【备考2022】浙教版科学中考二轮专题复习：电路基础和欧姆定律（含解析）

这是一份【备考2022】浙教版科学中考二轮专题复习：电路基础和欧姆定律（含解析），文件包含物理部分第8讲电路基础和欧姆定律解析版docx、物理部分第8讲电路基础和欧姆定律原卷版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共43页， 欢迎下载使用。

第8讲　电路基础和欧姆定律
考点1　串、并联电路
1.学生发明了一款智能头盔。只有戴上头盔扣上卡扣后,头盔上的信号发射器才能发出信号。当电动车上的信号接收器(S1)接收到信号,再转动电动车钥匙(S2),车才能正常启动。下列电路符合要求的是 (　　)

答案　A　
解析　分析题目可得,S1、S2同时闭合,车才能启动,A正确,B、C、D错误。故选A。
2.电热蚊香器是一种常用的除蚊工具,当蚊香器接上电源,需要闭合开关S,才能使指示灯L发光,发热体工作。现由于某种原因指示灯断路不亮,但发热体依然能正常工作。则下列电路连接方式符合要求的是 (　　)

答案　D　
解析　根据题目要求可得,S控制发热体和指示灯,A、B错误;同时,发热体和指示灯工作互不影响,C错误、D正确。故选D。
3.今年“五一”假期,铁路接触网遭异物侵扰的新闻多次上热搜,铁路部门有明确规定:在高铁线路两侧各500米范围内,不得升放风筝。若导电性能好的金属丝风筝线散落在高铁接触网(高压电路)上,会造成短路而使动车组失去动力。下列电路能解释上述现象的是 (　　)

答案　D　
解析　由题可知,金属丝风筝线散落在高铁接触网上,会造成短路,即电流不经过动车组而直接被导向地面,故D选项符合题意;A、B、C三项风筝线所在位置都不会影响电流正常通过动车组,故不符合题意。
4.如图是小明按设计连接的铅笔芯变阻器电路,将导线a固定在铅笔芯一端,闭合开关后,把导线b沿铅笔芯向右移动,灯泡变亮。则他设计的电路图是(　　)


答案　B　
解析　由题意知,铅笔芯变阻器控制灯泡的亮度,所以两者应串联在电路中,故A错;导线b沿铅笔芯向右移动,灯泡变亮,说明铅笔芯连入电路的长度减小,B选项电路图中灯泡与铅笔芯串联,且导线b向右移动,铅笔芯连入电路阻值减小,电路中电流增大,灯泡变亮,B正确;C选项电路图中的开关闭合后会造成电源短路,C错误;D选项电路图中的灯泡被短路,且导线b移至右端时电源被短路,D错误。故选B。
5.使用电风扇时,有时候因为忘记断开风扇开关S而浪费能源。小宁在父母指导下对风扇电路进行了改装:加装一个红外感应开关S1和指示灯L。加装后,若S断开,指示灯和风扇都不工作;当S闭合时,L工作,此时当红外感应装置感应到有人时,S1才闭合,风扇工作。小宁设计的电路图可能是 (　　)

答案　D　
解析　A图S断开,风扇有可能工作,A错误;B图S断开,指示灯有可能工作,B错误;C图S闭合,风扇就开始工作,C错误;D图符合题目要求。故选D。
6.按如图所示电路研究电流与电压的关系。已知电源电压为6 V,R1为定值电阻,滑动变阻器R2标有“20 Ω　1 A”字样,电流表量程为“0~0.6 A”,电压表量程为“0~15 V”。

完成下列问题:
(1)闭合开关后,电流表无示数,电压表示数接近电源电压,出现此故障的原因可能是　　　　; 
(2)若R1=6 Ω,为保证电路安全,滑动变阻器允许连入电路的最小阻值为　　　　。 
答案　(1)R1断路　(2)4 Ω
解析　(1)电流表无示数,说明电路发生断路。电压表示数接近电源电压,说明电压表两端到电源正负极无故障,故故障原因可能是R1断路;
(2)滑动变阻器连入电路的阻值最小时,电流最大,Imax=0.6 A,电路最小电阻Rmin=UImax=6V0.6A=10 Ω,所以滑动变阻器连入电路的最小阻值为10 Ω-6 Ω=4 Ω。
7.疫情期间只允许体温正常的师生进入校园。为此,小明设计了一款“智能门禁”,能检测体温并进行人脸识别。工作原理为:
①若体温正常开关S1闭合,人脸识别成功开关S2闭合,电动机工作(门打开),警示灯不亮;
②若体温异常S1不闭合,人脸识别成功S2闭合,电动机不工作且警示灯亮起;
③不管体温是否正常,若人脸识别失败S2不闭合,电动机不工作且警示灯不亮。
(1)下列电路设计符合要求的是　　　　。(可多选) 

