中考物理二轮复习难点剖析+真题汇编专题21 电流表与电压表变化问题攻略(含解析)
展开1、考点定位:
1)电学是初中物理最重要的板块之一,与力学并驾齐驱,在中考物理试题中几乎占到三分之二强的分值。而电表是解读电学的重要信息来源,考电学就离不开电表问题,在全国各省市中考试题中,电表问题考查地位非常突出,是为必考内容。
2)电表问题没有固定的考查形式,选择题、填空题、作图题、材料阅读、实验探究题及计算题、综合应用题等所有题型之中,均有过电表问题的考查,题型不固定,把握难度大,既是重点同样也是难点。
2、考点剖析:
【突破技巧】
1、电表问题的内容包括电流表与电压表的应用;两表的变化判断;与电路故障的综合考查;电表作图、读数;与电学实验的综合等,是初中电学不可或缺的部分,难点问题突破,同样是考生的瓶颈,方法技巧乃重中之重。
2、在中考物理总复习过程中,电表问题也是教学难点,因不同电路电表变化不同,可对应规律多,教学往往只能是就事论事,以熟能生巧的办法应对的居多,如何有效突破该难点,大有文章可做。
3、难点:
①电路中电表填空无从下手;
②电表故障不会判断;
③电表的变化不会判断;
④不清楚电表与电路性质的内在联系;
⑤电表的动态电路问题也是难点。
3、难点原因分析:
①不理解电表的本质特点,是不会填空、不会判断的重要原因;
②不理解串并联电路电流电压特点,是电表问题障碍形成的根源;
③电表应用与电表现象对应不起来,张冠李戴,也是问题形成的原因之一。
4、“难点”突破技巧:
【技巧一】——“导线法”
要点:此法用于判断电路的性质。
做法:在分析判断电路的性质时,将“电流表”用“导线”代替,排除电流表的干扰。
【技巧二】——“删除法”
要点:此法用于判断电路的性质。
做法:在分析判断电路的性质时,将“电压表”直接“删除”,排除电压表的干扰。
【技巧三】——“接线法”
要点:此法用于判断电表的测量对象。
做法:
①“电流表”——任选“电流表”一个“接线柱”,顺着导线按照“节点法”观察,与那个用电器串联,就表示电流表测通过该用电器的电流。
②“电压表”——找到“电压表”两个“接线柱”,顺着导线分别按照“节点法”观察,与电压表“两接线柱”完全对应的“用电器”或“电源”,即为“电压表”的测量对象。
【技巧四】——“欧姆法”
要点:此法用于解决“判断电表的变化”类题。
做法:应用欧姆定律“I=U/R”,结合题意,注意对应关系,就可以判断出“电流表”、“电压表”的变化规律。
5、例析:
例:(2022 河南)在图所示的电路中,电源电压不变,电阻R2的阻值为20Ω。闭合开关S,两电流表的示数分别为0.5A和0.2A,则电源电压为 V,电阻R1的阻值为 Ω。通电1min,该电路消耗的总电能为 J。
【答案】 6 30 180
【解析】应用“导线法”分析电路图可知,电阻R1、R2并联,电流表A1测通过电阻R1的支路电流,A2测量干路电路。依据并联电路电流特点,可求得通过电阻R2的电流为I2=I-I1=0.5A-0.2A=0.3A;
依据并联电路电压特点,可求得电阻R2两端的电压,即电源电压为U0=U1=U2=I2R2=0.3A×20Ω=6V;
应用“欧姆法”,可求得R1的阻值为 SKIPIF 1 < 0 ;依据电能的计算公式,可求得通电1min该电路消耗的总电能为 SKIPIF 1 < 0 。
【考场试手】
1、(2021 恩施州)如图所示电路中,开关闭合后,两电灯都发光,电表正常工作,一段时间后,由于灯L1短路(灯L2、电表不会烧坏),会有下面哪种情况发生( )
