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专题02 简单电路和电流 电压 电阻(期中知识清单)九年级物理上学期新教材鲁科版(五四学制)试题 含答案
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【清单01】电荷
一、电荷间的相互作用
1、两种电荷:人们通过大量的实验发现,凡是与毛皮摩擦过的橡胶棒相吸引的,必定与丝绸摩擦过的玻璃棒相排斥,由此人们得出自然界中有且只有两种电荷:正电荷和负电荷。
(1)正电荷:用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电;实质:物质中的原子失去了电子。
(2)负电荷:用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电;实质:物质中的原子得到了多余的电子。
2、电荷间的相互作用:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
特别提醒:一个带电体与另一个物体相互吸引,另一物体的带电情况有两种可能。
(1)是另一物体与这个带电体带异种电荷,异种电荷相互吸引。
(2)是另一物体不带电,带电体也能吸引不带电的轻小物体。
3、判断物体是否带电的方法:
(1)看物体能否吸引轻小物体,因为任何带电体都具有吸引轻小物体的性质。
(2)看物体是否会跟其他带电体相互排斥,因为只有该物体带了电,它才有可能跟其他带电体相互排斥.若相互排斥,这时可以肯定该物体带有与其他带电体相同性质的电荷。
(3)利用验电器;只要物体带电,则当它接触(或靠近)验电器的金属球时,验电器的金属箔都会张开一定的角度。
①验电器还能大致判别带电的多少(即通过观察验电器金属箔的张角大小来比较)。
②检验带电体所带电荷的种类(即将待检验的带电体与带有已知电性的电荷的验电器的金属球接触,观察验电器的金属箔的张角有无减小的过程,若有,则带电体上就带有跟验电器上电荷电性相异的电荷,反之,亦然)。
特别提醒
(1)两个物体相互排斥,有两种可能:a.都带正电;b.都带负电。
(2)两个物体相互吸引,有三种可能:a.一物体带正电,另一物体带负电;b.一物体带正电,另一物体不带电;c.一物体带负电,另一物体不带电。
二、摩擦起电的原因
1、摩擦起电:用摩擦的方法使物体带电叫摩擦起电。原因:不同物质原子核束缚电子的本领不同。
2、摩擦起电实质:电荷从一个物体转移到另一个物体使正负电荷分开;能的转化:机械能→电能。
(1)物质是由原子核与核外电子组成的,原子核带正电,核外电子带负电,通常情况下,原子核所带的正电荷与核外所有电子带的负电荷在数量上相等,整个原子不显电性,也就是物体对外不显电性。
(2)由于不同物质的原子核束缚电子的本领不同,当两个不同物体互相摩擦的时候,束缚电子本领弱的就会失去电子,失去电子的物体因缺少电电子带正电;束缚电子能力强的就会得到电子,得到电子的物体因有多余的电子而带等量的负电。
(3)在电荷转移的过程中,电荷的总量是保持不变的,即电荷是守恒的,在转移过程中,只能转移带负电荷的电子;可见,摩擦起电不是创造了电荷,而是电荷发生了转移。
特别提醒
(1)摩擦起电并不是创造了电,而是两个物体在摩擦过程中,电子发生了转移,它从一个物体转移到另一个物体上,使失去电子的物体带正电,得到电子的物体带负电!
(2)不同物质组成的物体相互摩擦时,原子核束缚核外电子本领强的夺得电子,原子核束缚核外电子本领弱的失去电子!
三、静电的防止和利用
1、静电的基本概念
(1)静电:即相对静止不动的电荷,通常指因不同物体之间相互摩擦而产生的在物体表面所带的正负电荷。
(2)静电放电:指具有不同静电电位的物体由于直接接触或静电感应所引起的物体之间静电电荷的转移。通常指在静电场的能量达到一定程度之后,击穿其间介质而进行放电的现象。
2、静电产生的原因
(1)微观原因:根据原子物理理论,电中性时物质处于电平衡状态。由于不同物质原子的接触产生电子的得失,使物质失去电平衡,产生静电现象。
(2)宏观原因:①物体间摩擦生热,激发电子转移;②物体间的接触和分离产生电子转移;③电磁感应造成物体表面电荷的不平衡分布;④摩擦和电磁感应的综合效应。
3、静电造成的危害:
(1)高压静电放电造成电击,危及人身安全。
(2)在多易燃易爆品或粉尘、油雾的生产场所极易引起爆炸和火灾。
(3)电子工业:吸附灰尘,造成集成电路和半导体元件的污染,大大降低成品率。
(4)胶片和塑料工业:使胶片或薄膜收卷不齐;胶片、CD塑盘沾染灰尘,影响品质。
(5)造纸印刷工业:纸张收卷不齐,套印不准,吸污严重,甚至纸张黏结,影响生产。
(6)纺织工业:造成绒丝飘动、缠花断头、纱线纠结等危害。
4、静电的防范:(1)保持空气湿度;(2)使用避雷针;(3)良好接地。
【清单02】电路 电路图
一、电流
1、电流
特别提醒:判断电流方向时,要明确以下三点:
(1)发生定向移动的是什么电荷。
(2)此电荷从哪个物体转移到哪个物体上。
(3)如果定向移动的电荷是正电荷,则电流方向与该电荷移动的方向相同;如果定向移动的电荷是负电荷,则电流方向与该电荷移动的方向相反。
2、电流形成的原因
(1)电流是电荷的定向移动形成的;在导体中,大量的自由电荷通常情况下做无规则运动,此时不会形成电流,只有当这些自由电荷发生了定向移动才能形成电流。
(2)形成电流的电荷有:正电荷、负电荷,酸、碱、盐的水溶液中是正、负离子,金属导体中是自由电子,球面显示器中电子枪的电子流等。
特别提醒:电荷必须定向移动才能形成电流,而电荷有两种,正电荷和负电荷;正电荷定向移动可以形成电流,负电荷定向移动可以形成电流,还可以是正、负电荷同时向相反方向定向移动形成电流。
二、电路的构成
1、电路: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;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。
2、电路的组成和各部分的作用:电路由电源、用电器、开关、导线四部分组成,缺少或不完整都会影响电路的正常工作。
3、电源:提供电能的装置,将其他形式的能转化为电能。
(1)干电池:干电池是日常生活中使用最多的直流电源,从手电筒、电动玩具、照相机、计算器到家用电器的遥控器,都需用干电池为它们提供电能。
(2)蓄电池:蓄电池也是电池中的一种,它的作用是把有限的电能储存起来,便于在合适的地方使用,如应用于汽车、摩托车、通讯等。
能的转化:蓄电池在充电时,电能转化为化学能,放电时化学能又转化为电能。
4、电路中有持续电流的条件
(1)只有电荷的定向移动才能形成电流;正电荷定向移动能形成电流,负电荷定向移动也能形成电流;形成电流的条件:一是有自由电荷,二是有外加电压。
(2)电路中有持续电流的条件是:电路中有电源;电路必须闭合。
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。
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。
四、电路的三种状态
1、电路的三种状态:通路、断路和短路
2、用电器被短接与电源短路的区别与联系
3、常见断路、短路的原因
特别提醒
(1)电源短路,导线将电源的正、负极连接起来,发生短路,电路中的电流很大,极有可能将电源也烧坏,电源短路是一种有危害的连接方式,在电路的连接中是不允许出现的。
(2)局部短路,也叫短接,如图所示,开关闭合,灯泡L1被短路,不亮,灯泡L2亮.局部短路没有危害,只是被短路的用电器不能工作。
【清单03】串联电路与并联电路
一、串联和并联
1、串联电路和并联电路
特别提醒:串、并联电路是两种最基本的电路连接方式,判断电路连接时,要根据电路的基本特征和用电器的工作状态判断;不是只要是同时工作又同时停止工作的一定是串联,忘记了并联电路中开关在干路中时也可以实现用电器的同时工作与同时停止工作!
