九年级上册物理 电流和电路(培优篇)(Word版 含解析)

九年级上册物理电流和电路（培优篇）（Word版含解析）
一、初三物理电流和电路易错压轴题（难）
1．进一步探究
电容器是电气设备中的重要元件，是储存电荷的装置。

通常简称其容纳电荷的本领为电容，用字母C表示，单位为法拉，用字母F表示。

两个相距很近又彼此绝缘的平行金属板形成一个最简单的电容器，在电路中用表示。

(1)如图，闭合开关，电容的两个极板将带等量异种电荷，这个过程叫电容器充电。

充电过程中，经过开关的电流方向是______（选填“从A到B”或“从B到A”）。

改变电源电压，电容器所带电荷量Q也发生改变，实验数据如下表。

电压U/V282
电荷量Q/C4×10-36×10-32×10-35×10-3
电容C/F2×10-30.75×10-31×10-32×10-3
(2)分析数据可知，电容C与电容器两端电压U及电荷量Q的关系式为：C=______。

(3)请把表格补充完整______。

(4)电容的大小不是由带电量或电压决定的，常见的平行板电容器，电容决定式为
S
C
d
ε
=
（ε是一个常数，S为极板面积，d为极板间距离）。

多电容器串联时，
12
1111
=
n
C C C C
++…，（C表示总电容，C
1、C2.……C n表示各电容器的电容）。

现有两个极板面积分别为S1、S2，极板间的距离分别为d1、d2的平行板电容器串联接到电压为U的电源上，则总电容C=______，总共能够储存的电荷量为______。

【答案】B到A
Q
C
U
= 2.5V 12
1221
S S
S d S d
ε
+
12
1221
S S
d d
U
S S
ε
+
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]充电过程中负电荷从A运动到B，正电荷从B运动到A，则根据电流方向的规定，经过开关的电流方向为B到A。

(2)[2]由表中数据可知
3-3210F 2V 410C -⨯⨯=⨯
3-30.7510F 8V 610C -⨯⨯=⨯
3-3110F 2V 210C -⨯⨯=⨯
即
Q CU =
则
Q C U =
(3)[3]根据上题所得公式Q U C
=，将表中数据带入可得 33510C 2.5V 210F
Q U C --⨯===⨯ (4)[4][5]现有两个极板面积分别为S 1、S 2，极板间的距离分别为d 1、d 2的平行板电容器串联接到电压为U 的电源上，电容决定式为
S C d ε=
则 111S C d ε= 222
S C d ε=
因为多电容器串联时 121111=n
C C C C ++… 则
12
111=C C C + 带入12C C 、可得
121221S S C S d S d ε=
+
则总共能够储存的电量为 121221U
S S S d C S d Q U ε+==
2．在用电压表、电流表测量小灯泡电功率的实验中，灯泡上标有“2.5V”的字样．
（1）测量小灯泡电功率的实验的原理是______________；小张根据电路图连接如图甲所示
的实验电路，小王检查后发现有一根导线连接有错误，请你在这根导线上打“×”，并用笔画线代表导线，画出正确的连线。

___
（2）电路改正后，小张闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，而电压表示数接近3V，取下灯泡，两表的示数仍然不变，出现故障的原因可能是____________________。

（3）故障排除后，开始进行实验，小王根据测出的数据，在图乙中画出了小灯泡的电流、电压变化的关系图像，由此可以判断，小灯泡的额定功率为______W。

此次实验中，使用滑动变阻器的目的是_________________。

（4）根据图乙还可以判断，小灯泡的电阻随电压的增大逐渐____________，原因是_____________________。

【答案】P=UI图略小灯泡断路0.75W改变（调节）灯泡两端的电压增大灯丝由金属制成，金属的电阻随温度的升高而增大
【解析】（1）测量小灯泡电功率的实验的原理是P=UI；电路图连接如图：
闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，说明电路中的开路的地方，而电压表示数接近3 V，取下灯泡，两表的示数仍不变，说明开路的地方在电灯处，即小灯泡断路；
当电压为额定电压2.5V时，对应的电流值为0.3A，则电功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W；使用滑动变阻器的目的是改变（调节）灯泡两端的电压；
（4）当小灯泡的电压升高时，实际功率也变大，温度升高，对于小灯泡的灯丝的电阻会变大
3．在“用伏安法测电阻”的实验中：
（1）实验原理是_______________________。

