上海阳光外国语学校物理第十三章 电路初探专题练习解析版.docx
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上海阳光外国语学校物理第十三章电路初探专题练习解析版
上海阳光外国语学校物理第十三章电路初探专题练习(解析版)
一、初三物理第十三章电路初探易错压轴题提优(难)
1.进一步探究
电容器是电气设备中的重要元件,是储存电荷的装置。
通常简称其容纳电荷的本领为电容,用字母C表示,单位为法拉,用字母F表示。
两个相距很近又彼此绝缘的平行金属板形成一个最简单的电容器,在电路中用
表示。
(1)如图,闭合开关,电容的两个极板将带等量异种电荷,这个过程叫电容器充电。
充电过程中,经过开关的电流方向是______(选填“从A到B”或“从B到A”)。
改变电源电压,电容器所带电荷量Q也发生改变,实验数据如下表。
。
电压U/V
2
8
2
电荷量Q/C
4×10-3
6×10-3
2×10-3
5×10-3
电容C/F
2×10-3
0.75×10-3
1×10-3
2×10-3
(2)分析数据可知,电容C与电容器两端电压U及电荷量Q的关系式为:
C=______。
(3)请把表格补充完整______。
(4)电容的大小不是由带电量或电压决定的,常见的平行板电容器,电容决定式为
(ε是一个常数,S为极板面积,d为极板间距离)。
多电容器串联时,
,(C表示总电容,C1、C2.……Cn表示各电容器的电容)。
现有两个极板面积分别为S1、S2,极板间的距离分别为d1、d2的平行板电容器串联接到电压为U的电源上,则总电容C=______,总共能够储存的电荷量为______。
【答案】B到A
2.5V
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]充电过程中负电荷从A运动到B,正电荷从B运动到A,则根据电流方向的规定,经过开关的电流方向为B到A。
(2)[2]由表中数据可知
即
则
(3)[3]根据上题所得公式
,将表中数据带入可得
(4)[4][5]现有两个极板面积分别为S1、S2,极板间的距离分别为d1、d2的平行板电容器串联接到电压为U的电源上,电容决定式为
则
因为多电容器串联时
则
带入
可得
则总共能够储存的电量为
2.在“测定小灯泡额定功率”实验中,小华同学用如图所示的实验器材进行了实验,其中电源电压保持6V不变,小灯泡的额定电压为3.8V,小灯泡的灯丝电阻大约10Ω,滑动变阻器的规格为“20Ω1A”.
(1)请用铅笔画线代替导线,在答题纸上将图甲的实物电路连接完整(连线不得交叉)____.
(2)小华实验中,移动滑片P到某处,发现电压表的示数为3V,为了能测量小灯泡的额定功率,他将滑片P向________(选填“左”或“右”)端滑动,直到电压表的示数为3.8V时,观察电流表的指针位置如图乙所示,此时电流表的示数为________ ,小灯泡的额定功率为________.
(3)小华想:
滑动变阻器接入电路的阻值增大时,通过它的电流________,它两端电压________,(选填“变大”“变小”或“不变”)它消耗的功率是增大还是减小呢____?
【答案】
左0.4A1.52W变小变大先增大在减小
【解析】
【分析】
【详解】
(1)灯泡的额定电流:
,因此电流表选择0~0.6A的量程;用线把电流表0.6A的接线柱、灯泡以及滑动变阻器上面任一接线柱连起来即可:
(2)电压表测灯泡电压,要测灯泡的额定功率,使灯泡两端电压为3.8V,使电压表的示数由3V增大到3.8V,要使灯泡电压增大,需要电流增大,总电阻减小,滑动变阻器电阻减小,滑片向左端移动.电流表选择0~0.6A量程,每一个大格代表0.2A,每一个小格代表0.02A,电流为0.4A,则灯泡的额定功率:
;
(3)滑动变阻器接入电路的阻值增大时,通过它的电流变小,电路总电压不变,根据串联电路电阻分压规律可知,它两端的电压变大,设滑动变阻器接入电路电阻为R,电路电流
,则根据P滑=I2可知:
;
又因为R的变化范围是0~20Ω,所以所以当滑动变阻器接入电路的阻值增大,它消耗的功率先增大后减小(当R滑=10Ω时消耗的功率最大).
