人教版物理选修3-1学案2.4　串联电路和并联电路Word版含解析【高考】

4串联电路和并联电路素养目标定位※※掌握串、并联电路中电流、电压、电阻的关系※知道常用的电压表和电流表的电路结构※理解有关电表改装的计算问题素养思维脉络知识点1串联电路和并联电路电路内容串联电路并联电路电路图电流关系电路各处电流__相等__I＝I1＝I2＝I3总电流等于各支路电流__之和__I＝I1＋I2＋I3电压关系总电压等于各部分电路电压__之和__U＝U1＋U2＋U3总电压等于__各支路__电压U＝U1＝U2＝U3电阻关系总电阻等于各部分电路电阻__之和__R＝R1＋R2＋R3总电阻的倒数等于各支路电阻的__倒数之和__eq\f(1,R)＝eq\f(1,R1)＋eq\f(1,R2)＋eq\f(1,R3)知识点2电压表和电流表1．小量程电流表G(表头)的三个主要参数①内阻Rg：小量程电流表G的__电阻__。②满偏电流Ig：小量程电流表G指针偏转到__最大刻度__时的电流。③满偏电压Ug：小量程电流表G通过满偏电流时，加在它两端的__电压__，由欧姆定律可知：Ug＝__IgRg__。2．电流表G改装成电压表和电流表(1)电流表改装成电压表的原理：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。如图1所示。(2)大量程电流表的改装原理：给小量程电流表__并联一个分流__电阻，就可以用来量度较大的电流，如图2所示。图1图2思考辨析『判一判』(1)串联电路的总电流等于流过各电阻的电流之和。(×)(2)串联电路的总电压等于各电阻两端的电压之和。(√)(3)并联电路的总电阻一定大于每一个电阻的阻值。(×)(4)一个电阻和一根无电阻的理想导线并联，总电阻为零。(√)(5)测量较大的电压时，将表头上串联一个较大的电阻，就改装成了电压表。(√)(6)测量较大的电流时，将表头上并联一个较大的电阻，就改装成了量程较大的电流表。(×)『选一选』(2019·北京市中关村高二上学期期中)如图所示，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(D)A．甲表是电流表，R增大时量程增大B．甲表是电压表，R增大时量程减小C．乙表是电流表，R增大时量程减小D．乙表是电压表，R增大时量程增大解析：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，A错误，B错误；串联电路电阻大时分压多，所以R增大时量程增大，C错误，D正确。『想一想』某用户家中有很多用电器：电灯、电视、洗衣机、电磁炉及电冰箱等。请思考：该用户家中的各种用电器采用什么连接方式？若电灯的灯丝断了，其他用电器还能正常使用吗？解析：在家庭电路中，各种用电器都是并联的，若某一用电器烧坏，并不影响其他用电器的正常工作。探究一对串、并联电路的理解Seq\o(\s\up7(思考讨论),\s\do5(ikaotaolun))1节日里的彩灯，一串串一簇簇，有的挂在街道两旁的树上，有的挂在装饰物品上，拼凑出美丽的图案，绚丽多彩，这些大量的小彩灯是怎样连接的呢？是与家用照明电路一样并联吗？为什么同一串的小彩灯有一只坏了，其他的照常发光呢？提示：小彩灯是串联的，不是并联的。但彩灯内部灯丝的结构与一般的灯不同，彩灯灯丝下边多并联了一段涂有氧化铜的细金属丝。一旦有一个彩灯灯丝熔断了，其他彩灯瞬间会熄灭，使这个灯泡两端的电压得到220V，从而瞬间击穿那段细金属丝的氧化铜涂层，使这个彩灯重新形成通路，又使其他灯泡继续工作。这就是串联的小彩灯，为什么其中有的灯丝熔断了，其他的还能继续工作的原因。并且我们会发现，这时亮的彩灯也比原来更亮了。因为这个彩灯熔断后击穿金属丝相当于短路了。留下的灯泡两端各自分担的电压就多了，所以会比原来更亮。Geq\o(\s\up7(归纳总结),\s\do5(uinazongjie))1．串、并联电路总电阻的比较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＝nRn个相同电阻R并联，总电阻R总＝eq\f(R,n)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.电压、电流的分配关系(1)串联电路中各个电阻两端电压跟它们的阻值成正比。eq\f(U,R)＝eq\f(U1,R1)＝eq\f(U2,R2)…＝eq\f(Un,Rn)＝I(2)并联电路中通过各个电阻的电流跟它的阻值成反比。IR＝I1R1＝I2R2…＝InRnDeq\o(\s\up7(典例剖析),\s\do5(ianlipouxi))典例1由4个电阻连接成的混联电路如图所示。R1＝8Ω，R2＝4Ω，R3＝6Ω，R4＝3Ω。(1)求a、d之间的总电阻。(2)如果把42V的电压加在a、d两端，通过每个电阻的电流是多少？解题指导：在串并联电路的有关计算中，首先要明确各电阻的串并联关系，然后再结合串并联电路的特点及电流、电压分配规律和欧姆定律列式计算。解析：(1)R3、R4并联后电阻为R34，则R34＝eq\f(R3R4,R3＋R4)Ω＝2Ω，R1、R2和R34串联，总电阻R＝R1＋R2＋R34＝14Ω。(2)根据欧姆定律I＝eq\f(U,R)，I＝eq\f(42,14)A＝3A。由于R1、R2串联在干路上，故通过R1、R2的电流都是3A。设通过R3、R4的电流为I3、I4，由并联电路的特点知I3＋I4＝3A，eq\f(I3,I4)＝eq\f(R4,R3)，解得I3＝1A，I4＝2A。答案：(1)14Ω(2)通过R1、R2的电流是3A；通过R3的电流是1A；通过R4的电流是2A。