2、串、并联电路的辨别
(1)根据电路图判断:电流只有一条路径的则是串联电路;有两条或两条以上路径的则是并联电路。
(2)根据电流关系判断
①如果通过两个用电器的电流不相等,这两个用电器一定是并联的。
②如果通过两个用电器的电流相等,则可能是串联,也可能是并联。
③若是不同的用电器则是串联;若是相同的用电器串联,并联都有可能。
(3)根据电压关系判断
①如果通过两个用电器的电压不相等,这两个用电器一定是串联的。
②如果通过两个用电器的电压相等,则可能是串联,也可能是并联。
③若是不同的用电器则是并联;若是相同的用电器串联,并联都有可能。
(4)根据用电器的工作情况判断:用电器只能同时工作的是串联电路,可以独立工作的是并联电路。
二、连接串联电路和并联电路
1、连接串联电路的方法:按照从电源正极到电源负极的顺序将电路中的各元件逐个首尾顺次连接,中间不分支路。
2、连接并联电路的方法
(1)方法一“先干后支”法:先将一个用电器与电源正、负极连接起来,连接时,如果有开关,开关也要一并连人,组成一条回路;再将另一个用电器的两端连接到之前连人的用电器的两端.注意如果用电器有开关控制,则应将开关和所控制的用电器看成一个整体。
(2)方法二“先支后干”法:先将两用电器的两端相连,如果两用电器中有开关控制,也要将开关与用电器看成一个整体,再将两用电器两端相连得到的两个节点分别连接到电源的正、负极上。如果干路有开关,则其中一个节点通过干路开关后再连接到电源的正、负极上。
三、生活中的串并联电路
1、家用电器和照明灯的连接方式
(1)家用电器的连接方式:家庭中的电灯、电吹风机、电冰箱、电视机、电脑等用电器一般都是并联在电路中。
(2)照明电路的连接方式:照明电路中的照明灯一般也都是并联在电路中,
2、串联电路在生活电路中的应用:用来装饰居室、烘托欢乐气氛的彩色串灯和用于装饰大楼轮廓的长串彩灯有的是串联的,有的是并联的,还有的则是串联和并联组合而成的,公厕里、楼道里的长明灯,为了使它们的寿命更长,有时也选用相同规格的两只灯串联。
特别提醒:千万不要以为教室的灯能同时开和关就以为它是串联接法的,教室的灯之所以能同时开和关,实际上因为控制了干路的开关,这点特别要注意。
3、生活中的串、并联电路设计
(1)明确设计要求
(2)判断用电器的连接方式:用电器不同时工作时一般为并联,用电器同时工作时,可能为串联也可能是并联
(3)开关的连接方式:判断开关的作用是控制干路还是支路。
(4)画出电路图并验证电路图是否正确。
四、电路图与实物图作图
1、画好电路图的方法
(1)应完整地反映电路的组成,即有电源、用电器、开关和导线。
(2)规范地使用电路元件符号,不能自选符号。
(3)交叉相连的点要画粗黑圆点。
(4)合理地安排电路元件符号的位置,尽可能让这些元件符号均匀地分布在电路中,使电路图清楚美观,并注意元件符号绝不能画在拐角处。
(5)导线要横平竖直,转弯画成直角,电路图一般呈长方形。
(6)最好从电源的正极开始,沿着电流的方向依次画电路元件,且知道在电路图中导线无长短之分的原则。
2、实物的电路连接
(1)对于串联电路:按电路图,从电源的正极出发,按顺序把电路元件用笔画线代替导线连接起来。
(2)对于并联电路:根据电路图,找到“分节点”和“合节点”,从电源正极出发,按“哪里分就分,哪里合就合”的方法把电路元件连接起来。
3、根据电路图连接实物图的方法
(1)串联电路:连接串联电路实物图较为简单些,只要注意连接时按照某一方向逐个的连接起来就可以了,这里我们通常以电流方向为次序。(在电路中,电源外部的电流方向总是从正极出发,经过各个用电器到达电源的负极)。
(2)并联电路:第一步,连接一个电路元件尽可能多的闭合电路,这相当于串联电路的连接,尽可能多的元件连接,减少了后续连接元件的个数,使问题简单些。
第二步,在电路图中找出电流的分、合点,并在实物图中标出相应分、合点,这是致关重要的一步,是你犯错误的根源!
第三步,从分点出发,经过各支路的元件,到达合点,这相当于部分串联电路的连接。
【清单04】电流
一、电流的大小
1、电流的概念:在物理学中,电流是表示电流强弱的物理量,通常用字母I表示。
2、电流的符号和单位
(1)电流:单位时间内通过导体横截面积的电荷量叫电流,用符号I表示。
(2)单位:电流单位是安培,简称安,用符号A表示;电流常用单位还有:毫安(mA)、微安(μA);换算关系:1A=1000mA,1mA=1000μA。
3、电流的三种效应
(1)电流的热效应,如白炽灯,电饭锅等。
(2)电流的磁效应,如电铃等。
(3)电流的化学效应,如电解、电镀等。
4、一些常见的电流值
二、电流表及其连接与使用
1、电流表:用来测量电流大小的仪表叫电流表。特点:其内阻很小,可视为零,接入电路中不影响电路中电流大小。
2、认识电流表
3、电流表的使用规则
4、判断电流表测量的对象
(1)电流表的测量对象取决于它与哪些电器串联。电流表所测量的电流,正是流经与其相连的电器的电流。
(2)如果电流表安装在串联电路中,且安装在干路上,那么它测量的是总电流;如果安装在支路上,则测量的是这个支路的电流。
(3)去表法判断电流表的测量对象:将电流表断开,分析哪些用电器不能工作,则断开的电流表测量的就是哪些用电器的电流。
三、电流表的读数方法
1、确定量程,看清选用的是哪个量程,从而知道电流表可以测量的最大电流是0.6A还是3A。
2、确定分度值,根据所使用的量程,看清每一大格表示的电流值,认清每一大格又分成多少小格,确定每一小格表示的电流值是多少,如果使用0-0.6A量程,则每一小格是0.02A,如果使用0-3A量程,则每一小格是0.1A。
3、接通电流后,当指针稳定后(不再左右摆动时)读数,看清指针一共转过多少小格,用每一小格代表的电流值乘以格数即是被测的电流,即I=分度值×小格数。
特别提醒:常见的学生用电流表一般有0~0.6A和0~3A两个量程,当指针在同一位置时,0~3A量程的读数是0~0.6A量程读数的5倍。
【清单05】串、并联电路中电流的规律
一、探究串联电路中的电流特点实验
1、实验:探究串联电路中电流的规律
2、交流与反思
(1)记录数据要真实,不得随意修改实验数据,在误差允许范围内得出结论。
(2)同一次实验过程中,每盏小灯泡的亮度可能不同,甚至有的小灯泡不亮,但这不能说明各处电流不相等,因为各小灯泡的规格不同。
二、探究并联电路中的电流特点实验
1.探究并联电路中电流的规律
2.交流与反思
(1)分析实验数据可知,并联电路中各支路电流不一定相等。当并联的两个小灯泡规格相同时,各支路电流相等;当并联的两个小灯泡规格不相同时,各支路电流不相等。
(2)并联电路中,干路电流等于各支路周六之和,即I=I1+I2+I3+…+In;当各支路用电器都相同时,I=nI1。
【清单06】电压
一、电压的概念
1、电压
2、形成持续电流的条件:一是电路中有电源(或电路两端有电压);二是电路为通路(或电路是闭合的)。
3、常见电压值
(1)家庭电路电压:220V。 (2)对人体安全电压:不高于36V。
(3)手机电池的电压:3.7V。 (4)一节干电池电压:1.5V。
(5)一节铅蓄电池电压:2V。
二、电压表的连接和使用
1、电压表
(1)电压的测量工具是电压表,实验室常用电压表及元件符号如图
(2)实验室常用的电压表有三个接线柱,两个量程
①当用“-”“3”两个接线柱时,量程为0~3V,每一大格表示1V,每一小格表示0.1V。
②当用“-”“15”两个接线柱时,量程为0~15V,每一大格表示5V,每一小格表示0.5V。
2、电压表的使用方法
(1)使用前:使用电压表前首先要校零,明确电压表的量程和分度值,被测电压不要超过电压表的量程。如果指针不在零刻度线的位置就开始测量会出现两种情况:指针在零刻度线左侧时读数偏小;指针在零刻度线右侧时读数偏大。
(2)使用时:并联电压表必须与被测用电器并联。
(3)“+”进“-”出:电流必须从电压表的“+”接线柱流进,从“-”接线柱流出。如果电流从电压表的“-”接线柱流进,从“+”接线柱流出,则指针反转,不能测出电压,且容易损坏电压表。
(4)选择合适的量程:被测电压不能超过电压表的量程。如果不知道被测电压的大约值,测量前先用电压表的大量程,采用“试触法”估计被测电压的大小,试触时,如果指针偏转角度超过满偏角度,说明电压表量程选小了,无法测量且容易损坏电压表。必须换用更大量程的电压表进行测量。如果指针正常偏转,则用该量程进行测量。如果指针的偏转角度非常小,说明电压表量程选小了,则应该换用较小量程进行测量。在不超过量程的情况下,应选用小量程,读数更精确,减小误差。如果指针反向偏转说明电压表正负接线柱接反了。
三、电压表的读数方法
1、明确量程和分度值:先看清量程,认清各量程的分度值。
(1)当用“-”“3”两个接线柱时,量程为0~3V,每一大格表示1V,每一小格表示0.1V。
(2)当用“-”“15”两个接线柱时,量程为0~15V,每一大格表示5V,每一小格表示0.5V。
(3)当使用0~15V量程时,应以上排刻度读数,其分度值为0.5V;当使用0~3V的量程时,应以下排刻度读数,其分度值为0.1V。
(4)所测电压不能超过所选量程;在不超过量程的前提下,尽可能选用小量程测电压,以提高测量精度。
2、用分度值乘以指针转过的小格数就是被测的电压值。
(1)读数时视线垂直表盘刻度。
(2)例如:下图所使用的接线柱是“一”和“15”,即量程是0~15V,对应其分度值是0.5V,查出指针所指格数为11格(1大格是10小格),故读数为:11×0.5V=5.5V。
四、电流表、电压表在判断电路故障中的应用
1、串联电路中
(1)当电路断路时:电压表测断路处的电压等于电源电压;测没断路的用电器的电压为零;电流表在任何位置都是零。
(2)当电路短路时:电压表测短路处的电压等于零;测没短路的用电器的电压比原来增大;电流表示数变大。
2、并联电路中
(1)当某支路断路时:电压表测断路两端电压、没断路的支路两端电压都等于电源电压;电流表测断路所在支路示数为零;测没断路的支路仍为原来的示数.