【点睛】
点评:
本题涉及电压表的读数、滑动变阻器的变阻原理、电功率的计算,要认真审题,注意隐含条件,虽综合性强,但都属于基础知识,难度适中.
3.实验小组用如图1所示的电路来探究并联电路中电流的关系,其实验思路如下∶接好电路后,把电流表分别接入到A、B、C三处,测出第一组数据;为了防止个别偶然因素的影响,他们采用以下两种方法之一来重复实验,并完成第二次和第三次测量:
方法一∶改变电源电压
方法二∶更换其中一条支路中的灯泡(规格不同)
(1)如图2是某同学连接的并联电路的局部图,某次实验中,测量完干路电流之后,某同学想测量通过L1的电流,为接入电流表,a、b、c、d四个接点中最方便的导线拆接点是________点,同时注意,在拆接电路时,开关必须________。
测量过程中,电流表出现图3中的实验现象说明_________;
(2)该同学表格设计中存在的不足之处是∶_____________;
A处的电流IA
B处的电流IB
C处的电流IC
第一次测量
0.10
0.12
0.22
第二次测量
0.20
0.24
0.44
第三次测量
0.25
0.30
0.55
(3)表格补充完整后,通过对上面数据的分析,后面两次实验是采用方法______(选填“一”或“二”)进行的,可以得出结论∶并联电路干路中的电流等于_______________;
(4)根据上述结论,应用到如图4中,图中已标明了电流的方向,若b、c、d中的电流大小分别为0.3A、0.6A、0.2A,则a中的电流大小为__________A。
【答案】d断开电流表正负接线柱接反电流没有单位一各支路电流之和0.1
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2]为接入电流表,a、b、c、d四个接点中最方便的导线拆接点是d点,在拆接电路时开关必须断开。
[3]由图3所示电流表可知,电流表指针反向偏转,这是由于电流表正负接线柱接反造成的。
(2)[4]由表格可知,存在的不足之处是电流没有单位。
(3)[5][6]由表中实验数据可知,第2次与第3次实验时,电流值与第一次实验的电流值只是数值上发生了倍数变化,所以后面两次实验是通过改变电源电压进行实验的,即采用方法一进行实验;由表中实验数据可知,在并联电路中干路电流等于各支路电流之和。
(4)[7]干路电流大小等于各支路电流大小之和,与电流方向无关,b、c、d处分别在支路,c在干路,所以
Ia=Ic-Ib-Id=0.6A-0.3A-0.2A=0.1A
4.在如图所示的电路中,闭合开关S灯L不亮,电压表V的示数接近电源电压。
已知电路中各处均接触良好,除灯L和电阻R两者中的某个元件故障外,其余元件均完好。
(1)请判断该电路中存在的故障可能是__________或___________。
(2)为进一步确定故障,小明同学将一个电流表正确串联在如图所示的电路中,闭合开关S,观察电流表的示数情况。
若电流表有示数,说明故障是__________;若电流表无示数,说明故障是__________________。
(3)为进一步确定故障,小华同学将图中的电压表V正确并联在灯L两端,请判断他能否查找出电路的故障,并说明理由。
____________________________________________________________________________
【答案】灯L短路电阻R断路灯L短路电阻R断路不能。
因为在灯L短路和电阻R断路两种情况下,电压表V均无示数
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2]当电压表所测用电器R断路,电压表通过灯L、闭合的开关、导线接在电源的正负极上,电压表示数接近电源电压;当灯L被短路,电路中只有电阻R,电压表测量R两端的电压,也就是电源电压。
