人教版九年级全册第2节 串、并联电路电压的规律测试题
展开16.2串、并联电路中电压的规律
知识点扫描
知识点一:串并联电路电压的规律
(1)在串联电路中,总电压等于各导体两端电压之和。表达式:U=U1+U2+U3
(2)并联电路中,各支路两端的电压相等且等于电源电压。表达式:U=U1=U2=U3
知识点二:用串并联电路电压的规律求解电压
1.求串联电路各个用电器两端电压;
2.求并联电路各个支路用电器两端电压。
重点难点解读
探究串并联电路电压的特点实验解读
(一)探究串联电路中电压的规律
1.实验名称:探究串联电路中电压的规律
2.实验目的:练习使用电压表,探究串联电路的总电压跟各部分电路电压的关系。
3.实验器材:2节干电池(或学生电源),电压表(0~3V、0~15V),小灯泡3个(灯泡规格不同),开关,导线若干。
4.实验要求:
【提出问题】串联电路的总电压与各部分电路电压有什么关系?
【猜想与假设】串联电路的总电压可能等于各部分电路电压之和。
实验电路图
【设计实验和进行实验】
(1)检查器材,观察电压表的量程和分度值。
(2)连接串联电路(注意开关的正确状态)。
(3)闭合开关查看两灯是否发光。
(4)将电压表与L1灯并联,测出它两端的电压,记入表格中。
(5)将电压表与L2灯并联,测出它两端的电压,记入表格中。
(6)将电压表与整个L1 L2串联电路并联,测出串联电路的总电压,记入表格中。
(7)更换一只小灯泡,重复实验步骤(4)至(6)。
(8)断开开关,整理器材。
5.实验记录:
(1)接入电路中电压表的量程是,分度值是。
(2)测量数据:
实验次数 | L1灯两端的电压U1/V | L2灯两端的电压U2/V | 串联电路的总电压U/V |
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6.分析和论证:
实验结论:串联电路的总电压。
(二)探究并联电路中电压的规律
1.实验名称:探究并联电路中电压的规律
2.实验目的:练习使用电压表,探究并联电路的总电压跟各支路两端电压的关系。
3.实验器材:2节干电池(或学生电源),电压表(0~3V、0~15V),小灯泡3个(灯泡规格不同),开关,导线若干。
4.实验要求:
【提出问题】并联电路的总电压与各支路两端电压有什么关系?
【猜想与假设】并联电路的总电压可能等于各支路两端电压。
实验电路图
【设计实验和进行实验】
(1)检查器材,观察电压表的量程和分度值。
(2)连接并联电路(注意开关的正确状态)。
(3)闭合开关查看两灯是否发光。
(4)将电压表与L1灯并联,测出它两端的电压,记入表格中。
(5)将电压表与L2灯并联,测出它两端的电压,记入表格中。
(6)将电压表与整个L1 L2并联电路并联,测出并联电路的总电压,记入表格中。
(7)更换一只小灯泡,重复实验步骤(4)至(6)。
(8)断开开关,整理器材。
5.实验记录:
(1)接入电路中电压表的量程是,分度值是。
(2)测量数据:
实验次数 | L1灯两端的电压U1/V | L2灯两端的电压U2/V | 并联电路的总电压U/V |
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6.分析和论证:
实验结论:并联电路的总电压。
对点例题解析
知识点一:串并联电路电压的规律
【例题1】(2019湖南邵阳)小芳在“探究串联电路电压特点”的实验中,连接好了的实物电路图如图甲所示,请你协助完成:
(1)在方框内画出与图甲对应的电路图,并在电路图中标上L1、L2。
(2)在某次测量时,电压表的示数如图乙所示,此时灯L1两端的电压为 V。
