4.7电路分析与应用(解析版).docx
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1、4.7电路分析与应用【知识网络】【知识掌握】电路分析与应用1、电路中并联的电灯(或其他用电器)过多,电源输出的电流过大,会引起电源超载而损坏电源,或 导线过热而发生火灾。2、并联电路中,某条支路上的电阻越小,那么该条支路上的电流越大。3、串联电路中:通过各电阻的电流相等;总电压等于各个电阻两端电压之和;总电阻等于各用电 器电阻之和。4、并联电路:总电流等于各支路的电流之和;各电阻上的电压相等(总电压与各支路电压相等);总电 阻的倒数等各支路电阻的倒数之和。电流电压电阻串联电路I=Il=l2=-=InU 总=U1+U2+UnR=R1+R2+Rn并联电路I=I+12+InU总=Ul=U2=Un1/
2、R=1/R1+1/R2+1/Rn【例题精析】例1.在2022北京冬奥会开幕式上,400名演员挥动发光杆,发光杆一会发出绿光代表绿草,随后又发出白光组成蒲公英。据悉,杆上有两个开关:一个是总开关,另一个用来控制发出白光和绿光。下面哪个电路设计最能实现这一效果()白 绿白I-01-0绿Lc_,S,S2o电源o一o电源A.S1B.S|千$c1。电源。DS|O)bJ)1电源o-【解答】解:根据题意可知,发光杆一会发出绿光代表绿草,随后又发出白光组成蒲公英,这说【解答】解:如右图中,每一个电阻丝为R,如果A接线柱为准;连接的方法中AF与AB的构成电阻值相同;等效电路如图1所示:其总电阻为:SRXR 5
3、二Ro5R+R 6这时、假设再将一个电阻值忽略不计的导线将其中的任意两个接线柱短接的情况中,电阻个数最多 的支路上,短路后电阻最小的是只有一个R连接在电路中(不包括零电阻),其总电阻最小,如 图2: 其总电阻为:权。电阻个数最多的支路上,短路后电阻最大时是有4个R连接在电路中,其总电阻最大,如图3:其总电阻为:4RXR4R+R连接的方法中AC与AE的构成电阻值相同;等效电路如图4所示:其总电阻为:4RX2R4R + 2R这时,假设再将一个电阻值忽略不计的导线将其中的任意两个接线柱短接的情况中,电阻个数最多 的支路上,短路后电阻最小的是只有一个R连接在电路中(不包括零电阻),如图5:RX2R 2
4、其总电阻为:=Ro 0.66R + 2R3电阻个数最多的支路上,短路后电阻最大时是有3个R连接在电路中,如图6:其总电阻为:3RX2R 6=-Ro3R+2R5假设将一个电阻值忽略不计的导线在两条支路之间的任意两个接线柱短接的情况中,那么情况如图7:其总电阻分别为:|r+| = 1rRX2R RX2R 4+= RoR+2R R+2R 3连接的方法中AD时;等效电路如图8所示:其总电阻为:3RX3R3R+3R这时,假设再将一个电阻值忽略不计的导线将其中的任意两个接线柱短接的情况中,一条支路上被导线短路后电阻最小的是只有一个R连接在电路中(不包括零电阻),如图9:其总电阻为:RX3RR + 3R一条
5、支路上被导线短路后短路后电阻最大时是有2个R连接在电路中,其总电阻最大,如图10:其总电阻为:2RX3R 6=-Ro2R+3R5假设将一个电阻值忽略不计的导线在两条支路之间的任意两个接线柱短接的情况中,那么情况如图11:其总电阻分别为:1 13-R+4x2R=泳、2 22RX2R RX2R4+= RoR + 2R R + 2R3由上分析可知:任意两个接线柱之间都可构成一个电阻中,再将其中的任意两个接线柱短接的情况下,电阻值最大的是图7中的b和图11中b,电路图为:电阻值最小的是图2,电路图为:8 .如图甲所示电路,当闭合开关后,两个电压表指针偏转均为图乙所示。那么电压表V2测的是R1 (选 填
6、“R1”“R2”或“电源”)两端的电压,所选的量程是03V.电阻Ri两端的电压为V, Ri 和R2的阻值之比为1: 4。【解答】解:由电路图可知,两电阻串联,电压表V测电源两端的电压,电压表V2测R1两端 的电压;因串联电路的总电压等于各分电压之和,且两个电压表的指针偏转位置相同,所以,电压表Vi的量程为。15V,分度值为0.5V,所以电源的电压U = 6V;电压表V2的量程为03V,分度值为0.1V,所以Ri两端的电压U1 = 1.2V;那么电阻R2两端的电压:U2=u - Ui=6V - 1.8V=4.8V,因串联电路各处的电流相等,所以,由1=w可得,电阻Ri、R2的阻值之比:U1Ri
7、丁力 1.27 1R2 号U2 4.8V 4故答案为:R1; 03; 1.2; 1: 4o.如图,八根完全一样的电阻丝,电阻值均为R,依次连接构成一个正八边形,连接处接触良好并 形成八个接线柱。任意两个接线柱之间都可以构成一个电阻。现在给你一个电阻值忽略不计的导 线,要求你每次将其中的任意两个接线柱短接,利用上述方法得到的所有电阻中,最大值和最小 值分别是组和左(不包括零电阻)。【解答】解:(1)电路是先串联后并联混联电路,要想使电阻最大就要使两条支路中的电阻相对 保持均衡且最大,共有八个电阻R,先是每条支路4个R串联,如图,在将A、E用导线连接起 来,此时GC间电阻最大,1所以最大值为:Rm
8、ax= (R+R) X2 = 2R;(2)要想使电阻最小就要使两条支路中的电阻不均衡且一个支路最小,先是一条支路上1个R,另一条支路上7个R,然后把7个R的支路短路6个R,就是每个支路1个R并联电阻就最小,所以最小电阻:, 1故答案为:2R; Ro2三.实验探究题(共2小题).学习了并联电路特点和欧姆定律后,科学兴趣小组为研究并联电路总电阻和各分电阻之间的关系,开展了以下探究。实验步骤设计电路,根据电路图连接实物;闭合开关,分别读出电压表和电流表的示数并记录;计算总电阻并填入表格;换用不同规格的电阻重复上述实验。实验次数电阻R1/Q电阻R2/Q电压U/V电流I/A总电阻R/Q1103030.4
9、7.52303030.2153301530.310请你在答题卷中用笔画线代替导线,将实物图连接完整。得出结论并联电路总电阻小于任何一个分电阻。思考讨论请根据影响导体电阻大小的因素解释上述结论。并联后相当于增大了导体的横截面积,在导 体材料、长度、温度不变时,横截面积越大,导体电阻越小。分析表中数据,假设增大其中一个分电阻的阻值,那么总电阻将 增大。【解答】解:根据表中数据可知,电流表量程选择。0.6A,使电流表串联在干路中,两电阻并 联,电压表与电阻并联,如以下图所示:并联后相当于增大了导体的横截面积,在导体材料、长度、温度不变时,横截面积越大,导体 电阻越小。根据表中1、2实验数据可知,当R
10、2的不变,R1的阻值增大时,电路的总电阻变大,因此并联 电路中,增大其中一个分电阻的阻值,那么总电阻会增大。故答案为:如上图所示;并联后相当于增大了导体的横截面积,在导体材料、长度、温度不变 时,横截面积越大,导体电阻越小。增大。10 .为了探究并联电路的电流规律,小薇设计了如下图的电路进行实验。(1)小薇先画出了电路图,请你在图2中用笔画线代替导线分别将导线a、b正确地连接到相应 的接线柱上。(2)小薇先将电流表接在Li所在的支路上,闭合开关后,看到灯L2发光,但灯Li不发光,电 流表的示数为零,电路可能存在的故障是Li或电流表开路。(3)排除故障后,小薇测出通过Li的电流11之后,想测量干
11、路中的电流I,她思考一会儿后, 就在原来已连接好的电路中将导线(即在此题第2小问题完成后的图中)进行改动,请你写出她 具体的操作 将b导线改接到电流表的负接线柱上。(4)干路中的电流如图3所示,可读出:I=L2A.接着她又测出通过L2的电流12,就想根据这 组数据分析得出结论,但同组的小林认为该实验还没有结束,他在表格中记录数据后,他接下来 的具体操作是 换用不同规格的灯泡,测出多组数据,然后得出结论。【解答】解:(1)由电路图可知,灯L1与电流表串联,灯L1与电流表作为一个整体和L2并联,如以下图所示:(3)灯L2发光,但灯Li不发光,电流表的示数为零,说明Li支路不可能短路,只能是断路,即
12、电路可能存在的故障是Li或电流表开路;(4)要电流表测干路电流,那么电流表应串联在干路中,具体的操作:将b导线改接到电流表的负 接线柱上时9图3中电流表的量程为03A,分度值为0.1A,那么干路电流I=L2A;实验中只测量了一组数据,就得出结论,不具有普遍性,为了得出普遍结论,应换用不同规格的 灯泡,测出多组数据,然后得出结论。故答案为:(1)如上图所示;(2) Li或电流表开路;(3)将b导线改接到电流表的负接线柱上;(4) 1.2;换用不同规格的灯泡,测出多组数据,然后得出结论。四.计算题(共1小题)12.如下图,甲为电路的连接情况,Ri=20Q, R2为滑动变阻器,乙为R3的I-U图象,
13、电源电 压保持不变。当Si闭合,S2断开时,假设滑片P在a端,那么电流表示数为0.6A;假设滑片P在b端, 那么电压表示数为8V.求:(1)电源电压。(2)滑动变阻器R2的最大阻值。(3)当Si、S2均闭合,且滑片P在a端时,求电流表的示数。【解答】解:(1)当Si闭合,S2断开时,滑片P在a端,电路为R1的简单电路,电流表测电路中的电流,由 1=,可得,电源电压:U = IaRi=0.6AX20n=12V;(2)当Si闭合,S2断开时,滑片P在b端,R2接入电路的电阻最大,电压表测R2两端的电压, 因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,Ri 两端的电压:Ui=U-U2=12V- 8V=4