(2)当某支短断路时:电压表测短断两端电压、没短断的支路两端电压都等于零(而且这时干路如果没有用电器的话,电源直接形成回路,会烧坏电源);电流表测短断所在支路示数会变大;测没短断的支路示数变为零。
【清单07】串、并联电路中电压的规律
一、探究串联电路中的电压规律实验
1、探究串联电路中用电器两端电压与电源两端电压的规律
特别提醒
(1)连接实物电路图,可对照电路图按一定的顺序(从电源的“+”极到“-”极或从电源“-”极到“+”极),逐个顺次连接。
(2)在连接实物电路过程中,开关要处于断开状态,防止电路出现短路而烧坏电源。
(3)电压表要并联在被测电路两端,同时要注意让电流从“+”接线柱流入,从“-”接线柱流出,并采用试触法选择合适的量程。
(4)闭合开关进行实验之前,要检查电路的正确性,确定没有错误后,方可进行实验。
(5)实验中,每次读数后,应及时断开开关,以节约用电。
(6)记录实验数据时,要如实记录,不能随意改动数据,更不能“凑数”。
(7)实验时多次测量避免偶然性,以验证串联电路电压分配规律。
二、探究并联电路中的电压规律实验
1、探究并联电路的电压规律
特别提醒
(1)只测一组数据得出结论具有偶然性,要想得到普遍规律应多次实验,多次实验时可以更换灯泡规格也可以改变电池节数;
(2)选用相同规格的灯泡具有特殊性,要想得到一般规律应选用不同规格的灯泡再进行多次实验。
【清单08】电阻
一、电阻的概念
1、电阻
二、影响电阻大小的因素
1、探究影响导体电阻大小的因素实验
2、电阻大小与导线长度、横截面积、材料之间的关系
(1)导体长度对电阻的影响:导体长度越长,电阻越大。当电流通过导体时,需克服导体本身的电阻产生的阻力,因此长度增加会导致电流通过的路径变长,从而增大电阻的阻力,使电阻值增加。
(2)导体横截面积对电阻的影响:导体横截面积越大,电阻越小。横截面积增大会减小电流通过的路径阻力,使电流更容易通过导体,因此电阻会减小。
(3)导体材料对电阻的影响:不同材料的导体具有不同的电阻率,电阻率越大,电阻就越大。常见金属导体的电阻率较小,较好地导电,而半导体和绝缘体通常具有较大的电阻率,其导体电阻较高。
(4)温度对电阻的影响:一般情况下,大多数金属导体的电阻随温度的升高而增大,这与杂质的影响以及晶格结构的变化有关。不过,也存在一些特殊材料,如热敏电阻体,在一定温度范围内,其电阻值会随温度升高而减小。
三、导体和绝缘体
1、导体和绝缘体
2、导体容易导电的原因导体内部有大量的能自由移动的电荷.金属中自由移动的电荷是自由电子,酸、碱、盐的水溶液中自由移动的电荷是正、负离子。
特别提醒
(1)导体与绝缘体并没有绝对的界限,在一定条件下,绝缘体可以变成导体,如干燥的木棒是绝缘体,而潮湿的木棒就变成了导体。
(2)导电与带电的区别:导电过程是自由电荷定向移动的过程,导电体是导体;带电过程是电子得失的过程,能带电的物体可以是导体,也可以是绝缘体,
四、半导体与超导现象
1、半导体:有一些材料,如硅和锗,导电性能介于导体和绝缘体之间,常常称为半导体。
(1)半导体的导电性能比导体差,比绝缘体好;
(2)温度、光照、杂质等外界因素对半导体的导电性能有很大的影响。
(3)应用:利用半导体材料可以制成光敏电阻、热敏电阻、压敏电阻、二极管、三极管、集成电路等。
2、超导现象:某些物质在温度很低时,电阻就变成了0,这就是超导现象。在温度很低时,电阻为0的材料称为超导材料。超导材料也称为超导体。
(1)超导现象应用与实际的好处:①延长电路元件的使用寿命;②降低电能损耗;③实现电子设备微型化。
(2)超导材料的应用:利用超导材料可制造超导电动机、超导电缆、磁悬浮列车等。目前,超导材料还没有广泛应用于生活实际的主要原因是还没有发现常温下的超导体。
【清单09】变阻器
一、变阻器种类
1、认识变阻器
(1)定义:阻值可以变化的电阻器叫变阻器。
(2)分类:滑动变阻器、电阻箱(旋钮式和插块式)。
2、滑动变阻器
(1)原理:通过改变连入电路中电阻线的长度来改变电阻(注意“连入电路中的”)。
(2)构造:瓷筒、电阻线、支架、接线柱、金属杆、滑片。
(3)元件符号:。
(4)结构示意图:。
(5)铭牌的理解:例20Ω1A,表示此滑动变阻器的最大阻值是20Ω,允许通过的最大电流是1A。
(6)优缺点:能连续改变接入电路的电阻大小,不能读出具体电阻值。
3、电阻箱
(1)分类:旋盘式电阻箱、插塞式电阻箱。
(2)旋钮式电阻箱
①使用方法:将电阻箱的两个接线柱接入电路中,调节六个旋钮,就能得到0—99999.9Ω之间的电阻值。
②读数方法:将各旋钮对应的小三角对准的数字乘以面板上标记的倍数,然后将数值加在一起就是电阻箱接入电路中的电阻值。
(3)电阻箱优缺点:能够读出具体电阻值,不能连续改变电阻。
(4)插入式电阻箱
①使用方法:插入式电阻箱有两个接线柱,接线柱之间有几段电阻丝的上方有能插入或拔出的铜塞。拔出铜塞时,对应那段电阻丝就接入了电路;插入铜塞时,对应的那段电阻丝就会被短路,相对于没有接入电路。
②读数方法:如图所示,是插入式电阻箱的示意图,插入b、d铜塞,接入电路的总电阻R=10Ω+20Ω=30Ω。
二、滑动变阻器的使用
1、滑动变阻器构造和原理
(1)构造:滑动变阻器的构造如图所示:接线柱A、B之间时滑动变阻器的电阻丝;接线柱C、D之间是金属杆,电阻为零;P是金属滑片,与金属杆和电阻丝相连(电阻丝的表面涂有绝缘漆,但与滑片接触的地方绝缘漆被刮掉),滑片本身看作电阻为零。滑片移动到不同位置时,接入电路的A、C(D)或B、C(D)两个接线柱间电阻丝的长度不一样,这样就改变了接入电路中电阻的大小。
(2)原理:通过改变连入电路中电阻线的长度来改变电阻(注意“连入电路中的”)。
2、滑动变阻器的作用:可以改变电路中的电流,可以改变与之串联用电器两端的电压,还可以保护电路。
3、滑动变阻器的使用
(1)当滑片远离下端使用的接线柱时,电阻变大;靠近下端使用的接线柱时,电阻变小。
(2)滑动变阻器的接线规则:一上一下。“一上”即把上面金属棒两端的任一接线柱连入电路中;“一下”即把下面线圈两端的任一接线柱连入电路中。滑动变阻器只要一上一下方式接入电路,上接线柱的选择是不影响电阻变化情况的,如图,甲乙接法是等效的。
(3)滑动变阻器阻值变小,会引起电路中电流变大,与之串联的用电器两端电压变大。
(4)电路中的电流不许超过铭牌上标记的电流值。
(5)滑动变阻器要与被控制电路串联。
(6)闭合开关前应把滑片移至阻值最大处,即远离下端使用的接线柱。
4、滑动变阻器的接法
(1)断路式接法:如图甲,滑片右边的电阳丝被断路,左侧电阻丝接入电路。
(2)短路式接法:如图乙,滑片右边的电阻丝被短路,左侧电阻丝接入电路。
(3)恒阻式接法:如图丙,滑动变阻器电阳丝全部接入电路,滑片滑动时接入电路中的阳值恒定不变,滑动变阻器的滑片滑动,只改变滑片左右两边电阻丝上分得的电压的比例关系。
5、用滑动变阻器控制电阻两端的电压:串联电路有分压作用,在串联电路中,某个电阻的阻值增大,则这个电阻分压也增大。
三、变阻器的应用
1、电位器:实验室常用的变阻器是滑动变阻器和电阻箱,生活中常用的变阻器一般叫做电位器。
2、常见的电位器有机械式电位器和数字式电位器。