(2)[3][4]当灯L被短路,电路中有电流,当R断路时,电压表在电路中相当于开路,电路中无电流。
(3)[5]电压表V正确并联在灯L两端时,在灯L短路和电阻R断路两种情况下,电压表V均无示数,故不能查找出电路的故障。
5.张峰有一个标准的电压表,它有0~3V和0~15V两个量程。
用它测量由两节干电池串联组成的电池组的电压时,接线正确,但他读出的读数是10V,这显然是错误的。
请你说出他出现错误的原因:
_________________。
实际电压应是_____V。
他接着按照课本要求探究并联电路中电流的关系,他们设计的电路如图所示。
把电流表分别接入到电路中的A、B、C处,测出它们的电流,填入下表:
实验次数
A处的电流IA
B处的电流IB
C处的电流IC
1
0.10
0.12
0.22
2
0.20
0.24
0.44
3
0.40
0.48
0.88
(1)表格设计存在一个不足之处,是________,通过对上面数据的分析,可以得出是______。
(2)测量三次的目的是_____,在这次实验中他是通过采用_____(填“改变电源电压”或“更换不同规格的小灯泡”)的方法改变电流的大小从而进行三次实验。
(3)结合你用一个电流表做实验时的体会,提出一条对本实验的改进意见:
_____。
【答案】看错了电压表量程2电流没有单位并联电路干路中的电流等于各支路电流之和避免偶然性,使结论更具有普遍性改变电源电压使用三个电流表同时接入到电路中的A、B、C处,测出它们的电流
【解析】
【详解】
出错的原因是接的小量程却按大量程读数,电源由两节干电池组成,电源电压最高是3V,电压表示数不可能超过3V,电压表大量程分度值是0.5V,小量程分度值是0.1V,大量程是小量程的5倍,电压表读数10V是弄错了量程造成的,把小量程当做大量程了,因此正确读数是2V;
(1)分析表格中的数据可知,此表格设计中电流没有单位;
由表中实验数据可知,支路电流之和等于干路电流,可以得出的实验结论是:
并联电路干路中的电流等于各支路电流之和;
(2)多次测量的目的是获得多组实验数据,避免偶然性,使实验结论具有普遍性与可靠性;
据表格中的数据可知,小灯泡的电流是成倍数的增加,所以是通过改变电源电压的方式进行的实验;
(3)一个电流表在不同位置测量时,读数误差较大,且要多次拆、接电路,稍显麻烦,为了减小误差、方便测量,可以使用三个电流表同时接入到电路中的A、B、C处,测出它们的电流。
6.如图所示是小明“探究串联电路中电压的关系”的实验电路图.
(1)实验步骤
A.按图甲所示接好电路,在连接电路的过程中,开关应________.检查电路无误后,闭合开关前,滑片P应置于最________端.
B.滑片P移到适当位置,用电压表测出定值电阻R0两端的电压U1.
C.________.
D.保持滑片P不动,用电压表测出a、b两点之间的电压U.
E.移动滑片P的位置,重复步骤B、C、D两次.
(2)讨论交流
小明得出的结论:
串联电路中各个电阻两端的电压相等,总电压等于各个电阻两端电压之和.而另一小组的小芳得出的结论是:
串联电路中各个电阻两端的电压不相等,总电压等于各个电阻两端电压之和.请你帮她们分析原因是________.这样得出的结论具有________性,是不科学的.
(3)小明测电阻R0两端的电压时,电压表示数如图乙所示,则此时R0两端的电压为________.
(4)小明按图甲所示接好电路,闭合开关S,无论怎样移动滑片P,灯泡都不亮,但电压表有读数,经检查:
除灯L和定值电阻R0外,其余都没有问题,则电路中存在的故障可能是________.为进一步确定故障,应将电压表接在________两端,并观察电压表有无示数.
(5)小明在测灯L两端的电压时,直接将接线b改接在a上,你觉得是否妥当,并说明原因________.