(2)若警示灯工作时,两端电压为3伏,电阻为10欧,其工作时的功率为　　　　瓦。 
答案　(1)BC　(2)0.9
解析　(1)A电路,体温异常,人脸识别失败时,S1、S2不闭合,警示灯亮,不符合题目要求;D电路,只要体温正常,S1闭合,门就打开,不符合题目要求;B、C符合题目要求。(2)P=U2R=(3伏)210欧=0.9瓦。
8.现有一个粗细均匀的金属圆环,它是由一段铜丝和一段同种材料制成的电阻丝连接而成的。为了研究它的导电性,小科把它接入到如图甲所示的电路中。实验时,小科先将触点M与圆环上的A点连接,再移动滑动变阻器R1的滑片P至最右端后,闭合开关S,将触点N从A开始沿逆时针方向滑动一周,在触点N滑动的过程中,触点M、N之间的电阻等效于一个变化的电阻,记为RMN。设滑过弧MN的长为x,电流表示数I与x之间的关系如图乙所示。已知电源电压恒为4.5 V,铜丝的阻值不计,触点接触良好。粗细均匀、同种材料制成的电阻丝阻值与其长度成正比。

甲 乙 丙
(1)由图乙可知,该金属圆环中铜丝的长度是　　　cm。 
(2)在触点N滑动过程中,RMN的最大值是多少?
(3)每1 cm电阻丝的阻值是　　　Ω。(提示:图甲中M、N之间的电阻等效于M、N之间两段弧形金属丝并联后的总电阻) 
(4)如图丙所示,把M、N接到圆环其中一条直径的两端,将滑片P移到最左端后闭合开关S,通电1 min,电路消耗的电能为W。求W的最大值。(计算过程中不需要说明取最大值的理由)
答案　(1)10　(2)4 Ω　(3)0.4　(4)324 J
解析　(1)当滑片在铜丝上移动时,金属圆环的总电阻不变,根据欧姆定律可知,此时电路中的电流不变,由图乙可知,x从30 cm到40 cm的过程中,电路中的电流不变,则该金属圆环中铜丝的长度为40 cm-30 cm=10 cm;
(2)当x=0或x=50 cm时,金属圆环接入电路中的电阻为零,此时电路为R1的简单电路,由图乙可知,电路中的电流I大=0.9 A,
由I=UR可得,滑动变阻器接入电路中的电阻R1=UI大=4.5V0.9A=5 Ω,
当电路中的电流最小时,电路的总电阻最大,金属圆环接入电路中的电阻最大,由图乙可知,电路中的最小电流I小=0.5 A,
此时电路的总电阻R总=UI小=4.5V0.5A=9 Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,M、N之间电阻的最大值RMN大=R总-R1=9 Ω-5 Ω=4 Ω;
(3)由题意可知,M、N之间两段弧形金属丝并联,分别设为R3、R4,如图所示:

因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,
所以,1RMN=1R3+1R4,即RMN=R3R4R3+R4,
因金属圆环中电阻丝的总电阻一定,即R3+R4的值不变,
所以,由数学知识“两个正数和一定,两数相同时乘积最大”可知,当R3=R4时,M、N之间的总电阻最大,
则RMN大=R3R4R3+R4,即4 Ω=R3R4R3+R4,解得:R3=R4=8 Ω,
金属圆环中电阻丝的总电阻R环=R3+R4=8 Ω+8 Ω=16 Ω,
由图乙可知,金属圆环中电阻丝的总长度L=50 cm-10 cm=40 cm,
所以,每1 cm电阻丝的阻值是16Ω40=0.4 Ω;
(4)把M、N接到圆环其中一条直径的两端,将滑片P移到最左端后,电路为圆环的简单电路,
由电阻的并联可知,当铜丝全部位于MN上方(或下方)时,上方(或下方)的电阻最小,电路的总电阻最小,
此时MN上、下两部分电阻丝的电阻分别为R5=15 cm×0.4 Ω/cm=6 Ω,R6=R环-R5=16 Ω-6 Ω=10 Ω,
此时电路的总电阻R总'=R5R6R5+R6=6Ω×10Ω6Ω+10Ω=3.75 Ω
则通电1 min,电路消耗的最大电能W=U2R总't=(4.5V)23.75Ω×60 s=324 J。
解题关键　本题考查了串、并联电路的特点和欧姆定律、电功公式的应用,关键是判断电路的连接方式和从图中获取有用的信息,以及知道圆环电阻最大时的情况。
9.如图甲所示电路,电源电压恒定不变,灯泡L上标有“6 V　2.4 W”字样,其灯丝电阻随温度的升高而增大;OA、OB、OC是三条阻值不同且不变、粗细均匀的金属丝(同一条金属丝的阻值与其长度成正比)。闭合开关S,当滑片P从A点滑到O点过程中,电流表示数和灯泡L亮度均保持不变。
(1)求灯泡L正常发光时,通过灯泡L的电流大小。
(2)金属丝OA的电阻Ra=　　　Ω。 
(3)继续滑动图甲滑片P到OB段,当PB=23OB时,电流表示数为0.36 A;当PB=12OB时,小灯泡正常发光。用图甲中的电源、小灯泡和三条金属丝连成图乙所示电路。闭合开关S,使滑片P在OC上移动,当PO=13OC时,电压表示数为4.8 V;当PO=14OC时,电压表示数为6.0 V。求金属丝OC的电阻Rc的大小和电源电压大小。

