1、 中考科学 （通用专用） 专题八 电路基础和欧姆定律 考点一 串、并联电路 1.(2020浙江温州,13,4分)小明家的智能锁需通过“密码+指纹”两次识别成功才能开锁。第一次识别成 功时S1闭合,发声器发出声音,但不开锁;第二次识别成功时S2闭合,有电流通过电动机,开锁成功。下 列电路设计符合要求的是( ) 答案答案 A 根据题意可知,闭合开关S1,只有发声器工作;两个开关都闭合时,有电流通过电动机,这说明两 个开关都闭合时,电动机才会工作。A项,由图可知,闭合开关S1,只有发声器接入电路,发声器工作,再闭 合S2,电动机和发声器并联接入电路中,有电流通过电动机,符合要求;B项,由图可知,闭合
2、开关S1,发声器 没有接入电路,发声器不工作,两个开关都闭合,发声器和电动机都工作,不符合要求;C项,由图可知,发声 器和电动机并联接入电路中,两个开关并联,只要闭合任意一个开关,发声器和电动机都工作,不符合要 求;D项,由图可知,闭合开关S1,只有电动机接入电路,电动机工作,再闭合S2,电动机和发声器并联接入电 路中,有电流通过发声器,不符合要求。 解题思路解题思路 电路选择类题目,应根据题目的具体要求,依次分析,逐一排除,直至选出正确电路图。 2.(2020浙江金华,15,3分)高铁轨道中的螺丝会因震动而松动,检修工作非常艰苦且重要。青少年科技创 新大赛的获奖作品5G高铁轨道螺丝警报器,设
3、计了检测螺丝松动的报警方案。其主要的科学原理 是:螺丝(螺丝在电路图中用虚线框表示,其电阻不计)连接在电路中,当螺丝松动时,它会与下端的导线分 离而断开,此时电灯亮起而发出警报,及时提醒工人修理。下列符合题意的电路图是( ) 答案答案 D 根据题意可知,当螺丝松动时,它会与下端的导线分离而断开,即螺丝所在电路发生了断路,此 时指示灯会发光,这表明螺丝与灯泡是并联在电路中的,由于螺丝的电阻很小,能把灯泡短路;为了保护 电路,防止电源短路,在干路中应该接一个起保护作用的电阻,D正确。故选D。 3.(2019浙江嘉兴,12,3分)如图是小明按设计连接的铅笔芯变阻器电路,将导线a固定在铅笔芯一端,闭合
4、 开关后,把导线b沿铅笔芯向右移动,灯泡变亮。则他设计的电路图是( ) 答案答案 B 由题意知,铅笔芯变阻器控制灯泡的亮度,所以两者应串联在电路中,故A错;导线b沿铅笔芯向 右移动,灯泡变亮,说明其连入电路的长度减小,B选项电路图中灯泡与铅笔芯串联,且滑片向右滑,连入电 路阻值减小,电路中电流增大,灯泡变亮,B正确;C选项电路图中的开关闭合后会造成电源的短路,C错误; D选项电路图中的滑片滑到最右端电源被短路,D错误。故选B。 4.(2020浙江宁波,33,8分)现有一个粗细均匀的金属圆环,它是由一段铜丝和一段同种材料制成的电阻丝 连接而成的。为了研究它的导电性,小科把它接入到如图甲所示的电路
5、中。实验时,小科先将触点M与 圆环上的A点连接,再移动滑动变阻器R1的滑片P至最右端后,闭合开关S,将触点N从A开始沿逆时针方向 滑动一周,在触点N滑动的过程中,触点M、N之间的电阻等效于一个变化的电阻,记为RMN。设滑过弧MN 的长为x,电流表示数I与x之间的关系如图乙所示。已知电源电压恒为4.5 V,铜丝的阻值不计,触点接触 良好。粗细均匀、同种材料制成的电阻丝阻值与其长度成正比。 甲 乙 丙 (1)由图乙可知,该金属圆环中铜丝的长度是 cm。 (2)在触点N滑动过程中,RMN的最大值是多少? (3)每1 cm电阻丝的阻值是 。(提示:图甲中M、N之间的电阻等效于M、N之间两段弧形金属丝
6、并联后的总电阻) (4)如图丙所示,把M、N接到圆环其中一条直径的两端,将滑片P移到最左端后闭合开关S,通电1 min,电 路消耗的电能为W。求W的最大值。(计算过程中不需要说明取最大值的理由) 答案答案 (1)10 (2)4 (3)0.4 (4)324 J 解析解析 (1)当滑片在铜丝上移动时,金属圆环的总电阻不变,根据欧姆定律可知,此时电路中的电流不变, 由图乙可知,x从30 cm到40 cm的过程中,电路中的电流不变,则该金属圆环中铜丝的长度为40 cm-30 cm= 10 cm; (2)当x=0或x=50 cm时,金属圆环接入电路中的电阻为零,此时电路为R1的简单电路, 由图乙可知,电
