人教版(2019) 必修 第三册 11.4.1串联电路和并联电路(一)同步学案(含解析)

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人教版(2019) 必修 第三册 11.4.1串联电路和并联电路(一)同步学案(含解析)

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第四节
串联电路和并联电路(一)
一、串并联电路的特点和规律
电路分类
串联电路
并联电路
电路图
电阻规律
总电阻等于各电阻之和
总电阻倒数等于各支路电阻倒数之和
电压规律
总电压等于各分压之和
各支路电压相等
电流规律
各处电流相等
总电流等于各支路电流之和
规律
串联分压
并联分流
二、电表的改装
使用器材:灵敏电流计,对应的参数为

电表的内阻为

满偏电流为

满偏电压为
1.改装电压表

电路图

电路分析:串联一个大电阻改装为大量程的电压表,根据串联分压的规律可知
解得
公式中视为较原来的满偏电压翻了倍,则
2.改装电流表

电路图

电路分析,并联一个小电阻,改装为大量程的电流表,根据并联电路分流规律
解得
公式中视为较原来的满偏电流翻了倍,则
【典例1】如图所示的电路中,R1=8
Ω,R2=4
Ω,R3=6
Ω,R4=3
Ω.
(1)求电路中的总电阻.
(2)当加在电路两端的电压U=42
V时,通过每个电阻的电流是多少?
【答案】(1)14
Ω (2)3
A 3A 1
A 2
A
【解析】
电路连接的特点是R3、R4并联后再和R1、R2串联,可根据串、并联电路的特点求解总电阻和流过每个电阻的电流.
(1)R3、R4并联后电阻为R34,则R34==
Ω=2
Ω,R1、R2和R34串联,总电阻R=R1+R2+R34=14
Ω.
(2)根据欧姆定律I=得I=
A=3
A.
由于R1、R2串联在干路上,故通过R1、R2的电流都是3
A.设通过R3、R4的电流分别为I3、I4,由并联电路的特点:I3+I4=3
A,=,解得I3=1
A,I4=2
A.
【典例2】有一电流表G,内阻Rg=10
Ω,满偏电流Ig=3
mA.
(1)要把它改装成量程为0~3
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0~0.6
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?
【答案】(1)990
Ω 1
000
Ω (2)0.05
Ω 0.05
Ω
【解析】
(1)由题意知电流表G的满偏电压
Ug=IgRg=0.03
V
改装成量程为0~3
V的电压表,当达到满偏时,分压电阻R的分压UR=U-Ug=2.97
V
所以分压电阻R==
Ω=990
Ω
改装后电压表的内阻RV=Rg+R=1
000
Ω.
(2)改装成量程为0~0.6
A的电流表,当达到满偏时,分流电阻R的分流IR=I-Ig=0.597
A
所以分流电阻R=≈0.05
Ω
改装后电流表的内阻RA=≈0.05
Ω.
【练习1】如图所示,其中电流表A的量程为0.6
A,表盘均匀划分为30个小格,每一小格表示0.02
A;R1的阻值等于电流表内阻的;R2的阻值等于电流表内阻的2倍。若用电流表A的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值,则下列分析正确的是(  )
A.将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.04
A
B.将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.02
A
C.将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.06
A
D.将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.01
A
【答案】C
【解析】
设电流表A的内阻为RA,用电流表A的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值时,若将接线柱1、2接入电路,根据并联电路的特点,(I1-IA)R1=IARA,解得I1=3IA=1.8
A,则每一小格表示0.06
A;若将接线柱1、3接入电路,因R2对电流表量程没影响,量程仍为1.8
A,则每一小格仍表示0.06
A。选项C正确。
【练习2】两只电压表和是由完全相同的两个电流计改装成的,表的量程是5
V,表的量程是15
V,把它们串联起来接入电路中,则(  )
A.它们的示数相等,指针偏转角度也相等
B.它们的示数之比为1∶3,指针偏转角度相等
C.它们的示数相等,指针偏转角度之比为1∶3
D.它们的示数之比、指针偏转角度之比均为1∶3
【答案】B
【解析】
由于两个电压表是用相同的电流计改装的,当两个电压表串联使用时,通过两表的电流是相同的,所以表头指针偏转的角度是相同的;刻度盘上的示数表示的是电压表两端的电压,与量程成正比,故选项B正确,选项A、C、D错误.
【练习3】(多选)如图所示电路,将两个相同的电流计分别改装成电流表A1(0~3
A)和电流表A2(0~0.6
