2.4 串联电路和并联电路—2020-2021学年高中物理选修3-1练习册

4　串联电路和并联电路
知识点一　串、并联电路
1.三个阻值都是6
Ω的电阻可以用不同的方法连接起来,如图L2-4-1所示的四个图中等效电阻(即总电阻)为4
Ω的是
(　　)
图L2-4-1
2.(多选)电阻R1、R2、R3串联在电路中.已知R1=10
Ω,R3=5
Ω,R1两端的电压为6
V,R2两端的电压为12
V,则
(　　)
　　　　　　
　　　　　　
　　　　　　
A.三只电阻两端的总电压为18
V
B.电路中的电流为0.6
A
C.三只电阻两端的总电压为21
V
D.电阻R2的阻值为20
Ω
3.甲、乙两根保险丝粗细相同,用同种材料制成,单位长度的电阻分别为4
Ω和1
Ω,熔断电流分别为2
A和6
A,把以上两根保险丝各取等长一段并联后再接入电路中,允许通过的最大电流是
(　　)
A.6.0
A
B.7.5
A
C.8
A
D.10
A
4.(多选)如图L2-4-2所示,R1=2
Ω,R2=10
Ω,R3=10
Ω,A、B两端接在电压恒定的电源上,则(　　)
图L2-4-2
A.S断开时,R1与R2两端的电压之比为1∶5
B.S闭合时,通过R1与R2的电流之比为2∶1
C.S闭合时,R1与R2两端的电压之比为1∶5
D.S断开与闭合两种情况下,电阻R1两端的电压之比为2∶1
5.如图L2-4-3所示电路中,电压表V1和V2的内阻都远远大于R1、R2、R3和R4的电阻.R1和R3阻值未知,R2=R4=20
Ω,电压表V1和V2的读数分别为15
V和10
V,则a、b两点间的电压为
(　　)
图L2-4-3
A.23
V
B.24
V
C.25
V
D.26
V
6.(多选)如图L2-4-4所示的电路中,若ab端为输入端,AB端为输出端,并把滑动变阻器的滑片置于滑动变阻器的中央,则
(　　)
图L2-4-4
A.空载时输出电压UAB=
B.当AB间接上负载R时,输出电压UAB<
C.AB间的负载R越大,UAB越接近
D.AB间的负载R越小,UAB越接近
知识点二　电表的改装原理及读数
7.(多选)如图L2-4-5所示的甲、乙两个电路都是由一个灵敏电流计G和一个电阻箱R组成,它们中一个是测电压的电压表,另一个是测电流的电流表,那么以下结论中正确的是
(　　)
图L2-4-5
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增大时量程增大
D.乙表是电压表,R增大时量程减小
8.有两个相同的灵敏电流计,允许通过的最大电流(满偏电流)为Ig=1
mA,表头电阻Rg=30
Ω,若改装成一个量程为0~3
V的电压表和一个量程为0~0.6
A的电流表,应分别
(　　)
A.串联一个2990
Ω的电阻和并联一个0.15
Ω的电阻
B.并联一个2990
Ω的电阻和串联一个0.15
Ω的电阻
C.串联一个2970
Ω的电阻和并联一个0.05
Ω的电阻
D.并联一个2970
Ω的电阻和串联一个0.05
Ω的电阻
9.(多选)一电流表的量程为0~100
μA,内阻为100
Ω.现串联一个9900
Ω的电阻将它改装成电压表(原电流表的表盘未改动).如果用改装后的电压表测量某一电路,电压表示数如图L2-4-6所示,则
(　　)
图L2-4-6
A.该电压表的量程是0~0.1
V
B.该电压表的量程是0~1
V
C.此时的电压是0.08
V
D.此时的电压是0.8
V
10.一个电流表的刻度盘的每1小格代表1
μA,电流表的内阻为Rg.如果把它改装成量程较大的电流表,刻度盘的每一小格代表n
