初中物理沪科版九年级全册第四节 电阻的串联和并联巩固练习
展开15.4 电阻的串联和并联
【知识梳理】
1.串联电阻相当于增大了导体的长度,因而串联电路的总电阻的阻值比任何一个分电阻的阻值都大。两个串联电阻的总电阻等于各分电阻之和。
2.并联电阻相当于增大了导体的横截面积,因而并联电路的总电阻的阻值比任何一个分电阻的阻值都小。两个并联电阻的总电阻的倒数等于两个分电阻的倒数之和。
【易错点】
并联的用电器越多,干路电流越大,电路中的总电阻越小。
【规律总结】
串联和并联电路规律的比较
【典例分析】
(2022·辽宁阜新·中考真题)如图所示,电源电压恒定,只闭合开关S2,电流表示数为0.3A,电压表示数为3V,R2阻值为 _____Ω;再断开开关S2,闭合开关S1、S3,电流表示数______(填“变大”“变小”或“不变”);当闭合开关S1、S2,断开开关S3时,电压表示数为______V。
【思路小结】根据开关的开闭情况画出等效电路图,然后结合串并联电路的电流、电压规律和欧姆定律解题。
【夺冠训练】
一、单选题
1.(2022·四川成都·九年级期末)如图所示,甲、乙两根铜棒的长度相同,乙的横截面积较大,把它们并联在电路( )
A.甲的电阻小于乙的电阻B.甲的电阻等于乙的电阻
C.总电阻大于甲的电阻D.总电阻小于乙的电阻
2.(2022·江苏江苏·九年级期末)如图表示阻值不同的两个电阻的电流强度随电压变化的I-U曲线,从图中可知错误的是( )
A.电阻不变时,电流与电压成正比
B.R1>R2
C.R1、R2串联后的总电阻的I-U曲线在区域Ⅲ
D.R1、R2并联后的总电阻的I-U曲线在区域Ⅰ
3.(2022·山东菏泽·九年级期末)有两个定值电阻,甲标有“16Ω,1.5A”,乙标有“20Ω,0.5A”,两电阻串联时,两端能加的最大电压是( )
A.18VB.57VC.34VD.40V
4.(2022·福建福州·九年级期中)现有两个电阻R1、R2,且R1>R2,下图中电路总电阻最小的是( )
A.B.
C.D.
5.(2022·甘肃·金昌市龙门学校九年级期末)以下几组电阻并联后总电阻最小的是( )
A.1Ω和10ΩB.2Ω和10ΩC.0.1和100ΩD.1Ω和100Ω
6.(2022·河北保定·九年级期末)如图所示电路,R1=R2=R3,开关都闭合时,A、B间的总电阻为6Ω。则当S1断开S2闭合时,AB间的总电阻为( )
A.6ΩB.9ΩC.12ΩD.18Ω
7.(2022·湖南岳阳·九年级期末)如图所示,电源电压保持不变,为使电流表的示数略有增加,则给R0( )
A.串联一个比R0小得多的电阻
B.串联一个比R0大得多的电阻
C.并联一个比R0小得多的电阻
D.并联一个比R0大得多的电阻
8.(2022·山东济宁·九年级期末)如图所示,电源电压不变,R1,R2为定值电阻且R1>R2.开关S闭合后,电流表示数最大的是
A.B.
C.D.
