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文檔簡介
專題15電流電壓電阻一、思維導(dǎo)圖二、新課標(biāo)要求3.4.2知道電壓、電流和電阻。探究電流與電壓、電阻的關(guān)系。理解歐姆定律。4.1.9用電流表和電壓表測量電阻。4.2.12探究電流與電壓、電阻的關(guān)系。三、知識梳理與典例一、探究電流與電壓的關(guān)系【提出問題】電阻一定時,電流與電壓存在怎樣的關(guān)系?【猜想與假設(shè)】因為電壓是形成電流的原因。若電阻一定,可能電壓越大,電流越大。【設(shè)計實驗】(1)運用控制變量法探究??刂齐娮璧淖柚挡蛔?,通過調(diào)節(jié)滑動變阻器改變定值電阻兩端的電壓,并用電流表測出電路中的電流,用電壓表測出定值電阻兩端的電壓。(2)實驗電路圖如圖所示。(3)實驗器材:電源、定值電阻、滑動變阻器、開關(guān)、電流表、電壓表、導(dǎo)線等?!具M行實驗】(1)按電路圖把一個10Ω的定值電阻連接電路。(2)閉合開關(guān)前,檢查電路中各元件的連接是否正確,將滑動變阻器的滑片調(diào)到阻值最大處。(3)調(diào)節(jié)滑動變阻器使電阻兩端的電壓分別為1V、2V、3V、4V、5V、6V,讀出此時相應(yīng)的電流值記入下表中。電阻R10Ω電壓U/V1.02.03.04.05.06.0電流I/A0.10.20.30.40.50.6【分析論證】(1)分析實驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)電流與電壓有關(guān),電流隨電壓的增大而增大,并且成正比。(2)在坐標(biāo)系中根據(jù)各電流值和對應(yīng)的電壓值描點,畫出I-U圖像。分析圖像可得出:通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比。(3)實驗結(jié)論:在電阻一定時,通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比。【評估與交流】(1)滑動變阻器的作用:保護電路;改變定值電阻兩端的電壓。(2)表格錯誤數(shù)據(jù)的分析:分析比較各組數(shù)據(jù)電壓與電流的比值是否相同,不同的一組數(shù)據(jù)為錯誤數(shù)據(jù)。(3)提示:①結(jié)論中的電流、電壓、電阻是針對同一導(dǎo)體而言的。②明確電流與電壓存在的因果關(guān)系,電壓是導(dǎo)體中產(chǎn)生電流的原因,而不是導(dǎo)體中有了電流才在導(dǎo)體兩端產(chǎn)生電壓,所以不能說電阻一定時,電壓與電流成正比。③在歸納結(jié)論時,不能漏掉前提條件“電阻一定”。二、探究電流與電阻的關(guān)系【提出問題】電壓一定時,電流與電阻存在怎樣的關(guān)系?【猜想與假設(shè)】因為電阻對電流有阻礙作用,所以若電壓一定,可能電阻越大,電流越小?!驹O(shè)計實驗】要研究電流與電阻的關(guān)系,必須改變接入電路的阻值R,所以要更換不同的電阻R接入電路。實驗中要控制電阻兩端的電壓不變,所以需要在電路中串聯(lián)滑動變速器,通過調(diào)節(jié)滑動變速器,保持電阻R兩端的電壓不變,電路圖如圖所示?!緦嶒炂鞑摹侩娫?、不同阻值的定值電阻多個、滑動變阻器、開關(guān)、電流表、電壓表、導(dǎo)線?!具M行實驗】(1)按電路圖連接電路。(2)閉合開關(guān)前,檢查電路中各元件的連接是否正確,將滑動變阻器的滑片調(diào)到阻值最大處。(3)把阻值為5Ω的定值電阻接入電路,閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器,使電壓表示數(shù)為3V保持不變,讀出電流表的示數(shù),記錄在下面的表格中。(4)把阻值為5Ω的定值電阻分別更換為10Ω、15Ω、25Ω的定值電阻,調(diào)節(jié)滑動變阻器,使電壓表示數(shù)保持3V不變,讀出電流表的示數(shù),記錄在下面的表格中。