(3)闭合开关后,小芳发现L1、L2均不发光,电压表有示数且大小接近3V,则电路中出现的故障可能是L1发生了 (选填“短路”或“断路”)。
(4)排除故障后,小芳在测量了灯L1两端的电压后,断开开关,然后将导线AE的A端松开,接到D接线柱上,测量灯L2两端的电压,这一做法会造成 。
【答案】(1)见解析图;(2)1.9;(3)断路;(4)电压表的正负接线柱接反。
【解析】从实物图中可以看出,电流从正极流出,依次经过开关、灯泡L2、L1,然后回到电源负极,电压表
并联在灯泡L1两端。据实物图判断出电压表的量程,而后判断出分度值,进而读出电压表的示数即可;
闭合开关灯泡不亮,原因有两个:断路或短路。具体原因从电流表、电压表有无示数判断故障;电学实验中,电压表并联在待测电路两端,电流从“+”接线柱流入,从“﹣”接线柱流出,不能接反了。
(1)由实物图分析可知,两盏灯串联,开关控制整个电路,电压表测量灯泡L1两端电压,画出相应的电路图如下:
(2)由图甲可知,电源由2节干电池串联组成,则电源电压大约3V,因此图乙电压表选用的是小量程,其分度值是0.1V,此时电压表的示数是1.9V。
(3)闭合开关S后,灯L1、L2均不发光,说明电路中可能有断路故障,而电压表的示数大小接近电源电压3V,说明此时电压表的正负接线柱与电源两极相连,故灯L1发生断路。
(4)如图,如果将AE导线的A端松开,接到D接线柱上来测量灯L2两端的电压,这样电流从电压表的“﹣”接线柱流入,从“+”接线柱流出了,即会造成电压表的正负接线柱接反。
知识点二:用串并联电路电压的规律求解电压
【例题2】(2019新疆模拟题)如图所示,在探究“串联电路电压的关系”时,闭合开关S后,电压表V1的示数是2.5V,V2的示数是3.8V,则电压表V3的示数是( )
A.1.3V B.2.5V C.3.8V D.6.3V
【答案】D
【解析】由电路图可知,两灯泡串联,电压表V1测L1两端的电压,电压表V2测L2两端的电压,电压表V3测电源的电压,
因为串联电路中总电压等于各分电压之和,所以电压表V3的示数即电源的电压为:U3=U1+U2=2.5V+3.8V=6.3V。
达标训练题
1.串联电路总电压等于各用电器两端电压_______;表达式为:U=U1+U2+U3;并联电路各支路两端电压都相等。表达式为:________。
【答案】之和;U=U1=U2=U3
【解析】串联电路总电压等于各用电器两端电压之和;表达式为:U=U1+U2+U3;并联电路各支路两端电压都相等。表达式为:U=U1=U2=U3
2.如图所示,在探究并联电路的电流、电压关系时,小明把阻值不等的两个灯泡接入电路中,用电流表测出通过A、B、C三点的电流分别为IA、IB、IC.用电压表测出两个灯泡和电源两端电压分别为UB 、UC 、 U。则IA、IB、IC三者之间的关系是______________;UB 、UC 、U三者之间的关系是______________.
【答案】IA=IB+IC ; U=UB =UC
【解析】并联电路中,各个支路电流之和等于干路电流,得到IA=IB+IC ;
并联电路中,各个支路两端电压等于电源电压,得到U=UB =UC 。
3.如图,电源电压为6V,闭合开关后,电压表的示数为4V,下列描述不正确的是 ( )
A. L1两端电压为2V B. L1两端电压为4V
C. L2两端电压为4V D.L1和L2两端电压之和为6V
【答案】B.
【解析】本题考查了串联电路的电压特点的应用,关键是电压表的正确使用和所测电路元件的判断,是一道基础题目.
因为电压表测L2两端的电压,
所以L2两端的电压U2=4V,
又因为L1、L2串联,则L1和L2两端电压之和为6V,
所以L1两端的电压为U1=U﹣U2=6V﹣4V=2V.
综上所述,选项ACD正确,B错误.