（2）在下左图中将滑动变阻器正确连入电路（未知电阻大于5Ω）（_______）
（3）如某次测量中，老师只提供了下列器材：电压恒定的电源一个（电压未知）、电流表一只、定值电阻R 0一个（电阻已知）、单刀开关两只、导线若干。

测待测电阻R X 的值，请用给定的器材（可不用完）按下列要求完成实验：
①、在上右图的虚线框内画出你设计的电路图（____）
②、扼要写出实验的主要步骤（指出物理量的名称并用相应的符号表示）
a___________________________________________________.
b___________________________________________________. ③、R X 的数学表达式为：R X =_________________（用所测量的物理量及相应的符号表示）。

【答案】U R I =
闭合S 1断开S 2，读出电流表A 的示数I 0 闭合
S 2断开S 1，读出电流表A 的示数I X 00x x x
R I R U I I =
= 【解析】
【详解】
第一空．在“用伏安法测电阻”的实验中，用到的实验原理是U R I
= ； 第二空．本题主要确定电流表的量程和滑动变阻器的接线柱：电源由2节干电池组成，电压为3V ，未知电阻大于5Ω，根据欧姆定律求出电流为3V =0.6A 5Ω
U I R == ，确定电流表的量程为0~0.6A 。

滑动变阻器有四个接线柱，应遵循一上一下接入电路，如下图 ；
第三空． R 0与R x 并联，电流表在干路上，各支路上各有一个开关控制。

首先闭合R x 支路开关，测电流I x ，断开R x 支路开关，再闭合R 0支路开关，测电流I 0如图：
；
第四空．闭合S 1断开S 2，读出电流表A 的示数I 0，则可得电源电压为00U I R = ； 第五空．闭合S 2断开S 1，读出电流表A 的示数I X ，则可得x x R U I =
； 第六空．由操作步骤a ，b 可得00x x x
R I R U I I ==。

4．有一阻值恒定的电阻元件，额定功率P 额=6W ，额定电压在10V ～19V 之间．若要正确使用该元件，应先知道其额定电压．实验室里有如下器材：一个蓄电池（电压约为6V ）、一个电流表（量程：0～0.6A 和0～3A ）、一个定值电阻R 0=10Ω，两个单刀开关、导线若干．请你用上述器材测出该元件的额定电压．
（1）猜想与假设：根据欧姆定律I =U /R ，电功率P=UI ，只要我们测出元件电阻的阻值，进
而就可计算出其额定电压．
（2）设计实验：
a．该元件的额定电流不超过___A．为提高测量的精确度，电流表应选量程_____A．b．根据实验器材请把你设计的电路图画在方框中．___________
（3）进行实验：请按照你设计的电路图补全以下实验步骤，并写出测量的物理量及其对应的符号．
a．连接电路；b．_______________________；c．_______________________________；d．断开开关，整理器材．
（4）用测量的物理量和已知物理量的符号表示出额定电压：U额=_________________．
【答案】0.6 0～0.6A 闭合S1，断开S2，记下电流表示数I1闭合
S1和S2，记下电流表示数I210
21
P I R
I I
额
【解析】
试题分析：（2）①由题意知电阻元件的额定功率为P额=6W，假设额定电压最小为
U min=10V，则额定电流最大为I=P额/U min=6W/10V=0.6A，所以电流表的量程选0～0.6A；②将电阻元件与R0并联，两个开关一个连在干路上、一个连在其中的一条支路上，电流表测量干路电流，如图所示．
（3）实验步骤：b、闭合S1，断开S2，记下电流表示数I1；则电源电压为U=I1R0．c、闭合S1和S2，记下电流表示数I2；即为干路电流．
（4）只闭合S1时，仅R0接入电路，通过R0的电流为I1，则电源电压为U=I1R0①；当开关都闭合时，R0与R1并联接在同一电源上，通过R0的电流不变为I1，则通过R1的电流I R1=I2﹣I1，U= I R1R1=（I2﹣I1）R1②；由①②得，则．考点：额定电压测量实验探究过程
5．如图是一个模拟交通路口红绿灯工作的实验电路，请你用笔画线代替导线，只添加两根导线，实物电路图补充完整．要求：红灯亮时，黄灯和绿灯都不亮；当红灯灭时，黄灯和绿灯可以分别亮一盏．
【答案】
【解析】
由题意知红灯亮时，黄灯和绿灯都不亮； 当红灯灭时，黄灯和绿灯可以分别亮一盏．说明三盏灯互不影响，也就是说三盏灯是并联；结合实物图，S1是控制红灯和黄灯；S2控制绿灯和黄灯，故连接电路图如图．
6．为了验证并联电路的电流特点，小薇设计了如图丁所示的电路进行实验。