電壓U/V2電阻R/Ω5101525電流I/A0.150.220.300.38【分析論證】(1)分析實驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn):電流與電阻有關(guān),電流隨電阻的增大而減小,且電流與電阻的乘積為一定值,說明電流與電阻并且成反比。(2)在坐標(biāo)系中畫出I-R圖像。分析圖像可得出:通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比。反比“電壓一導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體的電阻成反比”也可以說成“電壓一定時,導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體電阻的倒數(shù)(2)如果用干電池做實驗,可以通過改變串聯(lián)干電池的節(jié)數(shù)來改變定值電阻兩端的電壓(圖甲);如果用學(xué)生電源做實驗,可以通過轉(zhuǎn)動旋鈕來改變定值電阻兩端的電壓(圖乙);如果用滑動變阻器,可以將滑動變阻器串聯(lián)在電路中起分壓作用,改變定值電阻兩端的電壓。(3)注意:對實驗結(jié)論兩種錯誤的語言描述:①“導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體的電阻成反比”。漏掉了結(jié)論的前提條件(在電壓一定時)。②“電壓一定時,導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體中的電流成反比”。弄錯了結(jié)論的因果關(guān)系(因為電阻是導(dǎo)體本身的性質(zhì),跟電壓和電流都沒關(guān)系)?!纠}1】在物理實驗課上,同學(xué)們探究“電流與電壓的關(guān)系”,如圖所示。(1)請用筆畫線將圖甲中所缺的一根導(dǎo)線補充完整;(2)在實驗進行中,得到電流表示數(shù)如圖乙所示,其示數(shù)為_____A;(3)正確進行實驗,得到實驗數(shù)據(jù)如下表,實驗中定值電阻兩端電壓的改變是通過__________實現(xiàn)的;(4)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析可得:電阻一定時,導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成______。實驗次數(shù)12345電壓U/V1.21.51.82.02.4電流I/A0.240.300.360.400.48【答案】(1)見下圖;(2)0.36;(3)調(diào)節(jié)滑動變阻器;(4)正比?!驹斀狻浚?)探究“電流與電壓的關(guān)系”,電流表與定值電阻串聯(lián),電壓表與定值電阻并聯(lián),電源是兩節(jié)干電池,電壓為3V,所以電壓表用0~3V的量程,如圖所示:(2)由圖乙可知,電流表所用量程為0~0.6A,分度值為0.02A,示數(shù)為0.36A。(3)探究電流與電壓的關(guān)系,應(yīng)控制電阻不變,改變定值電阻兩端的電壓,實驗中定值電阻兩端電壓的改變是通過調(diào)節(jié)滑動變阻器實現(xiàn)的。(4)分析數(shù)據(jù)可知,每次實驗電壓與電流的比值都為定值,說明電阻一定時,導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比?!纠}2】在“探究通過導(dǎo)體的電流與電阻的關(guān)系”實驗中:(1)小明連接的電路如圖甲所示,請用筆畫線代替導(dǎo)線把電路連接完整;(2)小華連接的電路,電流表在電池和開關(guān)之間,其他和小明的電路一致。對于電流表的這兩種接入位置_______;A.小明的可以,小華的不可以B.小華的可以,小明的不可以C.兩種都可以D.兩種都不可以(3)實驗時保持電阻兩端的電壓不變,如圖乙所示,電壓表的示數(shù)為_____V;(4)根據(jù)表格中記錄的三組數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)電阻越大則電流越小,要判斷電流與電阻是否成反比,在不畫坐標(biāo)圖像的前提下,應(yīng)該如何對數(shù)據(jù)進行處理:____________。