九年级物理上册电流和电路专题练习(解析版)
一、初三物理电流和电路易错压轴题(难)
1.小明利用铅笔芯和鳄鱼夹制作了简易调光灯,装置如图甲所示.
(1)甲图中有一处明显错误是;改正后,闭合开关,改变鳄鱼夹M、N之间距离,发现灯泡亮度会发生变化,这一现象说明导体的电阻与导体的有关.
(2)小明用一个LED灯替换铅笔芯,与小灯泡串联后接入电路(如图乙).闭合开关
S1,发现LED灯亮而小灯泡L不亮.针对这种现象,同学们提出了以下猜想:
猜想一:小灯泡L处发生短路
猜想二:LED灯电阻很大导致电路电流很小
为了验证猜想,小组同学进行如下实验:
实验一:将一根导线并联在图乙电路中LED灯的两端,此时LED灯,小灯泡L (填“亮”或“不亮”).根据观察到的现象说明猜想一是错误的.
实验二:利用电流表和电压表,按图丙所示的电路对LED灯的电阻进行测量.闭合开关依次移动滑动变阻器的滑片,获得多组数据如下表.
实验次数电压(伏)电流(毫安)电阻(欧)11.412116.7 21.614114.3 31.816112.5
…………
实验二中,某次测量时电压表示数如图丁所示,此时电压表读数为 V,实验时滑动变阻器的滑片逐渐向端移动(填“a”或“b”).经分析,结果支持猜想二,从而导致小灯泡的实际功率太(填“大”或“小”),不足以支持发光.
【答案】(1)电流表正负接线柱接反了、长度(2)不亮、亮(3)2.3 b 、小
【解析】试题分析:(1)电流表要示正进负出,可以看出电流表正负接线柱接反了;导体的电阻与导体的长度有关,长度越长,电阻越大,长度越短,电阻越小;(2)LED灯亮,说明电路是通路,将导线并在LED两端时,LED被短路,则灯LED不发光,此时灯泡会发光,说明小灯泡没有被短路,猜想1是错误的;(3)由图丁可知,电压表的示数为
2.3V,由表格的电流越来越大可知,电路中的总电阻是越来越小的,所以滑动变阻器的滑片是向b端移动的,由于LED灯电阻很大导致电路电流很小,从而导致小灯泡的实际功率太小,不足以支持发光。
【考点定位】欧姆定律;电功率
2.小明利用如图所示的电路“探究串、并联电路中电流的关系“.
(1)探究串联电路中电流的关系.
①用笔画线代替导线将开关S3连入电路中________.(要求:只闭合开关S3后,R1、R2以及电流表串联;导线不许交叉)
②小明将S3闭合后,发现电流表均无示数.于是他用一只电压表对电路故障(电路中只有一处故障)进行了检测,将电压表接在R1两端时,电压表与电流表均无示数;接在R2两端时,电压表有示数,电流表无示数.电路中的故障是________.小明排除故障后继续实验,读出了电路中各电流表的示数,得到了串联电路中电流的关系是:串联电路中各处电流相等.
(2)完成上述实验后,小明继续探究并联电路中电流的关系.
①各开关的连接情况是________(填写各开关断开或闭合).
②分析实验中各电流表的读数(如图所示),可知并联电路中电流的关系是________:.
③电阻R1:R2=________.
(3)为了验证结论的普遍性,你可以采用的方法是:________.
(拓展)在电源电压不变的情况下,小明两次实验中电路消耗的最大功率与最小功率之比P最大:P最小=________.
