电阻的串联和并联电路规律的比较
1.串联电路电阻的特点
推导:R1和R2串联
则U=U1+U2 I=I1=I2
又因为U=IR、U1=I1R1、U2=I2R2
则IR=I1R1+I2R2
所以R=R1+R2
结论:①串联电路的总电阻等于各部分电路电阻之和。
②若有n个阻值都为R的电阻串联,则总电阻R串=nR。
③串联电阻相当于增加了导体的长度,串联的电阻越多,总电阻越大。
2.并联电路电阻的特点
推导:R1和R2并联
则U=U1=U2,I=I1+I2
又因为、、,I=I1+I2
则,得到:
结论:①并联电路的总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和;
②若有n个阻值都为R的电阻并联,则总电阻R串=R/n
③并联电阻相当于增加了导体的横截面积,并联的电阻越多,总电阻越小。而且,并联总电阻比其中最小的电阻还要小。
欧姆定律在串、并联电路中的应用
欧姆定律使用时具有“同一性”,即电流、电压和电阻必须是同一个导体或同一段电路上的,才能满足的关系,据此就可以对相关物理量的大小进行推导计算,但必须还要把握以下关系:
电阻串联时,有:I1=I2=I3=…=In,U=U1+U2+U3+…+Un,R=R 1+R2+R 3+…+Rn。
电阻并联时,有:U1=U2=U3=…=Un,I=I1+ I2+I3+…+I n,。
【例题】 在如图所示的电路中,电源电压为6 V,R1=3 Ω,R2=6 Ω。闭合开关S,下列说法正确的是
[
A.通过R1的电流为1 A B.R1两端的电压为2 V
C.干路中的电流为3 A D.电路的总电阻为9 Ω
参考答案:C
1.将电阻为R1=3 Ω的导体与电阻为R2的导体串联后总电阻为9 Ω,则R1与R2并联后总电阻是
A.6 Ω B.4 Ω C.2 Ω D.1 Ω
2.如图所示,A1、A2是完全相同的两个电流表,都有3 A和0.6 A两个量程,闭合开关后,发现两个电流表指针偏转的角度相同,则
A.R1:R2=4:1 B.R1:R2=1:4 C.R1:R2=1:5 D.R1:R2=5:1
3. 如图(a)是一个用电压表的示数反映温度变化的电路原理图,其中电源电压U=4.5 V且保持不变,电压表量程为0~3 V,R0是300 Ω的定值电阻,R1是热敏电阻,其电阻随环境温度变化的关系如图(b)所示。若闭合开关S
A.电压表的最小示数是1.5 V
B.环境温度为40 ℃时,热敏电阻阻值是150 Ω
C.电压表V示数越小,环境温度越高
D.此电路允许的最高环境温度为60 ℃
4.如图1所示电路,电源电压保持不变,当闭合开关S,调节滑动变阻器阻值从最大变化到最小,两个电阻的“U-I”关系图象如图2所示。则下列判断正确的是
A.电源电压为10 V
B.定值电阻R1的阻值为20 Ω
C.滑动变阻器R2的阻值变化范围为0~10 Ω
D.变阻器滑片在中点时,电流表示数为0.3 A
5.如图所示,电源电压恒定,当S接a时,电流表A1与A2的示数之比为3:5;当S接b时,电流表A1与A2的示数之比为2:3,则R2与R3的电阻之比为
A.9:10 B.4:3 C.3:4 D.5:2
6. 如图所示,电源电压不变,R1=2 Ω,R2=3 Ω,R3=4 Ω。只闭合S,电流表A1、A2示数之比为________,电压表V1、V2示数之比为_________。再闭合S1、S2,电压表V1、V2示数之比为_________。
7.如图所示的电路中,已知R1=20 Ω,R2=60 Ω。当开关S闭合后,通过电流表的示数为0.3 A,求:
(1)电阻R1两端的电压;
(2)通过电阻R2的电流;
(3)通过电路的总电流。
8.已知:R1
9.如图所示,电源电压保持不变,开关S闭合后,灯L1、L2都能正常发光,甲、乙两个电表的示数之比是2:3。此时灯L1、L2的电阻之比是
A.2:1 B.3:2 C.2:3 D.1:2
10. 如图所示的电路,电源电压恒定不变。闭合开关S1后再闭合开关S2,电压表的示数将____,电压表示数与电流表示数的比值将______(以上均选填“变大”、“变小”或“不变”)。若互换电压表和电流表的位置,再闭合开关S1、S2的情况下,______表将会烧坏。
11. 在一次物理实验活动中,老师拿出了一个密封盒。告诉同学们:里面有一个电源和一个定值电阻Rx相串联(电源电压和电阻Rx的阻值均未知),在电源和电阻Rx两端各引出一根导线至于密封盒外,如图所示。老师要求同学们:“在不损坏密封盒的前提下,只连一次电路就能测图密封盒内的电阻Rx的阻值。”
实验桌上有如下器材:
一只量程适合的电流表,一个已知阻值为R0的定值电阻,一个开关,若干根导线。
要求:
(1)根据给出的器材,在图上画出完整的实验电路图__________;
(2)请把实验步骤补充完整,并写出需要的物理量.