(1)在连接电路时，开关应处于__状态；
(2)小薇先将电流表接在1L 所在的支路，闭合开关后，观察到灯2L 发光，但灯1L 不发光，电流表的示数为零，电路可能存在的故障是：__；
(3)排除故障后，她测出了1L 、2L 支路和干路上的电流分别为1I 、2I 和I ，电流表示数如图甲、乙、丙所示，可读出：10.5I A =，2I =__A ，I =__A ；根据测量结果，在误差允许范围内你认为并联电路中干路电流和各支路电流的关系是：__；（写出关系式即可）
(4)为了验证结论的普遍性，小薇采用了更换不同灯泡继续实验的方法进行验证，你还可以
采用的方法是：__。

【答案】断开 1L 或电流表断路 0.52 1 12I I I =+ 用改变电源电压继续实验的方法进行验证
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]为了保护电路，连接电路之前，开关应该是断开的。

(2)[2] 灯2L 发光，但灯1L 不发光，电流表的示数为零，说明1L 支路不可能短路，只能是断路，即电路可能存在的故障是1L 或电流表断路。

(3)[3][4][5]由图可知，乙电流表的量程为0~0.6A ，分度值为0.02A ，则20.52I A =；丙电流表的量程为0~3A ，分度值0.1A ，则1I A =；根据测量结果可知，在误差范围内12I I I =+。

(4) [6]为了验证结论的普遍性，改变电路中的电流还可以采用的方法是用改变电源电压继续实验的方法进行验证。

7．某实验小组想探究并联电路中电流的规律，晓丹同学猜想：并联电路中各支路电流相等．她设计了如下右图所示的电路，准备测量a 、b 、c 三处的电流，并从实验室取来电流表3只、灯泡2只、开关1个、电池和导线若干进行实验．
（1）画好电路图后，晓丹同学开始连接电路，在连接电路过程中，开关应该是_____的． 检查电路连接无误后，她开始实验，并读出电流表示数记录在表格中．
Ib/A
Ic/A Ia/A
0.18
0.18 0.36
晓丹同学分析数据后得出结论：并联电路中各支路电流相等．
（2）晓丹得出错误的实验结论，主要原因是_____．
（3）请你对接下来的实验提出改进措施（一条即可）_____．
【答案】断开 选用规格相同的（或电阻相同）灯泡进行实验 换用不同的灯泡进行实验，多次测量获得多组数据等
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]为保护电路安全，在连接电路过程中，开关应该是断开．
（2）[2]两灯泡并联，灯泡两端电压相同，通过灯泡的电流相等，这说明所选用的灯泡规格相同（或电阻相同），从而得出了错误的结论，为得出普遍结论，应采用不同规格的灯泡进行实验．
（3）[3]为得出普遍结论，换用不同规格的灯泡进行实验，且在电路中接入滑动变阻器或改变电源电压进行多次测量获得多组数据等．
8．小明利用空易拉罐做了几个物理小实验：
(1)如图甲所示，在易拉罐中注人少量的水，用酒精灯对易拉罐加热，待罐口出现白雾时，将罐口堵住，撤去酒精灯，让易拉罐冷却，观察到易拉罐变瘪了，这一现象说明了_____的存在；
(2)如图乙所示，用易拉罐制作一个简易针孔照相机：在易拉罐底部中央戳一个小孔，将易拉罐的顶部剪去后，蒙上一层半透明的塑料薄膜，用它观察窗外景物时，在塑料薄膜上能看到窗外的景物成倒立的_____（选填“实像”或“虚像”），形成的原理是光的_____；
(3)如图丙所示，将两个易拉罐平行放置在水平桌面上，为了能让两易拉罐间距离增大，可以吸管按图中箭头_____（选填“A”或“B”）所示的方向用力吹气；
(4)如图丁所示，用塑料薄膜擦过的塑料管靠近易拉罐，易拉罐_____（选填“可能”或“不可能”）被吸引。

