高考物理一轮 专题20 串并联电路 电表的改装学案 新课标

2013届高三新课标物理一轮原创精品学案 专题20 串并联电路 电
表的改装
课时安排：2课时
教学目标：1．熟练掌握串并联电路的特点，能够化简电路
2．掌握含容电路的分析与计算
3．掌握电流表、电压表的改装原理，掌握伏安法测电阻的两种解法，并能够分析测量误差
4．掌握滑动变阻器的两种用法
本讲重点：1．串并联电路的特点
2．滑动变阻器的两种用法的选择、伏安法测电阻内外接法的选择
本讲难点：滑动变阻器的两种用法的选择、伏安法测电阻内外接法的选择
考点点拨：1．处理复杂电路的基本方法
2．电压表和电流表的改装原理
3．伏安法测电阻的电路选择
第一课时
（1）串联电路两端的总电压等于各部分电路电压______。

即01U +12U +23U =03U
（2）并联电路的总电压与各支路电压______。

用U 1、U 2、U 3代表图中三个电阻两端的电压，即有1U =2U =3U =U
3、电阻的串联和并联
4、电压表和电流表
常用的电压表和电流表都是由________________________改装而成的。

表头的满偏电流Ig 、内阻R g 和满偏电压U g 。

（1）满偏电流I g ：表头指针偏转到最大刻度时的电流叫表头的___________，用I g 表示。

（2）表头的内阻R g ：表头线圈的电阻叫做表头的_______，用R g 表示。

［说明］每个表头都有它的满偏电流I g 和内阻R g ，R g 和I g 是表头的两个重要参数。

（3）表头通过满偏电流时，加在它两端的电压，这个电压值叫____________，用U g 表示。

满偏电流I g 、内阻R g 、满偏电压U g 三者之间的关系为：_____________
表头G 的满偏电压U g 和满偏电流I g 一般都比较小，测量较大的电压和较大的电流时，需要把小量程的表头G 加以改装。

电流表改装成电压表时，要_____一个适当的分压电阻，电流表改装成大量程电流表时，要_____一个适当的分流电阻。

下面是改装的原理图。

（二）重难点阐释
1．电流表改装成电压表
方法：串联一个分压电阻R ，如图所示，若量程扩大n 倍，即n =g
U U ，
则根据分压原理，需串联的电阻值g g g
R R n R U U R )1(-==
，故量程扩大的倍数越高，串联的电阻值越大。

3．用伏安法测电阻的两种连接方式：
用图甲所示电路测R x 阻值时，电压表示数为R x 两端电压，电流表示数为通过R x 的电流，I
U R x =，实际电流表示数为I R +I V 。

测得R x 值比真值小。

当R v 值越大，I v 越小，电流表示数越接近I R ，当R V >>R x 时，测量值R x 比较准值。

这种接法（电流表外
接法）适宜测量 较小 电阻。

（填写较大或较小） 用图乙所示电路，测R x 值时，当R x >>R A 时，测量值比较准确。

这种
接法[电流表内接法]适宜测量
较大 电阻。

（填写较大或较小）
二、高考要点精析
（一）处理复杂电路的基本方法
☆考点点拨
处理复杂电路，关键是画出等效电路。

对复杂电路分析，一般情况下用等势点法比较方便简洁。

（1）凡用导线直接连接的各点的电势必相等（包括用不计电阻的电流表连接的点）。

（2）在外电路，沿着电流方向电势降低。

（3）凡接在同样两个等势点上的电器为并联关系。

（4）不加声明的情况下，不考虑电表对电路的影响。

【例1】如图是一个电路的一部分，其中R 1=5Ω，R 2=1Ω，R 3=3Ω，I 1=0.2A ，I 2=0.1A ，那么电流表测得的电流为（ ）
A ．0.2 A ，方向向右
B ．0.15A ，方向向左
C ．0.2 A ，方向向左
D ．0.3A ，方向间右
解析：由图示电流方向可计算出R 1和R 2两端电势降 U 1=1.0V ，
甲
乙
U 2=0.1V ，电势左高右低，比较U 1，U 2可判定R 3两端电势下高上低，U 3=0.9V ，通过R 3中的电流I 3=U 3/R 3=0.3A 的电流，向上流，由图可知R 3上电流由I 2和 I A 共同提供的，I A =0.2A ，方向向左。

答案：C
点评：电势的高低是判断电流方向的基本方法。

因为U 1>U 2，所以 R 3
两端电势下端比上端高。

☆考点精炼
1．如图所示的电路中，各个电阻都是2Ω，电流表内阻不计，在
B 、
C 两点间加6V 电压时，电流表的读数是________。

【例2】表头（G ）改装成双量程电压表：
如图所示，有一个表头G ，满偏电流为I g =1 mA ，内阻R g = 100 Ω，用它改装为有5 V 和50 V 两种量程的电压表，求R 1、R 2的阻值各为多大？
答案：R 1=4.9 k Ω，R 2=49.9 k Ω
解析：当公共端与5 V 端接入被测电路时，量程为U 1=5 V ，当公共
端与50 V 端接入被测电路时，量程为U 2=50 V.
由串联电路的电压分配关系可知：
R 1=)10010
15(31-⨯=--g g R I U Ω=4900 Ω=4.9 k Ω R 2=
)10010150(32-⨯=--g g R I U =49900 Ω=49.9 k Ω
第二课时
（三）伏安法测电阻的电路选择
☆考点点拨
（1）伏安法测电阻的两种电路形式（如图所
示）
（2）实验电路（电流表内外接法）的选择
测量未知电阻的原理是R =I
U ，由于测量所需的电表实际上是非理想的，所以在测量未知电阻两端电压U 和通过的电流I 时，必然存在误差，即系统误差，要在实际测量中有效地减少这种由于电表测量所引起的系统误差，必须依照以下原则：（1）若A x R R ＞x
V R R ，一般选电流表的内接法。