μA,则
(　　)
A.给它串联一个电阻,阻值为nRg
B.给它串联一个电阻,阻值为(n-1)Rg
C.给它并联一个电阻,阻值为
D.给它并联一个电阻,阻值为
知识点三　伏安法测电阻
11.(多选)如图L2-4-7所示,用伏安法测电阻时
(　　)
图L2-4-7
A.采用图甲所示测量电路,误差来源于电压表分流,使电阻测量值小于真实值
B.采用图甲所示测量电路,误差来源于电流表分压,使电阻测量值大于真实值
C.采用图乙所示测量电路,误差来源于电压表分流,使电阻测量值小于真实值
D.采用图乙所示测量电路,误差来源于电流表分压,使电阻测量值大于真实值
12.如图L2-4-8所示为测量未知电阻Rx的部分电路,当开关S合在a点时,电压表示数为9
V,电流表示数为0.30
A;当开关S合在b点时,电压表示数为10
V,电流表示数为0.25
A,则
(　　)
图L2-4-8
A.电压表示数相对变化显著
B.开关S接在b点时的测量值更准确
C.开关S接在b点时的Rx测量值小于Rx真实值
D.开关S接在a点时的Rx测量值大于Rx真实值
13.(多选)用两个相同的表头G改装成量程不同的电流表A1和A2,其中A1的量程是A2的2倍.现将它们接入电路,下列说法正确的是
(　　)
A.若两表串联,则指针偏角θ1<θ2,两表示数相等
B.若两表串联,则指针偏角θ1=θ2,A1示数大于A2示数
C.若两表并联,则指针偏角θ1=θ2,A1示数大于A2示数
D.若两表并联,则指针偏角θ1>θ2,两表示数相等
14.(多选)四个相同的表头分别改装成两个电流表和两个电压表,电流表A1的量程大于A2的量程,电压表V1的量程大于V2的量程,把它们按图L2-4-9所示接入电路,则(　　)
图L2-4-9
A.电流表A1的读数大于A2的读数
B.电流表A1的指针偏转角小于A2的指针偏转角
C.电压表V1的读数小于V2的读数
D.电压表V1的指针偏转角等于V2的指针偏转角
15.如图L2-4-10所示,灵敏电流计的内阻Rg为500
Ω,满偏电流Ig为1
mA.当使用a、b两个端点时,是满偏电流为I1的电流表;当使用a、c两个端点时,是满偏电流为I2的电流表;当使用a、d两个端点时,是满偏电压为U的电压表.已知电阻R1、R2、R3的阻值分别为0.5
Ω、2
Ω和100
Ω.求I1、I2、U的值.
图L2-4-10
16.如图L2-4-11所示,滑动变阻器R1最大阻值是200
Ω,定值电阻R2=R3=300
Ω,A、B两端电压UAB=8
V.
(1)当开关S断开时,移动滑片P,R2两端的电压变化范围是多少?
(2)当开关S闭合时,移动滑片P,R2两端的电压变化范围又是多少?
图L2-4-11
4　串联电路和并联电路
1.C　[解析]
由电阻的串联、并联特点可知,选项A中的总电阻为18
Ω,选项B中的总电阻为2
Ω,选项C中的总电阻为4
Ω,选项D中的总电阻为9
Ω,C正确,A、B、D错误.
2.BCD　[解析]
三只电阻串联在电路中,电流相同,电路中的电流I==
A=0.6
A,选项B正确;电阻R3两端的电压U3=IR3=3
V,所以三只电阻两端的总电压U=U1+U2+U3=21
V,选项A错误,选项C正确;电阻R2的阻值R2==20
Ω,选项D正确.
3.B　[解析]
两保险丝的电阻关系为R1=4R2,并联后接入电路,电流分配应是I2=4I1.当I1=2
A时,I2=8
A>6
A,保险丝乙会熔断;当I2=6
A时,I1=1.5
A,保险丝甲、乙均不会熔断,此时通过的总电流I总=I1+I2=7.5
A即为允许通过的最大电流,选项B正确.
