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2025年中考物理一轮复习讲与练专题15 电流 电压 电阻(知识梳理+典例+练习)(教师版)
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二、新课标要求
3.4.2 知道电压、电流和电阻。
3.4.3 会使用电流表和电压表。
3.4.4 探究并了解串联电路和并联电路中电流、电压的特点。
三、知识梳理与典例
一、电流
1. 电流的强弱
(1)电流I:表示电流强弱的物理量。
(2)电流的单位
①在国际单位制(SI)中:安培,简称安,符号A。
②常用单位有毫安(mA)、微安(μA)。
③单位换算:1安=1000毫安 1毫安=1000微安
2. 常见的电流
3. 电流的测量
(1)电流表:测量电流大小的仪表,符号:
(2)电流表的主要结构:刻度盘、指针、接线柱(3个)、调零螺母等。
(3)电流表的量程与分度值
实验用电流表有三个接线柱、两个量程:
(1)接“-”和“0.6”接线柱时,量程为0~0.6A,分度值为0.02A;
(3)接“-”和“3”时,量程为0~3A,分度值为0.1A。
4. 电流表的使用
(1)要三“看清”:看清量程、分度值;指针是否指在零刻度线上;正负接线柱;
(2)必须将电流表和被测的用电器串联(电流表相当于一根导线);
(3)必须让电流从红色(或标识“+”号)接线柱流进,再从黑色(或标识“-”号)接线柱流出。若接反了,指针会反向偏转,损坏表;
(4)必须正确选择电流表的量程(如不知道量程,应该选较大的量程,并进行试触);
(5)不允许把电流表直接连到电源的两极!否则,电流表将被损坏。
试触法:先把电路的一线头和电流表的一接线柱固定,再用电路的另一线头迅速试触电流表的另一接线柱,若指针摆动很小(读数不准确),说明选的量程偏大,需换小量程;若超出量程说明选的量程偏小(电流表会烧坏),则需换大量程。
5. 电流表的读数
(1)明确所选量程;
(2)明确分度值(每一小格表示的电流值);
(3)由指针位置读出示数,先大格后小格。
二、串、并联电路中电流的规律
1. 串联电路的电流规律
(1)规律:串联电路中,各处的电流相等。
(2)表达式:I=I1=I2=I3=……=In
2. 并联电路电流的规律
(1)规律:并联电路中,干路电流等于各支路电流之和。
(2)表达式:I=I1+I2+I3+……+In。
【例题1】在用电流表测电流的实验中:
(1)如图乙是电流表的表盘示意图;
①电流表的刻度盘上的字母A,表示______;②电流表有______个量程,选用“-”、“0.6A”
两个接线柱时,电流表的分度值为______A,能测量的最大电流为______A;
③选用“-”、“3A”两个接线柱时,电流表的分度值为____A,能测量的最大电流为______A;
(2)在实验中:
①连接电路时由于不知电流大小,电流表量程应选用______法确定;
②若某同学连接的电路如图甲所示,则电流表测的是灯______的电流。合上开关后电流表的示数如图乙所示,则通过该灯的电流是______A;③只要改动一根导线就可测总电流,请在图中用“×”号指出需改动的导线,并在图中画出改接的导线_________。
【答案】(1)①电流表;②2,0.02,0.6;③0.1,3;(2)①试触;②L2,0.46;③见解析。
【详解】(1)①电流表的刻度盘上标有字母A,表示仪表用于测量电流。
②由图知,电流表有两个量程,选用“﹣”、“0.6A”两个接线柱时,电流表的分度值为0.02A,能测量的最大电流为0.6A。
③选“﹣”、“3A”两接线柱时,分度值为0.1A,能测量的最大电流3A.
(2)①连接电路时,电流表量程应选用试触法确定。②图甲两灯并联,电流表测灯L2的电流。图乙,电流表使用0~0.6A量程,电流是0.46A。③要测干路电流,应将电流表接在干路上,改接电路如图所示.
