2022年高二物理 串聯(lián)分壓和并聯(lián)分流知識(shí)精講 魯教版選修3-1

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1、2022年高二物理 串聯(lián)分壓和并聯(lián)分流知識(shí)精講 魯教版選修3-1 【本講教育信息】 一. 教學(xué)內(nèi)容： 串聯(lián)分壓和并聯(lián)分流 ［基礎(chǔ)知識(shí)］ 1. 串聯(lián)電路的基本特點(diǎn)和性質(zhì) （1）基本特點(diǎn) ①在串聯(lián)電路中，各處的電流相等，即I=I1=I2=…=In。 ②串聯(lián)電路的總電壓等于各部分電壓之和，即U=U1+U2+…+Un。 （2）性質(zhì) ①串聯(lián)電路的等效總電阻為各電阻值R1、R2、…Rn之和，即R=R1+R2+…+Rn。 ②串聯(lián)電路的電壓分配關(guān)系是：各電阻兩端的電壓跟它們的阻值成正比，即。 ③串聯(lián)電路的功率分配關(guān)

2、系是：各個(gè)電阻消耗的功率跟它們的阻值成正比，即。 2. 并聯(lián)電路的基本特點(diǎn)和性質(zhì) （1）基本特點(diǎn) ①并聯(lián)電路中各支路的電壓相等，即U=U1=U2=…=Un。 ②并聯(lián)電路的總電流等于各支路電流之和，即I=I1+I2+…+In。 （2）性質(zhì) ①并聯(lián)電路的等效總電阻R與各支路的電阻R1、R2、…、Rn的關(guān)系是： ②并聯(lián)電路的電流分配關(guān)系是：。 ③并聯(lián)電路的功率分配關(guān)系是：。 3. 電表的改裝 （1）電流計(jì)（“表頭”）的參數(shù)有：Ig、Ug、Rg，其中Ig叫滿偏電流，Ug叫滿偏電壓，它們間的關(guān)

3、系為：Ug=IgRg。 （2）小量程的電流表改裝成電壓表需要串聯(lián)一個(gè)阻值較大的電阻。如圖所示，如果Ig、Rg、R已知，那么改裝后的電壓表量程為U=Ig(R+Rg)。 （3）小量程的電流表改裝成大量程的電流表需要并聯(lián)一個(gè)阻值較小的電阻，如圖所示，如果Ig、Rg、R已知，那么改裝后的電流表的量程為。如果用改裝后的電流表來(lái)測(cè)量某電路中的電流I，此時(shí)這只改裝后的電流表的讀數(shù)應(yīng)該是流經(jīng)AC（或BD）中的電流，但流過(guò)“表頭”的電流實(shí)際上是流經(jīng)CD中的電流。 ［方法點(diǎn)撥］ 1. 解答混聯(lián)電路問(wèn)題的指導(dǎo)思想 （1）混聯(lián)電路，大都可以簡(jiǎn)化為串聯(lián)電路或并聯(lián)電路。 （

4、2）要充分利用“等效”思想。 例1. 如圖所示，R1=4Ω，R2=R3=2Ω，R4=4Ω，R5=6Ω，求AB間的等效電阻。 解析：R2，R3串聯(lián)，如果等效為一個(gè)電阻R23，則R23=R2+R3=4Ω，此時(shí)電路如圖（a）所示。 R23與R4并聯(lián)，設(shè)它們的等效電阻為R234，則： 此時(shí)電路如圖（b）所示，R1與R234串聯(lián) 設(shè)它們的等效電阻為R0，則R0=R1+R234=6Ω，此時(shí)電路如圖所示。 R5與R0并聯(lián)，它們的等效電阻就是AB間的等電阻值，則： （3）在混聯(lián)電路中，如果其余電阻值不變，

5、當(dāng)一個(gè)電阻變大時(shí)總電阻值增大（反之亦然），例如在圖中，如果R1，R2，R3，R4都不變，R5減小，則AB間的總電阻值減小，這一點(diǎn)在動(dòng)態(tài)電路的分析中常用。 （4）在任何電路中，整個(gè)電路上消耗的總電功率等于各用電器消耗的功率之和（依據(jù)能量守恒定律），即 例2. 電阻R1和R2分別標(biāo)有規(guī)格“100Ω，4W”和“12.5Ω，8W”，將它們串聯(lián)起來(lái)之后，能承受的最大電壓是（ ） A. 30V B. 90V C. 22.5V D. 25V 正解：R1、R2的額定電流分別為 由于R1中允許通過(guò)的最大電流也就是串聯(lián)電路中