實驗序號R/ΩI/A①50.40②100.20③200.10【答案】(1)見下圖;(2)C;(3)2;(4)計算出每次實驗電流與電阻的乘積。【詳解】(1)如圖甲,滑動變阻器電阻絲的右端已接入電路,再把金屬桿的左端或右端與開關(guān)的右側(cè)接線柱連接即可,如圖所示:(2)在串聯(lián)電路中,各處電流都相等,所以只要電流表和電阻串聯(lián),接在圖中位置或者開關(guān)和電池之間都可以,故C符合題意,ABD不符合題意。故選C。(3)如圖乙,電壓表選用的量程是0~3V,分度值為0.1V,示數(shù)為2V;(4)計算出每次實驗中電流和電阻的乘積,如果三次乘積相同,說明電流與電阻成反比。三、歐姆定律1.歐姆定律(1)內(nèi)容:導(dǎo)體中的電流,跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體的電阻成反比。(2)數(shù)學(xué)表達式如果用U表示導(dǎo)體兩端的電壓,R表示導(dǎo)體的電阻,I表示導(dǎo)體中的電流,那么用公式表示就是:I=U(3)公式中物理量單位電壓U:伏特,符號V;電阻R:歐姆,符號Ω;電流I:安培,符號A。(4)變形公式由歐姆定律的公式I=UR可推出:U=IR、①電壓U=IR的意義:表示導(dǎo)體兩端的電壓等于通過導(dǎo)體的電流與其電阻的乘積。因電壓是由電源提供的,電壓是形成電流的原因,所以不能說成電壓與電流成正比。②電阻R=U因電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì),只與導(dǎo)體的材料、長度、橫截面積及溫度有關(guān),與加在兩端的電壓和流過的電流大小無關(guān)。(選填“有關(guān)”或“無關(guān)”)(5)對公式的理解①統(tǒng)一性:I、U、R必須使用國際單位制中的單位,即電壓—V,電阻—Ω,電流—A。②同一性I、U、R是對同一個導(dǎo)體或同一段電路而言的,三者要一一對應(yīng)。在解題時,習(xí)慣上把同一個導(dǎo)體或同一段電路各個物理量符號的角標(biāo)用同一數(shù)字或字母表示,如I1、R1、U1等。③同時性對同一導(dǎo)體或同一部分電路來說,由于開關(guān)的閉合或滑動變阻器滑片的移動,都會導(dǎo)致電路中的電流、電路兩端的電壓的變化,所以公式I=UR④條件性定律中提到的“成正比”和“成反比”的兩個關(guān)系分別有不同的成立條件。即當(dāng)導(dǎo)體的電阻一定時,導(dǎo)體中的電流跟它兩端的電壓成正比;當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓一定時,通過它的電流跟它的電阻成反比。(5)適用范圍歐姆定律適用于從電源正極到負極之間的整個電路或其中某一部分電路,并且是純電阻電路。(2)利用歐姆定律解答計算題的一般步驟第一步:可采用“去表法”判斷電路的連接方式,將電壓表去掉,將電流表看成一段導(dǎo)線,畫出等效電路圖,然后進行判斷。判斷出電路的連接方式后,再將電壓表和電流表“恢復(fù)”到原來的位置,明確各測量哪部分電路兩端的電壓和電路中的電流。第二步:認真審題,在電路圖(或畫出的電路圖)上標(biāo)出已知量、待求量。第三步:找出各物理量之間的關(guān)系;利用歐姆定律和串、并聯(lián)電路電流、電壓的關(guān)系列出關(guān)系式,列式時要注意公式成立的條件,要有必要的文字說明。物理公式在代入數(shù)值或?qū)懹嬎憬Y(jié)果時不要忘記單位。第四步:討論結(jié)果的合理性,得出答案。(3)酒精濃度檢測儀如圖所示,酒精測試儀實際上是由酒精氣體傳感器R1(相當(dāng)于隨酒精氣體濃度變化的變阻器)、一個定值電阻R2及一個電流表和電壓表串聯(lián)組成。酒精氣體傳感器的電阻值R1隨酒精氣體濃度的增大而減小,如果駕駛員呼出的酒精氣體濃度越大,那么傳感器的電阻值R1越小,根據(jù)歐姆定律I=U/R可知,電路中的電流越大,則定值電阻R2兩端的電壓U2=IR2越大,即測試儀的示數(shù)越大。