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第十三章　电流和电路　电压　电阻
课标链接 1.观察摩擦起电现象,探究并了解同种电荷间互相排斥,异种电荷间互相吸引。(物理观念)
2.从能量转化的角度认识电源和用电器的作用。(物理观念)
3.知道电压、电流和电阻。(物理观念)
4.会使用电流表和电压表。(科学思维)
5.会看、会画简单的电路图。(科学思维)
6.会连接简单的串联电路和并联电路。(科学思维)
7.说出生产、生活中采用简单串联和并联电路的实例。(科学思维)
8.了解串、并联电路电流和电压的特点。(科学探究、科学思维)
必备知识夯基础
考点 1
电荷间的相互作用
考点清单
项目 要点 说明
摩擦 起电 定义 用摩擦的方法使物体带电叫作摩擦起电 得到电子的带负电,失去电子的带正电
实质 摩擦起电是电荷的转移,并非电荷的创造 电荷间 的相互 作用 电荷间的相互作用规律是同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引 自然界中只有两种电荷
验电器 原理 同种电荷互相排斥
作用 验证物体是否带电;根据金属箔张角的大小判断物体所带电荷量的大小
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1.如图所示,摩擦过的气球靠近头发能把头发吸起来,梳过头的梳子能吸起纸屑,这都是因为摩擦过的物体带了电荷,带电体具有吸引轻小物体的性质。
2.如图所示,用丝绸摩擦过的玻璃棒靠近另一根悬挂的玻璃棒,悬挂的玻璃棒被推开,是由于同种电荷互相排斥,悬挂的玻璃棒带正电。
3.如图所示,验电器是检测物体是否带电的仪器。用带电体接触验电器的金属球,金属箔就会张开,是因为两个金属箔片带有同种电荷,相互排斥,且带电体所带电荷越多,张开的角度就越大。
考点 2
电路的连接
1.电路的构成:电路由电源、用电器、开关和导线组成。
2.电路的三种状态
名称 定义 特点
通路 正常工作的电路 电路中有电流通过,用电器能够工作
断路 在某处断开的电路 电路中无电流通过,用电器不能工作
短路 电源短路:导线直接连接电源的正负极; 用电器短路:用导线直接连接用电器两端 电源短路时,电流很大,电源和导线发热可能会烧坏电源;
用电器短路时,仅被短路的用电器中无电流通过,该用电器无法工作
3.两种基本电路
类型 串联电路 并联电路
定义 各用电器逐个顺次连接的电路 用电器并列地连接起来的电路
电路图
连接特点 电路中只有一条电流的路径 有两条或多条电流的路径
工作特点 各用电器的通断相互影响。当一个用电器断路或损坏时,其余用电器均不能工作 各用电器的通断互不影响。某支路的用电器断路或损坏时,其他支路的用电器仍能正常工作
类型 串联电路 并联电路
开关控 制特点 控制整个电路的通断,开关的位置改变,控制作用不变 干路上的开关控制整个电路的通断,支路上的开关只控制该支路上的用电器
电流 规律 处处相等,I=I1=I2 干路电流等于各支路电流之和,I=I1+I2
电压 规律 总电压等于各用电器两端电压之和,U=U1+U2 各支路电压相等,且等于电源电压, U=U1=U2
考点 3
电流与电压
1.电流与电压
电 流 电流的形成和方向 电荷的定向移动形成电流,物理学中规定正电荷定向移动的方向为电流方向。金属导体中电流方向与导体内部自由电子定向移动的方向相反 电路中有电流时,发生定向移动的电荷可能是正电荷,也可能是负电荷,还可能是正负电荷同时向相反方向发生定向移动
电流的符号和单位 电流的符号:I。电流的单位:在国际单位制中,电流的单位是安培,符号是A 常用单位有毫安(mA)和微安(μA),1 A=1 000 mA,1 mA=1 000 μA
电流的测量 用电流表测量电流
电 压 电压的作 用 作用:是形成电流的原因 电路中有电流通过,电路两端一定有电压,但是电路两端有电压,电路中不一定有电流
电压的符 号和单位 符号:电压通常用符号U表示。单位:伏特,符号是V 常用单位有千伏(kV)、毫伏(mV)和微伏(μV),1 kV=1 000 V,1 V=1 000 mV
电压的测 量 用电压表测量电压
2.电流表与电压表
器材 电流表 电压表
表盘
作用 测量电路中的电流 测量电路中的电压
使用规律 与电路中的用电器串联 与电路中的用电器并联
不能与电源两极直接相连 可以与电源两极直接相连
a.使用前认真观察量程和分度值并将指针调到零刻度处 b.选择合适的量程,不确定量程时应先用大量程试触 c.必须让电流从标有“+”号的接线柱流入,从标有“-”号的接线柱流出
读数 读数方法 看清所选量程及分度值,电表示数=大格示数+后面小格数×分度值 量程 0~0.6 A 0~3 A 0~3 V 0~15 V
分度值 0.02 A 0.1 A 0.1 V 0.5 V
示数 0.28 A 1.4 A 0.5 V 2.5 V
考点 4
电阻和滑动变阻器
项目 要点 电 阻 作用 我们把导体对电流的阻碍作用叫作电阻
符号和单位 符号:用R表示。单位是欧姆,简称欧,符号是Ω
影响因素 与导体的材料、横截面积、长度、温度有关
说明 电阻是导体本身的一种性质,与导体两端的电压和通过导体的电流无关
项目 要点 滑 动 变 阻 器 原理 是通过改变导体接入电路的长度来改变电阻的,从而改变电路中的电阻
铭牌的 含义 一个标有“20 Ω　1.5 A”的滑动变阻器的调节范围为0~20 Ω,其中20 Ω表示最大阻值为20 Ω,1.5 A表示允许通过的最大电流为1.5 A
连接 方法 滑动变阻器常串联,改谁电流跟谁串。一上一下连接线,关键是看连下线。左连右移电阻变大,右连右移电阻变小
作用 保护电路、改变电路中的电流和改变部分电路两端的电压
说明 在使用滑动变阻器时,要注意其铭牌标注,不能超过其允许通过的最大电流
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4.如图所示,将一根铅笔芯通过两个夹子接入电路中,当只把右端夹子向左移时,铅笔芯接入电路的电阻变小,小灯泡变亮。导致铅笔芯接入电路的电阻变小的主要因素是长度(选填“材料”“长度”或“横截面积”)。
5.一种自动测量油箱内油面高度的装置如图所示,R0是一个定值电阻,油量表实质上是一只电流表。当油箱内油面下降时,浮子向下移动,引起滑杆向上移动,连入电路中的电阻变大,电流变小,显示油量减少,所以从油量表指针所指的刻度就可以知道油面的高度。
考向突破增知能
考向 1
电荷
命题角度
例1用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近塑料吸管,观察到橡胶棒排斥塑料吸管,可以判定塑料吸管带的是　　　　电荷。塑料吸管属于　　　　(选填“导体”“半导体”或“绝缘体”)。
答案:负　绝缘体
对应练1如图,用一段细铁丝做一个支架,作为转动轴,把一根中间戳有小孔(没有戳穿)的饮料吸管放在转动轴上,吸管能在水平面内自由转动。用餐巾纸摩擦吸管使其带电,下列说法正确的是(　　)
A.摩擦起电过程创造了电荷
B.摩擦后吸管带负电荷,是因为它失去了电子
C.摩擦后吸管能吸引纸屑,是因为吸管有了磁性
D.用餐巾纸摩擦另一根相同的饮料吸管,靠近它会发生排斥现象
答案:D
考向 2
串、并联电路的设计与应用
例2有一种智能锁,需要通过“密码+人脸”两次识别成功才能开锁。密码识别成功时仅S1闭合,灯L发光,照亮人脸进行识别,但不开锁,人脸识别成功后S2才会闭合,电动机M工作,开锁成功。下列电路设计符合要求的是(　　)
答案:D
对应练2小强把台灯的插头插在插座上,插座上有一个开关S1和一个指示灯L1,台灯开关和灯泡分别用S2、L2表示,当只闭合S2时,台灯不发光;当只闭合S1时,指示灯发光,再闭合S2时,台灯发光。下列设计的电路符合要求的是(　　)
答案:D
考向 3
电流、电压及其规律
例3如图所示的电路,将开关S闭合,灯泡L1和灯泡L2均发光,下列说法正确的是(　　)
A.灯泡L1和灯泡L2串联
B.灯泡L1和灯泡L2两端的电压一定相等
C.通过灯泡L1的电流与通过灯泡L2的电流一定相等
D.通过灯泡L1的电流大于通过灯泡L2的电流
答案:B
对应练3如图所示,电源电压不变。闭合开关S1和S2,小灯泡L1和L2均正常发光,电流表有示数。下列分析正确的是(　　)
A.小灯泡L1和L2串联