9.(2022·山东淄博·二模)如图甲所示,闭合开关后,在滑片P由a端向b端移动的过程中,电压表示数U随滑动变阻器的电阻R2变化的关系图象如图乙所示,下列说法错误的是( )
A.电源电压是6VB.R2的最大阻值是20Ω
C.R1的电阻是10ΩD.当滑片P移到中点时,电压表的示数是2V
10.(2022·四川巴中·中考真题)如图所示,电源电压保持不变,开关S闭合后,把滑动变阻器滑片P向左移动时,电路中电流表示数的变化情况( )
A.电流表A1示数变小,电流表A2示数变大
B.电流表A1示数变大,电流表A2示数变小
C.电流表A1示数变大,电流表A2示数变大
D.电流表A1示数变小,电流表A2示数变小
11.(2022·甘肃金昌·中考真题)如图所示,电源电压不变,电阻,闭合开关,小明在实验过程中仅记录了三只电表的示数,分别为1、4、5,但漏记了单位。关于所用电源的电压和电阻R1的阻值,下列判断正确的是( )
A.4V 2ΩB.5V 1ΩC.4V 1ΩD.2V 2Ω
二、填空题
12.(2022·河北·原竞秀学校九年级期末)有一个电铃,正常工作时的电流是0.5A,电压为6V,把它接在10V的电源上,使它正常工作,应给它 ___________联一个阻值为 ___________的电阻。
13.(2022·辽宁阜新·中考真题)如图所示,电源电压恒定,只闭合开关S2,电流表示数为0.3A,电压表示数为3V,R2阻值为 _____Ω;再断开开关S2,闭合开关S1、S3,电流表示数______(填“变大”“变小”或“不变”);当闭合开关S1、S2,断开开关S3时,电压表示数为______V。
14.(2022·安徽·马鞍山九年级期末)一种电工工具由一个小灯泡L和一个定值电阻R并联而成,通过L、R的电流跟其两端电压的关系如图所示。由图可得定值电阻R的电流为0.4A时,小灯泡L的阻值为 _____Ω;当把这个工具接在电压为2V的电路两端,L、R并联的总电流是 _____A。
15.(2022·湖南·衡阳市蒸湘区雅宸学校一模)如图甲是电阻A、B的I-U图像,B的阻值是_____Ω,按图乙将电阻A、B并联接入电源电压为2V的电路中,电流表A1的示数是_____A。
16.(2022·贵州六盘水·中考真题)如图所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S,当滑片P位于最右端时,电流表的示数为I1;当滑片P位于中点时,电流表的示数为I2,电压表的示数为7.2V。若I1∶I2=5∶8,则电源电压为 _____V。
17.(2022·浙江金华·八年级期末)如图所示电路,R1=10Ω,R2为未知电阻,电源电压不变。只闭合S1,电流表示数为0.3A;S1、S2均闭合,电流表示数为0.5A,此时通过R1的电流为 ___________A,R2的阻值为 ___________Ω。
18.(2022·湖南·安仁县思源实验学校九年级期末)如图所示,电路中R1=6Ω,闭合开关S,电流表A1的示数为1.2A,电流表A2的示数为0.3A。则R2的阻值是 ___________Ω,电源电压是 ___________V。
三、实验题
19.(2022·广东·佛山市高明区高明实验中学九年级期末)如图甲所示是“探究电流与电压、电阻关系”实验的实物连接图;
(1)在探究电流与电压的关系时,闭合开关,保持a、b间的电阻不变,移动滑动变阻器滑片的位置,测出对应的电流和电压,请根据表中的实验数据在图乙中画出电流随电压变化的图像___________。分析图像可以得出结论:导体的电阻一定时,导体的电流和两端的电压成___________;
(2)在探究电流与电阻的关系时,实验操作过程中如果只是把a、b间电阻由10Ω换成15Ω后,为保持___________表的示数不变,应将滑动变阻器的滑片向___________(选填“左”或“右”)移动;
(3)已知定值电阻的阻值为R,在电流表损坏的情况下,聪明的小聪设计如图丙的方法去测量未知电阻Rx的阻值:
①只闭合S1,读出电压表示数U1;
②只闭合S2,读出电压表示数U2,表达式Rx=___________。(用已知量和测量的量表示)
20.(2022·山东滨州·中考真题)如图甲所示,是某实验小组“探究电流与电阻的关系”的实物图。选用的实验器材是:电源(电压恒为3V)、电流表、电压表,电阻R有4个阻值(5、10、20、30)供选用,滑动变阻器(20;1A)、开关、导线若干。