答案　(1)0.4 A　(2)0　(3)60 Ω　12 V
解析　(1)灯泡L正常发光,I=PU=2.4W6V=0.4 A;
(2)由题意可得,滑片P从A点滑到O点过程中,电流表示数和灯泡亮度不变,说明电路电阻不变,即OA段电阻为0 Ω;
(3)本题的等效电路可以用图表示:

根据题意,可得四种电路连接情况:
①图甲中,当PB=23OB时,R变1=23Rb,电路中的电流I1=0.36 A
②图甲中,当PB=12OB时,R变2=12Rb,灯L正常发光,电路中的电流I2=0.4 A
③图乙中,当PO=13OC时,R变3=13Rc,灯L两端电压UL3=4.8 V
④图乙中,当PO=14OC时,R变4=14Rc,灯L两端电压UL4=6.0 V,灯L正常发光,由于②和④时,L都正常发光,即②和④电路是等效的
所以R变2=R变4,即12Rb=14Rc,2Rb=Rc
因为U=U变+UL=I变R变+UL
所以由④得:
U=I2R变4+UL4=0.4 A×14Rc+6.0 V (1)式
①中R变1=23Rb=13Rc,与R变3=13Rc等大,即①和③电路是等效的
因为U=U变+UL=I变R变+UL
所以由③得:
U=I3R变3+UL3=0.36 A×13Rc+4.8 V (2)式
由(1)式和(2)式可解得:Rc=60 Ω　U=12 V
考向警示　这是一道电学的综合分析计算题,难度较大。不仅考查了电学的熟练掌握和综合运用,还考查了对电学问题逻辑分析、推理计算等关键能力。
考点2　探究电流和电压、电阻的关系
10.如图所示电路,电源电压不变,R0为定值电阻,R为滑动变阻器。闭合开关S,当滑片P从a点滑到b点过程中,电流表的示数从Ia变为Ib。下列各图中,能表示这一过程中电压表示数U与电流表示数I之间关系的是 (　　)


答案　B　
解析　由电路图可知,定值电阻R0与滑动变阻器R串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流。因串联电路中总电压等于各部分电压之和,所以电压表示数U与电流表示数I的关系:U=U电源-IR0,据此可知,U-I图像是一次函数图像,故C、D错误;当滑片位于a点时,滑动变阻器接入电路中的电阻较小,电路中的电流较大,由U=U电源-IR0可知,电压表的示数较小,故A错误、B正确。故选B。
11.如图是小科利用实验室常用仪器,设计测量未知电阻Rx阻值的四种电路,电源电压恒定且未知,R0是已知阻值的定值电阻,滑动变阻器R最大阻值未知,实验中只能闭合或断开开关及移动滑动变阻器滑片,其中能够测量出Rx阻值的电路 (　　)

A.只有①　　B.只有②
C.只有②③　　D.只有②③④
答案　D　
解析　①中开关由接1转为接2时,电压表正、负接线柱接反,①错误;②③④符合,可以测出通过Rx的电流和两端的电压,D正确。故选D。
易错警示　如果忽略①中开关由接1转为接2时,电压表正、负接线柱接反,会认为①也是合理的,则容易误选错误选项。
12.某科学兴趣小组在测量额定电压为2.5 V的小灯泡灯丝电阻时发现,小灯泡两端的电压越大,测得电阻的阻值也越大。针对上述现象,同学们进行如下研究:
【建立假设】①灯丝两端的电压增大导致电阻增大;
②灯丝的温度升高导致电阻增大。
【实验器材】干电池2节,额定电压为2.5 V的小灯泡1只,电流表1个,电压表1个,滑动变阻器1个,开关1个,装满水的塑料瓶,导线若干。
【实验方案】

次数
1
2
3
4
5
电压/V





电流/A





电阻/Ω





①按图连接好电路,将灯丝插入瓶口浸入水中。使灯丝的温度保持不变;
②闭合开关S,读出电压表和电流表示数,记录在表格中;
③多次改变滑动变阻器的阻值,重复步骤②。
连接电路时,电压表量程选择0~3 V而不是0~15 V的目的是　　　　　　　。 
【得出结论】若假设①被否定,则实验中得到的结果是　　　　　　　　　　　　　　。 
【交流反思】进一步探究发现,灯丝电阻改变的本质原因是灯丝温度的变化。自然界在呈现真相的同时,也常会带有一定假象,同学们要善于透过现象看本质。例如,用吸管吸饮料表面上看是依靠嘴的吸力,而本质是依靠　　　　。 
答案　【实验方案】读数更精确
【得出结论】所测得的灯丝电阻阻值基本相等
【交流反思】大气压强
13.小金尝试将电流表改装成可直接测电阻的表,并设计了如图所示电路,在M、N中可接待测电阻。已知电流表量程为0~0.6安,电源电压为12伏,请回答:

