【2021新版】人教版高中物理选修3-1导学案2.4串联电路和并联电路 有解析

第四节
串联电路和并联电路
课前预习
【学习目标】
1．掌握串、并联电路的电流和电压特点；
2．掌握电阻串、并联的计算；
3．理解小量程电流表改装成大量程电流表和电压表的原理，并进行有关计算．
【自主预习】
1．串联电路的基本特点：
（1）电流
，即I=
；
（2）电路两端的总电压等于
，即U=
2．串联电路的重要性质：总电阻：R=
．
3．并联电路的基本特点：
（1）电路中各支路两端的
，即U=
．
（2）电路的总电流等于
，即I=
．
4．并联电路的重要性质：总电阻：
推论：
①并联总电阻
任一支路电阻；
②任一支路电阻增大，总电阻
；反之，
．
5．电压表是由小量程的电流表
一定的分压电阻所组成．为了计算分压电阻，需要测定电流表的两个基本参数，即_________和_________．
6．用
原理来改装电压表，扩大
．串联的电阻大小根据所分担的电压来计算即R串=
．
课后复习
???串联电路和并联电路
一、单选题
?．下列说法中不正确的是（　　）
?．一个电阻和一根无电阻的理想导线并联，总电阻为零
?．并联电路任一支路的电阻都大于电路的总电阻
?．并联电路任一支路电阻增大（其他支路不变），则总电阻一定增大
?．并联电路任一支路电阻增大（其他支路不变），则总电阻一定减小
?．已知?????，??未知把它们接成图示电路，求它们的电流∶∶?（　　）
?．?∶?∶?
?．?∶?∶?
?．?∶?∶?
?．?∶?∶?
?．以下仪器能测国际单位制中基本物量的是（　　）
?．量筒
?．电压表
?．弹簧测力计
?．电磁打点计时器
?．关于串并联电路，下列说法正确的是（　　）
?．几个电阻串联接在电路中，每个电阻所分电压相等
?．几个电阻串联接在电路中，电阻电压之比为各电阻阻值的倒数之比
?．几个电阻并联接在电路中，通过每个电阻的电流相等
?．几个电阻并联接在电路中，通过每个电阻的电流之比为各电阻阻值的倒数之比
?．电阻??、??的?－?图像如图所示，则下列说法正确的是（　　）
?．??∶??＝?∶?
?．将??与??串联后接于电源上，则电压比??∶??＝?∶?
?．将??与??并联后接于电源上，则电流比??∶??＝?∶?
?．将??与??并联后接于电源上，则功率比??∶??＝?∶?
?．电流表的内阻是??＝????，满刻度电流值是??＝???，现欲把这电流表改装成量程为??的电压表，正确的方法是（??）
?．应串联一个????的电阻
?．应并联一个????的电阻
?．应串联一个?????的电阻
?．应并联一个?????的电阻
?．下列几种做法中，符合安全用电的是（　　）
?．用湿手直接拔出插头
?．更换灯泡时应先断开电源
?．遇到电器设备着火，先向电器泼水再切断电源
?．没有三孔插座，可将三脚插头的一脚折弯后，插入两孔插座中使用
?．如图所示，??两端接直流稳压电源，，，滑动变阻器总电阻，当滑动片处于变阻器中点时，?、?两端电压为（　　）
?．
?．
?．
?．
二、多选题
?．将内阻为，满偏电流为的小量程电流表改装成量程为的电压表，则（??）
?．需要串联一个阻值为的电阻
?．需要并联一个阻值为的电阻
?．电压表的内阻为
?．电压表的内阻为
??．把电流表改装成电压表时，下列说法正确的是（　　）
?．改装后电流表自身的电阻也增大了
?．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
?．改装的原理是串联电阻有分压作用
?．改装后使用时，加在原电流表两端的电压的最大值不变
??．两只电流表??和??是由完全相同的电流计并联不同的电阻改装而成的，??的量程是??，??的量程是??，为了测量??左右的电流，并联接入电路中，两者都有读数的情况下，正确的选项为（　　）
?．??和??的内阻相等
?．??和??的两端电压相等
?．??和??的指针偏转角相等
?．??和??的读数相等
三、填空题
??．把表头改装成电压表，在表头???????一个阻值较大的电阻。?把表头改装成电流表，在表头????????一个阻值较小的电阻。（均填?串联?或?并联?）