一、选择题
1.(2019四川达州)如图所示,甲、乙均为理想电表,当开关S闭合后灯L1、L2都能发光,下列说法中正
确的是( )
A.灯L1、L2是串联在电路中的
B.甲一定是电流表,乙一定是电压表
C.当L2短路时L1仍能发光
D.乙、甲两电表示数的比值与L1的阻值相等
【答案】B
【解答】(1)读图可知,开关S闭合后,要使灯L1和L2都能发光只有并联才行,因为电压表要并联在电路中,电流表要串联在电路中,所以电流从正极出发分两支,一支经灯泡L2回负极,另一支经电流表甲、灯L1回负极,所以甲一定是电流表,乙一定是电压表,故A错误,B正确。
(2)因为甲是电流表,当L2短路时,发生电源短路,L1不能发光,故C错误;
(3)乙是电压表,测量L2两端电压,甲是电流表,测量干路上的电流,因此乙、甲两电表示数的比值不等于L1的阻值,故D错误。
2.(2020福建模拟)如图所示电路中,当开关S闭合时,电压表V1、V2、V3的示数分别为U1、U2、U3,电流表A1、A2的示数分别为I1、I2(五块电表的读数均不为零),那么下列关系式正确的是( )
A.U2=U1═U3 I1=I2 B.U2=U1+U3 I1=I2
C.U3=U1+U2 I1=I2 D.U3=U1+U2 I1>I2
【答案】B
【解析】根据电流的路径判断电路的串并联,只有一条路径的是串联,否则为并联;
根据电压表与被测用电器并联、电流表与被测用电器串联判断电表测量的电路元件,根据串联电路的特点得出电表之间的关系。
由电路图可知,电流从电源的正极出发,依次经电流表A1、下面的电阻、上面的电阻、电流表A2回到电源的负极,即电路只有一条路径,两电阻串联,且两电流表均测电路中的电流;根据电压表与被测电路元件并联可知,电压表V1测下边电阻两端的电压,电压表V2测电源的电压,电压表V3测上面电阻两端的电压;根据串联电路中各处的电流相等可知,两电流表的示数关系:I1=I2,故D错误,因串联电路中总电压等于各分电压之和可,
所以三电压表的示数关系为:U2=U1+U3,故AC错误,B正确。
3.(2018贵阳)如图所示,在探究“串联电路电压的关系”时,闭合开关S后,电压表V1的示数是2.5V,V2的示数是3.8V,则电压表V3的示数是( )
A.1.3V B.2.5V C.3.8V D.6.3V
【答案】D
【解析】由电路图可知,两灯泡串联,电压表V1测L1两端的电压,电压表V2测L2两端的电压,电压表V3测电源的电压,
因为串联电路中总电压等于各分电压之和,所以电压表V3的示数即电源的电压为:U3=U1+U2=2.5V+3.8V=6.3V。
4.(2020海南模拟题)小明在“探究串联电压规律”的实验中,按如图的电路图连接实物,闭合开关,发现灯L1和L2都不亮,排除接触不良的因素后,小明用电压表逐一与元件并联,以查找故障。测量得出Uab=0;Ubc=0;Ucd=6V;如果电路只有一处故障,则故障可能为( )
A.L1断路 B.L1短路
C.L2断路 D.L2短路
【答案】C
【解析】 Uab=0,电压表外部断路,即电压表的正接线柱与电源正极连通,负接线柱与电源负极不连通;Ubc=0,电压表外部断路,即电压表的正接线柱与电源正极连通,负接线柱与电源负极不连通;Ucd=6V,电压表外部连通,即电压表的正接线柱与电源正极连通,负接线柱与电源负极连通;电压表所并联的灯泡L2断路。
二、填空题
5.(2018江苏盐城)如图所示,在探究串联电路的电压关系实验时,小明先用电压表测量了电阻R1两端的电压为1V,然后保持电压表接A点不动,将接B点的那一段导线改接到电路中的C点,电压表示数为3V。已知R1=5Ω,则电阻R2两端的电压为V, 通过R2的电流为A。如果他保持电压表接B点不动,将电压表接A点的那段导线改接到电路中的C点,这种接法是错误的,理由是。
【答案】2V;0.2A;电压表正负接线柱接反。
【解析】由电路图可知,电阻R1和电阻R2串联,电压表V测电阻R1电压,然后保持电压表接A点不动,将接B点的那一段导线改接到电路中的C点,电压表测的是电源电压。
电压表的正确使用规则:
(1)电压表要和被测的用电器并联。
(2)电流从电压表的正接线柱流入,从负接线柱流出。
(3)测量的电压不要超过电压表的所用量程。
由电路图可知,电阻R1和电阻R2串联,电压表V测电阻R1电压,然后保持电压表接A点不动,将接B点的那一段导线改接到电路中的C点,电压表测的是电源电压。则电阻R2两端的电压U2=U-U1=3V-1V=2V,
通过R2的电流等于通过R1的电流,I2=I1=U1/R1=1V/5Ω=0.2A.
