高中物理鲁科版 (2019)必修 第三册串联电路和并联电路学案设计

这是一份高中物理鲁科版 (2019)必修 第三册串联电路和并联电路学案设计，共12页。
知识点一 串、并联电路的特点
节日里的彩灯，一串串一簇簇，有的挂在街道两旁的树上，有的挂在装饰物品上，拼凑出美丽的图案，绚丽多彩。
(1)这些大量的小彩灯是怎样连接的呢？与家用照明电路一样吗？
(2)为什么同一串的小彩灯有一只坏了，其他的照常发光呢？
(3) 其他彩灯照常发光时亮度有什么变化？








1.串联电路和并联电路的特点
2.串联电路与并联电路总电阻的比较
3.滑动变阻器的两种接法
【思考】 (1)当一个很大的电阻与一个很小的电阻并联时，总电阻与小电阻的关系？
(2)当一个很大的电阻与一个很小的电阻串联时，总电阻与大电阻的关系？



角度1 串、并联电路的特点
例1 (2024·陕西西安高二统考期末)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，现将S闭合后，求：
(1)AB两端的总电阻为多大？
(2)若10 s内通过R1横截面积的电荷量为20 C，则流过R1的电流为多大？









训练1 如图所示电路中，电阻R1＝12 Ω，R2＝2 Ω，R3＝4 Ω，电路两端接恒定电压U＝6 V，所有电表均为理想电表。求：
(1)开关S断开时，电压表示数U；
(2)开关S闭合时，电流表示数I。






角度2 滑动变阻器的两种接法
例2 如图所示，滑动变阻器R1的最大阻值是200 Ω，R2＝300 Ω，A、B两端电压UAB＝8 V。
(1)当S断开时，移动滑片P，R2两端可获得的电压变化范围是多少？
(2)当S闭合时，移动滑片P，R2两端可获得的电压变化范围是多少？







训练2 在如图所示的电路中，R1＝5 Ω，R2＝10 Ω，滑动变阻器R3能在0～20 Ω之间进行调节，当滑动变阻器的滑片滑动时，A、B间的( )
A.最小电阻为0 B.最小电阻为5 Ω
C.最大电阻为25 Ω D.最大电阻为35 Ω
知识点二 电表的改装问题
实验室常用来测量小电流和小电压的仪器为灵敏电流计，如图所示。
(1)灵敏电流计测量电流或电压有什么局限性？
(2)为了能测量大电流或大电压，该如何改进灵敏电流计？




1.小量程电流计Ⓖ(表头)的三个参数
2.电压表、电流表的改装及其特点
3.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)改装后电压表的量程指小量程电流表表头满偏时对应的R与表头串联电路的总电压；改装后电流表的量程指小量程电流表表头满偏时对应的R与表头并联电路的总电流。
【思考】 两相同表头改装成不同量程的电流表，若两表的指针偏角相同，则两电流表测量的电流相同吗？



例3 (2024·山东潍坊高二期末)如图所示是电表改装的原理图，已知表头的内阻Rg为800 Ω，满偏电流Ig为50 μA，改装后的电压表量程为1 V，电流表量程为1 mA，则( )
A.当S接1时，为电压表的改装原理图，R1＝42.1 Ω
B.当S接1时，为电流表的改装原理图，R1＝42.1 Ω
C.当S接2时，为电压表的改装原理图，R2＝20 000 Ω
D.当S接2时，为电流表的改装原理图，R2＝19 200 Ω
听课笔记

