LED灯温度随时间变化的图像,下列说法错误的是______;
A.使用半导体制冷片后,不同电压下LED灯温度均有所下降
B.加在半导体制冷片两端的电压越高,冷却效果越好
C.加在半导体制冷片两端的电压为5V时,冷却效果最好
D.加在半导体制冷片两端的电压为6V时的冷却效果比7V好,比8V差
(5)根据文中信息,从开始到停止工作LED灯温度随时间变化的大致图像是______ 。
A. B. C. D.
五、计算题
15.(2021·江苏连云港·一模)把标有“6V 3W”字样的灯泡L与滑动变阻器R串联接入如图所示的电路,测得电路中的电流与滑动变阻器R两端的电压的系列数据如下表所示。
则:(1)灯泡L的额定电流是多大?
(2)当灯泡L正常发光时,整个电路的电功率是多大?
(3)移动滑片P,当滑动变阻器与灯泡L消耗的实际功率相等时,滑动变阻器连入电路的阻值;
(4)设电路在实验③和实验④的状态下都工作1min,在哪种状态下,滑动变阻器接入电路中的电阻丝温度升得高?(通过计算说明,不考虑热量损失)
专题13 电压和电阻
考点总结
考点一、电压:
1.电压使电路中自由电荷定向移动形成电流,电是提供电压的装置。
电压的符号是U,单位为伏特(伏,V)。比伏特大的有千伏(kV),比伏特小的有毫伏(mV),1 kV=103 V,1 V=103mV,1 kV=106 mV
要在一段电路中产生电流,它的两端就要有电压。
电压表:
测量电路两端电压的仪表叫电压表,符号为 eq \\ac(○,V),其内阻很大,接入电路上相当于开路。
2.电压表的示数:
在0~15V量程读出的示数是指针指向相同位置时,在0~3V量程上读出的示数的5倍。
* 部分电流表的三个接线柱是“+”、“3”和“15”。这时“3”和“15”是负接线柱,电流要从“+”流入,再从“3”和“15”流出。
3.正确使用电压表的规则:
电压表必须和被测的用电器并联。
如果与被测用电器串联,会因为电压表内阻很大,此段电路开路而无法测此用电器两段的电压。如果被测用电器在支路上,这时电压表测的是其他支路两端的电压;如果被测用电器在干路上,则整个电路便成开路了,这时电压表测的是电电压。
②“+”“-”接线柱的接法要正确,必须使电流从“+”接线柱流进电压表,从“-”接线柱流出来。
否则电压表的指针会反向偏转。
③被测电压不能超过电压表量程。若不能预先估计待测电压的大小时,应选用最大量程进行试触。
若被测电压超过电压表的量程将使指针转出刻度范围把指针打弯或把电压表烧坏。若指针偏转超过最大值则应断开开关检查;如果指针偏转幅度太小(小于3V),会影响读数的准确性,应选用小量程档。
④电压表的两个接线柱可以直接连到电的两极上,此时测得的是电的电压值。
使用电表前,如果指针不指零,可调整中央调零螺旋使指针调零。
常见的电压:家庭电路电压——220V 对人体安全的电压——不高于36V
一节干电池的电压——1.5V 每节铅蓄电池电压——2V
4.电池组电压特点:
①串联电池组的电压等于每节电池电压之和;
②并联电池组的电压跟每节电池的电压相等。
考点二、串、并联电路电压的规律
串联电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和。
并联电路中,各支路两端的电压相等,且都等于电电压值。
考点三、电阻
1.导体对电流的阻碍作用叫电阻。符号是R,单位是欧姆,简称为欧,符号是Ω,比欧姆大的单位还有兆欧(MΩ)和千欧(kΩ)。1MΩ=103kΩ,1 kΩ=103Ω,1MΩ=106Ω
常见导体的电阻率从小到大排列,分别是:银、铜、铝、钨、铁、锰铜合金、镍铬合金等。
在电子技术中,要经常用到具有一定电阻值的元件——电阻器,也叫做定值电阻,简称电阻,在电路图中用表示。
2.电阻大小的影响因素:
导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小决定于导体的材料(电阻率ρ)、长度(L)和横截面积(S),还与温度有关。与导体是否连入电路、是否通电,及它的电流、电压等因素无关。
