内容正文:
11.4 第一讲 串并联电路的计算与电表读数 · 习题
人教版高二物理上册必修第三册 第十一章 电路及其应用 11.4 串联电路和并联电路 · 解析版
知识点范围 1.计算电阻串联或并联时的电压、电流和电阻
2.计算电阻混联时的电压、电流和电阻 3.电流表与电压表的读数
班级________ 姓名________ 学号________ 得分________
全卷共 20 题 单选 8 题 多选 3 题 填空 3 题 实验 2 题 解答 4 题 满分 100 分 建议用时 90 分钟
一、单选题(32分)
本题共8小题,每小题4分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1.两个相同的电阻并联后的总阻值为2Ω,则这两个电阻串联后的总阻值为( )
A.1Ω B.2Ω C.4Ω D.8Ω
【答案】D
【详解】设每个电阻的阻值为,两个电阻并联满足
化简得
已知,代入解得。
两个电阻串联满足
代入,解得
故选D。
2.鸟儿落在的高压输电线上,虽然通电的高压线是裸露导线,但鸟儿仍然安然无恙,这是因为( )
A.鸟有耐高压的本领 B.鸟脚是干燥的,所以鸟的身体不导电
C.鸟两脚间的电压非常小几乎为零 D.鸟身体的电阻极大,所以无电流通过
【答案】C
【详解】鸟儿两脚落在同一根高压输电线上,两脚间这段导线极短、电阻极小,因而两脚间的电压几乎为零。
由可知,加在鸟体两端的电压几乎为零,通过鸟体的电流极小,所以鸟儿安然无恙。
A.鸟儿并没有耐高压的特殊本领,若把它置于电位差较大的两点之间,通过鸟体的电流会明显增大,故A错误;
B.鸟体并非不导电,鸟脚是否干燥也不是它安然无恙的原因;关键在于两脚间的电压几乎为零,故B错误;
C.两脚落在同一根导线上,两脚间的电压非常小几乎为零,通过鸟体的电流极小,故C正确;
D.鸟体电阻并不是极大,也不是“无电流通过”,而是通过鸟体的电流极小,其原因是两脚间的电压几乎为零,故D错误。
故选C。
3.在如图所示的电路中,电阻R1为8Ω,R2为6Ω,R3为3Ω,在M、N两点间加上30V的电压,则通过电阻R2的电流为( )
A.1A B.2A C.3A D.4A
【答案】A
【详解】由电路图可知,与并联后再与串联。设并联部分的等效电阻为,由并联电路的电阻关系得
解得
电路的总电阻为
设点与点间所加的电压为,由欧姆定律,干路电流为
并联部分的电压为
由于并联电路各支路电压相等,通过的电流为
故选A。
4.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R2两端电压之比U1∶U2为( )
A.1∶2 B.1∶4 C.2∶1 D.4∶1
【答案】C
【详解】两电阻并联时电压相等,由欧姆定律有
解得
两电阻串联时电流相等,由欧姆定律有,
则
故选C。
5.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。
6.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。
7.如图所示,A、B间电压恒为U,在滑动变阻器的滑片P逐渐向A端移动的过程中,灯泡上的电压数值( )
A.一直为U B.一直为0
C.逐渐增大到U D.逐渐增大到0
【答案】C
【详解】滑动变阻器为分压式接法,灯泡两端的电压在0~U范围内变化,而滑片P逐渐向A端滑动的过程中,灯泡上的电压在增大,逐渐增大到U。
故选C。
8.一把既能吹冷风又能吹热风的电吹风,其内部主要是由吹风机(M)和电热丝(R丝)组成,两者同时工作时吹热风;吹风机单独工作时吹冷风;电热丝不能单独工作。则下图中符合题目要求的电路图是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】A.由图知,只闭合开关S1时,电热丝单独工作,只闭合开关S2时,吹风机单独工作,S1、S2都闭合时,两者同时工作,故A不符合题意;
B.由图知,只闭合开关S1时,两者同时工作,吹热风;S1、S2都闭合时,电热丝单独工作,故B不符合题意;
C.由图知,只闭合开关S1时,电热丝单独工作,S1、S2都闭合时,两者同时工作,吹热风,故C不符合题意;
D.由图知,只闭合开关S1时,吹风机单独工作,S1、S2都闭合时,两者同时工作,吹热风,故D符合题意。
故选D。
二、多选题(12分)
本题共3小题,每小题4分。有多项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
9.两个定值电阻并联接在恒压电源两端,下列说法正确的是( )
A.两支路电压相等 B.干路电流等于两支路电流之和
C.并联总电阻大于其中任一电阻 D.再并联一个电阻后,总电阻减小
【答案】ABD
