2019-2020年高中物理第二章恒定电流第4节串联电路和并联电路教学案新人教版选修3.doc

2019-2020年高中物理第二章恒定电流第4节串联电路和并联电路教学案新人教版选修3一、串、并联电路的特点说明关于电压和电流的分配规律(1)串联电路中各电阻两端的电压跟它的阻值成正比。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UI1R1I2R2InRnI总R总。判一判1在电路中的任何一个位置串联一个电阻时，电路中的总电阻一定变大()2在电路中的任何一个位置并联一个电阻时，电路中的总电阻不一定变小()3两并联电阻的电流与电阻成反比，两串联电阻的电压与电阻成正比()二、电流表和电压表1表头：小量程的电流表，符号为G。2表头的三个参数满偏电流Ig、满偏电压Ug、内阻Rg，根据欧姆定律，三个参数之间的关系是UgIgRg。3改装(1)电压表改装：测量较大的电压时，将表头上串联一个较大的电阻，就改装成了电压表。(2)电流表改装：测量较大的电流时，将表头上并联一个较小的电阻，就改装成了量程较大的电流表。说明(1)电表的改装分析 (2)把电流表或电压表接入电路时，对原电路会产生影响，如果这种影响很小并可以忽略，电流表或电压表就可以看成理想电表，即认为电流表内阻为零，电压表内阻无穷大。判一判1同一表头改装成的电压表，串联的电阻越大，改装后的电压表的量程越大()2同一表头改装成的电流表，并联的电阻越大，改装后的电流表的量程越大()3改装后的电压表的内阻是表头内阻与串联电阻之和，改装后的电流表的内阻是表头内阻与并联电阻的并联值()1.关于电阻串、并联的几个结论(1)串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的电阻。(2)并联电路的总电阻小于其中任一支路的电阻，且小于其中最小的电阻。(3)几个相同的电阻R并联，其总电阻为R总。(4)多个电阻并联时，其中任一电阻增大或减小，总电阻也随之增大或减小。可用两个电阻R1与R2的并联加以说明，R，可见，当R1或R2增大或减小时，R都是增大或减小的。(5)当R1R2时，若R1和R2串联，则总电阻R总R1。若R1和R2并联，则总电阻R总R2。2电路化简时的原则(1)无电流的支路化简时可去除。(2)等电势的各点化简时可合并。(3)理想导线可任意长短。(4)理想电流表可认为短路，理想电压表可认为断路。注意(1)在电路电压超过用电器额定电压时，可以串联一个分压电阻；在电路中电流超过某元件的额定电流时，可并联一个分流电阻。(2)串联和并联的总电阻与原电阻是一种等效替代关系，计算等效电阻时，首先要分清串、并联关系。典型例题例1.如图所示的电路中，R18 ，R24 ，R36 ，R43 。(1)求电路中的总电阻。(2)当加在电路两端的电压U42 V时，通过每个电阻的电流是多少？解析(1)R3、R4并联后电阻为R34，则R34 2 ，R1、R2和R34串联，总电阻RR1R2R3414 。(2)根据欧姆定律I，I A3 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：I3I43 A，解得I31 A，I42 A。答案(1)14 (2)I1I23 A，I31 A，I42 A即时巩固1多选一个T形电路如图所示，电路中的电阻R110 ，R2120 ，R340 。另有一测试电源，电动势为100 V。则()A当c、d端短路时，a、b之间的等效电阻是40 B当a、b端短路时，c、d之间的等效电阻是40 C当a、b两端接测试电源时， c、d两端的电压为80 VD当c、d两端接测试电源时， a、b两端的电压为80 V解析：选AC当c、d端短路时，R2与R3的并联电阻为30 ，再与R1串联，a、b间等效电阻为40 ，选项A正确；当a、b端短路时，R1与R3的并联电阻为8 ，再与R2串联，c、d间等效电阻为128 ，选项B错误；当a、b两端接测试电源时，电阻R2未接入电路，c、d两端的电压即为R3两端的电压，为Ucd100 V80 V，选项C正确；当c、d两端接测试电源时，电阻R1未接入电路， a、b两端的电压即为R3两端的电压，为Uab100 V25 V，选项D错误。 按图所示的电路对改装后的电表进行校对。校对时注意搞清楚改装后电表刻度盘每一小格表示多大的数值。 (1)测电压时，电压表由于并联在电路中，使整个电路的电阻减小，内阻越大，测量时对电路的影响越小。(2)测电流时，电流表由于串联在电路中，使整个电路的电阻增大，内阻越小，测量时对电路的影响越小。典型例题例2.已知电流表的内阻Rg120 ，满偏电流Ig3 mA，要把它改装成量程是6 V的电压表，应串联多大的电阻？要把它改装成量程是3 A的电流表，应并联多大的电阻？