电表改装三要点
(1)改装过程把表头看成一个电阻Rg，通过表头的满偏电流Ig及表头两端电压Ug是不变的。
(2)改装电压表需串联一个大电阻，且串联电阻的阻值越大，改装后电压表的量程越大。
(3)改装电流表需并联一个小电阻，且并联电阻的阻值越小，改装后电流表的量程越大。
训练3 (2024·北京平谷高二校考期中)如图所示，甲、乙两个电路都是由一个灵敏电流表G和一个变阻器组成的，已知灵敏电流表的满偏电流Ig＝2 mA，内电阻Rg＝300 Ω，则下列说法正确的是( )
A.甲表是电流表，R增大时量程增大
B.乙表是电流表，R增大时量程增大
C.在甲图中，若改装成的电流表的量程为0.6 A，则R＝0.5 Ω
D.在乙图中，若改装成的电压表的量程为3 V，则R＝1 200 Ω
随堂对点自测
1.(串、并联电路的特点)如图所示，电源电压保持不变，只闭合S1时，电流表的示数为0.3 A；若再闭合S2，电流表的示数为0.5 A。此时，若灯L1、L2的电阻分别为R1、R2，灯L1、L2的电功率分别为P1、P2，则( )
A.R1∶R2＝3∶5 B.R1∶R2＝3∶2
C.P1∶P2＝2∶3 D.P1∶P2＝3∶2
2.(滑动变阻器的使用)如图所示的电路中，U＝24 V，滑动变阻器R2的最大阻值为100 Ω，R1＝50 Ω。当滑片P滑至R2的中点时，a、b两端的电压为( )
A.8 V B.12 V
C.16 V D.4 V
3.(电压表的改装)(2024·安徽合肥市第六中学高二期末)如图所示为两个量程的电压表，当使用A、B两个端点时，量程为0～5 V，当使用A、C两个端点时，量程是0～15 V。已知表头电阻Rg＝500 Ω，满偏电流Ig为1 mA，则在该电路中( )
A.R1起分流作用，保护表头
B.R2起分流作用，保护表头
C.R1起分压作用，R1＝4.5×103 Ω
D.R2起分压作用，R2＝1.0×103 Ω
4.(电流表的改装)(多选)(2024·辽宁铁岭昌图县第一高级中学高一期末)图为有两个量程的电流表内部简化电路图，表头的内阻Rg＝490 Ω，满偏电流Ig＝2 mA，已知电流表两量程分别为0～0.1 A、0～1 A，则下列说法正确的是( )
A.当使用A、B两个端点时，该电流表的量程为0～0.1 A
B.当使用A、B两个端点时，该电流表的量程为0～1 A
C.R1＝1 Ω
D.R2＝10 Ω
第4节 串联电路和并联电路
知识点一
导学
提示 (1)小彩灯是串联的；不一样，家用照明电路是并联的。
(2)彩灯内部灯丝的结构与一般的灯不同，彩灯灯丝下边多并联了一段涂有氧化铜的细金属丝。一旦有一个彩灯灯丝熔断了，其他彩灯瞬间会熄灭，使这个灯泡两端的电压达到220 V，从而瞬间击穿那段细金属丝的氧化铜涂层，使这个彩灯重新形成通路，又使其他灯泡继续工作。
(3)同一串的小彩灯有一只坏了，其他亮的彩灯比原来更亮了。因为这个彩灯熔断后击穿金属丝相当于短路了。留下的灯泡两端各自分担的电压就多了，所以会比原来更亮。
知识梳理
1.I1＝I2＝…＝In I1＋I2＋…＋In U1＋U2＋…＋Un U1＝U2＝…＝Un 之和 R1＋R2＋…＋Rn 之和 eq \f(1,R1)＋eq \f(1,R2)＋…＋eq \f(1,Rn) 正比 I 反比 U 正比 I2 反比 U2 越大 越大
[思考]
提示 (1)总电阻小于且接近很小的电阻。
(2)总电阻大于且接近很大的电阻。
例1 (1)7 Ω (2)2 A
解析 (1)将S闭合后，R2与R3并联后的电阻为R并＝eq \f(R2R3,R2＋R3)＝eq \f(10×10,10＋10) Ω＝5 Ω
则AB两端的总电阻为R＝R1＋R并＝2 Ω＋5 Ω＝7 Ω。