大大大大大【例題1】我市交通管理部門定期開展交通違法專項治理行動,如圖甲是查處飲酒駕駛行為中使用的某酒精測試儀工作原理圖,電源電壓恒定,R1為定值電阻,R2為氣敏電阻,其阻值隨氣體酒精濃度的變化情況如圖乙所示,閉合開關(guān)S,下列說法正確的是()A.氣敏電阻主要由超導(dǎo)體材料制成B.圖甲中通過R1的電流保持不變C.檢測氣體的酒精濃度越大,R2阻值越大D.檢測氣體的酒精濃度越大,電壓表示數(shù)越大【答案】D?!驹斀狻緼C.由圖乙可知,氣敏電阻R2的阻值不為0,且隨氣體酒精濃度的增大而減小,而超導(dǎo)體的阻值為0,故AC錯誤;B.由圖乙可知,氣敏電阻R2的阻值隨氣體酒精濃度的增大而減小,根據(jù)串聯(lián)電路的電阻特點可知,電路中的總電阻會改變,而電源電壓不變,再根據(jù)歐姆定律可知,電路中的電流會改變,故B錯誤;D.由圖乙可知,檢測氣體的酒精濃度越大,氣敏電阻R2的阻值越小,根據(jù)串聯(lián)電路的電阻特點可知,電路中的總電阻會變小,而電源電壓不變,再根據(jù)歐姆定律可知,電路中的電流會變大,由公式U=IR可知,定值電阻R1兩端的電壓變大,而電壓表測的就是定值電阻R1兩端電壓,所以電壓表示數(shù)變大,故D正確。故選D?!纠}2】如圖甲所示,電源電壓保持不變,閉合開關(guān)時,滑動變阻器的滑片P從b端滑到a端,電壓表示數(shù)U與電流表示數(shù)I的變化關(guān)系如圖乙所示。下列說法正確的是()A.定值電阻R的阻值是8Ω B.定值電阻R的阻值是4ΩC.滑動變阻器的阻值范圍是0~18Ω D.滑動變阻器的阻值范圍是0~12Ω【答案】D.【詳解】AB.由電路圖甲可知,定值電阻R與滑動變阻器串聯(lián),電壓表測量定值電阻R兩端的電壓,電流表測量整個電路中的電流;由圖乙可知,當(dāng)滑片在a端時,電壓表和電流表的示數(shù)最大;由歐姆定律可得R=U/I=9V/1.5A=6Ω,故AB錯誤;CD.由圖乙可知,電源電壓為U=9V;當(dāng)滑片P在b端時,電路中的電流最小為0.5A,則0.5A=9V/(6Ω+RP)RP=12Ω所以,滑動變阻器的阻值范圍是0~12Ω,故C錯誤,D正確。故選D。四、電阻的測量1.伏安法測電阻【設(shè)計實驗】由歐姆定律的變形公式R=UI可知,用電流表測出通過定值電阻的電流I,用電壓表測出定值電阻兩璃的電壓U為了減少實驗誤差,實際測量中要改變待測電阻兩端的電壓,多次測量電壓及電流的值,求出每次的電阻值,最后求電阻的平均值。串聯(lián)一個滑動變阻器,移動滑片,就可以改變定值電阻兩端的電壓和流過的電流。電路設(shè)計如圖所示,當(dāng)變阻器的滑片P向左移動時,變阻器連入電路的阻值變小,則待測電阻兩端的電壓變大,通過的電流也變大?!緦嶒炂鞑摹侩姵亟M、開關(guān)、導(dǎo)線若干、定值電阻、電流表、電壓表、滑動變阻器。【設(shè)計表格】實驗序號電壓U/V電流I/A電阻R/Ω電阻平均值R/Ω123【進行實驗】①根據(jù)電路圖連接電路。②閉合開關(guān),移動滑動變阻器的滑片來改變待測電阻兩端的電壓,記下相應(yīng)的電壓表示數(shù)和電流表示數(shù)并填在表中。③斷開開關(guān),整理器材,結(jié)束實驗。④算出待測電阻的阻值大小及電阻的平均值并填入表中?!緮?shù)據(jù)處理】將每次測量的電壓值、電流值代入公式,分別求出待測電阻的阻值R1、R2、R3,計算出它們的平均值。R=(R1+R2+R3)/3【分析與討論】畫出定值電阻的I-U圖像,分析圖像發(fā)現(xiàn):當(dāng)定值電阻兩端的電壓改變時,通過它的電流也隨之而改變,但電壓與電流的比值不變,即電阻不變,同時證明了導(dǎo)體的電阻是由自身的性質(zhì)所決定的,與電壓和電流無關(guān)。2.伏安法測小燈泡的電阻實驗序號實驗序號電壓U/V電流I/A電阻R/Ω燈泡亮度123【例題1】在“用伏安法測小燈泡電阻”的實驗中,待測小燈泡額定電壓為2.5V。