解析改装成电压表时应串联一个分压电阻，由欧姆定律得UIg(RgR)分压电阻RRg 120 1 880 改装成电流表时应并联一个分流电阻，由并联电路两端电压相等得IgRg(IIg)R 分流电阻R0.12 答案1 880 0.12 点评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，即通过表头的最大电流Ig并不改变。(2)电表改装的问题实际上是串、并联电路中电流、电压的计算问题，只要把表头G看成一个电阻Rg即可，切记通过表头的满偏电流Ig是不变的。(3)改装后的电压表的表盘上显示的是表头和分压电阻两端的总电压，改装后的电流表表盘上显示的是通过表头和分流电阻的总电流。即时巩固2一量程为0.6 A的电流表，其刻度盘如图所示，若此电流表的两端并联一个电阻，其阻值等于该电流表内阻的一半，使其成为一个新的电流表，则图示的刻度盘上的一个小格表示多少安培？解析：设该表内阻为Rg，并联电阻值为的分流电阻后，分流电阻承担的电流为IR A1.2 A所以改装后的电流表的量程为IIRIg(1.20.6) A1.8 A所以每一个小格表示I0 A0.06 A答案：0.06 A1.两种接法及对比2.方法选择通常滑动变阻器以限流式为主，但遇到下述三种情况时必须采用分压式。(1)当待测电阻远大于滑动变阻器的最大电阻，且实验要求的电压变化范围较大(或要求测量多组数据)时，必须选用分压接法。(2)若采用限流接法，电路中实际电压(或电流)的最小值仍超过负载电阻或电表的额定值时，只能采用分压接法。(3)要求回路中某部分电路的电流或电压实现从零开始连续调节时(如测定导体的伏安特性，校对改装后的电表等)，即大范围内测量时，必须采用分压接法。典型例题例3.在如图所示的电路中，滑动变阻器的最大值为R010 ，负载为RL10 ，电路两端所加的电压为U020 V保持不变。(1)开关S断开，变阻器触头移动时，电阻RL两端的电压UL变化范围是多少？(2)开关S闭合，变阻器触头移动时，电阻RL两端的电压UL变化范围是多少？解析(1)开关S断开，变阻器触头在变阻器下端时，电阻RL与整个变阻器串联，根据串联分压规律，电阻RL两端电压为U010 V变阻器触头在变阻器上端时，滑动变阻器的接入阻值为零，相当于电阻RL直接接在电源上，其两端电压为U020 V所以电阻RL两端的电压变化范围是10 VUL20 V。(2)开关S闭合，变阻器触头在变阻器下端时，电阻RL被短路，其两端电压为零，触头在变阻器上端时，电阻RL与变阻器并联，其两端电压为U020 V所以电阻RL两端的电压变化范围是0UL20 V。答案见解析 点评限流、分压接法的优缺点即时巩固3多选如图所示的电路中，若ab为输入端，AB为输出端，并把滑动变阻器的滑动触片置于变阻器的中央，则以下说法正确的是()A空载时输出电压UABUab/2B当AB间接上负载R时，输出电压UABUab/2CAB间的负载R越大，UAB越接近Uab/2DAB间的负载R越小，UAB越接近Uab/2解析：选ABC空载时，AB间的电压为总电压的一半，即UAB，A正确；当AB间接上负载R后，R与变阻器的下半部分并联，并联电阻小于变阻器总阻值的一半，故输出电压UAB，但R越大，并联电阻越接近于变阻器总阻值的一半，UAB也就越接近，R越小，并联电阻越小，UAB就越小于，B、C正确，D错误。1多选如图所示的电路中，通过电阻R1的电流I1是( )A. B. C. D.解析：选BC由欧姆定律和串联电路特点知B、C正确。2有三个电阻，R12 ，R23 ，R34 ，现把它们并联起来接入电路，则通过它们的电流之比I1I2I3是( )A643 B346C234 D432解析：选A设并联电路两端电压为U，则I1I2I3643，选项A正确。3如图所示，已知电阻R13 ，R26 ，电流表A的示数是0.6 A，则电流表A1的示数是( )A0.1 A B0.2 A C0.4 A D0.6 A解析：选CR1与R2并联，电流之比为电阻之比的倒数，即为21，电流表A1的示数是电流表A的示数的，即为0.4 A，选项C正确。4两个定值电阻R1、R2串联后接在输出电压稳定于12 V的直流电源上，有人把一个内阻不是远大于R1或R2的电压表接在R1两端，如图所示，电压表的示数为8 V，如果把此表改接在R2两端，则电压表的示数将( )A小于4 VB等于4 VC大于4 V，小于8 VD等于或大于8 V解析：选A由于电压表的内阻不是无穷大，其分流作用不能忽略，接上电压表后导致并联部分总电阻减小，分压值也减小，故R1两端的实际电压大于8 V，R2两端实际电压小于4 V，A正确。5如图为实验室常用的两个量程的电压表原理图。当使用O、A两接线柱时，量程为3 V；当使用O、B两接线柱时，量程为15 V。已知电流表的内电阻Rg500 ，满偏电流Ig100 A，求分压电阻R1和R2的阻值。解析：在改装的电压表中，各量程达到满偏电压时，经过“表头”的电流均为满偏电流。接O、A时Ig，即R1Rg 2.95104 。接O、B时Ig，即R2RgR1 1.2105 。答案：2.95104 1.2105