4.AB　[解析]
设A、B间电压为U,S断开时,R1和R2串联,两端电压之比等于电阻之比,即为1∶5,R1两端的电压为,选项A正确;S闭合时,R3与R2并联的阻值为5
Ω,R1与R并的电压之比为2∶5,R1两端的电压为,选项C、D错误;S闭合时,通过R2与R3的电流相等,等于通过R1的电流的一半,选项B正确.
5.C　[解析]
因为R1、R2、R3和R4串联,且R2+R3=R3+R4,故R3和R4两端的电压之和也为10
V.a、b两点间电压是四只电阻两端电压之和,即(15+10)
V=25
V.
6.ABC　[解析]
空载时,输出电压为;接上负载R时,R与滑动变阻器的下半部分并联,再与滑动变阻器的上半部分串联,因为并联电路的总电阻总要小于任一支路的电阻,而串联电路中的电压与电阻成正比,所以接R时输出电压小于;负载R阻值越大,并联电路电阻值也越大,电压就越高,就越接近,A、B、C正确,D错误.
7.BC　[解析]
电压表中电阻箱R用于分压,应串联;电流表中电阻箱R用于分流,应并联.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.
8.C　[解析]
若改装成一个量程为0~3
V的电压表,需串联一个分压电阻,由U=Ig(R+Rg)得,所串联的分压电阻的阻值R=2970
Ω;若改装成一个量程为0~0.6
A的电流表,需并联一个分流电阻,由IgRg=(I-Ig)R得,所并联的分流电阻R≈0.05
Ω,故选项C正确.
9.BD　[解析]
根据串联电路的电压特点有U=IgR+IgRg=Ig(R+Rg)=10-4×(100+9900)V=1
V,此时指针所表示的电压为0.8
V,选项B、D正确.
10.D　[解析]
电流表的量程变为原来的n倍,故应并联分流电阻R=,选项D正确.
11.AD　[解析]
图甲电路因电压表分流,使电阻测量值小于真实值,图乙电路因电流表分压,使电阻测量值大于真实值,选项A、D正确.
12.B　[解析]
由题意可得<,要选择电流表测量准确的电路,即S接在b点,此时测量值偏大,S接在a点时测量值偏小,选项B正确.
13.AC　[解析]
电流表G并联一个电阻R就改装成电流表A,A1的量程比A2的大,则与A1对应所并联的电阻R1比与A2对应所并联的电阻R2小,即R114.AD　[解析]
电流表A1与电流表A2由相同表头与不同电阻并联改装而成,并联在电路中,电流表A1与电流表A2的指针偏转角相同,电流表A1的量程较大,则电流表A1的读数较大,故A正确,B错误;电压表V1与电压表V2由相同表头与不同电阻串联改装而成,串联在电路中,通过表头的电流相同,故指针的偏转角相同,因电压表V1的量程较大,所以电压表V1的读数大于电压表V2的读数,故D正确,C错误.
15.1.005
A　201
mA　20.6
V
[解析]
接a、b时满足Ig(Rg+R2)=(I1-Ig)R1
接a、c时满足IgRg=(I2-Ig)(R1+R2)
解得I1=1.005
A,I2=201
mA
接a、d时满足IgRg+I3R3=U
且IgRg=(I3-Ig)(R1+R2)
解得U=20.6
V.
16.(1)4.8~8
V　(2)3.43~8
V
[解析]
(1)当S断开时,R3及R1的滑片P下部不接在电路中,当滑片P在最上端时,R1接入电路的电阻为零,R2两端的电压最大,Umax=8
V,当滑片P在最下端时,R2两端的电压最小,Umin=UAB=4.8
V,所以R2两端的电压变化范围为4.8~8
V.
(2)当S闭合时,滑片P在最下端时,R2两端的电压最小,此时R2与R3并联,再与R1串联,R2与R3的并联电阻R'==150
Ω,电压为U'min=UAB=×8
V=3.43
V,当滑片P在最上端时,R2两端的电压最大,U'max=8
V,所以R2两端的电压变化范围为3.43~8
V.