新教材2023年高中物理第11章电路及其应用4串联电路和并联电路第1课时串并联电路与电表改装课件新人教版必修第三册

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第十一章　电路及其应用4．串联电路和并联电路第1课时　串并联电路与电表改装目标体系构建【课程标准】1．知道串、并联电路的电流、电压和电阻的特点。2．掌握串、并联电路的相关计算。3．了解电流表(表头)的原理，知道满偏电流和满偏电压的概念。4．理解利用电流表(表头)改装成电压表和电流表的原理。【素养目标】课前预习反馈 　　　串联电路和并联电路知识点 1相等　之和　之和　各支路　之和　倒数之和　　　　电压表和电流表的电路结构1．小量程电流表G(表头)的三个参量：知识点 2表头　最大刻度　满偏电流　IgRg　2．电表改装原理：①电压表改装：将表头________一个较大电阻，如图所示：②电流表改装：将表头________一个较小电阻，如图所示：串联　并联　『判一判』(1)串联电路的总电流等于流过各电阻的电流之和。 (　　)(2)串联电路的总电压等于各电阻两端的电压之和。 (　　)(3)并联电路的总电阻一定大于每一个电阻的阻值。 (　　)×　√　×　(4)一个电阻和一根无电阻的理想导线并联，总电阻为零。 (　　)(5)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。 (　　)(6)测量较大的电流时，将表头上并联一个较大的电阻，就改装成了量程较大的电流表。 (　　)√　√　×　『选一选』(2022·陕西渭南市尚德中学高二阶段练习)有三个阻值都是10 kΩ的电阻，把它们连成如图所示的混连电路，则连好的总电阻是 (　　)A．5 kΩ B．20 kΩC．30 kΩ D．15 kΩD　『想一想』某用户家中有很多用电器：电灯、电视、洗衣机、电磁炉及电冰箱等。请思考：该用户家中的各种用电器采用什么连接方式？若电灯的灯丝断了，其他用电器还能正常使用吗？解析：在家庭电路中，各种用电器都是并联的，若某一用电器烧坏，并不影响其他用电器的正常工作。课内互动探究探究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，这些大量的小彩灯是怎样连接的呢？是与家用照明电路一样并联吗？为什么同一串的小彩灯有一只坏了，其他的照常发光呢？对串、并联电路的理解情景导入提示：小彩灯是串联的，不是并联的。但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。这就是串联的小彩灯，为什么其中有的灯丝熔断了，其他的还能继续工作的原因。并且我们会发现，这时亮的彩灯也比原来更亮了。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。1．串、并联电路总电阻的比较要点提炼典例剖析　　　　　由4个电阻连接成的混联电路如图所示。R1＝8 Ω，R2＝4 Ω，R3＝6 Ω，R4＝3 Ω。(1)求a、d之间的总电阻。(2)如果把42 V的电压加在a、d两端，通过每个电阻的电流是多少？思路引导：在串并联电路的有关计算中，首先要明确各电阻的串并联关系，然后再结合串并联电路的特点及电流、电压分配规律和欧姆定律列式计算。典题1答案：(1)14 Ω(2)通过R1、R2的电流是3 A；通过R3的电流是1 A；通过R4的电流是2 A。对点训练1．(2022·全国高二专题练习)如图所示的电路中，R1＝10 Ω，R2＝20 Ω，R3＝30 Ω，S断开时，A、B两端的总电阻为______Ω，S闭合后，A、B两端的总电阻为______Ω。30　22　2．电压、电流的分配关系(1)串联电路中各个电阻两端电压跟它们的阻值成正比。(2)并联电路中通过各个电阻的电流跟它的阻值成反比。IR＝I1R1＝I2R2…＝InRn要点提炼　　　　　(2022·福建漳州平和一中等五校高二上期中)如图所示的电路，将A、B两端接入10 V电源，电压表示数为3 V，拆去A、B两端电源，再将C、D两端接入10 V电源，电压表示数为7 V，则R1∶R3的值为 (　　)A．1∶1 B．7∶3C．49∶9 D．100∶21C　典题2解析：将A、B两端接入10 V电源时，R1与R2串联，电压表测R2两端的电压，由于串联电路两端的总电压等于各部分电路电压之和，所以R1两端的电压U1＝U－U2＝10 V－3 V＝7 V。对点训练2．(2022·云南易门县第一中学高二阶段练习)三个相同的电阻R接入如图所示的电路，干路的总电流与各个支路的电流之比为 (　　)A．1∶1∶2 B．1∶2∶2C．2∶1∶2 D．2∶1∶1D　解析：分析电路结构可知，两电阻并联，再和第三个电阻串联，并联电路中，电压相等，由于电阻阻值相等，则并联支路电流相等；干路的总电流等于各个支路的电流之和，则干路的总电流与各个支路的电流之比为2∶1∶1，故D正确，ABC错误。