(1)请用笔画线代替导线将图甲中的实物图连接完整_______;
(2)连接电路时,开关应保持_______;开关闭合前,滑动变阻器的滑片P应滑到_______(选填“A”或“B”)端;
(3)检查电路连接无误后闭合开关后,无论怎样移动滑动变阻器的滑片P,电流表几乎无示数,电压表有示数且不变,原因可能是_______;
A.R短路 B.R断路 C.滑动变阻器断路
(4)排除故障后继续实验,实验过程中,当把10电阻换成20电阻后,为保持_______(选填“电流表”或“电压表”)示数不变,滑片P应向_______(选填“A”或“B”)端移动。
(5)根据实验数据绘制了如图乙所示的图像,得出电流与电阻的关系是:_____________________;
(6)该小组用电流表和一个定值电阻,测量未知电阻的阻值。他们设计了如图丙所示的电路图,并进行如下实验操作:
①闭合S、断开S1,此时电流表的示数为;
②闭合S和S1,此时电流表的示数为;
③则=_________(用、、表示)。
四、计算题
21.(2022·吉林吉林·九年级期末)如图所示的电路中,电源两端电压保持不变,电阻丝R1的阻值为10Ω,R2的阻值为20Ω。当开关S闭合后,电压表的示数为4V。求:
(1)电流表的示数I;
(2)电源两端的电压U。
22.(2022·浙江杭州·八年级期末)在如图所示的电路中,L1和L2为两只灯泡,当开关闭合后电流表A1的示数为1A,A2的示数为0.4A,电压表的示数为6V,求:
(1)电源电压;
(2)通过灯泡L1的电流;
(3)L2的电阻。
串联电路
并联电路
电流
特点
串联电路中各处电流相等
并联电路的干路总电流等于各支路电流之和
电压
特点
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,且都等于电源电压
电阻
特点
串联电路的总电阻,等于各串联电阻之和;
若有n个相同的电阻R0串联,则总电阻为;
把几个导体串联起来相当于增大了导体的长度,所以总电阻比任何一个串联分电阻都大。
并联电阻中总电阻的倒数,等于各并联电路的倒数之和;若只有两个电阻R1和R2并联,则总电阻R总=;若有n个相同的电阻R0并联,则总电阻为;
把几个电阻并联起来相当于增加了导体的横截面积,所以并联总电阻比每一个并联分电阻都小。
分配
特点
串联电路中,电压的分配与电阻成正比
并联电路中,电流的分配与电阻成反比
电路
作用
分压
分流
实验次数
1
2
3
4
电压/V
0.5
1.0
1.5
2.0
电流/A
0.10
0.20
0.30
0.40
沪科版九年级
第十五章《探究电路》
15.4 电阻的串联和并联
【知识梳理】
1.串联电阻相当于增大了导体的长度,因而串联电路的总电阻的阻值比任何一个分电阻的阻值都大。两个串联电阻的总电阻等于各分电阻之和。
2.并联电阻相当于增大了导体的横截面积,因而并联电路的总电阻的阻值比任何一个分电阻的阻值都小。两个并联电阻的总电阻的倒数等于两个分电阻的倒数之和。
【易错点】
并联的用电器越多,干路电流越大,电路中的总电阻越小。
【规律总结】
串联和并联电路规律的比较
【典例分析】
(2022·辽宁阜新·中考真题)如图所示,电源电压恒定,只闭合开关S2,电流表示数为0.3A,电压表示数为3V,R2阻值为 _____Ω;再断开开关S2,闭合开关S1、S3,电流表示数______(填“变大”“变小”或“不变”);当闭合开关S1、S2,断开开关S3时,电压表示数为______V。
【答案】 10 变大 0
【解析】[1]只闭合开关S2时,R1与R2串联,电流表测电路中的电流,电压表测R2两端的电压,由可得,R2的阻值
[2]再断开开关S2,闭合开关S1、S3时,R1与R2并联,电压表测电源两端的电压,电流表测干路电流,因串联电路中总电阻大于任何一个分电阻,并联电路中总电阻小于任何一个分电阻,所以,R串˃R并,由可知,电路的总电流变大,即电流表的示数变大。
[3]当闭合开关S1、S2,断开开关S3时,电路为R1的简单电路,电流表测电路中的电流,此时R2和电压表被短路,则电压表的示数为0。
【思路小结】
根据开关的开闭情况画出等效电路图,然后结合串并联电路的电流、电压规律和欧姆定律解题。
【夺冠训练】
一、单选题
1.(2022·四川成都·九年级期末)如图所示,甲、乙两根铜棒的长度相同,乙的横截面积较大,把它们并联在电路( )
