11.4 串联电路和并联电路 分层作业 -2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

**基本信息** 《11.4串联电路和并联电路分层作业》通过A/B/C三层设计，实现从基础规律应用到复杂情境问题解决的进阶，适配新授课分层巩固需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |A层|串并联电阻、功率关系，电表改装基础|以选择、问答为主，强化物理观念（如第5题系统梳理串并联规律）| |B层|巨磁阻电路分析、加速度测量仪设计|结合科技情境（如第7题巨磁阻传感器），培养科学思维与探究能力| |C层|多量程电表误差、滑动变阻器调节特性|复杂问题解决（如第12题加速度测量仪定量计算），提升质疑创新素养|

11.4 串联电路和并联电路 分层作业 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ A层 1．电阻R1与R2并联在电路中，通过R1与R2的电流之比为1:2，则当R1与R2串联后接入电路中时，R1和R2的电功率之比P1:P2为（　　） A．1:2 B．2:1 C．1:4 D．4:1 2．如图所示，甲、乙两个电路，都是由一个灵敏电流表G和一个变阻器R组成，下列说法正确的是（　　） A．甲表是电流表，R减小时量程增大 B．甲表是电压表，R增大时量程增大 C．乙表是电流表，R增大时量程增大 D．乙表是电压表，R增大时量程减小 3．（多选）如图把两只完全相同的表头进行改装，已知表头内阻100Ω， 下列说法正确的是（　　） A．甲图是改装成的双量程电压表，该表头满偏电流 B．甲图是改装成的双量程电压表，其中 C．乙图是改装成的双量程电流表，其中b量程为90mA D．乙图是改装成的双量程电流表，其中c量程为10mA 4．（多选）两个相同的电流表分别改装成两个电压表、，的量程小于，把它们接入如图所示的电路，闭合开关后（　　） A．电压表和的指针偏转角度之比等于电压表内阻之比 B．电压表的读数和的读数相同 C．电压表和的示数之比等于电压表内阻之比 D．电压表和指针偏转角度相等 5．(1)n个相同电阻（R1）串联或并联，其总电阻分别为多少？ (2)R1和R2并联后的总电阻与其中任一支路的电阻有什么关系？若R1远大于R2，总电阻R有何规律？ (3)并联电路中，若某一电阻增大，总电阻如何变化？若增加一支路，总电阻如何变化？ 6．一个T型电路如图所示，电路中的电阻，，，另有一测试电源，电源提供的电压为14V，内阻忽略不计，则 (1)当cd端短路时，求：ab之间的等效电阻。 (2)当ab两端接通测试电源时，求：cd两端的电压。 B 层 7．巨磁阻是一种量子力学效应，在铁磁材料和非铁磁材料薄层交替叠合而成的多层膜材料中，自旋方向相反的两种电子同时定向移动形成电流。在外磁场作用下，铁磁材料可以呈现同向和反向两种磁化方向，如图甲所示。当一束自旋产生的磁场方向与铁磁材料磁化方向相同的电子通过时，在铁磁材料和非铁磁材料的交界处电阻很小；同理，自旋产生磁场方向与铁磁材料磁化方向相反的电子通过时，电阻很大。如图乙为巨磁阻传感器的工作电路，为信号源，输入电压为，为输出端。已知无磁场时，、、、的阻值均为。外加磁场后，使和的磁化方向与和相反，和的阻值均减小，和的阻值均增大。综合以上信息，下列说法错误的是（　　） A．自旋方向相反的两种电子分别通过多层膜材料导电时，可等效为两条并联支路 B．无磁场时输出端的输出电压大小为零 C．有磁场时，输出端点的电势高于点 D．有磁场时，输出端的输出电压大小与的平方成正比 8．（多选）某同学设计了一个测定列车加速度的仪器。