季科學(xué)8年級(jí)第13講電路分析與電路設(shè)計(jì)

第十三講電路分析與電路設(shè)計(jì)知識(shí)與技能：掌握串并聯(lián)電路的電流電壓電阻特點(diǎn)，能夠分析動(dòng)態(tài)電路，進(jìn)行綜合計(jì)算；習(xí)慣與方法：電路分析過(guò)程中養(yǎng)成簡(jiǎn)化電路的習(xí)慣，電路計(jì)算中掌握串并聯(lián)電路各物理量關(guān)系；思維與素養(yǎng)：培養(yǎng)學(xué)生用字母進(jìn)行推導(dǎo)的思維，能夠利用公式推導(dǎo)解決實(shí)際問(wèn)題，如線性關(guān)系。知識(shí)點(diǎn)一、串聯(lián)電路的特點(diǎn)（1）電流：串聯(lián)電路中各處電流都相等。（2）公式：I＝I1＝I2＝I3＝……In。（3）電壓：串聯(lián)電路中總電壓等于之和。公式：U＝U1＋U2＋U3＋……Un。（4）電阻：串聯(lián)電路中總電阻等于各部分電路電阻之和。公式：R＝R1＋R2＋R3＋……Rn。說(shuō)明：把n段導(dǎo)體串聯(lián)起來(lái)，總電阻比任何一段導(dǎo)體的電阻都大，這相當(dāng)于增加了導(dǎo)體的 長(zhǎng)度。串聯(lián)分壓，電阻，它分擔(dān)的電壓就越大。（5）比例分配：利用歐姆定律可得eq\f(U1,U2)＝eq\f(I總R1,I總R2)＝eq\f(R1,R2)，因此，串聯(lián)電路分電壓的多少與電阻成。即“串聯(lián)分壓正比”。重點(diǎn)提醒：1.推導(dǎo)：串聯(lián)電路等效電阻與各導(dǎo)體電阻的關(guān)系。①串聯(lián)電路中的電流處處相等。I總＝I1＝I2＝……②串聯(lián)電路總電壓等于各導(dǎo)體電壓之和。U總＝U1＋U2＋……(串聯(lián)分壓) I總R總＝I1R1＋I(xiàn)2R2＋……＝I總R1＋I(xiàn)總R2……③串聯(lián)電路總電阻等于各導(dǎo)體電阻之和。R總＝R1＋R2＋……知識(shí)點(diǎn)二、并聯(lián)電路的特點(diǎn)（1）電流：并聯(lián)電路中總電流等于各支路中電流之和。公式：I＝I1＋I(xiàn)2＋I(xiàn)3＋……In。（2）電壓：并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓都相等。公式：U＝U1＝U2＝U3＝……Un。（3）電阻：并聯(lián)電路總電阻的倒數(shù)等于各支路電阻倒數(shù)之和。公式：eq\f(1,R)＝eq\f(1,R1)＋eq\f(1,R2)＋…eq\f(1,Rn)。說(shuō)明：把n段導(dǎo)體并聯(lián)起來(lái)，總電阻比任何一段導(dǎo)體的電阻都小，這相當(dāng)于導(dǎo)體的橫截面 積增大。并聯(lián)電路中，某條支路上的電阻越小，則該條支路上的電流越大。比例分配：I1∶I2＝eq\f(U1,R1)∶eq\f(U2,R2)＝eq\f(1,R1)∶eq\f(1,R2)，電流的分配與電阻成反比，即“并聯(lián)分流反比”.重點(diǎn)提醒：1.并聯(lián)電路的電阻根據(jù)并聯(lián)電路中的電流I＝I1＋I(xiàn)2和歐姆定律I＝eq\f(U,R)得，eq\f(U,R)＝eq\f(U1,R1)＋eq\f(U2,R2)。又因?yàn)閁＝U1＝U2，故eq\f(1,R)＝eq\f(1,R1) ＋eq\f(1,R2)，進(jìn)一步推 導(dǎo)可得R總＝eq\f(R1R2,R1＋R2)。一般情況下，計(jì)算并聯(lián)電路R總時(shí)，采用R總＝eq\f(U總,I總)較方便?！咎崾尽坑捎陔娮璨⒙?lián)相當(dāng)于增加了導(dǎo)體的橫截面積，因此，并聯(lián)電路的電阻小于該電路任 意分電阻。n個(gè)相同電阻R0串聯(lián)總電阻為nR0，n個(gè)相同電阻R0并聯(lián)后總電阻為R0/n。2.電路簡(jiǎn)化電路簡(jiǎn)化是電路分析中的一個(gè)非常重要的步驟，把比較復(fù)雜的電路簡(jiǎn)化才能更加準(zhǔn)確地進(jìn)行電路的分析。