第11章 第4节 串联电路和并联电路（课件PPT）-【新课程学案】2024-2025学年高中物理必修第三册（人教版2019）江苏北京

串联电路和并联电路 (赋能课——精细培优科学思维) 第 4 节 课标要求 层级达标 了解串、并联电路电阻的特点。 学考 层级 1.分析得出串联和并联电路电流、电压的关系，并理解其含义，体会严谨的推理过程。 2.掌握串并联电路电流、电压的关系，能计算串并联电路的总电阻。 选考 层级 应用串并联电路规律分析电流表及电压表的改装原理。 1 课前预知教材 2 课堂精析重难 3 课时跟踪检测 CONTENTS 目录 课前预知教材 一、串、并联电路中的电流、电压和电阻关系 1.定义 (1)串联电路:把几个导体(用电器)依次首尾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)的一端连在一起，另一端也连在一起，再将两端接入电路的连接方式，如图乙所示。 2.串联电路和并联电路的比较   串联电路 并联电路 电流 各处电流____，即I=I1=I2=… 总电流等于各支路电流____，即I=I1+I2+… 电压 总电压等于各部分电路两端电压____，即U=U1+U2+… 各支路两端电压____，即U=U1=U2=… 电阻 总电阻等于各部分电路电阻____，即R=R1+R2+… 总电阻的倒数等于各支路电阻的_________，即=++… 相等 之和 之和 相等 之和 倒数之和 [质疑辨析] 每年春节期间，大街小巷的树上都挂满了装饰用的串串小彩灯，当夜幕降临的时候，火树银花，非常好看。这些小彩灯的额定电压一般只有几伏，但接在220 V的家用照明电路上。 试对以下结论作出判断。 (1)这些小彩灯是串联连接。 ( ) (2)这些小彩灯是并联连接。 ( ) (3)这些小彩灯两端的电压是相等的。 ( ) (4)若每个小彩灯的电阻为R，则n个这样的小彩灯连接后的总电阻为。 ( ) √ × √ × 二、电压表和电流表的电路结构 1.小量程电流表G(表头)的三个参量 表头 最大刻度 满偏电流 2.电表改装原理 (1)电压表改装:将表头______一个较大电阻，如图所示: (2)电流表改装:将表头______一个较小电阻，如图所示: 串联 并联 [微点拨] 改装后的电流表或电压表示数达到满偏时，流过表头G的电流大小与满偏电流Ig相同。 [质疑辨析] 实验室中的电流表和电压表一般有两个量程，均是由小量程的电流表改装而成的，试对以下说法作出判断。 (1)电压表中串联的电阻的作用是分去一部分电流。 ( ) (2)改装后电压表的量程越大，其串联的分压电阻就越大。( ) (3)若将电阻串联在电流表上改装成电压表后，增大了原电流表的满偏电压。 ( ) (4)若将电阻并联在电流表上改装成大量程的电流表后，增大了原电流表的满偏电压。 ( ) √ × × × 课堂精析重难 1.电压和电流的分配关系 (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。 (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。 强化点(一)　串、并联电路的分析与计算 要点释解明 2.串、并联电路总电阻的比较   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=nR n个相同电阻R并联，总电阻 R总= 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 多个电阻无论是串联还是并联，其中任一电阻增大或减小，总电阻也随之增大或减小 　　[典例]　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。 [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。 [答案]　14 Ω　 [解析]　设R3、R4并联后的电阻为R34，则 R34== Ω=2 Ω R1、R2和R34串联，电路的总电阻 R=R1+R2+R34=(8+4+2) Ω=14 Ω。 (2)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]　3 A　3 A　1 A　2 A [解析]　根据欧姆定律I=，可得电路中的总电流I=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，由并联电路的特点得I3+I4=3 A，== 解得I3=1 A，I4=2 A。 　[变式拓展]　上述[典例]中，如果将1 A的电流通过电路，则每个电阻两端的电压分别是多少?a、d之间的总电压是多少? 提示:U1=IR1=8 V U2=IR2=4 V U3=U4=IR34=2 V Uad=U1+U2+U3=14 V。 　　[思维建模] 解决简单混联电路的方法 (1)准确地判断出电路的连接方式，画出等效电路图。 (2)准确地利用串、并联电路的基本规律、特点。 (3)灵活地选用恰当的物理公式进行计算。 1.(2025·南京高二检测)下列关于生活中的一些电路，判断正确的是 (　　) A.路灯同时亮、同时灭，它们是串联的 B.英语听力时，教室里各个广播是并联的 C.交通路口的红、黄、绿三色指示灯是串联的 D.楼道里的声控开关和光控开关是并联的 题点全练清 √ 解析:路灯同时亮、同时灭，但如果其中一个损坏，其余的仍能正常工作，它们是并联的，A错误;英语听力时，教室里各个广播工作时互不影响，它们是并联的，B正确;交通路口的红、黄、绿三色指示灯可以独立工作，它们是并联的，C错误;楼道里的声控开关和光控开关共同控制电灯的通断，它们是串联的，D错误。 2.(2025·广东深圳检测)如图所示，电源两端电压为3 V，R1=5 Ω。闭合开关S，电流表示数为0.1 A，下列说法正确的是 (　　) A.通过R1的电流为0.6 A B.R2的电阻为25 Ω C.R2两端的电压为3 V D.R1两端的电压为2.5 V √ 解析:闭合开关S，R1、R2与电流表串联，电流表示数为0.1 A，所以通过R1的电流为0.1 A，故A错误;R1两端的电压为U1=IR1=0.1× 5 V=0.5 V，故D错误;R2两端的电压为U2=U-U1=3 V-0.5 V=2.5 V，故C错误;R2的电阻为R2== Ω=25 Ω，故B正确。 3.如图所示的电路中，通过R1的电流是3 A，已知R1=4 Ω，R2= 15 Ω，R3=10 Ω，则 (　　) A.电路的总电阻是6 Ω B.通过R2的电流是4.5 A C.ab两端的电压是12 V D.ac两端的电压是18 V √ 解析:电路的总电阻是R=R1+=10 Ω，故A错误;通过R2的电流是I'=I·=1.2 A，故B错误;ab两端的电压是Uab=IR1=12 V，故C正确;ac两端的电压是Uac=IR=30 V，故D错误。 1.电压表、电流表的改装及其特点 要点释解明 强化点(二)　电压表与电流表的改装 项目 小量程电流表G改装 成大量程电压表V 小量程电流表G改装 成大量程电流表A 电路结构 R的作用 分压 分流 项目 小量程电流表G改装 成大量程电压表V 小量程电流表G改装 成大量程电流表A 扩大量程 的计算 U=Ig(R+Rg) R=-Rg IgRg=(I-Ig)R R=Rg 电表的 总内阻 RV=Rg+R 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 2.电表改装问题的两点提醒 (1)无论表头G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。 (2)改装后电压表的量程指表头满偏时对应的R与表头串联电路的总电压;改装后电流表的量程指表头满偏时对应的R与表头并联电路的总电流。 [典例]　有一电流表G,内阻Rg=100 Ω,满偏电流Ig=1 mA。 (1)若要将它改装成量程为0.6 A的电流表，需要并联一个多大的电阻?(结果保留三位有效数字) [答案]　0.167 Ω　 [解析]　设并联电阻的阻值为R，则有IgRg=(I-Ig)R， 解得R== Ω≈0.167 Ω。 (2)若将其改装成如图所示的双量程电压表， 则分压电阻R1和R2的阻值各为多大? [答案]　2.9×103 Ω　1.2×104 Ω [解析]　已知电压表量程分别为U1=3 V， U2=15 V;Rg=100 Ω，Ig=1 mA=1×10-3 A。 当电压表使用O、A接线柱时，根据欧姆定律有Ig= 即R1=-Rg=Ω=2.9×103 Ω 当电压表使用O、B接线柱时，根据欧姆定律有Ig= 即R2=-Rg-R1=Ω=1.2×104 Ω。 1.