为了测量灯泡L2两端的电压,他想将电压表接A点的那一段导线改接到电路中的C点,而保持电压表接B点的导线不动。这样电流从电压表的负接线柱流入,正接线柱流出,所以这种做法不正确。
- (2019齐齐哈尔模拟题)如图所示电路,开关S闭合后,两灯均发光,电压表测的是灯(选填“L1”或“L2”)两端电压。一段时间后,两灯均熄灭,但电压表有读数且示数较大,电流表无读数,则故障可能是( 选填“L1短路”.“L1断路”或“L2断路”)。
【答案】L1,L1断路
【解析】电压表测量对象可以用“短路法”或“去源法”进行初步判断,故障分析中,由电流表无示数可以初步判定电路肯定发生断路,再由电压表示数很大可以判定此时电压表串联进入电路,L2无故障,则发生断路的为L1灯泡。
三、实验探究题
7.(2020云南模拟)在“探究串联电路电压的特点”活动中。
(1)如右图所示,连接电路时,至少需要_______根导线;实验中应选择规格________(选填“相同”或“不同”)的小灯泡。
(2)在测L1两端电压时,闭合开关,发现电压表示数为零,原因可能是____________(填出一种即可)。
(3)小芳保持电压表的B四连接点不动,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?____________,理由是:____________。
(4)小明分别出AB、BC、AC间的电压并记录在如下表格中,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。请对小明的做法进行评价:____________,
改进方法是____________。
UAB/V | UBC/V | UAC/V |
2.6 | 1.8 | 4.4 |
【答案】见解析。
【解析】(1)根据电路图和元件的数量确定导线的数量,为了让实验具有普遍性,应该使用不同规格的灯泡进行实验。根据电路图可知:至少需要6根导线;实验中应该选择规格不同的小灯泡。
(2)此时可能是灯泡L1短路或者L2断路。在测L1两端电压时,闭合开关,发现电压表示数为零,原因可能是灯泡L1短路、L2断路、电压表接触不良等;
(3)这样操作会让电压表的正负接线柱接反,导致电压表的指针反偏。不能测量L2两端的电压;因为此时电压表的正负接线柱接反了,电压表的指针会反偏。
(4)为了使实验结论具有普遍性,应该更换不同规格的灯泡进行多次实验。
小明只测量了一次,实验数据没有普遍性,应该换用不同规格的灯泡,重复测量两次以上。
8. (2019内蒙古通辽模拟题)“探究串联电路的电压关系”的实验电路如图甲所示。
(1)为了使探究得出的结论具有普遍意义, L1、 L2应该选择 (选填“相同”或“不同”)的小灯泡。
(2)小明根据图甲连接好电路,闭合开关,电压表示数如图乙所示,为了使实验结果更准确,接下来他应该 。
(3)测出L1两端的电压后,小明断开开关,准备拆下电压表,改接在B、C之间。小聪认为小明的操作太麻烦,只需将与A点相连的导线改接到C点即可。小聪的办法是否正确?答: 。
(4)测量完成后,进行小组交流讨论。下表选录了四个小组的数据,你认为这些数据是否合理,请说明理由。答: 。
【答案】(1)不相同(2)换用小量程,重做实验(3)错误(或不正确)(4)因为实验存在误差,所以四组数据都合理