3.而且:①导体材料不同,在长度和横截面积相同时,电阻也一般不同;
②在材料和横截面积相同时,导体越长,电阻越大;
③在材料和长度相同时,导体的横截面积越小,电阻越大;
④导体的电阻与导体的温度有关。对大多数导体来说,温度越高,电阻越大。只有极少数导体电阻随温度的升高而减小。(例如玻璃)
由电阻公式R=ρ eq \f(L,S) 可知:
①将粗细均匀的导体均匀拉长n倍,则电阻变为原来的n2倍;
②将粗细均匀的导体折成等长的n段并在一起使用,则电阻变为原来的 eq \f(1, n2) 倍。
考点四、变阻器
滑动变阻器:
电路符号: 变阻器应与被控制的用电器串联。
原理:通过改变接入电路中电阻线的长度改变电阻,从而改变电路中的电流和电压,有时还起到保护电路的作用。
铭牌:例如某滑动变阻器标有“50Ω 1A”的字样,表明该滑动变阻器的最大阻值为50Ω,允许通过的最大电流为1A。
使用滑动变阻器的注意事项(见右图):
①接线时必须遵循“一上一下”的原则。
②如果选择“全上”( 如图中的A、B两个接线柱),则滑动变阻器的阻值接近于0,相当于接入一段导线;
③如果选择“全下”(如图中的C、D两个接线柱),则滑动变阻器的阻值将是最大值且不能改变,相当于接入一段定值电阻。
上述②③两种错误的接法都会使滑动变阻器失去作用。
④当所选择的下方接线柱(电阻丝两端的接线柱)在哪一边,滑动变阻器接入电路的有效电阻就在哪一边。(例如:A和B相当于同一个接线柱。即选用AC、BC或AD、BD是等效的。选用C接线柱时,滑片P向左移动,滑动变阻器的电阻值将减小;选用D接线柱时,滑片P向左移动,滑动变阻器的电阻值将增大。)
(滑片距离下侧已经接线的接线柱越远,连入电路中的电阻越大)
电阻箱:
电阻箱是一种能够表示连入电路的阻值的变阻器。
电阻箱的读数方法:各旋盘对应的指示点(Δ)的示数乘面板上标记的倍数,然后加在一起,就是接入电路的阻值。
滑动变阻器与电阻箱的比较:
相同点:滑动变阻器和电阻箱都能起到改变电阻,从而改变电路中的电流和电压的作用。
不同点:①滑动变阻器有4种接法,电阻箱只有1种接法;
②电阻箱能直接读出连入电路的阻值,而滑动变阻器不能读数;
③滑动变阻器能够逐渐改变连入电路的电阻,而电阻箱不能连续改变连入电路的电阻。
考点突破
一、单选题
1.(2021·江苏泰州·中考真题)如图所示电路,电电压保持不变,开关S闭合后,在滑动变阻器滑片P向右移动过程中,下列说法正确的是( )
A.电压表V的示数变大B.电压表V的示数变小
C.电压表V与电流表A1的示数之比不变D.电压表V与电流表A的示数之比变小
2.(2021·江苏苏州·中考真题)下列说法中正确的是( )
A.汤姆生发现了电子,说明原子是可分的
B.用手捏面包,面包的体积变小了,说明分子间有空隙
C.摩擦起电使物体产生了电子,带上了正负两种电荷
D.超导体的导电性能介于导体和绝缘体之间
3.(2021·江苏·中考真题)如图,闭合开关,灯泡不亮,在闭合开关且不拆开导线的情况下,将M接电“+”极,N依次试触E、F、G接线柱,发现电压表示数前两次为零,第三次接近3V,若故障只有一个,则可能是( )
A.电没电B.开关断路
C.灯泡断路D.灯泡短路
4.(2021·江苏扬州·中考真题)下列数据中,符合实际情况的是( )
A.成年人正常步行的速度约1.4m/sB.中学生的质量约300kg
C.人体感觉最舒适的温度约为37℃D.家庭电路的电压是380V
5.(2021·江苏连云港·中考真题)如图所示是一种自动测定油箱内油面高度的装置。R2是滑动变阻器,它的金属滑片连在杠杆端,闭合开关S,从油量表指针所指的刻度就可以知道油箱内油面的高度,下列说法正确的是( )
A.油量表是电流表B.油量表是电压表
C.油量表是电能表D.浮球一直处于漂浮状态
二、填空题
6.(2021·江苏淮安·中考真题)如图所示,电电压恒为6V,R1为,闭合开关后,电流表的示数为0.4A,则通过R1的电流为______A,R2的阻值为的______,干路电流为______A。