(2025·江苏无锡阶段练习)如图所示，甲、乙两个电路都是由一个灵敏电流表G和一个电阻箱组成的，已知灵敏电流表的满偏电流Ig=2 mA、内电阻Rg=300 Ω，则下列说法正确的是 (　　) 题点全练清 A.甲表是电流表，R增大时量程增大 B.乙表是电流表，R增大时量程增大 C.在甲图中，若改装成的电流表的量程为0.6 A，则R=0.5 Ω D.在乙图中，若改装成的电压表的量程为3 V，则R=1 200 Ω √ 解析:甲由一个灵敏电流表G和一个电阻箱R并联，利用并联电阻的分流，改装成电流表，电流表的量程I=Ig+，可知当R增大时，量程I减小，故A错误;乙由一个灵敏电流表G和一个电阻箱R串联，利用串联电阻的分压，改装成电压表，电压表的量程U=Ig(Rg+R)，可知当R增大时，量程U增大，故B错误;由公式I=Ig+知，在甲图中，若改装成的电流表的量程为0.6 A，则R≈1 Ω，故C错误;由公式U=Ig(Rg+R)知，在乙图中，若改装成的电压表的量程为3 V，则R= 1 200 Ω，故D正确。 2.(2025·连云港阶段练习)有一电压表，它的内阻是1 000 Ω、量程为3 V，现要将它改装成量程为15 V的电压表，则电压表应 (　　) A.并联一个 5 000 Ω的电阻 B.并联一个4 000 Ω的电阻 C.串联一个5 000 Ω的电阻 D.串联一个4 000 Ω的电阻 解析:把电压表改装成大量程电压表需要串联一个分压电阻，串联电阻阻值R=-Rg= Ω-1 000 Ω=4 000 Ω，故选D。 √ 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 A级——学考达标 1.两个灯串联在电路中，其中一只灯亮，另一只灯比较暗，则通过两者的电流(　　) A.亮的电流大 B.暗的电流大 C.两者电流相等 D.无法比较 解析:由于两个灯串联在电路中，则通过两者的电流相等，A、B、D错误，C正确。 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2.小聪观察家里的冰箱，发现冰箱里的灯在开冰箱门时亮、关冰箱门时灭，冰箱的压缩机则在需要制冷时才工作。关于冰箱里的灯和压缩机的连接方式，下列判断正确的是 (　　) A.一定是串联 B.一定是并联 C.有时是串联，有时是并联 D.不能判断是串联还是并联 解析:由于冰箱里照明用的灯和冰箱的压缩机互相不影响，所以它们之间是并联的关系，B正确。 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3.下列叙述正确的是 (　　) A.并联电路中各支路两端的电压不相等 B.用同一表头改装成的电压表的量程越大,其内阻越大 C.并联电路的总电阻一定大于每一个支路的电阻 D.串联电路任一电阻增大(其他电阻不变),总电阻可能减小 解析:由并联电路的特点知,并联电路的总电阻小于每一个支路的电阻,且各支路两端的电压相等,故A、C错误;用同一表头改装成的电压表的量程越大,其内阻越大,故B正确;串联电路任一电阻增大(其他电阻不变),总电阻一定增大,故D错误。 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 4.(2025·江苏无锡月考)如图，两个横截面积不同、长度相等的均匀铜棒接在电路中，两端的电压为U，则 (　　) A.通过两棒的电流不相等 B.细棒的电压U1等于粗棒的电压U2 C.两棒的自由电子定向移动的平均速率v1<v2 D.细棒内的电场强度E1大于粗棒内的电场强度E2 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析:由于两棒串联，所以通过两棒的电流相等，故A错误;由R=ρ可知，细棒的电阻大，由串联分压原理可知，细棒的电压U1大于粗棒的电压U2，又由E=，可知细棒内的电场强度E1大于粗棒内的电场强度E2，故B错误，D正确;通过两棒的电流相等，细棒的横截面积小于粗棒的，由I=nqSv可知，两棒的自由电子定向移动的平均速率v1>v2，故C错误。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 5.如图所示电路中电阻R1、R2、R3的阻值相等，A、B两端的电压恒定。那么开关S接通后通过R2的电流是开关S接通前的 (　　) A. B. C. D. 