A),把这两个电流表并联接入电路中测量电流.则下列说法中正确的是(  )
A.A1的指针半偏时,A2的指针也半偏
B.A1的指针还没有满偏,A2的指针已经满偏
C.A1的读数为1
A时,A2的读数为0.6
A
D.A1的读数为1
A时,干路中的电流为1.2
A
【答案】AD
【解析】
电流表是由电流计并联一个电阻改装而成,两电流表并联,所以两表头也并联,流过两表头的电流相等,A1的指针半偏时,A2的指针也半偏,A正确,B错误;两电流表的内阻之比为1∶5,则电流之比为5∶1,A1的读数为1
A时,A2的读数为0.2
A,干路中的电流为1.2
A,C错误,D正确.
【练习4】一电压表由电流表G和电阻R串联而成.若在使用过程中发现此电压表的读数总比准确值稍小一些,采用下列哪种措施可以改进(  )
A.在R上串联一个比R大得多的电阻
B.在R上串联一个比R小得多的电阻
C.在R上并联一个比R小得多的电阻
D.在R上并联一个比R大得多的电阻
【答案】D
【解析】
若电压表读数总比准确值稍小一些,说明串联电阻R稍大些,应在R上并联一个比R大得多的电阻.
【练习5】(多选)四个相同的小量程电流表(表头)分别改装成两个电流表A1、A2和两个电压表V1、V2.已知电流表A1的量程大于A2的量程,电压表V1的量程大于V2的量程,改装好后把它们按图3所示接法连入电路,则(  )
A.电流表A1的读数大于电流表A2的读数
B.电流表A1指针的偏转角小于电流表A2指针的偏转角
C.电压表V1的读数小于电压表V2的读数
D.电压表V1指针的偏转角等于电压表V2指针的偏转角
【答案】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V1量程较大,所以电压表V1的读数大于电压表V2的读数,故C错误,D正确.
【练习6】如图所示,用电流表和电压表测量电阻Rx的阻值,c端与b端相连时,电流表示数为4.60
mA,电压表示数为2.50
V,c端与a端相连时,电流表示数为5.20
mA,电压表示数为2.30
V,比较这两次结果正确的是(  )
A.电阻的真实值更接近543
Ω,且大于543
Ω
B.电阻的真实值更接近543
Ω,且小于543
Ω
C.电阻的真实值更接近442
Ω,且大于442
Ω
D.电阻的真实值更接近442
Ω,且小于442
Ω
【答案】B
【解析】
比较两次的电压表读数,可知ΔU=0.20
V,则==0.08;电流表示数变化ΔI=0.60
mA,则==0.130,可见>,即电流变化明显一些,可见电压表内阻带来的影响比电流表内阻带来的影响大,故应采用内接法,Rx=≈543
Ω,此法测量值偏大,因此选项B正确.
【练习7】如图是有两个量程的电压表,当使用a、b两个端点时,量程为0~3
V,当使用a、c两个端点时,量程为0~15
V.
已知电流表的内阻Rg为100
Ω,满偏电流为1
mA,则电阻R1的阻值是________
Ω,电阻R2的阻值是________
Ω.
【答案】2
900 12
000
【解析】
接a、b时,串联的电阻为R1,则有R1=-Rg=
Ω-100
Ω=2
900
Ω;接a、c时,串联的电阻为R1和R2,则有R2=-Rg-R1=
Ω-100
Ω-2
900
Ω=12
000
Ω.
【练习8】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.
(1)当S1和S2均断开时,改装成的表是什么表?量程为多大?
(2)当S1和S2均闭合时,改装成的表是什么表?量程为多大?
【答案】(1)电压表 1
V (2)电流表 1
A
【解析】
(1)S1和S2均断开时,电阻R1与小量程电流表G串联,可组成较大量程的电压表,电压表的内阻RV=Rg+R1=1
000
Ω.所以电压表两端的电压最高为:
U=IgRV=0.001×1
000
V=1
V.
即改装成的电压表的量程为1
V.
(2)S1和S2均闭合时,电阻R1被短路,电阻R2与小量程电流表G并联,组成较大量程的电流表.当小量程电流表G满偏时,通过R2的电流为:IR2==
A=0.999
A,故改装成的电流表的量程为I=IR2+Ig=0.999
A+0.001
A=1
A.
【练习9】如图所示,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,是量程为I1的电流表;当使用a、c两个端点时,是量程为I2的电流表;当使用a、d两个端点时,是量程为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.求量程I1、I2、U的值.
【答案】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.
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第四节
串联电路和并联电路(一)
一、串并联电路的特点和规律
电路分类
串联电路
并联电路
电路图
电阻规律
总电阻等于各电阻之和
总电阻倒数等于各支路电阻倒数之和
电压规律
总电压等于各分压之和
各支路电压相等
电流规律
各处电流相等
总电流等于各支路电流之和
规律
串联分压
并联分流
二、电表的改装
使用器材:灵敏电流计,对应的参数为