A.甲的电阻小于乙的电阻B.甲的电阻等于乙的电阻
C.总电阻大于甲的电阻D.总电阻小于乙的电阻
【答案】D
【解析】AB.因为甲、乙两铜棒材料相同、长度相同、横截面积不同,乙的横截面积大,所以甲的电阻大于乙的电阻,故AB错误;
CD.甲乙并联在电路中,根据并联电路中电阻的特点可知,电阻并联时相当于增大了导体的横截面积,总电阻会减小,则总电阻小于甲和乙的电阻,故C错误,D正确。
故选D。
2.(2022·江苏江苏·九年级期末)如图表示阻值不同的两个电阻的电流强度随电压变化的I-U曲线,从图中可知错误的是( )
A.电阻不变时,电流与电压成正比
B.R1>R2
C.R1、R2串联后的总电阻的I-U曲线在区域Ⅲ
D.R1、R2并联后的总电阻的I-U曲线在区域Ⅰ
【答案】B
【解析】A.两条图线都是过原点的直线,说明在电阻一定时,电流与电压成正比,故A正确,不符合题意;
B.从图像中可以看出,相同的电压下,通过R2的电流小,根据可得,R1<R2,故B错误,符合题意;
C.两电阻串联后,总电阻等于两电阻之和,总电阻比任一分电阻的阻值都大,由选项B分析可知,R1<R2时,R2对应的I-U曲线在R1对应的I-U曲线的下方,所以R1、R2串联后的总电阻的I-U曲线应在R2对应的I-U曲线的下方,因此其图像在区域Ⅲ中,故C正确,不符合题意;
D.两电阻并联后,总电阻小于任一分电阻,因此,R1、R2并联后的总电阻的I-U曲线应在R1对应的I-U曲线的上方,因此其图像在区域Ⅰ中,故D正确,不符合题意。
故选B。
3.(2022·山东菏泽·九年级期末)有两个定值电阻,甲标有“16Ω,1.5A”,乙标有“20Ω,0.5A”,两电阻串联时,两端能加的最大电压是( )
A.18VB.57VC.34VD.40V
【答案】A
【解析】串联电路中电流处处相等,所以若将两个电阻串联起来,为保证电阻工作安全,电路中的最大电流为0.5A,若取1.5A,则乙电阻会被烧坏。电路的总电阻
由欧姆定律可得,该串联电路两端允许加的最大电压
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
4.(2022·福建福州·九年级期中)现有两个电阻R1、R2,且R1>R2,下图中电路总电阻最小的是( )
A.B.
C.D.
【答案】B
【解析】根据串并联电路电阻的特征,当R1和R2串联时,电路总电阻为R1和R2之和,即串联电路总电阻大于任何一个分电阻,当R1和R2并联时,电路中总电阻小于任何一个分电阻,所以并联时电路中电阻最小。故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
5.(2022·甘肃·金昌市龙门学校九年级期末)以下几组电阻并联后总电阻最小的是( )
A.1Ω和10ΩB.2Ω和10ΩC.0.1和100ΩD.1Ω和100Ω
【答案】C
【解析】根据并联电阻的规律,并联的电阻为
A.两电阻并联的电阻为
B.两电阻并联的电阻为
C.两电阻并联的电阻为
D.两电阻并联的电阻为
故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
6.(2022·河北保定·九年级期末)如图所示电路,R1=R2=R3,开关都闭合时,A、B间的总电阻为6Ω。则当S1断开S2闭合时,AB间的总电阻为( )
A.6ΩB.9ΩC.12ΩD.18Ω
【答案】D
【解析】开关都闭合时,三个电阻并联
根据并联电路的电阻关系可知,A、B两点间的电阻
则
当S1断开S2闭合时,只有一个电阻R1连入电路,因此A、B两点间的电阻
故选D。
7.(2022·湖南岳阳·九年级期末)如图所示,电源电压保持不变,为使电流表的示数略有增加,则给R0( )
A.串联一个比R0小得多的电阻
B.串联一个比R0大得多的电阻
C.并联一个比R0小得多的电阻
D.并联一个比R0大得多的电阻
【答案】D
【解析】AB.由可知,要使电流表的示数增加,应减小电路中的总电阻,串联一个比R0小得多的电阻或串联一个比R0大得多的电阻,由电阻的串联可知总电阻增大,故AB不符合题意;
CD.并联电路中总电阻越并越小、小于任何一个分电阻,为使电流表的示数略有增加,应并联一个比R0大得多的电阻,故D符合题意,C不符合题意。
故选D。
8.(2022·山东济宁·九年级期末)如图所示,电源电压不变,R1,R2为定值电阻且R1>R2.开关S闭合后,电流表示数最大的是
A.B.
C.D.
