10.1 简单串联、并联组合电路(高效培优·讲义)物理沪科版必修第三册
2026-09-04
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摘要:
本讲义聚焦电流的理解和计算、串并联电路特点等核心知识点,从电源作用、恒定电流定义切入,通过电流定义式I=q/t及微观表达式I=nqSv的推导,衔接串并联电路的电流、电压、电阻关系,构建从概念到规律的学习支架。
资料以“深化点拨”对比电流定义式与微观式,培养科学思维中的模型建构与科学推理,“避坑指南”结合橡胶圆环转动等实例解析微观表达式,提升科学探究能力。课中辅助教师系统授课,课后分基础速刷与能力跃升练习,助力学生查漏补缺,落实严谨的科学态度。
内容正文:
10.1 简单串联、并联组合电路
目录
01 本节导航·目标清单
02 教材精研·内容全解
考点01 电流的理解和计算
考点02 串并联电路
03 避坑指南·解题通法
角度01 电流的微观表达式
04 真题闯关·溯源演练
05 课后三阶·精准练习
目标导航
方法指导
1.知道串、并联电路的电流、电压、电阻的特点。
2.了解电流的概念,知道电流的单位。
1.分析得出串、并联电路电流、电压关系式,体会严谨的科学推理过程。
2.依据电流和电压的关系,推导电阻的表达式,体会等效思想的运用。
考点01 电流的理解和计算
一、电源
1.定义:能把电子从电源 正极 搬运到电源 负极 的装置就是电源。
2.作用:使导体两端始终存在 电势差 。
二、恒定电流
1.定义:大小、方向都不随 时间变化 的电流称为恒定电流。
2.电流的定义式:I=,其物理意义: 单位 时间内通过导体横截面的 电荷量 ,是表示电流强弱程度的物理量。
3.在国际单位制中,电流的单位是 安培 ,符号是A。
4.电流的方向:规定为 正电荷 定向移动的方向,与负电荷定向移动的方向 相反 。
【深化点拨】
电流的微观表达式
1.建立模型
如右图所示,AD表示粗细均匀的一段导体,长为l,两端加一定的电压,导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v,设导体的横截面积为S,导体每单位体积内的自由电荷数为n,每个自由电荷的电荷量为q。
2.理论推导
AD导体中的自由电荷总数:N=nlS。
总电荷量Q=Nq=nlSq。
所有这些电荷都通过横截面D所需要的时间t=。
根据公式q=It可得:导体AD中的电流:I===nqSv。
3.结论
由此可见,从微观上看,电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、定向移动速率的大小,还与导体的横截面积有关。
4.电流表达式的对比
表达式
I=
I=nqSv
性质
定义式
微观式
适用范围
一切电路
物理量的
含义
q为时间t内通过导体横截面的电荷量
n为导体单位体积内自由电荷数;q为每个自由电荷电荷量;S为导体横截面积;v为电荷定向移动速率
含义
I与q、t无关,I与q/t值相等
微观量n、q、S、v决定I的大小
1.(多选)半径为R的橡胶圆环均匀带正电,总电荷量为Q。现使橡胶圆环绕通过圆心的轴以角速度ω匀速转动,则由环产生的等效电流( )
A.若ω不变而使电荷量Q变为原来的2倍,则电流也将变为原来的2倍
B.若电荷量Q不变而使ω变为原来的2倍,则电流也将变为原来的2倍
C.若使ω、Q不变,将环拉伸,使环半径增大,则电流将变大
D.若使ω、Q不变,将环拉伸,使环半径增大,则电流将变小
2.手电筒中的干电池给小灯泡供电时,电子定向移动形成的电流为。已知电子的电荷量为,在接通手电筒开关的时间内,通过小灯泡的定向移动电子个数为( )
A. B. C. D.
3.在显像管的电子枪中,炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场,假设这些电子的初速度均为零,经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束。已知电子的电荷量为e、质量为m,则在刚射出加速电场时,一段长为的电子束所带的电荷量为( )
