46中考物理必备专题16电压和电阻讲义.docx
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46中考物理必备专题16电压和电阻讲义
专题16电压和电阻(讲义)
一、知识梳理
一、电压
1.什么是电压
(1)电压作用是使电路中的自由电荷定向移动,形成电流;电源是提供电压的装置。
(2)电路中获得持续电流的条件:
①电路中有电源(或电路两端有电压);②电路是通路。
注:
说电压时,要说“某电路或AB”两端的电压(如图
(1)所示,1、2两端电压或者2、3两端电压);说电流时,要说通过“某电阻、某支路或某元件(如图
(1),通过电池的电流或者通过电阻R1的电流)”的电流。
2.电压的单位:
在国际单位制中,电压单位是伏特(简称为伏,符号是V);电压常用单位还有:
千伏(kV)、毫伏(mV)、微伏(μV)。
换算关系:
1kV=1000V,1V=1000mV,1mV=1000μV。
(2)生活中常见电压值:
一节干电池1.5V,一节蓄电池2V,家庭用电电压220V,安全电压不高于36V。
图
(1)常见电路
图
(2)电流表
图(3)电压表
3.电压测量(如图(3)所示):
(1)测量仪器:
电压表,符号是
;
(2)读数时,看清接线柱上标的量程(3V、15V两个量程)、分度值(3V量程分度值是0.1V,15V路程分度值是0.5V);
(3)使用规则:
①电压表要并联在电路中;②电流从电压表的“正接线柱”流入,“负接线柱”流出,否则指针会反偏。
③被测电压不要超过电压表的最大量程。
注意:
①被测电压超过电压表的最大量程时,不仅测不出电压值,电压表的指针还会被打弯,甚至烧坏电压表。
②选择量程:
实验室用电压表有两个量程,0~3V和0~15V。
测量时,先选大量程,若被测电压在3V~15V可测量;若被测电压小于3V则换用小的量程,若被测电压大于15V则换用更大量程的电压表。
4.电流表、电压表的比较:
见表
(1)。
表
(1)电流表与电压表比较(以表
(2)、表(3)为例)
比较
内容
电流表
电压表
异
符号
连接
串联
并联
直接连接电源
不能
能
量 程
0.6A、3A
3V、15V
每大格
0.2A、1A
1V、5V
每小格
0.02A、0.1A
0.1V、0.5V
内阻
很小,几乎为零,相当于短路(相当于导线)
很大相当于开路
同
调零;读数时看清量程和分度值;正接线柱流入,负接线柱流出;不能超过最大测量值
5.利用电流表、电压表判断电路故障:
(1)电流表示数正常而电压表无示数,则故障原因可能是:
①电压表损坏;②电压表接触不良;③与电压表并联的用电器短路。
(2)电压表有示数而电流表无示数,则故障原因可能是:
①电流表短路②和电压表并联的用电器开路。
(3)电流表电压表均无示数,除了两表同时短路外,最大的可能是主电路断路导致无电流。
二、电阻
1.定义:
电阻表示导体对电流阻碍作用的大小;用符号R表示。
2.单位:
在国际单位制中,电阻的单位是欧姆(符号是Ω)(规定:
如果导体两端的电压是1V,通过导体的电流是1A,这段导体的电阻是1Ω);常用单位还有千欧(符号kΩ)、兆欧(MΩ);换算:
1MΩ=1000kΩ,1kΩ=1000Ω。
3.影响导体电阻大小的因素:
导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小决定于导体的材料、长度和横截面积,还与温度有关。
材料、横截面积一定时,导体越长,电阻越大;材料、长度一定时,导体横截面积越小,电阻越大;大多数导体的电阻随温度的升高而增大。
三、变阻器
1.变阻器:
能改变接入电路中电阻大小的元件。
常见的变阻器可分为滑动变阻器和电阻箱。
2.滑动变阻器
(1)构造:
由瓷筒、线圈、滑片、金属棒、接线柱组成;变阻原理:
通过改变接入电路中的电阻线的长度来改变电阻,如图
(1)所示。
图
(1)滑动变阻器
(2)原理:
改变接入电路中电阻线的长度来改变电阻。
(3)作用:
通过改变接入电路中的电阻来改变电路中的电流和电压。
(4)铭牌:
如一个滑动变阻器标有“50Ω、2A”表示的意义是最大阻值是50Ω,允许通过的最大电流是2A。
(5)正确使用:
①应串联在电路中使用;②接线要“一上一下”;③通电前应把阻值调至最大的地方。
3.电阻箱:
是能够表示出电阻值的变阻器,如图
(2)所示,图(3)是变阻箱的面板。
图
(2)图(3)
(1)原理:
通过改变连入电路的电阻线的长度来改变电阻。
(2)优点:
能够直接读出连入电路的电阻值;
缺点:
不能连续地改变连入电路的电阻值。
(3)读数方法:
旋盘下面的“△”所对应的示数乘以相应的倍数之和。
二、重点与难点
★重点一:
电压概念与电压测量
1.电压
(1)电压的作用:
电压是形成电流的原因:
电压使电路中的自由电荷定向移动形成了电流。
电源是提供电压的装置。
电路中有电压不一定有电流,有电流电路的两端必有电压。
(2)电路中获得持续电流的条件:
①电路中有电源(或电路两端有电压);②电路是连通的。
(3)电压的国际单位是伏特,简称伏,符号V;常用单位是:
千伏(kV)、毫伏(mV)、微伏(μV)。
1kV=103V,1V=103mV1mV=103μV。
(4)记住一些电压值:
一节干电池1.5V;一节蓄电池2V;家庭电压220V;对人体安全电压不高于36V。
电池组串联:
U=U1+U2+U3;电池组并联:
U=U1=U2=U3;2节干电池串联是3V,2节干电池并联是1.5V。
(5)电压测量:
仪器:
电压表;符号:
。
读数时,应先看量程,再看分度值,最后读数。
使用规则:
①电压表应与被测用电器并联。
②电压表介入电路时,应使电流从电压表的“正接线柱”流入,从“负接线柱”流出。
否则指针会反偏。
③被测电压不要超过电压表的量程。
④量程范围内,电压表可直接接到电源两极上,测电源电压。
⑤在预先不能预测被侧电压值时,应先进行试触。
危害:
被测电压超过电压表的最大量程时,不仅测不出电压值,电压表的指针还会被打弯甚至烧坏电压表。
选择量程:
实验室用电压表有两个量程,0~3V和0~15V。
测量时,先选大量程,进行试触,若被测电压在3V~15V可测量,若被测电压小于3V则换用小的量程,若被测电压大于15V则换用更大量程的电压表。
(6)电流表、电压表的比较
电流表
电压表
异
符号
连接方式
串联
并联
直接连接电源两极
不能
能
量程
0-0.6A;0-3A
0-3V;0-15V
每大格
0.2A;1A
1V;5V
每小格
0.02A;0.1A
0.1V;0.5V
分析电路时
内阻很小,视为短路
内阻很大,视为开路
同
使用前应先调零;读数时,分清量程和分度值,电流从“正”接线柱流入,从“负”接线柱流出,测量不能超过最大测量值
★重点二:
电阻概念
1.电阻
(1)电阻表示导体对电流的阻碍作用的大小。
符号:
R。
(2)国际单位:
欧姆。
规定:
如果导体两端的电压是1V,通过导体的电流是1A,这段导体的电阻是1Ω。
常用单位:
千欧、兆欧。
1MΩ=106Ω,1kΩ=103Ω。
(3)了解一些电阻值:
手电筒的小灯泡,灯丝的电阻为几欧到十几欧。
日常用的白炽灯,灯丝的电阻为几百欧到几千欧。
实验室用的铜线,电阻小于百分之几欧。
★重点三:
串并联电路电压关系
1.串并联电路的电压规律:
(1)串联电路:
串联电路的总电压等于各部分电路两端电压之和。
U=U1+U2+…
(2)并联电路:
在并联电路中,各支路用电器两端的电压相等;且等于总电压(U=U1=U2=…)。
2.串联分压:
因为串联电路中,电流只有1条路可走,所以各处电流相等,而电压却因为有电阻而被分了,所以串联电路中,各处电流相等,各段电压等于总电压(串联电路分压)。
,
(两个电阻串联)。
★难点一:
变阻器
(1)滑动变阻器:
构造:
瓷筒、电阻丝(阻值很大)、滑片P、金属杆、接线柱。
(2)变阻原理:
通过改变接入电路中的电阻线的长度来改变电阻。
(3)使用方法:
①根据铭牌选择合适的滑动变阻器;②滑动变阻器应串联在电路中;③接法是“一上一下”接;④接入电路前(闭合开关前)应将滑动变阻器调到阻值最大处。
(4)铭牌:
某滑动变阻器标有“50Ω、1.5A”字样,50Ω表示滑动变阻器的最大阻值为50Ω或变阻范围为0~50Ω。
1.5A表示滑动变阻器允许通过的最大电流为1.5A。
(5)作用:
①通过改变电路中的电阻,逐渐改变电路中的电流和部分电路两端的电压;②保护电路。
(6)优缺点:
能够逐渐连续改变连入电路的电阻,但不能表示连入电路的阻值是多少。
(7)电阻箱的读数方法
A:
旋盘式:
各旋盘下小三角指示的数×面板上标记的倍数,然后加在一起,就是电阻箱接入电路的电阻值。
B:
插孔式:
插入的不读,不插入的读。
三、考查方向
1.电压与电压测量
典例一:
(2020·绥化)如图所示的电路中,电源电压不变,当开关S断开时,灯泡L正常发光;当开关S闭合时,下列说法正确的是( )
。
A.电流表示数不变B.电压表示数变小