(1)机械式电位器:是机械式电位器的一种。其电阻丝呈圆弧形,滑片可以在电阻丝上转动。其接线方法是“中间固定,两边接一边”。当接中间和左端接线柱时,接入电路的电阻丝为左侧部分,如果顺时针转动滑片,则电位器接入电路的阻值变大。可连续调节亮度的台灯、可连续调节声音大小的耳机等都是使用了这种电位器。
(2)数字式电位器:数字式电位器是用数字信号控制阻值的器件(集成电路等)。它有耐振动、噪声小、寿命长、抗环境污染等优点,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领域得到应用。
【考点题型一】摩擦起电现象
【例1】(24-25九年级上·山东泰安·期中)用毛皮摩擦过的橡胶棒接触验电器,下列图中能正确表示橡胶棒和验电器金属箔片带电情况的是( )
A. B. C.D.
【答案】B
【详解】毛皮相对于橡胶棒而言,对电子的束缚力更弱,橡胶棒容易得到电子,故毛皮摩擦过的橡胶棒带负电,与验电器接触时,橡胶棒部分多余的电子转移到验电器上,验电器也带上了负电,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
【变式1】(24-25九年级上·山东德州·期中)小明发现教室内的电风扇扇叶下方经常会有严重的灰尘,经过电学知识的学习后,他发现这其实是 现象,进一步探究发现风扇扇叶带上“电荷”后具有了 性质。
【答案】 摩擦起电 吸引轻小物体
【详解】[1]教室内的电风扇扇叶下方经常会有严重的灰尘,是因为电风扇工作时扇叶发生摩擦起电现象。
[2]进一步探究发现风扇扇叶带上“电荷”后具有了吸引轻小物体的性质,容易吸引灰尘。
【考点题型二】两种电荷间的相互规律
【例2】(24-25九年级上·山东临沂·期中)小朋友在玩滑梯时,头发一根根竖了起来,出现了“怒发冲冠”的现象,如图所示。对于这一现象,下列解释正确的是( )
A.身体与滑梯摩擦时,创造了电荷,导致身体带电
B.身体与滑梯摩擦时,只有身体带电,滑梯不带电
C.头发与头发之间所带的电荷是异种电荷
D.由于同种电荷相互排斥,导致头发竖了起来
【答案】D
【详解】小朋友在玩滑梯时,与滑梯间摩擦生电,摩擦生电,是电荷发生了转移,身体和滑梯都带电,由于头发带上了同种电荷相互排斥而竖起来。故ABC错误,D正确。
故选D。
【变式2】(24-25九年级上·山东淄博·期中)小李把一段扁平、干燥的塑料绳一端扎紧,把另一端撕开成许多轻质细丝,用干燥的手向下捋几下,发现细丝张开了,如图所示。下列说法中( )
①在手捋的过程中创造了电荷
②在手捋的过程中发生了电荷的转移
③细丝张开,说明异种电荷相互吸引
④细丝张开,说明同种电荷相互排斥
A.只有①③正确B.只有①④正确
C.只有②④正确D.只有②③正确
【答案】C
【详解】摩擦起电的实质不是创造了电荷,而是发生了电子的转移,所以①错误,②正确;通过摩擦后,塑料绳带上了同种电荷,因同种电荷相互排斥,所以细丝张开,所以③错误,④正确,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
【考点题型三】电流方向的规定
【例3】(24-25九年级上·山东青岛·期中)关于电流的形成及其方向,下列说法正确的是( )
A.只要有电荷的移动,就能形成电流
B.电路中有电源,就一定有电流形成
C.物理学中,把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向
D.在闭合电路中,电源外部电流的方向是从电源负极经过用电器流向正极
【答案】C
【详解】A.电荷的定向移动才能形成电流,故A错误;
B.电路中有电源,且必须是通路,才会有电流形 成,故B错误;
C.物理学中, 把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向,负电荷定向移动的方向与电流的方向相反,故C正确;
D.在闭合电路中,电源外部电流的方向是从电源正极经过用电器流向负极,故D错误。
故选C。
【变式3】(24-25九年级上·山东泰安·期中)人类从未停止过对自然现象的探索和思考。《淮南子》中写道“阴阳相搏为雷,激扬为电”,认为雷电是一种中和现象。现在我们知道,当带有异种电荷的云层相互接触时,原本带负电荷的云层B会失去电子,原本带正电荷的云层A会得到电子。如图所示,该过程中雷电电流的方向为 (选填“从A到B”或“从B到A”)。
【答案】从A到B
【详解】摩擦起电是由于带负电的核外电子的转移而形成的,得到电子的云层带负电,当带异种电荷的云层接触时,两种电荷中和,转移的仍是负电荷,所以,失去电子的是带负电荷的云层;电荷的定向移动形成电流,把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向,那么负电荷的移动方向与电流的方向相反,负电荷的移动方向是从B到A,则雷电电流的方向为从A到B。
【考点题型四】根据实物图画电路图
【例4】(24-25九年级上·山东泰安·期中)请在方框中画出与下面实物图对应的电路图,并用对应字母标注开关和灯泡。
【答案】
【详解】由实物图知道,两灯与开关S串联,电压表测量灯泡L2两端的电压,电路图如下图
【变式4】(24-25九年级上·山东济宁·期中)按照题目要求作图。如图所示电路,只需改变一根导线的连接,就能使电流表同时测出通过两个灯泡的电流,在要改接的那根导线上打个“×”,再画出改接的导线,并在方框内画出对应的电路图。
【答案】
【详解】根据电流路径分析电路,电流从电源正极流出后,经过开关、电流表后,应分别进入两个灯泡,然后经过两灯泡后再汇合在一起,回到电源的负极,这样电流表位于干路,才能同时测出通过两个灯泡的电流,实物图和电路图,如图所示:
【考点题型五】辨析电路的串并联
【例5】(24-25九年级上·山东济南·期中)闭合开关S,L1与L2并联,电流表A2测通过L2的电流。符合以上要求的电路是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】A.闭合开关S,L1与L2并联,电流表测干路电流,电流表A2在支路上,测通过L2的电流,故A符合题意;
B.闭合开关S,L1与L2并联,电流表A2在干路上,测干路电流,故B不符合题意;
C.闭合开关S,L1与L2串联,故C不符合题意;
D.闭合开关S,电源被短路,故D不符合题意。
故选A。
【变式5】(24-25九年级上·山东淄博·期中)如图所示电路,不能同时闭合的开关是 ;要实现两灯并联,应闭合的开关是 ,当同时闭合开关和,断开时,两灯的发光情况是 。
【答案】 S1和S2 S1和S3 L1发光、L2不发光
【详解】[1]由电路图可知,如同时闭合开关S1和S2,则电流先经过S1再经过S2,然后回到电源,这样是不允许的,它会造成电源短路。
[2]要使L1与L2并联,电路需要有两条电流路径,两灯泡首首相连,尾尾相连,因此应闭合S1和S3,断开开关S2。
[3]同时闭合开关和,断开时,L2被短路,电流只经过L1,因此L1发光,L2不发光。
【考点题型六】电路的设计
【例6】(2024·山东临沂·一模)某电动车上装有转向灯和蜂鸣器,要求启动电动车后(相当于闭合开关S),开关拨至“左”时(相当于闭合开关S1),左侧转向灯L1亮同时蜂鸣器响;开关拨至“右”时(相当于闭合开关S2),右侧转向灯L2亮同时蜂鸣器响。下列电路设计中符合要求的是( )
A.B.
