版块17 电功率 专题17-4 动态电路问题 （教师版） 初中物理尖子生自主招生培优讲义83讲

专题17-4 动态电路问题 知识·解读 一、解题步骤 1、识别电路，确定电路类型，分析各用电器的串并联情况。复杂电路可以画等效电路图 分析。画等效电路图时电流表可视为导线，电压表可看作断路，直接去掉； 2、判断电表的测量对象：串联电路只需判断电压表，并联电路只需判断电流表； 3、动态分析：分析各个物理量的变化情况。 (1)串联电路分析思路：先电流后电压、先整体后部分； (2)并联电路分析思路：先电压后电流，先支路后干路。 二、基本方法 1、程序法： 基本思路是“部分→整体→部分”，即从阻值变化部分入手，由串、并联规律判断R 总的变化情况，再由欧姆定律判断总和U 总的变化情况，最后由部分电路欧姆定律确定 各部分的变化情况： 如：R 局↑（↓）→R 总↑（↓）→总↓（↑）→U 定↓（↑）→分、U 分、P 分的变化情况。 2、结论法： 根据“串反并同”结论来判断： （1）若电路中某电阻（或电器）与电阻Rx串联，则U、、P 均与电阻Rx的变化趋势相反； （2）若电路中某电阻（或电器）与电阻Rx并联，则U、、P 均与电阻Rx的变化趋势相同 （注意：初中范围内此结论不适合于单纯并联的电路，也就是说，此结论适合于串联电 路和混联电路）。 三、分析小技巧 1、电流表可视为导线，电压表可看作断路。 2、多个仪表时，一个一个单独分析。 3、元件断路或短路时可去掉。 4、同一根导线各处接线效果等同。 5、串联电路一般先分析电流，并联电路一般先分析电压。 第 1 页 / 共 17 页 典例·解读 类型一、开关通断引起的动态电路分析1——串联 例1、如图所示，灯泡L1和L2(灯泡中只要有电流就能发光)相同， 电源电压小于灯泡的额定电压，且保持不变，开关S 由闭合到 断开，电路中( ) 、L1变亮，电压表示数变小 B、L1变暗，电流表示数变大 、L2亮起来，电压表示数变大 D L2亮起来，电流表示数变小 【答】 D 【解析】开关S 闭合时，电路为灯泡L1的简单电路，L2被短路，电压表测电源的电压，电流表测电路 中的电流；当开关S 断开时，灯泡L1与L2串联，电压表测灯泡L1两端的电压，电流表测串 联电路中的电流，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以电路中的总电阻变大，电源 电压保持不变，由＝可知，电路中的电流变小，电流表示数变小，灯泡L1变暗、L2亮起来， 由串联电路电压规律可知，电压表示数变小，故、B、错误，D 正确．故选D 类型一、开关通断引起的动态电路分析2——并联 例2、如图所示，电源两端的电压恒定，闭合开关S1，小灯泡发光，再闭合开关S2， 则( ) 、小灯泡变亮 B、电流表示数变小 、电压表示数不变 D、电路的总电阻变大 【答】 【解析】闭合开关S1，电路为小灯泡的简单电路，小灯泡发光，电流表测小灯泡的电流，再闭合开关 S2，小灯泡与电阻并联，电流表测干路电流．因并联电路支路互不影响，故小灯泡的亮度不 变，错误；根据并联电路电流的规律，电流表示数变大，B 错误；电压表始终测电源电压， 示数不变，正确；根据并联总电阻小于其中任一电阻，故并联后的电阻变小，D 错误．