【详解】A.并联电路各支路两端电压相等,等于电源电压,故A正确;
B.并联电路干路电流等于各支路电流之和,故B正确;
C.并联总电阻小于任意一个支路电阻(相当于增大导体横截面积,电阻变小),故C错误;
D.再并联一个电阻,相当于继续增大总横截面积,总电阻会进一步减小,故D正确。
故选ABD。
10.电阻R1、R2串联在电路中,已知R1=10 Ω,R1两端的电压为6 V,R2两端的电压为12 V,则( )
A.通过R1的电流为6 A B.通过R2的电流为0.6 A
C.电路的总电压为21 V D.电阻R2的阻值为20 Ω
【答案】BD
【详解】已知:,,
AB.通过的电流为,串联电路电流相等,所以通过R2的电流为,故A错误,B正确;
C.电路的总电压为,故C错误。
D.电阻的阻值为,故D正确。
故选BD。
11.如图所示,四个定值电阻连接在电路中,a、d两端加96V的恒定电压。已知,,,,则( )
A.c、d之间的总电阻8Ω
B.a、d之间的总电阻18Ω
C.通过、的电流均为6A
D.通过的电流为4A
【答案】CD
【详解】A.由题图可知c、d之间的总电阻为,故A错误;
B.a、d之间的总电阻为,故B错误;
C.由欧姆定律可知,通过、的电流均为,故C正确;
D.设通过、的电流分别为、,由并联电路电压相等可得
又
联立解得,,故D正确。
故选CD。
三、填空题(12分)
本题共3小题,每小题4分。请把答案填在题中的横线上。
12.用伏安法测电阻丝的电阻值,如图甲所示的电表使用0~0.6A量程时,图中示数为________A;如图乙所示的电表使用0~15V量程时,图中示数为________V。
【答案】 0.44 8.5
【详解】[1]电流表每一小格表示0.02A,其示数为0.44A;
[2]电压表每一小格表示0.5V,其示数为8.5V。
13.电阻R1、R2串联在电路中。已知R1为10Ω,R1两端的电压为3V,R2两端的电压为6V,电路中的电流为_____A,电阻R2的阻值为____Ω。
【答案】 0.3 20
【详解】[1]电路中的电流为
[2]电阻R2的阻值为
14.如图所示的电路接在电源的两端,已知定值电阻的阻值分别为、、,则电路中总电阻为______________;流经电阻和电流之比为:______________。
【答案】 /
【详解】[1]与并联,等效电阻
总电阻
[2]、并联,电流分配与电阻成反比
干路电流
故
四、实验题(16分)
本题共2小题,每小题8分。请把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。
15.下图为某同学用电流表和电压表测量电阻的部分实验电路图。电流表的示数为,电压表的示数为,电阻的测量值_______。若通过电压表的电流为,则通过电阻的电流为_______(选填“”或“”)。
【答案】
【详解】[1]电阻的测量值为
[2]通过电阻的电流为
16.实验电路图如图,请在实物图上连好实验电路。
【答案】
【详解】对照电路图,从电源正极开始,依次连接①、②、③,再依次连接④、⑤、⑥,最后连接⑦、⑧。
五、解答题(28分)
本题共4小题,每小题7分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分。
17.在如图所示的电路中,电阻。
(1)求电路的总电阻R;
(2)若通过电阻的电流,求电阻两端的电压U。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)和先并联,再与串联。
根据并联电阻公式,、的并联电阻为
总电阻为与的串联值
(2)因为、并联且阻值相等,所以通过的电流也为,干路总电流为两支路电流之和
因此两端的电压
18.如图所示的电路中,电阻R1=6Ω,R2= 15Ω,R3= 30Ω,闭合开关S,理想电流表的示数I2 = 0.4A。求:
(1)三个电阻的总电阻R;
(2)流过电阻R1的电流I1。
【答案】(1)16Ω
(2)0.6A
【详解】(1)三个电阻的总电阻
(2)R2两端的电压
可知R3两端的电压
R3的电流
流过电阻R1的电流
19.思考并回答下列问题:
(1)串联电路各处电流大小有什么关系?依据电荷守恒说一说为什么。
(2)并联电路干路与支路电流满足什么关系?依据电荷守恒说一说为什么。
(3)用电势、电势差的概念,描述串联、并联电路的电压特点。
(4)串联电路有分压作用,并联电路对电压有什么作用?
(5)两电阻串联总电阻公式?多个电阻串联总电阻怎么求?
(6)串联总电阻比任意分电阻都大,请从电阻的影响因素解释。
(7)两电阻并联总电阻公式?多个电阻并联总电阻怎么求?
(8)并联总电阻比任意分电阻都小,请从电阻的影响因素解释。
(9)并联,总电阻近似等于谁?串联呢?n个相同电阻R并联总电阻是?
