北京市山谷学校物理电流和电路(培优篇)(Word版 含解析)
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北京市山谷学校物理电流和电路(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
1
11
S C d ε= 2
22
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
12
1221
S S C S d S d ε=
+
则总共能够储存的电量为
121221
U
S S S d C S d Q U ε+==
2.在探究“并联电路各支路中的电流与干路电流的关系”时,小明同学在实验室选取:电流表3只,灯泡2只,开关1个,干电池,导线若干.
(1)请你帮助小明设计一个能够同时测量出支路和干路电流的电路,把你设计的实验电路图画在方框内.
(______)
(2)小明同学按照电路图连接实物,把最后一根导线连接完毕后,看到灯泡立即发光,一个电流表指针向零刻度的左边偏转.小亮认为在实验操作中有两处错误,其中一处是
_____,还有一处是_____.
(3)小明排除故障后开始实验,正确得出电流表示数如表
实验次数I1/A I2/A I3/A
1 0.100.20 0.30
分析表格中的数据,小明发现并联电路干路中的电流和支路中的电流关系是_____(可用字母表达式表示).但为了使实验结论更具科学性,请你提出一条合理化建议:_____.
【答案】连接电路的过程中,开关没有断开电流表的接线柱接
反了 I3=I1+I2更换不同的灯泡进行多次实验
【解析】
【分析】
(1)连接电路时,开关应断开;(2)电流表串联在电路中,电流要正进负出;(3)多次实验找出普遍性规律;
【详解】
(1)从电源正极依次串联开关、灯泡L1、电流表A1、电流表A回到电源负极,然后将灯泡L2和电流表A2串联后并联在灯泡L1和电流表A1两端,如下图所示:
(2)把最后一根导线连接完毕后,看到灯泡立即发光,说明连接电路的过程中,开关没有断开;一个电流表指针向零刻度的左边偏转,说明电流表的接线柱接反了.
(3)由表中数据分析可以知道,并联电路中干路电流等于各支路电流之和,即I3=I1+I2
一组实验数据具有偶然性,要得到普遍规律,需多次实验得到多组实验数据,因此需更换不同的灯泡进行多次实验.
3.某小组同学通过自学得知:在两种金属组成的回路中,如果使两个接触点的温度不同,便在回路中将会出现电流.为了验证和探究其中规律,该小组利用铁丝和铜丝两种导线组成图(a)所示的闭合回路,并将相连的两个交叉点A、B分别置于烧杯中和酒精灯上方.做了如图(a)、(b)、(c)、(d)所示的四次实验.请仔细观察图中的装置、操作和现象,归纳得出初步结论.
(1)分析比较图中(a)(b)两图中的装置、操作和现象,归纳得出初步结论:当相互连接的两种金属丝的材料不变时,接触点之间的温度差越小,电路中的电流________.(2)分析比较图中(a)(c)两图[或(b)(d)两图],发现当相互连接的两种金属丝的材料相同,金属导线接触点之间的温度差也相同,且用酒精灯对金属导线中部进行加热时,闭合回路中的电流表示数________(选填“变大”、“不变”或“变小”).据此可得出初步结论:当相互连接的两种金属丝的材料相同,金属导线接触点之间的温度差也相同时,电路中的电流大小与金属导体中部温度高低________.
【答案】越小不变无关
【解析】
【分析】
【详解】
(1)比较a、b两次实验可知,当相互连接的两种金属丝的材料不变时,(a)中冰水混合物与酒精灯火焰的温度差比较大,电流表示数大;(b)中开水与酒精灯火焰的温度差较小,电流表的示数小,故可得出的结论为:当相互连接的两种金属丝的材料不变时,接触点之间的温度差越小,电路中的电流越小;(2)分析比较图中(a)(c)两图(或(b)(d)两图),发现当相互连接的两种金属丝的材料相同,金属导线接触点之间的温度差也相同,且用酒精灯对金属导线中部和最长处进行加热时,闭合回路中的电流表示数相同,据此可得出初步结论:当相互连接的两种金属丝的材料相同,金属导线接触点之间的温度差也相同时,电路中的电流大小与金属导体中部温度高低无关.
【点睛】
根据图示判断两个接触点的温度差,然后比较实验中电流表的示数,并与已有的结论对比.
4.小明利用如图所示的电路“探究串、并联电路中电流的关系“.