A. B. C. D.
考点02 串、并联电路
1.串、并联电路
串联电路、并联电路的电压、电流、电阻关系
串联电路
并联电路
电流关系
电流处处 相等 ,即I= I1=I2=…=In
总电流等于各支路电流 之和 ,即I= I1+I2+…+In
电压关系
总电压等于各部分电路两端电压 之和 ,即U= U1+U2+…+Un
总电压与各支路电压 相等 ,即 U=U1=U2=…=Un
电阻关系
总电阻等于各部分电路电阻 之和 ,即R= R1+R2+…+Rn
总电阻的倒数等于各支路电阻 倒数之和 ,即=++…+
【深化点拨】
1.关于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。
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
4.(多选)如图所示的电路中三个定值电阻串联,接在电压为U的电源两端,其中、,且、两端的电压分别为6V和12V。则下列说法正确的是( )
A.该电路中的电流为0.6A B.定值电阻的阻值为10Ω
C.电源的电压为21V D.定值电阻的电压为4V
5.(多选)四个相同的表头分别改装成两个电流表和两个电压表。电流表的量程大于的量程,电压表的量程大于的量程,把它们接入如图所示的电路,则( )
A.电流表的读数大于电流表的读数
B.电流表的偏转角小于电流表的偏转角
C.电压表的读数等于电压表的读数
D.电压表的偏转角等于电压表的偏转角
6.一个T形电路如图所示,电路中的电阻R1=10 Ω,R2=120 Ω,R3=40 Ω。另有一测试电源,电源电压为100 V,内阻不计,则( )
A.当c、d端短路时,a、b之间的等效电阻是50 Ω
B.当a、b端短路时,c、d之间的等效电阻是40 Ω
C.当a、b两端接通测试电源时,c、d两端的电压为80 V
D.当c、d两端接通测试电源时,a、b两端的电压为80 V
三种不同速率的比较
1.三种速率
(1)电场的传导速率等于光速。
(2)电子定向移动速率,其大小与电流有关。
(3)电子热运动速率,其大小与温度有关。
2.三种速率对比
三种速率
比较内容
电子定向
移动的速率
电子热运
动的速率
电场传导
的速率
物理意义
电流由电荷的定向移动形成,电流I=neSv,其中v就是电子定向移动的速率
导体内部电子在不停地做无规则热运动,由于热运动向各个方向运动的机会相等,故不能形成电流
等于光速,闭合开关的瞬间,电路中各处以光速建立恒定电场,电路中各处的自由电子几乎同时定向移动,整个电路也几乎同时形成了电流
大小
10-5 m/s
105 m/s
3×108 m/s
角度01 电流的微观表达式
1.某电子储存环是周长为240m的近似圆形轨道。当环中的电流为10mA时,电子的速率为十分之一光速,则在整个环中运行的电子数目为( )
A. B. C. D.
2.我国从月球取回的月壤中发现了少量的天然石墨烯,石墨烯是人类迄今为止发现的导电性能最好的材料。用石墨烯制成的一段粗细均匀的导体,通过该导体的电流为I时,其内部自由电荷定向移动的平均速率为v;当内部自由电荷定向移动的平均速率为2v时,则通过该导体的电流为( )
A.8I B.4I C.2I D.I
3.如图所示,一根横截面积为的均匀金属导体,自由电子沿轴线方向做速度为的匀速直线运动,导体单位体积的自由电子数为,单个自由电子电荷量为;则导体中电流大小和方向是( )
A.,方向与的方向相反
B.,方向与的方向相同
C.,方向与的方向相同
D.nqv,方向与的方向相反
4.在一电路中有三个定值电阻、、并联,流过三个电阻的电流之比为。由此可计算三个电阻、、之比为( )
A.1:2:3 B.3:2:1 C.2:3:6 D.6:3:2
⚡基础速刷
11.电阻阻值为8Ω,与电阻并联后接入电路中,通过它们的电流之比,则电阻的阻值和总电阻的阻值分别为( )
A.12Ω,2.4Ω B.12Ω,4.8Ω C.20Ω,2.4Ω D.20Ω,4.8Ω
2.,允许通过的最大电流为1.5A,两端允许加的最大电压为10V。若将它们并联,则消耗的最大功率为( )
A.10W B.15W C.27.5W D.33.75W
3.如图所示的电路中R1=1Ω,R2=2Ω,R3=3Ω,闭合开关,那么通过电阻R1、R2、R3的电流之比I1:I2:I3为( )
A.1:2:3 B.3:1:2 C.2:3:1 D.2:1:3
4.如图所示,,,,,则、之间的总电阻是( )