C.D.
【答案】C
【详解】A.图示为串联电路,三个开关都闭合时,所有用电器同时工作,断开任何一个开关,所有用电器都不工作,故A不符合题意;
C.图示为并联电路,开关S和电铃在干路上,一条支路上有和,另外一条支路上有和;因此闭合S和时,电铃响,亮,闭合S和时,电铃响,亮,故C符合题意;
BD.图示为并联电路,开关S在干路上,一条支路上有和和电铃,另外一条支路上有和;因此闭合S和时,电铃响,亮,闭合S和时,只有亮,故BD不符合题意。
故选C。
【变式6】(24-25九年级上·山东菏泽·期中)现有一个电源,一个开关,两个灯泡、,一个电流表,导线若干。请按要求在虚线框内画出电路图。要求:①开关同时控制两盏电灯;②电灯、并联;③电流表只测通过灯的电流。
【答案】
【详解】根据要求,两灯并联,开关同时控制两盏电灯,开关应在干路上,电流表测通过灯L2的电流,则电流表与L2串联,如图所示:
【考点题型七】电流表的使用及读数
【例7】(24-25九年级上·山东滨州·期中)如图所示的电路中,甲、乙、丙为电流表或电压表。闭合开关S后,要使小灯泡、均能发光并且组成并联电路。则( )
A.甲为电流表,乙、丙为电压表B.甲为电压表,乙、丙为电流表
C.乙为电流表,甲、丙为电压表D.乙为电压表,甲、丙为电流表
【答案】D
【详解】A.甲为电流表,乙、 丙为电压表时,整个电路是断路,电压表有示数,但两灯都不亮,故A不符合题意;
B.甲为电压表,乙、丙为电流表时,L2被短路,不会发光,故B不符合题意;
C.乙为电流表,甲、丙为电压表时,两灯串联,甲表测总电压,丙表测L2的电压,乙表测电路中的电流,故C不符合题意;
D.乙为电压表,甲、丙为电流表时,两灯并联,乙表测并联电路两端电压,甲表测通过L2的电流,丙表测干路电流,使小灯泡、均能发光,故D符合题意。
故选D。
【变式7】(23-24九年级上·山东济宁·期中)在“用电流表测电流”的实验中,某同学按如图甲所示的电路连接实物电路。当开关闭合后,两灯都发光,两个电流表的指针所指的位置均如图乙所示,则通过灯L1的电流为 A,通过灯L2的电流为 A。
【答案】 1.36 0.34
【详解】[1][2]由电路图可知,灯L1和L2并联,电流表A2通过灯L2中的电流,电流表A1干路的电流,因为并联电路干路电流等于支路电流之和,且两个电流表的指针所指位置相同,所以电流表A2的量程是0~ 0.6A,分度值是0.02A,由电流表读数可知,通过L2的电流
电流表A1的量程是0~3A,分度值是0.1A,由电流表读数可知,干路的电流
则通过L1的电流为
【考点题型八】探究串联电路和并联电路中电流的特点
【例8】(24-25九年级上·山东临沂·期中)如图所示,在“探究并联电路的电流特点”的实验中,小明设计了如图甲所示的电路进行实验:
(1)请用笔画线代替导线,按图甲中的电路图把图乙中的实物电路连接完整(导线不得交);
(2)实验中,小明选择的两个小灯泡规格应该是 (选填“相同”或“不相同”)的,在连接电路时,开关应处于 (选填“闭合”或“断开”)状态;
(3)小明先将电流表接在所在的支路上,闭合开关,观察到灯发光,但灯不亮电流表的示数为零,电路可能存在的故障是 (选填“灯开路”或“灯短路”);
(4)排除故障后,小明测出了支路上的电流,然后他把电流表依次接入电路中分别测量出支路电流、干路电流I,两次测量时电流表指针偏转都如图丙所示,则 A,小明由此数据得出并联电路中干路电流和各支路电流的关系式 (用字母表示);
(5)本次实验的不足之处是 。
【答案】(1)
(2) 不相同 断开
(3)灯开路
(4) 0.2
(5)只进行一次实验就得到结论,具有偶然性
【详解】(1)由图甲知,L1、L2并联,电流表与L1串联,故连接如下:
(2)[1]实验中,为得出普遍性的规律,避免实验偶然性,选择两个小灯泡的规格应该是不相同的。
[2]为了保护电路,在连接电路时,开关应断开。
(3)灯L1不发光,电流表的示数为零,可能是灯泡L1短路或开路造成的,灯L2发光,说明电路故障是L1开路。
(4)[1][2]并联电路中干路电流I大于支路电流I2,两次测量时电流表指针偏转都如图丙所示,则测量干路电流I使用了大量程,测量支路电流I2使用了小量程,大量程的分度值是0.1A,小量程的分度值是0.02A,因此干路电流I为1A,支路电流I2为0.2A,则有0.8A+0.2A=1A
由此得出并联电路中干路电流和各支路电流的关系是I=I1+I2
(5)本次实验只测了一组数据就得出结论,结论不具有普遍性,应更换不同灯泡测出多组实验数据,得出普遍性的结论。
【变式8】(24-25九年级上·山东济宁·期中)小海和小梅一起做“探究并联电路中电流的规律”实验。
(1)请在图乙中移动一根导线,移动后电流表测量B处的电流,在移动的导线上画“×”,并用笔画线代替导线连接正确的电路;
(2)小海同学测量时,在连接电路时,发现刚接好最后一根导线,电流表的指针就发生了偏转,连接电路时存在的错误是 ;
(3)测出A、B、C三处电流如表所示,由此得出初步结论 (只写表达式)。小梅指出:应换用不同规格的灯泡多次实验,这样做的目的是: 。
【答案】(1)
(2)开关没有断开
(3)IC=IA+IB 避免实验的偶然性,获得普遍性的实验结论
【详解】(1)原图中,电流表测量干路电流,将连接电流表正接线柱与灯L1左接线柱间的连线去掉,将电流表的负接线柱与灯L1的左接线柱之间连线,改接后,电流表测通过L2的电流,即B处的电流,如图所示:
(2)刚接好最后一根导线,电流表的指针就发生了偏转,说明在连接电路时,开关没有断开。
(3)[1]分析表中数据中,不难得出关系式0.54A=0.30A+0.24A
也就是得到串联电路电流规律IC=IA+IB
[2]为避免实验的偶然性,验证规律的普遍性,应换用不同规格的灯泡进行多次实验。
【考点题型九】 串并联电路的电流规律的应用
【例9】(24-25九年级上·山东临沂·期中)在如图所示的电路中,电源两端的电压保持不变,和为两个定值电阻,其中电阻。当开关闭合、断开时,电流表示数为;当开关均闭合时,电流表示数变为0.9A。求:
(1)当开关均闭合时通过的电流;
(2)电源电压;
(3)电阻的阻值。
【答案】(1)当开关闭合、断开时,只有电阻工作,电流表示数为,当开关均闭合时,也接入电路,且和并联,电流表示数即干路电流为0.9A,根据并联电路电流规律可知
(2)当开关均闭合时,两电阻并联,并联电路,则
(3)电阻两端的电压,通过电阻的电流,则的阻值为
【变式9】(24-25九年级上·山东济宁·期中)如图所示的电路,电源电压不变, ,闭合开关S,断开时,电压表的示数为1.8V;同时闭合开关S、S1时,电压表的示数为2.7V。求:
(1)电源电压;
(2)电阻的阻值。
【答案】(1)当开关S、S1都闭合时,电路为R2的简单电路,电压表测电源的电压,则电压表的示数为2.7V,即电源电压U=2.7V。
(2)当开关S闭合、S1断开时,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,R1两端的电压