(2)根据I＝eq \f(q,t)可得流过R1的电流为I＝eq \f(20,10) A＝2 A。
训练1 (1)4 V (2)2 A
解析 (1)S断开时，电压表测量R3两端电压，在R3所在支路，有UR3＝eq \f(R3,R2＋R3)U
代入数据解得UR3＝4 V。
(2)S闭合时，R2被短路，R1、R3直接并联，并联电阻大小为R＝eq \f(R1R3,R1＋R3)＝3 Ω，则I＝eq \f(U,R)＝2 A。
例2 (1)4.8～8 V (2)0～8 V
解析 (1)S断开时，滑动变阻器R1为限流式接法，R1的下部不接入电路中，当滑片P在最上端时，R1接入电路的电阻为零，因此R2获得的最大电压等于8 V，当滑片P在最下端时，R1与R2串联，此时R2两端的电压最小，UR2＝eq \f(R2,R1＋R2)UAB＝4.8 V，所以R2两端的电压变化范围为4.8～8 V。
(2)当S闭合时，滑动变阻器R1为分压式接法，当滑片在最下端时，R2两端电压为0，当滑片在最上端时，R2两端的电压最大，为8 V，所以R2两端的电压变化范围为0～8 V。
训练2 B [当R3的滑片在最左端时，R2、R3被短路，此时AB间总电阻最小，最小电阻为Rmin＝R1＝5 Ω，选项A错误，B正确；当R3的滑片在最右端时，电阻最大，此时AB间总电阻最大，最大电阻为Rmax＝R1＋eq \f(R2R3,R2＋R3)＝5 Ω＋eq \f(10×20,10＋20)Ω＝11.67 Ω，选项C、D错误。]
知识点二
导学
提示 (1)灵敏电流计的量程小，只能测量小电流或小电压，不能测量大电流或大电压。
(2)将灵敏电流计的两端并联一个小电阻，可以改装成大量程的电流表；或是与其串联一个大电阻，可改装成大量程的电压表。
知识梳理
1.表头 最大刻度 满偏电流 Ug＝IgRg
2.串联 并联 并 高 串 ＋
[思考]
提示 指针偏角相同表示通过表头的电流相同，但两电流表所测的电流不同。
例3 B [当S接1时，表头与R1并联，为电流表的改装原理图，R1＝eq \f(IgRg,I－Ig)＝42.1 Ω，故A错误，B正确；当S接2时，表头与R2串联，为电压表的改装原理图，R2＝eq \f(U,Ig)－Rg＝19 200 Ω，故C、D错误。]
训练3 D [甲由一个灵敏电流表G和一个变阻器R并联，利用并联电阻的分流，改装成电流表，电流表的量程I＝Ig＋eq \f(IgRg,R)，可知当R增大时，量程I减小，故A错误；乙由一个灵敏电流表G和一个变阻器R串联，利用串联电阻的分压，改装成电压表，电压表的量程U＝Ig(Rg＋R)，可知R增大时，量程增大，故B错误；由公式I＝Ig＋eq \f(IgRg,R)可知，在甲图中，若改装成的电流表的量程为0.6 A，则R＝1.003 Ω，故C错误；由公式U＝Ig(Rg＋R)，可知，在乙图中，若改装成的电压表的量程为3 V，则R＝1 200 Ω，故D正确。]
随堂对点自测
1.D [只闭合S1时，电路里只有L1接入，电流表示数为通过L1的电流；再闭合S2，电流表示数为干路电流，因两灯泡并联，所以L1电流不变，则通过L2的电流为I2＝I－I1＝0.2 A，因并联电流电压相等，则两灯泡电阻之比为R1∶R2＝eq \f(U,I1)∶eq \f(U,I2)＝2∶3，故A、B错误；两灯泡电功率之比为P1∶P2＝UI1∶UI2＝3∶2，故C错误，D正确。]
2.A [由题图可知，滑片P滑至R2的中点时，滑动变阻器下半部分电阻为R下＝50 Ω，下半部分电阻与R1并联后的阻值为R并＝eq \f(1,2)R1＝25 Ω，则a、b两端的电压为Uab＝eq \f(R并,R并＋R上)U＝eq \f(25,25＋50)×24 V＝8 V，故A正确。]