7.(2021·江苏淮安·中考真题)如图所示是某同学设计的压力计电路原理图。当闭合开关S,A板受到向下的压力增大时,接入电路的阻值___________(填“增大”或“减小”),为实现压力增大,电表示数增大,应把___________表改装为压力计。
8.(2021·江苏连云港·中考真题)家庭电路中三线插座非常普遍,中间的插孔接___________线。对人体来说,安全电压一般不高于___________V。如图所示是小明家的电能表,他家用电总计___________kW·h,已知1kW·h电费为0.50元,则小明家应缴纳的总电费是___________元。
9.(2021·江苏常州·三模)如图所示是一种测定油箱内油量的装置,电电压不变,R0为保护电阻,油量发生变化时,为保护各元件安全,只允许电流表的示数变化范围是0.2A~0.6A,电压表的示数变化范围是0V~3V,则保护电阻R0的阻值为_______Ω,电电压为_______V,当油量增加时,电压表的示数会_______(变大/不变/变小),当油量达到某一值时滑动变阻器R接入电路的阻值是10Ω,则电流表的示数是_______A。
10.(2021·江苏·扬州市广陵区教师发展中心二模)一般情况下,对人体安全的电压不高于________V,家庭电路中火线与零线之间的电压为_______V。如图所示的移动插座,其中两孔插座与三孔插座之间是_______(串/并)联的,图中的开关与插座之间是________联的。
三、实验题
11.(2021·江苏·泰州中学附属初中二模)做“串联与并联电路中电流、电压的关系”实验时,实验用的两个灯泡L1、L2上分别标有“2.5 V”和“3.8 V”字样,电为可调稳压电。
(1)串联时,小明连接了如图甲所示的电路。闭合开关,两灯均不发光。小明猜想是灯泡L1灯丝断了,就用一根导线的两端在灯泡L1两端接线柱处同时试触,若看到灯泡L2______,说明小科猜想正确;
(2)并联时,小明连接了如图乙所示的电路。闭合开关前,小明检查发现电路连接有误,但只要改动一根导线即可。请你在要改动的这根导线上打“×”,并用笔画线代替导线,将图乙中的电路连接正确______;
(3)改正电路后继续实验,小柯记录的实验数据如上表,学习了欧姆定律以后,小明发现:根据串联电路中的数据,可计算得到RL1=5.63 Ω,根据并联电路中的数据,可计算得到RL1=______Ω。造成这一差异的根本原因是灯丝电阻的大小随着______的升高而增大;
(4)学习了电功以后,小明发现:根据串联电路中的数据,以及______现象,能得到:当______一定时,电压越大,电流做功越多;
(5)学习电功率以后,如果小明将甲图中的电电压由2.5V慢慢调大,会发现______(L1/L2)先烧坏。
12.(2021·江苏无锡·一模)如图甲所示是小明自制电子秤的原理示意图。托盘、轻弹簧上端和金属滑片固定一起(弹簧的电阻不计)。
(1)电路设计:要使电子秤能正常工作。下列电路连接正确的是:___________
A.点“1”与点“2”连接 B.点“1”与点“3”连接 C.点“2”与点“3”连接
(2)故障排除:小明在正确完成电路连接后闭合开关S,改变托盘中物体的质量,发现电压表有示数,但始终不变,发生故障的原因可能是___________;
A.断路 B.R1短路 C.电压表短路 D.金属滑片P处断路
(3)刻度调试:
①调零。在托盘中无物体时使金属滑片P处于R1最上端。此时电压表的示数为___________;
②标度。每次向托盘中增加100g 的砝码,在电压表指针所指位置的刻度盘上标出相应的质量值。当将1kg的物体放在托盘中。金屑滑片P刚好指在距R1上端处,请计算回答“1kg”应标在电压表多少伏的位置上?__________(电阻,电阻,电电压,电压表的量程为3V)
(4)小明在标识电子秤刻度时,发现刻度与电压表不同,请说出不同之处___________;
(5)若金属片P在最上端时,弹簧恰好处于原长,弹簧所受压力和弹簧压缩量之间的变化关系如图乙所示,当电压表如图丙所示,此时对应的物体质量为多少千克___________?