(1)請用筆畫線代替導(dǎo)線,將圖甲的實物圖未連接部分補充完整(連線不得交叉);(2)當(dāng)開關(guān)閉合后,發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮,電壓表示數(shù)接近電源電壓,電流表無示數(shù),可能是因為_________;(3)根據(jù)I-U圖像,如圖乙所示,分析圖像可知,小燈泡正常工作時電阻為______Ω;(4)分析圖像,小燈泡燈絲兩端的電壓增大時,其電阻_______(變化/不變)。【答案】(1)見下圖;(2)燈泡斷路;(3)10;(4)變化?!驹斀狻浚?)由題意知,待測小燈泡額定電壓為2.5V,沒有超過3V,所以電壓表接0~3V的量程,由乙圖可知,通過小燈泡的電流沒有超過0.6A,所以電流表接0~0.6A的量程,實物連接如圖所示:(2)由電路圖可知,燈泡與滑動變阻器串聯(lián),當(dāng)開關(guān)閉合后,小燈泡不亮,電流表無示數(shù),則故障是斷路,電壓表示數(shù)接近電源電壓,則是燈泡斷路,電壓表串聯(lián)在電路中測電源電壓。(3)由乙圖可知,小燈泡額定電壓為2.5V時,通過小燈泡的電流為0.25A,小燈泡正常工作時電阻為R=U/I=2.5V/0.25A=10Ω(4)I-U圖像的斜率為電阻的倒數(shù),由圖像可知,小燈泡燈絲兩端的電壓增大時,圖像的斜率變小,說明1/R在變小,即電阻變大,所以小燈泡燈絲兩端的電壓增大時,其電阻在變化且變大。【例題2】某物理實驗小組正在使用“伏安法”測量未知電阻Rx阻值,實驗電路如圖甲所示(電源電壓3V)。(1)請你用筆畫線代替導(dǎo)線,將圖甲中電路連接完整,導(dǎo)線不得交叉;閉合開關(guān)S前,應(yīng)將滑動變阻器滑片P移到最______端(選填“左”或“右”)。(2)閉合開關(guān)后,發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù),電壓表有示數(shù)且示數(shù)接近3V,則電路故障原因可能是______。(3)排除故障后,當(dāng)滑片移到某一位置時,電壓表示數(shù)為1.6V,電流表示數(shù)如圖乙所示,其讀數(shù)為______A,則未知電阻Rx=____Ω。接下來測量多組實驗數(shù)據(jù)算出Rx平均值,這是為了減小測量帶來的______。(4)實驗中電流表突然損壞,小組同學(xué)經(jīng)過討論設(shè)計了一種實驗方案也可測出Rx阻值。電路如圖丙所示,電源電壓未知且恒定不變,a、b為滑動變阻器左右兩個端點,滑動變阻器最大阻值為R0,請你把以下測量步驟補充完整。①閉合開關(guān)S,滑片p移到a端時,讀出電壓表示數(shù)為U1;②閉合開關(guān)S,______________,讀出電壓表示數(shù)為U2;③待測電阻Rx__________(用已知和測量出的物理量符號表示)。【答案】(1)見下圖,右;(2)Rx斷路
;(3)0.16,10,誤差;(4)滑片P移到b端時,U2【詳解】(1)電源電壓3V,故電壓表選擇0~3V量程,與被測電阻并聯(lián),如圖所示。為了保護電路,閉合開關(guān)前,應(yīng)將滑動變阻器的滑片置于阻值最大端,即右端。(2)電流表無示數(shù),電壓表有示數(shù),接近電源電壓,說明與電壓表并聯(lián)的Rx斷路。(3)由乙圖知,電流表選0~0.6A的量程,示數(shù)為0.16A。未知電阻的阻值為
R
=UI(4)①閉合開關(guān)S,滑片P移到a端時,滑動變阻器接入電路中的阻值為0,即只有Rx接入電路,此時電壓表示數(shù)為電源電壓,即電源電壓U′=U1。②閉合開關(guān)S,滑片P移到b端時,滑動變阻器與Rx串聯(lián),且滑動變阻器接入電路中的阻值最大為R0,此時電壓表測Rx兩端的電壓,讀出電壓表示數(shù)為Ux=U2,則此時滑動變阻器兩端的電壓為U滑=U′-Ux=U1-U2電路中的電流為
I