3.C [把表头改装成电压表，串联电阻起分压作用，A、B错误；由欧姆定律可知R1＝eq \f(U1,Ig)－Rg＝eq \f(5,1×10－3) Ω－500 Ω＝4 500 Ω，C正确；由欧姆定律可知R2＝eq \f(U2,Ig)－Rg－R1＝eq \f(15,1×10－3) Ω－500 Ω－4 500 Ω＝1.0×104 Ω，D错误。]
4.BC [当使用A、B两个端点时，表头与R2串联后和R1并联有Ig＋eq \f(Ig（Rg＋R2）,R1)＝I1，当使用A、C两个端点时，R1与R2串联后再和表头并联，有Ig＋eq \f(IgRg,R1＋R2)＝I2，通过比较两个公式，可知I1>I2，则I1＝1 A，I2＝0.1 A，故当使用A、B两个端点时，该电流表的量程为0～1 A，A项错误，B项正确；联立解得R1＝1 Ω，R2＝9 Ω，C项正确，D项错误。]
两种电路
串联电路
并联电路
两个基本特点
电流
各处的电流相等：I＝____________
总电流等于各支路电流之和：I＝____________
电压
总电压等于各部分电压之和：U＝____________
各支路的电压相等：U＝________________
三个
重要
特点
电阻
等效总电阻等于各电阻阻值________，即 R＝________________
等效总电阻阻值的倒数等于各支路电阻阻值的倒数________；即eq \f(1,R)＝____________________
电压(电
流)的分
配
各电阻两端的电压与其阻值成________：eq \f(U1,R1)＝eq \f(U2,R2)＝…＝eq \f(Un,Rn)＝________
各支路电阻的电流与其阻值成________∶I1R1＝I2R2＝…＝InRn＝________
功率
分配
各电阻消耗的功率与其阻值成________：eq \f(P1,R1)＝eq \f(P2,R2)＝…＝eq \f(Pn,Rn)＝________
各支路电阻消耗的功率与其阻值成________：P1R1＝P2R2＝…＝PnRn＝________
作用
分压作用：阻值越大，分得的电压________
分流作用：阻值越小，分得的电流________
串联电路的总电阻
并联电路的总电阻
不同点
n个相同的电阻R串联，总电阻R总＝nR
n个相同的电阻R并联，总电阻R总＝eq \f(R,n)
R总大于任一电阻的阻值
R总小于任一电阻的阻值
相同点
多个电阻无论串联还是并联，其中任一电阻阻值增大(或减小)，总阻值也随之增大(或减小)
限流式
分压式
电路图
滑动变阻器接入电路的特点
采用“一上一下”的接法
采用“两下一上”的接法
闭合开关前滑片位置
最左端
最右端
调压范围
eq \f(URx,R＋Rx)～U
0～U
电流范围
eq \f(U,R＋Rx)～eq \f(U,Rx)
0～eq \f(U,Rx)
适用情况
负载电阻的阻值Rx与滑动变阻器的总电阻R相差不多，或R稍大，且电压、电流变化不要求从零调起
(1)要求负载上电压或电流变化范围较大，且从零开始连续可调
(2)负载电阻的阻值Rx远大于滑动变阻器的最大电阻R
项目
小量程电流表G改装成大量程电压表V
小量程电流表G改装成大量程电流表A
内部电路结构
一个较大电阻
一个较小电阻
R的作用
分压
分流
扩大量程的计算
U＝Ig(R＋Rg)
R＝eq \f(U,Ig)－Rg
IgRg＝(I－Ig)R
R＝eq \f(Ig,I－Ig)Rg
电表的总内阻
RV＝Rg＋R
RA＝eq \f(RRg,R＋Rg)
使用
________联在被测电路中，“＋”接线柱接电势较________的一端
________联在被测支路中，电流从“________”接线柱流入