A. B. C. D.
5.如图所示,电流表A的量程为0~0.6A,表盘均匀划分为30个小格,每一小格表示0.02A;R1的阻值等于电流表内阻的;R2的阻值等于电流表内阻的3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.1、2接线柱接入电路时,每一小格表示0.08A
B.1、2接线柱接入电路时,通过R1的电流是通过电流表的
C.1、3接线柱接入电路时,每一小格表示0.06A
D.1、3接线柱接入电路时,每一小格表示的电流大小发生了变化
6.如图所示,两只小量程电流表分别与定值电阻串联或并联,下列说法正确的是( )
A.甲图是改装成电流表的电路
B.乙图是改装成电压表的电路
C.R1越大,甲表的量程越大
D.R2越大,乙表的量程越大
7.如图所示,某同学将一内阻,满偏电流的表头,改装成双量程电流表。电流从端流入,电流表有和两个量程。下列说法正确的是( )
A.接A、B接线柱时,电表量程为
B.
C.
D.
8.某同学在研究电容器的充、放电过程中,产生了一个新奇的想法:不管什么电路,总可以定义一个“等效电阻”,该“等效电阻”等于电路两端电压与流过该段电路总电流的比值。如图所示的电路,定值电阻R1和R2的阻值均为3Ω,初始电容C不带电,在刚闭合开关S的瞬间,按照该同学的定义,外电路的“等效电阻”为( )
A.0Ω B.3Ω C.6Ω D.12Ω
9.某一探测器因射线照射,内部气体电离,在时间内有个二价正离子到达探测器阴极,有个电子到达探测器的阳极,则探测器电路中的电流为( )
A.0 B. C. D.
10.如图所示的电路中,下面说法正确的是( )
A.若,端开路,则
B.若,端开路,则
C.若,端开路,则
D.若,端开路,则
11.如图所示,图线a、b分别表示电阻、的伏安特性曲线,下列说法中正确的是( )
A.将与串联时整体的伏安特性曲线斜率在a与b之间
B.将与并联时整体的伏安特性曲线斜率小于a
C.将与串联在电路中,它们两端的电压之比为2∶1
D.将与并联在电路中,通过它们的电流之比为2∶1
🚀能力跃升
12.如图所示,某同学将一内阻,满偏电流的表头,改装成双量程电流表。电流从A端流入,电流表有0~0.6A和0~3A两个量程。下列说法正确的是( )
A.接A、B接线柱时,电表量程为0~0.6A
B.
C.
D.
13.(多选)如图所示,a,b,c,d是滑动变阻器的四个接线柱,现将此变阻器接成一个分压电路向一个小灯泡供电,并要求滑片P向c移动时,小灯泡两端的电压减小,则在下列接法中正确的是( )
A.a接电源正极,b接电源负极,c,b接小灯泡两端
B.a接电源正极,b接电源负极,c,a接小灯泡两端
C.a接电源负极,b接电源正极,d,b接小灯泡两端
D.a接电源负极,b接电源正极,d,a接小灯泡两端
14.(多选)用伏安法测电阻,应当用变阻器改变通过待测电阻的电流,以便多测几组数据。如图所示,变阻器有甲、乙两种接法。下列说法中,哪些是正确的?( )
A.变阻器在甲中作分压器使用,在乙中作限流器使用
B.若变阻器的全阻值比待测电阻大时,用甲电路调节通过的电流的范围比较大
C.若变阻器的全阻值比待测电阻大时,用乙电路能在较大范围内调节电流
D.若变阻器的全阻值比待测电阻小得多,用乙电路能在较大范围内调节电流
15.(多选)三个电阻的阻值均为,允许通过的最大电流分别为。按如图所示的四种方式连接,则下列说法正确的是( )
A.图丙和图丁的等效电阻相等
B.图甲和图丙中干路最大电流相等
C.图乙和图丁干路最大电流之比为2∶1
D.四个电路两端的最大电压之比为3∶1∶2∶2
16.(多选)如图所示,甲、乙两个电路都是由一个灵敏电流计和一个变阻器组成,它们中一个是电压表,另一个是电流表,丙电路是由一个灵敏电流计和三个定值电阻、和组成的双量程电流表,则( )
A.甲表是电流表,R增大时量程增大
B.乙表是电压表,R减小时量程减小
C.丙表中只增大的阻值,两个量程均变大
D.丙表中只增大的阻值,量程1变小,量程2变大
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10.1 简单串联、并联组合电路
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01 本节导航·目标清单