U1=U-U2=2.7V-1.8V=0.9V
因串联电路中各处的电流相等,所以电路中的电流
电阻R2的阻值
【考点题型十】电压表的使用及读数
【例10】(24-25九年级上·山东东营·期中)如图甲所示的电路,当开关S闭合后,电压表、的示数如图乙、丙所示,那么灯的电压为( )
A.3VB.5.5VC.3.5VD.2.5V
【答案】A
【详解】由图甲知道,两个灯泡是串联的,电压表V1测量的是总电压,V2测量的是灯泡L2两端的电压;由于串联电路中总电压等于各部分电路电压之和,所以由图乙知道,电压表V1选用0~15V的量程,分度值为0.5V,示数为5.5V,由图丙知道,电压表V2选用0~3V的量程,分度值为0.1V,示数为2.5V,则灯L1两端的电压
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
【变式10】(24-25九年级上·山东济南·期中)小亮在实验室探究串、并联电路中电压的关系。闭合开关前,发现电压表的指针如图甲所示,接下来他应该进行的操作是 。检查电路无误后,闭合开关,电压表的指针如图乙所示,电压表的示数为 。
【答案】 校零 2.5V
【详解】[1]闭合开关前,电压表的指针应与零刻度线对齐,如图甲所示,接下来他应该进行的操作是对电压表指针校零。
[2]检查电路无误后,闭合开关,电压表的指针如图乙所示,该电压表所用量程为0~3V,分度值为0.1V,故电压表的示数为2.4V。
【考点题型十一】用电表判断电路故障
【例11】如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S,小灯泡L不发光。若电路中只有电阻R和小灯泡L中的一个出现了故障。关于开关S闭合前后两电表示数的变化情况及相应故障,下列说法中正确的是( )
A.两电表示数都不变,可能是电阻R断路B.两电表示数都变化,可能是小灯泡L断路
C.仅电流表示数变化,一定是小灯泡L短路D.仅电压表示数变化,一定是电阻R断路
【答案】D
【详解】A.开关S闭合前,电路断路,电压表和电流表都没有示数,闭合开关S,如果电阻R断路,电流表没有示数,电压表和灯泡串联在电路中,电压表有示数,故A错误;
B.开关S闭合前,电路断路,电压表和电流表都没有示数,闭合开关S,如果小灯泡L断路,电路断路,电压表和电流表都没有示数,故B错误;
C.开关S闭合前,电路断路,电压表和电流表都没有示数,如果小灯泡L短路,电压表测量电源电压,电压表有示数,电阻R和电流表接入电路中,电流表有示数,故C错误;
D.开关S闭合前,电路断路,电压表和电流表都没有示数,如果电阻R断路,电流表示数为零,电压表和灯泡串联,电压表有示数,故D正确。
故选D。
【变式11】(24-25九年级上·山东济宁·期中)如图所示,电源电压保持不变,闭合开关后发现电压表无示数,只有一只灯泡发光,则故障的原因可能是( )
A.灯泡L1短路B.灯泡L2短路C.灯泡L1断路D.灯泡L2断路
【答案】A
【详解】A.若灯泡L1短路,则灯泡L1不亮,此时没有电流经过电压表,电压表无示数,电流通过灯泡L2,灯泡L2发光,故A符合题意;
B.若灯泡L2短路,则灯泡L2不亮,此时有电流经过电压表,电压表有示数,故B不符合题意;
C.若灯泡L1或灯泡L2断路,两灯都不发光,故CD不符合题意。
故选A。
【考点题型十二】探究串联电路和并联电路中电压的特点
【例12】(24-25九年级上·山东聊城·期中)探究串联电路中电压的规律:
(1)连接电路时,开关应处于 状态,正确连接电路后,闭合开关,若灯断路,则两端 (选填“有”或“无”)电压;
(2)在测两端的电压时,小明为了节省时间,采用以下方法:电压表所接的B接点不动,只断开A接点,并改接到C接点上。小明用上面的方法 (填“能”或“不能”)测出两端的电压;
(3)用电压表分别测出电压、和。其中测时,电压表的示数如图丙所示,示数为 V。接着更换不同规格的灯泡并多次实验,数据记录见表:
①分析表中数据,得到初步结论:串联电路两端的总电压等于各部分电路两端电压 ;
②为使结论更具普遍性,小明将灯泡换成其他类型用电器并多次实验。此外,还可以 。
【答案】(1) 断开 无
(2)不能
(3) 1.2 之和 更换电压不同的电源进行多次实验
【详解】(1)[1]为了保护电路,连接电路时,开关应处于断开状态。
[2]正确连接电路后,闭合开关,若灯断路,则整个电路处于断开状态,没有电流通过L1,此时L1两端无电压。
(2)已测出L1两端的电压,与B相连的为电压表负接线柱,与A相连的为电压表的正接线柱,若保持电压表的B连接点不动,只将A连接点改接到C连接点上,来测量灯L2两端的电压,此时电流从电压表的负接线柱流入,这样的操作存在的问题是电压表正负接线接反了,故不能正确测量电压。
(3)[1]如图丙所示,电压表选择小量程连入电路中,其分度值为0.1V,示数为1.2V。
①[2]分析表中数据可得,第一次实验中
1.2V+1.7V=2.9V
第二次实验中
1.3V+1.6V=2.9V
第三次实验中
1.1V+1.8V=2.9V
即AC两端电压UAC等于AB两端电压UAB与BC两端电压UBC之和,即串联电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和。
②[3]为使结论更具普遍性,小明将灯泡换成其他类型用电器并多次实验。此外,还可以更换电压不同的电源进行多次实验,避免偶然性。
【变式12】(24-25九年级上·山东临沂·期中)晓丽同学在“探究串联电路电压的规律”的实验中,设计了如图甲所示的电路,电源电压保持不变。
(1)连接电路前,晓丽发现电压表指针如图乙所示,这是因为 ;
(2)在连接电路时,开关应处于 状态;
(3)晓丽正确测出了两端的电压,在测两端的电压时,晓丽打算采用以下方法:电压表所接的B接点不动,只断开A接点,并改接到C接点上,此操作会导致电压表出现的现象是 ;
(4)晓丽正确完成实验,并把数据记录在表中,同组的晓悟同学认为实验存在不足,改进的方案是: 。再次实验测量出AB两点间电压表示数为2.8V,BC两点间电压表无示数,由此可知,电路出现的故障可能是 。
【答案】(1)电压表未调零
(2)断开
(3)指针反偏
(4) 换用不同规格的电阻多次实验 AB两点间断路
【详解】(1)连接电路前,晓丽发现电压表指针如图乙所示,指针未指在零刻度线,说明电压表未调零。
(2)为保护电路,在连接电路时,开关应处于断开状态。
(3)在测两端的电压时,若电压表所接的B接点不动,只断开A接点,并改接到C接点上,此操作会导致电压表正负接线柱接反,使得电压表指针反偏。
(4)[1]由表可知只做了一次实验,结论不具有普遍性,应换用不同规格的电阻多次实验。
[2]测量出AB两点间电压表示数为2.8V,说明AB两点以外的电路为通路,且AB两点间没有发生短路,BC两点间电压表无示数,则可能是AB两点间断路。
【考点题型十三】串并联电路的电压规律的应用
【例13】(24-25九年级上·山东德州·期中)如图所示电路,电源电压为,开关闭合后,电压表的示数为,求小灯泡和两端的电压各是多少?
