14.4 科学探究:串联和并联电路的电流
一、单选题
1.如图所示,当带电体接触验电器的金属球时,下列说法正确的是( )
A.若带电体带正电荷,则这些正电荷就通过金属杆部分转移到金属箔上
B.若带电体带负电荷,则接触时瞬间电流的方向是从金属球到金属杆
C.若带电体带正电荷,则验电器就有一部分电子转移到带电体上
D.若带电体带负电荷,则验电器就有一部分正电荷转移到带电体上
2.如图所示,A1的示数为1A,A2的示数为0.7A,若通过L1的电流是0.4A,则通过L2、L3的电流大小分别是( )
A.0.4A 0.5A B.0.3A 0.7A
C.0.7A 0.4A D.0.7A 1A
3.如下图,若开关闭合后,灯L1、L2均不亮,小华同学用电流表检查电路故障,当她将电流表接在L1两端时,两灯都不亮,将导线连接在灯L2两端时,L1亮而L2不亮。由此可以判断( )
A.L1短路 B.灯L2短路 C.灯L1断路 D.灯L2断路
4.如图所示的电路中,闭合开关S1、S2,电流表、灯泡L1和L2均能正常工作。则下列说法正确的是( )
A.开关S1闭合,S2断开,电外部电流方向为d→c→b→a→f
B.开关S1、S2都闭合,灯泡L1和L2串联
C.开关S、S2都闭合,通过灯泡L1的电流一定大于通过灯泡L2的电流
D.闭合S1、S2中任意一开关,都会有灯泡发光
5.如图所示的实物连接图中,电流表A1和A2测的电流分别是( )
A.灯泡L1、灯泡L2 B.干路、干路
C.干路、灯泡L2 D.灯泡L1、干路
二、填空题
6.如图所示的电路中,只闭合开关S2时,灯L1和L2___________(选填“串联”或“并联”);通过它们的电流之比为 ___________;如果同时闭合S1、S2、S3,则电路处于 ___________状态。
7.小丽在做实验时,按照左下的电路图连接好实物,检查无误后将开关S闭合。在记录数据时,小丽忘了将电流表A的接线柱记录下来,此时两个电流表A和A1的指针如图所示,由此可知电流表A1的示数为_______A,通过电灯L2的电流大小为_________A,请在实物图中将小丽的实验电路图连接好______。
8.小龙同学练习使用电流表测电流,如图所示,他所选择的量程是 _____,电流表的示数是 _____。
9.验电器是根据 _____的原理来检验物体是否带电的。用丝绸摩擦过的玻璃棒去接触验电器的金属球,金属箔片会带上 _____电,接触瞬间的电流方向是 _____(选填“从玻璃棒到金属箔片”或“从金属箔片到玻璃棒”)。
10.如图所示,完全相同的两个验电器A和B,其中A带正电,B不带电,现在用带有绝缘柄的金属导体将A和B的金属球连接起来,电流方向是从 ___________向 ___________。
三、实验题
11.同学希望通过比较电路中不同位置的电流表的读数来研究串联电路的电流规律。所接电路图如图1所示,闭合开关后,两电流表指针偏转情况如图2所示:
(1)电流表A2的读数是 ___________;
(2)该同学发现电流表A1指针偏转较A2小,所以他认为“串联电路电流每流经一个用电器,电流都会减弱一些”,请你指出造成他判断错误的原因 ___________;
(3)另一同学连接的电路如图3所示,开关闭合后,看见灯L1发光,看不见灯L2发光。他判断L2的灯丝断了,故L2不发光。他的判断 ___________(填“对”、“不对”)。请你简要说明理由:___________;
(4)连接电路后,两灯泡都亮,由于连线较乱,一时无法确定灯泡是串联还是并联,以下两种简单判断方法是否可行?请你在表中空格填写“可行”或“不可行”
方法 操作 现象 结论 方法是否可行
方法1 把其中一灯泡从灯座中取下 另一灯熄灭 两灯一定是串联 ___________
方法2 把任意一根导线断开 两灯熄灭 两灯一定是串联 ___________
12.物理实验小组利用如图所示的装置探究并联电路电流规律。