【答案】断开右端保持滑片P不动,用电压表测出灯L两端的电压U2小明选的灯L和R0的阻值相同,而小芳选的灯L和R0的阻值不同偶然1.2灯L短路或R0断路滑动变阻器不妥,这样电压表的正、负接线柱接反了
【解析】
试题分析:
(1)在连接电路时开关必须是断开的,为防止接错时损坏电路元件,在闭合开关前,要将滑动变阻器的阻值调到最大端,为了探究串联电路的电压关系,还得测量灯两端电压.
(2)串联电路中电压的分配和电阻成正比,小明测的电压相等说明,小明选的灯L和R0的阻值相同,而小芳选的灯L和R0的阻值不同.实验次数少,实验具有偶然性.
(3)电压表读数注意所接的接线柱.
(4)电压表有示数说明是灯L短路或R0断路.把电压表并接在滑动变阻器两端,如果有示数说明是L短路,无示数是R0断路.
(5)连接电路时注意电压表的正负接线柱.
7.如图是小明探究串联电路电流特点的实验电路图:
(1)小明最好选择两个小灯泡的规格应该是________的.(填“相同”或“不相同”).
(2)小明连电路时把一只开关和两个小灯泡连接后,刚将线路两端接到电源两极,L2就亮了,但L1没亮.他在实验操作中不当之处是:
________.实验时L1没亮的原因可能是________
A.通过灯泡L1的电流比L2中的电流小 B.L1灯泡的灯丝断了
C.L1灯座处可能短路了 D.L1灯泡靠近电源正极
(3)下表是小明实验中测得的三组数据:
由表格数据可得出结论:
________.
实验序号
电流表的位置
A
B
C
1
电流I/A
0.3
0.3
0.3
2
电流I/A
0.4
0.4
0.4
3
电流I/A
0.2
0.2
0.2
(4)他获得三组不同电流值的方法是:
________
(5)甲、乙两同学在做实验时,闭合开关前,电流表的指针均指在零刻度处;当闭合开关试触时,发现电流表指针摆动分别出现了如图甲、乙所示的两种情况.请分析他们在电流表的使用上分别存在什么问题?
(填在下面横线上)
甲:
________ 乙:
________
【答案】
(1)不相同;
(2)连接电路时开关没有断开、C;(3串联电路中电流处处相等;(4)换了不同规格的小灯泡或改变电源电压;(5)甲、电流表的正负接线柱接反了;乙、电流表的量程选取得太大了
【解析】
试题分析:
(1)为了得到普遍规律,应选择两个小灯泡的规格应该是不同的。
(2)连接电路时,开关应是断开的,小明连电路时把一只开关和两个小灯泡连接后,刚将线路两端接到电源两极,L2就亮了,但L1没亮。
他在实验操作中不当之处是:
连接电路时开关没有断开。
由于灯L1与L2是串联,,L2亮了,但L1没亮,说明电路出现了短路,实验时L1没亮的原因可能是L1灯座处可能短路了。
(3)由三组数据可以看出串联电路中,A、B、C三处的电流是相等的:
可得出结论:
串联电路中电流处处相等。
(4)由欧姆定律I=U/R可知,电流的大小与电压和电阻有关,所以,他获得三组不同电流值的方法是:
换了不同规格的小灯泡或改变电源电压。
(5)使用电流表时,要选择合适的量程且电流从电流表的“+”接线柱流入,“-”流出,电流表指针摆动分别出现了如图甲、乙所示的两种情况.甲:
电流表的正负接线柱接反了;乙:
电流表的量程选取得太大了。
考点:
电流表的使用;探究:
串联电路电流特点;欧姆定律
8.物理课上,老师给同学们出示了一个有盖的木盒,盒盖上可看到两只灯泡和一只开关(导线的连接情况隐藏在盒内),如图所示.
(1)当老师闭合开关时,两只小灯泡都亮了;断开开关,两灯泡又熄灭.根据上述现象,你_____(选填“能”或“不能”)断定这两只小灯泡是串联的,你的依据是_______.
