第十一章 4.串联电路和并联电路（课件）-【勤径学升·同步练测】2024-2025学年高中物理必修第三册（人教版2019）

第十一章　电路及其应用 4．串联电路和并联电路 第十一章　电路及其应用 学习目标 核心素养 1．掌握串联电路和并联电路的特点和性质。 2．掌握串、并联电路的计算。 3．掌握电压表和电流表的改装原理，并会进行有关计算。 第十一章　电路及其应用 一、串、并联电路的特点 1．定义 (1)串联电路：把几个导体(用电器)___________连接，接入电路的连接方式。如图甲所示。 (2)并联电路：把几个导体(用电器)的一端 连在_______，另一端也连在_______，再 将两端接入电路的连接方式。如图乙所示。 自主学习探新知 依次首尾　 一起　 一起　 第十一章　电路及其应用 2．串联电路、并联电路的特点 相等　 I1＝I2＝…＝In　 之和　 I1＋I2＋…＋In　 之和　 U1＋U2＋…＋Un　 相等　 U1＝U2＝…＝Un　 之和　 R1＋R2＋…＋Rn　 倒数之和　 第十一章　电路及其应用 二、电压表和电流表的电路结构 1．小量程电流表G(表头)的三个参数 表头　 最大刻度　 满偏电流　 第十一章　电路及其应用 2．电表改装原理 (1)电压表的改装 第十一章　电路及其应用 (2)电流表的改装 第十一章　电路及其应用 1．判断下列说法的正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。 (1)在电路中的任何一个位置串联一个电阻时，电路中的总电阻一定变大。 (　　) (2)两个电阻并联，如果一个电阻增大(其他电阻不变)，则总电阻减小。 (　　) (3)两个电阻并联，如果再并联上一个电阻，总电阻减小。 (　　) (4)几个电阻串联，其中任一个电阻的阻值比总电阻大。 (　　) (5)几个电阻并联，其中任一个电阻的阻值比总电阻小。 (　　) (6)把小量程的电流表改装成大量程的电流表需串联一个电阻。 (　　) √　 ×　 √　 ×　 ×　 ×　 第十一章　电路及其应用 2．如图所示的电路中，R1＝10 Ω，R2＝20 Ω，滑动变阻器R3的最大阻值为30 Ω，则A、B两端的总电阻的最大值为____________ Ω，最小值为____________ Ω。   答案　22　10 第十一章　电路及其应用 (1)“12 V　2 W”的灯泡L1、“12 V　5 W”的灯泡L2和 “12 V　8 W”的灯泡L3。把三只小灯泡顺次连接在电 路里，像这样把元件逐个顺次连接起来——称串联电路， 如图所示。闭合开关，观察灯泡的亮度，并记录。当调 换灯泡的位置时，灯泡有什么变化？你能解释以上现象吗？ 提示　灯泡在不同的位置亮度保持不变；因为串联电路各处的电流相等。 互动探究解疑难 要点一　串、并联电路的规律 第十一章　电路及其应用 (2)“12 V　2 W”的灯泡L1、“12 V　5 W”的灯泡L2和“12 V　8 W”的灯泡L3。把三只灯泡并列地接在电路中，像这样把元件并列地连接起来的电路——称并联电路，如图所示。闭合开关，观察灯泡的亮度，并记录如下，你能解释以上现象吗？   灯泡L1 灯泡L2 灯泡L3 亮度 暗 亮 最亮 第十一章　电路及其应用 1．关于电压和电流的分配关系 (2)并联电路中通过各支路电阻的电流跟它们的阻值成反比，即I1R1＝I2R2＝…＝InRn＝I总R总＝U。 第十一章　电路及其应用 2．串、并联电路总电阻的比较 第十一章　电路及其应用 第十一章　电路及其应用 第十一章　电路及其应用 [例1]　在检验两地是否短路的测试中，经常用到如图所示的T形电路，电路中的电阻R1＝50 Ω，R2＝R3＝30 Ω，有一测试电源，所提供的测试电压恒为80 V。以下说法正确的是 (　　) A．若将cd端短路，ab之间的等效电阻为50 Ω B．若将ab端短路，cd之间的等效电阻为60 Ω C．当ab两端接上测试电压时，cd两端的电压为30 V D．当cd两端接上测试电压时，ab两端的电压为30 V 第十一章　电路及其应用 [答案]　C 第十一章　电路及其应用 第十一章　电路及其应用 第十一章　电路及其应用 第十一章　电路及其应用 实验室用的电流表和电压表分别有几个量程？如何把量程较小的灵敏电流计改装成大量程的电流表和电压表？ 提示　实验室用的电流表有0.6 A、3 A量程；电压表 有3 V、15 V量程。灵敏电流计改装成电流表需要并 联一个电阻，改装成电压表需要串联一个电阻。 要点二　电压表和电流表的改装 第十一章　电路及其应用 1．