13.(2021·江苏南通·模拟预测)某同学为了探究电阻丝的电阻R与长度L的关系,实验室备有以下实验器材:
A.电E(电压U=1.5V)
B.电流表A1(量程0~100mA)
C.电流表A2(量程0~0.6A)
D.电阻箱R0(阻值0~999.9Ω)
E.待测电阻丝R(阻值约为10Ω)
F.开关一个,导线若干,则:
①为了提高实验的精确程度,在实验中电流表应选的是_____(选填器材前的字母代号)
②把电阻丝拉直后,将其两端固定在刻度尺的接线柱a和b上,在电阻丝上夹一个金属夹P,移动金属夹P的位置,就可改变接入电路中金属丝的长度L,把这些实验器材按乙图的电路连接起来。闭合开关S前,电阻箱的阻值应调整到_____Ω。
③闭合开关S后,将电阻箱调到适当位置不动,多次改变金属来P的位置,得到多组I、L的数据。根据实验测量数据在坐标平面内,以电流的倒数为纵坐标、电阻丝的长度L为横坐标,得出图像如图乙所示,根据实验图像说明,横截面积S相同的同种材料的电阻丝,接入长度L越长,电流I越小,电阻R越_____。
④该电阻丝1cm长度的阻值为_____Ω。
四、综合题
14.(2021·江苏盐城·二模)阅读短文,回答问题:
LED灯制冷片
LED灯相对于传统光具有体积小、光效高、节约能、使用寿命长等优点,成为人们照明的首选产品。但就目前而言,LED灯电光转化效率仅有20%,剩下的能量白白耗散掉,使自身温度升高,从而影响使用寿命。
研究表明,利用半导体制冷片可降低LED灯的温度。根据帕尔贴效应,将LED灯和半导体制冷片接触,当制冷片和直流电连接成通路时,就可以达到制冷效果。半导体材料有P型半导体和N型半导体两种,甲图是一个半导体制冷单元的原理图,P型半导体和N型半导体的上端和铜片A连接,下端分别和铜片B连接后接到直流电的两端,此时电路的电流方向是从N型半导体经A流向P型半导体,铜片A会从空气吸收热量,铜片B会向空气放出热量,反之,改变直流电的正负极,铜片B会从空气吸收热量,铜片A会向空气放出热量。
半导体中有可以自由移动的电荷。通电时,电荷移动的方向与电流方向相反。由于电荷在不同的材料中具有不同的能量,当它从高能量状态向低能量状态运动时放出热量;从低能量状态向高能量状态运动时吸收热量。
实验发现,改变半导体制冷片两端电压,得到LED灯平均温度随时间变化的图像如图乙所示。当半导体制冷片输入电压为5V时,LED灯温度快速降低至27℃,之后LED灯持续放热,温度上升至44℃进入稳定状态。断开所有电,半导体制冷片和LED灯均停止工作,LED灯温度突然跃升到48℃,然后下降到室温。
(1)LED灯发光时,将电能转化为光能外,还转化为______能;
(2)为了延长LED灯的使用寿命,应该将LED灯和甲图的铜片______(A/B)紧密接触。若将甲图中电换成交流电,此时______(能/不能)对LED灯正常制冷;
(3)甲图中,电荷的能量在N型半导体______(高于/低于)P型半导体;
(4)根据制冷片在不同电压下LED灯温度随时间变化的图像,下列说法错误的是______;
