2022年高二物理 串聯分壓和并聯分流知識精講 魯教版選修3-1

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

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

3、系為：Ug=IgRg。 （2）小量程的電流表改裝成電壓表需要串聯一個阻值較大的電阻。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一個阻值較小的電阻，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測量某電路中的電流I，此時這只改裝后的電流表的讀數應該是流經AC（或BD）中的電流，但流過“表頭”的電流實際上是流經CD中的電流。 ［方法點撥］ 1. 解答混聯電路問題的指導思想 （1）混聯電路，大都可以簡化為串聯電路或并聯電路。 （

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，如果等效為一個電阻R23，則R23=R2+R3=4Ω，此時電路如圖（a）所示。 R23與R4并聯，設它們的等效電阻為R234，則： 此時電路如圖（b）所示，R1與R234串聯 設它們的等效電阻為R0，則R0=R1+R234=6Ω，此時電路如圖所示。 R5與R0并聯，它們的等效電阻就是AB間的等電阻值，則： （3）在混聯電路中，如果其余電阻值不變，

5、當一個電阻變大時總電阻值增大（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，這一點在動態(tài)電路的分析中常用。 （4）在任何電路中，整個電路上消耗的總電功率等于各用電器消耗的功率之和（依據能量守恒定律），即 例2. 電阻R1和R2分別標有規(guī)格“100Ω，4W”和“12.5Ω，8W”，將它們串聯起來之后，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中允許通過的最大電流也就是串聯電路中

6、允許通過的最大電流，所以 Um=I1（R1+R2）=0.2×（100+12.5）V=22.5V 應選C。 例3. 如圖所示，燈泡L1、L2上標有“110V，100W”字樣，燈泡L3、L4上標有“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，根據串聯電路的性質知P4>P1，L4的實際功率比L1的實際功率大，L4比L1亮。根據并聯電路的性質，P2R2=P3R3=U232知，P2>P3，L2的實際功率比L3的實際功率大，L2比L3亮。

7、 由圖中可以看出流過L1的電流一定大于流過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（ ） 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。 對于B電路，由于RB>RA，A燈又并聯變阻器，并聯電阻更小于RB，所以UB>U并，B燈燒毀。 對于C電路，B燈與變阻器并聯，電阻可能等于RA，所以可能UA=UB=110V，兩燈可以正常發(fā)光。 對于D電路，若變阻器的有效電阻等于A、B的并聯電阻，則UA=UB=110V，兩燈可以正常發(fā)光。 比較C、D兩個電路，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

9、電壓時應與被測電路并聯，應注意“+”接線柱接電勢的高端；電流表測電流時應與被測電路串聯，應注意電流從“+”接線柱流進電流表。 （2）內阻對電路的影響 ①對理想的電流表，RA=0，在電路中視為短路，其讀數就是通過電流表的電流；對理想的電壓表，RV=∞在電路中視為開路，其讀數就是接線柱兩端的電勢差（電壓）。 ②當內阻的影響不能忽略時，電流表視為一阻值較小的電阻器，其讀數就是流過這個電阻器的電流；電壓表視為一阻值較大的電阻器，其讀數就是這個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，指針偏轉角度越大，讀數相對誤差越小。

10、 （4）讀數 ①首先看量程，再根據表盤格數換算出最小分度值。如量程為0.6A的電流表，表盤格數為30，最小分度值就是0.6/30=0.02A；量程為15V的電壓表，表盤格數為30，最小分度值就是15/30=0.5V。 ②是否估讀：在實驗中，測量儀器的讀數規(guī)則為：測量誤差出現在哪一位，讀數就應讀到哪一位，在中學階段一般可根據測量儀器的最小分度值來確定誤差出現的位數，具體地說就是最小分度是“1”的儀器，讀數時應估讀到下一位。如：最小分度是1mm的刻度尺，讀出的數以mm為單位，小數點后應有1位數（例如：28.3mm）；最小分度是0.1A的電流表，讀出的數以A為單位，小數點后應有

11、2位數（例如：0.36A）。最小分度不是“1”的儀器，讀數時就讀到該位數。如：最小分度是0.02A的電流表，讀出的數以A為單位，小數點后就是2位數（例如：0.49A）；最小分度是0.5V的電壓表，讀出的數以V為單位，小數點后就是1位數（例如：7.5V）。 ［疑難辨析］ 1. 對電壓表和電流表的讀數的理解 電壓表的測量值是新改裝后的電壓表內阻Rg與R串兩端的電壓之和，電流表的測量值是新改裝后的電流表Rg與R并流過的電流之和。 2. 電壓表、電流表因使用不當而造成的結果 （1）電壓表、電流表當所測電壓或電流超過量程時極易損壞電表。 （2）如果錯誤地將