【答案】大气压实像直线传播 B 不可能
【解析】
【详解】
(1)[1]水吸热汽化生成水蒸气，水蒸气把易拉罐内的空气排出，封住罐口，停止加热，罐内气体温度降低，气体压强减小，小于大气压，大气压将易拉罐压瘪，易拉罐被压瘪了，可以表明大气压的存在。

(2)[2][3]由题意可知，用易拉罐制成的针孔照相机的原理就是小孔成像，由光的直线传播可知小孔成的像是倒立的实像。

(3)[4]为了能让两易拉罐间距离增大，可以用吸管按图中箭头B所示的方向用力吹气使得易拉罐的右侧空气流动加快，气压减小易拉罐向右运动，从而使两易拉罐间距离增大。

(4)[5]塑料薄膜与塑料管摩擦不会使塑料管带电，因为他们是同种物质，原子核对电子的束缚能力相同，不会有电子转移；因此塑料模和塑料管都不会带电，故塑料膜擦过的塑料管不可能吸引易拉罐。

9．小兰家前段时间通过天猫购物平合新买了一合某品牌双门冰箱，如图甲所示．
（1）商家将冰箱送到小兰家后，根据父母的要求，送货工人将冰箱放到厨房的某个位置便离开了．小兰感觉冰箱放置的并没有水平，于是她准备了铁钉、细线和量角器，通过实验检验冰箱是否水平并进行有效调整，步骤如下：
a．她先利用细线和铁钉自制一个重垂线，这是利用重力的方向是_____．
b．她将量角器的底边与冰箱的侧面的顶边重合，再将重垂线吊在量角器的圆心，通过观察_____，确定冰箱是否放置水平；
c．在爸爸的帮助下，通过调节冰箱底部的调节脚将冰箱调整水平．
（2）如图乙所示是这台电冰箱的简化电路图．图中M是电冰箱压缩机内的电动机，L是电冰箱内的照明灯．下列判断正确的是_____．
A．S1闭合、S2断开时，照明灯与电动机并联
B．S1、S2都闭合时，照明灯与电动机串联
C．关上冰箱门时、S1自动断开，使得照明灯熄灭
D．冰箱内温度降低到设定温度时，S1自动断开，电动机停止工作
（3）小兰仔细阅读了冰箱使用说明书，按要求放置的冰箱与墙之间要保持一定的距离．为什么冰箱不能紧贴着墙放置呢？小兰经过思考提出了以下猜想：
猜想一：冰箱按要求放置可能会降低冰箱内的温度
猜想二：冰箱按要求放置可能会减少冰箱消耗的电能
a．为了验证猜想一，小兰用温度计测量冰箱冷藏室的温度．但测量时发现，由于冰箱冷藏室的温度与室温相差较大，温度计从冰箱内取岀读数时示数迅速变化．为了使温度计从冰箱内取出读数时示数变化不明显，她可以_____（请你为她设计一种可行性方案）．小兰通过该方案分别测出冰箱在不同放置情况时冷藏室的温度，发现温度计示数几乎一样，这说明猜想一是_____的（选填“正确”或“错误”）．
b．为了验证精想二，小兰用电能表测出冰箱在不同放置情况下消耗的电能．测量时，除冰箱位置不同外，应控制冰箱内外工作环境、工作电压、通电时间相同，并且还应该
_____．小芳通过比较测量结果验证了猜想二是正确的．
【答案】竖直向下重垂线与量角器90°刻度线是否重合 D 把温度计放入盛水的杯中放入冰箱中错误断开家中其它用电器
【解析】
【详解】