A. 电流表示数变小 B. 电压表无示数
C. 电压表示数不变 D. 电压表示数变大
【答案】B
【解析】本题为因电路故障引发的电表变化问题。应用“导线法”分析电路可知,灯泡L1与L2串联,电压表测L1两端的电压,电流表测电路电流。已知灯L1短路(灯L2、电表不会烧坏),并联电路发生短路即为“全短路”,因而电压表也被短路,示数变为零,电路实质变化为只有L2的基本电路。依据串联电路电阻特点分析可得,电路中总电阻变小,应用“欧姆法”分析可知,电路中电流变大,即电流表的示数变大,所以A、C、D错误;B正确;故,选B。
2、(2022 武汉)如图所示的电路中,电源电压U保持不变。①只闭合开关S和S3,调节滑动变阻器的滑片,当电流表的示数为0.2A时,电压表V2的示数为1V;②只闭合开关S和S2,电压表V1和V2的示数分别为U1和U2,电流表的示数为I1;③只闭合开关S、S1和S3,将滑片移动到最左端时,电流表的示数为I2,此时电路的功率为P1;保持滑片位置不变,再闭合开关S2,电流表的示数变化了0.2A。此时电路的功率为P2;已知I1:I2=1:9,U1:U2=1:2,下列说法正确的是( )
A. U=6V B. I1=0.1A
C. R2=10Ω D. P1:P2=7:9
【答案】B
【解析】应用“导线法”分析电路可知,本题为典型的动态电路引起电表变化问题,问题比较复杂,可采用“欧姆法”列式,再借用数学方法,组方程组求解。只闭合开关S和S3时,R1与变阻器R串联,此时变阻器接入电路的阻值为 SKIPIF 1 < 0 ;电源电压为 SKIPIF 1 < 0 记为①式;只闭合开关S和S2时,R1、R2、R3串联,电压表V1测量R1两端电压,V2测量R2和R3的总电压,则有 SKIPIF 1 < 0 因为U1:U2=1:2,则有2R1=R2+R3记为②式; SKIPIF 1 < 0 记为③式;只闭合开关S、S1和S3,将滑片移动到最左端时,R1与R2并联则有 SKIPIF 1 < 0 记为④式;因为I1:I2=1:9,则有 SKIPIF 1 < 0 ;化简可得 SKIPIF 1 < 0 记为⑤式;组合①⑤为方程组可得,R1=2R2;R3=3R2,则有 SKIPIF 1 < 0 ;保持滑片位置不变,再闭合开关S2,R1、R2、R3并联,则通过R3的电流为0.2A,则有U=0.2A·R3=0.2A×3/2R1记为⑥式;组合①⑥为方程组可得U=3V;R1=10Ω;A错误;则有:R2=1/2R1=5Ω;R3=3/2R1=15Ω;C错误; SKIPIF 1 < 0 ;B正确; SKIPIF 1 < 0 ; SKIPIF 1 < 0 ;D错误;故,选B。
3、(2022 临沂)如图所示电路,闭合开关S1、S2,小灯泡L1和L2均正常发光,两电表都有示数。下列判断正确的是 ( )
A. 电流表A1只测量灯L2的电流
B. 电流表A2的示数比A1的大
C. 灯L1被短路时,L2正常发光
D. 仅断开S1只有一个表有示数
【答案】D
【解析】本题为电表测量对象,及变化类问题。应用“导线法”分析电路可知,闭合开关S1、S2,小灯泡L1和L2并联,电流表A1测量干路电流,A错误;电流表A2测量L1的支路电流,故A2的示数比A1的小,B错误;并联电路发生短路即为“全短路”,若灯L1被短路时,灯泡L2也被短路,L2无法正常发光,C错误;仅断开支路开关S1,只有灯泡L2接入电路,只有电流表A1有示数,D正确;故,选D。
4、(2022 福建)如图,电源电压保持不变,R为定值电阻。闭合开关S,将滑片P从右端向左端移动过程中,下列说法正确的是( )