【解析】(1)两灯泡串联,要实相同的灯泡,两端电压相同,串联总电压等于一个灯泡两端电压的2倍。选择不同的灯泡,得出的结论是总电压等于两个灯泡两端电压之和,这样的结论有普遍意义。(2)电压表有两个量程,在灯泡两端电压不超过量程时,可以换用另一个小量程做实验,这样指针偏转明显,便于读数,结果更准确。(3)电压表接入电路中,必须让它的正接线柱与电源正极方向相接,负接线柱与电源负极方向相接。(4)实验中测量的数据都是有误差的,只要电路正确、操作正确,按照要求读数,测量结果都是合理的。
9.(2020兰州模拟题)在“研究串联电路电压的特点”实验中,小阳同学设计并连接了如图所示的电路,其中小灯泡L的额定电压为10V,电压表、电流表均选择了合适的量程且能正常使用。
(1)闭合开关S后,小阳发现电压表V2的示数为0V,而电压表V1、V3的示数均为12V,电流表也有示数。你认为出现这种情况的原因可能是。
(2)恢复正常后,闭合开关并移动滑动变阻器滑片,依次记录了以下几组数据。
次数 | U1(V1示数/V) | U2(V2示数/V) | U3(V3示数/V) |
1 | 2 | 10 | 12 |
2 | 4 | 8 | 12 |
3 | 6 | 6 | 12 |
分析以上实验数据,可以得出的结论是。
(3)完成并记录了第3次实验数据后,小阳想测量一下小灯泡的额定功率,结合题目信息,以下操作可以达到目的的是。
A.向左移动滑动变阻器滑片,使V1的示数为10V,同时读出电流表示数
B.向右移动滑动变阻器滑片,使V1的示数为10V,同时读出电流表示数
C.向左移动滑动变阻器滑片,使V2的示数为2V,同时读出电流表示数
D.向右移动滑动变阻器滑片,使V2的示数为2V,同时读出电流表示数
【答案】见解析。
【解析】(1)滑动变阻器短路(或R短路;电压表V2被短路;滑动变阻器的滑片滑在最左端;接线连在金属杆两端等)(2)串联电路两端总电压等于各串联导体两端电压之和(3)A
10.(2019佳木斯模拟题)物理课上,小明探究了串联电路中电压的规律,他还想知道并联电路中的电压有什么规律,于是在课后请你和他合作进行了以下探究:
(1)提出问题:并联电路中,各电灯两端的电压有什么关系?
(2)你的猜想是: ;理由是: .
(3)设计实验:图为两个灯泡并联的电路图,用电压表分别测量两个灯泡L1、L2以及电源两端的电压.请在图上添加测电压的电压表.所需的实验器材有: .
进行实验:按照电路图连接电路,进行实验测量,记录实验数据.
(4)分析论证:(只要求粗略地写出分析和论证的思路,即怎样得出结论的) .
(5)实验结论:两个灯泡L1、L2的电压和电源电压相等.
(6)实验评估:上述实验中,小明只进行了一次测量,得出的结论偶然性的机会很大.为了使实验结论具有普遍性,你将建议小明怎样做? .
(7)实验问答:如果电源电压为3V,那么根据探究的结论,灯L1的电压为 V,灯L2的电压为 V.结合实验结论分析:测量电压时,电压表为什么要与被测电路并联。
【答案】见解析。
【解析】 (2)并联电路中各电灯两端的电压相等、各个电灯并联在相同的两点间;
(3)电源、开关、导线、电灯、电压表;
(4)用电压表分别测量出电灯两端的电压U1和U2,并进行比较,若两者相等,即可得出猜想是正确的;
(6)改变电源电压小或小灯泡的规格,重做上述实验。
(7)3、3。
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