02 教材精研·内容全解
考点01 电流的理解和计算
考点02 串并联电路
03 避坑指南·解题通法
角度01 电流的微观表达式
04 真题闯关·溯源演练
05 课后三阶·精准练习
目标导航
方法指导
1.知道串、并联电路的电流、电压、电阻的特点。
2.了解电流的概念,知道电流的单位。
1.分析得出串、并联电路电流、电压关系式,体会严谨的科学推理过程。
2.依据电流和电压的关系,推导电阻的表达式,体会等效思想的运用。
考点01 电流的理解和计算
一、电源
1.定义:能把电子从电源 正极 搬运到电源 负极 的装置就是电源。
2.作用:使导体两端始终存在 电势差 。
二、恒定电流
1.定义:大小、方向都不随 时间变化 的电流称为恒定电流。
2.电流的定义式:I=,其物理意义: 单位 时间内通过导体横截面的 电荷量 ,是表示电流强弱程度的物理量。
3.在国际单位制中,电流的单位是 安培 ,符号是A。
4.电流的方向:规定为 正电荷 定向移动的方向,与负电荷定向移动的方向 相反 。
【深化点拨】
电流的微观表达式
1.建立模型
如右图所示,AD表示粗细均匀的一段导体,长为l,两端加一定的电压,导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v,设导体的横截面积为S,导体每单位体积内的自由电荷数为n,每个自由电荷的电荷量为q。
2.理论推导
AD导体中的自由电荷总数:N=nlS。
总电荷量Q=Nq=nlSq。
所有这些电荷都通过横截面D所需要的时间t=。
根据公式q=It可得:导体AD中的电流:I===nqSv。
3.结论
由此可见,从微观上看,电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、定向移动速率的大小,还与导体的横截面积有关。
4.电流表达式的对比
表达式
I=
I=nqSv
性质
定义式
微观式
适用范围
一切电路
物理量的
含义
q为时间t内通过导体横截面的电荷量
n为导体单位体积内自由电荷数;q为每个自由电荷电荷量;S为导体横截面积;v为电荷定向移动速率
含义
I与q、t无关,I与q/t值相等
微观量n、q、S、v决定I的大小
1.(多选)半径为R的橡胶圆环均匀带正电,总电荷量为Q。现使橡胶圆环绕通过圆心的轴以角速度ω匀速转动,则由环产生的等效电流( )
A.若ω不变而使电荷量Q变为原来的2倍,则电流也将变为原来的2倍
B.若电荷量Q不变而使ω变为原来的2倍,则电流也将变为原来的2倍
C.若使ω、Q不变,将环拉伸,使环半径增大,则电流将变大
D.若使ω、Q不变,将环拉伸,使环半径增大,则电流将变小
【答案】AB
【详解】A.环转动一周的时间为
一周内通过环某一横截面的电荷量为Q,则电流为
由此可得,若不变而使电荷量变为原来的倍,则电流也将变为原来的倍,A正确;
B.电流为,若电荷量不变而使变为原来的倍,则电流也将变为原来的倍,B正确;
CD.由
可得,若使、不变,将环拉伸,使环的半径增大,对电流没有影响,CD错误。
故选AB。
2.手电筒中的干电池给小灯泡供电时,电子定向移动形成的电流为。已知电子的电荷量为,在接通手电筒开关的时间内,通过小灯泡的定向移动电子个数为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】通过小灯泡的定向移动电子个数
故选C。
3.在显像管的电子枪中,炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场,假设这些电子的初速度均为零,经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束。已知电子的电荷量为e、质量为m,则在刚射出加速电场时,一段长为的电子束所带的电荷量为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】电子经加速电场加速,由动能定理有
解得
长为的电子束通过截面所需时间
根据电流定义
可得
联立解得
故选A。
考点02 串、并联电路
1.串、并联电路
串联电路、并联电路的电压、电流、电阻关系
串联电路
并联电路
电流关系
电流处处 相等 ,即I= I1=I2=…=In
总电流等于各支路电流 之和 ,即I= I1+I2+…+In
电压关系
