高中物理鲁科版选修3-1 练习串联电路和并联电路Word版含解析

　串联电路和并联电路
/基础巩固
/1(多选)三个阻值都为12 Ω的电阻,它们任意连接、组合,总电阻可能为(　　)
A.4 Ω　　　B.24 Ω　　　C.8 Ω　　　D.36 Ω
解析:共有四种组合,三个串联:总电阻为36 Ω;三个并联:总电阻为4 Ω;两个串联再跟第三个并联:总电阻为8 Ω;两个并联再跟第三个串联,总电阻为18 Ω。
答案:ACD
/2一个电流表的满偏电流Ig=1 mA,内阻为500 Ω,要把它改装成一个量程为10 V的电压表,则应在电流表上 (　　)
A.串联一个10 kΩ的电阻
B.并联一个10 kΩ的电阻
C.串联一个9.5 kΩ的电阻
D.并联一个9.5 kΩ的电阻
解析:把一个电流表改装成一个电压表,要串联一个电阻,可知选项B、D错误。通过电流表的电流为Ig时,电流表表头两端的电压
Ug=IgRg=1×10-3×500 V=0.5 V
串联电阻R分担的电压
UR=U-Ug=10 V-0.5 V=9.5 V
所以串联电阻的阻值
R=
??
??
??
g
=
9.5
1×1
0
-3
Ω=9.5 kΩ,选项C正确,A错误。
答案:C
/3如图所示,电路电压保持不变,当开关S断开时,电流表A的示数为0.6 A,当开关S闭合时,电流表的示数为 0.9 A,则两电阻阻值之比R1∶R2为(　　)
/
A.1∶2 B.2∶1 C.2∶3 D.3∶2
解析:S由断开到闭合,电路由R1的基本电路变为两电阻的并联电路,因为电源电压不变,所以R1中的电流不变,仍为0.6 A;然后根据电流表示数和R1的电流,并结合并联电路电流的规律求出通过另一个电阻中的电流,最后根据并联电路的电流分配关系进行计算即可。
答案:A
/4如图所示的甲、乙两个电路,都是由一个灵敏电流表G和一个变阻器R组成,它们之中一个是测电压的电压表,另一个是测电流的电流表,那么以下结论正确的是(　　)
/
A.甲表是电流表,R增大时量程增大
B.甲表是电流表,R增大时量程减小
C.乙表是电压表,R增大时量程减小
D.上述说法都不对
解析:电压表电阻分压,串联;电流表电阻分流,并联。所以甲表为电流表,乙表为电压表。并联电路电阻大时分流少,所以R增大时量程减小;串联电路电阻大时分压多,所以R增大时量程增大。
答案:B
/5如图所示,4只电阻串联于某电路中,已测出UAC=9 V,UBD=6 V,R2=R4,则 UAE为(　　)
/
A.3 V　　　　 B.7.5 V
C.15 V D.无法确定
解析:四个电阻串联,根据电压关系可知
UAC+UBD=15 V=I(R1+R2+R3+R4)
已知R2=R4,UAC+UBD=UAE,可得UAE=15 V。
答案:C
/6在如图所示的电路中,U=8 V不变,电容器电容C=200 μF,R1∶R2=3∶5,则电容器的电荷量为(　　)
/
A.1×10-3 C B.6×10-3 C
C.6×10-4 C D.1.6×10-3 C
解析:因为R1、R2串联,所以两电阻间的电压值与电阻值成正比,则U1∶U2=R1∶R2=3∶5,又U1+U2=8 V,所以U1=3 V,U2=5 V。电容器与R2并联,所以UC=U2=5 V,所以 Q=CU=1×10-3 C,选项A正确。
答案:A
/7(多选)在如图所示的电路中,若ab端为输入端,AB为输出端,并把滑动变阻器的滑片置于变阻器的中央,则(　　)
/
A.空载时输出电压UAB=
??
????
2
B.当AB间接上负载R时,输出电压UAB<
??
????
2
C.AB间的负载R越大,UAB越接近
??
????
2
D.AB间的负载R越小,UAB越接近
??
????
2
解析:空载时A、B间的电压为总电压的一半,即 UAB=
??
????
2
,故A正确。当AB间接上负载R后,R与变阻器的下半部分并联,并联电阻小于变阻器总阻值的一半,故输出电压UAB<
??
????
2
,但R越大,并联电阻越接近于变阻器总阻值的一半,UAB也就越接近
??
????
2
,??越小,并联电阻越小,UAB就越小于
??
????