(1)连接电路时,应将开关S___________(选填“闭合”或“断开”);乙图的实物图中还差一根导线未连接,请根据甲图的电路图将其连接好;________
(2)在实验过程中,两盏灯都突然熄灭,但电流表A有示数。若整个电路只有一处发生故障,则可能是___________(选填“短路”或“断路”);进一步发现,此时电流表A1有示数而电流表A2无示数,则可以确定发生故障的是___________(选填“L1”或“L2”);
(3)排除故障后,实验小组用电流表测出通过L1、L2和干路的电流,并在下表中记录数据。其中第三次实验电流表A1的指针在丙图的位置,则读数为___________A;
实验次数 1 2 3
电流表A1的示数/A 0.16 0.2
电流表A2的示数/A 0.16 0.2 1.2
电流表A的示数/A 0.32 0.4 0.48
(4)本组的小华同学分析数据时认为第三次实验时,电流表A2的读数是错误的,错误的原因是___________;修正数据后,小华认为:并联电路干路电流等于各支路电流之和,且各支路电流相等。你认为这个结论___________(选填“可靠”或“不可靠”);接下来应该更换___________的灯泡进行实验。
13.某同学进行了如下实验:根据图连接好实物,用电流表分别测出I、I1、I2的电流,改变电电压,重复实验,记录数据如下表。
(1)该实验探究的问题是______;
(2)该同学根据实验得出结论:并联电路中干路电流为支路电流的2倍。该实验有不完善之处,请你提出改进的建议:______;
电流 次数 I1/A I2/A I/A
1 0.2 0.2 0.4
2 0.3 0.3 0.6
3 0.4 0.4 0.8
14.小明实验小组利用如图的电路进行“并联电路电流规律”的实验探究,图中两个小灯泡的规格相同。
(1)实验中小明在接好电路的最后一根导线时,小灯泡立即发光,同时发现电流表A的指针向左偏转,则导致上述现象的两个操作错误是:
①______;
②______;
(2)改正实验错误后,小明将开关S闭合,记录了三块电流表示数如表所示。于是小明实验小组得出的结论是:在并联电路中,干路电流等于各支路电流之和,且各支路的电流都相等。根据你已有的知识经验评价小明的实验结论是否正确,并解释其中的原因:______;
I1/A I2/A I3/A
0.3 0.3 0.6
(3)为了让探究出的结论更科学更具有普遍性,请你指出小明的实验设计及探究过程有哪些需要改进之处?(请写出两条)______;______。
15.小红用如图甲所示的电路来探究串联电路的电流特点,用一个电流表分别接在a、b、c三处去测量电流。
(1)实验中最好选择规格___________(选填“相同”或“不相同”)的小灯泡进行实验;
(2)连接电路前,小红发现电流表指针如图乙所示,接下来她要对电流表进行的操作是___________;
(3)她先把电流表接在a处,闭合开关后,发现L1发光,电流表有示数,L2不发光,故障的原因可能是___________;
A.L1断路
B.L1短路
C.L2短路
D.L2断路
(4)排除故障后,重新闭合开关,电流表的指针指示位置如图丙所示,则所测的电流值为___________A。
四、计算题
16.在图所示的电路中,闭合开关S,电流表Al的示数为0.3安,电流表A的示数为0.5安。求:通过电灯L2的电流。
17.请结合电路图,解答下列的问题:
(1)当电路闭合开关S2,断开S1、S3时,电流表的示数为0.2A,则通过L1的电流和通过L2的电流各是多少?
(2)当电路闭合开关S1、S3,断开S2时,电流表的示数为0.8A,通过L1的电流为0.3A,则通过L2的电流是多少?
18.如图所示,当开关S闭合,A1表示数为0.3A,已知流过灯L1与L2的电流之比I1∶I2=1∶2,求:
(1)流过L1的电流?
(2)电流表A的示数为多少?