7、路中的电流I大=0.9 A, 由I=可得,滑动变阻器接入电路中的电阻R1=5 , 当电路中的电流最小时,电路的总电阻最大,金属圆环接入电路中的电阻最大, 由图乙可知,电路中的最小电流I小=0.5 A, 此时电路的总电阻R总=9 , 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和, 所以,M、N之间电阻的最大值RMN大=R总-R1=9 -5 =4 ; (3)由题意可知,M、N之间两段弧形金属丝并联,分别设为R3、R4,如下图所示: U R U I大 4.5V 0.9A U I小 4.5V 0.5A 因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和, 所以,=+,即RMN=, 因金属圆环中电阻丝的总电阻一定,即R
8、3+R4的值不变, 所以,由数学知识“两个正数和一定,两数相同时乘积最大”可知,当R3=R4时,M、N之间的总电阻最大, 则RMN大=,即4 =,解得:R3=R4=8 , 金属圆环中电阻丝的总电阻R环=R3+R4=8 +8 =16 , 1 MN R 3 1 R 4 1 R 34 34 R R RR 34 34 R R RR 34 34 R R RR 由图乙可知,金属圆环中电阻丝的总长度L=50 cm-10 cm=40 cm, 所以,每1 cm电阻丝的阻值是=0.4 ; (4)把M、N接到圆环其中一条直径的两端,将滑片P移到最左端后,电路为圆环的简单电路, 由电阻的并联可知,当铜丝全部位于MN上
9、方(或下方)时,上方(或下方)的电阻最小,电路的总电阻最小, 此时MN上、下两部分电阻丝的电阻分别为R5=15 cm0.4 /cm=6 ,R6=R环-R5=16 -6 =10 , 此时电路的总电阻R总=3.75 则通电1 min,电路消耗的最大电能W=t=60 s=324 J。 16 40 56 56 R R RR 6 10 610 2 U R总 2 (4.5V) 3.75 解题关键解题关键 本题考查了串、并联电路的特点和欧姆定律、电功公式的应用,关键是判断电路的连接方 式和从图中获取有用的信息,以及知道圆环电阻最大时的情况。 5.(2018浙江温州,23,4分)如图甲是某身高体重测量仪,当体
10、检者站在台面上时,能自动显示其身高、体重。 (1)若体检者重600牛,双脚与台面的接触面积为0.05米2,则他对台面的压强为 帕。 (2)小明利用某压敏电阻R及相关电路元件设计身高体重测量仪电路,压敏电阻的阻值随压力变化的关 系如图乙所示。现要求用电压表、电流表分别显示身高和体重的大小,且电压表、电流表的示数分别 随身高、体重的增大而增大。下列电路设计最合理的是 。 答案答案 (1)1.2104 (2)C 解析解析 (1)体检者站在台面上时,对台面的压力为F=G=600 N; 则他对台面的压强为p=1.2104 Pa; (2)根据题目要求,电压表、电流表的示数分别随身高、体重的增大而增大。由图
11、乙知,人的体重越大,对 压敏电阻的压力越大,压敏电阻的阻值越小。A图中滑动变阻器与压敏电阻并联,电压表测量滑动变阻 器两端的电压,因并联电路各支路两端的电压相等且等于电源电压,所以滑动变阻器和压敏电阻的阻值 变化时,电压表的示数不变,故A错误;B图中压敏电阻与滑动变阻器串联,电压表测量压敏电阻两端的电 压,电流表测量电路中的电流,当人的体重增加时,压敏电阻的阻值变小,人的身高增大时(滑片上移),变阻 器接入电路的阻值变小,电流表的示数变大,电压表的示数变化无法确定,故B错误;C图中滑动变阻器与 压敏电阻并联,由图知,人的身高越高,滑片位置越向上,但变阻器接入电路中的阻值不变,该支路的电流 不变
12、,但电压表所测部分的电阻变大,根据U=IR可知,电压表的示数变大;人的体重越大,压敏电阻的阻值 越小,根据I=可知该支路的电流变大,电流表的示数变大,故C正确;D图中滑动变阻器和压敏电阻串联, 电压表测量滑动变阻器两端的电压,电流表测量电路中的电流;当人的身高增大时,滑片向上移动,变阻 器接入电路的阻值变大,但同时人的体重增加时,压敏电阻的阻值变小,总电阻的变化情况无法判断,所以 无法判断电流表的示数变化,故D错误。故选C。 F S 2 600N 0.05m U R 6.(2017浙江衢州,23,6分)小柯在拓展课上,设计了图甲电路,用来直接测出接入1、2两点间导体的电阻。 (1)用导线连接1
