内容正文:
十七 串联电路和并联电路
(40分钟 80分)
(选择题:1~10题,12题,每小题6分,共66分)
【基础全面练】
1.(2025·昆明高二检测)如图所示为用同种材料制作的三个电阻,其中甲、丙横截面积相同,但甲的长度是丙的两倍,甲、乙长度相同,但甲的横截面积是乙的两倍,已知甲的电阻为R,现把三个电阻串联起来,则串联后的总电阻为 ( )
A.2R B.3R C.3.5R D.4R
【解析】选C。设甲的长度为L,横截面积为S,电阻率为ρ,则甲的电阻R甲=ρ=R,乙的电阻R乙=ρ=2R,丙的电阻R丙=ρ=,所以把三个电阻串联后的总电阻R总=R+2R+=3.5R,故选C。
2.(2025·驻马店高二检测)如图所示,有一段长为1 m,电阻为15 Ω的金属丝,两端连接成一闭合圆环,在圆环上取M、N两点与外电路相连,已知M、N间的短圆弧长20 cm,沿AM流入圆环的电流为0.5 A,则 ( )
A.M、N间的短圆弧金属丝的电阻值为4 Ω
B.闭合圆环在M、N间的电阻值为2.4 Ω
C.闭合圆环在M、N间的电阻值为15 Ω
D.通过M、N间的短圆弧金属丝的电流为0.1 A
【解析】选B。根据电阻定律,导体的电阻与长度成正比,故短弧的电阻为R1=0.2×15 Ω=3 Ω,长弧的电阻为R2=0.8×15 Ω=12 Ω,闭合圆环在M、N间的电阻值为短弧和长弧并联的电阻,即RMN== Ω=2.4 Ω,A、C错误,B正确;通过M、N间的短圆弧金属丝的电流与通过M、N间的长圆弧金属丝的电流之比等于其电阻的反比,即===,总电流为0.5 A,故通过M、N间的短圆弧金属丝的电流为I1=I总=×0.5 A=0.4 A,D错误。
3.(2025·达州高二检测)如图所示,R1=2 Ω,R2=10 Ω,R3=10 Ω,A、B两端接在电压恒定的电源上,则 ( )
A.S断开时,R1与R2的电压之比为5∶1
B.S闭合时,R1与R2两端的电压之比为2∶5
C.S闭合时,通过R2与R3的电流之比为1∶2
D.S闭合时,通过R1与R2的电流之比为1∶5
【解析】选B。S断开时,R1与R2串联,由串联电路特征可知电压比等于电阻比,即R1与R2两端的电压之比为1∶5,A错误;S闭合时,R2与R3并联再与R1串联,由串并联关系可知,R2与R3电压相等,又因为电阻相等,故通过R2与R3的电流之比为1∶1,流过R1的电流为总电流,故通过R1与R2的电流之比为2∶1,由欧姆定律U=IR可知R1与R2两端的电压之比为2∶5,B正确,C、D错误。
4.(2025·海口高二检测)如图所示,电路中的电阻R1=60 Ω,R2=30 Ω,R3=60 Ω。另有一测试电源,电源电压为80 V,内阻忽略不计。则 ( )
A.当c、d端短路时,a、b之间的等效电阻是150 Ω
B.当a、b端短路时,c、d之间的等效电阻是80 Ω
C.当a、b两端接通测试电源时,c、d两端的电压为40 V
D.当c、d两端接通测试电源时,a、b两端的电压为40 V
【解析】选C。
选项
选项剖析
对错
A
R2、R3并联后与R1串联,Rab=R1+=80 Ω
×
B
R1、R3并联后与R2串联,Rcd=R2+=60 Ω
×
C
c、d两端的电压等于电阻R3两端的电压,则有U3=U=40 V
√
D
a、b两端的电压等于电阻R3两端的电压,则有U3'=U= V
×
5.(2025·郑州高二检测)如图为有两个量程的电压表的内部电路,当使用A、B两个端点时,量程为0~10 V;当使用A、C两个端点时,量程为0~100 V。已知表头的内阻Rg=500 Ω,满偏电流Ig=1 mA,电阻R1、R2的值分别为 ( )
A.950 Ω、9 000 Ω B.9 500 Ω、90 000 Ω
C.99 500 Ω、9 500 Ω D.90 000 Ω、9 500 Ω
【解析】选D。当使用A、B两个端点时,有UAB=Ig(Rg+R2)=10 V,代入数据解得R2=9 500 Ω;当使用A、C两个端点时,有UAC=Ig(Rg+R2+R1)=100 V,代入数据解得R1=90 000 Ω,故D正确。