A.使用半导体制冷片后,不同电压下LED灯温度均有所下降
B.加在半导体制冷片两端的电压越高,冷却效果越好
C.加在半导体制冷片两端的电压为5V时,冷却效果最好
D.加在半导体制冷片两端的电压为6V时的冷却效果比7V好,比8V差
(5)根据文中信息,从开始到停止工作LED灯温度随时间变化的大致图像是______ 。
A. B. C. D.
五、计算题
15.(2021·江苏连云港·一模)把标有“6V 3W”字样的灯泡L与滑动变阻器R串联接入如图所示的电路,测得电路中的电流与滑动变阻器R两端的电压的系列数据如下表所示。
则:(1)灯泡L的额定电流是多大?
(2)当灯泡L正常发光时,整个电路的电功率是多大?
(3)移动滑片P,当滑动变阻器与灯泡L消耗的实际功率相等时,滑动变阻器连入电路的阻值;
(4)设电路在实验③和实验④的状态下都工作1min,在哪种状态下,滑动变阻器接入电路中的电阻丝温度升得高?(通过计算说明,不考虑热量损失)
量程
使用接线柱*
表盘上刻度位置
大格代表值
小格代表值
0~3V
“-”和“3”
下一行
1V
0.1V
0~15V
“-”和“15”
上一行
5V
0.5V
物理量
电 流
电 压
串联电路
IA=0.16 A
IB=0.16 A
IC=0.16 A
UL1=0.9 V
UL2=1.6 V
U总=2.5 V
并联电路
IL1=0.34 A
IL2=0.20 A
I总=0.54 A
UL1=2.5 V
UL2=2.5 V
U总=2.5 V
物理量序号
①
②
③
④
⑤
U/V
2.4
3
4.5
6
7.5
I/A
0.55
0.5
0.4
0.3
0.24
量程
使用接线柱*
表盘上刻度位置
大格代表值
小格代表值
0~3V
“-”和“3”
下一行
1V
0.1V
0~15V
“-”和“15”
上一行
5V
0.5V
物理量
电 流
电 压
串联电路
IA=0.16 A
IB=0.16 A
IC=0.16 A
UL1=0.9 V
UL2=1.6 V
U总=2.5 V
并联电路
IL1=0.34 A
IL2=0.20 A
I总=0.54 A
UL1=2.5 V
UL2=2.5 V
U总=2.5 V
物理量序号
①
②
③
④
⑤
U/V
2.4
3
4.5
6
7.5
I/A
0.55
0.5
0.4
0.3
0.24
参考答案:
1.C
【解析】
从图中可以看出,滑动变阻器R1与定值电阻R2并联,电压表V测量电电压,电流表A1测量定值电阻R2的电流,电流表A测量干路电流。
AB.开关S闭合后,在滑动变阻器滑片P向右移动过程中,电压表V的示数始终等于电电压,因此电压表V一定不变。故AB错误;
C.电压表V与电流表A1的示数之比等于定值电阻R2的阻值。故C正确;
D.电压表V与电流表A的示数之比等于电路的总电阻。开关S闭合后,在滑动变阻器滑片P向右移动过程中,电路总电阻变大,因此电压表V与电流表A的示数之比变大。故D错误。
故选C。
2.A
【解析】
A.1897年,英国科学家汤姆生通过研究真空管放电实验,发现了电子,说明原子是可分的,故A正确;
B.分子是用肉眼看不到的,用手捏面包,面包的体积变小了,只能说明力可以使物体发生形变,不能说明分子间有空隙,故B错误;
C.摩擦起电的实质是电子的转移,不是产生了电子,故C错误;
D.超导体是某种材料在温度降低的情况下,电阻为0的现象,半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间,故D错误。
故选A。
3.B
【解析】
将M接电“+”极,N接E,无示数,说明可能存在断路,且断路不在变阻器,N接F,无示数,说明断路灯泡也没断路,N接G,有示数,说明断路可能在开关,且电有电,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
4.A
【解析】
A.成年人正常步行的速度在1.1m/s左在,故 A符合题意;
B.中学生的质量约为5060kg,故B不符合题意;
C.正常情况下,人体感觉最舒适的温度约为22℃,故C不符合题意;
D.在我国,家用电器正常工作的电压一般是220V,故D不符合题意。
故选A。
5.A
【解析】
ABC.因为油量表串联在电路中,所以是电流表,故BC错误,A正确;
D.如果没有油浮球无法漂浮,故D错误。
故选A。
6. 0.6 15 1.0
【解析】
[1]电路为并联电路,则两电阻两端电压均等于电电压6V,由欧姆定律可求流过R1的电流为
[2]电流表测流过R2的电流,由欧姆定律可求R2阻值为
[3]并联电路电流特点可求干路电流为
I=I1+I2=0.6A+0.4A=1.0A
7. 增大 电压
【解析】
[1]如图可知,当压力增大时,滑片P向下移动,则接入电路的阻值增大。
[2]当压力增大时,R2阻值增大,则由欧姆定律可知,电路电流变小,电流表示数变小,由串联分压可知,滑动变阻器两端电压变大,电压表测滑动变阻器,示数变大,则为实现压力增大,电表示数增大,应把电压表改装为压力计。
8. 地 36 6286.8 3143.4
【解析】
[1]三孔插座中有一个孔是用来连接地线的,让有金属外壳的用电器的外壳接地,可以防止因漏电导致金属外壳带电而发生触电事故。
[2]对人体的安全电压不高于36V。
[3]电能表的最后一位是小数位,由图可知,电能表的示数是6286.8kW·h。
[4]小明家应缴纳的总电费
0.50×6286.8元=3143.4元
9. 7.5 4.5 变小 0.26
【解析】
[1][2]当滑动变阻器的电阻为0时,电压表示数为0,此时电路中电流最大为0.6A,设电电压为U,电电压可表示为
当滑动变阻器的电阻最大时,电压表示数为最大,此时电路中电流最小为0.2A,电电压可表示为
可解得电电压为4.5V,定值电阻的阻值为7.5Ω。
[3]当油量增加时,滑片向下运动,滑动变阻器的电阻变小,电电压和定值电阻阻值不变,根据公式可得电流变大,根据公式可得定值电阻两端电压变大, 根据串联电路中电压的规律可得电压表示数减小。
[4]电流表示数为
10. 36 220 并 串
【解析】
[1]经验表明,对人体的安全电压一般不高于36V。
[2]家庭电路中有火线和零线,火线和零线之间的电压是220V。
[3][4]在家庭电路中,插座与插座之间是互不影响的,因此它们是并联连接。插座上的开关与插座是串联连接。
11. 发光 7.35 温度 灯泡亮度 电流 L2
【解析】
(1)[1]猜想是灯泡L1灯丝断了,将一根导线的两端在灯泡L1两端接线柱处同时试触,该处处于通路状态,则灯泡L2会发光。
(2)[2]直接将导线连接在电两端了,造成电短路,可将两灯并联。
(3)[3]根据并联电路中的数据计算电阻分别为
[4]灯丝电阻的大小与温度有关,当并联灯泡电压变大时,灯泡的功率会变大,灯丝温度升高,电阻变大。
(4)[5][6]串联电路电流相等,L2分压大,观察两灯亮度,L2亮,则实际功率大,所以可知电流和时间一定,电压越大,电流做功越多。
(5)[7]由题在并联电路中,当L2电压达到2.5V时,L2电阻为
如果L2电阻不变,当L1达到2.5V时,串联电路电流为0.34A,此时L2电压变成
U=IRL2=0.34A×12.5Ω=4.25V
超过3.8V,且电阻实际上会变大,所以实际已经超过4.25V,所以L2会先烧坏。
12. C D 0 1.5V 电压表刻度均匀,电子秤刻度不均匀 4kg
【解析】
(1)[1]要使电子秤能正常工作,即质量大小变化时,引起连入电阻变化,电压表的示数变化,应将点2与点3连接。
故选C。
(2)[2]发现电压表有示数,但始终不变,说明原因有:电路某处开路或短路,即短路或金属滑片P处断路时电压表测电电压示数不变,而断路,短路,电压表短路时,电压表均无示数,所以发生故障的原因可能有金属滑片P处断路。
故选D。