2
,故B、C正确,D错误。
答案:ABC
/8在图中,A、B两图分别为测灯泡电阻R的电路图,下述说法不正确的是(　　)
/
A.A图的接法叫电流表外接法,B图的接法叫电流表的内接法
B.A中R测>R真,B中R测C.A中误差由电压表分流引起,为了减小误差,就使R?RV,故此法测较小电阻好
D.B中误差由电流表分压引起,为了减小误差,应使R?RA,故此法测较大电阻好
解析:A图的接法叫电流表外接法,B图的接法叫电流表内接法,A正确;A图中,电压表测量值准确,又由于电压表的分流作用,电流表测量值偏大,根据欧姆定律R=
??
??
,电阻测量值偏小,即R测??
??
,电阻测量值偏大,即R测>R真,故B不正确;A图中,误差来源与电压表的分流作用,为了减小误差,应使R?RV,故此法测较小电阻好,C正确;B图中,误差来源与电流表的分压作用,为了减小误差,应使R?RA,故此法测较大电阻好,D正确。
答案:B
/9在如图所示的电路中,小量程电流表的内阻Rg=100 Ω,满偏电流Ig=1 mA,R1=900 Ω,R2=
100
999
Ω。
/
(1)当S1和S2均断开时,改装成的表是什么表?量程为多大?
(2)当S1和S2均闭合时,改装成的表是什么表?量程为多大?
解析:(1)S1和S2均断开时,电阻R1与小量程电流表串联,可组成较大量程的电压表,电压表的内阻RV=Rg+R1=1 000 Ω。所以,电压表两端的电压最高为U=IgRV=0.001×1 000 V=1 V。
即改装而成的电压表的量程为1 V。
(2)S1和S2均闭合时,电阻R1被短路,电阻R2与小量程电流表并联,组成较大量程的电流表。
当小量程电流表满偏时,通过R2的电流为
I2=
??
g
??
g
??
2
=
0.001×100
100
999
A=0.999 A。
故改装后电流表量程为
I2+Ig=0.999 A+0.001 A=1 A。
答案:(1)电压表　1 V
(2)电流表　1 A
/能力提升
/1现有半圆柱形导体材料,接成如图甲、乙所示的两种形式,则两种接法的电阻之比R甲∶R乙为(　　)
/
A.1∶1 B.1∶2 C.2∶1 D.1∶4
解析:将甲图半圆形导体材料看成两个
1
4
圆的并联,则乙图中可以看成两个
1
4
圆的串联,设每
1
4
圆的电阻为R,则甲图中电阻R甲=
??
2
,乙图中电阻R乙=2R,故R甲∶R乙=1∶4。
答案:D
/2(多选)如图所示,R1=6 Ω,R2=3 Ω,R3=4 Ω,接入电路后,关于这三只电阻的判断正确的是(　　)
/
A.电流之比I1∶I2∶I3=4∶3∶6
B.电压之比U1∶U2∶U3=1∶1∶2
C.功率之比P1∶P2∶P3=1∶2∶6
D.功率之比P1∶P2∶P3=6∶3∶4
解析:由电路结构可迅速判断出U1=U2,I1+I2=I3,
R1、R2并联部分阻值R12=
??
1
??
2
??
1
+
??
2
=
3×6
3+6
Ω=2 Ω
则
??
1
??
3
=
??
12
??
3
=
2
4
=
1
2
,即U1∶U2∶U3=1∶1∶2
电流之比I1∶I2∶I3=
1
6
∶
1
3
∶
2
4
=1∶2∶3
判断功率之比可利用P=UI或P=I2R,也可利用P=
??
2
??
,都可以得到P1∶P2∶P3=1∶2∶6。
答案:BC
/3如图所示电路,当ab两端接入100 V电压时,cd两端为 20 V;当cd两端接入100 V电压时,ab两端电压为 50 V,则R1、R2、R3之比是(　　)
/
A.3∶2∶1 B.2∶1∶1
C.4∶2∶1 D.以上都不对
解析:当ab两端接入100 V电压时,电路左边三只电阻串联,cd两端电压为R2两端电压,根据串联电路分压关系知UR2=
??
2
??
2
+2
??
1
??=20 V推出R1∶R2=2∶1;当cd两端接入100 V电压时,电路右边三只电阻串联,ab两端电压为R2两端电压,根据串联电路分压关系知UR2'=
??
2
??
2
+2
??