B.若断开开关S2,电流表示数会变小
C.若小灯泡L1比L2亮,原因是小灯泡L1两端的电压比L2两端的电压大
D.若只闭合开关S2,电路中只有小灯泡L2发光
答案:B
考向 4
电阻、滑动变阻器的使用
例4滑动变阻器的结构示意图如图所示,当滑片P向右移动时,要使连入电路中的电阻变大,应选择的接线柱为(　　)
A.A和B B.B和C
C.B和D D.A和D
答案:D
方法归纳　滑动变阻器的使用“三要一不”:要“一上一下”,要串联,要先调到阻值最大处,不要超过允许通过的最大电流值。滑动变阻器下面的接线柱决定其电阻的调节方向;若滑片远离下端接入的接线柱,阻值变大,反之则变小。可以用以下口诀灵活记忆:滑动变阻器四个柱,六种接法四种对;全上电阻等于零,全下电阻为定值;只有上下各接一,阻值变化起作用;四种正确接法中,实质只有两作用;关键要看下接线,远离下接线柱阻值变大,靠近下接线柱阻值变小。
对应练4电位器实质是一种变阻器,电位器的结构和连入电路的示意图如图所示,A、B、C是接线柱。当滑片向A端旋转时,连入电路的电阻(　　)
A.变大
B.变小
C.不变
D.先变大后变小
答案:B
实验突破
串、并联电路中的电流规律
试验点 1
【设计与进行实验】
1.画电路图、按要求设计或连接实物图:连接时开关要断开;电流表要“正进负出”
2.电流表的使用与读数
3.电表指针异常偏转的原因:a.闭合开关前偏转,是因为没有调零;b.偏转幅度过小,说明量程选择过大;c.偏转幅度过大,说明量程选择过小;d.使用过程中反向偏转,说明电表正负接线柱接反
4.实验操作:在测量不同元件的电流或更改实验方案时,对实验电路进行
调整
5.电路故障分析
6.分析实验数据得出实验结论
串联电路中的电流处处相等,并联电路干路中的电流等于各支路电流之和。
【交流与反思】
7.改变电源电压或换用不同规格灯泡进行多次实验的目的:使得到的实验结论具有普遍性
8.利用实验得出的结论进行电学相关计算
9.实验评估及改进
例1同学们利用如图所示的电路研究并联电路中干路电流与各支路电流的关系。
(1)连接电路,闭合开关,发现小灯泡L1亮、L2不亮,故障原因可能是　 。
(2)排除故障后,用电流表分别测出A、B、C三点的电流IA、IB、IC,更换规格　　　(选填“相同”或“不同”)的小灯泡多次实验,数据记录在表格中。
实验次数 A点电流IA/A B点电流IB/A C点电流IC/A
1 0.24 0.32 0.56
2 0.26 0.24 0.50
3 0.20 0.28 0.48
(3)分析数据得出结论: 　。
答案:(1)L2断路(或L2所在支路断路等)
(2)不同
(3)并联电路中,干路电流等于各支路电流之和(或 IC=IA+IB)
方法归纳　探究串、并联电路的电流规律,涉及电路连接和设计,对于电流表的指针偏转过小、反向偏转、电流表的调零问题也常常考查。多次实验获取多组数据、采用规格不同的小灯泡或电阻都是为了寻找普遍规律。
串、并联电路中的电压规律
试验点 2
【设计与进行实验】
1.电压表的使用与读数
【交流与反思】
2.实验方案或结论的评估:如图所示,测量完R2两端电压后不能将电压表与C点接线柱相连的导线直接换到A点接线柱,这样会导致电压表正负接线柱接反
实验结论:串联电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和;并联电路中各并联支路两端的电压都相等。
例2探究串联电路中电压的规律。
甲
乙
丙
(1)根据图甲所示的电路图,用笔画线代替导线将图乙所示的电路连接完整。
(2)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L2断路,则灯L1两端　　　　(选填“有”或“无”)电压。
(3)用电压表分别测出电压UAB、UBC和UAC。其中测UAB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,数据记录如表所示。
实验次序 电压UAB/V 电压UBC/V 电压UAC/V
1 1.7 2.9
2 1.3 1.6 2.9
3 1.1 1.8 2.9