(2)经过检验,这两只灯泡确实是串联的,但在老师闭合开关的时候,细心的小华观察到灯L1比L2亮些.小明猜想灯L2不亮的原因可能是:
①灯L2两接线柱CD短路;②灯L2发光太暗,为了验证他的猜想是否正确,小明把灯L2从灯座上拧下来后,发现灯L1仍发光,则他的猜想_______(填序号)是合理的.
(3)排除故障后,他用如图方式测量电流,他发现电流表甲和乙的示数分别为0.18A和0.16A,为什么两个电流表示数不同呢?
小明认为电流先达到电流表甲,经过灯L2时被消耗了一些,因此到达电流表乙时会少一些.为了验证他的猜想是否正确,以下操作不可行的是________
A、将乙电流表用甲电流表代替再测电流B、将L1L2对调位置
C、将甲乙两个电流表的位置对调D、将电源正负极对调.
(4)小亮想借助这个装置“探究串联电路电压的特点”,他先将电压表接在L1两端并读出电压表的示数为2.4V;再测L2两端的电压时,他没有拆下电压表,只是将电压表原来接在A接线柱处的导线改接到L2右侧D接线柱上.他的这一操作错误是_______。
(5)小明分别测出AB、CD、AD间的电压并记录在表格中,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:
_______________。
【答案】不能并联电路干路中的开关也是控制整个电路①B电压表的正负接线柱接反了实验次数只有一次,不可以得到普遍结论
【解析】
【分析】
电路中有电源且电路闭合时,灯泡发光;接在干路上的开关可以控制两盏串联或并联的灯泡同时亮或同时灭。
串联电路电流处处相等,灯的亮暗与是否靠近电源正极无关;调换两灯泡的位置关系,或更换电流表,根据电流表的示数,即可做出判断。
电压表应与被测电路并联,电流应从正接线柱流入,负接线柱流出;得出一个普遍规律时,应进行多次实验。
【详解】
(1)闭合开关,电路闭合,两灯泡发光,断开开关都不发光,两灯串联可以达到此效果,若开关接在干路中,两灯并联,开关也能控制两控制两灯同时亮同时灭,因此不能根据两灯同时亮同时灭判断两灯是串联的。
(2)把灯L2从灯座上拧下来后,发现灯L1仍发光,即电路仍然是通的,说明接线柱CD短路,故他的猜想①是合理的;
(3)串联电路电流处处相等,两灯泡串联,流过两灯泡的电流相等,因此小华的判断是错误的;
两表的示数不同可能是电流表不准确,或没有调零所至,所以将乙电流表用甲电流表代替再测电流、将甲乙两个电流表的位置对调可验证是否正确;将电源正负极对调时,两电流表的示数会与上次相同,也可以说明小华的判断是错误的;
将L1L2对调位置,两电流表的示数还会与上次相同,不能说明小华的判断是错误的。
故选B。
(4)将电压表原来接在A处的导线改接到L2的接线柱D上去了,此时电压表正负接线柱接反了,所以他的做法是错误的。
(5)结论“串联电路总电压等于各部分电路两端电压之和”。
是一个普遍规律应使用不同的器材多次实验才能得出,以避免实验的偶然性,使结论具有普遍性。
而小明的实验次数只有一次,不可以得到普遍结论。
9.某实验小组在学习了用电流表探究串联电路的电流特点后,猜想:
并联电路中干路中的电流等于各支路中的电流之和.于是,他们决定进行探究,并首先设计出了电路图(图甲).
(1)电路元件如图乙所示,若通过每只灯的电流约0.3~0.5A,并联后要测通过L1的电流,则M、N应分别接______;要测通过干路中的电流,则M、N应接______.(图中a、b、c、d为接线柱代码)
(2)连接电路时,当把最后一根导线刚连接好,灯泡L1、L2就亮了,在实验操作中不当之处是:
_____________________.
(3)若合上开关后,灯均亮,电流表指针不发生偏转,那么原因可能是_________
A.电流表内部开路B.开关处接触不良
C.电流表被短路D.电源供电不足
(4)若测得L2支路的电流值如图丙所示,则通过L2电流为______A.