13、、2两点,电流表的示数如图乙,则通过变阻器的电流为 A。此时1、2两点间的 电阻为0 ,则在电流表指针所指的刻度上标0 。 (2)保持变阻器滑片不动,把待测电阻Rx接入1、2两点之间,此时电流表读数为0.1 A,则Rx的阻值是 ,然后在电流表的0.1 A刻度处标上相应的阻值。依此方法,在电流表的刻度上一一标上相应的阻值, 这样就可以用此电流表测出接入1、2两点间导体的电阻。 (3)干电池用久了电压会变小,此时再用导线连接1、2两点,电流表的指针就不能对准0 刻度线。要使 指针重新对准0 刻度线,变阻器的滑片应向 (填字母)端移动。 答案答案 (1)0.5 (2)12 (3)B 解析解析 (1)
14、电流表的示数如图乙,图中电流表选用小量程,分度值为0.02 A,则通过变阻器的电流为0.5 A; (2)在上面的操作中,根据欧姆定律I=可知,变阻器连入电路中的电阻:R滑=3 ,把待测电阻Rx 接入1、2两点之间,此时电流表读数为I2=0.1 A,电路的总电阻:R=15 ,根据串联电路中电阻的 规律,待测电阻:Rx=R-R滑=15 -3 =12 ;(3)干电池用久了电压会变小,根据欧姆定律,此时再用导线连接 1、2两点,电流表示数变小,为恢复到原来的示数,即应增大电流,由欧姆定律可知,应减小变阻器连入电 路中的电阻大小,即滑片向B端移动。 U R 1 U I 1.5V 0.5A 2 U I 1
15、.5V 0.1A 解后反思解后反思 本题考查欧姆定律和串联电路的规律及电路的动态分析,体现了与高中知识的衔接。 考点二 探究电流和电压、电阻的关系 7.(2017浙江宁波,15,3分)如图所示电路,电源电压不变,R0为定值电阻,R为滑动变阻器。闭合开关S,当滑 片P从a点滑到b点过程中,电流表的示数从Ia变为Ib。下列各图中,能表示这一过程中电压表示数U与电流 表示数I之间关系的是( ) 答案答案 B 由电路图可知,定值电阻R0与滑动变阻器R串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电 流。因串联电路中总电压等于各部分电压之和,所以电压表示数U与电流表示数I的关系:U=U电源-IR0,据 此
16、可知,U-I图像是一次函数图像,故C、D错误;当滑片位于a点时,滑动变阻器接入电路中的电阻较小,电 路中的电流较大,由U=U电源-IR0可知,电压表的示数较小,故A错误,B正确。故选B。 8.(2020浙江嘉兴,24,9分)在学习了并联电路特点和欧姆定律后,科学兴趣小组为研究并联电路总电阻和 各分电阻之间的关系,开展了以下探究。 实验步骤 设计电路,根据电路图连接实物; 闭合开关,分别读出电压表和电流表的示数并记录; 计算总电阻并填入表格; 换用不同规格的电阻重复上述实验。 实验次数 电阻R1/ 电阻R2/ 电压U/V 电流I/A 总电阻R/ 1 10 30 3 0.4 7.5 2 30 30
17、 3 0.2 15 3 30 15 3 0.3 10 请你在图中用笔画线代替导线,将实物图连接完整。 得出结论并联电路总电阻小于任何一个分电阻。 思考讨论 请根据影响导体电阻大小的因素解释上述结论。 。 分析表中数据,若增大其中一个分电阻的阻值,则总电阻将 。 答案答案 如图所示 并联后相当于增大了导体的横截面积,在导体材料、长度、温度不变时,横截面积 越大,导体电阻越小 增大 解析解析 根据表中数据可知,电流表量程选择00.6 A,使电流表串联在干路中,两电阻并联,开关控制整个 电路,如图所示。 并联后相当于增大了导体的横截面积,在导体材料、长度、温度不变时,横截面积越大,导体电阻越 小;根
18、据表中1、2实验数据可知,当R2的阻值不变,R1的阻值增大时,电路的总电阻增大,因此在并联电路 中,增大其中一个分电阻的阻值,总电阻会增大。 解题关键解题关键 本题考查了实物图的连接、影响电阻大小的因素、并联电路电阻的特点,以及控制变量法 的应用,关键会根据表中数据得出有用的信息。 9.(2018浙江温州,26,9分)为了探究“电流与电阻的关系”,小明用阻值不同的定值电阻、电压为6伏的 电源、滑动变阻器(20 2.5 A)等器材按图甲方式连接电路,进行如下实验。 将4欧的R1接入电路,当电压表示数为4伏时,记录电流表的示数。 用R2替换R1,发现无论如何左右移动滑片P,电压表指针在4伏的刻度左