A.V1和V2示数不变,A示数变大
B.V2和A示数的乘积先变大后变小
C.V1和A示数之比不变
D.V2和A示数之比变小
【答案】D
【解析】本题为滑动变阻器滑动引起电路中电表动态变化的问题。应用“删除法”分析电路可得,滑动变阻器与定值电阻串联,电流表测电路的电流,V2测电源电压,V1测变阻器两端的电压。将滑片P从右端向左端移动过程中,变阻器连入电路的电阻变小;应用串联电阻特点分析可知,电路的电阻变小,应用“欧姆法”分析可得,电流表示数变大,R两端电压变大,则V1示数变大,V2示数不变,A错误;因V2的示数等于电源电压保持不变,故V2和A示数的乘积变大,B错误; 应用“欧姆法”分析可知,V1和A示数之比,即变阻器连入电路的阻值也变小,C错误;应用“欧姆法”分析可得,V2和A示数之比即电路的总电阻,结合选项A分析可知,电路总电阻变小,D正确;故,选D。
5、(2021 宁夏)如图甲所示是一款雾霾浓度检测仪,其检测原理如图乙所示,R0是定值电阻,传感器R1的电阻随雾霾浓度的增大而减小.当雾霾浓度增大时,下列说法正确的是( )
A. 电压表示数变大,电流表示数变小 B. 电压表示数变小,电流表示数变大
C. 电压表示数变大,电流表示数变大 D. 电压表示数变小,电流表示数变小
【答案】C
【解析】本题为可变电阻引起电路中电表动态变化的问题。应用“删除法”分析电路可得,可变电阻传感器R1与定值电阻R0串联。由题意可得,当雾霾浓度增大时,传感器R1的电阻变小,依据串联电阻特点分析可知,电路总电阻变小,电源电压不变,由I=eq \f(U,R)可知,电路中电流变大,即电流表的示数变大;定值电阻R0的阻值不变,由U=IR可知,电压表的示数变大。因而ABD错误;C正确;故,选C。
6、 (2022 烟台)如图所示,电源电压不变,闭合开关S,电压表V1的示数为6 V,电压表V2的示数为2 V。下列说法中正确的是 ( )
A. L1两端电压为2 V
B. 电源两端电压为4 V
C. 断开开关,只将电压表V2换成电流表,则L1与L2串联
D. 断开开关,将两个电压表都换成电流表,则L1与L2并联
【答案】D
【解析】应用“删除法”分析电路可得,S闭合,灯泡L1与L2串联,电压表V1测量电源电压,即电源电压为U0=6 V,B错误;电压表V2测量L2两端电压,即U2=2 V,依据串联电路电压特点分析可知,灯泡L1两端的电压为U1=U0-U2=6 V-2 V=4 V,A错误;断开开关,只将电压表V2换成电流表,电流表测电路中的电流,电路成为只有L1接入的基本电路,C错误;断开开关,将两个电压表都换成电流表,V2处的电流表测量干路电流,V1处的电流表测量L2所在支路中的电流,灯泡L1、L2并联,D正确;故,选D。
7、(2022 扬州)在如图所示的电路中,电源电压6V,R1=12Ω。电压表量程为0~15V,电流表A量程为0~3A、A1量程为0~0.6A,闭合开关S,电压表的示数为 V。当滑动变阻器的滑片P向左移动时,电流表A的示数 ,电压表示数与电流表A1示数的比值 (选填“变大”、“不变”或“变小”)。为确保电表安全,R2连入电路的阻值最小为 Ω。
【答案】 6 变大 不变 2.4