如图（a ）所示。

由于该电路中，电压表的读数U 表示被测电阻R x 与电流表A 串联后的总电压，电流表的读数I 表示通过本身和R x 的电流，所以使用该电路所测电阻R 测=
I U =R x ＋R A ，比真实值R x 大了R A ，相对误差
a =x A x x
R R R R R =-测（2）若A x R R ＜x
V R R ，一般选电流表外接法。

如图（b ）所示。

由于该电路中电压表的读数U 表示R x 两端电压，电流表的读数I 表示通过R ｘ与R V 并联电路的总电流，所以使用该电流所测电阻R 测=x
V x V R R R R I U +=也比真实值R x 略小些，相对误差a =x
V V x x
R R R R R R +=-测.
☆考点精炼
4．用伏安法测电阻时有如图所示的甲、乙两种接法，
下面说法中正确的是（ ）
A ．当R x ＜＜R A 时，用甲种接法误差较小，当R x ＞＞
R A 时，用乙种接法误差较小
B ．当R x ＞＞R A 时，用甲种接法误差较小，当R x ＜＜
R A 时，用乙种接法误差较小
C ．当R x ＜＜R A 时，用甲种接法误差较小，当R x ＞＞R v 时，用乙种接法误差较小
D ．当R x ＞＞R v 时，用甲种接法误差较小，当R x ＜＜R A 时，用乙种接法误差较小
5.用伏安法测未知电阻R x 时，若不知R x 的大约数值，为了选择正确的电流表接法以减小误差，可将仪器如图所示接好，只空出一个电压表的一个接头K ，然后将K 分别与a ，b 接触
一下，观察电压表和电流表示数变化情况，则（）
A.若电流表示数有显著变化，K应按a
B.若电流表示数有显著变化，K应按b
C.若电压表示数有显著变化，K应按a
D.若电压表示数有显著变化，K应按b
考点精炼参考答案
三、考点落实训练
2．伏特表V1、V2是由完全相同的两个电流表改装而成的，V1的量程是5 V，V2的量程是15 V，为了测量5 V~10 V的电压，把两表串联使用，则有( )
A．两表指针偏转的角度相等，但读数不等
B．两表读数不等，指针偏角也不等
C．指针偏角不等，其大小与两表的量程成正比
D．两表读数不等，其数值与两表的量程成正比
6．某学生在研究串联电路电压特点时，接成如图所示电路，接通K后，他将高内阻的电压表并联在A、C两点间时，电压表读数为U；当并联在A、B两点间时，电压表读数也为U；当并联在B、C两点间时，电压表读数为零，则出现此种情况的原因可
能是（）（R1、R2阻值相差不大）
A．AB段断路
B．BC段断路
C．AB段短路
D．BC段短路
10．用电压表测量某段电路的两端电压时，其读数为8V，如果这段电路两端电压不变，将4500Ω的电阻与电压表串联后再测其电压，结果示数为5V，则电压表内阻为________Ω。

11．某电路两端电压不变，当电阻增至30Ω时电流降为原来的4／5，则电路原来的电阻为
_________Ω。

12．如图所示，电源可提供U =6 V 的恒定电压，R
0为定值电阻，
某同学实验时误将一电流表（内阻忽略）并联于R x 两端，其示数
为2 A ，当将电流表换成电压表（内阻无限大）后，示数为3V ，
则R x 的阻值为_______Ω.
13．将阻值为16Ω的均匀电阻丝变成一闭合圆环，在圆环上取Q 为
固定点，P 为滑键，构成一圆形滑动变阻器，如图1—28—8所示，
要使Q 、P 间的电阻先后为4 Ω和3 Ω，则对应的θ角应分别是
_______和_______.
14．甲、乙两地相距6 km ，两地间架设两条电阻都是6 Ω的导线.
当两条导线在甲、乙两地间的某处发生短路时，接在甲地的电压表，
如图所示，读数为6 V ，电流表的读数为1.2 A ，则发生短路处距甲
考点落实训练参考答案
1．ABC （实际中的电压表接在电路中可以看成一个电阻，其表的示数则为这个电阻两端的电压，结合电源两端电压不变进行分析，可知ABC 正确。

）
2．AD （根据串联电路的电流相等特点可知，两表指针偏转角相同，但是相同的偏角所表示的电压的数值不同。

）
3．B （若R 1变小，则有R AB ＜R BC ；若R 2变小，则导致R AB ＞R BC ；若R 3变大或变小，则)BC AB R R
4．D
5．C
6．AD
7．A
8．大于等于大于等于
9．1.8V、2/3A
10．7 500
11．24
12．3
点评：本题将力与电综合在一起，将测力学量转化为测电学量，设题新颖，联系实际。

抓住F变化→θ变化→R有变化→I变化，一系列因果关系是解题的思路。