19、右摆动,但无法准确指在4伏的 刻度线上。 老师告知小明:滑动变阻器的线圈结构如图乙所示,因此无法连续改变接入电路的有效阻值,当定值电阻 与滑动变阻器最大阻值相比过小时,会导致步骤现象发生。 用一根阻值为0.5欧的电阻丝制作一个可连续改变阻值的旋钮式变阻器,并按图丙方式接入电路,继续 实验。通过调节滑片P和旋钮触片Q使电压表示数为4伏,此时电流表示数如图丁所示。 (1)图丁中电流表的示数为 安。 (2)步骤中滑片P和旋钮触片Q处在如图丙所示的位置时,电压表示数略超过4伏,则小明应如何调节滑 片P和旋钮触片Q,使电压表示数为4伏? 。 (3)小明利用图甲电路继续他的探究实验,仍保持定值电阻两端的电
20、压为4伏,则下列定值电阻可用来替 换R1进行实验的有 (可多选)。 A.15欧 B.25欧 C.35欧 D.45欧 答案答案 (1)2 (2)将滑片P向右移,使电压表示数略小于4伏,再将触片Q沿逆时针转动,直至电压表示数为4 伏 (3)ABC 解析解析 (1)图丁中电流表选用大量程,分度值为0.1安,示数为2安; (2)由知,当定值电阻与滑动变阻器最大阻值相比过小时,因滑动变阻器的线圈结构如图乙所示,无法连 续改变接入电路的有效阻值,故导致电压表指针无法准确指在4伏的刻度线上,图丙中,用一根阻值为0.5 欧的电阻丝制作一个可连续改变阻值的旋钮式变阻器与滑动变阻器串联,且此时将其最大阻值连入了
21、电路中,故只能将触片Q沿逆时针转动,减小旋钮式变阻器连入电路中的电阻,因步骤中滑片P和旋钮 触片Q处在如图丙所示的位置时,电压表示数略超过4伏,为使电压表示数略小于4伏,即应减小电路中的 电流大小,由欧姆定律知,要增大电路中的电阻大小,故将滑片P向右移,使电压表示数略小于4伏,再将触 片Q沿逆时针转动(电路中总电阻变小,总电流变大,根据U=IR,电压表示数变大),直到电压表示数为4伏; (3)根据串联电路电压的规律和分压原理有=,当变阻器连入电路的阻值最大时,对应的定值电 阻的阻值最大,则=,则定值电阻的最大电阻为40欧,故可用来替换R1进行实验的有15欧、25 欧、35欧的电阻,即选A、B、
22、C。 V V -U U U R R 滑 定 6-4 4 伏伏 伏 20 R定 欧 思路分析思路分析 (1)根据图丁中电流表选用大量程确定分度值、读数。(2)电压表示数略超过4伏,要准确指 到4伏,需减小电路中的电流。图丙中旋钮式变阻器与滑动变阻器串联,且旋钮式变阻器的最大电阻连入 了电路中,故其只能将触片Q沿逆时针转动,减小旋钮式变阻器连入电路中的电阻,只有先将滑动变阻器 接入电路的电阻增大一点,移动滑片P,使电压表示数略小于4伏,再逆时针转动触片Q,减小其接入电路的 电阻,增大电路中的电流使电压表示数达到4伏。 (3)根据串联电路电压的规律和分压原理可求出定值电阻的最大取值。 10.(201
23、9浙江杭州,30,7分)小金尝试将电流表改装成可直接测电阻的表,并设计了如图所示电路,在M、N 中可接待测电阻。已知电流表量程为00.6安,电源电压为12伏,请回答: (1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应处于 (选填“A端”或“B端”)。 (2)先将M、N直接用导线连接,并移动滑动变阻器的滑片使电流表满偏,电流表0.6安的刻度上标定的电 阻值为 欧,此时滑动变阻器的阻值为 欧。若在M、N间接入一个与此时滑动变阻器阻 值相同的电阻,电流表示数为 安。 (3)电流表0.2安刻度处,标定的电阻值为 欧。 (4)改装后可直接测电阻的表,其表盘刻度 (选填“均匀”或“不均匀”),理由是 。 答案答案
24、(1)B端 (2)0 20 0.3 (3)40 (4)不均匀 由I=可知刻度不均匀 20 U R 测 解析解析 (1)电路闭合开关前,滑动变阻器接入电路中的电阻应为最大阻值,故滑片应处于B端。(2)M、N直 接用导线连接,电阻为0,故电流表满偏时示数为0.6 A,此时滑动变阻器接入电路的电阻为R=2 0 。若待测电阻为20 时,电路总电阻为40 ,此时电流表示数为I=0.3 A。(3)电流表示数为 0.2 A时,电路总电阻为R总= 60 ,故待测电阻为60 -20 =40 。(4)综上可知,当待测电阻为 0 、20 、40 时,电流表示数分别为0.6 A、0.3 A、0.2 A,待测电阻与对应