总电压等于各部分电路两端电压 之和 ,即U= U1+U2+…+Un
总电压与各支路电压 相等 ,即 U=U1=U2=…=Un
电阻关系
总电阻等于各部分电路电阻 之和 ,即R= R1+R2+…+Rn
总电阻的倒数等于各支路电阻 倒数之和 ,即=++…+
【深化点拨】
1.关于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。
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
4.(多选)如图所示的电路中三个定值电阻串联,接在电压为U的电源两端,其中、,且、两端的电压分别为6V和12V。则下列说法正确的是( )
A.该电路中的电流为0.6A B.定值电阻的阻值为10Ω
C.电源的电压为21V D.定值电阻的电压为4V
【答案】AC
【详解】A.电路中电流,选项A正确;
B.定值电阻的阻值,选项B错误;
C.三个定值电阻两端的总电压即电源电压为,选项C正确;
D.定值电阻两端的电压,选项D错误。
故选AC。
5.(多选)四个相同的表头分别改装成两个电流表和两个电压表。电流表的量程大于的量程,电压表的量程大于的量程,把它们接入如图所示的电路,则( )
A.电流表的读数大于电流表的读数
B.电流表的偏转角小于电流表的偏转角
C.电压表的读数等于电压表的读数
D.电压表的偏转角等于电压表的偏转角
【答案】AD
【详解】A.改装后的电流表量程越大,电表的内阻越小,电流表的量程大于的量程,所以电流表的内阻小于电流表的内阻,两个电流表并联,电阻小的电流大,电流表的读数大于电流表的读数,故A正确;
B.改装电流表的两个表头也是并联关系,因表头相同,故电流相等,指针偏角相等,故B错误;
C.改装后的电压表量程越大,电表的内阻越大,电压表的量程大于的量程,所以电压表的内阻大于电压表的内阻,两个电压表串联,依据串联电路的分压特点,电压表的读数大于电压表的读数,故C错误;
D.电压表的两个表头是串联关系,电流相等,偏转角相等,故D正确。
故选AD。
6.一个T形电路如图所示,电路中的电阻R1=10 Ω,R2=120 Ω,R3=40 Ω。另有一测试电源,电源电压为100 V,内阻不计,则( )
A.当c、d端短路时,a、b之间的等效电阻是50 Ω
B.当a、b端短路时,c、d之间的等效电阻是40 Ω
C.当a、b两端接通测试电源时,c、d两端的电压为80 V
D.当c、d两端接通测试电源时,a、b两端的电压为80 V
【答案】C
【详解】A.当c、d端短路时,a、b之间的等效电路如图甲所示:
则,故A错误;
B.当a、b端短路时,c、d之间的等效电路如图乙所示,则,故B错误;
C.当a、b两端接通测试电源时,等效电路如图丙所示,根据闭合电路欧姆定律得电路中的电流
所以,故C正确;
D.当c、d两端接通测试电源时,等效电路如图丁所示,根据闭合电路欧姆定律得电路中的电流
所以,故D错误。
故选C。
三种不同速率的比较
1.三种速率
(1)电场的传导速率等于光速。
(2)电子定向移动速率,其大小与电流有关。
(3)电子热运动速率,其大小与温度有关。
2.三种速率对比
三种速率
比较内容
电子定向
移动的速率
电子热运
动的速率
电场传导
的速率
物理意义
电流由电荷的定向移动形成,电流I=neSv,其中v就是电子定向移动的速率
导体内部电子在不停地做无规则热运动,由于热运动向各个方向运动的机会相等,故不能形成电流
等于光速,闭合开关的瞬间,电路中各处以光速建立恒定电场,电路中各处的自由电子几乎同时定向移动,整个电路也几乎同时形成了电流
大小
10-5 m/s
105 m/s
3×108 m/s
角度01 电流的微观表达式
1.某电子储存环是周长为240m的近似圆形轨道。当环中的电流为10mA时,电子的速率为十分之一光速,则在整个环中运行的电子数目为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】由公式
联立得,,故A正确。
故选A。
2.我国从月球取回的月壤中发现了少量的天然石墨烯,石墨烯是人类迄今为止发现的导电性能最好的材料。用石墨烯制成的一段粗细均匀的导体,通过该导体的电流为I时,其内部自由电荷定向移动的平均速率为v;当内部自由电荷定向移动的平均速率为2v时,则通过该导体的电流为( )
A.8I B.4I C.2I D.I