=③則未知電阻的阻值為五、歐姆定律的應(yīng)用1.歐姆定律在串聯(lián)電路中的應(yīng)用(1)串聯(lián)電路中電流的計算根據(jù)串聯(lián)電路電流的規(guī)律,通過電阻R1的電流和通過電阻R2的電流相等,都等于I。電阻R1兩端的電壓U1=IR1,R2兩端的電壓U2=IR2。根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律U=U1+U2,有U=IR1+IR2=I(R1+R2)可求得I即:串聯(lián)電路中通過某個電阻的電流或串聯(lián)電路的電流,等于電源兩端電壓除以各分電阻之和。(2)串聯(lián)電路中總電阻與分電阻的大小關(guān)系①推導(dǎo):由歐姆定律可知:U1=I1R1U2=I2R2U=IR因為在串聯(lián)電路中:U=U1+U2I=I1=I2所以R=R1+R2結(jié)論:串聯(lián)電路的總電阻等于各串聯(lián)電阻之和。②幾個導(dǎo)體串聯(lián)后,總電阻會變大的原因:因為電阻串聯(lián)相當(dāng)于增大了導(dǎo)體的長度,所以串聯(lián)電路的總電阻比任何一個分電阻都要大。(3)串聯(lián)電路的分壓特點如上圖所示,因為串聯(lián)電路的電流相等I1=I2由歐姆定律可知:U1=I1R1U2=I2R2所以EQ\F(U1,U2)=EQ\F(R1,R2)結(jié)論:串聯(lián)電路中各電阻兩端的電壓與它們電阻的大小成正比.2.歐姆定律在并聯(lián)電路中的應(yīng)用(1)并聯(lián)電路中總電流的計算如圖所示,定值電阻R1和R2并聯(lián),電源電壓為U。并聯(lián)電路各支路兩端的電壓相等U1=U2通過電阻R1的電流為:I1=U1/R1通過電阻R2的電流為:I2=U2/R2并聯(lián)電路的總電流:I=
I1+
I2=EQ\F(U,R1)+EQ\F(U,R2)即:并聯(lián)電路中干路電流等于各支路兩端電壓除以本支路電阻的和。(2)并聯(lián)電路中的總電阻和分電阻的關(guān)系①并聯(lián)電路中的總電阻在并聯(lián)電路中,兩個電阻R1和R2對電流的阻礙作用,也可以用一個電阻R替代,若通過這一個電阻的電流與原來兩個電阻的總電流相同,則這個電阻R就叫這個并聯(lián)電路的總電阻。②理論推導(dǎo):并聯(lián)電路中的總電阻和分電阻的關(guān)系如上圖所示,由歐姆定律知:I1=U1/R1I2=U2/R2I=U/R在并聯(lián)電路中:I=I1+I2U=U1=U2EQ\F(1,R)=EQ\F(1,R1)+EQ\F(1,R2)結(jié)論:并聯(lián)電路總電阻的倒數(shù),等于各并聯(lián)電阻的倒數(shù)之和。③幾個導(dǎo)體并聯(lián)后,總電阻變小的原因分析:電阻并聯(lián)相當(dāng)于增大了導(dǎo)體的橫截面積,所以并聯(lián)電路的總電阻比任何一個分電阻都要?。?)并聯(lián)電路的分流特點并聯(lián)電路各支路兩端的電壓相等,U1=U2因為U1=I1R1U2=I2R2則I1R1=I2R2所以EQ\F(I1,I2)=EQ\F(R2,R1)結(jié)論:并聯(lián)電路中,各支路的電流與支路電阻的大小成反比.【例題1】如圖所示電路,電源電壓保持不變,閉合開關(guān)S,當(dāng)滑動變阻器的滑片從右端向左移動的過程中、下列說法正確的是()A.電流表A1示數(shù)不變,電流表A2示數(shù)變大B.電流表A1示數(shù)變小,電壓表V示數(shù)不變C.電壓表V示數(shù)與電流表A2示數(shù)的比值變大D.電流表A2示數(shù)變大,電壓表V示數(shù)不變,燈泡變亮【答案】A?!驹斀狻坑蓤D可得,滑動變阻器與燈泡并聯(lián),電流表A1測燈泡所在支路電流,電流表A2測干路電流,電壓表測電源電壓,并聯(lián)電路中各用電器工作互不影響。當(dāng)滑動變阻器的滑片從右端向左移動的過程中,燈泡的亮度不變,電流表A1示數(shù)不變;電源電壓不變,故電壓表V示數(shù)不變;滑動變阻器電阻變小,電壓不變,由歐姆定律可得,通過滑動變阻器的電流變大,由并聯(lián)電路電流規(guī)律可得,干路電流也變大,即電流表A2示數(shù)變大,電壓表V示數(shù)與電流表A2示數(shù)的比值變小,故A正確,BCD錯誤。所以選A?!