表头的三个主要参数(如图所示) (1)内阻Rg：小量程电流表G的电阻。 (2)满偏电流Ig：电流表G指针偏转到最大刻度时的电流。 (3)满偏电压Ug：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。 第十一章　电路及其应用 2．电流表、电压表改装对比 第十一章　电路及其应用 第十一章　电路及其应用 [例2]　有一电流表G，内阻Rg＝100 Ω，满偏电流Ig＝1 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？ [解析]　由题意知电流表G的满偏电压Ug＝IgRg＝0.1 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＝2.9 V， 改装后电压表的内阻RV＝Rg＋R＝3 000 Ω。 [答案]　2 900 Ω　3 000 Ω　 第十一章　电路及其应用 (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？ [解析]　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＝0.599 A， [答案]　0.167 Ω　0.167 Ω 第十一章　电路及其应用 2．(多选)如图所示的甲、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，它们之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 (　　) A．甲表是电流表，R增大时量程增大 B．甲表是电流表，R增大时量程减小 C．乙表是电压表，R增大时量程增大 D．乙表是电压表，R增大时量程减小 第十一章　电路及其应用 解析　由图甲可知，G与电阻R并联，甲表是电流表，R增大时，电阻R的分流减小，电流表量程减小，故A错误，B正确；由图乙可知，G与电阻串联，乙是电压表，R增大时，电阻分压增大，电压表量程增大，故C正确，D错误。 答案　BC 第十一章　电路及其应用 1．(串并联电路规律)(多选)下列说法中正确的是 (　　) A．一个电阻和一根理想导线并联，总电阻为零 B．并联电路任一支路的电阻都大于电路的总电阻 C．并联电路任一支路电阻增大(其他支路不变)，则总电阻也增大 D．并联电路任一支路电阻增大(其他支路不变)，则总电阻一定减小 随堂巩固促应用 第十一章　电路及其应用 解析　由并联电路的特点知：并联电路的总电阻比各支路中的任意一个分电阻的阻值都要小，且任一支路的电阻增大时(其他支路不变)，总电阻也增大，所以A、B、C正确，D错误。 答案　ABC 第十一章　电路及其应用 第十一章　电路及其应用 第十一章　电路及其应用 3．(电流表的改装)如图为双量程的电流表电路示意图，其量程分别为0～0.1 A和0～1 A，已知表头内阻Rg＝200 Ω，满偏电流Ig＝2 mA。a为负接线柱，b、c均为正接线柱，则 (　　) A．当使用a、c两个接线柱时，量程为0～1 A B．当使用b、c两个接线柱时，量程为0～1 A C．R1与R2之和约为0.4 Ω D．R1与R2之比约为1∶9 第十一章　电路及其应用 答案　D 第十一章　电路及其应用 4．(电压表的改装)如图所示为实验室常用的两个量程的电压表原理图。当使用O、A两接线柱时，量程为0～3 V；当使用O、B两接线柱时，量程为0～15 V。已知电流表的内阻Rg＝500 Ω，满偏电流Ig＝100 μA。求分压电阻R1和R2的阻值。 解析　根据串并联规律，接O、A时，由U1＝Ig(Rg＋R1)得，R1＝2.95×104 Ω；接O、B时，由U2＝Ig(Rg＋R1＋R2)得，R2＝1.2×105 Ω。 答案　2.95×104 Ω　1.2×105 Ω 第十一章　电路及其应用 串联电路 并联电路 电 流 各处电流_______，即I＝_________________ 总电流等于各支路电流_______，即I＝_________________ 电 压 总电压等于各部分电压_______，即U＝_________________ 各支路两端电压_______，即U＝_________________ 总电阻 总电阻等于各部分电阻_______，即R＝_________________ 总电阻倒数等于各支路电阻__________，即＝_________________ ＋＋…＋　 提示　并联电路中各支路两端的电压相等U＝U1＝U2＝U3＝…＝Un。