高中物理第二章恒定电流2.4串并联电路学案选修3_1

1 2-4 串并联电路

[学习目标]

1.会从理论上分析串、并联电路的电流和电压关系。会推导串、并联电路的电阻关系，会应用串、并联电路中电流、电压和电阻关系进行相关计算。

2.理解电表改装的原理，能进行定量计算。

[学习过程]

任务一：利用电势概念，推导串、并联电路的电流和电压关系。

1．串联电路的特点：

(1)串联电路各处的电流相等，即I＝I1＝I2＝I3＝…＝In.

(2)串联电路两端的总电压等于各部分电路电压之和，即U＝U1＋U2＋U3＋…＋Un.

(3)串联电路的总电阻等于各部分电路电阻之和，即R＝R1＋R2＋R3＋…＋Rn.

2．拓展：

(1) 串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的电阻，且当一个大电阻和一个小电阻串联时，总电阻接近大电阻．

(2)串联电路中各电阻两端的电压跟它的阻值成正比，即U1R1＝U2R2＝…＝UnRn＝I.

任务二：实验室有一表头G，满偏电流为5 mA，电阻为100 Ω，现在欲用它作为电压表测量5 V的电压，能直接测量吗？若不能，应采取什么措施？

答案 不能直接测量．由于表头的满偏电压Ug＝IgRg＝0.5 V，小于要测量的电压，应给表头串联一分压电阻．

1．小量程电流表G(表头)的三个参数

(1)电流表的内阻：电流表G的电阻Rg叫做电流表的内阻．

(2)满偏电流：指针偏转到最大刻度时的电流Ig叫做满偏电流．

(3)满偏电压：电流表G通过满偏电流时，加在它两端的电压Ug叫做满偏电压．

2．电流表、电压表的改装分析

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 2 电路结构

R的作用 分压 分流

扩大量程的计算 U＝Ig(R＋Rg)

R＝UIg－Rg IgRg＝(I－Ig)R

R＝IgI－IgRg

电表的总内阻 RV＝Rg＋R RA＝RRgR＋Rg

使用 并联在被测电路中，“＋”接线柱接电势较高的一端 串联在被测支路中，电流从“＋”接线柱流入

任务三：完成以下练习，检测本节课学习效果。

如图所示是某一电流表G的刻度盘．使用时指针指着某一电流刻度，表示通过电流表的电流为某一数值，而且也意味着表头的两接线柱之间具有一定大小的电压，因此，电流表G实际上也是一个小量程的电压表．如果图中电流表的内阻是100 Ω，怎样在这个刻度盘上标出相应的电压数据？

答案 由表盘可以读得电流表最大能通过3 mA的电流，由欧姆定律得：Umax＝IRg＝3×10－3×100 V＝0.3 V，若标电压数据，应在表盘1、2、3的位置处标上0.1、0.2、0.3，单位为V. 3 高考理综物理模拟试卷

注意事项：

1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题

1．如图，倾角为θ、质量为M的斜面体静止在光滑水平面上。现有质量为m的物块，以初速度v0从斜面上某处沿斜面减速下滑。已知物块与斜面体间的动摩擦因数为μ，则在此过程中

A．斜面体向右运动

B．斜面体对物块做负功

C．地面给斜面体的支持力等于(m+M)g

D．物块和斜面体构成的系统动量守恒

2．2018年7月10日发射的“第三十二颗”北斗导航卫星属倾斜地球同步轨道卫星其运转轨道面与地球赤道面有夹角。2018年11月1日发射的“第四十一颗”北斗导航卫星属地球静止轨道卫星，两颗卫星离地面的高度一样。仅考虑卫星与地球间的作用，下列说法正确的是

A．“第三十二颗”卫星的运行周期小于“第四十一颗”卫星的周期

B．“第三十二颗”卫星运动的加速度大小大于“第四十一颗”卫星的加速度大小

C．“第三十二颗”卫星运动的线速度大小大于第一宇宙速度的大小

D．两颗导航卫星运动角速度的大小相等

3．如图所示，T为理想变压器，原、副线圈匝数比为5∶1. A1、A2为理想交流电流表，V1、V2为理想交流电压表，R1、R2为定值电阻，R3为光敏电阻(阻值随光照强度的增大而减小)，原线圈两端电压u＝(V)，以下说法正确的是

4 A．当光照增强时，电压表V1示数为V保持不变

B．当光照增强时，电压表V2示数变大

C．通过电流表A1的电流方向每秒变化50次

D．当光照增强时，电流表A1、A2示数同时变大

4．我国将发射“天宫二号”空间实验室，之后发射“神州十一号”飞船与“天宫二号”对接假设“天宫二号”与“神州十一号”都围绕地球做匀速圆周运动，为了实现飞船与空间实验室的对接，下列措施可行的是

A．使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速追上空间实验室实现对接

B．使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间实验室减速等待飞船实现对接

C．飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，加速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接

D．飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，减速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接

5．一个同学在做研究平抛运动实验时，只在纸上记下y轴位置，并在坐标纸上描出如图所示曲线。现在我们在曲线上取A、B两点，用刻度尺分别量出它们到y轴的距离AA′ = x1，BB′ = x2，以及AB的竖直距离h，从而求出小球抛出时的初速度v0为( )