【例题2】如图所示,能直接测出通过灯L2电流的电路是( )
【答案】D。
【详解】A.两灯是并联,电流表接在干路,测的是总电流,A不符题意;
B.两灯是并联,电流表和灯L1串联,但电流从电流表的负极流入,正极流出,这是错误的接法,故B不符合题意;
C.两灯并联,电流表和灯L1串联,测的是通过灯L1电流,故C不符题意;
D.两灯是并联,电流表和灯泡L2串联,接法是正确的,能直接测出通过灯L2电流,故D符合题意。故选D。
【例题3】如图所示的电路中,用甲、乙两只电流表测量电路中的电流,以下说法中正确的是( )
A.甲表测的是通过小灯泡L2的电流B.乙表测的是通过小灯泡L2的电流
C.甲表与小灯泡L2并联 D.甲表测的是干路中的电流
【答案】A。
【详解】分析该图可知,两个灯泡并联,甲电流表与灯泡L2串联,测量的是L2的电流,乙电流表测量的是干路电流,故A正确,BCD错误。 故选A。
【例题4】按图甲中的电路图,将图乙中的实物连成电路(电流表选用0~3A量程)。
【答案】见图。
【解析】由电路图可知,两灯泡并联后再与电流表、开关、电源串联组成电路,从电源的正极出发,依次串联开关、电流表、灯泡L1回到电源的负极,然后把灯泡L2并联在灯泡L1两端,电流表选用0~3A量程,如图所示。
三、电压
1. 电压的概念
(1)用类比法理解电压的作用
电压是使自由电荷定向移动形成电流的原因;电源是给用电器两端提供电压。
(2)电压的单位
国际单位:伏特,简称伏,符号V。
常用单位:千伏(kV)、毫伏(mV)等。
单位换算: 1kV=103V,1V=103mV
(3)常见的电压值
一节干电池的电压为1.5V;一节铅蓄电池的电压为2V;手机电池的电压为3.7V;家庭电路的电压为220V;对人体安全的电压为不高于36V。
2. 电压表
(1)作用:测量电路两端的电压。
(2)电压表的电路符号: 。
(3)电压表的构造:三个接线柱(两个红色的为正接线柱、一个黑色的为负接线柱)、表盘、指针、调零螺丝等。
(4)电压表的量程与分度值
电压表的构造 电压表的示数
实验室用电压表有三个接线柱,两个量程:
①使用“-”与“3”接线柱时,量程为0~3V,分度值为0.1V。
②使用“-”与“15”接线柱时,量程为0~15V,分度值为0.5V。
(5)电压表的读数
明确所选电压表的量程;确定电压表的分度值;由指针位置读出示数,先大格后小格。如图所示,电压表的量程0~15V;分度值为0.5V;示数为2.5V。
3. 电压表的使用
(1)使用前进行调零。使用电压表前应该先观察指针,是否指在零刻度线上,若不指在零刻度线,则调零旋钮使指针指在零刻度线。
(2)电压表与被测用电器并联。
(3)电压表的“+”接线柱靠近电源的正极,“-”接线柱靠近电源的负极。
(4)被测电压不能超过电压表的最大量程。
4. 使用电压表常见的错误
(1)接线柱接反,电压表指针反偏;
(2)量程选择不合理:①指针偏角较小,电压表量程选择过大;②指针偏转超过最大刻度,电压表量程选择偏小。
(3)电压表串联接入电路,此时测电源电压。
四、串、并联电路中电压的规律
1. 串联电路的电压规律
(1)串联电路中电源两端电压等于各用电器两端电压之和。数学表达式:U=U1+U2。
(2)串联电池组的电压
串联电池组两端的电压等于每节电池两端电压之和,即U=1.5V×n(n为电池节数)
2. 并联电路电压的规律
(1)并联电路的电压规律
并联电路中电源两端电压与各支路用电器两端电压相等。数学表达式: U=U1=U2。
(2)并联电池组的电压
当把几节相同的新干电池并联时,并联电池组两端的电压等于一节干电池两端的电压,即
U=U1=1.5 V。
【例题1】在学习电学时,小鲁结合图(甲)、(乙)作出以下类比,其中不正确的是( )
A.开关类似于阀门,可以控制电路通断
B.电源的作用类似于水泵,使电路两端形成电压
C.水压使水管中形成水流;类似地,电压使电路中形成电流
D.电流类似于水流,电源外部电流方向从电池负极经用电器到正极
【答案】D。
【详解】A.阀门可以控制水的流动,开关类似于阀门,可以控制电路通断,故A正确;
B.水泵使两边水出现水压,电源的作用类似于水泵,使电路两端形成电压,B正确;
C.水压使水管中水流动形成水流;电压使电路中电荷定向移动形成电流,故C正确;
D.电流类似于水流,在电源外部,方向从电池正极经用电器到负极,故D错误,符合题意。故选D。
【例题2】如图所示电路中,闭合开关S后,电压表V1的示数为12V,电压表V2的示数为5V,下列说法正确的是( )
A.电压表V2测量电源和灯L1两端的电压 B.电源电压为12V
C.灯L1两端电压为5V D.灯L2两端电压为7V
【答案】B.