【答案】2.5V,3.5V
【详解】据图可知,开关闭合后,电路为两灯泡串联,电压表测灯泡L1两端电压,电压表的示数为,则灯泡L1两端电压为2.5V,由串联电路中电压规律可得,灯泡L2两端电压为
小灯泡和两端的电压各是2.5V,3.5V。
【变式13】(24-25九年级上·山东枣庄·期中)如图所示,已知电源是由几节新干电池串联而成,闭合开关,电压表V1、V2示数分别为6V、9V,电流表的示数为1.5A,求:
(1)通过L1的电流;
(2)L1和L2两端的电压。
【答案】(1)由电路图可知,闭合开关S,L1和L2串联,电流表测电路中的电流,电压表V1测L1两端电压,电压表V2测电源电压。电流表的示数为1.5A,串联电路中电流处处相等,即通过L1的电流为1.5A。
(2)由电路图可知,闭合开关S,L1和L2串联,电流表测电路中的电流,电压表V1测L1两端电压,电压表V2测电源电压。电压表V1、V2示数分别为6V、9V,即L1两端电压为6V,电源电压为9V,串联电路中,电源电压等于各用电器两端电压之和,故L2两端的电压为
【考点题型十四】探究影响导体电阻大小因素实验
【例14】(24-25九年级上·山东菏泽·期中)在“探究影响电阻大小的因素”的实验中,某实验小组同学利用如图所示的电路分别对“导体电阻跟它的材料、长度、横截面积有关”的猜想进行实验探究。实验室提供了如下器材:电阻丝a、b、c粗细相同,a、b、d长度相同,但d比b粗。
(1)该实验是通过观察 间接地比较电阻丝电阻的大小,这种实验方法叫 ;
A.控制变量法 B.转换法
(2)选用电阻丝b、c分别接入电路中,是为了探究电阻大小跟导体的 是否有关;
(3)选用电阻丝 分别接入电路中,是为了探究电阻大小跟导体的横截面积是否有关;
(4)如果实验中的导体只有两条相同规格的镍铬合金丝,要探究横截面积对电阻阻值的影响,应该将两条镍铬合金丝 接入电路(选填“并联”或“串联”)。
【答案】(1) 电流表示数 B
(2)长度
(3)b、d
(4)并联
【详解】(1)[1][2]电阻是导体对电流的阻碍作用,电阻越大,电流表的示数越小,通过观察电流表的示数可以判断电阻的大小,应用了转换法。故选B。
(2)选择编号为b、c的两根电阻丝进行实验,b和c的材料和横截面积相同,长度不同,所以探究的是导体电阻大小与导体长度的关系。
(3)要探究导体电阻大小与导体横截面积的关系,变量是横截面积,控制材料和长度相同,改变横截面积,所以图中的b、d符合条件。
(4)探究横截面积对电阻阻值的影响,但是实验中的导体只有两条相同规格的镍铬合金丝,应该控制长度相同,只改变横截面积,所以应该将两条镍铬合金丝并联接入电路,并联后相当于横截面积变大。
【变式14】(24-25九年级上·山东济宁·期中)如图,在探究“影响电阻大小的因素”实验时,下列说法正确的是( )
A.若电流表示数变化不明显,可以将电流表更换成小灯泡
B.闭合开关前,镍铬合金丝电阻为0Ω
C.为了探究长度对电阻大小的影响,应选择粗细不同的镍铬合金丝
D.实验时,通过观察电流表示数的大小判断哪根镍铬合金丝电阻大
【答案】D
【详解】A.所选电阻丝的阻值相差太小时,电流表示数变化不明显,将电流表换成小灯泡,灯泡亮度变化更不明显,根据灯泡亮度的变化来判断接入的电阻丝的阻值变化情况是不太科学的方案,故A错误;
B.电阻是导体的一种性质,与电流和电压无关,闭合开关前,镍铬合金丝电阻不为0Ω,故B错误;
C.探究长度对电阻大小的影响,保持其它条件不变,选择长度不同的镍铬合金丝,故C错误;
D.实验中,通过观察电流表示数来比较导体电阻的大小,示数越大,说明电阻丝阻值越小,这里采用了转换法;故D正确。
故选D。
【考点题型十五】滑动变阻器的原理和使用
【例15】(24-25九年级上·山东济南·期中)如图甲是音响上音量调节装置,相当于一个滑动变阻器,其简化电路如图乙所示,使滑片P向右移动时接入电路中的电阻变大。下列连接方式中可行的是( )
A.B.
C.D.
【答案】D
【详解】滑动变阻器的接线柱应一上一下接入电路,滑片向右移动时,变阻器接入电路的阻值变大,则其左下接线柱接入电路,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
【变式15】(24-25九年级上·山东济南·期中)图甲是常用的一种利用电位器调节亮度的小台灯,图乙为其用于调亮度的电位器结构图,a、b、c是它的三个接线柱,a、c分别与弧形电阻体的两端相连,b与旋钮滑片相连。下列说法正确的是( )
A.若将 a、b接入电路中,逆时针转动旋钮时,台灯变暗
B.若将b、c接入电路中,逆时针转动旋钮时,台灯变亮
C.若将a、c接入电路中,顺时针转动旋钮时,台灯变亮
D.若将a、b接入电路中,顺时针转动旋钮时,台灯变暗
【答案】D
【详解】A.若将a、b接入电路,滑片左边的电阻丝接入电路,逆时针转动旋钮时,电位器接入电路的电阻变小,电路中电流变大,台灯变亮,故A错误;
B.若将b、c接入电路中,滑片的右侧电阻接入电路,逆顺时针转动旋钮时,电阻变大,电路中电流变小,台灯变暗,故B错误;
C.若只将a、c接入电路,电位器的全部电阻丝都接入电路,不能改变电路的电流,所以不能改变台灯亮度,故C错误;
D.若只将a、b接入电路,滑片左边的电阻丝接入电路,顺时针转动旋钮时,电位器接入电路的电阻变大,电路中电流变小,台灯变暗,故D正确。
故选D。
【考点题型十六】水果电池的测试及能量转化
【例16】(24-25九年级上·山东德州·期中)某次创新实践活动中,小明同学用自制的水果为LED灯供电,让人惊叹不已。下列有关说法正确的是( )
A.水果扮演了“用电器”的角色
B.发光二极管由半导体材料制成
C.把水果串联起来不能提高电压
D.LED灯在发光时,导线中的自由电子在做无规则运动
【答案】B
【详解】A.电源是为电路提供电压的装置;水果电池能提供电能,相当于是电源,故A错误;
B.LED灯主要工作元件是发光二极管,二极管主要有半导体材料制成,故B正确;
C.将多个水果电池串联起来,得到的电压是每个电池的电压之和,可以提高电压,故C错误;
D.LED灯发光时,导线中是自由电子定向运动形成了电流,故D错误。
故选B。
【变式16】(24-25九年级上·山东泰安·期中)如图所示,科技小组的同学们自制了一个水果电池,用导线将电压表的两个接线柱分别接在水果电池的铜片和锌片上,电压表指针发生了偏转,由此可知铜片是水果电池的 极。
【答案】正
【详解】如图所示,电压表正接线柱与铜片相连,电压表偏转正常,表明铜片是水果电池的正极。
电流的形成
电荷的定向移动形成了电流
电流的方向
(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
获得持续电流的条件
①电路中有电源;
②电路为通路
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
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
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
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
串联电路
并联电路
定义
元件逐个顺次连接的电路
元件并列连接的电路
电路和电路图
特点
电流路径只有一条,无干路和支路之分;用电器之间相互影响
电流路径有两条或两条以上,有干路和支路之分;各支路上用电器之间互不影响
开关的控制作用
开关控制所有的用电器,开关的控制作用与开关的位置无关
干路的开关控制所有的用电器,支路的开关控制该支路的用电器开关的控制作用与开关的位置有关
半导体收音机电源的电流
约50mA
家庭节能灯中的电流
约0.1A
家用电视机的电流
约0.5A
家用空调器的电流约
约5A
作用
测量电路中电流的大小
符号及结构
电流表在电路中的符号为,实验室常用的电流表通常有三个接线柱、两个量程
表盘上锁标字母“A”的含义
含义有两个:一是表示该表为电流表,二是表示用该表测量电流时表盘上的示数的单位为安培
表盘及两种接线方式
0~0.6A
0~3A
对应量程及分度值
当接“-”和“0.6”量接线柱时,其量程为0.6A,此时每个小格表示0.02A,即分度值为0.02A
当接“-”和“3”量接线柱时,其量程为3A,此时每个小格表示0.1A,即分度值为0.1A
使用规则
违反规则的后果
调零
使用前应检查电流表的指针是否指在零刻度线
如果指针不在零刻度线位置就开始测量,会出现以下两种情况:
指针在零刻度线左侧:会导致最终读数偏小;
指针在零刻度线右侧:会导致最终读数偏大
串联
电流表必须与被测电路串联
如果将电流表和用电器并联,用电器被短路,而且还有可能烧坏电流表
“+”进“-”出
连接电流表时,必须使电流从“+”接线柱流入,从“-”接线柱流出
若电流表的正负接线柱接反,通电后指针将反偏,容易损坏电流表
量程选择
要选择合适的量程:(1)所测电流大小不能超过所选量程;(2)在不超过量程的前提下,应选用小量程测电流,因为小量程分度值小,精度高
如果电流大小超过电流表量程,无法读数还容易损坏电流表;如果选择量程过大,例如可选择0-0.6A量程时选择0-3A量程,测量误差会较大
严禁电源短路
不允许把电流表直接连接在电源的两极上
若电流表不经过用电器直接接到电源两极上,会造成电源短路,可能烧坏电流表和电源
提出问题
串联电路中各处电流之间有什么关系
猜想与假设
测量电路中电流只有一条路径,所以各处电流可能相等;
从电源正极到负极,由于存在用电器,串联电路中电流可能越来越小;
从电源正极到负极,由于存在用电器,串联电路中电流可能越来越大
设计实验
将不同规格的小灯泡按照如图所示的方式接入电路,进行实验,分别把电流表接入图中A、B、C三点处,测出A、B、C三点的电流IA、IB、IC,记录数据并进行比较
进行实验
按照设计的电路图连接好实物图,并合理选择电流表量程;
把电流表接在电路中的A处,如图甲所示,经检查连接无误后,闭合开关,测出A处的电流值IA,并填入表格中;
把电流表先后改接在电路中的B、C处,如图乙丙所示,分别测出这两处的电流值IB、IC,并填入表格中;
换用不同规格的小灯泡,重复上述操作,并将每次的实验数据填入表格中;
比较测得的数据,总结串联电路电流的规律
实验数据
实验次数
A点的电流IA/A
A点的电流IB/A
A点的电流IC/A
1
0.2
0.2
0.2
2
0.24
0.24
0.24
3
0.3
0.3
0.3
…
分析论证
电路中ABC三点的电流相等,即IA=IB=IC
实验结论
串联电路中电流处处相等,即I=IA=IB=IC=…=In
提出问题
并联电路中干路电流与各支路电流之间什么关系
猜想与假设
干路电流可能等于各支路电流;
干路电流可能大于各支路电流;
干路电流可能等于各支路电流之和
设计实验
按照如图所示电路进行实验,用电流表分别测出干路(C点)电流和各支路(A点和B点)的电流,记录数据并进行分析,看看它们之间有什么关系;
换上另外两个规格不同的小灯泡,重复上述实验,根据所测实验数据总结出并联电路中干路电流和各支路电流之间的关系
进行实验
(1)按照右图乙所示电路图连接好实物图甲,并合理选择电流表的量程;
(2)分别测出干路(C点)电流和各支路(A点和B点)电流,并将数据记录在表格中;
(3)换用规格不同的小灯泡,重复上述实验步骤,并将实验数据记录表格中
实验数据
实验次数
C点的电流IC/A
A点的电流IA/A
B点的电流IB/A
1
0.4
0.2
0.2
2
0.44
0.24
0.2
3
0.46
0.16
0.3
…
分析论证
通过分析数据可发现:IC=IA+IB
实验结论
并联电路中,干路电流等于各支路电流之和,即I=I1+I2+…
电源与电压的作用
电源是提供电压的装置,电压是形成电流的原因
电压符号
物理学中,电压常用“U”表示
电压单位
①在国际单位制中,电压单位是伏特(简称为伏,符号是V);
②电压常用单位还有:千伏(kV)、毫伏(mV)、微伏(μV);
③换算关系:1kV=1000V,1V=1000mV,1mV=1000μV
提出问题
两个或两个以上用电器组成的串联电路中,各用电器两端电压与电源两端电压有什么关系
实验目的
探究串联电路中电压有什么规律
猜想与假设
(1)与串联电路电流关系一样,处处相等。
(2)各用电器两端电压之和可能等于电源两端的电压。
(3)各用电器两端的电压可能与电源两端的电压相等。
设计实验
分别按甲、乙、丙所示电路图连接实物电路,其中两灯泡规格相同,测出A、B间的电压UAB,B、C间的电压UBC,A、C间的电压UAC,并分析三者间有何关系;换用不同规格的小灯泡重复实验,观察上述关系是否仍然成立。
进行实验与收集证据
(1)调节电压表指针归零;
(2)按照电路图连接好实物电路,并检查电路是否连接无误;
(3)分别将电压表接在A和B、B和C、A和C两点,将测得的电压记录在数据表格中;
(4)换用不同规格的小灯泡,重复上述步骤
实验次数
A、B间电压U1/V
B、C间电压U2/V
A、C间电压U/V
1
1.5
1.5
3.0
2
1.8
1.2
3.0
3
2.1
0.9
3.0
……
归纳总结
(1)由实验数据可得:U=U1+U2;当两个灯泡规格相同时,U1=U2;当两个灯泡规格不同时,U1≠U2;
(2)结论:串联电路中,电源两端电压等于各个用电器两端电压之和,即U=U1+U2
基本实验
探究并联电路各支路用电器两端电压与电源两端电压的关系
提出问题
两个或两个以上用电器并联,那么各支路用电器两端电压与电源电压关系如何
猜想与假设
(1)各支路用电器两端电压可能都相等,且等于电源电压;
(2)各支路用电器两端电压不相等,它们的和等于电源电压
设计并进行实验
(1)如图所示,选用两个规格相同的小灯泡并联在电路中,分别将电压表并联在A和B、C和D、E和F两点,测出相应的电压值(所用电压为两节串联的干电池),将数据填入表中。
(2)换上两个规格不同的灯泡,所用电源仍为两节串联的干电池,重复上述步骤;
(3)分别选用两个规格相同和规格不同的小灯泡,所用电压为三节干电池,重复上述步骤。
实验数据
实验次数
A、B之间的的电压U1/V
C、之间的电压U2/V
E、F之间的电压U/V
1
3
3
3
2
3
3
3
3
4.5
4.5
4.5
4
4.5
4.5
4.5
……
分析论证
分析实验数据可知,灯泡并联在电路中时,各灯泡两端电压相等,且等于电源电压,即U=U1=U2。该结论可表述为:并联电路中,各支路两端电压相等。
电阻
在物理学中,用“电阻”来表示导体对电流的阻碍作用的大小。
符号
通常用“R”表示电阻。
单位及换算关系
在国际单位制中,电阻的单位是“欧姆”,简称“欧”,符号是“Ω”。常用单位有千欧(kΩ)、兆欧(MΩ)。
换算关系:1MΩ=103kΩ,1kΩ=103Ω。
对电阻的理解
导体的电阻越大,表示导体对电流阻碍作用越强,在电压相同的情况下,通过导体的电流越小
导体的电阻是导体本身的一种性质,即导体的电阻由导体自身的情况决定。不管导体是否接入电路、是否有电流通过,也不管导体两端电压是否改变或怎样改变,导体对电流的阻碍作用(即电阻)都是存在的。无电流通过时,这种阻碍作用仅仅是没有表现出来而已
提出问题
导体的电阻大小与哪些因素有关
猜想与假设
(1)路越窄,车辆越难同行—导体越细,可能阻碍作用越强,电阻越大;
(2)道路越长,人走得越累—导体越长,可能阻碍作用越强,电阻越大;
(3)不同的道路同行效率不同,如高速公路、水泥路、乡间小路—导体的电阻可能与制作导体的材料(铁、铜、银、铝等)有关;
(4)物质的很多物理性质都受到温度的影响,如密度—导体的电阻是否也受温度的影响。
设计实验
(1)探究电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积是否有关,涉及的因素较多,应采用控制变量法涉及实验过程。
①选取材料、粗细相同,而长度不同的镍铬合金丝,分别接入电路中(如图所示),观察电流表示数的变化情况,探究电阻大小与导体长度的关系。
②选取材料、长度相同而粗细不同的镍铬合金丝,分别接入电路中,观察电流表示数的变化情况,探究电阻大小与导体横截面积的关系。
③选取粗细、长度相同的铜丝和镍铬合金丝,接入电路中,观察电流表示数变化情况,探究电阻大小与导体材料的关系。
(2)转化法:电阻大小是通过电流表示数的大小比较的。电流表示数大的电阻小,电流表示数小的电阻大,此方法称之为转换法。
(3)将日光灯的灯丝与电流表接入电路中,比较灯丝温度不同时电流表示数的变化情况,探究导体电阻与温度的关系。
进行实验
(1)将图甲中的导线CD和EF分别接入乙图所示的电路,闭合开关,过程的示数。
甲 乙 丙
(2)将图甲中的导线CD与GH分别接入乙图所示的电路,闭合开关,过程的示数。
(3)将图甲中的导线AB与CD分别接入乙图所示的电路,闭合开关,过程的示数。
(4)如图丙所示,把电阻丝接入电路,慢慢地给电阻丝加热,观察电流表示数的变化情况。
分析论证
实验现象
实验结论
ICD
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