探究电表的改装与使用情景导入提示：因为是相同的电流表改装的电压表和电流表，指针偏角相同，说明通过的电流I相同，所以表头G两端的电压(U＝IRg)也相同。1．电表的改装要点提炼特别提醒典例剖析　　　　　如图所示是一个电流表、电压表两用的电路，电流表G的量程是100 μA，内阻是1 000 Ω。电阻 R1＝0.1 Ω，R2＝99 kΩ，当双刀双掷开关合到a、b上时，电流表改装成什么表？其量程是多少？当双刀双掷开关合到c、d上时，电流表改装成什么表？其量程是多少？典题3 思路引导：(1)将表头改装成电压表和电流表分别根据串联电阻的分压作用和并联电阻的分流作用。(2)电压表的测量值是新改装后的电压表内阻Rg与R串两端的电压之和，电流表的测量值是通过新改装后的电流表Rg与R并的电流之和。解析：当开关合到a、b上时，电路转换成图甲所示的电路，此时小电阻R1与电流表G并联，R1起分流作用，可作为大量程电流表使用。根据并联电路的特点有：(I－Ig)R1＝IgRg。当开关合到c、d上时，电路变成图乙所示的电路，此时大电阻R2与电流表G串联，R2起分压作用，所以电流表G已改装成电压表，根据串联电路的特点，电压表量程为：U＝Ig(Rg＋R2)＝0.000 1×(1 000＋99 000) V＝10 V。答案：电流表，1 A　电压表，10 V对点训练(1)当S1和S2均断开时，改装成的表是什么表，量程多大？(2)当只闭合S2时，改装成的表是什么表，量程多大？答案：(1)电压表　2 V　(2)电流表　0.6 A解析：(1)S1和S2均断开时，串联分压，改装的是电压表，最大测量值为U＝Ig(Rg＋R1)＝2×10－3×(10＋990)V＝2 V。核心素养提升滑动变阻器的使用方法1．滑动变阻器的限流接法限流电路如图所示，其中滑动变阻器的作用是用来控制电路中的电流。移动滑动变阻器的滑片P可以改变连入电路中的阻值，从而控制负载R中的电流大小。图中滑动触头滑至B端时，连入电路中的电阻值为最大值，此时电流最小，因此，在一些具体电路中，在闭合开关前，应使P移至B端。2．滑动变阻器的分压接法分压电路如图所示，其中滑动变阻器的作用是调节负载R上的电压。由电路分析可知，连接方式为AP间的电阻与R并联，然后与PB间的电阻串联，因此当滑动触头由A向B移动时，加在R上的电压渐渐增大，所以，在一些具体电路中，在闭合开关之前，应使P移到A端，此时R上的电压为零。3．分压式接法的选择原则(1)要求用电器的电压从零开始可连续变化，只能用分压式。(2)题目所提供的实验仪器、电表量程或电阻的最大允许电流偏小时，则应用分压式。(3)当变阻器电阻远小于用电器电阻，即R变≪Rx应用分压式，此时，用电器电压变化较均匀。(4)若无(1)、(2)问题，且R变与Rx差不多，分压、限流都可以时，考虑到限流时能耗小，应采取限流式。(5)当有两个变阻器供选择，在满足电压、电流调节范围的情况下，选小电阻的变阻器，这样移动相同距离，阻值变化小调节的电压、电流变化就较均匀。　　　　如图所示为用伏安法测定一个定值电阻的阻值的实验所需的器材实物图，器材规格如下：案例A．待测电阻Rx(约100 Ω)B．直流电流表(量程0～20 mA，内阻约50 Ω)；C．直流电压表(量程0～3 V，内阻约5 kΩ)；D．直流电源(输出电压6 V，内阻不计)；E．滑动变阻器(阻值范围0～15 Ω，允许最大电流1 A)；F．开关1个，导线若干。根据器材规格及实验要求，在本题的实物图上连线。实验电路如图甲所示，实物连线如图乙所示。课堂达标检测1．(2022·湖南郴州高二期末)交通路口的红绿灯为良好的交通秩序提供了保障，如图为某路口交通指示灯的示意图，根据所学知识对交通指示灯的推断正确的是 (　　)A．红灯、黄灯、绿灯是串联的B．红灯、黄灯、绿灯是并联的C．红灯与黄灯并联后再与绿灯串联D．绿灯与黄灯并联后再与红灯串联解析：由于红、黄、绿灯可以单独亮灭，所以三盏灯是并联关系，故选B。B　2．如图所示，A、B、C、D是滑动变阻器的四个接线柱，现把此变阻器串联接入电路中，并要求滑片P向接线柱D移动时，电路中的电阻减小，则接入电路的接线柱是 (　　)A．A和B B．A和CC．B和C D．C和DC　解析：根据题意可知，为了在移动中电阻减小，应采用限流式接法，故应接入一上一下两个接线柱，而向D移动时电阻减小，则说明接入电路的是右半部分，故下端应接B端，而上端CD效果是相同的，故可以是BC和BD，则只有C正确，ABD错误。故选C。3．(2022·河北省新乐市一中高二上学期测试)一个电流表的满偏电流Ig＝1 mA，内阻Rg＝500 Ω，要把它改装成一个量程为10 V的电压表，则应在电流表上 (　　)A．串联一个10 kΩ的电阻 B．并联一个10 kΩ的电阻C．串联一个9.5 kΩ的电阻 D．并联一个9.5 kΩ的电阻C　4．(2022·河北省河间市第四中学高二下学期期末)有一毫伏表，它的内阻是100 Ω，量程为0.2 V，现要将它改装成量程为10 A的电流表，则毫伏表应 (　　)A．并联一个0.02 Ω的电阻 B．并联一个0.2 的电阻C．串联一个50 Ω的电阻 D．串联一个4 900 Ω的电阻A