15.2 电流和电路-九年级物理全册同步精品讲义+试卷（人教版）

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课时15.2 电流和电路（帮课堂）（解析版）【学习目标】1.认识电路；2.知道电流是如何形成的；3.知道电路的组成部分；4.了解电路常见元件符号；5.会画简单电路图；6.理解通路、断路和短路三种状态。【知识导图】【基础知识】知识点一、电流1.电流的形成（1）实验探究：让小灯泡亮起来实验状态开关闭合开关断开没有电池实验电路观察现象开关闭合，小灯泡发光开关断开，小灯泡不发光没有电池，小灯泡不发光总结（1）要使小灯泡发光，需要用导线将电池、小灯泡、开关连接起来形成闭合电路；（2）要使小灯泡发光，必须有电池（2）电流的形成1）由上面操作可知，闭合开关，小灯泡持续发光，说明有电荷持续流过小灯泡；2）导线、小灯泡的灯丝都是金属。金属中有大量的可移动的自由电子。没有电源时，金属内的自由电子的运动杂乱无章；接上电源之后，自由电子就会做定向移动，形成持续的电流；3）电路中有电流时，发生定向移动的电荷可能是正电荷，也可能是负电荷，还可能是正负电荷同时向反方向发生定向移动。2．获得持续电流的条件：①电路中有电源；②电路为通路。3．电流方向（1）物理学中，把正电荷移动的方向规定为电流的方向。（2）在电源外部，电流是沿着电源正极→开关→用电器→电源负极的方向流动的。（3）正负电荷定向移动都可以形成电流，但负电荷定向移动的方向与电流方向相反。“错误”的电流方向定义电流方向的定义对于金属导体而言是错误的，因为金属导体内正电荷在原子核内，不能自由移动，能够自由移动的是带负电的电子。造成这个错误的原因是在规定电流方向的时候，人们对物质结构还不是很了解，当时人们错误的认为所有电流都是由正电荷的定向移动形成的。不过方向是认为规定的，即使是错误的，实际上也不影响电流方向的分析判断，以金属导电为例，可以将正电荷作为参照物，则电子的移动方向就与电流方向相反，所以这个规定液已知沿用至今。【典例】关于电流方向下面说法正确的是（   ）。A．不同导体中电流方向的规定是不同的；B．电子定向移动的方向规定为电流方向；C．电路中电流方向是从电源的负极经用电器后流向正极；D．正电荷定向移动的方向规定为电流方向【答案】D。【解析】根据电流方向的规定：正电荷定向移动的方向为电流方向；电子带负电，所以电子定向移动的方向与电流方向是相反的，故AB错误，D正确；电路中电流方向总是从电源的正极出发，经过用电器，回到电源的负极的，故C错误。知识点二、电路的构成1.电路（1）电路就是用导线将电源、用电器、开关连接起来组成的电流路径叫电路。（2）一个简单的电路包括电源、用电器、开关、导线四种基本电路元件。如图所以：2.电路各元件作用 作用能量分析举例注意事项电源提供电能，使电路中有持续的电流将其他形式转化为电能干电池、发电机用电器标有“+”的接线柱与电源正极相连，标有“-”的接线柱与电源负极相连用电器利用电能工作的装置工作时将电能转化为其他形式能点灯、电炉、电视机、电冰箱等开关用来接通或断开电路，起控制电路通断作用—家中点灯开关、闸刀开关、声控开关、光控开关开关接入电路时应断开导线将电源、用电器、开关连接起来，形成电流的通路输送电能电脑的电源线、插座的电线、实验室中的各种导线导线要连接到电路元件接线柱上；不能导线将电源正负极直接连接起来特别提醒蓄电池、充电宝对外供电时，将化学能转化为电能，是电源；在给蓄电池、充电宝充电时，将电能转化为化学能，此时蓄电池和充电宝是用电器。【典例】如图所示，两个水果电池可以使发光二极管发光，将电能转化为________。金属片B是水果电池的____（选填“正极”或“负极”）；将发光二极管正、负极接线对调后，发光二极管不发光，此时水果电池的正、负极之间______（选填“有”或“没有”）电压。【答案】光能；负极；有。【解析】[1]两个水果电池可以使发光二极管发光，二极管是用电器，将电能转化为光能。[2]二极管有单向导电性，要使二极管发光，电源正极要与二极管的正极相连，图中二极管发光，说明二极管的连接是正确的，此时水果是这个电路里的电源，金属片A是水果电池的正极，金属片B是水果电池的负极。[3]现将二极管正负极接线对调，二极管不发光，是因为它的正负极接反了，说明二极管具有单向导电性，此时水果电池的正负极之间仍然有电压。知识点三、电路图1.电路图为了便于研究，人们用图形符号表示电路元件；用符号表示电路元件连接的图叫电路图。2.常见的电路元件符号3.电路图与实物图电路图与实物图是不同的。电路图是用规定的符号表示电路连接情况的图；实物图是用实物元件表示电路连接情况的图。画电路图时，决不能用实物元件充当元件符号。如图。4.画电路图时的注意事项(1)电路元件符号用统一规定的符号；(2)连线时应横平竖直，呈方形；(3)各元件符号不要画在拐角处，且导线尽量避免交叉；(4)线路要连接到位，中间不能有断点；(5)电路图中各元件符号的位置必须和实物电路的位置一致;(6)元件做好标注，如L、S等;(7)同一电路中涉及多个相同元件，加下标进行区别，如S1、S2等;(8)画电路图时，一般从电源的正极开始，沿电流的方向依次画出元件符号，并用导线连接起来。(9)导线交叉相连时要画实心点,实物图中导线不能交叉，电路图中导线可以交叉，但尽量不要交叉。【典例】请按照图所示的实物图画出电路图。（__________）【解析】在电源外部，电流从电源正极出发，分别经过两个灯泡，然后经过开关回到电源的负极，按照电流流过路径，分别画出电路元件，如下图：知识点四、通路、断路、短路1.电路的三种状态：通路、断路和短路电路状态定义特点通路正常接通的电路，即用电器能够工作的电路电路中有持续电流，用电器工作断路某处被切断的电路电路中无电流，用电器不工作短路直接用导线将电源的正负极连接起来的电路（1）用电器不工作，电路中有很大的电流，会损坏电源甚至烧坏导线的绝缘层，引发火灾；（2）电源短路时用电器不会被烧坏2.用电器被短接实验现象现象分析在实验电路中，小灯泡L1不发光，小灯泡L2发光，说明电路中仍然有电流，但电流没有从小灯泡L1中流过，而是从连接在小灯泡L1两端导线中流过，然后流过小灯泡L2，所以只有小灯泡L2发光归纳总结用电器两端被导线直接连通时，电流将流经外加导线而绕过该用电器，这种情况叫做用电器被短接3.用电器被短接与电源短路的区别与联系 用电器被短接电源短路区别用电器被短接时，用电器中无电流通过，被短接的用电器不工作电源短路时，电源、导线中会产生较大的电流，会烧坏导线和电源联系（1）某些情况下，用电器被短接时允许的，但电源短路绝对不允许发生；（2）当电路中只有一个用电器时，，如果该用电器被短接，闭合开关，就一定会造成电源短路4.常见断路、短路的原因电路故障产生原因结果断路开关未闭合，导线断裂、接头松脱等电路中无电流，用电器不工作短路电源短路：导线不经过用电器直接跟电源两极相连轻则烧坏导线和电源，重则引起火灾【典例】如图所示，当开关闭合、断开时，电路处于______状态，当开关、都闭合时，电路处于______状态。【答案】通路；短路。【解析】[1]当开关闭合、断开时，电流从电源正极流出，经过小灯泡、开关，回到电源负极，形成一闭合回路，故电路处于通路状态。[2]当开关、都闭合时，导线直接连接电源的两端，电路处于短路状态。【方法帮】题型一：电流的形成★易错警示我们规定正电荷移动的方向为电流方向，一般电路中能移动的电荷时自由电子，是负电荷，不要将负电荷移动的方向当成电流方向。【典例】如图所示，两个相同的验电器A和B，A带正电，B不带电，用带有绝缘柄的金属棒把A和B连接起来，下列说法不正确的是（　　）。A．A金属箔张角变小，说明它得到电子；B．B金属箔张角变大，说明两金属箔带上同种电荷；C．自由电子从B向A定向移动，形成瞬间电流；D．正电荷从A向B定向移动，形成瞬间电流【答案】D。【解析】AB、由题知，A带正电，B不带电，用带有绝缘柄的金属棒把A和B连接起来，则B上的一部分电子会通过金属棒转移到A上，A带的正电荷会减少从而张角变小，而B因为失去电子也带上了正电荷，B的两金属箔带上同种电荷使B金属箔张角变大，故AB正确；CD、用带有绝缘柄的金属棒把A和B连接起来时，自由电子会发生定向移动，从B移动到A，形成瞬间电流，故C正确，D错误。故选D。题型二：判断电路正误★易错警示判断电路的正误时，要注意电路的四个组成部分是否完整。对于一个简单电路来说，电源、开关、导线和用电器中缺少任何一个都属于错误电路，特别是对于没有电源开关的长明灯电路，因无法控制电路通断，也是错误电路。【典例】在如图所示的各电路中，开关闭合后，只有一盏小灯泡能发光的是（　　）。A． B．C． D．【答案】B。【解析】A．图中没有电源，故灯泡不能工作，故A不符合题意；B．图中灯泡L1被短路，只有一只灯泡可以工作，故B符合题意；C．图中闭合开关时，两灯泡均被短路，不发光，故C不符合题意；D．图中闭合开关时，两灯泡并联，都发光，故D不符合题意。故选B。题型三：电路图【角度1】根据实物图画电路图简单电路图的画法（1）替换法：先用电路元件的符号替换实物电路图中各元件，然后再整理成规范的电路图；（2）电流路径法：先找出电流的路径，再用笔画线将电流的路径表示出来，沿电流路径逐一画出相应的电路元件符号。【典例】根据如图所示的实物连线图，在虚线方框中画出对应的电路图。【解析】电流从正极开始分支，一支经灯泡L1，另一支经开关S2、灯泡L2，然后两支汇合共同经过S1回到电源负极。如图所示：【角度2】根据电路图连接实物图★易错警示（1）连接实物图时，连线尽可能清晰明了；（2）连线不能交叉，导线两端要连在接线柱上。两步连接实物图：（1）观察电路图，明确有哪些符号，找出对应的电路元件；（2）从电源的一极出发，一次把实物图中的各元件连接起来，直至电源的另一极。【典例】被丝绸摩擦过的玻璃棒由于______而带上正电，用这个玻璃棒去接触验电器的金属球，如图所示，验电器的两金属箔片由于带同种电荷相互______而张开，实验时发现金属箔片张开角度很小，说明玻璃棒______。【答案】失去电子；排斥；所带电荷量少。【解析】[1]根据正、负电荷的定义可知，用丝绸摩擦过的玻璃棒因为失去电子而带正电。[2][3]将被丝绸摩擦过的玻璃棒与验电器的金属球接触后，两金属箔片均会带上正电，因为同种电荷相互排斥，所以验电器的金属箔会张开；金属箔片张开角度很小,说明两者之间的作用力较小，而作用力的大小与电荷量的多少有关，即是玻璃棒所带电荷量少。【角度3】根据文字描述画电路图画电路图时，要注意电源、开关、导线、用电器符号要规范；电路图要横平竖直，比例适中，必要时候可以先画一个草稿，检查无误后再整理成规范的电路。【典例】如图是手电筒的结构示意图，请在虚线框内画出它的电路图．【解析】在手电筒中，按钮相当于开关，灯泡相当于用电器，干电池相当于电源，金属外壳和弹簧相当于导线，电路图如图：题型四：电路三种状态【典例】如图所示为小明连接的电路，他检查导线连接无误后，闭合开关S，发现两灯均不发光，于是他用一根导线分别连接到ab，bc，cd和ac两点，灯L1，L2均不发光，再用导线连接到bd两点时，灯L1发光，L2不发光，由此判定电路的故障是（　　）。A．灯L1与开关S均开路     B．灯L2与开关S均开路C．灯L1与开关S均短路     D．灯L2与开关S均短路【答案】B。【解析】L1与L2是串联电路，在电路中任意一处断开，则灯泡都不能工作；导线分别连接到ab，bc，cd和ac两点，灯L1，L2均不发光，说明电路都为断路；当导线并联在ac两点间时，灯L1，L2均不发光，说明cd间有断路，即灯L2开路；当导线并联在cd两点间时，灯L1，L2均不发光，说明灯L1开路或开关开路；当导线并联在bd两点间时，灯泡L1发光，说明灯L1正常，bd间发生断路，因此，电路故障为灯L2与开关S均开路。故选B。【中考帮】考点一：电路图与实物图的转化【典例】（2021·四川凉山彝族自治州）某保密室有三道门，关上一道门相当于闭合一个开关。只要有一道门没有关上红色和绿色的指示灯都会发光。当三道门都关上时，红灯会熄灭，只有绿灯会发光。请设计出符合要求的电路图画在虚线的方框内，并根据所设计的电路图在图中用笔画线将实物连接成符合要求的电路。（要求：连线不能交叉，线头接在接线柱上。）______、______【解析】只要有一道门没有关上红色和绿色的指示灯都会发光。当三道门都关上时，红灯会熄灭，只有绿灯会发光，即两灯串联，开关闭合时将红灯短路，如图所示：将电路图接成实物图，如图所示：中考考题要求同学们能将实物图转化成用电路符号表示的电路图，将抽象复杂的实物图通过电路模型概括化、简单化，这是物理核心素养的科学思维（模型构建）的体现。考点二：电路的三种状态【典例】（2021·湖北宜昌市）如图所示是小勇连接的实验电路，他检查导线连接无误后，闭合开关，发现灯泡L1、L2均不发光，于是他用一根导线来排査故障。当导线连接L1两端时两灯仍不发光，连接L2两端时L1发光、L2不发光。由此判断电路的故障是（  ）。A．L1断路 B．L2断路 C．L1短路 D．L2短路【答案】B。【解析】A．若L1断路不能形成闭合回路，所以电路中无电流，两个灯都不亮，当导线连接L1两端时L2发光L1不发光，故A不符合题意；B．若L2断路不能形成闭合回路，所以电路中无电流，两个灯都不亮，当导线连接L1两端时两灯仍不发光，连接L2两端时L1发光、L2不发光，故B符合题意；C．当L1短路时，L1不亮，L2亮，故C不符合题意；D．当L2短路时，L2不亮，L1亮，故D不符合题意。故选B。中考考题要求同学们能通过简化的电路模型，对出现的现象进行综合分析和推理，判断出电路故障的类型和位置，这是物理核心素养的科学思维（科学推理）的体现。【作业帮】一、基础练（知识巩固）1.关于电路的说法错误的是（　　）。A．电源是提供电压的装置，电压是使自由电荷定向移动形成电流的原因；B．电路接通后，电流方向一定是从电源正极流向电源负极；C．给ipad充电时，是将电能转换为化学能的过程；D．电路中想要有电流需要同时具备两个条件：有电源，电路是通路【答案】B。【解析】A．电源是提供电压的装置，可用来提供持续稳定电流，是使自由电荷定向移动形成电流的原因，故A正确，A不符合题意；B．电路接通后，在电源外部，电流从电源的正极通过用电器流向电源的负极；在电源内部，电流从电源的负极流向电源的正极，故B错误，B符合题意；C．给ipad充电消耗电能，产生化学能，即是将电能转化为化学能的过程，故C正确，C不符合题意；D．有电流产生的条件是：有电源，电路是闭合的，故D正确，D不符合题意。故选B。2.如图所示是电扇中的一个自动保护装置：当电扇不慎被碰发生倾斜或倾倒时，小球就会向一侧滚动使电路断开，起到保护电扇的作用，由此判断，这个保护装置在电扇电路中的作用相当于(   )。A．开关    B．导线    C．电源    D．用电器【答案】A。【解析】由图知，当电扇没有倾斜时，能够正常工作，说明电路是通路状态；当电扇发生倾斜或倾倒时，小球就会向一侧使电路断开，风扇不能工作，处于断路状态。说明小球能够控制风扇的工作状态，相当于开关。3.如图所示电路，闭合开关S，灯泡L1、L2都发光．现将一根导线接在该电路中的某两个接线柱上，会导致两灯同时熄灭的是(    )。A．a和b    B．c和d    C．e和f    D．g和h【答案】D。【解析】用电器中有电流通过时，用电器能够工作；将用电器两端用导线直接连接，会造成用电器短路，用电器不能工作．A．导线连接a、b两接线柱，灯泡L2被短路，只有灯泡L1工作，故不符合题意；B．导线连接c、d两接线柱，灯泡L1被短路，只有灯泡L2工作，故不符合题意；C．导线连接e、f两接线柱，相当于闭合开关，两灯都能发光，故不符合题意；D．导线连接g、h两接线柱，电源短路，两灯都不能发光（即两灯同时熄灭），故符合题意。4.如图所示，当开关S闭合时，两只小灯泡能同时发光的正确电路是（　　）。A．B．C．D．【答案】B。【解析】A．当开关S闭合时，一只小灯泡短路，两只小灯泡不能同时发光，故A错误；B．当开关S闭合时，两只小灯泡串联，两只小灯泡能同时发光，故B正确；C．电路中没有电源，两只小灯泡都不能发光，故C错误；D．当开关S闭合时，两只小灯泡都短路，两只小灯泡都不能发光，故D错误。