對(duì)于電路的簡(jiǎn)化可概括為以下幾種方法：(1)對(duì)于電路中存在的電流表，由于其電阻極小，因此可以用導(dǎo)線將其替代。(2)對(duì)于電路中存在的電壓表，由于其電阻極大，因此可以看作開路。(3)對(duì)于電路出現(xiàn)的導(dǎo)線端點(diǎn)在不經(jīng)過(guò)電源、用電器等時(shí)可以任意移動(dòng)。采取簡(jiǎn)化措施后，電路就會(huì)變得比較簡(jiǎn)單，容易識(shí)別出是并聯(lián)還是串聯(lián)電路，接下來(lái)再明確各用電器之間的關(guān)系及各電表的測(cè)量對(duì)象。三、電路的綜合分析與計(jì)算在進(jìn)行動(dòng)態(tài)電路時(shí)，首先要分析初始電路的連接方式（串聯(lián)還是并聯(lián)），然后確定各電表所測(cè)的是哪部分電路，最后根據(jù)滑動(dòng)變阻器滑片的移動(dòng)、開關(guān)的斷開與閉合或外界因素變化等引起的阻值變化進(jìn)行分析。含滑動(dòng)變阻器的串聯(lián)電路（甲） （2）含滑動(dòng)變阻器的串聯(lián)電路（乙）（3）開關(guān)型的動(dòng)態(tài)電路（4）實(shí)際應(yīng)用中的變阻器3.電路的分析計(jì)算①先判斷電路的連接方式；②再對(duì)相應(yīng)的連接方式選擇合適的計(jì)算公式；③若U、I和R三個(gè)量中知道其中的兩個(gè)量計(jì)算第三個(gè)量，則需要利用歐姆定律進(jìn)行計(jì)算。（2021·浙江八年級(jí)專題練習(xí)）小云家安裝了換氣扇和照明燈，換氣扇和照明燈的 電路連接如圖所示，下列說(shuō)法中正確的是（）A．換氣扇和照明燈不能同時(shí)工作B．換氣扇和照明燈只能同時(shí)工作C．換氣扇和照明燈工作時(shí)，通過(guò)它們的電流一定相等D．換氣扇和照明燈工作時(shí)，它們兩端的電壓一定相等（2021·浙江中考真題）使用電風(fēng)扇時(shí)，有時(shí)候因?yàn)橥洈嚅_風(fēng)扇開關(guān)S而浪費(fèi)能 源。小寧在父母指導(dǎo)下對(duì)風(fēng)扇電路進(jìn)行了改裝：加裝一個(gè)紅外感應(yīng)開關(guān)S1和指示燈L。加裝后， 若S斷開，指示燈和風(fēng)扇都不工作；當(dāng)S閉合時(shí)，L工作，此時(shí)當(dāng)紅外感應(yīng)裝置感應(yīng)到有人時(shí)， S1才閉合，風(fēng)扇工作。小寧設(shè)計(jì)的電路圖可能是（）A．B．C．D．（2021·浙江中考真題）電熱蚊香器是一種常用的除蚊工具。當(dāng)蚊香器接上電源，需要閉合開關(guān)S，才能使指示燈L發(fā)光，發(fā)熱體工作?，F(xiàn)由于某種原因指示燈斷路不亮，但發(fā)熱體依然能正常工作。則下列電路連接方式符合要求的是（）B．C．D．小金在研究串聯(lián)電路時(shí)，連接好如圖甲所示的電路，閉合開關(guān)后卻發(fā)現(xiàn)兩燈都不亮。老師借助一線來(lái)幫他檢查故障，當(dāng)把這根導(dǎo)線兩端分別接在a、b兩點(diǎn)時(shí)（如圖乙），兩燈仍不發(fā)光，接在a、c兩點(diǎn)時(shí)（如圖丙），燈L1發(fā)光，L2不發(fā)光。則可能的故障是（）

A．開關(guān)接觸不良 B．L2燈座處短路 C．導(dǎo)線ab斷路 D．L2的燈絲斷了圖甲為小明設(shè)計(jì)的身高體重測(cè)量?jī)x電路，其中電源電壓保持不變，為壓敏電阻（未站人的時(shí)候滑片在最低處），其阻值隨壓力變化的關(guān)系如圖乙所示，為均勻電阻絲，當(dāng)開關(guān)閉合后，則下列圖像中電壓表、電流表示數(shù)分別隨身高、體重的變化關(guān)系正確的是（） A．B．C．D．如圖是安裝在洗手間的自動(dòng)暖風(fēng)干手器。電動(dòng)機(jī)和電熱絲額定電壓都為220伏，把手處于紅外線感應(yīng)范圍內(nèi)，自動(dòng)感應(yīng)開關(guān)會(huì)閉合，它們同時(shí)正常工作，將手烘干。