25、电流并不成比例,故表盘刻 度不均匀。 U I 12 V 0.6 A U R 12 V 40 U I 12 V 0.2 A 11.(2020浙江温州,26,9分)在研究“电流与电压的关系”时,小明连接了如图甲的电路,电源电压U为3 伏。 甲 乙 (1)闭合开关后,小明发现电流表指针如图乙,出现这种现象的原因是 。 (2)改正错误操作后,小明分别将电阻R0为5欧、10欧和20欧的定值电阻接入电路,测得电阻R0的电压U0和 电流I0数据,如表一所示。小明想进一步研究“电阻R0的电流变化量大小I0与电压变化量大小U0的关 系”,根据数据计算出部分电压变化量大小U0和相应的电流变化量大小I0,如表二所示
26、,则表二中的a 为 。 表一 组别 第1组 第2组 第3组 R0(欧) 5 10 20 U0(伏) 1.0 2.2 2.5 1.2 1.8 2.4 1.6 2.4 2.8 I0(安) 0.20 0.44 0.50 0.12 0.18 0.24 0.08 0.12 0.14 表二 组别 U0(伏) I0(安) 第1组 1.5 a 第2组 0.6 0.06 第3组 0.8 0.04 (3)小明发现,滑动变阻器电压变化量大小UR与电流变化量大小IR的比值,总是等于定值电阻R0的阻值, 请结合上表数据和所学电学知识解释此规律。 答案答案 (1)正负接线柱接反 (2)0.30 (3)见解析 解析解析 (
27、1)闭合开关后,小明发现电流表指针向零刻度线左侧偏转,原因是电流表正负接线柱接反了。(2) 由表二的第2组数据可得:=10欧,第3组数据可得:=20欧,则第1组数据中:a= =0.30安。(3)根据串联电路电压特点U=U0+UR,得UR=U0;根据串联电路电流特点IR=I0,得IR=I0,所以 UR与IR的比值等于U0与I0的比值。据表二数据可知,U0与I0的比值等于R0,则UR与IR的比值等于R0。 0 0 U I 0.6 0.06 伏 安 0 0 U I 0.8 0.04 伏 安 1.5 5 伏 欧 解题关键解题关键 本题考查了电流表的正确使用和欧姆定律的应用,分析表格数据得出规律是解题的
28、关键。 12.(2020浙江湖州,27,7分)方方做了“研究通过定值电阻的电流与它两端电压的关系”的实验后,欲探 究通过小灯泡的电流与小灯泡两端电压的关系。现有电压为9 V的电源、规格为“6 V 3.6 W”的小 灯泡、规格为“2 A 10 ”的滑动变阻器、导线、开关、电流表和电压表等器材。方方根据图甲所 示电路实验时发现无论怎么调节滑动变阻器滑片,电压表示数始终较大,无法探究电压更小时小灯泡的 电流与电压的关系。方方在老师的指导下,设计了如图乙所示的电路图,继续实验。 图丙 (1)当使用图甲电路进行实验,滑动变阻器阻值调到最大时,电压表示数为4伏,此时电流表示数为 。 (2)方方根据电路图乙
29、,连接实物电路如图丙所示。老师说少连了一根导线,请你帮她在图中添上这根导 线。 (3)方方按图乙正确连接后进行实验,采集数据,绘制了小灯泡电流与电压关系的曲线图,如图丁所示。 图丁 AB段是直线,可得出的探究结论是:在电压较小时, 。 BC段明显发生弯曲,是因为 。 答案答案 (1)0.5 A (2)如图 (3)通过小灯泡的电流与它两端的电压成正比 灯丝的电阻变大 解析解析 (1)由图甲知,灯泡与滑动变阻器串联,电压表测量灯泡两端的电压,由题意知,灯泡两端的电压为4 V,所以滑动变阻器两端的电压为 U滑=U-U灯=9 V-4 V=5 V; 所以电路中的电流为 I=0.5 A; (2)由图乙知,
30、滑动变阻器的左半部分与灯泡并联,所以连接如答案图所示; (3)由图线知,AB段是一段直的线段,可知,在电压较小时,通过灯泡的电流与它两端的电压成正比; BC段出现弯曲,是由于灯丝的电阻随温度的升高而增大,电压增大时,灯丝的温度也随之升高,因此灯 丝的电阻也会增大,从而造成电流与电压不成正比的现象。 U R 滑 滑 5V 10 考向警示考向警示 本题主要是测量小灯泡的电阻实验,考查了灯丝电阻与温度的关系,同时考查了实验中所遇 问题及解决方法,很具有实用性。 13.(2020浙江宁波,24,9分)在做“研究相同电压下不同导体中电流与电阻的关系”实验时,电源电压恒 为3 V,滑动变阻器规格为“20