(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应处于　　　(选填“A端”或“B端”)。 
(2)先将M、N直接用导线连接,并移动滑动变阻器的滑片使电流表满偏,电流表0.6安的刻度上标定的电阻值为　　　　欧,此时滑动变阻器的阻值为　　　　欧。若在M、N间接入一个与此时滑动变阻器阻值相同的电阻,电流表示数为　　　安。 
(3)电流表0.2安刻度处,标定的电阻值为　　　欧。 
(4)改装后可直接测电阻的表,其表盘刻度　　　　(选填“均匀”或“不均匀”),理由是　　　　　　　　　。 
答案　(1)B端　(2)0　20　0.3　(3)40　(4)不均匀　由I=U20 Ω+R测可知刻度不均匀
解析　(1)闭合开关前,滑动变阻器接入电路中的电阻应为最大阻值,故滑片应处于B端。(2)M、N直接用导线连接,电阻为0,电流表满偏时示数为0.6 A,此时滑动变阻器接入电路的电阻为R=UI=12 V0.6 A=20 Ω。若待测电阻为20 Ω时,电路总电阻为40 Ω,此时电流表示数为I'=UR'=12 V40 Ω=0.3 A。(3)电流表示数为0.2 A时,电路总电阻为R总=UI″=12 V0.2 A= 60 Ω,故待测电阻为60 Ω-20 Ω=40 Ω。(4)综上可知,当待测电阻为0 Ω、20 Ω、40 Ω时,电流表示数分别为0.6 A、0.3 A、0.2 A,故表盘刻度不均匀。
14.方方做了“研究通过定值电阻的电流与它两端电压的关系”的实验后,欲探究通过小灯泡的电流与小灯泡两端电压的关系。现有电压为9 V的电源、规格为“6 V　3.6 W”的小灯泡、规格为“2 A　10 Ω”的滑动变阻器、导线、开关、电流表和电压表等器材。方方根据图甲所示电路实验时发现无论怎么调节滑动变阻器滑片,电压表示数始终较大,无法探究电压更小时小灯泡的电流与电压的关系。方方在老师的指导下,设计了如图乙所示的电路图,继续实验。


图丙
(1)当使用图甲电路进行实验,滑动变阻器阻值调到最大时,电压表示数为4伏,此时电流表示数为　　　。 
(2)方方根据电路图乙,连接实物电路如图丙所示。老师说少连了一根导线,请你帮她在图中添上这根导线。
(3)方方按图乙正确连接后进行实验,采集数据,绘制了小灯泡电流与电压关系的曲线图,如图丁所示。

图丁
①AB段是直线,可得出的探究结论是:在电压较小时,　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
②BC段明显发生弯曲,是因为　　　　　　　　　　　　　　　。 
答案　(1)0.5 A
(2)如图

(3)①通过小灯泡的电流与它两端的电压成正比　②电阻变大
解析　(1)由图甲知,灯泡与滑动变阻器串联,电压表测量灯泡两端的电压,由题意知,灯泡两端的电压为4 V,所以滑动变阻器两端的电压为
U滑=U-U灯=9 V-4 V=5 V;
所以电路中的电流为
I=U滑R滑=5V10Ω=0.5 A;
(2)由图乙知,滑动变阻器的左半部分与灯泡并联,所以连接如答案图所示;
(3)①由题图丁知,AB段是一段线段,可知,在电压较小时,通过灯泡的电流与它两端的电压成正比;
②BC段出现弯曲,是由于灯丝的电阻随温度的升高而增大,电压增大时,灯丝的温度也随之升高,因此灯丝的电阻也会增大,从而造成电流与电压不成正比的结果。
考向警示　本题主要是测量小灯泡的电阻实验,考查了灯丝电阻与温度的关系,同时考查了实验中所遇问题及解决方法,很具有实用性。
15.据史料记载,欧姆曾用如图电路来研究电流的影响因素。该电路的温差电源中,铜与铋的两个接触面分别放在冰水混合物和沸水中,AB两端存在电压,其电压大小由温度差决定。
欧姆将粗细均匀的铁丝两端插入水银中,接通电路。当电路中有电流通过时,小磁针会发生偏转,转动金属丝上端手柄,扭转金属丝,使小磁针回到原位置,记录手柄转过角度。他用粗细相同、长度不同的铁丝多次重复上述实验,部分数据如表。已知手柄转过角度与电流大小成正比,粗细相同的铁丝电阻阻值与其长度成正比。