??．有四盏灯，接入如图的电路中，的电阻均为，把电路接通后，并联后的总电阻为????????，四盏灯的总电阻为????????。
??．一个电流表的满偏电流??????，内阻??????，要把它改装成一个量程为???的电压表，正确的方法是应在电流表上??????一个??????的电阻。
四、实验题
??．如图所示的电路中，小量程电流表?的内阻，满偏电流，，，则当和均断开时，改装成的电表是??????????（填电流表或电压表），量程为??????????；当??和均闭合时，改装成的电表是??????????（填电流表或电压表），量程为??????????。
??．可选用器材：①电阻箱甲，最大阻值为；②电阻箱乙，最大阻值为：③电源，电动势约为，内阻不计；④电源，电动势约为。内阻不计：另外有开关?个，导线若干，量程为的电流表。现采用如图的电路图测电流表的内阻。
（?）实验步骤的顺序为??????；
①合上??，调节?，使表?满偏
②合上??，调节，使表?半偏，则
③断开??，??，将?调到最大
（?）可变电阻应选择①．②中的??????（填?①?或?②?）．为使结果尽可能准确，可变电阻?应选??????（填?①?或?②?），电源?应选??????（填?③?或?④?）；
（?）认为内阻，此结果与的直实值相比??????（填?偏大??偏小?或?相等?）。
??．有一表头，现把它改装成大量程的电压表和大量程的电流表。
???把表头改装成大量程电流表时，下列说法正确的是???????????。
?．改装原理为并联电阻能增大通过的电流
?．改装成电流表后，表头本身允许通过的最大电流并不改变
?．改装后，表头自身的电阻减小了
?．改装后使用时，表头本身的参量都不改变，整个并联电路允许通过的电流增大了
???电流表的内阻是，满刻度电流值是，现欲把这个电流表改装成量程为的电压表，应串联一个???????????的电阻。
???如图所示，一电流表由电流计和电阻并联而成，在校准时发现此电流表的读数总比准确值稍小些，采用下列措施可使读数变准确的是???????????。
?．在上串联一比小得多的电阻?????????．在上串联一比大得多的电阻
?．在上并联一比小得多的电阻?????????．在上并联一比大得多的电阻
五、解答题
??．某电流表内阻??为????，满偏电流??为???，如图甲、乙改装成量程为????和??的电流表，试求：
???图甲中，??和??各为多少？
???图乙中，??和??各为多少？
???从安全角度分析，哪种改装方法较好？
甲???????????乙
参考答案
?．?
【详解】
?．根据并联电路知识可知，一个电阻和一根无电阻的理想导线并联，总电阻为零。故?正确，与题意不符；
?．根据并联电路知识可知，并联电路任一支路的电阻都大于电路的总电阻，故?正确，与题意不符；
??．根据并联电路知识可知，并联电路任一支路电阻增大（其他支路不变），则总电阻一定增大。故?正确，与题意不符；?错误，与题意相符。
故选?。
?．?
【详解】
??与??并联在电路中，再串联??，根据分流原理可知
所以它们的电流之比为
∶∶??????
故选?。
?．?
【详解】
?．量筒是测量液体体积的，而体积不是国际单位制中的基本物理量，故?错误；
?．电压表是测量电压的，电压不是基本物理量，故?错误；
?．弹簧测力计是测量力的，力不是基本物理量，故?错误；
?．电磁打点计时器是测量时间的，时间是基本物理量，故?正确。
故选?。
?．?
【详解】
??．根据分压原理，电阻串联时，电压之比电压电阻之比。故??错误；
??．根据分流原理，几个电阻并联时，通过每个电阻的电流之比为各电阻阻值的倒数之比。故?错误；?正确。
故选?。
?．?
【详解】
?．由图像可知，当?＝??时，??＝??，??＝??，所以
??＝＝??
??＝＝??
则
??∶??＝?∶?
?错误；
?．??与??串联时
??∶??＝??∶??＝?∶?
?正确；
??．??与??并联时
??∶??＝??∶??＝?∶?
??∶??＝??∶??＝?∶?