31、1.0 A”,还有多个阻值不小于5 的定值电阻可供选择。 (1)实验电路如图所示,小科检查电路时发现有一个元件连接错误(其他元件连接正确),该元件和错误分 别是 。 (2)改正错误后,正确操作,测得实验数据如下表所示。 实验次数 第一次 第二次 第三次 定值电阻/ 5 10 电流表示数/A 0.40 0.20 0.10 表中“”处所选用定值电阻的阻值是 。 (3)小科用更多不同阻值的定值电阻重复上述实验,并将滑动变阻器的功率P变与其电阻值R变的关系绘制 图像。该图像最接近于下列图像中的 。 答案答案 (1)电流表,正负接线柱接反 (2)20 (3)C 解析解析 (1)在使用电流表时,电流必须从
32、正接线柱流入,负接线柱流出,根据图可知,电流表的正负接线柱 接反了; (2)研究相同电压下不同导体中电流与电阻的关系时,需要控制电压不变,根据欧姆定律可知,定值电阻两 端的电压为U=IR=0.4 A5 =2 V; 当电流表示数为0.10 A时,接入的电阻的阻值为R=20 ; (3)滑动变阻器与定值电阻串联在电路中,通过的电流相同,滑动变阻器消耗的电功率为 P=I2R变=()2R变=; 根据数学知识可知,当滑动变阻器接入电路的阻值等于定值电阻阻值时,+4R定是最小的,最小值 为4R定,即电功率是最大的; 当滑动变阻器接入电路的阻值不等于定值电阻阻值时,+4R定4R定,所以电功率都会变小,故C符
33、合题意。 U I 2V 0.10A U RR 定变 2 2 () U RR R 定变 变 2 2 (-) 4 U RR R R 定变 定 变 2 (-)RR R 定变 变 2 (-)RR R 定变 变 考向警示考向警示 此题是探究电流和电阻的关系实验,考查了常见故障的分析、控制变量法的应用、实验的操 作过程及数据的处理能力,涉及了串联电路中电流、电压的关系及欧姆定律、电功率公式的灵活应用。 14.(2018浙江金华,24,4分)用如图所示的电路图研究“电流与电阻的关系”。电流表量程为“00.6 A”,电压表量程为“03 V”,滑动变阻器的规格为“50 1 A”,电源电压3伏恒定不变。在A、B间
34、 分别接入阻值不同的电阻R,移动滑动变阻器的滑片,使电压表示数保持2伏不变,读出电流表示数并记 录。 实验组次 1 2 3 电阻R/欧 5 10 20 电流I/安 0.4 0.2 0.1 (1)分析表中数据,可得出的实验结论是 ; (2)为了使实验结论更可靠,控制A、B间电压2伏不变,再多测几组数据,A、B间允许接入电阻R的取值范 围是 欧。 答案答案 (1)导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比 (2)3.33100 解析解析 (1)根据表中数据知,电流与电阻的乘积都为5 0.4 A=10 0.2 A=20 0.1 A=2 V,故可以得出, 导体两端的电压一定时,导体中的电流
35、与导体的电阻成反比; (2)因为电流表的量程为00.6 A,滑动变阻器允许通过的最大电流为1 A,所以,为了保证电路的安全,电路 中的最大电流为0.6 A,此时定值电阻和滑动变阻器接入电路中的电阻阻值都最小,根据欧姆定律可得,此 时电路中的定值电阻最小为R小=3.33 ;滑动变阻器的最大阻值为50 ,当滑动变阻器连入电 路的电阻最大时,定值电阻阻值也最大,此时电路的电流为I=0.02 A,定值电阻的最大值为R 大= =100 。 U I 2V 0.6A U R 滑 滑 3V-2V 50 U I 2V 0.02A 思路分析思路分析 (1)导体两端的电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比。(2
36、)电路中电流最大时定值 电阻和滑动变阻器接入电路中的电阻都最小,根据欧姆定律求出电路中的定值电阻的最小值。滑动变 阻器的最大阻值为50 ,当滑动变阻器连入电路的电阻最大时,定值电阻阻值也最大,根据欧姆定律求出 此时电路中的电流,根据R=算出定值电阻的最大值。 U I 考试方向考试方向 本题考查了电流与电阻关系的探究和定值电阻取值范围的确定,其中定值电阻的取值范围 的确定有一定的难度,是一道难题。 考点一 串、并联电路 1.(2020浙江金华金东一模,11)如图所示的电路中,将开关S闭合,灯L1和灯L2均发光,下列说法中正确的是 ( ) A.灯L1和灯L2串联 B.灯L1和灯L2两端的电压一定相