下列電路圖中符合上述要求的是（）A．B．C．D．如圖是汽車、摩托車油量表（實(shí)際上就是電流表）原理示意圖，是定值電阻，是滑動(dòng)變阻器，則（）A．向油箱里加油時(shí)，電流表示數(shù)變大B．燃油消耗下降時(shí)，電流表示數(shù)變大C．燃油全部耗盡時(shí)，電流表將被燒壞D．油箱加油過(guò)滿時(shí)，電流表將被燒壞（2021·浙江九年級(jí)專題練習(xí)）為了測(cè)定水流速度的大小，小博設(shè)計(jì)了以下四種電路，圖中機(jī)翼狀探頭、連桿和滑動(dòng)變阻器的滑片P相連，可上下移動(dòng)，且河水流速為零時(shí)，滑片P位于滑動(dòng)變阻器最下端?，F(xiàn)要求：閉合開關(guān)S，當(dāng)水流速度改變，電路中電壓表示數(shù)U與水流速度v的關(guān)系如圖所示。下列電路設(shè)計(jì)中符合要求的是（）A．B．C．D．（2021·浙江八年級(jí)專題練習(xí)）圖示是一種測(cè)定油箱內(nèi)油量的裝置，其中R是滑動(dòng)變阻器的電阻片。當(dāng)油量減少時(shí)，滑動(dòng)變阻器的滑片p向上移動(dòng)，則電路中（）總電阻增大，電流減小 B．總電阻增大，電流增大C．總電阻減小，電流增大 D．總電阻減小，電流減小電動(dòng)自行車兩剎車手柄中各有一只開關(guān)S1和S2。在行駛中用任一只手捏剎車時(shí)， 該手柄上的開關(guān)打開，電動(dòng)機(jī)停止工作。以下電路符合要求的是（）A． B．C． D．（2021·浙江八年級(jí)專題練習(xí)）為了生活方便，臥室里的同一個(gè)照明燈通常用兩個(gè)開關(guān)控制。一個(gè)安裝在進(jìn)門處，另一個(gè)在床頭附近，操作任意一個(gè)開關(guān)均可以開燈、關(guān)燈，下面四幅圖是小明用電池作為電源設(shè)計(jì)的四個(gè)電路模型，能滿足要求的是（其中A圖中的S1、S2及C圖中的S1為單刀雙擲開關(guān)）（）B．C．D．（2021·浙江九年級(jí)專題練習(xí)）隨著人們安全意識(shí)的加強(qiáng)，酒駕的危害也越發(fā)引起人們的重視。小林出于好奇設(shè)計(jì)了一種酒精氣體濃度測(cè)試電路。其中R0為定值電阻，R為酒精氣敏元件，其阻值隨被測(cè)氣體中酒精氣體濃度的變化規(guī)律如下圖所示。小林希望隨著氣體中酒精氣體濃度的增大，電表的示數(shù)也增大。若電源兩端的電壓不變，則閉合開關(guān)后，下列電路圖能夠?qū)崿F(xiàn)上述功能的是（）A．B．C．D．（2021·寧波外國(guó)語(yǔ)學(xué)校九年級(jí)一模）如圖所示，滑動(dòng)變阻器的滑片在某兩點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，電流表的示數(shù)范圍在1A至3A之間，電壓表的示數(shù)范圍在6V至10V之間。根據(jù)以上數(shù)據(jù)不能求出的是（）A．定值電阻R的阻值B．滑動(dòng)變阻器的最大阻值C．電源電壓的大小D．定值電阻消耗電功率的變化范圍同學(xué)做電學(xué)實(shí)驗(yàn)，電路如圖所示，開關(guān)閉合后，小燈泡發(fā)光，兩電表均有示數(shù)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，突然電燈熄滅、電壓表示數(shù)增大、電流表示數(shù)幾乎為零。請(qǐng)判斷出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因可能是（）A．燈絲被燒斷 B．開關(guān)被斷開C．燈泡被短路 D．滑動(dòng)變阻器被燒斷（2021·浙江紹興市·九年級(jí)月考）額定電壓為8V的甲，乙兩個(gè)電阻，圖像IU如圖所示，下說(shuō)法正確的是（）A．若甲乙并聯(lián)，兩端電壓0一8V范圍內(nèi)（不含0V），R甲總是大于R乙B．若甲乙并聯(lián)，兩端電壓在0一8V范圍內(nèi)（不含0V），P甲是小于P乙C．