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)如图所示
(2)断开　无
(3)1.2　①之和　②改变电源电压并多次实验
方法归纳　(1)连接电路时,为保护电路,开关应断开;用归纳法得出普遍性的结论要满足2个条件:一是样本要有代表性,二是样本数量足够多;(2)实验中,若电压表有示数,则与电压表并联的电路之外的电路为通路,若电压表没有示数,说明与电压表并联的电路之外的电路为断路,据此分析;(3)根据电压表的分度值读出电压表的示数,为了使实验结果更准确,测量电压不超过电压表量程的条件下要选用小量程。
多维训练培素养
1.废物利用是节约资源的重要手段,下列废物再加工后,最适合做电工钳外套的是(　　)
A.废铜
B.废铁
C.废橡胶
D.废纸壳
答案:C
2.加油站里常见的静电释放器(与大地相连)如图所示,工人提油枪加油前,必须用手触摸静电释放器清除身体上的静电。下列说法正确的是(　　)
A.静电释放过程是电子在转移
B.“除电”后人体就没有电荷了
C.人体与衣服摩擦可创造出电荷
D.静电释放器可以由陶瓷制成
答案:A
3.科技改变生活,如图所示的智能手表可以显示时间、体温、心率、运动步数等信息,方便人们监测身体状态,下列关于智能手表说法错误的是
(　　)
A.智能手表橡胶表带是绝缘体,不导电也不可能带电
B.手表屏幕使用的发光二极管主要是半导体材料制成的
C.铜的导电性优于铁,更适合做内部导线
D.在给手表的蓄电池充电时,蓄电池相当于用电器
答案:A
4.电冰箱冷藏室中的照明灯L由门控开关S1控制,压缩机(电动机)由温控开关S2控制,要求照明灯和压缩机既能单独工作又能同时工作,下列电路中符合上述特点的是(　　)
答案:A
5.某电热水壶有两个开关S1、S2,当水沸腾后壶内积聚了大量水蒸气使S1自动断开,壶停止加热;若壶中没水,壶的温度提高到125 ℃时S2自动断开(防止干烧功能),壶停止加热。下列能实现上述功能的电路是(　　)
答案:A
6.封闭小区常见的智能门禁系统如图所示,住户通过刷卡或人脸识别进入小区,当门禁系统接通电源后,指示灯发光。住户刷卡或人脸识别成功时(相当于分别闭合对应的开关),电动机工作,控制门打开。下列关于门禁系统的简化电路设计合理的是(　　)
答案:B
7.如图所示的电路,闭合开关S1、S2,小灯泡L1和L2均正常发光,电流表和电压表均有示数。下列关于电路分析正确的是(　　)
A.小灯泡L1与L2串联
B.电流表测量电路的总电流
C.若只断开S1,小灯泡L1熄灭,L2正常发光
D.若小灯泡L1突然熄灭,是因为电压表发生断路
答案:C
8.通过学习物理,我们要学会“见物识理”,用干毛巾擦过的镜子上会粘有细小绒毛,是由于镜子带了　　　　能吸引轻小物体;中医理疗拔火罐时,罐子吸在皮肤上,是利用了　　　　　　的作用。
答案:电荷　大气压
9.小明自制的调光台灯如图所示,把一根导线固定在铅笔芯最左端,然后将另一根导线接触铅笔芯右端并逐渐向左滑动,小明会看到的现象是　　　　　　,产生这种现象的原因是导体的　　　　减小,引起导体电阻变小。
答案:灯变亮　长度
10.某未完成连接的实物电路如图所示,请在图中用笔画线代替导线按要求完成电路连接。要求:两灯串联,电压表测量小灯泡L2两端电压,导线不能交叉。
答案:如图所示
11.在探究并联电路中干路电流与各支路电流的关系实验中:
次数 IA/A IB/A IC/A
1 0.18 0.24 0.42
2 0.22 0.22 0.44
3 0.20 0.26 0.46
4 0.14
(1)请根据图甲中的电路图,用笔画线代替导线将图乙中的电路连接完整,使电流表测量流过灯泡L1的电流。连接电路时应　　　　开关。
(2)用电流表分别测量A、B、C三点的电流,更换灯泡多次测量,将实验数据记录在表格中,其中第4次实验中B点的电流如图丙所示,则IB=　　　　 A。分析数据可知:并联电路中电流的特点是　 。
(3)在第2次实验中测得A、B两点的电流相等,原因可能是　 。
答案:(1)如图所示　断开
(2)0.28　干路电流等于各支路电流之和
(3)所用灯泡规格相同

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