【答案】C
【分析】并联电路的总电阻小于任何一个分电阻,串联电路的电阻大于任何一个分电阻;
根据欧姆定律知,电压一定时,电阻越小,电流越大.
【解析】A闭合开关后,电阻R1被短路,只有R2工作,此时电流表的示数为; B闭合开关后,电阻R1和电流表被短路,只有R2工作,则电流表的示数为0; C开关S闭合前,只有电阻R2工作,闭合开关后,两电阻并联,电流表测量干路的总电流,由并联电路的电流特点可得,电流表的示数为;D图,开关S闭合前,只有电阻R1工作,电流表测量R1的电流,闭合开关后,两电阻并联,电流表仍测量R1的电流,其示数为;综合分析可知C图中电流表的示数最大.故选C.
9.(2022·山东淄博·二模)如图甲所示,闭合开关后,在滑片P由a端向b端移动的过程中,电压表示数U随滑动变阻器的电阻R2变化的关系图象如图乙所示,下列说法错误的是( )
A.电源电压是6VB.R2的最大阻值是20Ω
C.R1的电阻是10ΩD.当滑片P移到中点时,电压表的示数是2V
【答案】D
【解析】由图甲所示电路图可知,定值电阻R1与滑动变阻器R2串联,电压表测定值电阻R1两端电压。
A.由图甲所示电路可知,当滑片在b端时,滑动变阻器R2的电阻为零,电路为R1的简单电路,电压表测电源两端电压,由图乙所示图象可知,电源电压U=6V,故A正确,不符合题意;
BC.当滑片位于a端时,R1与R2的最大阻值串联,由电阻的串联可知电路的总电阻最大,由可知电路中的电流最小,由U1=IR1可知R1两端的电压最小,即电压表的示数最小,由图乙所示图象可知,变阻器的最大阻值R2=20Ω,电压表的最小示数U1最小=2V,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以此时滑动变阻器两端的电压
U2=U-U1最小=6V-2V=4V
串联电路中各处的电流相等,即
I1=I2
R1=10Ω
故BC正确,不符合题意;
D.根据图乙可知,滑动变阻器的滑片在中点时电压表示数为
故D错误,符合题意。
故选D。
10.(2022·四川巴中·中考真题)如图所示,电源电压保持不变,开关S闭合后,把滑动变阻器滑片P向左移动时,电路中电流表示数的变化情况( )
A.电流表A1示数变小,电流表A2示数变大
B.电流表A1示数变大,电流表A2示数变小
C.电流表A1示数变大,电流表A2示数变大
D.电流表A1示数变小,电流表A2示数变小
【答案】C
【解析】开关S闭合后,电阻R与滑动变阻器并联,电流表A1测干路电流,电流表A2测通过滑动变阻器的电流,把滑动变阻器滑片P向左移动时,滑动变阻器接入电路的阻值变小,由可知,通过滑动变阻器的电流变大,即电流表A2示数变大,由于并联电路中各用电器独立工作,互不影响,所以流过电阻R的电流不变,并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以电流表A1示数变大。故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
11.(2022·甘肃金昌·中考真题)如图所示,电源电压不变,电阻,闭合开关,小明在实验过程中仅记录了三只电表的示数,分别为1、4、5,但漏记了单位。关于所用电源的电压和电阻R1的阻值,下列判断正确的是( )
A.4V 2ΩB.5V 1ΩC.4V 1ΩD.2V 2Ω
【答案】C
【解析】由电路图可知,两电阻并联,电压表测电源的电压,A2测干路电流,A1测R2支路的电流,并联电路中各支路两端的电压相等,根据欧姆定律可得
在1、4、5三个数中找到两个是四倍关系的数,即U=4V,I2=1A,则余下的一个数即为I=5A,所以,电源电压U=4V;并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,通过R1的电流
则R1的电阻值为
故ABD错误,C正确。
故选C。
二、填空题
12.(2022·河北·原竞秀学校九年级期末)有一个电铃,正常工作时的电流是0.5A,电压为6V,把它接在10V的电源上,使它正常工作,应给它 ___________联一个阻值为 ___________的电阻。
【答案】 串 8Ω
【解析】[1]串联电路具有分压的特点,已知电铃正常工作时两端的电压U0=6V,小于电源电压10V,因此需要串联一个电阻。