【答案】C
【详解】根据电流的微观表达式,其中为导体单位体积内的自由电荷数,为单个自由电荷的电荷量,为导体横截面积,为自由电荷定向移动的平均速率,对于同一段粗细均匀的石墨烯导体,、、均为定值,因此电流与自由电荷定向移动平均速率成正比,当内部自由电荷定向移动的平均速率为2v时,
故选C。
3.如图所示,一根横截面积为的均匀金属导体,自由电子沿轴线方向做速度为的匀速直线运动,导体单位体积的自由电子数为,单个自由电子电荷量为;则导体中电流大小和方向是( )
A.,方向与的方向相反
B.,方向与的方向相同
C.,方向与的方向相同
D.nqv,方向与的方向相反
【答案】A
【详解】在时间t内,流过导线横截面的电荷量
因此导线中电流,方向与v的方向相反。
故选A。
4.在一电路中有三个定值电阻、、并联,流过三个电阻的电流之比为。由此可计算三个电阻、、之比为( )
A.1:2:3 B.3:2:1 C.2:3:6 D.6:3:2
【答案】D
【详解】由欧姆定律知,在并联电路中,各支路电压相等,所以有
故选D。
⚡基础速刷
11.电阻阻值为8Ω,与电阻并联后接入电路中,通过它们的电流之比,则电阻的阻值和总电阻的阻值分别为( )
A.12Ω,2.4Ω B.12Ω,4.8Ω C.20Ω,2.4Ω D.20Ω,4.8Ω
【答案】B
【详解】并联电路中电流之比等于电阻的反比,故有
故有
则总电阻为
故选B。
2.,允许通过的最大电流为1.5A,两端允许加的最大电压为10V。若将它们并联,则消耗的最大功率为( )
A.10W B.15W C.27.5W D.33.75W
【答案】B
【详解】两端允许加的最大电压,电阻并联,两电阻两端的电压相等,而两端允许加的最大电压为10V,所以两端的电压为10V,通过的电流
因此最大功率
代入数据得P=15W
故选B。
3.如图所示的电路中R1=1Ω,R2=2Ω,R3=3Ω,闭合开关,那么通过电阻R1、R2、R3的电流之比I1:I2:I3为( )
A.1:2:3 B.3:1:2 C.2:3:1 D.2:1:3
【答案】D
【详解】由图可知,电阻与先并联,再和串联。
并联电路两端电压相等,即
根据欧姆定律可得
得 ,即
在串联电路中,干路的电流等于各支路电流之和,因此
故
故选D。
4.如图所示,,,,,则、之间的总电阻是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】根据混联电路的电阻关系,并联部分的总电阻
则、之间的总电阻
解得
故选C。
5.如图所示,电流表A的量程为0~0.6A,表盘均匀划分为30个小格,每一小格表示0.02A;R1的阻值等于电流表内阻的;R2的阻值等于电流表内阻的3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.1、2接线柱接入电路时,每一小格表示0.08A
B.1、2接线柱接入电路时,通过R1的电流是通过电流表的
C.1、3接线柱接入电路时,每一小格表示0.06A
D.1、3接线柱接入电路时,每一小格表示的电流大小发生了变化
【答案】A
【详解】AB.将接线柱1、2接入电路时,R1的阻值等于电流表内阻的,通过电流表的电流为通过R1电流的,接线柱1、2间流过的总电流为电流表示数的4倍,每一小格表示0.08A,故A正确,B错误;
CD.将接线柱1、3接入电路时,电流表先与R1并联,再与R2串联,而串联对电流没影响,故每一小格仍表示0.08A,故CD错误。
故选A。
6.如图所示,两只小量程电流表分别与定值电阻串联或并联,下列说法正确的是( )
A.甲图是改装成电流表的电路
B.乙图是改装成电压表的电路
C.R1越大,甲表的量程越大
D.R2越大,乙表的量程越大
【答案】C
【详解】A.图甲中,小量程电流表与电阻串联,根据串联分压可知,甲图是改装成电压表的电路,故A错误;
B.图乙中,小量程电流表与电阻并联,根据并联分流可知,乙图是改装成电流表的电路,故B错误;
C.设表头的满偏电流为,内阻为,利用串联分压的原理有
可知越大,甲表的量程越大,故C正确;
D.利用并联分流的原理有
可知越大,乙表的量程越小,故D错误。
故选C。
7.如图所示,某同学将一内阻,满偏电流的表头,改装成双量程电流表。电流从端流入,电流表有和两个量程。下列说法正确的是( )
A.接A、B接线柱时,电表量程为
B.