A． B． C． D．

6．如图所示，带有光滑竖直杆的三角形斜劈固定在水平地面上，放置于斜劈上的光滑小球与套在竖直杆上的小滑块用轻绳连接，开始时轻绳与斜劈平行。现给小滑块施加一个竖直向上的拉力，使小滑块沿杆缓慢上升，整个过程中小球始终未脱离斜劈，则有

A．小球对斜劈的压力保持不变

B．轻绳对小球的拉力先减小后增大

C．竖直杆对小滑块的弹力先增大再减小 5 D．对小滑块施加的竖直向上的拉力逐渐增大

二、多项选择题

7．为一列简谐横波在t=0 时的波形图，P 是平衡位置在x=0.5m 处的质点，Q 是平衡位置在x=2.0m 处的质点；图（b）为质点Q 的振动图象．下列说法正确的是（____）

A．这列简谐波沿x 轴正方向传播

B．这列简谐波沿x 轴负方向传播

C．波的传播速度为20m/s

D．从t=0 到t=0.25s，波传播的距离为 50cm

E．在t=0.10s 时，质点Q的加速度方向与y 轴正方向相同

8．在光滑水平面上，小球A、B（可视为质点）沿同一直线相向运动，A球质量为1 kg，B球质量大于A球质量。如果两球间距离小于L时，两球之间会产生大小恒定的斥力，大于L时作用力消失。两球运动的速度一时间关系如图所示，下列说法正确的是

A．B球质量为2 kg

B．两球之间的斥力大小为0. 15 N

C．t=30 s时，两球发生非弹性碰撞

D．最终B球速度为零

9．如图所示，粗糙程度均匀的绝缘斜面下方O点处有一正点电荷，带负电的小物体以初速度v1从M点沿斜面上滑，到达N点时速度为零，然后下滑回到M点，此时速度为v2（v2＜v1）。若小物体电荷量保持不变，OM＝ON，则（）

A．小物体上升的最大高度为

B．从N到M的过程中，小物体的电势能逐渐减小

C．从M到N的过程中，电场力对小物体先做负功后做正功 6 D．从N到M的过程中，小物体受到的摩擦力和电场力均是先增大后减小

10．为保证用户电压稳定在220V，变电所需适时进行调压，图甲为调压变压器示意图。保持输入电压u1不变，当滑动接头P上下移动时可改变输出电压。某次检测得到用户电压u2随时间t变化的曲线如图乙所示，则下列选项正确的是

A．

B．

C．为使用户电压稳定在220V，应将P适当下移

D．为使用户电压稳定在220V，应将P适当上移

三、实验题

11．一根弹性细绳（遵循胡克定律）原长为L，劲度系数为k，将其一端穿过一个光滑小孔O（其在水平地面上的投影点为B，系在一个质量为m的滑块A上，A放在水平地面上．小孔O离弹性细绳固定端的竖直距离为L，离水平地面高度为h（h

（1）当滑块位于O点正下方B时，地面对滑块的支持力N的大小；

（2）当滑块与B点距离为r时，弹性细绳对滑块A的拉力T的大小；

（3）滑块在水平地面保持静止，其所处的区域范围．

12．在“用单摆测定重力加速度”的实验中：

(1)为了减小测量周期的误差，计时开始时，摆球应是经过最___________（填“高”或“低”）点的位置，且用秒表测量单摆完成多次次全振动所用的时间。

（2）为了提高实验精度，在试验中可改变几次摆长，测出相应的周期Ｔ，从而得出一组对应的和T的数值，再以为横坐标T2为纵坐标，将所得数据连成直线如图所示，利用图线的斜率可求出重力加速度的表达式为=________，可求得=_________m/s2。（保留三位有效数字） 7

四、解答题

13．如图甲所示，竖直平面固定有间距为L的两足够长金属导轨，金属棒MN和PQ通过套环套在导轨上，虚线上方存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，下方存在方向竖直向下的匀强骸场，两磁场的磁感应强度大小均为B，MN与导轨之间无摩擦，PQ与导轨之间的动摩擦因数为μ。t=0时PQ由静止释放，同时对MN施加一个竖直向上的拉力F，使MN沿导轨向上做初速度为零、加速度大小为a的匀加速运动，力F随时间t的变化规律如图乙，t1时刻F的大小是t=0时的3倍，两棒的总电阻为R，重力加速度大小为g，其余电阻不计，两棒运动过程中始终与导轨垂直。

(1)求t1时MN受到的安培力FA1的大小和方向；

(2)若在0~t1时间内两棒产生的总焦耳热为Q，求这段时间内拉力F做的功W；

(3)若PQ重力大小为G，请在图丙中大致画出PQ所受的摩擦力f随时间t变化的图线(不必写分析过程)。

14．如图所示，水面下方有一点光源S，水面上有一艘船，船的最左端到光源的水平距离为l。已知从距船处的水面射出的光线恰好照亮船头标志物A，此光束到达A之前在水中和空气中传播的时间之比为2:1。若船右移，则水面恰好出现完整的圆形透光区域，不考虑光线的多次反射。求：

(i)水的折射率；

(ii)标志物A到水面的高度h。

【参考答案】