【详解】A.由电路图可知,闭合开关S,两灯泡串联,电压表V1测电源的电压,电压表V2测L2两端的电压,故A错误;
B.电压表V1的示数为12V,则电源的电压U=12V;故B正确;
CD.电压表V2的示数为5V,则L2两端的电压U2=5V
因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,L1两端的电压
U1=U﹣U2=12V﹣5V=7V 故CD错误。 故选B。
【例题3】在如图(a)所示电路中,当闭合开关后,两个电压表指针偏转均为图(b)所示,则电阻R1和R2两端的电压分别为( )
A.1.2V,4.8V B.6V,1.2V C.1.2V,6V D.4.8V,1.2V
【答案】D
【详解】由图可知:V1测的是电源电压;V2测的是R2两端的电压,即V1的示数应大于V2的示数;而两个电压表的指针偏转角度相同,所以V1选的量程应是0~15V,其分度值是0.5V,读数(即电源电压)为6V;V2选的量程应是0~3V,其分度值是0.1V,读数(即R2两端的电压)为1.2V;由串联电路电压规律有,电阻R1两端的电压为U1=U﹣U2=6V﹣1.2=4.8V。故选D。
五、电阻
1 . 电阻
(1)概念:在物理学中,用电阻表示导体对电流阻碍作用的大小。用字母R表示。
(2)单位
①国际单位:欧姆,简称欧,符号Ω.
②常用单位:千欧(kΩ)、兆欧(MΩ).
换算关系:1 kΩ =103 Ω 1MΩ =103kΩ.
(3)电阻器:在电子技术中,我们常用到有一定电阻值的元件——电阻器,也叫做定值电阻。电路图中用符号 表示。
(4)对电阻的理解
①导体的电阻越大,表示导体对电流的阻碍作用越大。在相同的电压下,导体对电流的阻碍作用(电阻)越大,电路中的电流越小。
②导体的电阻是导体本身的一种性质,由自身情况决定。不管这个导体是否连入电路,是否有电流通过,也不管它两端的电压是否改变,导体对电流的阻碍作用(电阻)总是不变的。
(5)一些物体的电阻值
2. 影响电阻大小的因素
(1)影响电阻大小的因素
导体的电阻与导体的长度、横截面积、材料和温度有关。
在材料、横截面积相同时,导体越长,电阻越大。在材料、长度相同时,导体的横截面积越大,电阻越小。在长度、横截面积相同时,导体的材料不同,电阻不同。在一定条件下,金属导体的电阻随温度的升高而增大。
(2)半导体:导电性能介于导体和绝缘体之间,称做半导体。例如锗、硅等。利用半导体材料可以制作二极管、三极管。如果把很多二极管、三极管和电阻、电容等元件直接做在硅单晶片上(俗称芯片),就成了集成电路。
(3)超导现象:某些物质在很低的温度时,如铝在-271.76°C以下,铅在-265.95°C以下,电阻就变为0,这就是超导现象。
六、变阻器
能改变接入电路中电阻大小的元件叫做变阻器。常见的有:滑动变阻器、电阻箱、电位器。
1. 滑动变阻器
(1)结构:电阻线,接线柱ABCD、金属杆、滑片P等。
变阻器结构 结构示意图 变阻器符号
(2)原理:改变接入电路中电阻丝的长度来改变电路的电阻。
(3)结构示意图和符号
A、B、C、D分别表示四个接线柱,P表示滑片。元件符号如图所示。
(4)铭牌上各物理量的意义:
例如,一滑动变阻器标有“20Ω 1A”,其中“20Ω”表示变阻器的最大电阻是20欧;“1A”表示允许通过的最大的电流是1A。
(5)滑动变阻器的接法
①滑动变阻器应按照“一上一下”的方式接入电路中。
②关键是确定滑动变阻器的下端接线柱,上端两个接线柱中任何一个连入电路,接法是等效的。
③滑片向靠近下接线柱的方向移动,电阻变小,滑片向远离下接线柱的方向移动,电阻变大,可简记为:“近下电阻变小,远下电阻变大”。
(6)滑动变阻器常见两种错误的接法
①把接线柱C、D连入电路。把C、D接线柱连入电路,相当于一条导线,连入电路的阻值为0,移动滑片不能改变电阻。
②把接线柱A、B连入电路。将A、B接线柱接入电路时,电流要经过全部电阻线,此时变阻器连入电路的电阻值为变阻器的最大阻值,相当于一个定值电阻,移动滑片不能改变电阻。
2. 电阻箱
(1)电阻箱的特点
电阻箱由若干个不同阻值的定值电阻,按一定的方式连接而成,是一种可以调节电阻大小并且能够显示出电阻阻值的变阻器。
(2)电阻箱的读数
使用时,把两个接线柱接入电路,调节旋盘就能得到0 ~×××××Ω(通常为9999.9Ω)之间的任意阻值。各旋盘对应的指示点的示数乘以面盘上标出的倍数,加在一起,就是接入电路的阻值。
如图所示电阻箱接入电路的阻值为=3000+600+8=3608Ω.
