高中物理第3章恒定电流第4节串联电路和并联电路教学案鲁科版.docx

第4节 串联电路和并联电路1.串联电路中各处的电流相等，总电压等于各部分电压之和。2并联电路中，各支路的电压相等，总电流等于各支路电流之和。3电压表是利用串联电路的分压作用，由小量程电流计串联电阻改装而成的。4电流表是利用并联电路的分流作用，由小量程电流计并联电阻改装而成的。一、串联电路的分压作用和电压表1串联电路的特点和性质电流各处电流相等：即II1I2In电压总电压等于各部分电压之和，即UU1U2Un总电阻总电阻等于各部分电阻之和，即RR1R2Rn电压分配关系I功率分配关系I22.电流表改装成电压表将电流表的示数根据欧姆定律UIR换算成电压值，可直接用于测电压，如果给小量程电流表串联一个分压电阻，就可以用来量度较大的电压，因此电压表就是一个串联了分压电阻的电流表。二、并联电路的分流作用和电流表1并联电路的特点和性质电流总电流等于各支路电流之和，即II1I2In电压各支路两端电压相等，即UU1U2Un电阻总电阻倒数等于各支路电阻倒数之和，即电流分配关系I1R1I2R2InRnU功率分配关系P1R1P2R2PnRnU22.把小量程的电流表改装成大量程的电流表给小量程的电流表并联一个较小电阻就可以用来量度较大的电流，即扩大了电流表的量程。三、混联电路1混联电路串联之中有并联，并联之中有串联的电路。2方法不管混联电路多复杂，大都可以简化为串联电路和并联电路。1自主思考判一判(1)串联电路中总电阻大于任何一个电阻。()(2)电流表改装成电压表时是串联一个电阻。()(3)串联电路中，在电路两端电压一定的情况下，某一电阻的电阻值越大，其分得的电压就越大。()(4)并联电路的总电阻小于其中任一支路的电阻。()(5)两个电阻并联时，其中一个电阻增大则总电阻变小。()(6)n个相同的电阻并联，总电阻为R总。()2合作探究议一议(1)串联电路中某一电阻的阻值增大时，总电阻如何变化？并联电路中某一电阻增大时，总电阻如何变化？提示都增大。(2)改装电表时，会改变表头的满偏电流和满偏电压吗？提示不会。无论是将表头改装成电流表还是电压表，都没有改变表头的参数，即表头的满偏电流、满偏电压都不发生变化，只是由分压电阻或者分流电阻承担了部分电压或电流。由欧姆定律可知，满偏电流Ig、满偏电压的关系为UgIgRg。(3)实验室有一表头G，满偏电流为5 mA，电阻为100 ，现在欲用它作为电压表测量5 V的电压，能直接测量吗？应如何测量？如果用该表头测量5 A的电流，应如何测量？提示不能直接测量。由于表头的满偏电压UgIgRg0.5 V，小于要测量的电压，应将表头串联一分压电阻；由于表头的满偏电流为5 mA，小于要测量的电流，应并联一分流电阻。串、并联电路的规律电路化简的原则(1)无电流的支路化简时可去除。(2)等电势的各点化简时可合并。(3)理想导线可任意长短。(4)理想电流表可认为短路，理想电压表可认为断路。(5)电压稳定时电容器可认为断路。典例试画出图341中的等效电路图。图341解析假设电流的流向从A流向D，则电路中的等电势点为A、B，电势从高到低为AB、C、D，观察电路，R2、R3接在AB与C之间，R1接在AB与D之间，R4接在C与D之间，故等效电路图如图所示。答案见解析图常用等效简化方法电流分支法等势点排列法第一步将各结点用字母标出第二步判定各支路元件的电流方向(若原电路无电流，可先假设加上电压形成电流后判断)判定各结点电势的高低(若原电路未加电压，可先假设加上电压后判断)第三步按电流流向，自左到右将各元件、结点、分支逐一画出将各结点电势高低自左到右排列，再将各结点之间的支路画出第四步将画出的等效图加工整理将画出的等效图加工整理1. (多选)如图342所示，R16 ，R23 ，R34 ，接入电路后，关于这三个电阻的判断正确的是()图342A电流之比是I1I2I3436B电压之比是U1U2U3112C功率之比是P1P2P3126D功率之比是P1P2P3634解析：选BC由于R1、R2并联后与R3串联，故U1U2，I1I2I3，R1、R2并联后阻值R12 2 。则，即U1U2U3112，B正确；电流之比I1I2I3123，A错误；功率之比P1P2P3U1I1U2I2U3I3126，C正确，D错误。2.如图343所示电路中，已知R1R2R3，当在AB间接入电源后流过R1、R2、R3的电流比为()图343A211 B111C221 D112解析：选B画出等效电路图如图所示，故当AB间接入电源后，R1、R2、R3是并联关系，因为R1R2R3，所以流过它们的电流相等。3(多选)一个T形电路如图344所示，电路中的电阻R110 ，R2120 ，R340 。另有一测试电源，电动势为100 V，内阻忽略不计，则()图344A当c、d端短路时，a、b之间的等效电阻是40 B当a、b端短路时，c、d之间的等效电阻是40 C当a、b两端接通测试电源时，c、d两端的电压为80 VD当c、d两端接通测试电源时，a、b两端的电压为80 V解析：选AC当c、d端短路时电路如图甲，等效电阻R123R140 ，所以A对。当a、b端短路时如图乙。等效电阻R123R2128 ，所以B错。当a、b两端接通测试电源时电路如图丙。根据欧姆定律得：I A2 A，所以UcdIR380 V，所以C对。当c、d两端接通测试电源时电路如图丁。根据欧姆定律得：I A A，所以UabIR325 V，所以D错。电表改装问题1对小量程电流表G(表头)的认识(1)主要结构：永久磁铁和可转动的线圈。(2)工作原理：通电后，线圈在磁场力的作用下带动指针偏转，指针的偏角与通过指针的电流成正比。图345(3)表头的三个主要参数内阻Rg：小量程电流表G的电阻。满偏电流Ig：电流表G指针偏转到最大刻度时的电流。满偏电压Ug：电流表G通过满偏电流时，加在它两端的电压。由欧姆定律可知：UgIgRg。2电表的改装小量程的表头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的计算UIg(RRg)RRg(n1)Rg其中nIgRg(IIg)RR其中n电表的总内阻RVRgRRA典例有一电流表G，内阻Rg10 ，满偏电流Ig3 mA。(1)要把它改装成量程为03 V的电压表，应串联一个多大的电阻？改装后电压表的内阻是多大？(2)要把它改装成量程为00.6 A的电流表，需要并联一个多大的电阻？改装后电流表的内阻是多大？解析(1)由题意知电流表G的满偏电压UgIgRg0.03 V改装成量程为03 V的电压表，当达到满偏时，分压电阻R的电压URUUg2.97 V所以分压电阻R 990 改装后电压表的内阻RVRgR1 000 。(2)改装成量程为00.6 A的电流表，当达到满偏时，分流电阻R的分流IRIIg0.597 A所以分流电阻R0.05 改装后电流表的内阻RA0.05 。答案(1)990 1 000 (2)0.05 0.05 电表改装四要点(1)改装电压表需串联一个大电阻，且串联电阻的阻值越大，改装后电压表的量程越大。(2)改装电流表需并联一个小电阻，且并联电阻的阻值越小，改装后电流表的量程越大。(3)改装过程把表头看成一个电阻Rg，通过表头的满偏电流Ig是不变的。(4)改装后电表的量程指的是当表头达到满偏电流时串联电路的总电压或并联电路的总电流。1.如图346所示的甲、乙两个电路，都是由一个灵敏电流计G和一个变阻器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()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上述说法都不对图346解析：选B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。2.一个电流、电压两用电表的结构如图347所示，其中表头G的满偏电流Ig0.001 A，内阻Rg100 ，电阻R19 900 ，R21.01 。问：图347(1)双刀双掷开关接到哪边是电流表，接到哪边是电压表？(2)电流表和电压表的量程各是多大？解析：(1)双刀双掷开关接到cd时，表头G与R2并联，是电流表；接到ab时，表头G与R1串联，是电压表。(2)电流表的满偏电流IIgIgIg0.1 A，电压表的满偏电压UIg(RgR1)10 V。答案：(1)cdab(2)电流表的量程为00.1 A电压表的量程为010 V1(多选)下列说法正确的是()A一个电阻和一根无电阻的理想导线并联，总电阻为零B并联电路任一支路电阻都大于电路的总电阻C并联电路任一支路电阻增大(其他支路不变)，总电阻也增大D并联电路任一支路电阻增大(其他支路不变)，总电阻一定减小解析：选ABC由并联电路的特点知：并联电路的总电阻比各支路中的任意一个分电阻的阻值都要小，所以A、B、C对，D错。2电阻R1、R2、R3串联在电路中，已知R110 、R35 ，R1两端的电压为6 V，R2两端的电压为12 V，则下列判断错误的是()A电路中的电流为0.6 AB电阻R2的阻值为20 C三只电阻两端的总电压为21 VD电阻R3消耗的电功率为3.6 W解析：选D串联电路中电流处处相等，所以II10.6 A，所以A对；又串联电路中导体两端电压和导体电阻成正比，即U1U2U3R1R2R3，所以R220 ，U33 V，B对；又串联电路的总电压等于各支路电压之和，所以UU1U2U321 V，C对；P3I2R31.8 W，所以D错。3三个电阻之比为R1R2R3125，将这三个电阻并联，则通过这三支路的电流I1I2I3为()A125B521C1052 D2510解析：选C并联电路的电流之比与阻值成反比，即I1I2I31052。4.如图1所示，有三个电阻，已知R1R2R3136，则电路工作时，电压U1U2为()图1A16 B19C13 D12解析：选DR2、R3并联后与R1串联，故U2U3，I2I3I1，R2、R3并联后的阻值R2、32R1，由UIR知U1U212，D正确。5.有两只完全相同的电流计，分别改装成一只电流表和一只电压表，一位同学在做实验时误将这两只表(电流表和电压表)串联起来连接在电路中，如图2所示，闭合开关S后，则两只表上的指针可能出现的情况是()图2A两表指针的偏角相同B两表的指针都不偏转C电流表指针的偏转角小于电压表指针的偏转角D电流表指针的偏转角大于电压表指针的偏转角解析：选C电流表由电流计与电阻并联改装而成，电压表由电流计与电阻串联改装而成，电表的指针偏转角的大小取决于流过电流计本身电流的大小，显然流过改装后的电流表的那个电流计的电流更小。6一电流表的满偏电流Ig1 mA，内阻为200 。要把它改装成一个量程为0.5 A的电流表，则应在电流表上()A并联一个200 的电阻B并联一个0.4 的电阻C串联一个0.4 的电阻D串联一个200 的电阻解析：选B由IgRg(IIg)R并得R并 0.4 ，选项B正确。7.R1和R2分别标有“2 1.0 A”和“4 0.5 A”，将它们串联后接入电路中，如图3所示，则此电路中允许消耗的最大功率为()图3A1.5 W B3.0 WC5.0 W D6 W解析：选A因R1和R2串联后接入电路中，所以通过它们的电流相同，因此通过它们的电流不能超过0.5 A，则此电路允许消耗的最大功率为PI2(R1R2)0.526 W1.5 W，故选项A正确。8.如图4所示的电路中，U12 V，若电压表的示数也是12 V，这说明可能()图4A灯泡L开路B电阻R1、R2中有开路发生C电阻R1、R2中有短路发生D灯泡L和电阻R1都发生了开路解析：选B若灯泡L开路，则电路不通，电压表示数为0；若R1、R2中有开路，则电压表测电源两端电压，示数为U，B对；若R1、R2中有短路，则电压表测R1、R2两端电压，示数小于电源电压12 V；若灯泡L和电阻R1都开路，则电路不通，电压表示数为0。9.如图5所示的电路中，U8 V不变，电容器电容C200 F，R1R235，则电容器的带电荷量为()图5A1103 C B6103 CC6104 C D1.6103 C解析：选A因为R1、R2串联，所以两电阻间的电压值与电阻值成正比，则U1U2R1R235，又U1U28 V，所以U13 V，U25 V电容器与R2并联，所以UCU25 V，所以QCU1103 C，选项A正确。10. (多选)如图6所示，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，把它们按如图所示接入电路，则()图6A电流表A1的读数大于电流表A2的读数B电流表A1的偏转角小于电流表A2的偏转角C电压表V1的读数等于电压表V2的读数D电压表V1的偏转角等于电压表V2的偏转角解析：选AD改装后的电流表量程越大，电表的内阻越小，电流表A1的量程大于A2的量程，所以电流表A1的内阻小于电流表A2的内阻，两个电流表并联，电阻小的电流大，电流表A1的读数大于电流表A2的读数，A正确；改装电流表的两个表头也是并联关系，因表头相同，故电流相等，指针偏角相等，B错误；改装后的电压表量程越大，电表的内阻越大，电压表V1的量程大于V2的量程，所以电压表V1的内阻大于电压表V2的内阻，两个电压表串联，依据串联电路的