故选 类型二、滑动变阻器滑片移动引起的动态电路分析 例3、如图所示，电源电压保持不变，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，闭合S，当R2的 滑片P 向右滑动的过程中，下列说法正确的是( ) 、电压表 的示数变大 B、电流表 的示数变小 、电压表 的示数与电流表 的示数乘积变大 第 2 页 / 共 17 页 D、电压表 的示数与电流表 的示数比值变大 【答】 D 【解析】由电路图可知，两电阻并联，电流表 测通过R1的电流，电流表 测干路电流，电压表测 电源电压，电压表示数保持不变，错误；根据并联电路各支路互不影响，故通过R1的电流 大小不变，即电流表 的示数不变，B 错误；电压表 的示数与电流表 的示数的乘积不变， 错误；当R2的滑片P 向右滑动的过程中，滑动变阻器连入电路中的电阻变大，由欧姆定律， 通过滑动变阻器的电流变小，根据并联电路电流的规律， 示数变小，而电压表示数不变， 故电压表 的示数与电流表 的示数的比值变大，D 正确．故选D 例4、如图所示电路，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P 从端向b 端移 动过程中，示数减小的电表是________(选填“ ”“ ”或“ ”)， 电路的总功率________(选填“增大”“减小”或“不变”)． 【答】 ；增大 【解析】由电路图可知，滑动变阻器R1与定值电阻R2组成串联电路，电压表 测滑动变阻器R1两端 的电压，电压表 测定值电阻R2两端的电压，即电流表 测电路电流，当滑片P 从端向b 端移动过程中，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，从而使电路中的总电阻变小，而电源电 压不变，由欧姆定律＝可知，电路中的电流增大，电流表 的示数增大，由P＝U 可知，电 路的总功率增大，由U＝R 可知，定值电阻R2两端的电压增大，即电压表 示数变大，因为 串联电路的分压作用，所以滑动变阻器两端电压变小，即电压表 示数变小． 类型三、敏感电阻的变化引起的动态电路分析 例5、某同学设计的煤气检测电路如图所示，电源电压不变，R 为定值电阻，Q 为气敏元 件，其阻值随煤气浓度的升高而增大．闭合开关S，当煤气浓度升高时，下列判断正确 的是( ) 、电流表示数变小，输出信号电压Ub变大 B、电流表示数变大，输出信号电压Ub变大 、电流表示数变小，输出信号电压Ub不变 D、电流表示数变大，输出信号电压Ub减小 第 3 页 / 共 17 页 【答】 【解析】由电路图知，R 与Q 串联，电流表测电路中电流，输出信号电压Ub即气敏元件的电压，当 煤气浓度升高时，气敏元件Q 的阻值变大，则它与定值电阻R 组成的串联电路的总电阻变大， 在电源电压一定的条件下，根据欧姆定律＝可知，电路中的电流减小，即电流表的示数减小， B、D 错误；由公式U＝R 可知，通过定值电阻的电流减小，则定值电阻两端的电压减小， 相应的气敏元件Q 两端的电压增大，正确、错误，即输出信号电压Ub增大．故选 例6、在中学生创新大赛中，某初中参赛小组设计了一种测定风力的装置(如图甲)，迎风 板与压敏电阻Rx连接，工作时迎风板总是正对风吹来的方向，压敏电阻的阻值随风力 变化图像如图乙，则( ) 、当风力增大时，电流表示数增大 B、当风力增大时，电压表示数减小 、当风力增大时，电压表与电流表示数比值增大 D、当风力减小时，电压表与电流表示数比值增大 【答】 【解析】由甲电路图可知，R 与Rx串联，电压表测R 两端的电压，电流表测量电路的电流，由图乙可 知，风力增大时，Rx的阻值减小，电路中的总电阻减小，由＝可知，电路中的电流增大，即 电流表示数增大，由U＝R 可知，R 两端的电压增大，即电压表的示数增大，正确，B 错误 根据R＝知电压表与电流表示数比值等于定值电阻R 的阻值，则该比值不变，错误； 当风力减小时，电压表与电流表示数比值仍为定值电阻R 的阻值，即电压表与电流表示数比 值不变，D 错误．故选 例7、如图甲是某酒精浓度检测仪的原理图．电源电 压保持不变，R1 为定值电阻，R2 为酒精气体敏感 电阻，它的阻值随酒精气体浓度的变化曲线如图 乙所示．闭合开关，驾驶员呼出的气体中酒精浓 度越大，R2的阻值________，电压表示数________．