纠}2】如圖是某同學(xué)為汽車設(shè)計的油量表(實際上就是電流表)原理示意圖,R0是定值電阻,R是滑動變阻器,則向油箱里正常加油時,油量表的示數(shù)會______(選填“變大”、“變小”或“不變”);油箱加油過滿時,電路______(選填“會”、“不會”)被短路。若換用電壓表改裝成油量表,要求油面升高時電壓表示數(shù)變大,電壓表應(yīng)并聯(lián)在圖中______(選填“R”、“R0”)兩端?!敬鸢浮孔兇螅粫?,R0【解析】向油箱里正常加油時,浮標(biāo)升高,滑動變阻器的滑片下移,電阻變小,根據(jù)I=油箱加油過滿時,滑片向下移動到a端,此時電路為R0的簡單電路,可以起到保護電路的作用,所以電路不會被短路。由圖知,定值電阻R0與變阻器R串聯(lián),油面升高時,滑片向下移動,變阻器接入電路的電阻減小,根據(jù)串聯(lián)電路的分壓規(guī)律可知,滑動變阻器分得的電壓變小,則定值電阻分得的電壓變大,所以電壓表應(yīng)并聯(lián)在圖中R0的兩端?!纠}3】如圖所示,電阻R1為10Ω,電源兩端電壓為12V。開關(guān)S閉合后,求:(1)當(dāng)滑動變阻器接入電路的電阻R2為40Ω時,通過電阻R1的電流I1和電路的總電流I;(2)當(dāng)滑動變阻器接入電路的電阻R3為20Ω時,通過電阻R1的電流I1′和電路的總電流I′?!敬鸢浮浚?)1.2A,1.5A;(2)1.2A,1.8A?!窘馕觥浚?)根據(jù)并聯(lián)電路電壓的特點,電阻R1和R2兩端的電壓均等于電源電壓:U=12V由歐姆定律得I1=U通過R2的電流:I2=U所以總電流I=I1+I2=1.2A+0.3A=1.5A(2)同理可求得:I1'=通過電阻R3的電流
I3'所以總電流I′=I1′+I2′=1.2A+0.6A=1.8A總結(jié):當(dāng)并聯(lián)電路中的一個支路的電阻改變時,這個支路的電流會變化,干路電流也會變化,但另一個支路的電流和電壓不變。四、綜合練習(xí)1.某科技小組為快遞公司設(shè)計的分揀計數(shù)裝置簡化電路如圖所示。R2為定值電阻,R1為光敏電阻,當(dāng)有光照射光敏電阻時其阻值變小。激光被遮擋一次,計數(shù)器會自動計數(shù)一次(計數(shù)器可視為電壓表)。閉合開關(guān),激光被遮擋瞬間,下列說法正確的是()A.電阻R1的阻值變小 B.通過R2的電流變大C.電阻R1兩端的電壓變大 D.電阻R2兩端的電壓變大【答案】C【詳解】由圖可知兩電阻串聯(lián),計數(shù)器(電壓表)測R1的電壓,已知當(dāng)有光照射時電阻變小,故激光被遲擋瞬間電阻R1變大,由串聯(lián)電阻的規(guī)律,電路的總電阻變大,電路的電流變小,根據(jù)U=IR,R1的電壓變大,由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可知,R2兩端的電壓變小,故ABD錯誤,C正確。故選C。2.圖示為電阻R1和R2的I-U圖像,由圖可知()A.R1的阻值為5ΩB.R1的阻值小于R2的阻值C.將R1、R2串聯(lián)接入電路,通電后R1兩端的電壓大于R2兩端的電壓D.將R1、R2并聯(lián)接入電路,通電后通過R1的電流大于通過R2的電流【答案】C【詳解】AB.由圖知電阻R1和R2的I-U圖像,都是過原點的斜線,說明電阻R1和R2兩端的電壓與通過它們的電流成正比,兩電阻的阻值是固定不變的。當(dāng)電壓為1V時,通過電阻R1和R2的電流分別為0.10A、0.20A,由歐姆定律可知,電阻R1和R2的阻值分別為由計算可知,R1的阻值大于R2的阻值。故AB不符合題意;C.將R1、R2串聯(lián)接入電路,由串聯(lián)電路電流處處都相等可知,通過電阻R1和R2的電流相同,因R1的阻值大于R2的阻值,由U=IR可知,通電后R1兩端的電壓大于R2兩端的電壓。故C符合題意;D.將R1、R2并聯(lián)接入電路,根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點可知,電阻R1和R2兩端的電壓相等,因R1的阻值大于R2的阻值,由I=U/R可知,通電后通過R1的電流小于通過R2的電流。故D不符合題意。故選C。3.