6、允許通過(guò)的最大電流，所以 Um=I1（R1+R2）=0.2×（100+12.5）V=22.5V 應(yīng)選C。 例3. 如圖所示，燈泡L1、L2上標(biāo)有“110V，100W”字樣，燈泡L3、L4上標(biāo)有“110V，60W”字樣，今把它們接入電路中，燈泡最亮的是_______________，最暗的是____________。 解析：由知，燈泡電阻R3=R4>R1=R2，根據(jù)串聯(lián)電路的性質(zhì)知P4>P1，L4的實(shí)際功率比L1的實(shí)際功率大，L4比L1亮。根據(jù)并聯(lián)電路的性質(zhì)，P2R2=P3R3=U232知，P2>P3，L2的實(shí)際功率比L3的實(shí)際功率大，L2比L3亮。

7、 由圖中可以看出流過(guò)L1的電流一定大于流過(guò)L2的電流，由P=I2R知P1>P2，即L1比L2亮。由以上分析知：P4>P1>P2>P3，所以最亮的燈泡是L4，最暗的是L3。 答案：L4、L3 例4. 額定電壓都是110V，額定功率PA=100W，PB=40W的電燈兩盞，若接在電壓是220V的電路上，使兩盞電燈均能正常發(fā)光，且電路中消耗功率最小的電路是下圖中的哪一個(gè)（ ） 解析：判斷燈泡能否正常發(fā)光，就要判斷電壓是否是額定電壓，或電流是否是額定電流。 由和已知條件可知，RA110V，B燈

8、被燒毀，兩燈不能正常發(fā)光。 對(duì)于B電路，由于RB>RA，A燈又并聯(lián)變阻器，并聯(lián)電阻更小于RB，所以UB>U并，B燈燒毀。 對(duì)于C電路，B燈與變阻器并聯(lián)，電阻可能等于RA，所以可能UA=UB=110V，兩燈可以正常發(fā)光。 對(duì)于D電路，若變阻器的有效電阻等于A、B的并聯(lián)電阻，則UA=UB=110V，兩燈可以正常發(fā)光。 比較C、D兩個(gè)電路，由于C電路中變阻器功率為（IA－IB）×110，而D電路中變阻器功率為（IA+IB）×110，所以C電路消耗電功率最小。 答案：C 2. 電流表和電壓表的使用 （1）接入方式 電壓表測(cè)

9、電壓時(shí)應(yīng)與被測(cè)電路并聯(lián)，應(yīng)注意“+”接線柱接電勢(shì)的高端；電流表測(cè)電流時(shí)應(yīng)與被測(cè)電路串聯(lián)，應(yīng)注意電流從“+”接線柱流進(jìn)電流表。 （2）內(nèi)阻對(duì)電路的影響 ①對(duì)理想的電流表，RA=0，在電路中視為短路，其讀數(shù)就是通過(guò)電流表的電流；對(duì)理想的電壓表，RV=∞在電路中視為開路，其讀數(shù)就是接線柱兩端的電勢(shì)差（電壓）。 ②當(dāng)內(nèi)阻的影響不能忽略時(shí)，電流表視為一阻值較小的電阻器，其讀數(shù)就是流過(guò)這個(gè)電阻器的電流；電壓表視為一阻值較大的電阻器，其讀數(shù)就是這個(gè)電阻器兩端的電壓值。 （3）量程的選取方法 在保證不超量程的前提下，指針偏轉(zhuǎn)角度越大，讀數(shù)相對(duì)誤差越小。

10、 （4）讀數(shù) ①首先看量程，再根據(jù)表盤格數(shù)換算出最小分度值。如量程為0.6A的電流表，表盤格數(shù)為30，最小分度值就是0.6/30=0.02A；量程為15V的電壓表，表盤格數(shù)為30，最小分度值就是15/30=0.5V。 ②是否估讀：在實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量?jī)x器的讀數(shù)規(guī)則為：測(cè)量誤差出現(xiàn)在哪一位，讀數(shù)就應(yīng)讀到哪一位，在中學(xué)階段一般可根據(jù)測(cè)量?jī)x器的最小分度值來(lái)確定誤差出現(xiàn)的位數(shù)，具體地說(shuō)就是最小分度是“1”的儀器，讀數(shù)時(shí)應(yīng)估讀到下一位。如：最小分度是1mm的刻度尺，讀出的數(shù)以mm為單位，小數(shù)點(diǎn)后應(yīng)有1位數(shù)（例如：28.3mm）；最小分度是0.1A的電流表，讀出的數(shù)以A為單位，小數(shù)點(diǎn)后應(yīng)有