6.(2025·广州高二检测)如图所示,将表头和定值电阻R1并联后改装为新的电表,经过测试得知改装后的电表测量值略偏小。为了校准改装后的电表,下列说法正确的是 ( )
A.改装后的电表是电流表,可以将一个阻值合适的电阻与R1串联进行校准
B.改装后的电表是电流表,可以将一个阻值合适的电阻与R1并联进行校准
C.改装后的电表是电压表,可以将一个阻值合适的电阻与R1串联进行校准
D.改装后的电表是电压表,可以将一个阻值合适的电阻与R1并联进行校准
【解析】选A。表头与R1并联,改装后的电表为大量程的电流表,改装后电表测量值略偏小,即流过R1的电流偏大,即电阻R1的阻值偏小,因此可以将一个阻值合适的电阻与R1串联进行校准,如果并联一个电阻则并联后的总电阻更小,则不能采用并联。故A正确。
7.如图所示,其中电流表A的量程为0.6 A,表盘均匀划分为30个小格,每一小格表示0.02 A;R1的阻值等于电流表内阻的;R2的阻值等于电流表内阻的2倍。若用电流表A的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值,则下列分析正确的是 ( )
A.将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.04 A
B.将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.02 A
C.将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.06 A
D.将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.01 A
【解析】选C。设电流表A的内阻为RA,用电流表A的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值时,若将接线柱1、2接入电路,根据并联电路的特点,有(I1-IA)R1=IARA,解得I1=3IA=1.8 A,则每一小格表示0.06 A;若将接线柱1、3接入电路,因R2对电流表量程没影响,量程仍为1.8 A,则每一小格仍表示0.06 A。选项C正确。
【综合应用练】
8.(2025·湖州高二检测)如图所示,甲、乙为电表的接线柱面板图,图中①~⑥为接线柱,共有4个量程。下列说法正确的是 ( )
A.甲图是电压表的接线柱面板图
B.若图乙中Rg为100 Ω,则量程4是量程3的5倍
C.若图甲中量程1为0.6 A,则量程2为2 A
D.使用图甲中①和③两个接线柱进行测量时发现测量值偏小,可以在这两个接线柱间并联一个大电阻进行调节
【解析】选B。甲图中电流表与电阻并联,是电流表的接线柱面板图,故A错误;图乙中量程3的量程为U3=Ig(100+2 900)=3 000Ig,量程4的量程为U3=Ig(100+2 900+12 000)=15 000Ig,所以量程4是量程3的5倍,故B正确;若图甲中量程1为0.6 A,则I1=Ig+=0.6 A,量程2为I2=Ig+≈3 A,故C错误;使用图甲中①和③两个接线柱进行测量时发现测量值偏小,可以在这两个接线柱间的上方支路中串联一个小电阻进行调节,故D错误。
9.(多选)如图所示,电流计的内阻Rg=100 Ω,满偏电流Ig=1 mA,R1=1 900 Ω,R2= Ω,则下列说法正确的是 ( )
A.当S1和S2均断开时,虚线框中可等效为电压表,最大量程是1 V
B.当S1和S2均断开时,虚线框中可等效为电压表,最大量程是2 V
C.当S1和S2均闭合时,虚线框中可等效为电流表,最大量程是2 A
D.当S1和S2均闭合时,虚线框中可等效为电流表,最大量程是1 A
【解析】选B、D。由图示电路图可知,当S1和S2均断开时,G与R1串联,改装成的是电压表,电压表最大量程为U=Ig(Rg+R1)=0.001×(100+1 900) V=2 V,故A错误,B正确;由图示电路图可知,当S1和S2均闭合时,G与R2并联,改装成的是电流表,电流表最大量程为I=Ig+=0.001 A+