【答案】R2断路闭合S1、S2断开S3
并联电路干路电流等于各支路电流的和1:2改变电源电压9:2
【解析】
【分析】
(1)按从电源正极依次连接,一条路径将所有用电器连接起来;
(2)闭合开关后,电流表无示数,说明电路故障为断路;电压表的示数接近电源电压,说明电压表的正负接线柱与电源两极相连;
(3)通过开关的断开与闭合判断出并联电路;
(4)根据实验数据得到并联电路电流的规律;
(5)多次测量找普遍规律,可以改变电源电压;
(6)根据电功率的公式算出两次电功率的比值。
【详解】
(1)①按从电源正极依次把各个元件连接起来,组成了一条电流的路径,电路连接如图所示:
②闭合开关后,电流表无示数,说明电路故障为断路;将电压表接在R1两端时,电压表与电流表均无示数;接在R2两端时,电压表有示数,电流表无示数,说明与电压表并联的R2断路;
(2)①闭合开关S1、S2,断开开关S3,电路有两条路径,组成并联电路;
②由实物图可知电流表选用0-3A的量程,I1=2.4A,I2=1.6A,I3=0.8A,则I1=I2+I3即并联电路干路电流等于各支路电流的和;
③并联电路中各个支路的电压相等,在电压相等的情况下电流和电阻成反比,即
R1:R2=I3:I2=0.8A:1.6A=1:2;
(3)为了验证结论的普遍性,应多次测量,可以采用的方法是:改变电源电压;
在电源电压不变的情况下,并联时的总电阻最大,串联时的总电阻最小,根据可知并联时总功率最大,串联时总功率最小,最大功率和最小功率之比
。
故答案为:(1)①电路连接如图所示:②R2断路;(2)①闭合S1、S2断开S3;②并联电路干路电流等于各支路电流的和;③1:2;(3)改变电源电压;9:2。
【点睛】
本题考查了用电压表判断故障时、电路的连接、并联电路电流的规律、比值等问题是一道综合性实验题,解决本题的关键知道欧姆定律和电功率的公式。
3.如图所示在“探究一定电压下,电流与电阻的关系”的实验中,老师提供的实验器材有:电源(电压恒为4.5V),电流表、电压表、开关各一个,四个定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、
20Ω),两只滑动变阻器(规格分别为“10Ω 2A”、“20Ω 1A”),导线若干.
(1)请根据甲电路图用笔画线代替导线将图乙实物图连接完整_________ ;
(2)为了完成该实验探究,滑动变阻器应选择_________的规格.按图乙连接好电路,闭合开关前,变阻器的滑片P应调至最_________(选填“左”或“右”)端.
(3)连好电路闭合开关,发现电压表无示数,电流表有示数,则故障可能是
____________________.
(4)排除故障后,小明在a、b间先接入5Ω的电阻,闭合开关,移动滑片P,使电压表示数为2.5 V,并记下相应的电流值;再改接10Ω的电阻,此时滑片P应向________(选填“E”或“F”)端移动,小明移动变阻器滑片P的目的是
_______________________________________.
(5)小明又将乙图中的定值电阻R换成标有“2.5V”的小灯泡,图丙是使该灯泡正常发光时的电流表的示数,则该灯泡的额定功率为___________W.
(6)若将电阻R换成电动机,则当滑片P向左滑动时,它的转速将变______(选填“快”或“慢”).
【答案】图略(电流表接0—0.6A的量程)“20Ω 1A”右R短路(或电压表断路)F控制定值电阻两端的电压为2.5V不变0.5快
【解析】(1)根据电路图,连接实物电路,如图右所示:
(2)当20Ω的电阻接入电路时,电路电流I=U R/R=2.5V/20Ω=0.125A,此时滑动变阻器两端电压U滑 =U-U R =4.5V-2.5V=2V,滑动变阻器接入电路的阻值R=U滑
/I=2V/0.125A=16Ω,则应选规格为“20Ω
1A”的滑动变阻器,连接滑动变阻器时,在闭合开关前,使滑动变阻器处于阻值最大处,根据乙图可知滑片应该移动到右端;
(3)连好电路闭合开关,发现电压表无示数,电流表有示数,则故障可能是电阻发生短路或电压表断路;
(4)改接10Ω的电阻后,电压表的示数变大,则应增大滑动变阻器的阻值,将滑片向右端即F端滑动,使电压表的示数保持2.5V不变;
(5)电流表的读数为:I=0.2A,则P=UI=2.5V×0.2A=0.5W;
(6)由电路图分析可知当滑片向左移动时,电路电阻减小,电流变大,当将R换为电动机,则当滑片P向左滑动时,它的转速将变快
4.在真空中两个点电荷间存在相互作用力,探究其影响因素的实验数据如表:
序号
甲电荷的电
荷量1/C
q
乙电荷的电
荷量2/C
q
甲、乙两电
荷之
间的距离
/m
r
甲乙两电荷之间
的
相互作用力
/N
F
18
110-
?8
210-
?0.35
210-
?
