【弯道超车】教科版2024物理 九年级上册 5.4 等效电路 预习学案

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【弯道超车】教科版2024物理 九年级上册 5.4 等效电路 预习学案

资源简介

1. 知道串、并联电路的等效电阻及各分电阻的关系。
2. 理解等效电路的概念,认识其简化电路分析的重要性。
电路维修时,一只 100Ω 电阻损坏,手边仅有若干 50Ω 电阻,我们能否用它们替代?多个电阻组合后,整体效果等同于一只新电阻,这就是等效思想。今天我们运用欧姆定律,探究串、并联电阻规律,学习构建等效电路解决这类实际问题。
1.欧姆定律的公式: ;两个变形式: 、 。
2.串联电路中电流、电压的规律(用公式表达):
(1)电流的规律: ;(2)电压的规律: 。
3.并联电路中电流、电压的规律(用公式表达):
(1)电流的规律: ;(2)电压的规律: 。
4.欧姆定律在串联电路中的应用:
(1)串联电路中通过某个电阻的电流,等于电源两端电压除以 。当串联电路中的一个电阻改变时,电路中的电流及另一个电阻两端的电压都 随之改变(选填“会”或“不会”)。
(2)串联电路的总电阻与各分电阻的关系是 ,总电阻的阻值比任何一个分电阻的阻值都 (选填“大”或“小”)。
5.欧姆定律在并联电路中的应用:
(1)当并联电路中的一个支路的电阻改变时,这个支路的电流 变化,干路电流 变化,但另一个支路的电流和电压都 变化(选填“会”或“不会”)。
(2)并联电路的总电阻与各分电阻的关系是 ,总电阻的阻值比任何一个分电阻的阻值都 (选填“大”或“小”)。
【例1】如图所示电路是由十二个不同的电阻组成的,已知 R1=12Ω,其余电阻阻值未知,测得 A、B 总电阻为 6Ω,今将 R1换成 6Ω的电阻,则 A、B 间的总电阻( )
A.6Ω B.4Ω C.3Ω D.2Ω
【变式1-1】如图所示,已知R0=R1=R2=R3=……=Rn=R2011=3Ω,Ra=2Ω。A、B间电压为6V,则通过 R2011的电流大小是( )
A.1A B.A C.A D.A
【变式1-2】下列几组电阻并联后,等效阻值最小的一组是( )
A.30欧和15欧 B.20欧和25欧 C.10欧和35欧 D.5欧和40欧
【例2】如图所示,电源电压不变,闭合开关S,向下移动滑片P,以下说法中正确的是( )
A.灯泡L变亮 B.电压表V1的示数变大
C.电流表A的示数变大 D.电压表V2的示数变小
【变式2-1】如图所示电路,开关 S2由断开到闭合的过程中,下列有关说法正确的是( )
A.电压表示数不变,电流表示数变大 B.电压表示数变大,电流表示数变小
C.电压表和电流表的示数的比值不变 D.电压表和电流表的示数的比值变大
【变式2-2】如图是小湘设计的一款测定水箱内水量的装置。其中R是滑动变阻器的电阻片,滑片跟滑杆相连,滑杆可以绕着O点转动,另一端固定着浮子。电源电压保持不变,当水箱内水位上升时(  )
A.水对箱底的压强变小
B.R接入电路的电阻变小
C.电路中的电流变小
D.电压表的示数变大
1.某电热器内部的电路结构如图所示,R1、R2为加热电阻丝()。下列是电阻丝的四种连接方式,其中说法正确的()
A.甲的连接方式电路总电阻最小 B.乙的连接方式电路总电阻最小
C.丙的连接方式电路总电阻最小 D.丁的连接方式电路总电阻最小.
2.如图所示的电路中,电源两端电压保持不变,R为热敏电阻,闭合开关S,灯泡L正常发光。某同学向R上擦一些常温的酒精并用扇子对着R扇风,在酒精蒸发过程中灯泡明显变亮。下列说法正确的是( )
A.酒精蒸发使热敏电阻的温度升高
B.酒精蒸发过程中,热敏电阻的阻值增大
C.电流表的示数变大,电压表的示数变小
D.热敏电阻两端的电压变化量小于灯泡两端的电压变化量
3.如图甲是某品牌智能体重秤,图乙是它的电路结构图,R0为定值电阻,秤盘下方的电阻R
为压敏电阻,其阻值随所受压力增大而减小。当小明站上体重秤时(  )
A.通过的电流变小
B.电压表示数变大
C.通过的电流不变
D.电压表示数变小
4.下列电路中,电路总电阻最小的是(已知R1A.B.C.D.