如圖1所示的電路中,R1為定值電阻,R2為滑動變阻器,電源電壓保持不變,閉合開關(guān)S后,滑片P從b端移動到a端的過程中,電壓表示數(shù)U與電流表示數(shù)I的關(guān)系圖像如圖2所示,則電源電壓和R1的阻值分別為()A.3V,5Ω B.2V,10Ω C.3V,10Ω D.2V,5Ω【答案】A【詳解】由圖1可知,兩電阻串聯(lián),電壓表測R2兩端的電壓,電流表測電路中的電流。當(dāng)滑片于a端時,滑動變阻器接入電路的電阻為0,電路中的電流最大,由圖2可知I1=0.6A由歐姆定律可得,電源的電壓U=I1R1=0.6A×R1①當(dāng)滑片于b端時,其接入電路中的電阻最大,電路中的電流最小,由圖2可知I2=0.2A,U2=2V則滑動變阻器接入電路中為最大阻值,因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和,所以電源電壓U=I2R1+U2=0.2A×R1+2V②因電源的電壓不變,由①②可得0.6A×R1=0.2A×R1+2V解得R1=5Ω,U=3V故A符合題意,BCD不符合題意。故選A。4.圖是小華探究電流與電阻關(guān)系的實驗電路,AB間可以換接多個不同阻值的電阻。在每次換接電阻后,他應(yīng)調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片控制AB間不變。換接電阻多次實驗,是為了?!敬鸢浮侩妷?,尋找普遍規(guī)律?!驹斀狻刻骄侩娏髋c電阻關(guān)系的實驗中,在更換電阻的過程中需控制電阻兩端的電壓保持不變,即控制AB間電壓保持不變。在AB間更換不同的電阻進行多次實驗,得出多組數(shù)據(jù),根據(jù)多組數(shù)據(jù)進行分析,得出電流與電阻關(guān)系,這樣得出的結(jié)論具有普遍性。所以換接電阻多次實驗,是為了尋找普遍規(guī)律。5.如圖所示的電路中,R1為定值電阻,R2為滑動變阻器,電源電壓不變.閉合開關(guān)S后,滑片P從a端移動到b端,電流表示數(shù)I與電壓表示數(shù)U的變化關(guān)系如圖所示,則電源電壓為V,R2的最大阻值為Ω.【答案】3,10?!驹斀狻慨?dāng)閉合開關(guān)S后,滑片P從a端移動到b端時,觀察圖中電壓表和電流表的示數(shù)變化情況得,電壓表示數(shù)的變化為2V,電流表的變化為0.4A,故定值電阻R1的兩端電壓的變化量也是2V,則定值電阻R1的大小為:R1=ΔU1/ΔI1=2V/0.4A=5Ω故當(dāng)滑片滑到a端時,電路中的電流為0.6A,故電源電壓為U=R1×Ia=5Ω×0.6A=3V;當(dāng)滑片滑到b端時,電路中的電流為0.2A,故電路中的總電阻為R=U/Ib=3V/0.2A=15Ω故變阻器的最大電阻R2=15Ω-5Ω=10Ω.6.在如圖所示的電路中,電源電壓保持不變,電阻R1的阻值為30Ω,閉合開關(guān)S1,斷開開關(guān)S2,電流表A1的示數(shù)為0.3A;閉合開關(guān)S1和S2,電流表A2的示數(shù)為1.2A,求:(1)電源電壓U;(2)電阻R2的阻值?!敬鸢浮浚?)9V;(2)10Ω【詳解】(1)根據(jù)電阻R1為30Ω,閉合開關(guān)S1,斷開開關(guān)S2,電流表A1的示數(shù)為0.3A;根據(jù)歐姆定律可得電源電壓為U=IR=I1R1=0.3A×30Ω=9V(2)當(dāng)開關(guān)S2也打開時,此時電源電壓不變,此時A1的示數(shù)仍為0.3A,電流表A2的示數(shù)為1.2A,故此時通過R2的電流為0.9A,故R2的電阻為R2=U/I2=9V/0.9A=10Ω答:(1)電源電壓9V;(2)電阻R2的阻值10Ω。7.在“用伏安法測小燈泡電阻”的實驗中,待測小燈泡額定電壓為2.5V。(1)請用筆畫線代替導(dǎo)線,將圖甲的實物圖未連接部分補充完整(連線不得交叉);(2)當(dāng)開關(guān)閉合后,發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮
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