实验组别
1
2
3
4
铁丝长度(英寸)
2
4
6
10
手柄转过角度(度)
305
281.5
259
224
(1)在实验中始终保持“温差电源”的温度差不变的目的是　　　　　　　。 
(2)小明查阅资料发现:除铁丝外,欧姆还考虑了电路中水银、铜丝等导体的电阻R',才得出正确的电流与电阻关系。结合表中数据,判断R'的阻值大约相当于本实验中多少长度铁丝的阻值?　　　。 
A.5英寸　　B.10英寸
C.15英寸　　D.20英寸
(3)欧姆用粗细相同的金丝、铅丝代替铁丝重复上述实验,发现当手柄转过角度相同时,金丝的长度比铅丝长。据此推测,若金丝和铅丝的长度与粗细都相同,哪一金属丝阻值更大?简要说明理由。　 。 
答案　(1)控制电源电压相同　(2)D　(3)铅丝阻值更大,实验中长金丝与短铅丝阻值相同,又因为横截面积相同的同种导体长度越长阻值越大,当金丝与铅丝长度相同时,铅丝阻值更大
解析　(1)由题可知,温差电源电压大小由温度差决定,保持温度差不变即控制温差电源电压不变。(2)分析表格,找得关系U=aθ(L+LR'),a为比例系数,θ为转过的角度,L为铁丝长度,任选两组数据代入,求得LR'≈20英寸。
16.小宁用如图所示电路研究电阻的并联。
(1)按电路图连接电路,闭合开关S,电流表A1、A2、A3的示数分别为0 A、0.40 A和1.20 A。如果电路元件完好,接线时发生了错误,该错误是　　　。 
(2)使用电流表时,当被测电流值大于电流表量程的一半时,能减小实验误差。本实验所用电源电压为8 V,电流表有两个量程(0~0.6 A、0~3 A)。为减小实验误差,小宁重新选择定值电阻,实验室里可供选择的定值电阻的阻值有:5 Ω、10 Ω、20 Ω、50 Ω,应该选用的2个电阻阻值分别为　　　。 

答案　(1)接线时电流表A1被短路　(2)5 Ω、20 Ω
解析　(1)A3示数大于A2示数说明有电流流过R1,但A1却没示数,所以故障为电流表A1被短路;
(2)根据题意,为减小误差,使电流表读数大于量程一半。选阻值分别为5 Ω、20 Ω的定值电阻时,通过的电流分别是1.6 A、0.4 A,干路电流为2 A,符合题意。
17.小科利用器材探究通过M、N之间导体的电流与电压的关系,部分电路如图所示。

(1)图中M、N之间应连入　　　　(填“定值电阻”或“小灯泡”)。 
(2)图中M、N之间若接入定值电阻,闭合开关,当滑动变阻器滑片向左移动时,滑动变阻器两端的电压　　　(填变化情况)。 
答案　(1)定值电阻　(2)变小
解析　(1)小灯泡的电阻受温度影响,研究电流和电压关系的前提是电阻不变;
(2)滑动变阻器滑片向左移,接入电路的电阻变小,电路电流变大,定值电阻两端电压变大,滑动变阻器两端电压变小。
18.某兴趣小组欲利用如图所示的装置研究“镍铬合金丝电阻大小与温度的关系”。
(1)图中的镍铬合金丝通电后,使烧瓶内煤油的温度升高,这是因为电流具有　　　效应。 
(2)用笔画线代替导线将图中电路连接完整,并写出实验步骤。

答案　(1)热　(2)如图所示

实验步骤:①连接电路,将滑动变阻器滑片移到接入电路阻值最大处,闭合开关;②移动滑片至适当位置,观察温度计。间隔相同的温度,读取温度计、电压表、电流表示数,并记录在表格中;③根据R=U/I计算出各个温度下的电阻,并记录在表格中;④分析数据得出结论。
t/℃





U/V





I/A





R/Ω





A组　基础题组
1.小金测量坐位体前屈成绩时需要从刻度尺上读数。某中学科学兴趣小组利用实验室器材对该装置进行了改进,改进后可以直接从电表的表盘上读出对应的长度值。下列四种方案中,表盘上的长度刻度值均匀的是 (　　)

A B C D
答案　A　
解析　A中电阻丝全部接入电路,且滑动变阻器接入电路的阻值不变。由欧姆定律得:电路电流不变。而电压表测电阻丝的右边部分电压,电压表读数表达式U=IR右,即U与R右成正比。所以刻度均匀,A正确。
方法技巧　分析清楚电路结构,根据串联电路特点及欧姆定律表示出电压表的示数,然后根据电压表示数表达式判断表盘上的长度刻度值是否均匀。
2.利用如图所示的电路图,不能完成的实验是 (　　)

A.伏安法测电阻　　 B.研究电流与电压的关系
C.研究电流与电阻的关系　　 D.研究焦耳定律
答案　D　
解析　该电路图无法测量电阻产生的热量,故选D。
3.如图所示的电路中,将开关S闭合,灯L1和灯L2均发光,下列说法中正确的是 (　　)