如图所示，AB是一段材料、粗细均匀的四分之一圆弧形的电阻，其圆心为O点（在B点正上方）、半径为r。O点下方用一电阻不计的金属线悬挂金属球C，球的下部与AB接触良好且无摩擦。A、B之间接有内阻不计、电动势为9V的电池和理想电流表A，O、B间接有理想电压表V。整个装置在一竖直平面内，使用时装置放在水平运动的列车上，且装置所在平面与列车前进的方向平行。下列说法中正确的有（　　） A．图中列车一定是向右加速 B．当列车的加速度增大时，电流表示数不变，电压表示数增大 C．若电压表的示数稳定为3V，此时列车的加速度大小为 D．将电压表示数改写为对应的加速度值后，加速度数值在表盘上的分布是不均匀的 9．一个表头内阻为27Ω，满偏电流。其表盘如图甲： (1)若将该表头与的电阻串联改装成电压表，需将图中各刻度做怎样的修改，请在乙图刻度盘中标出； (2)若将该表头与的电阻并联改装成一个电流表，需将图中各刻度做怎样的修改，请在丙图刻度盘中标出。 C层 10．某同学将表头G改装成了如图所示的多量程电表，其中“+”为公共接线柱，“1、2、3、4”接线柱对应不同的量程。 在配接电阻时，R₁、R₃、R₄的阻值均符合理论计算值，但R₂的阻值偏大了一些。 若选用不同接线柱进行实测。 那么一定会造成测量值偏小的是（　　） A．“+”和“1” B．“+”和“2” C．“+”和“3” D．“+”和“4” 11．（多选）如图甲所示，A、B间电压为且恒定，滑动变阻器与并联部分电阻为，的最大值为（即滑动变阻器总电阻为），移动滑片P的位置，就可以改变两端的电压，多次操作后可以得到图线（图乙中图线1）。更换滑动变阻器，重复实验，得到另一条图线（图乙中图线2），可知：（　　） A．图线1对应的滑动变阻器总阻值较大 B．图线2对应的滑动变阻器总阻值较大 C．采用图线1对应的滑动变阻器更易于调节电压 D．采用图线2对应的滑动变阻器更易于调节电压 12．如图所示是一种悬球式加速度测量仪。金属球系在细金属丝的下端，金属丝的上端悬挂于点；电阻丝长，接在电压恒为的直流稳压电源上。金属丝与电阻丝接触良好，摩擦不计。电阻丝的中点与点之间接入一个电压表，金属丝和导线电阻不计。图中虚线与垂直，且，静止时金属丝呈竖直状态。当该装置向右做匀加速直线运动，金属丝偏离竖直方向时，求：（重力加速度取，，） (1)该装置的加速度大小； (2)电压表的读数。 《 11.4》参考答案 题号 1 2 3 4 7 8 10 11 答案 B A AD CD D BCD A BC 1．B 【详解】由题意，电阻R1与R2并联时，通过它们的电流之比1:2，在并联电路中，电压相同。根据可知，R1和R2的电阻之比为2:1；当R1与R2串联时，电流相同，根据可知，R1和R2的电功率之比为2:1。 故选B。 2．A 【详解】AB．甲表是电流表，R减小时，R的分流变大，则电流表量程增大，A正确，B错误； CD．乙表是电压表，R增大时，R的分压变大，则电压表的量程增大，CD错误。 故选A。 3．AD 【详解】AB．根据电压表改装原理可知，表头与电阻串联，即将表头改成电压表，则甲图是改装成的双量程电压表，当量程为3V时，则有 解得 当量程为6V时，则有 解得，故A正确，B错误； CD．根据电流表改装原理可知，表头与电阻并联，即将表头改成大量程的电流表，则乙图是改装成的双量程电流表，当接b时量程为时，则有 代入数据解得 当接c时量程为时，则有 代入数据解得，故C错误，D正确。 故选AD。 4．CD 【详解】AD．电流表（表头）串联不同的分压电阻改装成不同量程的电压表，图中电压表和为串联关系，流过两表头的电流相同，故电压表和指针偏转角度相等，故A错误，D正确； BC．