届物理一轮复习第七章学案33串并联电路 焦耳定律Word格式文档下载.docx

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5．用电流表和电压表测量电阻Rx的阻值．如图所示，分别将图（a）和（b）两种测量电路连接到电路中，按照（a）图时，电流表示数为4.60mA，电压表示数为2.50V；

按照（b）图时，电流表示数为5.00mA，电压表示数为2.30V，比较这两次结果，正确的是（　　）

A．电阻的真实值更接近543Ω，且大于543Ω

B．电阻的真实值更接近543Ω，且小于543Ω

C．电阻的真实值更接近460Ω，且大于460Ω

D．电阻的真实值更接近460Ω，且小于460Ω

核心考点突破

一、串并联电路分析

常用的推论

1．串联电路：

串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的总电阻．若n个相同的电阻串联，总电阻R总＝nR.

2．

（1）并联电路：

并联电路的总电阻小于其中任一支路的总电阻，且小于其中最小的电阻．

（2）n个相同的电阻并联，总电阻等于其中一个电阻的

.即R总＝

R.

（3）两个电阻并联时的总电阻R＝

，当其中任一个增大或减小时总电阻也随之增大或减小．由此知：

多个电阻并联时，其中任一个电阻增大或减小，总电阻也随之增大或减小．

3．无论是串联电路，还是并联电路，或者是混联电路，只要其中一个电阻增大（或减小），总电阻就增大（或减小）．

4．无论电路怎样连接，每一段电路的总耗电功率P总等于各电阻（用电器）耗电功率之和．

[针对训练1]（双选）　一个T型电路如图所示，

电路中的电阻R1＝10Ω，R2＝120Ω，R3＝40Ω.另有一测试电源，电动势为100V，内阻忽略不计．则（　　）

A．当cd端短路时，ab之间的等效电阻是40Ω

B．当ab端短路时，cd之间的等效电阻是40Ω

C．当ab两端接通测试电源时，cd两端的电压为80V

D．当cd两端接通测试电源时，ab两端的电压为80V

二、电功与电热的计算

1．W＝IUt普遍适用于计算任何一段电路上的电功．P＝IU普遍适用于计算任何一段电路上消耗的电功率．

2．Q＝I2Rt，只用于计算电热．

3．对纯电阻电路来说，由于电能全部转化为内能，所以有关电功、电功率的所有公式和形式都适用，即

W＝IUt＝I2Rt＝

t，P＝IU＝I2R＝

.

4．在非纯电阻电路中，总电能中的一部分转化为热能，另一部分转化为其他形式的能，即：

W总＝UIt＝E其他＋Q，电热仍用Q＝I2Rt计算．这时，W总＝IUt>

Q＝I2Rt，同理P总>

P热．

三、用电器正常工作的分析方法

用电器正常工作的条件：

（1）用电器两端的实际电压等于其额定电压．

（2）用电器中的实际电流等于其额定电流．

（3）用电器的实际电功率等于其额定功率．

如果以上三个条件中的任何一个得到满足，其余两个条件必定同时满足．

【例3】如图所示电路中E为电源，其电动势E＝9.0V，内阻可忽略不计；

AB为滑动变阻器，其电阻R＝30Ω；

L为一小灯泡，其额定电压U＝6.0V，额定功率P＝1.8W；

S为开关．开始时滑动变阻器的触头位于B端，现在接通开关S，然后将触头缓慢地向A端滑动，当到达某一位置C处时，小灯泡刚好正常发光．则CB之间的电阻应为（　　）

A．10ΩB．20ΩC．15ΩD．5Ω

【基础演练】

1．（2010·

广东汕头一模）两电阻R1、R2的电流I随电压U变化的关系图线如图所示，其中R1的图线与纵轴的夹角和R2的图线与横轴的夹角都是θ＝30°

.若将R1、R2串联起来接入电路中，则通电后R1、R2消耗的电功率之比P1∶P2等于（　　）

A．1∶

B．3∶

C．1∶3D．3∶1

2．一白炽灯泡的额定功率与额定电压分别为36W和36V．若把此灯泡接到输出电压为18V的电源两端，则灯泡消耗的电功率（　　）

A．等于36WB．小于36W，大于9W

C．等于9WD．小于36W

【能力提升】

6．有一内电阻为4.4Ω的电解槽和一盏标有“110V，60W”的灯泡串联后接在电压为220V的直流电路两端，灯泡正常发光，则（　　）

A．电解槽消耗的电功率为120W

B．电解槽的发热功率为60W

C．电解槽消耗的电功率为60W

D．电路消耗的总功率为60W

7．把六个相同的小灯泡接成如图甲、乙所示的电路，调节变阻器使灯泡正常发光，甲、乙两电路所消耗的功率分别用P甲和P乙表示，则下列结论中正确的是（　　）

A．P甲＝P乙B．P甲＝3P乙C．P乙＝3P甲D．P乙>

3P甲

8．（双选）如图所示，把四个相同的灯泡接成甲、乙两种电路后，灯泡都正常发光，且两个电路的总功率相等．则这两个电路中的U甲、U乙，R甲、R乙之间的关系，正确的是（　　）

A．U甲>

2U乙B．U甲＝2U乙

C．R甲＝4R乙D．R甲＝2R乙

学案33　串并联电路　焦耳定律

【课前双基回扣】

1．ABC　[由并联电路的特点知：

并联电路的总电阻比各支路中的任意一个分电阻的阻值都要小且任一支路电阻增大时（其他支路不变），总电阻也增大，所以A、B、C对，D错．]

2．ABC　[电路中电流I＝

＝

A＝0.6A；

R2阻值为R2＝

Ω＝20Ω，三只电阻两端的总电压U＝I（R1＋R2＋R3）＝21V；

电阻R3两端的电压U3＝IR3＝0.6×

5V＝3V．]

3．AB　[P＝UI、P＝

适用于任何电路的电功率的计算，而P＝I2R、P＝

只适用于纯电阻电路的电功率的计算，故A正确，C错误．P＝I2R适用于任何电路的热功率的计算，P＝UI、P＝

只适用于纯电阻电路的热功率的计算，故B正确．]

4．B　[电动机工作时，是非纯电阻电路，输入的总电能为UIt，它转化为两部分：

一是电动机内阻上产生的热能Q＝I2Rt，二是电动机对外输出的机械能E＝UIt－I2Rt.]

5．B　[比较（a）、（b）两图的电压读数，可知ΔU＝0.20V，则

＝0.08；

电流变化ΔI＝0.40mA，则

＝0.087，可见

>

，即电流变化明显一些，可见电压表内阻带来的影响比电流表内阻带来的影响大，故应采取内接法，即按照（a）图所示电路测量电阻Rx，Rx＝

＝543Ω，此法测量值偏大，因此选项B正确．]

6．C　[判断灯泡能否正常发光，就要判断电压是否是额定电压，或电流是否是额定电流．

由P＝

和已知条件可知RA<

RB.

对于A电路，由于RA<

RB，所以A灯若正常发光，UB>

110V，B灯被烧毁，两灯不能正常发光．

对于B电路，由于RB>

RA，A灯又并联变阻器，并联电阻更小于RB，所以UB>

U并，A灯若正常发光，则B灯烧毁．

对于C电路，B灯与变阻器并联电阻可能等于RA，所以可能UA＝UB＝110V，两灯可以正常发光．

对于D电路，若变阻器的有效电阻等于A、B的并联电阻，则UA＝UB＝110V，两灯可以正常发光．

比较C、D两个电路，由于C电路中变阻器功率为（IA－IB）×

110，而D电路中变阻器功率为（IA＋IB）×

110，所以C电路消耗电功率最小．]

思维提升

1．无论电路是串联还是并联，当其中某一个电阻阻值增大时，总电阻就是变大的．给原来的电路再串联一个电阻时，总电阻会变大，而当给原来的电路并联一电阻时，总电阻将变小．