12、電壓表串聯在電路中，將使原電路的電阻大大增加，幾乎可使電流減小到零，無法測量待測電路的電壓。 （3）如果錯誤地將電流表并聯在待測電路的兩端，由于電流表內阻很小，將使電路的電阻大大減小，且大部分電流會通過電流表，極易損壞電流表。 3. 用電壓、電流表測量對電路的影響 測電壓時，電壓表由于并聯在電路中，使整個電路的電阻減小，電壓表量程越大，內阻越大，測量時對電路的影響越??；測電流時，電流表由于串聯在電路中，使整個電路的電阻增大，電流表量程越大，內阻越小，測量時對電路的影響越小，但是量程太大，表針擺角小會使讀數時誤差增大，所以使用時應選擇適當的量程，既要確保所測電壓、電流的

13、最大值不超出儀表的量程，又要使測量時表的指針偏轉角度較大。 例5. 某電流表內阻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，由并聯電路中電流跟電阻成反比，可得 按乙圖接法，量程為1A時，R2和Rg串聯后與R1并聯；量程為0.1A時，R1和R2串聯后與Rg并聯，分別得： 解得： 【模擬試題】（答題時間：40分鐘） 1. 在如圖所示的電路中，通過電阻R1的電流I1是（ ）

14、 A. B. C. D. 2. 如圖所示三個完全相同的電阻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，下列說法正確的是（ ） A. 改裝的原理是串聯電阻有分壓作用 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，加在原電流表兩端的電壓的最大值不可能增大 4. 下列說法中正確的是（ ） A. 將一個電阻和一根電阻忽略不計的理想導線并聯，總電阻為零 B. 并聯電路中任一支路的電阻都大于電路的總電阻 C. 并聯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. 一個電壓表由表頭G和電阻R串聯而成，如圖所示，若在使用中發(fā)現此電壓表的讀數總比準確值稍小一些，采用下列哪種措施可以加以改進？（ ） A. 在R上串聯一個比R小得多的電阻 B.

16、在R上串聯一個比R大得多的電阻 C. 在R上并聯一個比R小得多的電阻 D. 在R上并聯一個比R大得多的電阻 6.如圖所示，電阻。當S斷開時，a、b兩點間的總電阻為R1；當S閉合時，a、b兩點間的總電阻為R2，則有（ ） A. R1>R2 B. R1

17、_Ω的電阻。將這個電壓表接在某段電路上，指針偏轉40格，這段電路兩端的電壓是______________V。 8. 如圖所示，將一個改裝的電流表接入電路和標準表進行校準，發(fā)現待測表的讀數比標準表的讀數偏大一些，如表頭G的Ig是準確的，出現的誤差可能是下述哪種原因引起的（ ） A. Rg的測量值比真實偏大 B. Rg的測量值比真實偏小 C. 所并聯的R并比公式計算出的偏小 D. 所并聯的R并比公式計算出的偏大 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. 如圖是一個電流表、電壓表兩用表的電路，電流表G的量程是100μA，內阻是1000Ω，電阻R1=0.1Ω，R2=99000Ω，當雙刀雙擲開關接到a、b上時，電流表改裝為_____________表，其量程是______________；當雙刀雙擲開關接到c、d上時，電流表改裝成為______________表，其量程是___________。 11. 一個電壓表跟一個R=10kΩ的電阻串聯接入U0=120V的電路中，電壓表的示數U1=60V，如果電壓表跟一個阻值未知的電阻Rx串聯起來，接入同一電路中，它的示數是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，當給電路加上U=4V的電壓后，測得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R3時，在1min內產生的熱量。 【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：因雙刀雙擲開關的把柄是絕緣的，所以當開關合到a、b上時，電路轉換成如圖所示的電路，此時小電阻R1與電流表G并聯，R1起分流作用，電流表改裝成電流表。根據并聯電路的特點有： 電流表量程為： 當開關合到c、d上時，電路變成如圖所示的電路，此時大電阻R2與電流表串聯，R2起分壓作用，所以，電流表已改裝成電壓表，根據串聯電路的特點，電壓表量程為： 答案：電流 1A 電壓 10V 11. 50k 12. 13.