【答案】c和bd连接电路时开关是闭合的C0.4
【解析】
【详解】
(1)要测通过 L1的电流,电流表应与L1串联在同一条支路,因为电流小于0.6A,所以可选择0-0.6A的量程,则M接c,N接b;要测量干路中的电流,需将电流表串联在干路中,根据题意知,干路电流大于0.6A,所以电流表应选择0-3A的量程,M、N需均接d;
(2)连接电路时,当把最后一根导线刚连接好,灯泡L1、L2就亮了,在实验操作中不当之处是:
连接电路时开关是闭合的;
(3)若合上开关后,灯均亮,电流表指针不发生偏转,
A.电流表内部开路,一定会有灯不亮,故错误;
B.开关处接触不良,两个灯泡都会不亮,故错误;
C.电流表被短路,电流不经过电流表,故正确;
D.电源供电不足,两个灯泡都会不亮,故错误。
故选C
(4)由图丙知,电流表应采用0-0.6A的量程,所以电流表的示数为0.4A.
10.如图所示,小刚在探究“串联电路的电压特点”时,将两盏标有“2.5V0.3A”的小灯泡串联起来到电源两端.突然,原来正常发光的两盏灯同时熄灭.
(1)关于这两盏灯的故障判断,小刚给出了四种猜测:
A.一盏灯断路,另一盏灯完好
B.一盏灯短路,另一盏灯完好
C.一盏灯断路,另一盏灯短路
D.两盏灯同时被烧断
四个猜想中,可能性最大的是________
(2)如果这两盏灯熄灭的原因是其中的一盏灯有故障.现有①规格相同的灯泡;②符合要求的电压表;③符合要求的电流表;④一根导线.
从它们中间选择一种器材来检测故障,你认为不适用的是?
________和________(填序号).
你的理由是________.
(3)故障排除后,小刚测出的数据如下表.
得出结论:
①串联电路中的总电压等于各部分电路两端的电压总和.
②串联电路中各部分电压两端的电压相等.
请你对上述结论分别进行评估:
根据串联电路的电压特点结论________(①/②)是错误的.请你分析说明形成错误结论的原因?
________.
【答案】A③④用它们检测故障容易(会)烧坏另一个灯泡②采用同样规格的灯泡进行实验
【解析】
(1)把两盏灯串联起来接入电路中,原来正常发光的两盏灯同时熄灭突然熄灭,造成此现象的原因是电路中的电流过大,把其中某盏灯的灯丝烧断了;
(2)当检查电路故障时,不能断开电路,因此只能把检验器材并联在电路里;电流表和导线的电阻很小,它并联在用电器两端时,会造成该用电器短路,电路中的电流过大而烧坏另一盏灯.
(3)由测量的数据发现,电路中两盏灯的电压相同,这是由于实验中选用了相同规格的灯泡导致的,这只是个特殊情况,不能作为普遍规律;因此应该换用不同规格的灯泡重新进行实验.
故答案为
(1)A;
(2)③;④;用它们检测电路故障容易烧坏另一个灯泡;
(3)②;采用同样规格的灯泡进行实验(或没有换用不同规格的灯泡进行实验).
11.小红同学对串联电路的电压规律进行了探究。
(猜想与假设)串联电路总电压等于各用电器两端的电压之和。
(设计与进行实验)
(1)按如图所示的电路图连接电路。
(2)闭合开关,排除故障,用电压表在AB间测出L1两端的电压。
(3)在测L2两端的电压时,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。
(4)测出AC间的电压,得出结论。
(交流与评估)
(1)在拆接电路时,开关必须________。
(2)闭合开关,发现电压表示数为零,则小灯泡的故障可能是L1________(填“短路”或“断路”)
(3)小明用步骤3的方法能否测出L2两端的电压
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