5.如图所示,电源电压保持不变,电阻R1的阻值为10欧。开关S闭合后,用一个阻值为20欧的电阻替换电阻R1,可能使两电流表A1、A2示数的比值与替换R1前相等的方法是(  )
A.电源电压不变,不移动滑片P
B.电源电压不变,向左移动滑片P
C.增大电源电压,不移动滑片P
D.减少电源电压,向右移动滑片P
6.下图是一款呼吸式酒精检测仪。某科技小组模仿酒精检测仪原理,设计了“气敏电阻-警示电路”:酒精浓度越高,气敏电阻阻值越小。已知电源电压恒定,为定值电阻,灯泡亮度随电流增大而变亮(忽略温度对灯丝电阻的影响)。下列电路中,能实现“酒精浓度越高,灯泡越亮且电压表示数越大”的是(  )
A.B.C. D.
7.如图所示,闭合开关、断开开关,电流表和电压表均有示数。若同时闭合开关和,则对比只闭合开关时(  )
A.电流表的示数变小,电压表的示数变小
B.电流表的示数变大,电压表的示数变大
C.电流表的示数变大,电压表的示数变小
D.电流表的示数变小,电压表的示数变大
8.关于电学知识,下列说法正确的是(  )
A.通电金属导体,其中电子定向移动的方向与电流方向相反
B.导体的横截面积越大,其电阻值一定越小
C.欧姆定律变形为,说明导体的电阻与其两端电压成正比
D.两个电阻并联,其中一个电阻阻值变大,并联总阻值变小
9.如图所示的电路中,电源电压保持不变。当开关S断开,甲、乙两表为电流表时,示数之比为I甲∶I乙=3∶8;当开关S闭合,甲、乙两表为电压表时,示数之比U甲∶U乙(  )
A.8∶3
B.5∶3
C.8∶5
D.5∶8
10.公路检查站的“地磅”可以检测货车是否超载。如图是某种地磅的工作原理图,滑片P可沿竖直放置的电阻R上下滑动并保持良好接触。接线柱“1”可以与接线柱“2”或接线柱“3”连接。下列说法正确的是(  )
A.“显示器”由电压表改装而成
B.接线柱“1”与“2”连接时与R并联
C.接线柱“1”与“3”连接,货车质量增大时,显示器的示数也增大
D.电阻R0在电路中是多余的,可以去掉
11.(多选)课余时间,小军设计了一款模拟调光台灯,其实物图如图所示,电源电压保持不变。闭合开关,当回形针向左移动时,下列说法正确的是( )
A.电流表的示数变大
B.电压表的示数变小
C.小灯泡变暗
D.为使小灯泡亮度变化更明显,可选用更细的铅笔芯
12.小刚同学用如图所示电路探究“电流与电阻的关系”,在此实验过程中,当A、B两点间的电阻由10Ω更换为5Ω后,闭合开关,电压表的示数会 (选填“变大”“变小”或“不变”),他接着应该采取的操作是将滑动变阻器滑片向 (选填“左”或“右”)移动到适当位置,再记下 表的读数。
13.并联电路的电阻特点(以两个电阻为例)。
(1)并联电路中,等效电阻的倒数等于各并联电阻的倒数之 ,即 。
(2)把导体并联,相当于增加了导体的 ,因此并联电路的总电阻比任何一个并联的电阻都 。
14.将规格为“2V,0.2A”小灯泡和“2.5V,0.1A”小灯泡并联在电路中工作,设灯丝电阻不变,在保障电路安全的情况下,干路允许通过的最大电流为 A。
15.如图所示,电源电压恒定,R1=10Ω,R2=20Ω,当S1闭合,S2、S3断开时,电流表的示数为0.6A,电源电压为 V;当S2闭合,S1、S3断开时,电流表示数为 A;当S1、S3闭合,S2断开时,电流表示数为 。
16.体重超标已影响了部分中学生的身心健康,为了动态监测学生的体重情况,班级科技创新小组设计了一台由电流表改装而成的简易体重计,其电路如图甲所示。已知电源电压恒定,定值电阻,R为压敏电阻,其阻值与所受到的压力关系如图乙所示,电流表量程为0~0.6A,踏板重力不计。闭合开关S,当体重计空载时,电路中的电流为0.2A,电源电压为 V。此体重计所能测量的最大体重为 kg。