A.灯L1和灯L2串联
B.灯L1和灯L2两端的电压一定相等
C.通过灯L1的电流与通过灯L2的电流一定相等
D.通过灯L1的电流与通过电源的电流一定相等
答案　B　
解析　由图可知灯L1和L2并联,A错误;并联电路两端电压相等,B正确;因为不知道灯L1和L2的电阻关系,所以无法确定通过两灯的电流关系,C错误;并联电路中,干路电流等于各支路电流之和,D错误。故选B。
4.“道路千万条,安全第一条;行车不规范,亲人两行泪”。酒后不开车是每个司机必须遵守的交通法规。如图甲所示为酒精测试仪工作电路的原理图,电源电压U=8 V,R1为气敏电阻,它的阻值随气体中酒精含量的变化而变化,如图乙所示。现在国际公认0.2 mg/mL≤酒精气体浓度≤0.8 mg/mL为酒驾,小于0.2 mg/mL为正常驾驶,大于0.8 mg/mL为醉酒驾车。使用测试仪前,通过调零旋钮(即滑动变阻器R2的滑片)对测试仪进行调零,此时电压表示数为U1=6 V,调零后R2的滑片位置保持不变。

甲 乙
(1)当电压表示数为U1=6 V时,通过R1的电流为多大?
(2)当电压表示数为U1=6 V时,R2接入电路中的阻值是多少?
(3)若某驾驶员对着测试仪按要求吹气后,电流表的示数达到0.2 A,请通过计算,判断此驾驶员属于酒驾还是醉驾。
答案　(1)0.1 A　(2)20 Ω　(3)属于酒驾
解析　(1)根据甲图可知,气敏电阻R1与变阻器R2串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流。当U1=6 V时,酒精的浓度为零,根据乙图确定此时R1的阻值为60 Ω,此时通过R1的电流I=U1R1=6V60Ω=0.1 A;(2)此时电阻R2两端的电压:U2=U-U1=8 V-6 V=2 V,则R2=U2I=2V0.1A=20 Ω;(3)当电流表的示数为0.2 A时,总电阻R总=UI'=8V0.2A=40 Ω;此时R1的阻值:R1'=R总-R2=40 Ω-20 Ω=20 Ω;根据图乙可知,此时酒精浓度为0.3 mg/mL。
可知此驾驶员属于酒驾。
关键点拨　本题考查串联电路的规律及欧姆定律的运用,关键是从图中获取有效的信息。
B组　提升题组
5.小明家的智能锁需通过“密码+指纹”两次识别成功才能开锁。第一次识别成功时S1闭合,发声器S发出声音,但不开锁;第二次识别成功时S2闭合,有电流通过电动机M,开锁成功。下列电路设计符合要求的是 (　　)

A B C D
答案　A　
解析　由A图可知,闭合开关S1,只有发声器接入电路,发声器工作,再闭合S2,电动机和发声器并联接入电路中,有电流通过电动机,故A正确;由B图可知,闭合开关S1,发声器没有接入电路,发声器不工作,两个开关都闭合,发声器和电动机都工作,故B错误;由图C可知,发声器和电动机并联接入电路中,两个开关并联,只要闭合任意一个开关,发声器和电动机都工作,故C错误;由图D可知,闭合开关S1,只有电动机接入电路,电动机工作,再闭合S2,电动机和发声器并联接入电路中,有电流通过发声器,故D错误。
方法技巧　结合串联电路和并联电路,可以根据电流流动的方向,查看当开关闭合时,用电器与电源是否形成了闭合回路,并判断是否满足题意。
6.如图是小科同学设计的测风速的装置,图中探头、金属杆和滑动变阻器的滑片P相连,可上下移动。现要求:当风吹过探头时,滑动变阻器的滑片P向上移动,且风速增大时电压表的示数增大。以下四个图中符合要求的是 (　　)

A B C D
答案　B　
解析　A、D中探头上平下凸,当风吹过探头时,探头下方空气的流速大于上方空气的流速,探头下方气体压强小于上方气体压强,产生向下的压力差使探头下移,滑片下移,不符合题意。B、C中探头上凸下平,当风吹过探头时,探头上方气体的流速大于下方气体的流速,探头下方气体压强大于上方气体压强,产生向上的压力差使探头上移,滑片上移,R2接入电路中的电阻变小,电路中的总电阻变小;由I=U/R可知,电路中的电流变大,由U=IR可知,R1两端的电压变大,则B选项中电压表的示数变大,故B符合题意;因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以R2两端的电压变小,则C选项中电压表的示数变小,故C不符合题意。
7.如图所示的电路,闭合开关S后,电流表A1的示数为0.5 A,电流表A2的示数为1.5 A,则R1和R2的电阻之比是 (　　)

A.1∶1　　B.2∶1　　C.3∶1　　D.1∶2
答案　D　
解析　由电路图可知,闭合开关S时,两电阻并联,电流表A1测通过电阻R2的电流,电流表A2测干路电流,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,且I=1.5 A,I2=0.5 A,所以,通过R1的电流:I1=I-I2=1.5 A-0.5 A=1 A,因并联电路各支路两端的电压相等,所以,由R=UI可得,电阻R1和R2之比为R1∶R2=UI1∶UI2=I2∶I1=0.5 A∶1 A=1∶2,故选D。
8.小尧为探究“电流与电阻的关系”,设计了如图甲所示的电路,用到的器材有:电源(电压3 V不变)、标有“20 Ω　1 A”字样的滑动变阻器、电流表、电压表、三个阻值分别为5 Ω、10 Ω、15 Ω的定值电阻、开关及导线若干。