C.
D.
【答案】B
【详解】A. 接A、B接线柱时,电表量程为
接A、C接线柱时,电表量程为
显然,可得,,A错误;
BCD.,
联立解得,,故B正确,CD错误。
故选B。
8.某同学在研究电容器的充、放电过程中,产生了一个新奇的想法:不管什么电路,总可以定义一个“等效电阻”,该“等效电阻”等于电路两端电压与流过该段电路总电流的比值。如图所示的电路,定值电阻R1和R2的阻值均为3Ω,初始电容C不带电,在刚闭合开关S的瞬间,按照该同学的定义,外电路的“等效电阻”为( )
A.0Ω B.3Ω C.6Ω D.12Ω
【答案】B
【详解】初始电容不带电,在刚闭合开关S的瞬间,电容两端的电压为零,故R2两端的电压为零,经过的电流为零,回路中的路端电压等于R1两端的电压,电流大小等于R1的电流。故按照该同学的定义,外电路的“等效电阻”为R1,阻值。
故选B。
9.某一探测器因射线照射,内部气体电离,在时间内有个二价正离子到达探测器阴极,有个电子到达探测器的阳极,则探测器电路中的电流为( )
A.0 B. C. D.
【答案】D
【详解】电流的定义式为,其中是时间内通过导体横截面的总电荷量;气体电离导电时,正离子与电子向相反方向定向移动,两者形成的电流方向相同,总电荷量为两种电荷的电荷量绝对值之和。总电荷量
代入电流公式得
故选D。
10.如图所示的电路中,下面说法正确的是( )
A.若,端开路,则
B.若,端开路,则
C.若,端开路,则
D.若,端开路,则
【答案】A
【详解】AB. 若,端开路,则,故A正确,B错误;
CD. 若,端开路,则,故CD错误。
故选A。
11.如图所示,图线a、b分别表示电阻、的伏安特性曲线,下列说法中正确的是( )
A.将与串联时整体的伏安特性曲线斜率在a与b之间
B.将与并联时整体的伏安特性曲线斜率小于a
C.将与串联在电路中,它们两端的电压之比为2∶1
D.将与并联在电路中,通过它们的电流之比为2∶1
【答案】D
【详解】A.由I−U图像可知,图线的斜率表示电阻的倒数,即
根据图像数据可得,
所以
将与串联时,总电阻
此时图线斜率
而图线b的斜率,图线a的斜率,所以将与串联时整体的伏安特性曲线斜率不在a与b之间,故A错误;
B.将与并联时,总电阻
此时图线斜率
因为,所以并联后的图线斜率应大于a的斜率,故B错误;
C.将与串联在电路中,电流相等,根据可知,电压之比等于电阻之比,即,故C错误;
D.将与并联在电路中,电压相等,根据可知,电流之比等于电阻的反比,即,故D正确。
故选D。
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12.如图所示,某同学将一内阻,满偏电流的表头,改装成双量程电流表。电流从A端流入,电流表有0~0.6A和0~3A两个量程。下列说法正确的是( )
A.接A、B接线柱时,电表量程为0~0.6A
B.
C.
D.