（1）a．她先利用细线和铁钉自制一个重垂线，这是利用重力的方向是竖直向下的；b．她将量角器的底边与冰箱的侧面的顶边重合，再将重垂线吊在量角器的囻心，通过观察重垂线与量角器90°刻度线是否重合，可确定确定冰箱放置水平；
（2）A．开关S1闭合、S2断开时，照明灯不工作，只有电动机工作，故A错误；
B．开关S1、S2都闭合时，照明灯L与电动机M并联，故B错误；
C．关上冰箱门时，S2自动断开，照明灯熄灭，故C错误；
D．冰箱内温度降低到设定温度时，S1自动断开，电动机停止工作，这是压缩机工作的一般原理；故D正确．
（3）a．因水的比热容较大，吸收相同的热量，温度变化不明显，故为了使温度计从冰箱内取出读数时示数变化不明显，她可以把温度计放入盛水的杯中放入冰箱中；小兰通过该方案分别测出冰箱在不同放置情况时冷藏室的温度，发现温度计示数几乎一样，这说明猜想一是错误的；
b．为了验证精想二，小兰用电能表测出冰箱在不同放置情况下消耗的电能．测量时，除冰箱位置不同外，应控制冰箱内外工作环境、工作电压、通电时间相同，并且还应该断开家中其它用电器，小芳通过比较测量结果验证了猜想二是正确的．
10．皮皮和壮壮要探究并联电路电流规律．
（1）图甲是皮皮同学设计的实验电路图．他在测量C点干路电流时连接的实物图如图乙所示，其中有一根导线连接错误，请用×在错误导线上标出，并用笔画线代替导线在图中画出正确的连线__________．
（2）皮皮同学在测量中发现电流表的指针偏转如图丙所示，原因是________________．（3）为能进行多次实验，壮壮同学在干路中串联了一个________，从而得到了三组实验数据，如下表所示．壮壮同学发现皮皮记录的数据中的0.80A是错误的，原因是皮皮在读数时___________．
（4）皮皮和壮壮的实验设计有一不足之处，你认为改进方法是：___________________．
【答案】电流表正负接线柱接反了滑动变阻器按
0A—3A量程读数换用两个不同规格小灯泡再次进行实验
【解析】
【分析】
【详解】
（1）由图乙可知，电流表与灯L1串联了，电流表测通过灯泡L1的电流．要测量C点干路电流，电流表应串联在干路上，将连接灯泡L2左接线柱和电流表负接线柱的导线改接到灯泡L2左接线柱和电流表“0.6”接线柱，连图如下：
（2）在测量中发现电流表的指针反向偏转，则说明电流表正负接线柱接反了．
（3）变阻器串联在电路中可以改变电路中的电流和电压，因此为能进行多次实验，在干路中串联一个滑动变阻器即可．
壮壮同学发现皮皮记录的数据中的0.80A是错误的，原因是电流表选用的量程是0~0.6A，读数时却按0~3A量程．
（4）由实验数据可知，通过灯泡L1、L2的电流总是相等的，说明他们的实验设计选用的灯泡规格相同，不具有普遍性．因此为得到普遍性结论，应换用两个不同规格小灯泡再次进行实验．
【点睛】
本题考查探究并联电路电流规律，考查了电路的连接，电流表的正确使用以及实验设计的科学性，注重了过程与方法的考查，是典型题目．。