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析:设A、B间的电压为U，每个电阻的阻值为R。开关S接通前，通过R2的电流I==。开关S接通后，通过R2的电流I'=×=×==，B正确。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 6.(2025·山东日照调研)电流表G的内阻RG=10 Ω、满偏电流IG= 3 mA，下列判断正确的是 (　　) A.要把它改装成量程为0~3 V的电压表，需串联1 000 Ω的电阻 B.要把它改装成量程为0~15 V的电压表，需串联4 900 Ω的电阻 C.要把它改装成量程为0~15 mA的电流表，需并联2.5 Ω的电阻 D.要把它改装成量程为0~0.6 A的电流表，需并联0.5 Ω的电阻 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析:要把它改装成量程为0~3 V的电压表，需串联的电阻R1=-RG=990 Ω;要把它改装成量程为0~15 V的电压表，需串联的电阻R2=-RG=4 990 Ω，故A、B错误;电流表G的满偏电压为UG=IGRG=0.03 V，要把它改装成量程为0~15 mA的电流表，通过分流电阻R3的电流为ΔI1=I1-IG=12 mA，分流电阻R3==2.5 Ω;要把它改装成量程为0~0.6 A的电流表，通过分流电阻R4的电流为ΔI2=I2-IG= 597 mA，分流电阻R4=≈5×10-2 Ω，故C正确，D错误。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 7.如图所示,图线1表示的导体的电阻为R1,图线2表示的导体的电阻为R2,则下列说法正确的是 (　　) A.R1∶R2=1∶2 B.R1∶R2=3∶1 C.将R1与R2串联后接于电源上,则电流之比为I1∶I2=1∶3 D.将R1与R2并联后接于电源上,则电流之比为I1∶I2=3∶1 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析: I-U图像的斜率表示电阻的倒数,由图像可知图线1和图线2的斜率之比为3∶1,所以R1∶R2=1∶3,A、B错误; 将R1与R2串联后接于电源上,电流之比为I1∶I2=1∶1,C错误;根据欧姆定律I=,将R1与R2并联后接于电源上,电流之比为==,D正确。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 8.(2025·江苏淮安阶段练习)如图所示的电路中，R1=4 Ω，R2=R3= 2 Ω，若在a、c两点之间加上U=10 V的电压，则电流表的读数为 (　　) A.0 B.1 A C.2 A D.4 A 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析:根据电路图可知，电阻R2和R3并联，然后与电阻R1串联，则电路中的总电阻为R=R1+=5 Ω，则电路中的总电流为I==2 A，电流表测量的是通过R3的电流，因为R2=R3，故通过R2的电流和通过R3的电流相等，故电流表的读数为1 A，故选B。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 9.(14分)(2025·江苏张家港阶段练习)如图所示,表头的内阻Rg=98 Ω、满偏电流Ig=1 mA,R1=902 Ω,R2=2 Ω。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (1)当S1和S2均断开时，改装成的表是什么表?量程为多大? 答案:电压表　0~1 V 解析:S1和S2均断开时，表头与R1串联，串联电阻具有分压作用，改装成的表是电压表;U=Ig(Rg+R1) 代入数据解得U=1 V 即电压表的量程是0~1 V。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (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:电流表　0~0.05 A 解析:当S1和S2均闭合时，表头与电阻R2并联，并联电阻具有分流作用，改装成的表是电流表; 由I=Ig+ 代入数据解得I=0.05 A 即电流表的量程是0~0.05 A。