【答案】B
【详解】A.并联电阻越小,改装电流表量程越大,所以接A、B接线柱时,电流表量程为0~3A,接A、C接线柱时,电流表量程为0~0.6A,A错误;
BCD.接A、B接线柱时,有
接A、C接线柱时,有
联立可得,,即,B正确,CD错误。
故选B。
13.(多选)如图所示,a,b,c,d是滑动变阻器的四个接线柱,现将此变阻器接成一个分压电路向一个小灯泡供电,并要求滑片P向c移动时,小灯泡两端的电压减小,则在下列接法中正确的是( )
A.a接电源正极,b接电源负极,c,b接小灯泡两端
B.a接电源正极,b接电源负极,c,a接小灯泡两端
C.a接电源负极,b接电源正极,d,b接小灯泡两端
D.a接电源负极,b接电源正极,d,a接小灯泡两端
【答案】BD
【详解】AC.由于,均与滑片相连,二者等电势。滑片向移动时,与间电阻丝的长度增大,分得的电压增大,故AC错误。
BD.滑片向移动时,与间电阻丝的长度减小,分得的电压减小,故BD正确。
故选BD。
14.(多选)用伏安法测电阻,应当用变阻器改变通过待测电阻的电流,以便多测几组数据。如图所示,变阻器有甲、乙两种接法。下列说法中,哪些是正确的?( )
A.变阻器在甲中作分压器使用,在乙中作限流器使用
B.若变阻器的全阻值比待测电阻大时,用甲电路调节通过的电流的范围比较大
C.若变阻器的全阻值比待测电阻大时,用乙电路能在较大范围内调节电流
D.若变阻器的全阻值比待测电阻小得多,用乙电路能在较大范围内调节电流
【答案】AB
【详解】A.甲中变阻器的两个固定端接在电源两端,滑片与待测电阻相连,故甲作分压器使用;乙中变阻器只有一个固定端和滑片接入电路,且与待测电阻串联,故乙作限流器使用,故A正确;
BCD.设电源电压为。甲为分压接法,两端电压可由调至,其电流调节范围为
乙为限流接法,电流由调至,其调节范围为
由于,有,故无论与的大小关系如何,乙电路的调节范围均小于甲电路,故B正确,CD错误。
故选AB。
15.(多选)三个电阻的阻值均为,允许通过的最大电流分别为。按如图所示的四种方式连接,则下列说法正确的是( )
A.图丙和图丁的等效电阻相等
B.图甲和图丙中干路最大电流相等
C.图乙和图丁干路最大电流之比为2∶1
D.四个电路两端的最大电压之比为3∶1∶2∶2
【答案】BC
【详解】A.根据题意,由电阻的串并联关系可得,图丙的等效电阻
图丁的等效电阻,故A错误;
B.根据题意可知,图甲中干路允许通过最大电流为,图丙中干路允许通过最大电流也为,故B正确;
C.根据题意可知,图乙中三个阻值相等的电阻并联,通过各电阻的电流相等,由各电阻允许通过的最大电流可知,通过每个电阻的最大电流均为,则干路最大电流为;图丁中,和串联之后与并联,并联电路允许加的最大电压值为
则图丁干路最大电流
则图乙和图丁干路最大电流之比为2∶1,故C正确;
D.图甲电路两端的最大电压为
图乙和图丁电路两端的最大电压为
图丙电路两端的最大电压为
则四个电路两端的最大电压之比为6∶2∶3∶2,故D错误。
故选BC。
16.(多选)如图所示,甲、乙两个电路都是由一个灵敏电流计和一个变阻器组成,它们中一个是电压表,另一个是电流表,丙电路是由一个灵敏电流计和三个定值电阻、和组成的双量程电流表,则( )
A.甲表是电流表,R增大时量程增大
B.乙表是电压表,R减小时量程减小
C.丙表中只增大的阻值,两个量程均变大
D.丙表中只增大的阻值,量程1变小,量程2变大
【答案】BC
【详解】A.甲图中灵敏电流计与并联,是改装电流表。设表的满偏电流为,内阻为,改装后当表满偏时,总电流(量程)
故增大时,表满偏对应的总电流减小,量程减小,故A错误;
B.乙图中灵敏电流计与串联,是改装电压表。当表满偏时,总电压(量程)
R减小时总电压减小,量程减小。故B正确;
CD.丙图中,表笔接负接线柱和1接线柱时,与、串联后与并联,满偏时
整理得量程
表笔接负接线柱和2接线柱时,与串联后与并联,满偏时
整理得量程
只增大时,、均增大,两个量程都变大,故C正确,D错误。
故选BC。
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