当电压表示数达到一定值时，检 测仪发出报警信号． 【答】越小； 越大 【解析】由乙图可知，R2随酒精气体的浓度的增大而减小，当驾驶员呼出的气体中酒精浓度越大，R2 的阻值越小；由甲图可知，R1与R2串联接入电路，电压表测R1两端电压，根据欧姆定律， 电路中电流变大，由于R1为定值电阻，则R1两端电压变大，即电压表的示数变大． 第 4 页 / 共 17 页 类型四、混联电路中的动态问题 例8、（多选）如图所示的电路，电源电压不变。闭合开关S，将滑动变阻器的 滑片P 从中点滑到b 端，不计温度对灯丝电阻的影响。则下列说法正确的是 ( ) 、电路总电阻变小 B、灯L 变暗 、R1的电功率变大 D、R2的电压变化量小于变阻器的电压变化量 【答】BD 【解析】方法一：程序法 由电路图可知， R2与滑动变阻器串联后与R1并联，它们再与灯泡L 串联，因无论是串联电 路还是并联电路中一个电阻的阻值增大时电路中的总电阻增大，所以，将滑动变阻器的滑片 P 从中点滑到b 端，接入电路中的电阻变大，电路中的总电阻变大，故不正确； 由 可知，电路中的电流变小，灯泡两端的电压变小，因P=U，且灯泡的亮暗取决于实 际功率的大小，所以，灯泡的实际功率变小，灯泡变暗，故B 正确； 因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，并联部分两端的电压变大，由 和P=U 可知，R1支路的电流变大，R1的电功率变大，故正确； 因并联电路中干路电流等于各支路两端电流之和，所以，干路电流变小，R1支路的电流增大 时，R2支路的电流变小，R2两端的电压变小，因并联部分两端的电压变大，R2两端的电压 变小，则变阻器两端的电压增大，且R2的电压变化量小于变阻器的电压变化量，故D 正确． 故选BD． 方法二：结论法 根据“串反并同”结论，灯泡L 与滑动变阻器串联，滑动变阻器电阻变大，灯的功率P 与滑动 变阻器变化趋势相反，故变暗，B 正确；R1与滑动变阻器并联，故R1的功率变化趋势与滑 培优·训练 一、选择题 1、如图所示电路，电源电压保持不变，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P 向右移动过程 中( ) 、电压表 的示数不变 B、电流表 的示数变大 、小灯泡的亮度变暗 第 5 页 / 共 17 页 D、电路的总功率变大 2、如图所示，电源电压U 为10 V 并保持不变，滑动变阻器规格为“20 Ω 1 ”．闭合开 关S，当滑片P 移至最左端时，灯泡正常发光，电流表示数为05 ；当滑片P 移至中点 时，电流表示数为04 ．则( ) 、电路消耗的最小功率为25 B、滑片P 在中点时，灯泡消耗的功率为24 、滑片P 在中点时，灯泡消耗的功率为32 D、滑片P 在最左端时，2 m 内电流通过灯泡所做的功为10 3、如图所示电路中，电源电压不变．闭合开关后，当滑片P 在某一端点时，电流表示数 为03 ，小灯泡消耗的功率为09 ；当滑片P 移至中点时，电压表示数变化了2 V，此 时小灯泡恰好正常发光，且消耗的功率为2 ．下列说法正确的是( ) 、小灯泡正常发光时的电阻为10 Ω B、滑动变阻器的最大阻值为30 Ω 、电源电压为8 V D、滑片P 在最右端时，滑动变阻器消耗的功率为18 4、如图所示，小灯泡L 标有“6 V 3 ”字样(不计温度对灯丝电阻的影响)，当S 闭合， 滑动变阻器滑片P 在最左端时，小灯泡L 正常发光；当S 闭合，S1断开，滑动变阻器 滑片P 在中点时，电流表的示数为02 ，下列说法正确的是( ) 、电源电压为9 V B、滑动变阻器的最大阻值为18 Ω 、调节电路元件，可使电压表达到的最大值为45 V D、电路的最小功率与最大功率之比为3∶16 