(10)并联支路数不变,增大某一支路电阻,总电阻怎么变?
(11)并联电路增加一条不为零的支路,总电阻怎么变?
【答案】(1)
串联电路各处电流大小相等,即。串联电路中没有电荷的积累点,根据电荷守恒,单位时间内流入任意一段电路的电荷量,必然等于单位时间内流出该段电路的电荷量,因此各处电流大小相等。
(2)
并联电路干路电流等于各支路电流之和,即。在并联电路的节点处,根据电荷守恒,单位时间内流入节点的总电荷量(干路的总电荷量),等于单位时间内从节点流出的各支路电荷量之和,因此干路电流等于各支路电流之和。
(3)
①电流依次经过各串联元件时,沿电流方向的总电势降落,等于每一段元件对应的电势降落之和,即
②并联电路的各支路两端电势差相等:并联的所有支路两端分别连接在两个公共节点上,同一节点电势是确定值,因此任意支路两端的电势差都等于这两个公共节点间的电势差,即
(4)
并联电路具有等压作用,各并联支路两端电压相等。
(5)
两电阻串联总电阻
多个电阻串联总电阻等于各分电阻阻值之和,即
(6)
电阻的大小与导体长度正相关(材料、横截面积不变时)。电阻串联相当于把多个导体依次连接,总导体长度比任意一个分电阻的导体长度都更长,因此串联总电阻比任意分电阻都大。
(7)
两电阻并联总电阻满足,也可写为
多个电阻并联总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,即
(8)
电阻的大小与导体横截面积负相关(材料、长度不变时)。电阻并联相当于把多个导体并排连接,总导体的横截面积比任意一个分电阻的导体横截面积都更大,因此并联总电阻比任意分电阻都小。
(9)
并联时总电阻近似等于
串联时总电阻近似等于
个相同电阻并联总电阻为
(10)
总电阻增大。
(11)
总电阻减小。
【详解】(1)见答案。
(2)见答案。
(3)见答案。
(4)见答案。
(5)见答案。
(6)见答案。
(7)见答案。
(8)见答案。
(9)见答案。
(10)见答案。
(11)见答案。
20.现代化智慧植物工厂,通过可调电路精准控制LED补光灯亮度,适配作物不同生长阶段的光照需求。简化调控电路如图所示,电路电源为稳压电源,输出恒定电压。LED补光灯可视为纯电阻用电器,恒定阻值;,为电路保护限流电阻,防止电路过载损坏设备;总阻值为的滑动变阻器可通过智能电机调节滑片位置,实现补光灯亮度连续调节。请结合恒定电流电路规律,完成下列计算:
(1)开关S断开时,当滑动变阻器滑片调至最右端时,求此时LED补光灯两端的电压;
(2)开关S闭合时,当滑动变阻器滑片位于正中间时,求LED补光灯两端的实际工作电压。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)开关S断开时,当滑动变阻器滑片调至最右端时,LED补光灯和串联接入电路,由于电源输出恒定电压,设LED补光灯两端的电压为,根据欧姆定律和串联分压原理有
代入数据解得
(2)开关S闭合时,当滑动变阻器滑片位于正中间时,LED补光灯先和滑动变阻器左一半并联,再和滑动变阻器右一半,及串联接入电路,LED补光灯先和滑动变阻器左一半并联的总电阻为
设LED补光灯两端的实际工作电压为,根据欧姆定律和串联分压原理有
代入数据解得
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11.4 第一讲 串并联电路的计算与电表读数 · 习题
人教版高二物理上册必修第三册 第十一章 电路及其应用 11.4 串联电路和并联电路 · 学生版
知识点范围 1.计算电阻串联或并联时的电压、电流和电阻
2.计算电阻混联时的电压、电流和电阻 3.电流表与电压表的读数
班级________ 姓名________ 学号________ 得分________
全卷共 20 题 单选 8 题 多选 3 题 填空 3 题 实验 2 题 解答 4 题 满分 100 分 建议用时 90 分钟
一、单选题(32分)
本题共8小题,每小题4分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1.两个相同的电阻并联后的总阻值为2Ω,则这两个电阻串联后的总阻值为( )
A.1Ω B.2Ω C.4Ω D.8Ω
2.鸟儿落在的高压输电线上,虽然通电的高压线是裸露导线,但鸟儿仍然安然无恙,这是因为( )
A.鸟有耐高压的本领 B.鸟脚是干燥的,所以鸟的身体不导电
C.鸟两脚间的电压非常小几乎为零 D.鸟身体的电阻极大,所以无电流通过
3.在如图所示的电路中,电阻R1为8Ω,R2为6Ω,R3为3Ω,在M、N两点间加上30V的电压,则通过电阻R2的电流为( )
A.1A B.2A C.3A D.4A
4.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R2两端电压之比U1∶U2为( )
A.1∶2 B.1∶4 C.2∶1 D.4∶1
5.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
6.如图所示,,,,,则、之间的总电阻是( )