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 B级——选考进阶 10.(2025·广东汕头期中)用两只完全相同的电流表分别改装成一只电流表和一只电压表。将它们串联起来接入电路中，如图所示，开关闭合时(　　) 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 A.由于串联，两只电表的指针偏转角相同 B.电流表指针的偏转角小于电压表指针的偏转角 C.电流表指针的偏转角大于电压表指针的偏转角 D.由于电压表内阻太大，两只电表的指针都不偏转 解析:两表串联后，通过电流表的总电流与通过电压表的电流相等，由于电流表改装成大量程电流表是并联较小的分流电阻，所以大部分电流通过了分流电阻，故电流表指针的偏转角小于电压表指针的偏转角，故选B。 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 11.(2025·江苏南京阶段练习)甲、乙两根保险丝均由同种材料制成，直径分别是d1=0.5 mm和d2=1 mm，熔断电流分别为3.0 A和10.0 A。把以上两根保险丝各取等长一段并联后再接入电路中，干路允许通过的最大电流是 (　　) A.7.0 A B.7.5 A C.12.5 A D.13.0 A 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析:因甲、乙两保险丝等长，由R=ρ=ρ，可知==，保险丝允许的最大电压分别为U1=I1R1=3×4R2=12R2，U2=I2R2=10R2，两保险丝并联，两端电压相等，并联电压最大应为U=U2=10R2，则I2'==10 A，I1'===2.5 A，并联电路允许通过的最大电流为I=I1'+I2'=12.5 A，故选C。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 12.(2024·北京高考)如图所示为一个加速度计的原理图。滑块可沿光滑杆移动,滑块两侧与两根相同的轻弹簧连接;固定在滑块上的滑动片M下端与滑动变阻器R接触良好,且不计摩擦;两个电源的电动势E相同,内阻不计。两弹簧处于原长时,M位于R的中点,理想电压表的指针位于表盘中央。当P端电势高于Q端时,指针位于表盘 右侧。将加速度计固定在水平运动的被测物体 上,则下列说法正确的是 (　　) 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 A.若M位于R的中点右侧,P端电势低于Q端 B.电压表的示数随物体加速度的增大而增大,但不成正比 C.若电压表指针位于表盘左侧,则物体速度方向向右 D.若电压表指针位于表盘左侧,则物体加速度方向向右 解析:由题意可知,M位于R中点位置时与两电源间的电势相等,滑动片M由R中点位置向右移动时,M处电势增大,故P端电势高于Q端电势,A错误;由欧姆定律及电阻定律可知,P端与Q端电势差与滑动片偏离R中点的距离x成正比,B错误;已知电压表指针位于表盘左侧,滑块左侧弹簧压缩、右侧弹簧伸长,滑块所受合力向右,故物体加速度方向向右,不能确定速度的方向,C错误,D正确。 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 13.(16分)(2025·扬州检测)如图为一简单调光电路，电源两端电压U=10 V，灯泡L额定电压UL=6 V、电阻RL=6 Ω，定值保护电阻R0=2 Ω，调光电阻R1的最大阻值为12 Ω。求: 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (1)灯泡正常发光时，通过定值电阻R0电流的大小; 答案:2 A 解析:灯泡正常发光时，定值电阻R0两端的电压UR0=U-UL 通过定值电阻R0的电流I==2 A。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (2)调光电阻R1阻值调至最大时，灯泡两端的电压。(计算结果保留一位小数) 答案:6.7 V 解析:调光电阻R1阻值调至最大值时，电路总电阻R总=R0+ 灯泡两端电压UL'=U-R0 解得UL'≈6.7 V。 2 3 4 $$