11、2位數(shù)（例如：0.36A）。最小分度不是“1”的儀器，讀數(shù)時(shí)就讀到該位數(shù)。如：最小分度是0.02A的電流表，讀出的數(shù)以A為單位，小數(shù)點(diǎn)后就是2位數(shù)（例如：0.49A）；最小分度是0.5V的電壓表，讀出的數(shù)以V為單位，小數(shù)點(diǎn)后就是1位數(shù)（例如：7.5V）。 ［疑難辨析］ 1. 對(duì)電壓表和電流表的讀數(shù)的理解 電壓表的測(cè)量值是新改裝后的電壓表內(nèi)阻Rg與R串兩端的電壓之和，電流表的測(cè)量值是新改裝后的電流表Rg與R并流過(guò)的電流之和。 2. 電壓表、電流表因使用不當(dāng)而造成的結(jié)果 （1）電壓表、電流表當(dāng)所測(cè)電壓或電流超過(guò)量程時(shí)極易損壞電表。 （2）如果錯(cuò)誤地將

12、電壓表串聯(lián)在電路中，將使原電路的電阻大大增加，幾乎可使電流減小到零，無(wú)法測(cè)量待測(cè)電路的電壓。 （3）如果錯(cuò)誤地將電流表并聯(lián)在待測(cè)電路的兩端，由于電流表內(nèi)阻很小，將使電路的電阻大大減小，且大部分電流會(huì)通過(guò)電流表，極易損壞電流表。 3. 用電壓、電流表測(cè)量對(duì)電路的影響 測(cè)電壓時(shí)，電壓表由于并聯(lián)在電路中，使整個(gè)電路的電阻減小，電壓表量程越大，內(nèi)阻越大，測(cè)量時(shí)對(duì)電路的影響越??；測(cè)電流時(shí)，電流表由于串聯(lián)在電路中，使整個(gè)電路的電阻增大，電流表量程越大，內(nèi)阻越小，測(cè)量時(shí)對(duì)電路的影響越小，但是量程太大，表針擺角小會(huì)使讀數(shù)時(shí)誤差增大，所以使用時(shí)應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)牧砍?，既要確保所測(cè)電壓、電流的

13、最大值不超出儀表的量程，又要使測(cè)量時(shí)表的指針偏轉(zhuǎn)角度較大。 例5. 某電流表內(nèi)阻Rg為200Ω，滿偏電流Ig為2mA，如按圖甲、乙改裝成量程為0.1A和1A的兩個(gè)量程的電流表，試求在圖甲、乙兩種情況下，R1和R2各為多少？ 解析：按圖甲接法，由并聯(lián)電路中電流跟電阻成反比，可得 按乙圖接法，量程為1A時(shí)，R2和Rg串聯(lián)后與R1并聯(lián)；量程為0.1A時(shí)，R1和R2串聯(lián)后與Rg并聯(lián)，分別得： 解得： 【模擬試題】（答題時(shí)間：40分鐘） 1. 在如圖所示的電路中，通過(guò)電阻R1的電流I1是（ ）

14、 A. B. C. D. 2. 如圖所示三個(gè)完全相同的電阻R1=R2=R3，接在電路中，則它們電壓之比和消耗的電功率之比為（ ） A. 1：1：1；1：2：2 B. 1：2：2；1：1：1 C. 1：4：4；4：1：1 D. 2：1：1；4：1：1 3. 把電流表改裝成電壓表時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（ ） A. 改裝的原理是串聯(lián)電阻有分壓作用 B. 改裝成電壓表后，原電流表本身允許通過(guò)的最大電流值也隨著變大了 C. 改裝后原電流表自身的電阻也增大了 D. 改裝后使用