37、等 C.通过灯L1的电流与通过灯L2的电流一定相等 D.通过灯L1的电流与通过电源的电流一定相等 答案答案 B 开关闭合后,电路中有两条并列的电流路径,所以灯L1和灯L2并联,故A项错误;两灯并联,由并 联电路的电压特点可知,两灯两端的电压一定相等,故B项正确;当两灯泡的规格不相同时,通过灯L1和灯 L2的电流一定不相等,当两灯泡的规格相同时,通过灯L1和灯L2的电流一定相等,故C项错误;通过电源的 电流是干路电流,由于干路电流等于各支路电流之和,所以通过灯L1的电流一定小于通过电源的电流,故 D项错误。故选B。 2.(2020浙江台州路桥一模,12)如图所示,电动独轮车是新一代代步工具,它体
38、形小巧、携带方便,而且依 靠电力驱动,低碳环保,越来越受到年轻人的喜爱。某品牌独轮车工作原理:当电源开关S1闭合时指示灯 亮起,人站在独轮车上开关S2自动闭合,电动机才能启动,开始运动。下列电路设计符合上述要求的是 ( ) 答案答案 C 由题意可知,指示灯和电动机并联,开关S1控制干路,开关S2控制电动机。图中开关S1闭合后, 会发生电源短路,故A项错误;图中指示灯和电动机串联,故B项错误;图中指示灯和电动机并联,开关S1控 制干路,开关S2控制电动机,故C项正确;图中开关S1、S2分别控制两条支路,故D项错误。故选C。 3.(2019浙江杭州富阳永兴中学二模,11)如图所示,电源电压一定。关
39、于电路的工作情况,下列说法正确 的是 ( ) A.只闭合S1时,两只灯泡是串联的 B.若先闭合S1,再闭合S2,电压表读数不变,电流表读数变大 C.若电压表和电流表位置对调,闭合S1、S2后,则两表都被烧坏 D.若灯L1被短路,闭合S1、S2后,则灯L1不亮,灯L2亮,电流表损坏 答案答案 B 只闭合S1时,灯泡L2不亮,处于断路状态,只有灯泡L1亮, A错误;若先闭合S1,再闭合S2,此时两只 灯泡是并联的,电压表读数仍然等于电源电压,总电压不变,总电阻减小,所以总电流增大,即电流表读数 变大,B正确;若电压表和电流表位置对调,此时电压表串联在电路中,由于电压表的阻值很大,电路中的电 流会很
40、小,所以闭合S1、S2后,则两表都不会烧坏,C错误;若灯L1被短路,闭合S1、S2后,则灯L1不亮,灯L2也 不亮,电流表损坏,D错误。 4.(2020浙江杭州上城一模,30)小金在实验室发现了一个量程为0.6 A的单量程电流表,他想把它改成量 程为3 A的电流表,查看说明书得知该款电流表电阻值R=1 。他决定用一个定值电阻加以改装。 (1)改装时应该并联一个阻值为 的定值电阻; (2)改装后,原来0.2 A刻度的位置应该标上 A; (3)若以后遇到要将小量程的电压表改装成大量程的电压表,你觉得应该 联接一个定值电阻,理由 是 。 答案答案 (1)0.25 (2)1 (3)串 串联电阻可以起到
41、分压作用 解析解析 (1)由题意可知,把0.6 A量程的电流表改装为3 A量程时应并联一个定值电阻R定,3 A量程的电流表 满偏时,电流表两端的电压为UA=IARA=0.6 A1 =0.6 V,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所 以通过定值电阻的电流为I定=I-IA=3 A-0.6 A=2.4 A,则并联定值电阻的阻值为R定=0.25 ; (2)改装后,原来0.2 A的刻度上对应通过电流表的电流为IA=0.2 A,此时改装后电流表两端的电压为UA= IARA=0.2 A1 =0.2 V,此时通过定值电阻的电流为I定=0.8 A,则干路电流为I=IA+I定=0.2 A+ 0.8 A=1
42、A,所以改装后,原来0.2 A刻度的位置应该标上1 A; (3)改装后大量程电压表满偏时,小量程电压表两端的电压不变,所以,将小量程的电压表改装成大量程的 电压表时,应串联一个定值电阻分压。 A U I定 0.6V 2.4A A U R定 0.2V 0.25 关键点拨关键点拨 本题考查了电表的改装,涉及串并联电路的特点和欧姆定律的应用,明白串联电路的分压特 点和并联电路的分流特点是解题关键。 5.(2020浙江宁波海曙一模,32)海绵城市是新一代城市雨洪管理概念,指城市能够像海绵一样,具有良好 的“弹性”,下雨时吸水、蓄水,需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。住宅楼雨水蓄水系统是海绵 城市建设