2．公式R＝

，P＝

只能适用于纯电阻电路，而Q＝I2Rt能计算任何电路的焦耳热．

3．电流表改装成电压表的原理是串联电路的分压作用，电流表改装成电压表后Rg、Ig、Ug均不变．

【核心考点突破】

例13.8×

10－3m

解析　设所需碳棒的长度为L1，电阻率为ρ1，电阻温度系数为α1；

铜棒的长度为L2，电阻率为ρ2，电阻温度系数为α2.由题意，得

ρ1＝ρ10（1＋α1t）①

ρ2＝ρ20（1＋α2t）②

式中ρ10、ρ20分别为碳和铜在0℃时的电阻率．

设碳棒的电阻为R1，铜棒的电阻为R2.根据电阻定律有

R1＝ρ1

③

R2＝ρ2

④

其中S为碳棒和铜棒的横截面积．

碳棒与铜棒连接成的导体的总电阻和总长度分别为

R＝R1＋R2⑤

L0＝L1＋L2⑥

式中L0＝1.0m

由①②③④⑤⑥得

R＝ρ10

＋ρ20

＋

t⑦

要使R不随t变化，⑦式中t的系数必须为零，即

ρ10α1L1＋ρ20α2L2＝0⑧

由⑥⑧两式，有L1＝

L0⑨

代入数据得L1＝3.8×

[规范思维]　电阻的串并联和电阻定律可以以不同形式的题目出现，但是问题的本质仍然是基本公式和基本原理；

本题的解题关键是依据电阻定律写出两电阻的表达式及根据串联电路特点写出总电阻的表达式．

例2

（1）2Ω　72W　

（2）1Ω　（3）16W

解析　

（1）电炉子为纯电阻，由欧姆定律得：

R＝

Ω＝2Ω

其发热功率为：

PR＝UI1＝12×

6W＝72W.

（2）电动机为非纯电阻，由能量守恒定律得：

UI2＝I

rM＋P输出

所以：

rM＝

Ω＝1Ω.

（3）电解槽为非纯电阻，由能量守恒定律得：

P化＝UI3－I

rA

所以P化＝（12×

4－42×

2）W＝16W.

[规范思维]　①分析电路时，一定要先分析电路中的用电器是否为纯电阻，然后根据具体情况选用适当的公式．

②在非纯电阻电路中，如电动机，电解槽均为非纯电阻电路，它们的电功大于电热，此时电功率只能用公式P＝UI来进行计算；

并且在非纯电阻电路中，欧姆定律同样不能适用．

例3B　[灯泡的工作电流I＝

A＝0.3A

此时AC间电阻R1＝

Ω＝10Ω

故CB间电阻R2＝R－R1＝20Ω，故B选项正确．]

例4①C　6　②如图所示　③7.5　10.0

解析　①改装电压表需根据电压表内阻计算分压电阻的电阻值，

表的内阻是定值且量程扩大3倍即为改装的电压表，故应选C，要将量程为3V，内阻3kΩ的电压表改装为量程为9V的电压表，串联分压电阻的阻值为R＝

＝6000Ω＝6kΩ.

②电路原理图如图所示．

③根据闭合电路欧姆定律知

E＝3U＋

·

r

将U1＝1.5V，R1′＝15.0Ω及U2＝2.00V，R2′＝40.0Ω分别代入上式联立解方程组得

E＝7.5V，r＝10.0Ω.

[针对训练]

1．AC　2.AD

3．C　[根据P＝

知R＝

，按题目已知PA>

PB，则RA<

RB.对于A、B电路，B的电压大于A的电压，B灯将烧毁，两灯不能正常发光，故本题A、B均错．

C电路中通过变阻器调节，可使左右两部分电阻相等，即均在110V额定电压下工作而正常发光，P总＝2PA＝200W.