15、時(shí)，加在原電流表兩端的電壓的最大值不可能增大 4. 下列說(shuō)法中正確的是（ ） A. 將一個(gè)電阻和一根電阻忽略不計(jì)的理想導(dǎo)線并聯(lián)，總電阻為零 B. 并聯(lián)電路中任一支路的電阻都大于電路的總電阻 C. 并聯(lián)電路中任一支路的電阻增大（其他支路不變），則總電阻一定增大 D. 并聯(lián)電路中任一支路的電阻增大（其他支路不變），則總電阻一定減小 5. 一個(gè)電壓表由表頭G和電阻R串聯(lián)而成，如圖所示，若在使用中發(fā)現(xiàn)此電壓表的讀數(shù)總比準(zhǔn)確值稍小一些，采用下列哪種措施可以加以改進(jìn)？（ ） A. 在R上串聯(lián)一個(gè)比R小得多的電阻 B.

16、在R上串聯(lián)一個(gè)比R大得多的電阻 C. 在R上并聯(lián)一個(gè)比R小得多的電阻 D. 在R上并聯(lián)一個(gè)比R大得多的電阻 6.如圖所示，電阻。當(dāng)S斷開時(shí)，a、b兩點(diǎn)間的總電阻為R1；當(dāng)S閉合時(shí)，a、b兩點(diǎn)間的總電阻為R2，則有（ ） A. R1>R2 B. R1

17、_Ω的電阻。將這個(gè)電壓表接在某段電路上，指針偏轉(zhuǎn)40格，這段電路兩端的電壓是______________V。 8. 如圖所示，將一個(gè)改裝的電流表接入電路和標(biāo)準(zhǔn)表進(jìn)行校準(zhǔn)，發(fā)現(xiàn)待測(cè)表的讀數(shù)比標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)偏大一些，如表頭G的Ig是準(zhǔn)確的，出現(xiàn)的誤差可能是下述哪種原因引起的（ ） A. Rg的測(cè)量值比真實(shí)偏大 B. Rg的測(cè)量值比真實(shí)偏小 C. 所并聯(lián)的R并比公式計(jì)算出的偏小 D. 所并聯(lián)的R并比公式計(jì)算出的偏大 9. 如圖所示的電路中，U=10V，R1=2Ω，。電容器C1=4μF，C2=1μF，則C1所帶的電荷量為Q1=_________C，C

18、2所帶電荷量為Q2=_____________C。 10. 如圖是一個(gè)電流表、電壓表兩用表的電路，電流表G的量程是100μA，內(nèi)阻是1000Ω，電阻R1=0.1Ω，R2=99000Ω，當(dāng)雙刀雙擲開關(guān)接到a、b上時(shí)，電流表改裝為_____________表，其量程是______________；當(dāng)雙刀雙擲開關(guān)接到c、d上時(shí)，電流表改裝成為______________表，其量程是___________。 11. 一個(gè)電壓表跟一個(gè)R=10kΩ的電阻串聯(lián)接入U(xiǎn)0=120V的電路中，電壓表的示數(shù)U1=60V，如果電壓表跟一個(gè)阻值未知的電阻Rx串聯(lián)起來(lái)，接入同一電路中，它的示數(shù)是U2=20

19、V，求未知電阻Rx的阻值大小。 12. 如圖所示的電路，R1=2Ω，R3=4Ω，總電壓U=22V，U2=10V，求R2、U1。 13. 如圖所示的電路中，R3=2Ω，當(dāng)給電路加上U=4V的電壓后，測(cè)得R2兩端的電壓U2=1.2V，電阻R1消耗的電功率P1=0.8W，求： （1）R1和R2的阻值； （2）電流通過(guò)R3時(shí)，在1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量。 【試題答案】 1. BC 2. D 3. AD 4. ABC 5. D 6. A 7. 9990；8 8. AD 9. 2.4； 10. 解析：因雙刀雙擲開關(guān)的把柄是絕緣的，所以當(dāng)開關(guān)合到a、b上時(shí)，電路轉(zhuǎn)換成如圖所示的電路，此時(shí)小電阻R1與電流表G并聯(lián)，R1起分流作用，電流表改裝成電流表。根據(jù)并聯(lián)電路的特點(diǎn)有： 電流表量程為： 當(dāng)開關(guān)合到c、d上時(shí)，電路變成如圖所示的電路，此時(shí)大電阻R2與電流表串聯(lián)，R2起分壓作用，所以，電流表已改裝成電壓表，根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)，電壓表量程為： 答案：電流 1A 電壓 10V 11. 50k 12. 13.