a.按电路图连接好实验的电路;
b.______________________________;
c.______________________________。
(3)写出由上述步骤测得的物理量和已知量导出电阻Rx阻值的表达式_______________。
12.如图所示,已知电源电压为U,三个电阻的阻值分别为R1、R2和R3,求:
(1)当S1、S2均断开时,电流表和电压表的示数;
(2)当S1、S2均闭合时,电压表和电流表的示数。
13.如图所示的电路中,电源电压不变,电阻R1的阻值为20 Ω。当断开开关S1和S2,闭合开关S3时,电流表的示数为0.50 A;当断开开关S2,闭合开关S1、S3时,电流表的示数为0.90 A。求:
(1)电阻R2的阻值;
(2)断开开关S1和S3,闭合开关S2时,加在电阻R1两端的电压。
14. 如图所示电路中,电源电压恒定,定值电阻R的阻值为10 Ω,闭合开关后,将滑动变阻器的滑片从某个位置向右滑动一段距离,使变阻器阻值增加了5 Ω,电流表示数减少了0.04 A,则电压表示数的变化是
A.增加了0.2 V B.减少了0.2 V C.增加了0.4 V D.减少了0.4 V
15. 如图所示,电源的电压不变,闭合开关,滑片P从右向左移动,下列说法正确的是
A.电压表示数变大 B.电压表示数变小 C.电流表示数变大 D.电流表示数变小
16. 如图所示电路中,电源电压恒为30 V,电阻R1为15 Ω。同时闭合开关S1、S2时,电流表的示数为2.5 A。求:
(1)通过电阻R1的电流;
(2)电阻R2的阻值。
1.C【解析】因电阻为R1=3 Ω的导体与电阻为R2的导体串联后总电阻为9 Ω,所以R2=6 Ω,所以R1与R2并联后总电阻,即求出R=2 Ω,故选C。
2.A【解析】A1测量通过R1的电流,A2测量干路电流,并联电路干路电流等于各支路电流之和,指针偏转角度相同,两个电流表使用的量程一定不同。A2使用的是0~3 A的量程,A1使用的是0~0.6 A的量程。A2的示数是A1示数的5倍,所以I=5I1,根据并联电路干路电流等于各支路电流之和得:I2=4I1,根据得:。故选A。
3.D【解析】由a图可知,R0、R1串联,电压表测R0两端电压。由图象可知,温度每升高20 ℃,R1的阻值减小50 Ω,所以温度为0 ℃时,热敏电阻的阻值最大R1大=300 Ω,由串联电路的分压原理可知,此
4.D【解析】当滑动变阻器的阻值最大时,两电阻串联,干路电流最小I=0.2 A,电阻R1的电压U1=2 V,滑动变阻器两端的电压U2=4 V;所以电源电压U=U1+U2=2 V+4 V=6 V,故A错误;定值电阻R1的阻值为,故B错误;滑动变阻器的阻值最大为,所以滑动变阻器R2的阻值变化范围为0~20 Ω,故C错误;变阻器滑片在中点时,滑动变阻器接入电路的电阻为10 Ω,此时R1、R2的阻值相同,分得的电压相同,从图上看,此时电流表的示数为I=0.3 A,故选D。
5.C【解析】当S接a或接b时,电源电压恒定,对R1的电流无影响都为I1,当S接a时 由A1与A2示数之比是3:5知,I1:I2=3:2,则R1:R2=2:3,当S接b时,由A1与A2示数之比是2:3知,I1:I3=2:1,则R1:R3=1:2,故R2:R3=3:4,故选C。
6.1:1 1:3 1:1
【解析】只闭合S时,R1与R3串联,串联电路电流相等,所以电流表A1、A2示数之比为1:1;因为:R1=2 Ω,R3=4 Ω根据,当电流相等时,电压的比等于电阻的比,所以V1、V2示数之比为1:3;闭合S1、S2时,如图,R3被短路,R1与R2并联,电压表V1、V2测量的都是电源电压,即示数比为1:1。
7.(1)16 V (2)0.1 A (3)0.4 A
【解析】(1)U1=I1R1=0.3 A×20 Ω=6 V;
(2)由图知两电阻并联,U=U2=U1=6 V,;
(3)I=I1+I2=0.3 A+0.1 A=0.4 A。