[2]由串联电路的电压特点可知,所需串联的电阻两端的电压
UR=U-U0=10V-6V=4V
串联电路中电流处处相等,由可知串联的电阻的阻值
13.(2022·辽宁阜新·中考真题)如图所示,电源电压恒定,只闭合开关S2,电流表示数为0.3A,电压表示数为3V,R2阻值为 _____Ω;再断开开关S2,闭合开关S1、S3,电流表示数______(填“变大”“变小”或“不变”);当闭合开关S1、S2,断开开关S3时,电压表示数为______V。
【答案】 10 变大 0
【解析】[1]只闭合开关S2时,R1与R2串联,电流表测电路中的电流,电压表测R2两端的电压,由可得,R2的阻值
[2]再断开开关S2,闭合开关S1、S3时,R1与R2并联,电压表测电源两端的电压,电流表测干路电流,因串联电路中总电阻大于任何一个分电阻,并联电路中总电阻小于任何一个分电阻,所以,R串˃R并,由可知,电路的总电流变大,即电流表的示数变大。
[3]当闭合开关S1、S2,断开开关S3时,电路为R1的简单电路,电流表测电路中的电流,此时R2和电压表被短路,则电压表的示数为0。
14.(2022·安徽·马鞍山九年级期末)一种电工工具由一个小灯泡L和一个定值电阻R并联而成,通过L、R的电流跟其两端电压的关系如图所示。由图可得定值电阻R的电流为0.4A时,小灯泡L的阻值为 _____Ω;当把这个工具接在电压为2V的电路两端,L、R并联的总电流是 _____A。
【答案】 5 0.8
【解析】[1]由图像可知,定值电阻R的电流为0.4A时,定值电阻两端的电压为4V,由于小灯泡L和定值电阻R并联,根据并联电路各支路电压相等可知小灯泡两端的电压也为4V,由图知此时通过小灯泡的电流为0.8A,根据欧姆定律知小灯泡L的阻值为
[2]由图像可知,当灯泡与R两端的电压为2V时,通过R的电流为0.2A,通过L的电流为0.6A,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,干路中的电流
15.(2022·湖南·衡阳市蒸湘区雅宸学校一模)如图甲是电阻A、B的I-U图像,B的阻值是_____Ω,按图乙将电阻A、B并联接入电源电压为2V的电路中,电流表A1的示数是_____A。
【答案】 10 0.6
【解析】[1]由图甲可知,当B两端的电压为3V时,流过B的电流为0.3A,根据欧姆定律可知,B的阻值是
[2]由图乙可知,两个电阻并联,并联电路中各用电器两端电压相等,当电源电压为2V时,流过A的电流为0.4A,流过B的电流为0.2A,电流表A1测的是干路电流,并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以干路电流为
即电流表A1的示数是0.6A。
16.(2022·贵州六盘水·中考真题)如图所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S,当滑片P位于最右端时,电流表的示数为I1;当滑片P位于中点时,电流表的示数为I2,电压表的示数为7.2V。若I1∶I2=5∶8,则电源电压为 _____V。
【答案】12
【解析】由图可知,R1、R2串联,电压表测量R2两端的电压;当滑片P位于最右端时,R2全部接入电路,此时电路中的总电阻
R=R1+R2
根据欧姆定律可知,电流表的示数
当滑片P位于中点时,R2一半接入电路,此时电路中的总电阻
R′=R1+R2
根据欧姆定律可知,电流表的示数
则电流表示数之比
解得
R2=3R1
此时R2两端的电压U2=7.2V,根据串联分压的特点可得
则R1两端的电压
根据串联电路的电压可知,电源电压
U=U1+U2=4.8V+7.2V=12V
17.(2022·浙江金华·八年级期末)如图所示电路,R1=10Ω,R2为未知电阻,电源电压不变。只闭合S1,电流表示数为0.3A;S1、S2均闭合,电流表示数为0.5A,此时通过R1的电流为 ___________A,R2的阻值为 ___________Ω。
【答案】 0.3 15
【解析】[1]由电路图可知,只闭合S1时,电路为R1的简单电路,电流表测电路中的电流,电源的电压为
U=I1R1=0.3A×10Ω=3V