(3)插孔式电阻箱
插入式电阻箱的工作原理为:把铜塞插进去,靠铜棒来短接下面的电阻,电流不从电阻丝走了使之失去作用来调整电阻大小的;缺点是阻值不能连续变化,只能是几个固定阻值电阻的组合数。
如图所示电阻箱接入电路的阻值为1+2=3Ω.
3. 电位器及其应用
滑动变阻器一般只在实验室中应用。有些家用电器(如收音机)音量调节的器件也是一种变阻器,通常称为电位器。
(1)机械式电位器
如图所示是机械式电位器,由内部构造图可知,电位器在电路相当于滑动变阻器的作用。
电位器 电位器结构图 电位器原理
如图所示,把A和B两个接线柱串联接入收音机电路,当顺时针旋转时,接入电路中的电阻变大,电流变小,音量变小,反之音量变大。
(2)数字电位器
数字电位器是一种用数字信号控制阻值的器件(集成电路)。与机械式电位器相比,数字电位器具有可程序控制改变阻值、耐震动、噪声小、寿命长、抗环境污染等重要优点,因而,已在自动检测与控制、智能仪器仪表、消费类电子产品等许多重要领域得到应用。
(3)变阻器在生产和生活中的一些应用实例
亮度可变的台灯、转速可变的电风扇、舞台用到的调音台、汽车油量表、称重仪、测高仪等。
【例题1】关于导体的电阻,下列说法正确的是( )
A.导体的电阻由其两端的电压和通过导体的电流共同决定
B.导体通电时有电阻,不通电时没有电阻
C.导体的电阻越大,表明导体的导电能力越强
D.导体电阻越小,对电流的阻碍作用越小
【答案】D。
【详解】AB.电阻是导体本身的一种性质,与导体两端的电压和通过的电流无关,导体通电时有电阻,不通电时也有电阻,故AB错误;
C.导体的电阻越大,表明导体的导电能力越差,故C错误;
D.电阻是指导体对电流的阻碍作用,导体电阻越小,对电流的阻碍作用越小,故D正确。 故选D。
【例题2】滑动变阻器可以改变接入电路中电阻的大小。使用时移动滑片,改变的是滑动变阻器接入电路中电阻丝的( )
A.材料 B.横截面积 C.长度 D.电流方向
【答案】C。
【详解】导体的电阻受导体的材料、长度、横截面积、温度的影响;滑动变阻器的原理是通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻。故C符合题意,ABD不符合题意。故选C。
【例题3】电位器实质是一种变阻器,如图是电位器的结构和连入电路的示意图,A、B、C是接线柱。当滑片向A端旋转时,连入电路的电阻( )
A.变大 B.变小 C.不变 D.先变大后变小
【答案】B
【详解】由图可知,A、B接线柱接入电路中,则从滑片到A点这部分电阻片接入电路中,当滑片向A端旋转时,电阻片接入电路中的长度变短,则连入电路的电阻变小,故B符合题意,ACD不符合题意。故选B。
【例题4】关于材料,下列说法正确的是( )
A.铜、铝、陶瓷都是很好的导体
B.电加热器最适合用超导体材料制成的
C.导体和绝缘体没有绝对界限,绝缘体有时可以变成导体
D.发光二极管是一种半导体材料,只要接入电路就可以发光
【答案】C。
【详解】A.铜、铝是很好的导体,陶瓷是绝缘体,故A错误;
B.电加热器的发热体是用电阻率大的材料制成的,故B错误;
C.导体和绝缘体没有绝对界限,在一定的条件下,绝缘体有时可以变成导体,故C正确;
D.发光二极管是一种半导体材料,它具有单向导电性,正向接通才可以发光,故D错误。 故选C。
【例题5】如图甲为调光台灯,乙为该调光台灯的简单电路图,在电路图的M、N两点之间接入一个滑动变阻器,使得滑片P向右移动时,灯泡的亮度变亮,则下列方法中正确的是( )
A.A接M,B接N B.C接M,D接N
C.A接M,D接N D.B接M,C接N
【答案】C.
