高二物理人教版选修3-1学案 第2章 4 串联电路和并联电路 Word版含解析

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名称 高二物理人教版选修3-1学案 第2章 4 串联电路和并联电路 Word版含解析
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文件大小 495.5KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(新课程标准)
科目 物理
更新时间 2020-10-21 08:34:30

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文档简介

4 串联电路和并联电路
1.思考判断(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)串联电路的总电阻大于电路中任意电阻。 (√)
(2)并联电路的总电阻小于电路中任意电阻。 (√)
(3)并联电路中某电阻变大时,总电阻减小。 (×)
(4)若将分压电阻串联在电流表上改装成电压表后,增大了原电流表的满偏电压。 (×)
(5)若将分流电阻并联在电流表两端改装成电流表后,分流电阻和电流表两端的电压相等。 (√)
2.(多选)把电流表改装成电压表时,下列说法正确的是(  )
A.改装的原理是串联电阻有分压作用
B.改装成电压表后,原电流表本身允许通过的最大电流值也随着变大了
C.改装后原电流表自身的电阻也增大了
D.改装后使用时,加在原电流表两端的电压的最大值不变
AD [电流表改装成电压表的原理是串联电路的分压作用,故A正确;电流表改装成电压表后Rg、Ig、Ug均不变,故B、C错误,D正确。]
3.(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.电路中的电流为0.6 A
B.电阻R2的阻值为20 Ω
C.三只电阻两端的总电压为21 V
D.电阻R3两端的电压为4 V
ABC [电路中电流I== A=0.6 A;R2阻值为R2== Ω=20 Ω,三只电阻两端的总电压U=I(R1+R2+R3)=21 V;电阻R3两端的电压U3=IR3=0.6×5 V=3 V。]
对串、并联电路的理解
1.串联电路、并联电路总电阻的比较
串联电路的总电阻R总 并联电路的总电阻R总
不同点 n个相同电阻R串联,总电阻R总=nR n个相同电阻R并联,总电阻R总=
R总大于任一电阻阻值 R总小于任一电阻阻值
一个大电阻和一个小电阻串联时,总电阻接近大电阻 一个大电阻和一个小电阻并联时,总电阻接近小电阻
相同点 多个电阻无论串联还是并联,其中任一电阻增大或减小,总电阻也随之增大或减小
2.串、并联电路中,电压和电流的分配关系
(1)串联电路中各电阻两端的电压跟它的阻值成正比。
推导:在串联电路中,由于U1=I1R1,U2=I2R2,U3=I3R3…Un=InRn,I=I1=I2=…=In,所以有
==…===I。
(2)并联电路中通过各支路电阻的电流跟它们的阻值成反比。
推导:在并联电路中,U1=I1R1,U2=I2R2,U3=I3R3…Un=InRn,U1=U2=…=Un,所以有I1R1=I2R2=…=InRn=I总R总=U。
【例1】 由四个电阻连接成的电路如图所示。R1=8 Ω,R2=4 Ω,R3=6 Ω,R4=3 Ω。
(1)求a、d之间的总电阻;
(2)如果把42 V的电压加在a、d两端,则通过每个电阻的电流是多少?
思路点拨:(1)分清四个电阻的串、并联关系。
(2)流过R3和R4的电流与其电阻值成反比。
[解析] (1)由题图可知Rcd== Ω=2 Ω。
故Rad=R1+R2+Rcd=8 Ω+4 Ω+2 Ω=14 Ω。
(2)由欧姆定律知I== A=3 A,
即为通过R1、R2的电流。
设通过R3、R4的电流分别为I3、I4,
则由并联电路电压相等,得I3R3=I4R4;
又I3+I4=3 A,解得I3=1 A,I4=2 A。
[答案] 见解析
上例中,如果将1 A的电流通过a、d电路,则每个电阻两端的电压分别是多少?a、d之间的总电压是多少?
提示:由U1=IR1=8 V
U2=IR2=4 V
U3=U4=IRcd=2 V
Uad=U1+U2+U3=14 V。
解决简单混联电路的方法
(1)准确地判断出电路的连接方式,画出等效电路图。
(2)准确地利用串、并联电路的基本规律、特点。
(3)灵活地选用恰当的物理公式进行计算。
1.如图所示的电路中,R1=1 Ω,R2=2 Ω,R3=3 Ω,那么通过电阻R1、R2的电流之比I1∶I2为(  )
A.1∶2   B.3∶2
C.2∶1 D.3∶1
C [由图看出,电阻R1与R2并联,电压相等,即U1=U2。根据欧姆定律U=IR得知,I1∶I2=R2∶R1=2∶1,故C正确,A、B、D错误。]
电压表和电流表的改装
1.电表的改装分析
小量程的表头G改装成电压表V 小量程的表头G改装成电流表A
内部电路