[2]S1、S2均闭合时,R1与R2并联,电流表测干路电流,因并联电路中各支路独立工作、互不影响,且电源电压不变,所以,此时通过R1的电流仍为0.3A不变,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,通过R2的电流为
I2=I﹣I1=0.5A﹣0.3A=0.2A
所以,R2的阻值为
18.(2022·湖南·安仁县思源实验学校九年级期末)如图所示,电路中R1=6Ω,闭合开关S,电流表A1的示数为1.2A,电流表A2的示数为0.3A。则R2的阻值是 ___________Ω,电源电压是 ___________V。
【答案】 18 5.4
【解析】[1][2]由电路图可知,R1与R2并联,电流表A1测干路电流,电流表A2测R2支路的电流。根据并联电路中干路电流等于各支路电流之和可知,R1支路的电流为
I1=I-I2=1.2A-0.3A=0.9A
根据并联电路中各支路两端的电压相等和可得电源电压
U=U2=U1=I1R1=0.9A×6Ω=5.4V
R2的阻值为
三、实验题
19.(2022·广东·佛山市高明区高明实验中学九年级期末)如图甲所示是“探究电流与电压、电阻关系”实验的实物连接图;
(1)在探究电流与电压的关系时,闭合开关,保持a、b间的电阻不变,移动滑动变阻器滑片的位置,测出对应的电流和电压,请根据表中的实验数据在图乙中画出电流随电压变化的图像___________。分析图像可以得出结论:导体的电阻一定时,导体的电流和两端的电压成___________;
(2)在探究电流与电阻的关系时,实验操作过程中如果只是把a、b间电阻由10Ω换成15Ω后,为保持___________表的示数不变,应将滑动变阻器的滑片向___________(选填“左”或“右”)移动;
(3)已知定值电阻的阻值为R,在电流表损坏的情况下,聪明的小聪设计如图丙的方法去测量未知电阻Rx的阻值:
①只闭合S1,读出电压表示数U1;
②只闭合S2,读出电压表示数U2,表达式Rx=___________。(用已知量和测量的量表示)
【答案】 正比 电压 右
【解析】(1)[1][2]根据表格数据描点画出图像,如下图所示
据图像可知,为定值,所以,在电阻一定时,通过导体的电流和导体两端的电压成正比。
(2)[3][4]在探究电流与电阻的关系时,应该控制电阻两端的电压不变,当把定值电阻10Ω换成15Ω,闭合开关后,根据串联分压的知识,电阻两端的电压变大,则需增大滑动变阻器的阻值,降低定值电阻15Ω两端电压,由图甲知,滑动变阻器的下面接的是左边的接线柱,所以下一步的操作是:将滑动变阻器的滑片向右移动,使得电压表的示数保持不变。
(3)[5]如图丙知,①只闭合S1,两电阻串联,电压表测量Rx两端的电压,读出电压表示数U1;②只闭合S2,两电阻串联,电压表测量电源电压,读出电压表示数U2,根据串联电路中电压的规律可得定值电阻R两端的电压为
电路中的电流为
待测电阻的阻值为
20.(2022·山东滨州·中考真题)如图甲所示,是某实验小组“探究电流与电阻的关系”的实物图。选用的实验器材是:电源(电压恒为3V)、电流表、电压表,电阻R有4个阻值(5、10、20、30)供选用,滑动变阻器(20;1A)、开关、导线若干。
(1)请用笔画线代替导线将图甲中的实物图连接完整_______;
(2)连接电路时,开关应保持_______;开关闭合前,滑动变阻器的滑片P应滑到_______(选填“A”或“B”)端;
(3)检查电路连接无误后闭合开关后,无论怎样移动滑动变阻器的滑片P,电流表几乎无示数,电压表有示数且不变,原因可能是_______;
A.R短路 B.R断路 C.滑动变阻器断路
(4)排除故障后继续实验,实验过程中,当把10电阻换成20电阻后,为保持_______(选填“电流表”或“电压表”)示数不变,滑片P应向_______(选填“A”或“B”)端移动。
(5)根据实验数据绘制了如图乙所示的图像,得出电流与电阻的关系是:_____________________;
(6)该小组用电流表和一个定值电阻,测量未知电阻的阻值。他们设计了如图丙所示的电路图,并进行如下实验操作:
①闭合S、断开S1,此时电流表的示数为;
②闭合S和S1,此时电流表的示数为;