43、项目之一,若地下蓄水池形状为长方体,下图1是小科设计的地下蓄水池水位监测及排水电路。 RF为置于池底的压敏电阻,其阻值随上方的压力的变化而变化,RF的阻值随池内水位变化关系如图2所 示。已知电源电压U=9 V,当电磁铁线圈中的电流I0.03 A时,铁质开关S2被释放,排水电路闭合,当I 0.036 A时,S2被吸上,排水电路断开,通过控制池底水泵将水位保持在一定的范围内。(电磁铁线圈电阻 不计) 图1 水位监测及排水电路 图2 RF的阻值与水位的关系 (1)水位升高时,电压表的示数 。(填“增大”“减小”或“不变”) (2)若要求控制池内最低水位为0.5 m,滑动变阻器此时接入的阻值为多少?池
44、内的最高水位为多少m? (3)小科想要调高池内最高水位,根据电路图,他可以将滑动变阻器滑片适当往 (填“左”或 “右”)移动。上述方法能否提高蓄水池的蓄水体积?请叙述理由 。 答案答案 (1)增大 (2)50 1 m (3)左 能提高蓄水体积,理由见解析 解析解析 (1)由图2知,水位越高,压敏电阻阻值越大。根据串联分压特点,压敏电阻两端的电压增大。 (2)HL=0.5 m,RFL=200 , 当水位降至最低时,S2被吸上,IL=0.036 A, R总1=250 , R滑=250 -200 =50 ; 当水位升至最高时,S2被释放,IH=0.03 A, R总2=300 , RFH=300 -5
45、0 =250 ,由图2可知最高水位 H=1 m。 (3)在其他条件不变的情况下,滑动变阻器连入电路中的电阻调小时,RFL和RFH都会增大,所以池内最低水 位和最高水位都会增大,RF对应的阻值差(RFH-RFL)却保持不变,由图像可知池内最高与最低水位的高度差 H会增大,而蓄水池形状为长方体,故能提高蓄水池蓄水体积。 L U I 9V 0.036A H U I 9V 0.03A 6.(2019浙江温州外国语学校二模,33)如图甲所示,电源电压U=12 V,小灯泡L标有“8 V 8 W”字样,R 为某种压敏电阻,其阻值R与受到的压力F成反比,(如图乙所示),R的正上方放有永磁体A,其上端为S极,在
46、 A的正上方固定了电磁铁B,B线圈电阻不计。假定灯丝电阻保持不变。 (1)当开关S接b时,电压表的示数为8 V,则此时压敏电阻R受到的压力有多大? (2)当开关S从b改接a,判断小灯泡L的亮度变化并简述理由。 答案答案 (1) 15 N (2)见解析 解析解析 (1)开关接b时R、L和电磁铁串联,电压表测量灯泡两端的电压为U灯=8 V,小灯泡正常发光。此时 小灯泡电路中的电流I=P额/U额=8 W/8 V=1 A。压敏电阻两端的电压U压=U-U灯=12 V-8 V=4 V。此时压敏 电阻的阻值R=4 V/1 A=4 。由图像乙知,R与压力成反比,且F=60 N/R=60 N/4 =15 N (
47、2)小灯泡亮 度变暗。当开关S接b时,电磁铁B的下端为S极,对永磁体 A产生向下的斥力作用,改接a后,该斥力消失,压 敏电阻R受到的压力减小,从图乙可知,其阻值变大,电路中的电流变小,小灯泡的实际功率变小,亮度变暗。 考点二 探究电流和电压、电阻的关系 7.(2020浙江台州椒江一模,15)小科为探究“电压一定时,电流与电阻之间的关系”,设计了如图实验。 先在AB间接入10欧的定值电阻R1,移动滑片P,读取电压表、电流表示数并记录;然后用15欧的定值电阻 R2替换R1后,接下来的操作和操作后的电路分析正确的是( ) A.注视电压表,并向左调节滑片 B.注视电流表,并向右调节滑片 C.操作后,电
48、路消耗的电功率减小 D.操作后,电路消耗的电功率保持不变 答案答案 C 根据串联分压原理可知,将定值电阻由10欧改接成15欧,定值电阻阻值增大,其两端的电压增 大;探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,即应保持定值电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的 规律可知应增大滑动变阻器分得的电压,即增大滑动变阻器连入电路中的电阻,滑片应向右端移动,注视 电压表,使电压表的示数不变,故A、B项错误;换成较大定值电阻后,变阻器连入电路中的电阻也变大,则 电路的总电阻变大,根据P=,操作后,电路消耗的电功率减小,C正确,D错误。故选C。 2 U R 8.(2018浙江杭州育才中学一模,17)如图所示的电路,电源电压保持不变,电路中各元件连接正确且均完 好,闭合开关S,向右移动滑动变阻器滑片P的过程中( ) A.电流表A