〔对点训练1〕如图所示，每个电阻的阻值都是2Ω，电流表内阻不计，在B、C间加6V电压时，电流表的示数是(B)A．0 B．1AC．2A D．3A解析：将电路改画成如图所示形式。I总＝eq\f(U总,R总)＝eq\f(U总,R＋\f(R2,R＋R))＝eq\f(6,2＋\f(22,2＋2))A＝2A，每一支路电流均为1A。探究二电表的改装与使用Seq\o(\s\up7(思考讨论),\s\do5(ikaotaolun))2用相同的电流表G改装的电压表V和电流表A，分别测量电压和电流时，指针偏角均为满刻度的eq\f(1,3)，试问这两种情况下表头G两端的电压和通过的电流是否相等？提示：因为是相同的电流表改装的电压表和电流表，指针偏角相同，说明通过的电流I相同，所以表头G两端的电压(U＝IRg)也相同。Geq\o(\s\up7(归纳总结),\s\do5(uinazongjie))1．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计算U＝Ig(R＋Rg)R＝eq\f(U,Ig)－Rg＝(n－1)Rg其中n＝eq\f(U,Ug)IgRg＝(I－Ig)RR＝eq\f(IgRg,I－Ig)＝eq\f(Rg,n－1)其中n＝eq\f(I,Ig)电表的总内阻Rv＝Rg＋RRA＝eq\f(RRg,R＋Rg)2.使用电表需要注意的几个问题(1)选用电流表、电压表时，应考虑所测电流、电压的最大值不能超出仪表的量程，以确保不损坏仪器。在实验电路中测量电流、电压时，电流表、电压表的指针偏转角度不宜过小，以减少误差。(2)电流表并联电阻R＝eq\f(Rg,n－1)后，内阻很小，串联在电路中时，可作短路处理；电压表串联电阻R＝Rg(n－1)后，内阻很大，当电压表并联在电路中时，可看成断路，这两种情况均可看成电表对电路无影响，即把电表视为理想的电表。(3)当电流表和电压表不能看成理想的电表时(即表的内阻不能忽略时)，电流表看成一个小电阻，其示数为流过此电阻的电流，电压表看成一个大电阻，其示数为此电阻两端的电压。(4)电流表A与电压表V的指针偏转角度越大，相对误差越小。特别提醒：(1)无论表头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。Deq\o(\s\up7(典例剖析),\s\do5(ianlipouxi))典例2如图所示是一个电流表、电压表两用的电路，电流表G的量程是100μA，内阻是1000Ω。电阻R1＝0.1Ω，R2＝99kΩ，当双刀双掷开关合到a、b上时，电流表改装成什么表？其量程是多少？当双刀双掷开关合到c、d上时，电流表改装成什么表？其量程是多少？解题指导：(1)将表头改装成电压表和电流表分别根据串联电阻的分压作用和并联电阻的分流作用。(2)电压表的测量值是新改装后的电压表内阻Rg与R串两端的电压之和，电流表的测量值是通过新改装后的电流表Rg与R并的电流之和。解析：当开关合到a、b上时，电路转换成图甲所示的电路，此时小电阻R1与电流表G并联，R1起分流作用，可作为大量程电流表使用。根据并联电路的特点有：(I－Ig)R1＝IgRg。电流表量程为I＝eq\f(IgRg＋R1,R1)＝eq\f(0.0001×1000＋0.1,0.1)A≈1A当开关合到c、d上时，电路变成图乙所示的电路，此时大电阻R2与电流表G串联，R2起分压作用，所以电流表G已改装成电压表，根据串联电路的特点，电压表量程为：U＝Ig(Rg＋R2)＝0.0001×(1000＋99000)V＝10V。答案：(1)电流表，1A(2)电压表，10V〔对点训练2〕如图所示的电路中，小量程电流表的内阻Rg＝100Ω，满偏电流Ig＝1mA，R1＝900Ω，R2＝eq\f(100,999)Ω。(1)当S1和S2均断开时，改装所成的表是什么表？量程多大？(2)当S1和S2均闭合时，改装所成的表是什么表？量程多大？答案：(1)电压表1V(2)电流表1A解析：(1)当S1和S2均断开时，改装成了电压表，量程U＝Ig(Rg＋R1)＝1V(2)当S1和S2均闭合时，改装成了电流表其量程I＝eq\f(IgR2＋Rg,R2)＝1A。伏安法测电阻1．伏安法测电阻原理欧姆定律给了我们测量电阻的一种方法，由R＝eq\f(U,I)可知，用电压表测出电阻两端的电压，用电流表测出通过电阻的电流，就可求出待测电阻。2．伏安法测电阻的两种电路比较项目电流表内接法电流表外接法电路误差原因由于电流表内阻的分压作用，电压测量值偏大由于电压表内阻的分流作用，电流测量值偏大测量结果R测＝eq\f(U,I)＝RA＋Rx>RxR测＝eq\f(U,I)＝eq\f(RVRx,RV＋Rx)<Rx两种电路选择条件Rx越大UR越接近UV，R测越接近R真，该电路适合测大电阻Rx≫RARx越小，Ig越接近IA，R测越接近R真，该电路适合测小电阻Rx≪RV案例在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx的阻值约为200Ω，电压表V的内阻约为2kΩ，电流表A的内阻约为10Ω，测量电路中电流表的连接方式如图(a)或图(b)所示，结果由公式Rx＝eq\f(U,I)计算得出，式中U与I分别为电压表和电流表的示数。若将图(a)和图(b)中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2，则__Rx1__(填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值，且测量值Rx1__大于__(填“大于”“等于”或“小于”)真实值，测量值Rx2__小于__(填“大于”“等于”或“小于”)真实值。解析：eq\f