C.灯泡L变亮D.灯泡L与电阻R并联
【答案】D。
【解析】D、当开关S断开时,为灯的简单电路,电流表测灯的电流,电压表测电源电压,灯泡L正常发光;当开关S闭合时灯与R并联,D正确;
B、当开关S闭合时,电流表测干路电流,电压表测电源电压,电压表示数不变,B错误;
AC、根据并联电路各支路互不影响,通过灯的电流不变,灯的亮度不变,C错误,
由并联电路电流的规律,电流表示数变大,A错误。
故选:
D。
典例二:
(2020·广东)如图所示,图甲中电压表的分度值为______V,读数为______V;若使用前出现如图乙所示的情况,则原因是______。
【答案】
(1)0
1;
(2)2.3;(3)电压表未调零。
【解析】由甲图知,电压表的量程为0~3V,分度值为0.1V,示数为2.3V。
由乙图知,电压表的指针未指在0刻度线处,原因是电压表未调零。
2.影响导体电阻的因素
影响因素:
(材料、长短L、横截面积S、温度T)。
1.实验原理:
在电压不变的情况下,通过电流的变化来研究导体电阻的变化。
(也可以用串联在电路中小灯泡亮度的变化来研究导体电阻的变化)
2.实验方法:
控制变量法。
3.结论:
导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小决定于导体的材料、长度和横截面积,还与温度有关。
与电压和电流的大小无关。
4.结论理解:
导体电阻的大小由导体本身的材料、长度、横截面积决定。
与是否接入电路、与外加电压及通过电流大小等外界因素均无关,所以导体的电阻是导体本身的一种性质。
典例三:
(2020·襄阳)某物理兴趣小组在“探究导体电阻大小与导体长度的关系”实验中,他们在如图所示电路中的A、B两点间接入待研究的电阻丝,电源电压恒定。
忽略电阻丝电阻随温度变化的影响,待用电阻丝的规格如表格所示。
序号
材料
长度
横截面积
1
碳钢合金丝
L
S
2
镍铬合金丝
2L
S
3
镍铬合金丝
L
2S
4
镍铬合金丝
2L
2S
(1)他们应选择序号为______的两根电阻丝来研究;
(2)从表中所给电阻丝的规格看,还可以用这些电阻丝来做另一个探究实验,即探究导体电阻大小与导体______的关系,这次你应该选择序号为______的两根电阻丝来做实验。
【答案】
(1)3、4;
(2)横截面积;(3)2、4。
【解析】
(1)要探究导体电阻大小与导体长度的关系,根据控制变量法的思路,应该选择材料和横截面积都相同的两根电阻丝。
从表格中可知,序号3和序号4的材料、横截面积都相同,所以应选择序号3与序号4的两根电阻丝来研究。
(2)从表中所给电阻丝的规格看,序号2、3、4的材料都相同,长度和横截面积不完全相同,而序号2和4的材料、长度都相同,只有横截面积不同,故可以用2、4探究电阻与横截面积的关系。
典例四:
(2019·海南)如图所示是某电子秤内部简化电路。
R0是定值电阻,Rx是压敏电阻,阻值随压力增大而减小,电源电压保持不变。
闭合开关,当Rx上压力增大时,随之减小的是()。
A.通过Rx的电流B.通过R0的电流C.Rx两端的电压D.R0两端的电压
【答案】C。
【解析】由图知,R0与Rx串联接在电路中,当Rx上压力增大时,其阻值减小,则电路中的电流I增大,即通过Rx和R0的电流均增大;又由欧姆定律U0=IR0,得R0两端的电压U0增大;根据串联电路的电压规律U=U0+Ux,得Ux=U-U0,由于U不变,U0增大,则压敏电阻两端的电压Ux减小。
故应选C。
典例五:
(2020·长沙)如图所示的钨丝是将一个白炽灯去除玻璃罩制成的,闭合开关S,小灯泡L发光,钨丝不发光,向钨线吹气时,小灯泡L变亮,用酒精灯给钨丝加热,小灯泡L逐渐变暗直至熄灭,由实验可知( )。
A.钨丝的电阻随温度升高而减小;
B.向钨丝吹气时,钨丝电阻变小;
C.给钨丝加热时,电路中的电流变大;
D.小灯泡L发光而钨丝不发光是因为通过钨丝的电流小于小灯泡L的电流
【答案】B。
【解析】闭合开关S,小灯泡L发光,钨丝不发光,向钨线吹气时,小灯泡L变亮,说明通过小灯泡的电流变大,则钨丝的电阻减小;
用酒精灯对白炽灯的钨丝加热,钨丝的温度升高,观察到小灯泡L的亮度明显变暗,说明通过小灯泡L的电流变小,钨丝的电阻增大;
由于钨丝和小灯泡串联接入电路中,则通过它们的电流是相同的;
综上所述,ACD错误,B正确。
故选:
B。
3.变阻器的连接
典例五:
(2019·天津)如图是滑动变阻器的结构和连入电路的示意图,当滑片P向左滑动时,连入电路的电阻变小的是()。
A.