【解析】AB.滑动变阻器使用时应采用一上一下的接线方式。全部接在上方或下方接线柱,移动滑片均不能起到改变阻值大小的作用。故AB错误;
C.当A接M,D接N时,滑片P向右移动,滑动变阻器接入电路的电阻丝变短,阻值变小,该串联电路的电流变大,小灯泡变亮。故C正确;
D.当B接M,C接N时,滑片P向右移动,滑动变阻器接入电路的电阻丝变长,阻值变大,电路的电流变小,小灯泡变暗。故D错误。
故选C。
四、实验专题
一、探究串联电路中各处电流的关系
【实验目的】探究串联电路中各处电流的关系。
【实验器材】规格不同的灯泡若干、电流表、电源、开关、导线若干。
【设计实验】实验电路如图所示,将电流表分别接入电路中的A、B、C三点,读出电流表的示数,并进行比较;换用不同规格的灯泡重复上述步骤,再测量两次。
【实验步骤】
(1)根据电路图连接实物电路,连接时开关处于断开状态。
(2)将电流表分别接入电路中的A、B、C三点,如下图所示,检查电路无误后闭合开关,读出电流表在A、B、C三点的示数,记录在表格中。
(3)换用不同规格的灯泡重复上述步骤,再测量两次。
【实验结论】串联电路中的电流处处相等。即IA=IB=IC
【实验注意事项】
(1)注意正确连接电流表;
(2)运用试触法合理地选择电流表的量程;
(3)连接电路时,应将电流表作为一个用电器来看待,依次按顺序连接。
(4)多次实验的目的:避免出现偶然性,寻找普遍规律。
二、探究并联电路中干路电流与各支路电流的关系
【实验目的】探究并联电路中干路电流与各支路电流的关系。
【实验器材】规格不同的灯泡若干、电流表、电源、开关、导线若干。
【设计实验】实验电路如图所示,将电流表分别接入电路中的A、B、C三点,读出电流表的示数,并进行比较;换用不同规格的灯泡重复上述步骤,再测量两次。
【实验步骤】
(1)根据电路图连接实物电路,连接时开关处于断开状态。
(2)电流表分别接入电路中的A、B、C三点,如图所示,检查电路无误后,闭合开关,读出电流表在A、B、C三点的示数,记录在表格中。
(3)换用不同规格的灯泡或电源重复上述步骤,再测量两次。
【实验数据】
【实验结论】并联电路中干路电流等于各支路的电流之和,即IA=IB+IC
三、探究串联电路中用电器两端的电压与电源两端电压的关系
【设计实验】
(1)实验器材:规格不同的灯泡若干、电压表、电源、开关、导线若干。
(2)设计实验电路并画出电路图,如图所示。选用不同(相同/不同)规格的小灯泡L1、L2连接电路。根据电源电压选择电压表的量程。
(3)将电压表的两端分别连到A与B、B与C、A与C,测量电压U1、U2、U。改变两个小灯泡的规格,重做上述实验。
【进行实验】
(1)根据电路图连接电路,闭合电键,测出AB两点间(即L1两端)的电压并记录;
(2)根据电路图连接电路,闭合电键,测出BC两点间(即L2两端)的电压并记录;
(3)根据电路图连接电路,闭合电键,测出AC两点的电压(电源两端电压)并记录;
(4)实验数据
实验次数
L1两端电压
UAB/V
L2两端电压UBC/V
电源两端电压UAC/V
1
1.8
1.2
3.0
2
1.1
1.9
3.0
3
1.4
1.6
3.0
【分析论证】
实验结论:分析实验数据可得结论:串联电路中电源两端电压等于各用电器两端电压之和.
数学表达式: U=U1+U2
【交流与评估】
(1)采用不同规格的小灯泡多次测量的目的是使实验结论具有普遍性,防止偶然性。
(2)换用不同规格的小灯泡时,各小灯泡两端的电压会发生改变,但电源两端的电压(总电压)是不变的。
四、探究并联电路各支路用电器两端的电压与电源两端电压的关系
【设计实验】
(1)设计实验电路并画出电路图。选用不同(相同/不同)规格的小灯泡L1、L2连接电路。根据电源电压选择电压表的量程。
(2)将电压表的两端分别连到L1两端、L2两端和电源两端,测量电压U1、U2、U。改变两个小灯泡的规格,重做上述实验。
【进行实验】
(1)测灯L1两端的电压并记录;
(2)测灯L2两端的电压并记录;
(3)测电源两端电压并记录。
(4)实验数据
实验
次数
L1两端电压
U1/V
L2两端电压
U2/V
电源两端电压U/V
1
2.9
2.9
2.9
2
2.8
2.8
2.8
3
2.8
2.8
2.8
【分析论证】
实验结论:并联电路中电源两端电压与各支路用电器两端电压相等。数学表达式:U=U1=U2
【交流与评估】