19.根据图甲所示的电路图,在闭合开关后,如果电流表A1的示数为0.5A,电流表A2的示数如图乙所示,求:
(1)通过小灯泡L1的电流;
(2)通过小灯泡L2的电流。
20.某同学照图所示的电路图将实物连接起来,闭合开关S后,观察电流表读数如下的示数,A1的示数是0.5A,经过L2的电流是另一条支路中的两倍。求:
(1)L2中的电流是多少安培?
(2)干路中电流表的读数是多少?
(3)两表的量程分别应取多大的量程。
参考答案:
1.C
【详解】AC.若带电体带正电荷,带电体缺少电子,所以不可能有电子从金属杆流向金属箔,而只能是有一部分电子从金属箔通过金属杆转移到带电体上,故A错误,C正确;
B.若带电体带负电荷,负电荷将部分转移到金属箔上,从而金属箔带负电,由于电流的方向与负电荷的移动方向相反,因此接触时瞬间电流的方向是从金属杆到金属球,故B错误;
D.若带电体带负电荷,是由于有多余的电子,则带电体就有一部分电子转移到验电器上,故D错误。
故选C。
2.B
【详解】由电路图可知,三个灯泡并联,电流表A1测流过灯L2与L3的电流之和,电流表A2测流过灯L1与L2的电流之和。根据并联电路的电流规律可知,流过灯L1与L2的总电流为
IA2=I1+I2=0.7A
由于通过L1的电流I1=0.4A,则通过L2的电流为
I2=IA2-I1=0.7A-0.4A=0.3A
由于电流表A1的示数为1A,即通过L2和L3的电流之和为
IA1=I2+I3=1A
则通过L3的电流为
I3=IA1-I2=1A-0.3A=0.7A
综上,B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
3.D
【详解】小华同学用电流表检查电路故障,当她将电流表接在L1两端时,两灯都不亮,说明了灯泡L2一定出现故障,将导线连接在灯L2两端时,L1亮而L2不亮,说明了L1正常,因为L1一切正常,若L2短路,电路中一定有电流流过,闭合开关,L1应该发光,所以L2应该是发生了断路,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
4.A
【详解】A.由电路图可知,开关S1闭合,S2断开时,电外部电流流向为d→c→b→a→f,故A正确;
B.由电路图可知,开关S1、S2都闭合,L1与L2首首相连、尾尾相连,两灯是并联的,故B错误;
C.开关S1、S2都闭合,L1与L2并联,由于不知道两灯泡的情况,不能判断通过灯泡L1的电流与通过灯泡L2电流的关系,故C错误;
D.开关S1在干路上,控制所有用电器,开关S2控制灯泡L1,故只闭合S1,灯泡L2发光,S1、S2都闭合,两灯泡都发光,只闭合S2的两灯泡都不发光,故D错误。
故选A。
5.C
【详解】由图可知,闭合开关,电流的路径有两条,为并联电路;电流表A1接在干路中,测量干路的电流;电流表A2与灯泡L2串联在支路中,测量通过灯泡L2的电流。故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
6. 串联 1:1 短路
【详解】[1]只闭合S2时,则电流只有一条路径,因此L1、L2是串联。
[2]串联电路中各处的电流相同,通过它们的电流之比为1:1。
[3]当开关S1、S2、S3闭合时,电的两极直接用导线连接起来了,造成电短路,损坏电。
7. 0.4 0.6
【详解】[1][2]电流表A1的量程是0~0.6A,分度值为0.02A,所以读数是0.4A;图中电流表A测量的是干路电流,电流表A1测量的是L1支路电流,电流表A的示数要大于电流表A1的示数,所以根据两个表的偏转程度可知电流表A的量程是0~3A,分度值为0.1A,所以读数是1A;根据并联电路中电流规律,通过灯泡L2的电流
IL2=I-IL1=1A-0.4A=0.6A
[3]电流表A测量的是干路电流,电流表A1测量的是L1的电流,L1与L2并联,如下图所示:
8. 0~3A 1.4A