D电路中若通过变阻器调节，左右两部分电阻也可能相等，保证A、B两灯均在110V下工作而正常发光，易知P总＝2（PA＋PB）＝280W，故C对，D错．]

4．B　[大量程电流表是小量程电流表并联一适当小的分流电阻改装而成的．当A1、A2并联时，由于A1、A2的电阻不同，通过A1、A2的电流不等，A1、A2的示数不同，但通过每个小量程电流表的电流相同，故指针偏角相同，A错，B对．当A1、A2串联时，通过A1、A2的电流相同，故示数相同，但A1、A2的量程不同，故指针偏角不同，C、D均错．]

思想方法总结

1．在有关电路问题的分析计算时，首先判断是纯电阻电路还是非纯电阻电路；

其次要明确各电阻及用电器的串并联关系，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．

需要注意的是对于含有电动机、电解槽等非纯电阻电路，要善于从能的转化与守恒定律寻找突破口，利用“电功＝电热＋其他能量”关系求解．

2．用电器正常工作的条件：

3．电表改装注意的问题：

（1）小量程的电流表（表头）的三个参量：

内阻Rg、满偏电流Ig、满偏电压Ug，它们的关系是Ug＝IgRg.

（2）电压表和电流表的改装：

当把电流表G改装成量程为U的电压表时，应当串联一个电阻R，该电阻起分压作用，与三个参数间的关系为：

U＝Ig（Rg＋R）；

当把电流表G改装成量程为I的电流表（也叫安培表）时，应当并联一个电阻，该电阻起分流作用，与三个参数间的关系为：

I＝Ig＋

【课时效果检测】

1．C　2.B　3.A　

4．

（1）

（2）49.5　49.0

解析　

（1）根据并联电路的特点，有IgRg＝（I－Ig）Rp，所以Rp＝

（2）

表的分度值为1mA，根据电流的读数等于格子数×

分度值，得电流表的读数为49.5mA.

根据并联电路的特点有

IgRg＝（I－Ig）Rp①

设当通过

表的电流为49.5mA时，通过表头

的电流为Ig′，则有Ig′Rg＝（I′－Ig′）Rp②

得

，所以当

表的示数I′＝49.5mA时，流过

表的电流Ig′＝

Ig＝495μA，所以流过Rp的电流Ip′＝I′－Ig′≈49.0mA.

5．C　[无论灯泡控制开关是否闭合，只要电源开关闭合，风扇即开始工作，符合该要求的是C选项的电路．]

6．C　[灯泡能正常发光，说明电解槽和灯泡均分得110V电压，且干路电流I＝I灯＝

，则电解槽消耗的功率P＝P灯＝60W，C对，A错；

电解槽的发热功率P热＝I2R＝1.3W，B错；

整个电路消耗的功率P总＝220V×

＝120W，D错．]

7．B

8．BC　[设灯的阻值为R，正常发光时电流为I，由于两个电路的总功率相等，所以I2·

R甲＝（2I）2·

R乙，即R甲＝4R乙；

由P＝U甲·

I＝U乙·

2I可知，U甲＝2U乙，故选项B、C正确．]

9．5A　550W　535W

解析　在处理非纯电阻电路的计算问题时，要善于从能量转化的角度出发，紧紧围绕能的转化和守恒定律，利用“电功＝电热＋其他能量”寻找等量关系而求解．电阻R与电动机串联，电流相等，对电阻R根据欧姆定律得：

I＝

A＝5A

电动机的输入功率P＝IU′＝5A×

110V＝550W

电动机的发热功率P1＝I2r＝52×

0.6W＝15W

所以电动机的输出功率P出＝P－P1＝535W

10．

（1）18W　

（2）2400K　（3）5.33Ω　（4）刚合上开关灯未正常发光，温度低，电阻小，电流大　12A

解析　

（1）由图知，正常发光时R＝8Ω，由P＝

＝18W.

（2）由图知，室温时电阻R′＝1Ω，由

，得T＝2400K.

（3）串联电路电压分配与电阻成正比，

，得Rx＝5.33Ω.

（4）刚合上开关灯未正常发光，温度低，电阻小，电流大，Im＝

＝12A.

易错点评

1．在第2题中，注意电压较高时，灯泡灯丝温度较高，电阻率发生变化．

2．在第7题中，要抓住关键条件“六个相同的小灯泡”，“正常发光”说明每个灯泡中电流是相等的．

3．在第9题中，对于电动机问题，很多同学往往还是利用欧姆定律求电动机的电流．