(1)当电路中有多个用电器并联时,此结论仍然成立,表达式为U1=U2=U3=…=Un=U。
(2)当把几节相同的新干电池并联时,并联电池组两端的电压等于一节干电池两端的电压,即U=U1=1.5 V。
③采用不同的方法多次进行实验的目的是得出普遍规律,防止结论的偶然性。
五、探究影响电阻大小的因素
【设计实验】
(1)实验中用到的方法
①控制变量法:在探究电阻的大小可能与导体的材料、导体的长度、导体的粗细、导体的温度有关时,利用控制变量法去探究每一个因素对电阻大小的影响。
②转换法:在电源电压不变的情况下,通过电流表的示数或灯泡亮度来判断导体电阻的大小。
【进行实验】
(1)实验器材:电源(电池或蓄电池)、导线、规格不同的镍铬合金丝、锰铜合金丝、电流表、灯泡、开关、酒精灯、日光灯丝等。
(2)进行实验
①根据所研究的问题连接如图所示的实物图。
探究导体的电阻与长度、粗细、材料及温度的关系
②选用长度和横截面积相同的锰铜合金丝a和镍铬合金丝b,分别将它们接入电路,观察电流表的示数,记入表格中。
③选用横截面积相同,长度不同的两根镍铬合金丝b和c,分别将它们接入电路,观察电流表的示数,记入表格中。
④选用长度相同,横截面积不同的两根镍铬合金丝b和d ,分别将它们接入电路,观察电流表的示数,记入表格中。
⑤探究导体的电阻与温度的关系
控制导体的材料、长度、横截面积相同,导体的温度不同。用酒精灯给日光灯丝加热,观察灯泡的亮暗情况及电流表的示数,记入表格中。
(3)数据收集
【分析论证】
(1)电阻与导体的材料、长度、横截面积的关系
①由实验次数1与2可得:在导体的长度和横截面积相同时,导体的电阻与导体的材料有关。
②由实验次数2与3可得出:在导体的材料和横截面积相同时,导体的长度越长,电阻越大。
③由实验次数2与4可得出:在导体的材料和长度相同时,导体的横截面积越大,电阻越小。
(2)金属导体的电阻与温度的关系:同一灯丝的电阻随温度的升高而增大。
(3)实验结论
导体的电阻与导体的长度、横截面积、材料和温度有关。
在材料、横截面积相同时,导体越长,电阻越大。在材料、长度相同时,导体的横截面积越大,电阻越小。在长度、横截面积相同时,导体的材料不同,电阻不同。在一定条件下,金属导体的电阻随温度的升高而增大。
【例题1】如图是“探究串联电路的电流规律”的实验电路图。
(1)实验中,选择两个小灯泡的规格最好是______(选填“相同”或“不同”);
(2)连接电路时开关要______,连好后检查电路是否连接正确,闭合开关前要进行______;
(3)上表是某同学实验中的一组数据:指出上述表格所记录的数据中,明显错误的数值是_____,造成错误的原因可能是______;
(4)改正错误后得到串联电路的电流规律是______;
(5)你认为这个实验的设计中的问题是______。
【答案】(1)不同;(2)断开,试触;(3)1.5,把0~0.6A的量程误按0~3A的量程读数;(4)串联电路中电流处处相等;(5)实验次数太少,得出的结论不具有普遍性。
【详解】(1)为得出普遍性的规律,实验中,选择两个小灯泡的规格最好不同。
(2)为保护电路,连接电路时开关要断开,连好后检查电路是否连接正确,闭合开关前要进行试触。
(3)根据串联电路各处的电流都相等,明显错误的数值是1.5;根据电流表大小量程之比为5∶1,造成错误的原因可能是:把0~0.6A的量程误按0~3A的量程读数了。
(4)改正错误后,得到串联电路的电流规律是:串联电路中的电流处处相等。
(5)只根据一组数据得出的结论有偶然性,为得出普遍性的规律要多次测量。实验设计中的问题是实验次数太少,得出的结论不具有普遍性。
【例题2】在“探究串联电路电压的特点”的活动中。
(1)如图所示,连接电路时,开关必须______ ;实验中应选择规格_____(选填“相同”或“不同”)的小灯泡比较合理;
(2)小芳保持电压表的B连接点不动,只断开A连接点,并改接到C连接点上,测量L2两端电压,她能否测出L2两端电压?______;
(3)小红分别测出AB、BC、AC间的电压并记录在表格中,分析实验数据得出结论:串联电路总电压等于各部分电路两端电压之和。小青认为小红的做法是错误的,原因和改进方法是____。
【答案】(1)断开,不同;(2)否;(3)见解析。
【详解】(1)如图所示,连接电路时,为保护电路,防止短路,开关必断开。
为得出普遍性的规律,实验中应选择规格不同的小灯泡比较合理。