故选B。5.如图所示，请根据左侧电路图，用铅笔代替导线连接右侧实物图。（_____）【解析】由电源正极出发依次连接开关，灯L2，灯L1，回到电源负极，再将电压表并联在开关与灯L2两端，如下图：6.根据如图1所示的实物连线图，在图2的方框内画出对应的电路图。【解析】根据电流流向法，电流从电源的正极出发依次经过两个灯泡、开关回到负极，电路图如图所示：7.根据电路图用笔画线把电路元件连接起来。【解析】采用“电流流向法”，电流从电源正极出发，依次串联开关S2、灯泡L2、开关S1回到电源的负极，再将灯泡L1并联在灯泡L2和开关S2的两端即可，如图所示：二、综合练（能力提升）8.（2022·四川自贡）小谢在做实验时，先连成如图所示的电路，闭合开关并观察灯泡亮暗情况后，再闭合开关，小谢看到的现象是（　　）。A. 两只灯泡一直都不亮 B. 两只灯泡一直亮C. 两只灯泡开始都亮，后来不亮 D. 两只灯泡开始都亮，后来不亮【答案】D。【解析】由电路图可知，闭合开关S1后，L1、L2串联，都发光；再闭合开关S2，S2与其相连的导线将灯泡L1短路，L1熄灭，L2仍然发光。故选D。9.（2022·四川成都） 实验小组的同学连接了四个电路（如图）来探究开关的控制作用，下列判断正确的是（　　）。A. 甲电路中，开关S只控制L1 B. 乙电路中，闭合开关S，两灯都亮C. 丙电路中，闭合开关S，L1亮，L2不亮 D. 丁电路中，断开开关S，L1不亮，L2亮【答案】D。【解析】A．由图可知，此时两灯串联，故开关S可以同时控制L1和L2，故A错误；B．由图可知，闭合开关后，灯泡L1将被短路，不会发光，故B错误；C．由图可知，闭合开关后，电流从电源的正极直接流回电源的负极，两灯均被短路，均不亮，故C错误；D．由图可知，断开开关S后，此时只有L2接入电路，故L1不亮，L2亮，故D正确。故选D。10.（2022·四川达州）某船上装有平衡警示电路，其中S为重力开关，金属片M可绕O点自由转动。当船水平时，M在a、b中间；当船左倾到一定程度时，绿灯亮、电铃响；当船右倾到一定程度时、红灯亮、电铃响。请完成电路图。【解析】当船左倾到一定程度时，重力开关M与a接通，此时绿灯亮、电铃响，则将绿灯和电铃接入电路中；当船右倾到一定程度时、重力开关M与b接通，此时红灯亮、电铃响，则将红灯和电铃接入电路中。两种情况下电铃都响，则电铃在干路中，红灯、绿灯单独工作，互不影响，则红灯和绿灯并联，如图所示：三、培优练（挑战自我）11．（2021·陕西中考真题）楼道里常用一种自动控制的照明灯：楼道光线充足时无论是否有声音，照明灯都不发光；光线很暗并且有一定响度的声音时，照明灯就发光（光线很暗时光控开关闭合；有一定响度的声音时，声控开关闭合）。请根据以上要求在虚线框内将图中的电路连接完整。（____）【解析】题干要求在无光或灯管较暗且有声音时灯泡才发光，而其它情况均不发光，所以需同时满足两个条件才行，根据题干条件，即两个开关均闭合时小灯泡才发光，由此可以推断出两个开关是与小灯泡串联的，据此连接电路图，如图所示：12．（2021·贵州安顺市）如图所示实物电路，请用笔画线代替导线按要求完成电路连接。要求：灯L1、L2串联，电压表只测量L1两端的电压，不考虑电压表量程的选择，导线不交叉。【解析】由题意知，灯L1、L2串联，所以将灯L1、L2首尾连接，电压表测灯L1两端的电压,所以电压表与L1并联，电路连接如图所示： 13．（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接电源“+”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．电源没电    B．开关断路    C．灯泡断路  D．灯泡短路【答案】B。【解析】将M接电源“+”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，且电源有电，故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。