28
110-
?8
110-
?0.35
110-
?
38
310-
?8
210-
?0.15
5410-
?
48
310-
?8
210-
?0.25
13.510-
?
58
210-
?8
110-
?0.25
4.510-
?
68
410-
?8
310-
?0.3
(1)分析表中数据可知,若要使两个点电荷之间的作用力增大,可以采用_____的方法。
将表格填写完整______ 。
(2)如图,将甲、乙两个带电小球放在光滑的绝缘水平面上,甲球带正电荷,电荷量为
1q ,乙球带负电荷,电荷量为2q 。为了使这两个小球在原来的位置静止,沿着甲、乙两球
的球心连线方向,在乙球的右边某位置放上一个电荷量为3q 的小球丙,此时恰好使得三球均保持静止,则丙球应该带_____(选填“正”或“负”)电荷。
【答案】减小两点电荷间的距离 51210-? 正 【解析】 【详解】
(1)[1]分析表格数据可知,真空中两个点电荷间的相互作用力,跟它们所带的电荷量的乘积成正比,跟它们之间的距离的平方成反比,既得:
12
2q q F k
r
=; 所以若要使两个点电荷之间的作用力增大,应减小两点电荷间的距离。
[2]对比表格中序号2和序号6的数据可知,甲电荷量变为原来的4倍,乙电荷量变为原来的3倍,电荷间的距离不变,根据12
2q q F k r
=知,两电荷之间的相互作用力为原来的12倍,即:
51210N F -=?。
(2)甲球带正电荷,乙球带负电荷,所以甲受到乙的引力向右,甲要静止,应受到丙向左的力,所以丙应带正电。
5.小海和小梅一起做“探究并联电路中电流的规律”实验.
(1)如图甲是他们设计的电路图,图乙是他们测量电流时连接的实验电路,此时电流表测量的是__________(选填“A ”“B ”或“C ”)处的电流.
(2)请在图乙中移动一根导线,测量另外一处的电流.在移动的导线上画“×”,并用笔画线代替导线连接正确的电路_____________ .移动后电流表测量的是_____(选填“A ”“B ”或“C ”)处的电流.
(3)测出A 、B 、C 三处的电流如表所示,由此得出初步结论:_______(只写表达式).小梅指出:为了得出更普遍的规律,应当进行多次实验.操作方法是:_________.
(4)小海利用原有的实验器材,添加一个开关,又设计了一个电路.利用这个电路,不用更换电流表的位置,就可直接测出A、B、C三处的电流,同样可得出三处电流的关系.请在图丙中的虚线框中画出电路图__________________________.
【答案】C A或B
I C=I A+I B换上规格不同的灯泡多次实验
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]电流表在干路上测量干路的电流,即C点的电流;
(2)[2][3]让电流表测量另一处的电流,也就是测量支路的电流,如图所示:测量的是B点的电流;
(3)[4][5]并联电路中,干路电流等于各支路电流的和,即I C=I A+I B,为得出普遍结论,实验时应采用不同规格的灯泡进行多次实验.
(4)[6]在不换电流表位置的情况下,在支路上各连接一个开关即可完成实验要求,电路如图所示:
6.某实验小组想探究并联电路中电流的规律,晓丹同学猜想:并联电路中各支路电流相
等.她设计了如下右图所示的电路,准备测量a、b、c三处的电流,并从实验室取来电流表3只、灯泡2只、开关1个、电池和导线若干进行实验.
(1)画好电路图后,晓丹同学开始连接电路,在连接电路过程中,开关应该是_____的.检查电路连接无误后,她开始实验,并读出电流表示数记录在表格中.
Ib/A Ic/A Ia/A
0.180.180.36
晓丹同学分析数据后得出结论:并联电路中各支路电流相等.