③则=_________(用、、表示)。
【答案】 断开 A B 电压表 A 电压一定时,电流与电阻成反比
【解析】(1)[1]电源电压为3V,那么定值电阻两端的电压必然小于3V,故电压表选择小量程,电压表并联在定值电阻两端,正接线柱接入,负接线柱接出,故如图所示:
(2)[2][3]连接电路时,为了保护电路,开关需要断开;滑动变阻器的滑片位于阻值最大处,故滑片需要位于A端。
(3)[4] A.若R短路,则电流表有示数,电压表没有示数,故A不符合题意;
B.若R断路,电压表测量电源电压有示数,电流表没有示数,故B符合题意;
C.若滑动变阻器断路,则电流表、电压表均没有示数,故C不符合题意。
故选B。
(4)[5][6]探究电流与电阻的关系,需要控制定值电阻两端的电压不变,故需要控制电压表的示数不变;当把10电阻换成20电阻后,根据串联分压,电阻变大,电阻两端的电压变大,大于控制的电压值,为了保证电压表的示数不变,定值电阻的两端的电压需要变小,则需要将滑动变阻器的两端的电压变大,需要将滑动变阻器往A端滑动。
(5)[7]根据图乙可知,是反比例函数,电流与电阻的乘积是一个定值,故结论为当电压一定时,电流与电阻成反比。
(6)[8] ①闭合S、断开S1,只有R0接入,此时电流表的示数为,故电源电压为
②闭合S和S1,此时两个电阻并联,电流表测量干路电流,电流表的示数为,通过导体的电阻的电流为
则待测电阻的阻值为
四、计算题
21.(2022·吉林吉林·九年级期末)如图所示的电路中,电源两端电压保持不变,电阻丝R1的阻值为10Ω,R2的阻值为20Ω。当开关S闭合后,电压表的示数为4V。求:
(1)电流表的示数I;
(2)电源两端的电压U。
【答案】(1)0.2A;(2)6V
【解析】解:(1)由图可知,电阻R1、R2串联,电压表测R2两端电压,电流表测电路中的电流,因为串联电路中,电流处处相等,所以电流表的示数等于通过电阻R2的电流,为
(2)因为电路中的电流为0.2A,且在串联电路中,电流处处相等,所以通过电阻R1的电流为
I1=I=0.2A
根据可得,电阻R1两端的电压为
U1=I1R1=0.2A×10Ω=2V
又因为在串联电路中,电源电压等于各用电器两端电压之和,所以电源两端的电压为
U=U1+U2=2V+4V=6V
答:(1)电流表的示数为0.2A;
(2)电源两端的电压为6V。
22.(2022·浙江杭州·八年级期末)在如图所示的电路中,L1和L2为两只灯泡,当开关闭合后电流表A1的示数为1A,A2的示数为0.4A,电压表的示数为6V,求:
(1)电源电压;
(2)通过灯泡L1的电流;
(3)L2的电阻。
【答案】(1)6V;(2)0.6A;(3)15Ω
【解析】解:由电路图可知,两灯泡并联,电压表测L1两端的电压,电流表A1测干路电流,电流表A2测L2支路的电流。
(1)因并联电路中各支路两端的电压相等,所以电源的电压
(2)因并联电路中干路电路等于各支路电流之和,所以通过灯L1的电流
(3)根据欧姆定律可得L2的电阻
答:(1)电源电压为6V;
(2)通过灯L1的电流是0.6A;
(3)L2的电阻为15Ω。
串联电路
并联电路
电流
特点
串联电路中各处电流相等
并联电路的干路总电流等于各支路电流之和
电压
特点
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,且都等于电源电压
电阻
特点
串联电路的总电阻,等于各串联电阻之和;
若有n个相同的电阻R0串联,则总电阻为;
把几个导体串联起来相当于增大了导体的长度,所以总电阻比任何一个串联分电阻都大。
并联电阻中总电阻的倒数,等于各并联电路的倒数之和;若只有两个电阻R1和R2并联,则总电阻R总=;若有n个相同的电阻R0并联,则总电阻为;
把几个电阻并联起来相当于增加了导体的横截面积,所以并联总电阻比每一个并联分电阻都小。
分配
特点
串联电路中,电压的分配与电阻成正比
并联电路中,电流的分配与电阻成反比
电路
作用
分压
分流
实验次数
1
2
3
4
电压/V
0.5
1.0
1.5
2.0
电流/A
0.10
0.20
0.30
0.40
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