2021_2021学年九年级物理寒假辅导讲义与练习专题16电压和电阻讲义含解析.docx

专题16电压和电阻一、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：电路中有电源（或电路两端有电压）；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（V）。换算关系：1kV1000V，1V1000mV，1mV1000V。（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：电压表要并联在电路中；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。被测电压不要超过电压表的最大量程。注意：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，03V和015V。测量时，先选大量程，若被测电压在3V15V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、3A3V、15V每大格0.2A、1A1V、5V每小格0.02A、0.1A0.1V、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：电压表损坏；电压表接触不良；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：电流表短路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）（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1）；常用单位还有千欧（符号k）、兆欧（M）；换算：1M=1000k，1k=1000。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“50、2A”表示的意义是最大阻值是50，允许通过的最大电流是2A。（5）正确使用：应串联在电路中使用；接线要“一上一下”；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：电路中有电源（或电路两端有电压）；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(V)。1kV=103V，1V=103mV1mV=103V。（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：电压表应与被测用电器并联 。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。被测电压不要超过电压表的量程 。量程范围内，电压表可直接接到电源两极上，测电源电压 。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，03V和015V。测量时，先选大量程，进行试触，若被测电压在3V15V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；0-3A0-3V；0-15V每大格0.2A；1A1V；5V每小格0.02A；0.1A0.1V；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1。常用单位：千欧、兆欧。1M=106，1k=103。（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：根据铭牌选择合适的滑动变阻器；滑动变阻器应 串 联在电路中；接法是“ 一上一下”接；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“50、1.5A”字样，50表示滑动变阻器的最大阻值为50或变阻范围为050。1.5A表示滑动变阻器允许通过的最大电流为1.5A。（5）作用：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；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)01；(2)2.3；(3)电压表未调零。【解析】由甲图知，电压表的量程为03V，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LS2镍铬合金丝2LS3镍铬合金丝L2S4镍铬合金丝2L2S(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 CRx两端的电压 DR0两端的电压【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=UU0，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/VU1/VU2/V2.61.31.3（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+U2U；（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+U2U；（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：电压表损坏；电压表接触不良；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：电流表短路；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。13