电表的内阻为

满偏电流为

满偏电压为
1.改装电压表

电路图

电路分析:串联一个大电阻改装为大量程的电压表,根据串联分压的规律可知
解得
公式中视为较原来的满偏电压翻了倍,则
2.改装电流表

电路图

电路分析,并联一个小电阻,改装为大量程的电流表,根据并联电路分流规律
解得
公式中视为较原来的满偏电流翻了倍,则
【典例1】如图所示的电路中,R1=8
Ω,R2=4
Ω,R3=6
Ω,R4=3
Ω.
(1)求电路中的总电阻.
(2)当加在电路两端的电压U=42
V时,通过每个电阻的电流是多少?
【典例2】有一电流表G,内阻Rg=10
Ω,满偏电流Ig=3
mA.
(1)要把它改装成量程为0~3
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0~0.6
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?
【练习1】如图所示,其中电流表A的量程为0.6
A,表盘均匀划分为30个小格,每一小格表示0.02
A;R1的阻值等于电流表内阻的;R2的阻值等于电流表内阻的2倍。若用电流表A的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值,则下列分析正确的是(  )
A.将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.04
A
B.将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.02
A
C.将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.06
A
D.将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.01
A
【练习2】两只电压表和是由完全相同的两个电流计改装成的,表的量程是5
V,表的量程是15
V,把它们串联起来接入电路中,则(  )
A.它们的示数相等,指针偏转角度也相等
B.它们的示数之比为1∶3,指针偏转角度相等
C.它们的示数相等,指针偏转角度之比为1∶3
D.它们的示数之比、指针偏转角度之比均为1∶3
【练习3】(多选)如图所示电路,将两个相同的电流计分别改装成电流表A1(0~3
A)和电流表A2(0~0.6
A),把这两个电流表并联接入电路中测量电流.则下列说法中正确的是(  )
A.A1的指针半偏时,A2的指针也半偏
B.A1的指针还没有满偏,A2的指针已经满偏
C.A1的读数为1
A时,A2的读数为0.6
A
D.A1的读数为1
A时,干路中的电流为1.2
A
【练习4】一电压表由电流表G和电阻R串联而成.若在使用过程中发现此电压表的读数总比准确值稍小一些,采用下列哪种措施可以改进(  )
A.在R上串联一个比R大得多的电阻
B.在R上串联一个比R小得多的电阻
C.在R上并联一个比R小得多的电阻
D.在R上并联一个比R大得多的电阻
【练习5】(多选)四个相同的小量程电流表(表头)分别改装成两个电流表A1、A2和两个电压表V1、V2.已知电流表A1的量程大于A2的量程,电压表V1的量程大于V2的量程,改装好后把它们按图3所示接法连入电路,则(  )
A.电流表A1的读数大于电流表A2的读数
B.电流表A1指针的偏转角小于电流表A2指针的偏转角
C.电压表V1的读数小于电压表V2的读数
D.电压表V1指针的偏转角等于电压表V2指针的偏转角
【练习6】如图所示,用电流表和电压表测量电阻Rx的阻值,c端与b端相连时,电流表示数为4.60
mA,电压表示数为2.50
V,c端与a端相连时,电流表示数为5.20
mA,电压表示数为2.30
V,比较这两次结果正确的是(  )
A.电阻的真实值更接近543
Ω,且大于543
Ω
B.电阻的真实值更接近543
Ω,且小于543
Ω
C.电阻的真实值更接近442
Ω,且大于442
Ω
D.电阻的真实值更接近442
Ω,且小于442
Ω
【练习7】如图是有两个量程的电压表,当使用a、b两个端点时,量程为0~3
V,当使用a、c两个端点时,量程为0~15
V.
已知电流表的内阻Rg为100
Ω,满偏电流为1
mA,则电阻R1的阻值是________
Ω,电阻R2的阻值是________
Ω.
【练习8】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.
(1)当S1和S2均断开时,改装成的表是什么表?量程为多大?
(2)当S1和S2均闭合时,改装成的表是什么表?量程为多大?
【练习9】如图所示,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,是量程为I1的电流表;当使用a、c两个端点时,是量程为I2的电流表;当使用a、d两个端点时,是量程为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.求量程I1、I2、U的值.
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