R的作用 分压 分流
扩大量 程计算 U=Ig(R+Rg)
R=-Rg=(n-1)Rg
其中n== IgRg=(I-Ig)R
R==
其中n=
电表的 总内阻 RV=Rg+R RA=
把电流表或电压表接入电路时,对原电路会产生影响,如果这种影响很小并可以忽略时,电流表或电压表就可以看成理想电表,即认为电流表内阻为零,电压表内阻无穷大。
2.电表的校对
按图所示的电路对改装后的电表进行校对。校对时注意搞清楚改装后电表刻度盘每一小格表示多大的数值。
(1)测电压时,电压表由于并联在电路中,使整个电路的电阻减小,电压表电阻越大,测量时对电路的影响越小。
(2)测电流时,电流表由于串联在电路中,使整个电路的电阻增大,电流表电阻越小,测量时对电路的影响越小。
【例2】 有一块满偏电流Ig=1 mA、内阻Rg=100 Ω的小量程电流表G;
(1)它的满偏电压为多大?
(2)把它改装成量程U=15 V的电压表;
(3)把它改装成量程I=3 A的电流表。
(要求画出改装的电路图,算出有关数据)。
[解析] (1)根据欧姆定律可知,G的满偏电压为:
Ug=IgRg=1×10-3×100 V=0.1 V。
(2)把它改装成15 V的电压表应串联一个电阻,则有:U=Ug+IgR,即:
R== Ω=14 900 Ω
电路图如下:
(3)把它改装成3 A的电流表应并联一个电阻,则有:
R′== Ω=0.033 Ω
电路图如下:
[答案] (1)0.1 V (2)串联一个14 900 Ω的电阻  (3)并联一个0.033 Ω的电阻
电表改装问题的两点提醒
(1)无论表头G改装成电压表还是电流表,它的三个特征量Ug、Ig、Rg是不变的,即通过表头的最大电流Ig并不改变。
(2)电表改装的问题实际上是串、并联电路中电流、电压的计算问题,只要把表头G看成一个电阻Rg即可,切记通过表头的满偏电流Ig是不变的。
(3)改装后的电压表的表盘上显示的是表头和分压电阻两端的总电压,改装后的电流表表盘上显示的是通过表头和分流电阻的总电流。
2.在如图所示的电路中,小量程电流表G的内阻Rg=100 Ω,满偏电流Ig=1 mA,R1=900 Ω,R2= Ω。下列说法正确的是(  )
A.当S1和S2均断开时,改装成的表是电流表
B.当S1和S2均断开时,改装成的是量程为10 V的电压表
C.S1和S2均闭合时,改装成的表是电压表
D.S1和S2均闭合时,改装成的是量程为1 A的电流表
D [由题图示电路图可知,当S1和S2均断开时,G与R1串联,改装成的是电压表,电压表量程:
U=Ig(Rg+R1)=0.001×(100+900)V=1 V
故A、B项错误;
当S1和S2均闭合时,G与R2并联,改装成的是电流表,电流表量程:
I=Ig+=1 A
故C项错误,D项正确。]
伏安法测电阻
1.电流表的两种接法
内接法 外接法
电路