【解析】应用“删除法”分析电路可得,S闭合,定值电阻R1与变阻器R2并联,电压表测电源电压,而电源电压恒定为6V,所以电压表示数为6V。由图可知,电流表A测干路上的总电流,而A1测通过电阻R1的电流,根据并联电路各支路独立工作互不影响的特点,移动滑片P对电流表A1的示数没有影响,只对A的示数有影响,当滑片P向左移动时,滑动变阻器阻值变小,通过滑动变阻器所在支路的电流变大,应用并联电流特点分析可得,此时干路上电流表A的示数也要增大,而电流表A1的示数和电压表的示数均不变,所以电压表示数与电流表A1的示数的比值,即定值电阻的阻值不变。电流表A的示数等于电流表A1的示数加上通过滑动变阻器的电流,而电流表A的示数即为通过电阻R1的电流,应用“欧姆法”可求得,通过电阻R1的电流为 SKIPIF 1 < 0 ;保证电流表A1安全的情况下,允许通过它的最大电流为它所能测量的最大值,即3A ,所以通过滑动变阻所在支路器的最大电流为IP=3A -0.5A=2.5A,因而滑动变阻器接入电路的最小阻值为 SKIPIF 1 < 0 。
8、(2022 南充)如图所示的电路中,电源两端电压不变,当甲乙都为电流表时,只闭合开关S1,R1与R2两个电阻是 联(选填“串”或“并”),此时甲乙两表的示数比是2∶3;如果把甲乙全部换成电压表,再闭合S1和S2,则甲、乙两表示数之比是 。
【答案】并 3∶1
【解析】本题为电表的动态变化类问题,电表位置不变,改变电表类型,分析相关电流电压变化情况。此类题解决的关键仍然是分析电路,明确电路的连接方式。应用“删除法”分析电路,当甲、乙都是电流表,只闭合S1时,R1与R2并联,电流表甲测量通过R2的电流,电流表乙测量干路中的总电流;已知此时甲、乙两表的示数之比为I2∶I总=2∶3。应用并联电路电流特点分析可知,通过R1所在支路的电流和通过R2所在支路的电流之比为I1∶I2=(I总-I2)∶I2=(3-2)∶2=1∶2;依据“并联法”之“反比”特点分析可得,两电阻的阻值之比为R1∶R2=I2∶I1=2∶1;应用“删除法”分析电路,当甲、乙都是电压表,闭合S1和S2时,R1与R2串联,电压表甲测量的是电源电压,电压表乙测量R2两端的电压;依据“串联法”之“正比”特点分析可得,两电阻两端的电压之比为U1∶U2=R1∶R2=2∶1,因而电压表甲、乙的示数之比为U甲∶U乙=U0∶U2=(U1+U2)∶U2=(2+1)∶1=3∶1。
9、(2022 安徽)如下图,电源电压保持不变,a是从电压表的负接线柱引出的导线接头。a与b处相接时,电压表示数为6.0V;使a与b处断开,然后与c处相接,闭合开关S后,电压表示数为4.5V,这时灯泡L2两端的电压为 V。
【答案】1.5
【解析】本题为电压表的动态连接问题,先应用“删除法”分析电路可知,S闭合时,灯L1和L2串联,当a接b时,电压表与电源并联。应用“接线法”分析可得,此时电压表测量的是电源电压,示数为U0=6V,即灯L1和L2两端的总电压;a接c时,电压表测量的是灯L1两端的电压,示数为为U1=4.5V;可利用串联电路中电压的特点,求得此时灯L2两端电压为U2=U0﹣U1=6V﹣4.5V=1.5V。
10、 (2021 贺州)如图甲所示的电路中,L1两端的电压为U1=3.7 V,L2两端的电压如图乙所示,则L2两端的电压U2=________V,电源电压U=________V.
【答案】 2.3 6.0
【解析】应用“删除法”分析电路可知,S闭合时,L1与L2串联,电压表测L2两端的电压。分析图乙信息可知,电压表选择的是0~3 V的量程,分度值为0.1 V,其示数为2.3 V,即L2两端的电压为U2=2.3 V;已知L1两端的电压为U1=3.7 V,依据串联电压特点,可求得电源电压为U0=U1+U2=3.7 V+2.3 V=6.0 V.