B.
C.
D.
【答案】A。
【解析】A、图中滑片向左移动时,电阻丝接入部分变短,连入的阻值变小,符合题意;
B、同时接入上方两接线柱,相当于接入一导线,滑片移动,接入电阻不变,不合题意;
C、同时接入下方两接线柱,相当于接入一定值电阻,滑片移动,接入的电阻值不变,不合题意;
D、滑片向左移动时,电阻丝接入部分变长,接入电路中的电阻变大,不符合题意。
故选A。
4.串并联电路电压关系
典例六:
(2020·扬州)在“探究串联电路电压的特点”实验中:
某实验小组分别测量了串联电路两端的总电压U和灯泡L1、L2两端的电压U1、U2数据如表:
U/V
U1/V
U2/V
2.6
1.3
1.3
(1)该小组由此得出串联电路的总电压与各部分电压的关系是 (用题中物理量符号表示)。
(2)实验过程中,若L1灯丝断了,观察到电压表V1示数为 ,电压表V2示数为 。
(3)该实验还有待改进,请写出其中一点:
。
【解答】解:
(1)由图表可知,该小组由此得出串联电路的总电压与各部分电压的关系是:
U1+U2=U;
(2)实验过程中,若L1灯丝断了,电压表V1测灯Ll两端的电压此时是电源的电压,电压表V1示数为2.6V;由于电路断路,电压表V2测灯L2两端的电压,示数为0V;
(3)该实验还有待改进,电路中换不同规格的小灯泡再进行多次实验。
故答案为:
(1)U1+U2=U;
(2)2.6V;0V;(3)换不同规格的小灯泡再进行多次实验。
5.电路故障分析
1.电流表示数正常而电压表无示数
“电流表示数正常”表明主电路为通路,“电压表无示数”表明无电流通过电压表。
则故障原因可能是:
①电压表损坏;②电压表接触不良;③与电压表并联的用电器短路。
2.电压表有示数而电流表无示数
“电压表有示数”表明电路中有电流通过电压表,“电流表无示数”说明没有或几乎没有电流流过电流表,则故障原因可能是:
①电流表短路;②或电压表并联的用电器开路,此时电流表所在电路中串联了大电阻(电压表内阻)使电流太小,电流表无明显示数。
3.电流表电压表均无示数
“两表均无示数”表明无电流通过两表,除了两表同时短路外,最大的可能是主电路断路导致无电流(即电压表之外的电路有断路)。
典例七:
(2019·天津)如图所示的电路中,两个小灯泡的规格相同。
闭合开关后,只有一个小灯泡发光,电压表指针偏转明显。
则故障原因可能是()。
A.L1短路;B.L1断路;C.L2短路;D.L2断路
【答案】A。
【解析】由电路图可知,两灯泡串联,电压表测灯L2两端电压;当开关闭合时,其中一个灯亮,说明电路是通路,则另一个灯泡不亮的原因可能是灯泡短路。
而电压表有示数,说明L2没有短路,则故障原因可能是L1短路,故A正确,BCD错误。
故选A。
典例八:
(2020·广元)如图所示电路中,电源电压保持不变,闭合开关S,灯泡L发光,电流表有示数,电压表的示数几乎为零,则下列判断中正确的是( )。
A.电阻R短路B.电阻R短路C.灯L断路D.灯L短路
【答案】B。
【解析】A.如果电阻R断路,灯泡不发光,电流表示数减小为零,电压表测量电源电压示数增大,故A不符合题意;
B.如果电阻R短路,灯泡发光,电路电阻减小电流增大,电流表示数增大;电压表相当于与导线并联示数减小为零,故B符合题意;
C.如果灯泡断路不发光,整个电路断路,两表示数都减小为零,故C不符合题意;
D.如果灯泡短路不发光,电路电阻减小电流增大,电流表示数增大;电压表测量电源电压示数增大,故D不符合题意。
故选B。
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