(2)已测出L1两端的电压,与A相连的为电压表正接线柱,与B相连的为电压表的负接线柱,小芳保持电压表的B连接点不动,只断开连接点,并改接到C连接点上,测量L2两端电压,她不能测出L2两端电压;理由是电压表正负接线接反了。
(3)小红分别测出AB、BC、AC间的电压并记录在表格中,分析实验数据得出结论:串联电路总电压等于各部分电路两端电压之和。小青认为小红的做法是错误的,原因是:实验次数太少,得出的结论有偶然性。改进方法是应更换不同规格的小灯泡进行多次实验。
【例题3】在探究影响导体电阻大小的因素中,小明猜想导体电阻大小可能与下列因素有关:
A.导体的材料 B.导体的长度 C.导体的横截面积
为验证上述猜想,他用如图所示的器材进行实验,①②④横截面积相同,③横截面积最大。
(1)该实验中,通过观察_________(选填“电流表示数”或“灯泡亮度”)来反应电阻的大小,这种物理研究方法是_______;
A.转换法 B.控制变量法 C.等效潜代法
(2)选用①②两根导体分别接入电路进行实验,可验证猜想______(选填猜想因素选项“A”、“B”或“C”);
(3)选用①④两根导体分别接入图中M、N两点间,闭合开关电流表的示数不同,可知在导体的长度和横截面积相同时,导体电阻大小跟导体的_______有关;
【答案】(1)电流表示数;(2)A;(3)材料。
【详解】(1)实验中通过电流表示数的大小来反映电阻的大小,采用的是转换法。故选A。(2)选用①②两根导体,材料、横截面积相同,长度不同,可验证导体电阻与长度的关系,即验证猜想B。
(3)选用①④两根导体,长度、横截面积相同,材料不同,探究的是电阻大小与材料的关系;电流表的示数不同,可知在导体的长度和横截面积相同时,导体电阻大小跟导体的材料有关。
五、综合练习
1. 下列说法中正确的是( )
A.串联电路各处的电流也可能不相等
B.通过两灯的电流相等,则两灯一定是串联的
C.并联电路中各支路中的电流一定相等
D.并联电路中干路中的电流一定大于任一支路中的电流
【答案】D
【详解】 A.在串联电路中,电流处处相等,故A错误;
B.若两灯的规格相同,并联时通过两灯的电流也相等,所以,通过两灯的电流相等,两灯不一定是串联的,故B错误;
CD.因为并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以干路电流一定大于任一支路中的电流,但各支路电流与支路中的用电器有关,所以各支路中的电流不一定相等,故C错误,D正确。
故选D。
2. 如图所示实物图,请用笔画线代替导线将电路图连接完整。要求:原有导线不能改变也不能与之交叉;电压表V1测量灯泡L1和L2串联后两端的总电压,量程要恰当;滑动变阻器的滑片P向右移动时,灯泡变暗。
【答案】见右图。
【详解】电源为2节干池,总电压为3V,故电压表应接入0~3V的量程,电压表测两灯的总电压,故与灯泡L1和L2串联后两端并联,滑动变阻器的滑片P向右移动时,灯泡变暗,表明电流变小,接入电路中电阻变大,故滑动变阻器应接入下端左边的接线柱,如图所示.
3. 如图是一种调光台灯电位器(滑动变阻器)的内部结构示意图,a、b、c是它的三个接线柱。要求:旋钮带动滑片顺时针转动时,灯泡变亮请完成该电路的连接。
【答案】见右图。
【详解】电位器应与灯泡串联接入电路中;旋钮带动滑片顺时针转动时,灯泡变亮,说明电路中的电流变大,则电路的总电阻应变小,电位器接入电路中的电阻应变小,由图可知,将b和c两接线柱接入电路后,顺时针旋转旋钮时,电阻丝连入电路中的长度变短,其阻值变小,电路中的电流变大,灯泡变亮,如图所示。
4. 如图所示的实验电路,闭合开关S后,小灯泡L1、L2的电流分别是0.2A、0.3A,电流表A、A1的示数分别是( )
A.0.5A,0.2A B.0.5A,0.3AC.0.2A,0.3A D.0.3A,0.2A
【答案】A。
【详解】因为两灯泡并联,电流表A测干路的电流,电流表A1测灯L1的电流,并联电路中干路电流等于各支路电流之和,闭合开关S后,小灯泡L1、L2的电流分别是0.2A、0.3A,所以电流表A1的示数为0.2A;电流表A的示数为I=I1+I2=0.2A+0.3=0.5A
故BCD不符合题意,A符合题意。故选A.
5. 如图甲所示电路中,电流表A1与A2指针指示的位置均为图乙,求:
(1)电流表A1的读数是多少;
(2)电流表A2的读数是多少;
(3)通过灯L1电流是多少?