(2)晓丹得出错误的实验结论,主要原因是_____.
(3)请你对接下来的实验提出改进措施(一条即可)_____.
【答案】断开选用规格相同的(或电阻相同)灯泡进行实验换用不同的灯泡进行实验,多次测量获得多组数据等
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]为保护电路安全,在连接电路过程中,开关应该是断开.
(2)[2]两灯泡并联,灯泡两端电压相同,通过灯泡的电流相等,这说明所选用的灯泡规格相同(或电阻相同),从而得出了错误的结论,为得出普遍结论,应采用不同规格的灯泡进行实验.
(3)[3]为得出普遍结论,换用不同规格的灯泡进行实验,且在电路中接入滑动变阻器或改变电源电压进行多次测量获得多组数据等.
7.如图是小明探究串联电路特点的实验电路图:
(1)小明最好选择两个小灯泡的规格是_______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.该灯泡的灯丝断了
C.该小灯泡灯座处可能短路了
D.该灯泡靠近电源负极
【答案】不相同连接电路时,开关没有断开 C
【解析】
【分析】
(1)探究实验中,为了使结果有普遍性,减少偶然性,应选用不同规格的灯泡做实验。
(2)为防止电路连接过程中出现短路,连接电路时开关应该断开;两只灯泡是串联的,一只灯泡的灯丝断了以后,整个电路发生断路,另一只灯泡不可能发光;一只发光,另一只不发光,可能不发光的这一只被短路或电路中电流远小于L1的发光电流。
【详解】
(1)[1]应选用不相同的灯泡做几次实验,是为了让结果具有普遍性。
(2)[2]刚将线路两端接到电源两极,L2就亮了,说明连接电路时,开关没有断开。
[3]A.两个灯泡串联时,通过的电流相等,故A错误;
B.L2亮说明电路是通路,即灯泡的灯丝不可能断了,故B错误;
C.L1没亮的原因可能是该小灯泡灯座处可能短路了,故C正确;
D.灯泡的亮与不亮与电源的正负极无关,故D错误。
故选C。
8.宝宝和玲玲同学想探究并联电路电流规律,
猜想与假设:
(1)宝宝同学猜想:并联电路中各支路电流相等;
(2)玲玲同学猜想:并联电路干路中的电流等于各支路电流之和。
设计实验与制定计划:宝宝和玲玲同学分别从实验室选取电流表3只,灯泡2只,开关1个,滑动变阻器1个,干电池,导线若干。实验电路图如图所示。
进行实验与收集证据:
(1)宝宝同学根据电路图连接好实验电路,连接过程中,开关应该_______;检查电路无误后,开始实验,正确读出电流表示数如下表:
实验次数I1/A I2/A I3/A
10.160.160.32
(2)玲玲同学根据电路图正确连接好实验电路,开始实验,正确读出电流表示数如下表:
分析与论证:
分析记录的实验数据,宝宝同学得出:并联电路中各支路电流相等;玲玲同学得出:并联电路总电流有时等于各支路电流之和,有时不等于各支路电流值和。
评估:
(1)宝宝同学得出错误的实验结论,主要原因是______;
(2)玲玲同学的实验记录表格中,实验次数______读数错误,原因是______。
(3)为了使实验结论更具科学性,请你提出合理化建议(1条即可):______。
【答案】断开选用的小灯泡规格是相同的 3 看错了量程应该再选用不同规格的灯泡再进行多次测量得出结论
【解析】
【分析】
【详解】
[1]宝宝同学根据电路图连接好实验电路,连接过程中,开关应该断开;
[2]检查电路无误后,开始实验,实验得到的数据具有特殊性,每一次两支路电流都相等,由于并联电压相等,所以可知他所选用的小灯泡规格是相同的,因此得出的实验结论不具有普遍性和科学性;
[3]分析小红同学的实验记录表格中数据可以看出,第三次的数据明显差别很大,所以这一次是错误的,干路电流表示数比支路电流表示数小,原因只有一种就是读数时看错量程了;
[4]为了使实验结论更具科学性,普遍性,应该换用不同规格的灯泡再进行多次测量得出实验结论。
9.用如图所示的电路探究并联电路中的电流关系.