灯泡的实际功率P＝，8 W灯泡对应的电阻最小，因此最亮。 (1)串联电路中各电阻两端的电压跟它们的阻值成正比，即＝＝…＝＝＝I。 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＝nR n个相同电阻R并联，总电阻R总＝ R总大于任何一电阻阻值 R总小于任何一电阻阻值 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 3．对几个典型电路总电阻的分析 (1)两种分流电路 图甲电路总电阻随滑动变阻器阻值的增大(减小)而增大(减小)，图乙电路滑动变阻器滑片右(左)移时，电路中的总电阻减小(增大)。 (2)两并联支路电阻值的和不变，当一个支路的阻值减小到和另一支路的阻值相等时，两支路的并联总电阻最大。如图所示，RAB＝ eq \f(（R1＋RaP）（R2＋RPb）,R1＋R2＋R3) ，当R1＋RaP＝R2＋RPb时，RAB最大，即当P由a滑向b时，RAB先增大后减小。 [解析]　当cd端短路时，ab间电路的结构是：电阻R2、R3并联后与R1串联，等效电阻为：R＝＋R1＝65 Ω，故A错误；当ab端短路时，cd之间电路结构是：电阻R1、R3并联后与R2串联，等效电阻为：R＝＋R2＝48.75 Ω，故B错误；当ab两端接通测试电源时，cd两端的电压等于电阻R3两端的电压，Ucd＝E＝30 V，故C正确；当cd两端接通测试电源时，ab两端的电压等于电阻R3两端的电压，为Uab＝E＝40 V，故D错误。 1.如图所示，R1＝2 Ω，R2＝3 Ω，滑动变阻器最大阻值R3＝5 Ω，则当滑片从a滑到b的过程中，电流表示数的最小值为多少？ 解析　题图中R3可以当成两个电阻Ra、Rb来看待，电路图可简化成如图所示电路。 电路中 R总＝ eq \f(（R1＋Ra）（R2＋Rb）,R1＋Ra＋R2＋Rb) 由于Ra＋Rb＝R3＝5 Ω，R1＋Ra＋R2＋Rb＝10 Ω， 令R1＋Ra＝x Ω，则R2＋Rb＝(10－x) Ω， R总＝ eq \f(x（10－x）,10) Ω＝ eq \f(－x2＋10x,10) Ω＝ eq \f(－（x－5）2＋25,10) Ω， 当x＝5，即R1＋Ra＝5 Ω，Ra＝3 Ω时， R总有最大值Rmax＝2.5 Ω，故Imin＝ eq \f(U,Rmax) ＝2.0 A。 答案　2.0 A 比较项目 电表改装 小量程的表头G(Ig，Rg)改装成电压表 小量程的表头G(Ig，Rg)改装成电流表 内部电路 扩大后量程 U＝Ig(R＋Rg) I＝Ig＋ 比较项目 电表改装 小量程的表头G(Ig，Rg)改装成电压表 小量程的表头G(Ig，Rg)改装成电流表 R的作用 分压 分流 R的阻值 R＝－Rg R＝ 电表的总内阻 RV＝Rg＋R或RV＝ RA＝或RA＝ 使用 并联在被测电路中，“＋”接线柱接电势较高的一端 串联在被测支路中，电流从“＋”接线柱流入 所以分压电阻R＝＝ Ω＝2 900 Ω， 所以分流电阻R＝≈0.167 Ω， 改装后电流表的内阻RA＝≈0.167 Ω。 2．(串并联电路规律)粗细均匀的金属环上A、B、C、D四点把其周长分成四等份，如图所示，当A、B点接入电路中时，电路中电流为I；当A、D点接入电路中时，电路中电流为(电源内阻不计)(　　) A．3I　　B． eq \f(4I,3) 　　C． I　　D． eq \f(3I,4) 解析　设整个圆环的总阻值为4R，电源电压为U，当A、B点接入电路中时，电路是由ACB与ADB并联组成，电路总阻值为R，则U＝IR。当A、D点接入电路中时，电路是由 AD与 ACBD 并联组成，此时电路总阻值为 eq \f(3R·R,3R＋R) ＝ eq \f(3R,4) ，则此时电路中的电流为 eq \f(U,\f(3R,4)) ＝ eq \f(4,3) I，B正确。 答案　B 解析　当使用a、c两个接线柱时，分流电阻比使用a、b接线柱时的分流电阻大，可知当使用a、c两个接线柱时量程较小，即量程为0～0.1 A，使用a、b两个接线柱时量程较大，即量程为0～1 A，选项A、B错误；当使用a、c两个接线柱时，分流电阻的阻值为：R1＋R2＝＝ Ω≈4.08 Ω；当使用a、b两个接线柱时，量程为0～1 A，Ig(Rg＋R2)＝(I2－Ig)·R1，即：0.002×(200＋R2)＝(1－0.002)R1，联立解得：R1≈0.41 Ω，R2≈3.67 Ω；即R1与R2之比约为1∶9，选项D正确。 $$