【详解】[1][2]由图可知,电流表选择的量程是0~3A;电流表使用的分度值为0.1A,电流表的示数为1.4A。
9. 同种电荷相互排斥 正 从玻璃棒到金属箔片
【详解】[1]验电器是根据同种电荷相互排斥的原理来检验物体是否带电的。
[2]丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,当与验电器接触后,验电器的金属箔片的张角变大,说明验电器带的电荷增多,因此该验电器带正电。
[3]丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,是由于缺少电子造成的,当用玻璃棒和验电器金属球接触,金属箔张角变大,原因是验电器金属箔片上的一部分电子会从验电器转移到玻璃棒上,由于电子所带的电荷是负电荷,所以在接触的瞬间电流方向是从玻璃棒到金属箔片。
10. A B
【详解】[1][2]验电器A带正电,B不带电,用带绝缘柄的金属杆将两个验电器的金属球接触时,B验电器上自由电子通过金属箔向验电器A转移,所以金属棒中有电流通过;因为电子带负电,所以电流方向是由A到B。
11. 0.4A 答案见解析 不对 答案见解析 可行 不可行
【详解】(1)[1]串联电路中电流处处相等,上图中电流表A1指针偏转较A2小,说明A1选用大量程,A2选用小量程,电流表A2的分度值为0.02A,电流为0.4A。
(2)[2]他认为“串联电路电流每流经一个用电器,电流都会减弱一些”, 结合(1)可知,他判断错误的原因:两电流表选用的量程不同。
(3)[3][4]如图3所示,两灯串联,电流只有一条路径,若L2的灯丝断了,则整个电路断路,则灯L1也不发光,他的判断不对。
(4)[5][6]串联电路中,电流只有一条路径,一个灯不亮,另一个灯也不亮;在并联电路中,若断开干路导线,所有的用电器都不能工作,所以两个灯泡可能是串联,也可能是并联,如下表:
方法 操作 现象 结论 方法是否可行
方法1 把其中一灯泡从灯座中取下 另一灯熄灭 两灯一定是串联 可行
方法2 把任意一根导线断开 两灯熄灭 两灯一定是串联 不可行
12. 断开 短路 L1 0.24 误按大量程读数 不可靠 不同规格
【详解】(1)[1]为了保护电路,连接电路时的开关应断开。
[2]由甲图可知,电流表A测干路电流,A1与L1串联、A2与L2串联后再并联,所以L2的左端连接到L1的左端,共同回到电负极,作图如下:
(2)[3]电流表A有示数,说明电路是通路,不是断路,所以电路故障可能是短路。
[4]进一步发现,此时电流表A1有示数而电流表A2无示数,说明L1发生了短路,L2支路被短路,所以A2表无示数。
(3)[5]丙图中,电流表接的是小量程,分度值为0.02A,所以第三次实验电流表A1的表读数为0.24A。
(4)[6][7][8]分析实验数据,第3次实验A2表示数过大,是错误的,错误的原因可能是读数时出现了错误:电流表A2使用的是“0~0.6A”的量程,但按照“0~3A”的量程读成了1.2A,则正确读数应为0.24A。 由三次实验数据可知,三次实验支路小灯泡的规格是相同的,得出的结论不具有普遍性,所以得出“并联电路干路电流等于各支路电流之和,且各支路电流相等”这个结论是不可靠的;为了得出普遍性的结论,要更换不同规格的灯泡再进行实验。
13. 并联电路的电流特点 选用不同规格的灯泡
【详解】(1)[1]由图可知,两灯并联,实验测量的是各支路电流与干路电流,所以此实验主要考查并联电路电流的特点。
(2)[2]从实验数据可知,两支路的电流相等,所以应选用不同规格的灯泡测几组。
14. 连接电路时,没有断开开关 电流表A的正负接线柱接反了 结论不完全正确,前半句结论正确,后半句结论错误 原因是两小灯泡的规格相同 换用不同规格的灯泡或阻值不同的电阻进行实验;应进行多组实验,排除偶然性,使结论更具有普遍性
【详解】(1)[1]连接实物图时,开关应断开,现在接好电路的最后一根导线时,小灯泡立即发光,说明开关未断开。