若甲乙串聯(lián)接在電壓為9V的電源兩端，R甲∶R乙=1∶2D．若甲乙并聯(lián)接在電壓為3V的電源兩端，I甲∶I乙=3∶2（2021·浙江八年級(jí)專題練習(xí)）如圖甲所示，電源電壓恒為6V，額定電壓均為6V的燈L1和L2的圖像如圖乙所示，滑動(dòng)變阻器上標(biāo)有“12Ω2A”字樣，電壓表所接量程為03V，電流表所接量程為03A。根據(jù)圖像可知：燈泡L1正常發(fā)光時(shí)的電阻是___________，兩燈都正常發(fā)光時(shí)電流表的示數(shù)為___________A，該電路總電流的范圍是___________

（2020·浙江寧波市·九年級(jí)月考）小科在探究某電路中電阻R1和R2的電流關(guān)系時(shí)， 繪制了通過(guò)R1的電流I1和通過(guò)R2的電流I2變化的圖像，如圖所示。據(jù)圖可知，兩電阻的連接方 式為___________（填“串聯(lián)”或“并聯(lián)），其中___________可能為滑動(dòng)變阻器。若電源電壓為6V，則實(shí)驗(yàn)過(guò)程中滑動(dòng)變阻器的阻值變化范圍為___________。 （2021·浙江）如圖所示為某電子秤的結(jié)構(gòu)示意圖，電子秤的刻度盤是一個(gè)______表，它的示數(shù)越大說(shuō)明所稱物體的質(zhì)量越________，秤盤內(nèi)不放物體時(shí)刻度表無(wú)示數(shù)，說(shuō)明與滑片P接觸的A端黑體部分是___________（填“導(dǎo)體”或“絕緣體”）。（2021·浙江杭州一模）小樂(lè)設(shè)計(jì)了一個(gè)電子拉力計(jì)，其原理圖（部分）如圖甲所示，其中電源電壓U=3V，定值電阻R0=5Ω，R1是一根長(zhǎng)為L(zhǎng)=5cm的均勻電阻線（阻值跟長(zhǎng)度成正比，最大阻值為25Ω），輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端和金屬滑片P固定在一起（彈簧的電阻不計(jì)，P與R1接觸良好且摩擦不計(jì)），當(dāng)不拉拉環(huán)時(shí)，金屬滑片P剛好處于a端。已知該輕質(zhì)彈簧伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度ΔL與所受拉力F的關(guān)系如圖乙所示。（1）小樂(lè)利用一量程為03V的電壓表改裝成拉力示數(shù)表。要求拉力越大，電壓裝指針向右偏轉(zhuǎn)越大，則該電壓表應(yīng)并聯(lián)在______（選填“R0”或“R1"）兩端。（2）當(dāng)拉力為0N時(shí)，電壓表的讀數(shù)是多少？（3）當(dāng)電壓表示數(shù)為1.5V時(shí)，拉環(huán)上受到水平向右的拉力為多大？（2021·浙江九年級(jí)專題）如圖是某研究性學(xué)習(xí)小組自制的電子秤原理圖，它利用電壓表的示數(shù)來(lái)指示物體的質(zhì)量。托盤、彈簧上端和滑動(dòng)變阻器滑片固定在一起，托盤和彈簧的質(zhì)量不計(jì)，OA間有可收縮的導(dǎo)線，當(dāng)盤中沒(méi)有放物體時(shí)，電壓表的示數(shù)為0，已知電阻，滑動(dòng)變阻器最大阻值為，電源電壓，電壓表的量程為03V。現(xiàn)將1kg的物體放在托盤中，滑片剛好指在距上端處（不計(jì)摩擦，彈簧終在彈性限度內(nèi)）。請(qǐng)計(jì)算回答：（1）將1kg的物體放在托盤中時(shí)，電壓表的示數(shù)為多少？（2）該電子秤能測(cè)量的最大質(zhì)量是多少？此質(zhì)量數(shù)應(yīng)標(biāo)在電壓表多少伏的位置上？（3）小科發(fā)現(xiàn)電子秤的刻度不均勻，請(qǐng)你改進(jìn)原理圖，使此電子秤的刻度變均勻。在綜合實(shí)踐活動(dòng)中，南南和同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)風(fēng)力測(cè)定裝置，如圖甲是他們的電路圖。擋風(fēng)板在風(fēng)力的作用下，