8.D【解析】A中只有电阻R1;B中只有电阻R2;C中电阻R1和R2并联,总电阻小于任何一个并联的电阻;D中两电阻串联,总电阻大于任何一个串联的电阻;所以串联时总电阻最大,电路电流最小,故选D。
9.D【解析】根据电压表并联在电路中,电流表串联在电路中确定甲乙仪表的种类,然后根据串联电路的特点和欧姆定律求出两灯泡的电阻之比。如果甲乙任何一个为电流表,将会形成短路,因此甲乙都为电压表,此时灯L1、L2串联连接,电压表甲测量L2两端电压,电压表乙测量电源电压;因为串联电路两端电压等于各部分电压之和,并且甲、乙两个电表的示数之比是2:3,所以灯L1、L2两端电压之比:U1:U2=(3–2):2=1:2;又因为串联电路电流相等,即I1=I2;由可得,,故选D。
10.变大 不变 电流
【解析】当开关S1闭合S2断开时,电阻R1与R2串联,电压表测R2两端电压;则电流表示数I=U/(R1+R2),电压表示数为U2,当S2也闭合后,R1被短路,故电压表测R2两端电压,也等于电源两端电压,故电压表示数变大;由于当开关S1闭合S2断开时,电压表示数与电流表示数的比值为U2/I=R2,当S2也闭合后,电压表示数与电流表示数的比值为U/I′=R2,所以,电压表示数与电流表示数的比值不变;若互换电压表和电流表的位置,再闭合开关S1、S2的情况下,电源两极通过电流表直接相连,发生电源短路,故电流表将会烧坏。
11.(1)如图所示 (2)断开开关S,读出此时电流表的示数I1 闭合开关S,读出此时电流表的示数I2 (3)测得的物理量有:电流表的示数I1、I2,Rx阻值的表达式为Rx=。
(2)实验步骤和需要的物理量:
a.按电路图连接好实验的电路;
b.断开开关S,读出此时电流表的示数I1;
c.闭合开关S,读出此时电流表的示数I2;
(3)因电源的电压不变,且串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,由I=U/R可得:U=I1(R0+Rx)=I2Rx,整理可得Rx=I1R0/(I2?I1)。
12.(1) (2)U
【解析】(1)当两个开关均断开时,R2与R3串联在电路中,电流表的示数为I1,则:I1=,电压表的示数为R2两端的电压U1,则:U1=I1R2=;
(2)当两个开关均闭合时,R3短路,R2与R1并联在电路中,电压表的示数等于电源电压U2=U;电流表的示数为I2, 。
13.(1)25 Ω (2)4.4 V
【解析】(1)当断开开关S1和S2,闭合开关S3时,电路中只有电阻R1,而I1=0.50 A,R1=20 Ω,所以电源电压为:U=I1R1=0.50 A×20 Ω=10 V。断开开关S2,闭合开关S1和S3时,电阻R1和R2并联,电流表测量的是干路中的总电流,而I=0.90 A,所以通过电阻R2的电流为:I2=I–I1=0.90 A–0.50 A=0.40 A,电阻R2的阻值为:
(2)断开开关S1和S3,闭合开关S2时,电阻R1和R2串联,R1=20 Ω,R2=25 Ω,则电路中的总电阻为:R=R1+R2=20 Ω+25 Ω=45 Ω,电路中的电流为:,则电阻R1两端的电压为:。
14.C【解析】原电路中,R与变阻器串联,电压表测变阻器的电压,电流表测电路中的电流,将滑动变阻器的滑片从某个位置向右滑动一段距离,设通过电路的电流分别为I1、I2,R两端的电压分别为从U1、U2,因变阻器连入电路中的电阻变大,由分压原理,电压表示数增大;由串联电路电压的规律,R的电压减小;对R而言,由欧姆定律I=U/R,R=U1/I1=U2/I2,由合分比定量,R=△U/△I,故△U=R△I=10Ω×0.04 A=0.4 V,即R减小的电压,根据串联电路电压的规律,各部分电压之和等于电源电压,故变阻器增加的电压等于R减小的电压,即电压表示数增加了0.4 V,故应选C。
15.C【解析】由图示可知,当开关闭合时,两个电阻是串联的,电压表测串联电路的总电压,也就是电源电压,电流表测电路中的电流,当滑片P从右向左移动时,电阻变小,总电阻变小,总电流变大,总电压不变,所以电流表示数变大,电压表示数不变,故应选C。
16.(1)2 A (2)60 Ω