误差分析 电压表示数UV=UR+UA>UR,
电流表示数IA=IR,
R测=>=R真 电压表示数UV=UR,
电流表示数IA=IR+IV>IR,
R测=<=R真
误差来源 电流表的分压作用 电压表的分流作用
两种电路选择条件 R越大UR越接近UV,R测越接近R真,该电路适合测大电阻R?RA R越小,IR越接近IA,R测越接近R真,该电路适合测小电阻R?RV
2.选择内、外接的常用方法
(1)直接比较法:适用于Rx、RA、RV的大小大致可以估计,当Rx?RA时,采用内接法,当Rx?RV时,采用外接法,即大电阻用内接法,小电阻用外接法。
(2)公式计算法:
当Rx>(或>)时,用内接法,
当Rx<时(或<),用外接法,
当Rx=时,两种接法效果相同。
(3)试触法:如图所示,把电压表的接线端分别接b、c两点,观察两电表的示数变化,若电流表的示数变化明显,说明电压表的分流对电路影响大,应选用内接法,若电压表的示数有明显变化,说明电流表的分压作用对电路影响大,所以应选外接法。
【例3】 用伏安法测量某电阻Rx的阻值,现有实验器材如下:
A.待测电阻Rx:范围在5~8 Ω,额定电流0.45 A
B.电流表A1:量程0~0.6 A(内阻0.2 Ω)
C.电流表A2:量程0~3 A(内阻0.05 Ω)
D.电压表V1:量程0~3 V(内阻3 kΩ)
E.电压表V2:量程0~15 V(内阻15 kΩ)
F.滑动变阻器R:0~100 Ω
G.蓄电池:电动势12 V
H.导线,开关
为了较准确地测量,并保证器材安全,电流表应选________,电压表应选________,并画出电路图。
思路点拨:解答本题可按以下思路分析:
(1)根据Rx的额定电流选电流表量程。
(2)根据Rx两端最大电压值选电压表量程。
(3)由Rx、RV、RA的大小关系选内外接法。
(4)根据Rx与变阻器的阻值关系选分压限流接法。
[解析] 
待测电阻Rx的额定电流为0.45 A,应选电流表A1,额定电压Umax=0.45×8 V=3.6 V,应选电压表V1;由于= Ω= Ω,Rx<,因此选用电流表的外接法测电阻;因为电压表V1量程小于3.6 V,且要较准确地测量,故变阻器R应选择分压式接法,其电路如图所示。
[答案] A1 V1 见解析图
3.用伏安法测电阻,可采用如图所示的甲、乙两种接法。若所用电压表内阻为5 000 Ω,电流表内阻为0.5 Ω。
甲    乙
(1)当测量100 Ω左右的电阻时,宜采用________(选填“甲”或“乙”)电路。
(2)现采用乙电路测量某电阻的阻值时,两电表的读数分别为10 V、0.5 A,则此电阻的测量值为________Ω,真实值为________Ω。
[解析] (1)= Ω=50 Ω(2)如果采用乙电路,则有:
R测== Ω=20 Ω,
+=I
解得Rx=20.1 Ω。
[答案] (1)甲 (2)20 20.1
1.[科学方法]串、并联电路的特点及电路计算。
2.[科学思维]电流表、电压表的改装原理与电路。
3.[科学思维]用伏安法测电阻的原理、内接与外接的判断及误差分析。
1.已知通过三个并联支路的电流之比是I1∶I2∶I3=1∶2∶3,则三个并联支路的电阻之比R1∶R2∶R3为(  )
A.1∶2∶3    B.3∶2∶1
C.2∶3∶6 D.6∶3∶2
D [由欧姆定律有R=,在并联电路中,电压相等,所以有R1∶R2∶R3=∶∶=∶∶=6∶3∶2。]
2.(多选)三个阻值都为R的电阻,它们任意连接、组合,得到的电阻值可能是(  )
A.0.5R   B.3R   C.1.5R    D.R
BCD [三个相同电阻可以有四种连接方式:三个电阻串联、三个电阻并联、两个电阻串联后与第三个电阻并联,两个电阻并联后与第三个电阻串联,分析求出阻值。当三个电阻串联时,获得的阻值为3R;当三个电阻并联时,获得的阻值为;当两个电阻串联后与第三个电阻并联,获得的阻值为;当两个电阻并联后与第三个电阻串联,获得的阻值为,故B、C、D正确,A错误。]
3.伏安法测电阻的接法有如图中甲、乙两种,下列说法正确的是(  )
甲      乙
A.两种接法完全等效
B.按甲图接法,测量结果偏小
C.若待测电阻的阻值很大,按甲图接法误差较小
D.若待测电阻的阻值很小,按甲图接法误差较小
C [甲为内接法,适合R?RA,乙为外接法,适合R?RV,由两种接法的特点可知,A、B、D错误,C正确。]