()1闭合开关,发现1L 亮,而2L 不亮.小易认为2L 不亮的原因是2L 短路,你认为他的判断
是______(填“正确”或“错误”)的.
()2小易将电路中右侧的导线与电流表“0.6”接线柱相连的那一端改接到“-”接线柱上.其
它都不动.这样连接的目的是测______的电流
(填“干路”或“2L ”),请评价其可行性并说明理由:______;
()3小易将实验数据记录在下表中.分析表中数据.可得出的结论是:______;
电流表的测量对象 电流表的示数I/A L 1所在的支路 0.30 L 2所在的支路 0.20 干路
0.50
() 4根据上表信息,若灯泡1L 的电阻大小为10Ω,则电路的总电阻为______Ω
【答案】错误 2L 电流表的正负接线柱接反了 并联电路中干路电流等于各支路电流的和 6 【解析】 【分析】 【详解】
(1)闭合开关,发现L 1亮,而L 2不亮,原因是L 2断路了,因为两灯是并联关系,如果是L 2短路,则L 1、电源都同时被短路,L 1也不会亮,所以他的判断是错误的.
(2)小易将电路中右侧的导线与电流表“0.6”接线柱相连的那一端改接到“-”接线柱上. 其它都不动.
这样连接,L 2的电流通过电流表,而L 1的电流不通过电流表,所以这样连接目的是测L 2的电流;
但这样连接时,电源的正极连接到了电流表的负接线柱,所以电流表的正负接线柱是反的,不能正确测量电流,故方法是不可行的. (3)小易将实验数据记录在下表中.分析表中数据:
0.30A+0.20A=0.50A ,即12I I I +=
结论为:并联电路中干路电流等于各支路电流之和.
(4)根据上表信息,若灯泡L 1的电阻大小为10Ω,则电源电压为:
110.3A 10Ω=3V U I R ==?
干路电路为0.5A ,所以总电阻为:
3V 6Ω0.50A
U R I =
==.
10.皮皮和壮壮要探究并联电路电流规律.
(1)图甲是皮皮同学设计的实验电路图.他在测量C 点干路电流时连接的实物图如图乙所示,其中有一根导线连接错误,请用×在错误导线上标出,并用笔画线代替导线在图中画出正确的连线__________.
(2)皮皮同学在测量中发现电流表的指针偏转如图丙所示,原因是________________. (3)为能进行多次实验,壮壮同学在干路中串联了一个________,从而得到了三组实验数据,如下表所示.壮壮同学发现皮皮记录的数据中的0.80A 是错误的,原因是皮皮在读数时___________.
(4)皮皮和壮壮的实验设计有一不足之处,你认为改进方法是:___________________.
【答案】 电流表正负接线柱接反了 滑动变阻器 按
0A —3A 量程读数 换用两个不同规格小灯泡再次进行实验 【解析】 【分析】 【详解】
(1)由图乙可知,电流表与灯L 1串联了,电流表测通过灯泡L 1的电流.要测量C 点干路电流,电流表应串联在干路上,将连接灯泡L 2左接线柱和电流表负接线柱的导线改接到灯
泡L2左接线柱和电流表“0.6”接线柱,连图如下:
(2)在测量中发现电流表的指针反向偏转,则说明电流表正负接线柱接反了.
(3)变阻器串联在电路中可以改变电路中的电流和电压,因此为能进行多次实验,在干路中串联一个滑动变阻器即可.
壮壮同学发现皮皮记录的数据中的0.80A是错误的,原因是电流表选用的量程是0~0.6A,读数时却按0~3A量程.
(4)由实验数据可知,通过灯泡L1、L2的电流总是相等的,说明他们的实验设计选用的灯泡规格相同,不具有普遍性.因此为得到普遍性结论,应换用两个不同规格小灯泡再次进行实验.
【点睛】
本题考查探究并联电路电流规律,考查了电路的连接,电流表的正确使用以及实验设计的科学性,注重了过程与方法的考查,是典型题目.