甲 乙
(1)电路连接完毕,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于　　端(选填“A”或“B”); 
(2)闭合开关,发现电流表示数为零,电压表示数不为零,出现这种现象的原因可能是定值电阻R　　　(选填“断路”或“短路”); 
(3)小尧排除故障后,电路中接入5 Ω电阻时,移动滑动变阻器的滑片使电压表示数为U,此时电流表的示数如图乙所示;接着用10 Ω电阻替换5 Ω电阻接入电路再次实验,此时应将电压表的示数调为　　 V,再记录此时电流表的示数;然后用15 Ω电阻替换10 Ω电阻继续实验,她发现无论如何调节滑动变阻器的阻值,电压表示数始终大于U,原因可能是　　　　　　　　　(答一种情况即可)。 
答案　(1)A　(2)断路　(3)1　滑动变阻器的最大阻值太小或电阻R断路(答一种情况即可)
解析　(1)为了保护电路,由图甲知闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于接入电路的最大阻值处,即A端;(2)闭合开关,发现电流表示数为零,说明电路可能有断路,电压表示数不为零,说明电压表到电源间是通路,所以故障可能是R断路了;(3)电路中接入5 Ω电阻时,定值电阻两端电压:U=IR=0.2 A×5 Ω=1 V,探究通过导体的电流与电阻的关系时,应控制电阻两端的电压不变,所以用10 Ω电阻替换5 Ω电阻接入电路,移动滑片P,应使电压表示数为1 V,再记录此时电流表示数;由于滑动变阻器的最大阻值太小,把滑动变阻器阻值全部接入电路时,滑动变阻器分得的电压还是较小,定值电阻两端的电压值过高,不能使电阻两端电压达到要求的值。
9.小金用图甲所示的电路探究串联电路电压的规律,实验时意外发现:“当变阻器滑片P向左移时,两电压表的读数之和减小。”他产生了疑惑,在老师的引导下,知道了用久的普通干电池内部有不可忽略的电阻,可将它看作一个理想电源(电压U恒定,电阻为0)与一个电阻r的串联(图乙所示),为了测量干电池电阻r,他选择了适当器材,设计出如下的实验方案。

甲 乙 丙
(1)选用的器材:一个电压表,符合实验要求的已知阻值的定值电阻R1,导线和开关若干,一节旧干电池。
(2)设计出了如图丙的实验电路图。
(3)请你根据他所设计的电路图,帮他写出主要的实验步骤和需测量的物理量。
(4)请你帮他写出干电池电阻r的数学表达式(用已知量和测量量表示):　　　　。 
答案　(3)①按照电路图连接电路,记下开关S断开时电压表的示数U;②闭合开关S,记下电压表的示数U1。　(4)(U-U1)R1U1
解析　(3)由丙图可知,将R1与电源(r)串联起来,将电压表并联在R1两端。当S断开时,电压表测的是电源电压;当S闭合时,电压表测的是R1两端电压,利用串联电路电流规律和电压规律即可求解。
(4)因为串联电路电流相等,则U1R1=U-U1r,整理得r=(U-U1)R1U1。
思维亮剑
1.如图所示是检测河水流速变化的装置原理图。机翼状的探头始终浸没在水中,通过连杆带动滑动变阻器的滑片P上下移动。电源电压保持4.5 V不变,电流表量程为0~0.6 A,电压表量程为0~3 V,定值电阻R1的阻值为5 Ω,滑动变阻器R2的规格为“20 Ω　1 A”。闭合开关S,随着水流速度的改变,下列说法正确的是 (　　)

A.电压表示数变大,表示水流速度增大
B.电流表示数变小,表示水流速度增大
C.滑动变阻器允许接入电路的阻值范围为2.5 Ω~20 Ω
D.电路消耗总功率的变化范围为1.35 W~2.7 W
答案　D　
解析　由图知,定值电阻R1与变阻器R2串联,电压表测变阻器R2两端的电压,电流表测电路中的电流。流体的压强跟流速有关,流速越大的位置,压强越小,当水流速度增大时,机翼状的探头上、下表面受到的压强不同,下表面受到的压强大于上表面受到的压强,R2的滑片上移,R2接入电路的阻值减小,总电阻减小,由I=UR可知,电流表示数变大,根据串联电路的分压特点可知,变阻器R2两端的电压减小,即电压表示数减小,故A、B错误;当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时,电路中的电流I=UR1=4.5V5Ω=0.9 A,因串联电路中各处的电流相等,且电流表的量程为0~0.6 A,所以,电路中的最大电流为I大=0.6 A,电路的最大功率为P大=UI大=4.5 V×0.6 A=2.7 W,此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小,此时电路中的总电阻:R=UI大=4.5V0.6A=7.5 Ω,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,滑动变阻器接入电路中的最小阻值R2小=R-R1=7.5 Ω-5 Ω=2.5 Ω;当电压表的示数最大为U2=3 V时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,电路中的电流最小,电路的总功率最小,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,此时R1两端的电压:U1=U-U2=4.5 V-3 V=1.5 V,则电路中最小的电流:I小=U1R1=1.5V5Ω=0.3 A,则滑动变阻器接入电路中的最大阻值:R2大=U2I小=3V0.3A=10 Ω,所以,滑动变阻器允许接入电路的阻值范围为2.5 Ω~10 Ω,故C错误;电路的最小功率为:P小=UI小=4.5 V×0.3 A=1.35 W;所以,电路的总功率的变化范围为1.35 W~2.7 W,故D正确。故选D。
2.如图所示,当开关S、S1闭合时,滑动变阻器的滑片P向右移动,灯泡L的亮度　　(选填“变亮”“变暗”或“不变”);当开关S闭合、S1断开时,滑动变阻器的滑片P向右移动,电压表V的示数　　　(选填“变大”“变小”或“不变”)。 