14、V,因串联电路中各处的电流相等,所以,电路中的电流:T j U2 Hn 4V 8VIb=/,即=一,Ri20/2 R2解得:R2=40Q;(3)当Si、S2均闭合,且滑片P在a端时,Ri与R3并联,电流表测干路电流,由图乙可知,当R3两端的电压U3 = 6V时 通过的电流l3=0.3A,那么R3的阻值:R3=卷=忌=2。因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,所以,电路中的总电阻:R1R3 200x20。 200+20。TUU,干路电流表的示数:rU _ 12VI= = ion=L2Ao答:(1)电源电压为12V;(2)滑动变阻器R2的最大阻值为40C;(3)当Si、S2均闭合,且滑片P
15、在a端时,电流表的示数为L2A。五.解答题(共3小题)13.如下图电路,电流表Ai测量的是通过灯匕_的电流,电流表A2测量的是通过 干路 的电 流,如果Ai、A2的示数分别是0.1A、0.5A,那么通过灯L2的电流大小为A。【解答】解:由电路图可知,两灯泡并联,电流表Ai测Li支路的电流,电流表A2测干路电流, 因并联电路中干路电流等于各支路的电流之和,所以,通过灯L2的电流:12 = 1 - Ii=0.5A - 0.1A = 0.4Ao故答案为:Li;干路;0.4o.如下图,当开关S闭合时,两只电流表Ai、A2的示数分别如下图,问:(1)电流表Ai、A2使用的量程和读数分别是多少?(2)通过
16、灯泡Li、L2的电流分别是多少?【解答】解:因为并联电路中干路电流等于各支路电流之和;观察接线柱和电流表所在的位置判 断Ai所选用的量程03A, A2选用的量程为00.6A;(1)电流表Ai使用的量程是大量程。3A,其读数是0.8A;电流表A2使用的是小量程00.6A,其读数是0.48A;(2)通过L2的电流是0.48A;;并联电路中干路电流等于各支路电流之和通过灯泡Li的电流为0.8A - 0.48A = 0.32Ao答:(1)电流表Ai、A2使用的量程和读数分别是。3A, 0.8A; 00.6A, 0.48A;(2)通过灯泡Li、L2的电流分别是0.32A和0.48A。14 .小明同学希望
17、通过比拟电路中不同位置的电流表的读数来研究串联电路的电流规律。所接电路 图如图A示,闭合开关后,两电流表指针偏转情况如图B。(1)该同学发现电流表Ai指针偏转较A2小,所以他认为“串联电路电流每流经一个用电器, 电流都会减弱一些二请你指出造成他判断错误的原因:电流表所选量程不同。(2)当小明连接完电路的最后一根导线后,两个灯泡都亮了,小明在连接电路时可能的错误是: 没有断开开关,排除故障后,两灯泡都亮,由于连线较乱,一时无法确定电路是串联还是并联, 以下两种简单判断方法是否可行?请你在表中空格填写“可行”或“不可行”。方法操作现象结论方法是否可行方法1把其中一灯泡从灯座中取 另一灯熄灭两灯一定
18、是串联下方法2把任意一根导线断开两灯熄灭两灯一定是串联(3)小红用如图C电路研究串联电路特点,闭合开关S后,发现灯Li较亮,灯L2较暗。她对 这一现象的解释是:电流从电源正极出发,经过灯L、灯L2,电流逐渐变小,所以灯Li较亮, 灯L2较暗。小亮认为小红解释是错误的,他仅用图中的器材设计了一个实验,根据实验现象就能 说明小红解释是错误的。请你在下面虚线框内画出小亮设计的实验电路图。【解答】解:(1)串联电路中各处的电流相等,当出现电流表A1指针偏转较A2小,说明没有没有注意观察 电流表的量程,两个电流表的量程不一致造成的;(2)当连接完电路的最后一根导线后,两个灯泡都亮了,说明此时电路是通路,
19、连接电路时没有 断开开关;方法1:把其中一个灯泡从灯座上取走,灯座处断路,另一灯熄灭不能工作,说明两灯相互影响, 那么两个灯泡是串联的,方法1可行。方法2:在串联电路中,断开一条导线,所有的用电器都不能工作;在并联电路中,断开干路导 线,所有的用电器也都不能工作;如果断开一根导线,两灯都熄灭,两灯泡即可能是串联的,也 可能是并联,不能根据两灯泡都熄灭判断出两灯泡是串联的,故方法不可行。(3)小红认为“电流从电源正极出发,经过灯Li、灯L2,电流逐渐变小,所以灯Li较亮,灯L2 较暗”,我们可以交换一下这两个灯的位置,让电流先经过灯L2,后经过灯Li,观察两个灯泡的 亮度情况;电路图如下:故答案
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- 4.7 电路 分析 应用 解析
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