图中电压表和为串联关系，通过电压表和的电流相等，根据欧姆定律可知，电压表和的示数之比等于电压表内阻之比，故B错误，C正确。 故选CD。 5．(1)串联总电阻为nR1；并联总电阻为； (2)；R≈R2 (3)增大；减小 【详解】（1）n个相同电阻（R1）串联总电阻为nR1；n个相同电阻（R1）并联总电阻为； （2）R1和R2并联后的总电阻与其中任一支路的电阻的关系是 根据，若R1远大于R2，总电阻R≈R2； （3）并联电路中，若某一电阻增大（例如R1增加），根据可知，总电阻增大。 根据并联电阻关系： 若增加一支路，则有： 可知总电阻减小。 6．(1) (2)7V 【详解】（1）当cd端短路时，电路结构为与并联，然后与串联，ab之间的等效电阻为 （2）当ab两端接通测试电源时，cd两端的电压为 7．D 【详解】A．根据题意可知，自旋方向相反的两种电子同时定向移动形成电流，在外磁场作用下，不同自旋方向的电子通过时电阻不同，可等效为两条并联支路，故A正确，不符合题意； B．由于、、、的阻值均为，则无磁场时，根据分压原理可知，输出电压，故B正确，不符合题意； D．由题意可知，有磁场时和的阻值为 和的阻值 则总电阻为 干路的电流为 所以输出端的输出电压大小为 即有磁场时输出端的输出电压大小与成正比，故D错误，符合题意； C．有磁场时，设信号源负极的电势为0，则输出端点的电势为 点的电势为 所以有 即有磁场时，输出端点的电势高于点，故C正确，不符合题意。 故选D。 8．BCD 【详解】A．设小球的质量为m，图中以小球为对象，根据牛顿第二定律可得 解得加速度为 方向水平向右；可知图中列车可能向右加速运动，也可能向左减速运动，故A错误； B．当列车的加速度增大时，图中θ变大，由于AB整段都接入电路中，所以回路总电阻保持不变，则电流表示数不变；由于电压表测量的是BC段的电压，θ变大，BC段长度变大，则BC段的电阻变大，由欧姆定律可知，电压表示数增大，故B正确； C．当电压表为3V时，可知BC段的电阻是总电阻的三分之一，此时θ=30°，则此时列车的加速度大小为，故C正确； D．根据可知，a与θ不成正比关系，因为电流不变，电压表示数的大小与电阻成正比，BC段电阻与θ成正比，所以a与电压表示数的关系不成正比，则加速度数值在表盘上的分布是不均匀的，故D正确。 故选BCD。 9．(1) (2) 【详解】（1）若将该表头与的电阻串联改装成电压表，则电压表的量程为 则刻度盘如图 （2）若将该表头与的电阻并联改装成一个电流表，则电流表的量程为 则刻度盘如图 10．A 【详解】A．“+”和“1”接入电路为电流表扩程，R₂的阻值偏大，则表头和R₂串联的阻值偏大，并联电路特点由可知流过R₁的电流偏大而流过表头的电流偏小，所以电流测量值偏小，故A正确； B．“+”和“2”接入电路为电流表扩程，R₂的阻值偏大，则R₁和R₂串联的阻值偏大，并联电路特点由可知流过R₁的电流偏小而流过表头的电流偏大，所以电流测量值偏大，故B错误； CD．“+”和“3”或“4”接入电路为电压表扩程，由B选项分析可知流过表头的电流偏大，所以电压的测量偏大，故CD错误。 故选A。 11．BC 【详解】AB. 回路中Rx和R0并联电阻为 回路中的总电阻为 所以 取个特殊值，当时 当Rm越大，就越小，故A错误，B正确； CD. 根据图像的走势，图像1更加平缓，从而更容易调节电压，故C正确，D错误。 故选BC。 12．(1) (2) 【详解】（1）对小球进行受力分析如图所示 小球受到重力，绳子的拉力，其合力沿水平方向，大小为 根据牛顿第二定律得 （2）电压表所测电阻丝的长度 串联电路电流相等，有 解得 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $