2012届高考物理第一轮复习 考点测试题3

1 串并联及混联电路 内容分析 串并联及混联电路 内容分析 知识目标知识目标 一 串联电路一 串联电路 电路中各处电流相同 I I1 I2 I3 串联电路两端的电压等于各电阻两端电压之和 U U1 U2 U3 串联电路的总电阻等于各个导体的电阻之和 即 R R1 R2 Rn 串联电路中各个电阻两端的电压跟它的阻值成正比 即 12 12 n n UUU I RRR 串联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成正比 即 2 12 12 n n PPP I RRR 二 并联电路二 并联电路 并联电路中各支路两端的电压相同 U U1 U2 U3 并联电路子路中的电流等于各支路的电流之和 I I1 I2 I3 并联电路总电阻的倒数等于各个导体的电阻的倒数之和 R 1 1 1 R 2 1 R n R 1 当并联 电路是由 n 个相同的电阻 R 并联而成时 总电阻 R总 当并联电路只有两个支 路时 则总电阻为 R总 并联电路中通过各个电阻的电流踉它的阻值成反比 即 I1R1 I2R2 InRn U 并联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成反比 即 P1R1 P2R2 PnRn U2 例 1 如图所示 P 为一块均匀的半圆形薄电阻合金片 先将它按图甲 方式接在电极 A B 之间 测出电阻为 R 然后再将它按图乙方式接在 C D 之间 这时 P 的电阻为 A R B R 2 C R 4 D 4R 简简析析 将半圆形合金片从中间 图中虚线所示 割开 分成完全相同的两块 设每块电阻力 R0 则图中甲连接方式相当于两个电阻并联 图乙连接相当于两个电阻串联 RAB R0 2 R RCD 2R0 4R 答案答案 D 点评点评 巧妙选取相同的电阻 运用电阻的串并联特点来分析是解决此 题的特点 例 2 如图中三个 R1 R2 R3 电流表的内阻忽略不计 则通过三个 电阻的电流强度之比和两个电流表读数之比各为多少 解析解析 原图可变换成附图所示电路 三个电阻组成并联电路 流过三个电 阻电流强度之比 I1 I2 I3 1 R1 1 R2 1 R3 R2R3 R1R3 R1R2 电流表 A1和 A2的读数之比 I1 I2 I2 I3 I1 I2 R1 R2 R3 R3 R1 R2 答案答案 I1 I2 I3 1 R1 1 R2 1 R3 I1 I2 R1 R2 R3 R3 R1 R2 例 3 图中电源电压 U 5 V 内阻不计 V1 V2 V3 三个电压表的内电阻相同 其中 V1 V2的读数分别为 3V 2V 试求电压表 V3的读数 简简析析 V1表的读数大于 V2表的读数 V1表通过的电流 I1大于 V2表通过的电流 I2 并且等于 V2表和 V3表通过的电流之和 即 I1 I2十 I3 三个电压表的内阻相同 设为 RV 则 I1RV I2 RV十 I3 RV 2 得 V1 V2 V3 V3 V1 V2 3V 2V 1V 点评点评 电压表的示数为本身的电压值 此题是把三个电压表当成三个相同的电阻来讨论的 例 4 有三个电阻 其阻值分别为 10 20 30 现在它们分别按不同方式连接后加 上相同的直流电压 问 1 在总电路上可能获得的最大电流和最小电流之比为多少 2 对 20 电阻来说 在各种可能连接方式中能使它获得最大功率的 有哪些连接方式 获得最小功率的有哪些连接方式 只要求画电路图表示 解析解析 如图所示 1 在电压不变的情况下 三电阻并联时总电阻最小 电流最大 三电阻串联时 总电阻最大 电流最小 并 R 1 10 1 20 1 30 1 R并 60 11 R串 10 20 30 R串 60 I最大 I最 小 R串 R并 11 2 使 20 电阻获得最大功率的连接方式有 a b 获得最小功率的连接方式是 C 答案 1 11 2 20 电阻获得最大功率的是 a b 最小功率的是 C 例 5 如图所示 A B 两点间的电压为 U C1 nC2 两个完全相同的电压表的示数分别为 A U1 U n 1 U2 nU n 1 B U1 U 2 U2 U 2 C U1 nU n 1 U2 U n 1 D 无法判断两电压表的示 数 解析解析 电压表串联接在电压 U 上 所示两只相同的电压表的分压作用相同 它们的示数相同 均为 U 2 而两电容器是分别与两电压表并联 两电容器两端的电压分别与 两电压表两端的电压相等 所以是 B 选项正确 点评 两电容器是串联接在电路上 若是认为两电压表是测电容器两端的电压 这就犯了 定势思维的错误 电容器两端的电压不能用电压表来测量 