A=1 A,故C错误,D正确。
10.(多选)(2025·济南高二检测)用四个相同的表头分别改装成两个电流表A1(量程为0~
500 mA)、A2(量程为0~1 000 mA)和两个电压表V1(量程为0~2 V)、V2(量程为0~10 V),改装、校正好后把它们按图中所示的接法连入电路,则下列说法正确的是 ( )
A.电流表A1、A2的示数之比为3∶1
B.电流表A1、A2的指针偏转角度之比为1∶1
C.电压表V1、V2的示数之比为1∶5
D.电压表V1、V2的指针偏转角度之比为1∶5
【解题指南】解答本题注意以下两点:
(1)两电流表并联时,两表头并联,通过两表头的电流相同,指针偏转角度相同,示数之比等于量程之比。
(2)两电压表串联时,两表头串联,通过两表头的电流相同,指针偏转角度相同,示数之比等于量程之比。
【解析】选B、C。因为电流表的改装需要表头并联电阻,改装后的两个电流表又并联,所以这两个表头也并联,加在它们两端的电压相等,流过它们的电流也相等,即它们的指针偏转角度相同,它们的量程之比为1∶2,则示数之比为1∶2,A错误、B正确;因为电压表的改装需要表头串联电阻,改装后的两个电压表又串联,所以这两个表头也串联,流过它们的电流相等,即它们的指针偏转角度相同,它们的量程之比为1∶5,则示数之比为1∶5,C正确、D错误。
11.(14分)(2025·黄山高二检测)将三个阻值相同的定值电阻连接成如图所示的电路,电压表和电流表均为理想电表,导线电阻不计,电路两端总电压U恒为9 V,此时电流表示数为1 A。
(1)求电阻R的阻值和电压表示数。(8分)
答案:(1)3 Ω 6 V
【解析】(1)根据电路连接结构可知,电流表左侧上下两个电阻并联,右侧电阻R在干路中,由串、并联电路特征可知,并联部分总电阻为,故并联部分电压与干路中电阻R的电压比为1∶2,因此并联部分电压为U并=U=3 V,并联部分电阻均为R,故并联部分两个支路电流相等,每个支路电流均为I=,故电阻的阻值为R==3 Ω,电压表与干路中的电阻R并联,故电压表的示数为UV=U-U并=9 V-3 V=6 V。
(2)将电压表和电流表位置互换,已知电表均未超过量程,求电流表示数。(6分)
答案:(2)3 A
【解析】(2)若将电压表和电流表位置互换,由电路结构可知,上面支路两个电阻串联,下面支路只有一个电阻,并联电路电压相等,故两个支路电压均为U,电流表串联在下面支路,故电流表示数为下面支路的电流,根据欧姆定律可知,电流表示数为I'===3 A。
【拓展创新练】
12.做完伏安法测电阻实验后,为了更好地观察电流表内外接对实验结果的影响,爱思考爱动手的马同学拆开了电流表和电压表并进行了改造。如图甲,他在电流表干路位置焊接了一个10 Ω定值电阻,如图乙,他给电压表并联了一个10 Ω定值电阻。假设待测电阻约为10 Ω,以下说法正确的是 ( )
A.改后的电流表和正常电压表按丙图实验可以较为准确地测出待测电阻
B.改后的电流表和正常电压表按丁图实验可以较为准确地测出待测电阻
C.改后的电压表和正常电流表按丙图实验可以较为准确地测出待测电阻
D.改后的电压表和改后的电流表按丁图实验可以较为准确地测出待测电阻
【解析】选A。电流表和电压表的改造对二者的读数没有影响,即读数依然是正确的。改造后的电流表的内阻约为10 Ω,改造后的电压表的内阻也约为10 Ω,都与被测电阻的阻值很接近。改造后的电流表由于内阻增大,所以分压能力增强了,不适宜使用内接法;改造后的电压表由于内阻减小,所以分流能力增强了,不适宜使用外接法。所以,改后的电流表和正常电压表按题图丙所示的电路可以较为准确地测出待测电阻阻值,或者使用改后的电压表和正常电流表按题图丁所示的电路可以较为准确地测出待测电阻阻值,故A正确。
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