[2]正常情况下电流表指针应向右偏转,现在电流表A的指针向左偏转,说明电流表A的正负接线柱接反了。
(2)[3]小明实验小组得出的结论是:在并联电路中,干路电流等于各支路电流之和,且各支路的电流都相等;分析可知,该结论不完全正确,前半句结论正确,后半句结论错误,造成后半句结论错误的原因是:选用两小灯泡的规格相同。
(4)[4][5]为了让探究出的结论更科学更具有普遍性,可对实验设计及探究过程做如下改进:①换用不同规格的灯泡或阻值不同的电阻进行实验;②应进行多组实验,排除偶然性,使结论更具有普遍性。
15. 不相同 调零 C 0.22
【详解】(1)[1]为得出普遍性的结论,实验中最好选择规格不相同的小灯泡进行实验。
(2)[2]连接电路前,小红发现电流表指针如图乙所示,指针不指向零,接下来她要对电流表进行的操作是调零。
(3)[3]AD.L1和L2断路时,电路是不通的,因此电流表没有示数,灯泡不亮,故AD不符合题意;
B.把电流表接在a处,闭合开关后,发现L1发光,L1不可能短路,故B不符合题意;
C.L2短路时,L2不发光,L1发光,电流表有示数,故C符合题意。
故选C。
(4)[4]排除故障后,重新闭合开关,电流表的指针指示位置如图丙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,则所测的电流值为0.22A。
16.0.2A
【详解】解:由图得,两灯泡并联,电流表A测量干路电流,电流表A1测量灯泡L1的电流。通过电灯L2的电流
答:通过电灯L2的电流为0.2A。
17.(1)0.2A,0.2A;(2)0.5A
【详解】解:(1)由图得,闭合开关S2,断开S1、S3时,两灯泡串联,电流表测量电路的电流,电流表的示数为0.2A。串联电路电流相等,所以通过L1的电流和通过L2的电流与电流表的电流相等,均为0.2A。
(2)由图得,闭合开关S1、S3,断开S2时,两灯泡并联,电流表测量干路电流,电流表的示数为0.8A,通过L1的电流为0.3A,所以通过L2的电流是
答:(1)当电路闭合开关S2,断开S1、S3时,电流表的示数为0.2A,则通过L1的电流和通过L2的电流各是0.2A;
(2)当电路闭合开关S1、S3,断开S2时,电流表的示数为0.8A,通过L1的电流为0.3A,则通过L2的电流是0.5A。
18.(1)0.3A;(2)0.9A
【详解】解:(1)当开关S闭合,L1与L2并联,电流表A1测流过L1的电流,电流表A测电路中的总电流,A1表示数为0.3A,则流过L1的电流为0.3A。
(2)由I1∶I2=1∶2可得,流过灯L2的电流
I2=2I1=2×0.3A=0.6A
两灯并联,电流表A测干路电流,则电流表A的示数
I=I1+I2=0.3A+0.6A=0.9A
答:(1)流过L1的电流为0.3A;
(2)电流表A的示数为0.9A。
19.(1)0.3A;(2)0.2A
【详解】解:由图甲所示电路图可知,两灯泡并联,电流表A1测干路电流,电流表A2测L1支路电流。
(1)由图乙可知,电流表A2的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.3A,则通过小灯泡L1的电流为
(2)根据并联电路中电流的规律,通过小灯泡L2的电流为
答:(1)通过小灯泡L1的电流为0.3A;
(2)通过小灯泡L2的电流为0.2A。
20.(1)1A;(2)1.5A;(3)A1选取,A选取的量程
【详解】解:(1)已知A1的示数是0.5A,经过L2的电流是另一条支路中的两倍,所以经过L2中的电流是
(2)干路中电流表的读数
(3)因A1的示数是0.5A,所以可以选用 ,A的示数是1.5A ,A表取 的量程。
答:(1)L2中的电流是1A;
(2)干路中电流表的读数是1.5A;
(3)A1选取0~0.6A,A选0~3A的量程。
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