17.在“探究串联电路的电流特点”的实验中,小虹同学选用两个不同规格的小灯泡组成了图甲所示的串联电路,然后用一个电流表分别接在a、b、c三处测量电流。
【设计与进行实验】
(1)根据图甲所示的电路图,用笔画线代替导线将图乙中的实物图连接完整 。
(2)小虹试触时电流表的指针偏转情况如图丙所示。根据你的分析,你认为原因可能是 。
(3)排除故障后,再次闭合开关,试触时,发现电流表的指针偏转情况如图丁所示。为了提高测量的准确度,接下来的操作是: 。
(4)她把电流表接在a处,闭合开关后,发现两个小灯泡的亮度不稳定,电流表的指针也来回摆动。故障可能是(  )
A.某段导线断开 B.某接线柱处接触不良
C.某小灯泡被短路 D.电流表被烧坏
(5)她用电流表分别测量了a、b、c三处的电流,发现这三处的电流都相等。为了得出正确的结论,你认为她下一步应该做的是(  )
A.分析数据,得出结论 B.拆下电路,整理仪器
C.换电流表的不同测量范围再做几次实验 D.换不同规格的小灯泡再做几次实验
(6)【交流与反思】测量电源正极与用电器之间的电流后,小虹认为只要对调电源两极就能测量电源负极和用电器之间的电流。同组的同学告诉小虹这样的操作存在错误,该错误是: 。
18.如图甲所示是某电子秤的原理示意图,R1为定值电阻,托盘下方的电阻R为压敏电阻,其电阻大小与托盘中所放物体质量m大小的关系图像如图乙所示。已知托盘中未放入任何物体时,电流表示数为I=0.1A,且电源电压为8V保持不变。问:
(1)当托盘中放入的物体质量增大时,电路中的电流变 (选填“大”或“小”);
(2)定值电阻R1的阻值是多少?
(3)电流表示数为0.16A时,放入托盘中的物体质量是多少?
等效电阻:电路里的 “以一抵多”
在电学学习中,等效电路是十分重要的物理思维,它核心是等效替代法:多个元件共同作用产生的效果,可以用一个元件来等效代替,只关注对外表现的电压、电流,不用纠结内部复杂结构。这种思想不局限于电学,力学合力、平面镜成像实验同样用到这一研究方法。
电阻串联时,相当于增加导体长度,等效总电阻等于各电阻之和,总阻值大于任意一个分电阻。维修电路时,两个 50Ω 电阻串联,就可以替代损坏的 100Ω 电阻。串联电路具备分压特性,实际生活中,低压灯泡接入高压电源,就会串联合适电阻分担多余电压,保障用电器安全工作。
电阻并联相当于增大导体横截面积,并联等效电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和,总电阻会小于任意一条支路的电阻。借助串并联的组合,我们可以利用若干普通电阻,得到实验需要的各类阻值,电阻箱便是该原理的实物应用,通过调节旋钮改变内部电阻的串并联组合,直接输出目标电阻。
面对错综复杂的电路板,工程师不会逐一分析每一个微小元器件,而是使用等效电路,把复杂电路模块打包简化,只保留对外的电学效果,让电路分析化繁为简。
需要注意,等效只是对外电学效果相同,并不是元件真正消失。学好等效电路,不仅是掌握串并联的计算公式,更是学会用等效替代的思维处理物理问题,为认识真实电子设备打下坚实基础。
参考答案
【例1】B
【变式1-1】C
【变式1-2】D
【例2】B
【变式2-1】C
【变式2-2】BD
1.D 2.C 3.B 4.C 5.D 6.C
7.B 8.A 9.C 10.C 11.AD
12.变小 左 电流
13.(1) 和
(2) 横截面积 小
14.0.28
15.12 0.4 1.8A
16.12 120
17.(1)
(2)电流表的正、负接线柱接反了
(3)断开开关,将电流表的测量范围改接为0~0.6A
(4)B
(5)D
(6)只对调电源的两极,会使电流表的正、负接线柱接反
18.(1)大
(2)30Ω
(3)600g

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