【原创预测】
1. (原创预测)如图电路,R标有“20Ω 2A”字样,当闭合S、S1,P在b端时,电流表示数为0.6A,电压表示数为3V;当闭合S、S2,P向a滑动时,读得电流表示数为0.4A,电压表示数为8V;当开关都闭合,P在变阻器某处时,电流表示数为1.5A,电压表示数为6V;则,下列判断不正确的是( )
A. 为保证电路元件的安全, EQ \\ac(○,V)与 EQ \\ac(○,A)均应使用大量程接入
B. 当闭合S、S2,P在b端时,电路消耗的总功率为5.625W
C. 当S、S1、S2均闭合,P在滑动过程中,电压表示数可能为15V
D. 当S、S1、S2均闭合,P在滑动过程中,电流表示数可能为3A
【答案】C
【解析】本题为动态电路综合类题,综合了电表问题,解决的关键仍然是先判断电路的连接方式,再依据对应特点分析求解。应用“删除法”分析电路可得,当闭合S、S1,P在b端时,电路为R1与变阻器R3的最大阻值串联,电压表测R1两端电压,已知“电流表示数为0.6A,电压表示数为3V”,应用“欧姆法”可求得,定值电阻R1的阻值为 SKIPIF 1 < 0 ;依据“串联法”之“正比”特点,有 SKIPIF 1 < 0 ,则变阻器两端电压为U3=4U1=4×3V=12V,因而电源电压为U0=U1+U3=3V+12V=15V;当闭合S、S2,P向a滑动时,电路为R2与变阻器R31的一定阻值串联,电压表测R2两端电压,已知“电流表示数为0.4A,电压表示数为8V”,应用“欧姆法”可求得,定值电阻R2的阻值为 SKIPIF 1 < 0 ;若此时P在b端时,即变阻器阻值最大为R3=20Ω,依据串联电阻特点可知,此时电路总电阻为R总=R2+R3=20Ω+20Ω=40Ω;应用“欧姆法”结合电功率计算公式可得,此时电路消耗的总功率为 SKIPIF 1 < 0 ,B正确,不符合题意;依据两种情况下电流表与电压表的示数特点可得,A正确,不符合题意;当开关都闭合,P在变阻器某处时,电路为R1与R2并联后与一定阻值的R3串联,先应用“并联法”求得R1与R2并联后总电阻为 SKIPIF 1 < 0 ,若电压表示数为最大I大=3A,则并联部分两端最大电压为U并大=I大R并=3A×4Ω=12V;若超过此示数,则电流表示数将超过量程而损坏,C错误,符合题意;D正确不符合题意;故,选C。
2.(原创预测)“安培小组”的同学们在研究灯泡发光情况时组装了如下电路,L1标有“6V 3W”,L2看不清标识,只模糊看见“6 ”字样。若S闭合后,V的示数为6V,A2的示数为1.5A。请你帮他们推断出A1的示数为 ;L2的完整标识应该为“ ”。
【答案】1A “6V 6W”
【解析】应用“删除法”分析电路可知,L1与L2并联,A1测L2支路电流,A2测干路电流;已知S闭合后,V的示数为6V,表明电源电压U0=6V;依据铭牌信息可知,灯L1与L2均能正常发光;应用“欧姆法”结合电功率计算公式可得,灯L1的电阻为 SKIPIF 1 < 0 ;通过灯L1的电流为 SKIPIF 1 < 0 ,已知A2的示数为1.5A,依据并联电流特点可知,通过灯L2的电流为 SKIPIF 1 < 0 ,因而A1的示数为1A;则,灯L2的实际功率,即其铭牌功率为 SKIPIF 1 < 0 ,因而灯L2的完整标识应该为“6V 6W”。
考点整合
电流表
电压表
标记
A
V
电路符号
EQ \\ac(○,A)
EQ \\ac(○,V)
连接方式
必须与用电器串联
应该与用电器或电源并联
电阻特点
相当于导线,电阻约为0
相当于断路,约为绝缘体
电路特点
串联电路
①示数大小决定于电压、电阻
②示数大小与电路位置无关
①电源电压等于各部分电路两端电压之和
②电源电压按定律原则分配给各串联用电器
并联电流
①支路电流由干路汇合而成
②干路电流等于各支路电流之和
①示数大小决定于电源电压
②示数与支路不同无关
常见故障
故障
无示数
示数异常
无示数
示数异常
原因
串联部分有断路
接线错误
①并联部分发生短路
②并联之外部分有断路
接线错误
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