答案　变亮　变小
解析　当开关S、S1闭合时,滑动变阻器接入电路部分与灯泡L串联,电压表测电源两端的电压,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,变阻器接入电路中的电阻变小,电路的总电阻变小,由I=UR可知,电路中的电流变大,由串联电路的分压特点可知,滑动变阻器两端分得的电压变小,灯泡两端分得的电压变大,因灯泡的亮暗取决于实际功率的大小,所以,由P=UI可知,灯泡的实际功率变大,灯泡变亮。当开关S闭合、S1断开时,滑动变阻器和灯泡L串联,电压表测滑片右侧电阻丝和灯泡L两端电压之和,因滑动变阻器整个电阻接入电路中,所以滑片移动时变阻器接入电路中的电阻不变,电路中的总电阻不变,由I=UR可知,电路中的电流不变,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,滑片右侧电阻丝的阻值变小,由U=IR可知,滑片右侧电阻丝两端的电压变小,灯泡两端的电压不变,则滑片右侧电阻丝和灯泡L两端电压之和变小,即电压表的示数变小。
3.)常用的密度计使用时需要较多待测液体(如图甲)。小明设计了一台只需少量待测液体就能直接测量其密度大小的简易密度仪(如图乙)。其工作原理为:桶中无液体时,滑片P指向A处;测量时,将待测液体加满小桶,装有滑轮和滑片P的滑块向下移动x,弹簧弹力增加F,待滑块稳定后闭合开关S,就能从已标注相应密度值的电流表刻度盘上读出待测液体密度。电源电压U0恒为6伏,定值电阻R0的阻值为12欧,电流表量程为0~0.6安,小桶的容积为10厘米3,粗细均匀的电阻丝AB总长为20厘米,其阻值随长度变化如表。F与x的关系如图丙所示(不计摩擦,桶距底座高度足够,g取10牛/千克)。

甲 乙 丙
电阻丝的长度(厘米)
0
5
10
15
20
电阻丝的阻值(欧姆)
0
10
20
30
40
(1)闭合开关S,滑片P在A点和B点时,电流表示数分别为Ia、Ib,则Ia、Ib的大小关系是　　　　。 
(2)某次测量时,电流表示数为0.2安,则所测液体密度为多少克/厘米3?
(3)为了方便在电流表的表盘上标注对应的密度值,需根据上述信息,分析密度与电流的关系并确定量程。
①写出密度ρ与电流I的关系式:ρ=　　　　。 
②该密度仪能测量的最大密度为　　克/厘米3。 
答案　(1)Ia (2)解:R总=U0I=6伏0.2安=30欧
R=R总-R0=30欧-12欧=18欧
18欧20厘米-x=40欧20厘米,得:x=11厘米
F=11厘米×0.02牛/厘米=0.22牛
G=12F=12×0.22牛=0.11牛
m=Gg=0.11牛10牛/千克=0.011千克=11克
ρ=mV=11克10厘米 3=1.1克/厘米3
答:所测液体密度为1.1克/厘米3。
(3)①2.6-310I(克/厘米3)　②2
解析　(1)滑片在A点时电阻丝全部接入电路,电路电阻大,电流小;滑片在B点时电阻丝未接入电路,电路电阻小,电流大,则Ia (3)①因为R=U0I-R0,R20厘米-x=40欧20厘米,求得x=26-3I厘米
又因为F=x×0.02 牛/厘米,代入x求得F=0.52-6100I牛
而F=2G=2ρVg=2ρ×10厘米3×10×10-3牛/克
解得ρ=2.6-310I(克/厘米3)
②由ρ=2.6-310I(克/厘米3)可得:I最大时,ρ最大
I最大=U0R最小=U0R0=6伏12欧=0.5安
I=0.5安代入ρ=2.6-310I(克/厘米3)可得:ρ最大=2克/厘米3
考向警示　这是一道压轴题,涉及欧姆定律、密度等综合考点且难度较大。考查学生的理解、分析、数字运算,使用数学方法解决物理问题等关键能力。