??错误；
故选?。
?．?
【详解】
根据串并联电路的电压电流特点，电流表改装成电压表需要串联一个电阻，设串联一个阻值为?的电阻，可以把电流变改装成量程为??的电压表，则由
得
故选?。
?．?
【详解】
?．湿的手容易导电，可能会引起触电事故，不符合安全用电原则，选项?错误；
?．更换灯泡时应先断开电源，确保不会造成触电事故，选项?正确；
?．普通的水会导电，电器设备着火，应先切断电源，千万不能泼水灭火，否则很可能造成触电事故，选项?错误；
?．三脚插头的一脚折弯后，电器外壳无法接地，一旦漏电十分危险，选项?错误。
故选?。
?．?
【详解】
????．流过??的电流
所以?、?两端电压
故???错误，?正确。
故选?。
?．??
【详解】
将电流表改装成电压表需要串联一个电阻，改装后的量程为
得
改装后电压表得内阻为
故选??。
??．??
【详解】
?．改装后原电流表自身的电阻不变，改装后整个电表的电阻增大，故?错误；
?．改装成电压表后，原电流表本身允许通过的最大电流值不变，故?错误；
?．将电流表和电阻串联，改装成电压表，串联电阻有分压作用，故?正确；
?．改装后使用时，加在原电流表两端的电压的最大值不变，还是满偏电压，故?正确。
故选??。
??．??
【详解】
?．表头相同，但改装的量程不同，所以需要并联的电阻值是不同的，故??和??的内阻不相等。故?错误；
?．两只电流表并联接入电路，故两端电压相等。故?正确；
?．两表电压相同，且表头相同，故其指针偏转角相等。故?正确；
?．虽然两表指针偏转角相等，但其量程不同，故两表读数不同。故?错误。
故选??。
??．串联????并联????
【详解】
???把表头改装成电压表，需要在表头串联一个阻值较大的电阻，从而实现分压作用。
???把表头改装成电流表，需要在表头并联一个阻值较小的电阻，从而实现分流作用。
【点睛】
表头的满偏电压和满偏电流一般都比较小，所以测量较大的电压或电流时需要进行改装，改装的原理基于串、并联电路的分压或分流规律。
??．???????????
【详解】
???由题意设四盏灯的电阻均为????，则??、??并联后的总电阻为
???四盏灯的总电阻为
??．串联?????????????
【详解】
???????根据串联电路的分压作用，需要串联一个电阻，串联电阻阻值为
??．电压表??????????电流表??????????
【详解】
???当和均断开时，小量程电流表?先??串联，改装成的电表是电压表。
???根据分压原理，有
???当??和均闭合时，小量程电流表?与??并联改装成的电表是电流表。
???根据分流原理，有
??．③①②????②????①????④????偏小????
【详解】
??????半偏法测电流表内阻的步骤为③断开??，??，将?调到最大。①合上??，调节?，使表?满偏。②合上??，调节，使表?半偏，则。
????????????
此实验为半偏法测电流表内阻，要减小理论上的误差，则应使电阻?的阻值尽量大些，由于一定，则应选。
??????闭合，由于并联上?，电流略增大些，电流表电流为，上电流略大于，则的电阻略小于。
??．???????????????????
【详解】
??????把表头改装成大量程的电流表时，只是并联了一个分流电阻，使整体并联电路允许通过的最大电流增大，但表头的各特征量都不变。选项?、?正确，?、?错误；
??????把电流表改装成电压表需串联一个电阻，改装后
解得
即应串联一个的电阻；
??????读数总比准确值偏小，说明流过表头的电流偏小，并联电阻稍小了些，要使电流表读数准确，应使并联电阻稍大些，故要串联一个很小的电阻，因此?正确。
??．（?）?????，????（?）?????，?????；（?）乙图接法较好
【详解】
???按图甲接法，由并联电路中电流跟电阻成反比，可得
???按图乙接法，量程为??时，??和??串联后与??并联；量程为????时，??和??串联后与??并联，分别得
?????＋???＝??－?????
????＝????－??????＋???
解得
??＝?????
??＝?????
???乙图接法较好。甲图中，若开关?接触不良而没有接通，或换量程的过程中，电流将全部流经表头，可能把表头烧坏。