A. B. C. D.
7.如图所示,A、B间电压恒为U,在滑动变阻器的滑片P逐渐向A端移动的过程中,灯泡上的电压数值( )
A.一直为U B.一直为0
C.逐渐增大到U D.逐渐增大到0
8.一把既能吹冷风又能吹热风的电吹风,其内部主要是由吹风机(M)和电热丝(R丝)组成,两者同时工作时吹热风;吹风机单独工作时吹冷风;电热丝不能单独工作。则下图中符合题目要求的电路图是( )
A. B.
C. D.
二、多选题(12分)
本题共3小题,每小题4分。有多项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
9.两个定值电阻并联接在恒压电源两端,下列说法正确的是( )
A.两支路电压相等 B.干路电流等于两支路电流之和
C.并联总电阻大于其中任一电阻 D.再并联一个电阻后,总电阻减小
10.电阻R1、R2串联在电路中,已知R1=10 Ω,R1两端的电压为6 V,R2两端的电压为12 V,则( )
A.通过R1的电流为6 A B.通过R2的电流为0.6 A
C.电路的总电压为21 V D.电阻R2的阻值为20 Ω
11.如图所示,四个定值电阻连接在电路中,a、d两端加96V的恒定电压。已知,,,,则( )
A.c、d之间的总电阻8Ω
B.a、d之间的总电阻18Ω
C.通过、的电流均为6A
D.通过的电流为4A
三、填空题(12分)
本题共3小题,每小题4分。请把答案填在题中的横线上。
12.用伏安法测电阻丝的电阻值,如图甲所示的电表使用0~0.6A量程时,图中示数为________A;如图乙所示的电表使用0~15V量程时,图中示数为________V。
13.电阻R1、R2串联在电路中。已知R1为10Ω,R1两端的电压为3V,R2两端的电压为6V,电路中的电流为_____A,电阻R2的阻值为____Ω。
14.如图所示的电路接在电源的两端,已知定值电阻的阻值分别为、、,则电路中总电阻为______________;流经电阻和电流之比为:______________。
四、实验题(16分)
本题共2小题,每小题8分。请把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。
15.下图为某同学用电流表和电压表测量电阻的部分实验电路图。电流表的示数为,电压表的示数为,电阻的测量值_______。若通过电压表的电流为,则通过电阻的电流为_______(选填“”或“”)。
16.实验电路图如图,请在实物图上连好实验电路。
五、解答题(28分)
本题共4小题,每小题7分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分。
17.在如图所示的电路中,电阻。
(1)求电路的总电阻R;
(2)若通过电阻的电流,求电阻两端的电压U。
18.如图所示的电路中,电阻R1=6Ω,R2= 15Ω,R3= 30Ω,闭合开关S,理想电流表的示数I2 = 0.4A。求:
(1)三个电阻的总电阻R;
(2)流过电阻R1的电流I1。
19.思考并回答下列问题:
(1)串联电路各处电流大小有什么关系?依据电荷守恒说一说为什么。
(2)并联电路干路与支路电流满足什么关系?依据电荷守恒说一说为什么。
(3)用电势、电势差的概念,描述串联、并联电路的电压特点。
(4)串联电路有分压作用,并联电路对电压有什么作用?
(5)两电阻串联总电阻公式?多个电阻串联总电阻怎么求?
(6)串联总电阻比任意分电阻都大,请从电阻的影响因素解释。
(7)两电阻并联总电阻公式?多个电阻并联总电阻怎么求?
(8)并联总电阻比任意分电阻都小,请从电阻的影响因素解释。
(9)并联,总电阻近似等于谁?串联呢?n个相同电阻R并联总电阻是?
(10)并联支路数不变,增大某一支路电阻,总电阻怎么变?
(11)并联电路增加一条不为零的支路,总电阻怎么变?
20.现代化智慧植物工厂,通过可调电路精准控制LED补光灯亮度,适配作物不同生长阶段的光照需求。简化调控电路如图所示,电路电源为稳压电源,输出恒定电压。LED补光灯可视为纯电阻用电器,恒定阻值;,为电路保护限流电阻,防止电路过载损坏设备;总阻值为的滑动变阻器可通过智能电机调节滑片位置,实现补光灯亮度连续调节。请结合恒定电流电路规律,完成下列计算:
(1)开关S断开时,当滑动变阻器滑片调至最右端时,求此时LED补光灯两端的电压;
(2)开关S闭合时,当滑动变阻器滑片位于正中间时,求LED补光灯两端的实际工作电压。
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