只能用静电计测量 不要把电压 表看成是测电压的 而应把两电压表看成两个相同的电阻串联接在电源上 而电容器两端的 电压在电路中总是等于与它并联的电阻两端的电压 在阻容电路中 电容器两端的电压总是 等于与它并联的电阻两端的电压 这是一个基本原则 例 6 图中的 A 为理想电流表 V1和 V2为理想电压表 R1为定值电阻 R2为可变电阻 电池 E 内阻不计 下列说法中不正确的是 A R2不变时 V2读数与 A 读数之比等于 R1 B R2不变时 V1读数与 A 读数之比等于 R1 C R2改变一定量时 V2读数的变化量与 V1读数变化量之和一定为零 D R2改变一定量时 V2读数的变化量与 V1读数变化量之和不一定为零 解析解析 根据电路的连接形式可知 任意一个电压表的读数与电流表的读数之比均等于与电压表 并联的电阻 所以 B 选项正确 电池的内阻不计 说明电源两端电压不变 则两电压表之和不 变 而当 R2变化时 则两电压表的变化和一定为零 一个增加 一个减小 C 选项正确 点评点评 本题为高考试题 考查的是对电路连接形式的认识 两电压表分两电阻并联 当一个 电阻变化时 它的分压作用变化 导致另一个电阻的分用也发生了变化 规律方法规律方法 1 1 电路结构分析电路结构分析 3 电路的基本结构是串联和并联 分析混联电路常用的方法是 节点法 把电势相等的点 看做同一点 回路法 按电流的路径找出几条回路 再根据串联关系画出等效电路图 从而明确其电 路结构 其普遍规律是 凡用导线直接连接的各点的电势必相等 包括用不计电阻的电流表连接的点 在外电路 沿着电流方向电势降低 凡接在同样两个等势点上的电器为并联关系 不加声明的情况下 不考虑电表对电路的影响 例 7 图中所示电路由 8 个不同的电阻组成 已知 R1 12 其余电阻阻值未知 测得 A B 之间总电阻为 4 今将 R1换成 6 的电阻 则 A B 间的总电阻 变为 解析 利用等效代换的办法处理 即将除去 R1之后的 7 个不同的电阻对 A B 两点间的等效阻值设为 R 则总的对 A B 间的等效电阻值就为 R1 与 R 之并联等效值 由并联电路规律有 12 1 R 1 4 1 6 1 R 1 AB R 1 联立 求得 RAB 3 例 8 电饭锅是一种可以自动煮饭并自动保温 又不会把饭烧焦的家用电器 如图 它的电 路由控制部分 AB 和工作部分 BC 组成 K1是限温开关 手动闭合 当温度达到 103 时自动 断开 不能自动闭合 K2是自动开关 当温度超过 800C 时自动断 开 温度低于 700C 时自动闭合 R2是限流电阻 阻值 2140 R 1是工作电阻 阻值 60 锅中放好适量的米和水 插上电源 220 V 50 Hz 手动闭合 K1后 电饭锅就能自动煮好米饭并保 温 1 简述手动闭合 K1后 电饭锅加热 保温过程的工作原理 2 加热过程电饭锅消耗的电功率 P1是多大 K1 K2都断开时电饭锅 消耗的电功率 P2是多大 3 若插上电源后没有手动闭合 K1 能煮熟饭吗 为什么 解析 1 插上电源 手动闭合 K1后由于室温肯定低于 700C 所以当时 K2也是闭合的 红灯亮 所 以 R2被短路 只有 R1工作 功率 P1较大 使米和水被加热 当温度升到 800C 时 K2断开 但 K1仍闭合 R2仍被短路 功率仍为 P1 所以温度继续升高 把水烧开 这时温度将保持在 1000C 直到水分蒸发完毕 温度继续升高到 1030C 时 K1断开且不再自动闭合 这时饭已煮好 R1 R2串 联 黄灯亮 热功率 P2较小 电饭锅发出的电热小于它向外释放的热 温度开始降低 当温度降 低到 700C 时 K2自动闭合 功率又变为 P1 使饭的温度升高 到 800C 时 K2自动断开 温度又 开始降低 如此使电饭锅处于保温状态 直到关闭电源 2 加热过程电饭锅消耗的电功率 P1 U2 R1 807W K1 K2都断开时 电饭锅消耗的电功率 P2 U2 R1 R2 22 W 3 若 K1未闭合 开始 K2总是闭合的 R2被短路 功率为 P1 当温度上升到 800C 时 K2自动断 开 功率降为 P2 温度降低到 700C K2自动闭合 温度只能在 700C 800C 变化 不能把水烧 开 不能煮熟饭 例 9 在图所示的电路中 A B C 分别表示理想电流表或电压表 它们的示数以安或伏 为单位 当电键 S 闭合后 A B C 三表示数分别为 1 2 3 时 灯 L1 L2正好均正常发光 已知灯 L1 L2的额定功率之比为 3 1 则可判断 A A B C 均为电流表 B A B C 均为电压表 C B 为电流表 A C 为电压表D B 为电压表 A C 为电流表 解答 