3
??=50 V,推出R3∶R2=1∶2,所以R1∶R2∶R3=4∶2∶1,故C项正确。
答案:C
4如图所示,电流表A的量程为0.6 A,表盘均匀划分为30个小格,每一小格表示0.02 A;R1的阻值等于电流表内阻的
1
2
;??2的阻值等于电流表内阻的2倍。若用电流表A的表
盘刻度表示流过接线柱1的电流值,则下列分析正确的是(　　)
/
A.将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.04 A
B.将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.02 A
C.将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.06 A
D.将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.01 A
解析:当接线柱1、2接入电路时,电阻R1与电流表内阻并联后等效阻值为电流表电阻的
1
3
,由于电流表的满偏电压为定值,因此量程扩大为原来的3倍,故每一小格变为0.02 A×3=0.06 A,A、B选项错误。
当接线柱1、3接入电路时,电阻R1与电流表内阻并联后再和电阻R2串联,但是串联的电阻R2对于电流表量程无影响,故每一小格仍为0.06 A,C正确,D错误。
答案:C
/5如图所示,一个电流、电压两用表的电路,电流表G的量程是100 μA,内阻是1 000 Ω,电阻R1=0.1 Ω,R2=99 000 Ω,当双刀双掷开关接到a、b上时,电流表改装成为　　　　表,其量程是　　　　;当双刀双掷开关接到c、d上时,电流表改装成为　　　　表,其量程是　　　　。?
/
解析:当开关接到a、b上时,电路可以简化成如图甲所示,显然是改装成了电流表。R1起到分流的作用,其量程为I=Ig+IR1,IR1=
??
g
??
1
=
??
g
??
g
??
1
,
代入数据解得I≈1 A。
当开关接到c、d上时,电路变成如图乙所示电路,R2与G串联改装成电压表。量程为U=Ig(Rg+R2)=10 V。
/
答案:电流　1 A　电压　10 V
/6用伏安法测定一个定值电阻的阻值,实验所需器材的实物图如图所示,器材规格如下:
/
A.待测电阻Rx(约100 Ω);
B.直流电流表(量程0~20 mA,内阻50 Ω);
C.直流电压表(量程0~3 V,内阻5 kΩ);
D.直流电源(输出电压6 V,内阻不计);
E.滑动变阻器(阻值范围0~15 Ω,允许最大电流1 A);
F.开关1个,导线若干。
根据器材规格及实验要求,在本题的实物图上连线。
解析:本题考查的是电流表内、外接法和滑动变阻器限流、分压接法,解题的关键是掌握两种问题的判断原则。
先确定电路是采用电流表内接电路还是外接电路。
??
??
??
A
=
100Ω
50Ω
=2<
??
V
??
??
=
5×1
0
3
Ω
100Ω
=50,所以采用电流表外接法。
再确定滑动变阻器是采用限流还是分压接法。若采用限流接法,则滑动变阻器阻值达到最大时,电路中电流最小,I=
??
??
??
+??+
??
A
=
6
100+15+50
A≈36 mA,此时电阻Rx的电压约为3.6 V,均已超过电流表和电压表的量程,故必须采用滑动变阻器分压式接法。
实验电路如图甲所示,实物连线如图乙所示。
/
甲
/
乙
答案:见解析
/7★如图所示电路,R1=R2=4 Ω,R3=R4=2 Ω,UAB=6 V,求:
/
(1)电流表A1和A2的示数(不计电流表的内阻);
(2)R1与R4两端的电压之比。
解析:本题考查的是等效电路问题,关键是画出等效电路,分析电路结构。设A端电势高,B端电势低,电流由高电势流向低电势,画出电路中各处的电流方向如图甲所示。
电表A1和A2为理想电流表,则连接电表的线路可视为理想导线,其上各点的电势相等,即C、D两点电势相等,E、F两点电势相等,则R1、R2、R3三个电阻有两个共同的连接点C(D)点和E(F)点,所以R1、R2、R3三个电阻是相互并联,最后跟R4串联,其等效电路如图乙所示。电流表A1测量的是通过电阻R2、R3的总电流。电流表A2测量的是R1和R2的总电流。
(1)R1、R2、R3三个电阻并联的总电阻设为R并,则有
1
??
并
=
1
??
1
+
1
??
2
+
1
??
3
=
1
4Ω
+
1
4Ω
+
1
2Ω
,解得 R并=1 Ω。
/
电路的总电流为I=
??
????
??
并
+
??
4
=
6
1+2
A=2 A。
并联部分的电压为U并=IR并=2×1 V=2 V。
通过R1、R2、R3三个电阻的电流分别为
I1=
??
并
??
1
=
2
4
A=0.5 A,
I2=
??
并
??
2
=
2
4
A=0.5 A,
I3=
??
并
??
3
=
2
2
A=1.0 A。
由图乙可知,电流表A1的示数是通过R2与R3的电流之和,则有
IA1=I2+I3=0.5 A+1.0 A=1.5 A。
电流表A2的示数是通过R1与R2的电流之和,则有
IA2=I1+I2=0.5 A+0.5 A=1.0 A。
(2)因为UAB=U并+U4,所以R4两端的电压为 U4=UAB-U并=6 V-2 V=4 V。
U1=U并=2 V,则
??
1
??
4
=
2
4
=
1
2
。
答案:(1)1.5 A　1.0 A　(2)1∶2