(3)①[3]在托盘中无物体时使金属滑片P处于R1 最上端,由电路图知,此时电压表被短路,电路中只有接入电路,故电压表的示数为0。
②[4]当时,连入电阻
由串联电路分压的规律可得
则
(4)[5]由串联电路分压的规律可知
即与不成正比,反映在刻度上是不均匀的,所以电子秤刻度与电压表刻度不同。
(5)[6]由图电压表的量程为0~3V,分度值为0.1V,其示数为2.4V,由串联电阻分压的规律可得
则
所以滑片压缩到最下端,由[4]分析知,当时,接入电路的阻值为5Ω,当接入电路的阻值为20Ω,则物体质量为4kg。
13. B 999.9 大 0.3
【解析】
(1)[1]电路中的最大电流为
则为了提高实验的精确程度,在实验中电流表应选的是量程0~100mA的电流表A1。
(2)[2]闭合开关S前,电阻箱起到保护电路的作用,电阻箱的阻值应调整到最大,由电阻箱R0(阻值0~999.9Ω)规格可知,阻值应调整到999.9Ω。
(3)[3]根据实验图像可知,横截面积S相同的同种材料的电阻丝,接入长度L越长,电流的倒数越,电流I越小,根据可知在电电压一定时电阻R越大。
(4)[4]由图甲可知,电阻丝和电阻箱串联,由图乙可知当电阻丝接入0cm时其电阻为零,此时电阻箱的电阻为
当电阻丝接入10cm时其电阻为R,此时电路的总电阻为
则10cm电阻丝的电阻为
在横截面积和材料一定时,导体的电阻与导体的长度成正比,所以该电阻丝1cm长度的阻值为
14. 内能 A 不能 低于 B A
【解析】
(1)[1]由材料的第一段内容可知,LED灯工作时,自身温度升高,所以将电能转化为光能外,还转化为内能。
(2)[2]如图甲所示,铜片A吸收热量,由材料第二段内容可知,LED灯和铜片A紧密接触,使LED温度下降,能够延长LED灯的使用寿命。
[3]若将甲图中电换成交流电,电流的方向在周期性变化,铜片A和铜片B的吸放热情况也会周期性变化,此时不能对灯正常制冷。
(3)[4]电路的电流方向是从N型半导体经A流向P型半导体,则电荷移动的方向是从P型半导体流向N型半导体,此时铜片A放出热量,由材料的第三段内容可知,由于电荷在不同的材料中具有不同的能量,当它从高能量状态向低能量状态运动时放出热量;从低能量状态向高能量状态运动时吸收热量。所以,电荷的能量在N型半导体低于P型半导体。
(4)[5]由图乙可知,电压为5V时,温度为t5=50℃;电压为6V时,温度为t6=56℃;电压为7V时,温度为t7=58℃;电压为8V时,温度为t8=52℃。即t5<t8<t6<t7,所以电压为5V时,冷却效果最好,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
(5)[6]由材料的最后一段内容可知,LED灯的温度先下降,再上升,然后不变,断电后又再上升,然后下降,故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
15.(1);(2);(3);(4)实验③时滑动变阻器接入电路的那部分电阻丝温度高
【解析】
解:(1)灯泡L的额定电流为
(2)当灯泡L正常发光时,整个电路的电功率是
(3)移动滑片P,当滑动变阻器与灯泡L消耗的实际功率相等时,滑动变阻器连入电路的阻值为
(4)实验③时滑动变阻器接入电路的那部分电阻丝温度高,因为
所以实验③时接入电路的电阻丝更短,质量更小,又因为
所以工作相同时间产生的热量一样多,由
可知,质量小的电阻丝温度升得更高。
答:(1)灯泡L的额定电流是。
(2)当灯泡L正常发光时,整个电路的电功率是。
(3)移动滑片P,当滑动变阻器与灯泡L消耗的实际功率相等时,滑动变阻器连入电路的阻值为。
(4)设电路在实验③和实验④的状态下都工作1min,实验③时滑动变阻器接入电路的那部分电阻丝温度高,滑动变阻器接入电路中的电阻丝温度升得高。
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