若三个表均为电流表 则电路出现短路 灯不可能正常发光 故选项 A 错 若三个表均为 K1红红 黄黄 R1 A C B L1 L2 S 4 电压表 则电路出现断路 灯亦不能正常发光 故选项 B 错 若 B 为电流表 A 和 C 为电压表 则两灯串联 A 表测 L1的电压 C 表测 L2的电压 即为 3 1 2 1 C A C A U U IU IU P P 1 3 故选项 C 错 若 B 为电压表 A 和 C 为电流表 则两灯并联 A 表测 L2的电流 C 表 测 L1的电流 故有 1 3 2 1 A C A C I I UI UI P P 故选项 D 正确 答案 D 2 电表的改装 电表的改装 1 灵敏电流表 也叫灵敏电流计 符号为 用来测量微弱电流 电压的有无和方向 其 主要参数有三个 内阻 Rg 满偏电流 Ig 即灵敏电流表指针偏转到最大刻度时的电流 也叫灵敏电流表的电流量程 满偏电压 Ug 灵敏电流表通过满偏电流时加在表两端的电 压 以上三个参数的关系 Ug Ig Rg 其中 Ig和 Ug均很小 所以只能用来测量微弱的电流或电 压 2 电流表 符号 用来测量电路中的电流 电流表是用灵敏电流表并联一个分流电阻改装 而成 如图所示为电流表的内部电路图 设电流表量程为 I 扩大量程的倍数 n I Ig 由并联电 路的特点得 Ig Rg I Ig R 1 ggg g I RR R IIn 内阻 gg A g RRR r RRn 由这两式子可知 电流表量程越大 Rg越小 其内阻也越小 3 电压表 符号 用来测量电路中两点之间的电压 电压表是用灵敏电流表串联一个分压 电阻改装而成 如图所示是电压表内部电路图 设电压表的量程为 U 扩大量程的倍数为 n U Ug 由串联电路的特点 得 U Ug IgR Ig Ug Rg 11 gg g U RRnR U 电压表内阻 Vgg rRRnR 由这两个式子可知 电压表量程越大 分压电阻就越大 其内阻 也越大 4 半值分流法 也叫半偏法 测电流表的内阻 其原理是 当 S1闭合 S2打开时 ERrI gg 1 当 S2再闭合时 EUU RG 2 ER R rI IrI gg ggg 1 2 22 1 2 1 联立以上两式 消去 E 可得 2 1 11 22 R R rRrRI ggg 1 R 2 R 1 S 2 S G 5 得 21 21 RR RR rg 可见 当 R1 R2时 有 2 Rrg 5 非理想电表对电路的影响不能忽略 解题时应把它们看作是能显示出本身电压或电流 的电阻器 用电压表测得的电压实际上是被测电路与电压表并联后两端的电压 由于电压表内阻不可 能无限大 因此测得的电压总比被测电路两端的实际电压小 表的内阻越大 表的示数越接 近于实际电压值 用电流表测得的电流 实质上是被测量的支路 或干路 串联一个电阻 即电流表内阻 后的电 流 因此 电流表内阻越小 表的示数越接近于真实值 例 10 电流一电压两用电表的电路如图所示 已知图中 S 是双刀双掷开关 a b c d e f 为接线柱 双刀双掷开关的触刀掷向 a b e 与 a 接通 f 与 b 接通 掷向 c d e 与 c 接通 f 与 d 接通 电流表 G 的量程是 0 001 A 内阻是 100 电阻 R1的阻值为 9900 R2的阻值是 1 0l 1 触刀掷向 a b 时 此两用表是什么表 量程是多大 2 触刀掷向 c d 时 此两用表是什么表 量程是多大 分析分析 用 改装成电流表时需要并联一个电阻 改装成电压表时需要串联一个电阻 根据 这个原理可以判断出是什么表 并算出其量程 解析解析 1 触刀掷向 ab 时 R1与 串联 是电压表 其量程为 U Ig R1 Rg 0 001 100 9900 10V 2 触刀掷向 cd 时 R2与 并联 是电流表 其量程为 2 100 0 001 0 0010 1 1 01 gg g I R IIA R 例 11 如图所示 四个相同的表头分别改装成两个安培表和两个伏特表 安培表 A1的量 程大于 A2的量程 伏特表 V1的量程大于 V2的量程 把它们按图接入电路 则 安培表 A1的读数 安培表 A2的读数 安培表 A1的偏转角 安培表 A2的偏转角 伏特表 V1的读数 伏特表 V2的读数 伏特表 V1的偏转角 伏特表 V2的偏转角 填 大于 小于 或 等于 解 两电流表并联 两表头两端的电压相同 流过的电流相同 故偏角相同 但因 A1的量程大 故 A1的示数大于 A2的示数 当把 V1和 V2串联使用时 组成电压表的电流表和分压电阻都是 串联关系 通过完全相同的两只电流表的电流强度也相等 指针偏转角度相等 根据串联电路 的电压分配关系 分配在 V1和 V2两端