【答案】(1)2.4A;(2)0.48A;(3)1.92A。
【详解】(1)(2)由图可知,闭合开关后,两灯并联,电流表A1测干路电流,电流表A2测L2支路电流,并联电路中干路电流等于各支路电流之和,因此电流表A1接入的是大量程,分度值为0.1A,读数为2.4A;电流表A1接入的是小量程,分度值为0.02A,读数为0.48A。
(3)因为并联电路中干路电流等于各支路电流之和,因此通过灯L1电流为
I1=I-I2=2.4A-0.48A=1.92A
6. 如图所示,用电压表分别测量L1两端的电压U1、L2两端的电压U2以及L1、L2串联的总电压U,请根据表盘读数回答下列问题:
(1)L1两端的电压U1是多大?
(2)L2两端的电压U2是多大?
(3)L1、L2串联的总电压U是多大?
(4)电源电压是多大?
【答案】(1)1.3V;(2)1.7V;(3)3V;(4)3V。
【详解】(1)V1的示数为1.3V,因此L1两端的电压U1是1.3V;
(2)V2的示数为1.7V,因此L2两端的电压U2是1.7V;
(3)由于两灯泡串联,根据串联电路两端电压等于各部分电压之和,可知L1、L2串联的总电压U=U1+U2=1.3V+1.7V=3V
(4)电源电压等于L1、L2串联的总电压,所以电源电压是3V。
7. 如图所示电路,闭合开关S1、S2,小灯泡L1和L2正常发光,电流表和电压表均有示数。下列关于电路的分析不正确的是( )
A.灯L1与灯L2并联 B.电压表测量灯L1两端的电压
C.只断开开关S1,灯L2正常发光 D.电流表测量电路总电流
【答案】D.
【详解】A.由图可知,闭合开关S1、S2,灯L1与灯L2并联,故A正确,不符合题意;
B.由图可知,电压表并联在灯泡L1两端,所以电压表测量灯L1两端的电压,故B正确,不符合题意;
C.由图可知,闭合开关S1、S2,灯L1与灯L2并联,两灯独立工作互不干扰,所以若只断开开关S1,灯泡L2不受影响,将会正常发光,故C正确,不符合题意;
D.由图知,电流表与灯泡L2串联,电流表测的是通过灯L2的电流,故D错误,符合题意。
故选D。
8. 小组同学用如图所示的电路和表中的金属丝探究“导体的电阻跟哪些因素有关”。
(1)为了探究电阻与长度的关系,应选择编号为______的两根金属丝,先后接入A、B间,通过观察____________来比较金属丝电阻的大小;
(2)选择编号为3和4的两根金属丝,先后接入A、B间,发现接入3号金属丝时灯泡的亮度比接入4号时的更暗,说明4号金属丝的阻值更______(选填“大”或“小”),这实验表明:在其他条件相同时,_______________,电阻越大;
(3)在我国城乡许多地区进行输电线路的改造,将原来细的铝质输电线换成较粗的铝质输电线,这样就______(选填“增大”或“减小”)了输电线的电阻。
【答案】(1)3、5,灯泡的亮暗;(2)小,导体横截面积越小;(3)减小.
【详解】(1)为探究电阻与长度的关系,要控制两金属丝的材料和横截面积相同,长度不同,所以应选编号为3、5两根金属丝。该实验通过观察灯泡的亮暗来比较金属丝电阻的大小,这种方法是转换法。
(2)编号为3、4的两根电阻丝,材料、长度相同,而横截面积不同;3号电阻丝的横截面积比4号小,接入电路时灯泡暗,说明电路中电流小,则3号电阻丝的电阻比4号大;所以通过实验得到的结论是:在材料、长度相同的情况下,导体横截面积越小,电阻越大。
(3)细的铝质输电线换成较粗的铝质输电线,导线的横截面积增大了,电阻值减小了。
计算器电源的电流
约100μA
半导体收音机电流
约50mA
手电筒中的电流
约200mA
家庭节能灯电流
约100mA
家用电冰箱电流
约1A
家用空调电流
约5A
雷电电流
约2×105A
水压
电压
图示
分析
抽水机提供水压形成水流
电源提供电压形成电流
小灯泡
约10欧
人体
约几千欧
白炽灯
约800欧
电流表
约0.1欧
热水壶
约50欧
电压表
约几十兆欧
实验序号
A处电流/A
B处电流/A
C处电流/A
1
0.20
0.20
0.20
2
0.28
0.28
0.28
3
0.30
0.30
0.30
实验序号
A处电流/A
B处电流/A
C处电流/A
1
0.38
0.26
0.12
2
0.48
0.20
0.28
3
0.46
0.16
0.30
电流表的位置
A
B
C
电流I/A
0.3
0.3
1.5
UAB/V
UBC/V
UAC/V
1.9
2.6
4.5
编号
材料
长度/m
横截面积/mm2
1
钢丝
0.5
0.1
2
铁丝
0.5
0.1
3
镍铬合金丝
0.5
0.1
4
镍铬合金丝
0.5
0.2
5
镍铬合金丝
0.1
0.1
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