5、如图所示，电源电压6 V 保持不变，定值电阻R1标有“10 Ω 05 ”字样，滑动变阻 器R2标有“20 Ω 1 ”字样，电流表量程为0～06 ，电压表量程为0～3 V，闭合开 关S，下列做法能够保证电路安全的是( ) 、电路中电流不超过06 B、R1两端电压不超过3 V 、滑动变阻器连入电路的阻值在10～20 Ω 范围内变化 D、电路的总功率在18～3 范围内变化 6、如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，闭合S1断开S2，S3接，将滑动变阻器的滑 片从最右端滑动到最左端时，灯泡L 正常发光，再闭合S2断开S1, S3接b, 将滑动变阻 器的滑片从最右端向左滑动到某一位置，两次实验中，分别绘制出电 流表与电压表示 第 6 页 / 共 17 页 数变化关系的图像如图乙所示．下列说法正确的是( ) 、电源电压为12 V B、灯泡的额定功率为20 、闭合S1断开S2，S3接时，灯泡L 的最小功率为6 D、滑动变阻器R2的最大阻值为20 Ω 甲 乙 甲 乙 第6 题图 第7 题图 7、甲图是小灯泡L 和电阻R 的－U 图像．将小灯泡L 和电阻R 接入乙图所示电路中，只 闭合开关S1时，小灯泡L 的实际功率为1 ．下列说法错误的是( ) 、只闭合开关S1时，小灯泡L 的电阻为4 Ω B、再闭合开关S2时，电流表示数增加02 、再闭合开关S2时，电路总功率为14 D、再闭合开关S2后，在1 m 内电阻R 产生的热量为24 8、如图所示，电路中电源电压保持不变，小灯泡标有“3 V 15 ”字样，不考虑灯泡电阻 随温度的变化，滑动变阻器R 的最大阻值为24 Ω，电流表量程为0～06 ，电压表量程为 0～3 V．当开关S 闭合后，滑动变阻器R 接入电路的电阻为3 Ω 时小灯泡正常发光．为了 保证电路安全，小灯泡电压不超过额定电压，两电表的示数均不超过所选量程．下列说法 中( ) ①电源电压为45 V ②变阻器接入电路的阻值范围是3～12 Ω ③小灯的最小功率为0135 ④电路的最大功率225 、只有①③正确 B、只有①②正确 、只有①②④正确 D、①②③④都正确 9、如图所示，是创新小组设计的汽车油量显示仪的电路原理图，其中电源电压恒为6 V， 定值电阻R0为5 Ω，油量表实质量程是0～3 V 的电压表．R 为压敏电阻，其阻值与油 箱中油量的关系如下表所示．下列说法正确的是( ) 第 7 页 / 共 17 页 油量V/L 0 10 20 30 40 压敏电阻R/Ω 25 20 15 10 5 油箱油量增多时，压敏电阻R 的阻值变大 B 电压表示数为3 V 时，油箱中的油量为50 L 油箱中的油量为20 L 时，R0两端的电压为15 V D 油箱中油量减少时，电路消耗电能的总功率变大 10、如图甲是一个电加热器的工作原理图，其中R1和R2是阻值不变的发热电阻；图乙是 它的部分参数．当电加热器正常工作时，下列说法正确的是( ) 甲 乙 只闭合开关S，加热器的功率为990 B 开关S 闭合，S1由断开到闭合，电路中电流变大，R2的功率变小 加热器在保温状态下工作5 m，产生33×104 的热量 D 电阻R1与R2的阻值之比为 3∶8 11、如图所示电路，电源电压恒为45 V，定值电阻R0的阻值为10 Ω，滑动变阻器的最 大阻值为30 Ω，电阻箱Rx最大阻值为9999 Ω，电流表量程为0～06 ，电压表量程 为0～3 V．闭合开关S，下列说法正确的是( ) S1、S2均向左闭合，Rx允许接入电路的最大阻值为20 Ω B S1、S2均向右闭合，电路允许消耗的最大功率为27 S1向左、S2向右闭合，Rx允许接入电路的最大阻值为60 Ω D S1向右、S2向左闭合，只调Rx使电流表示数减半后其阻值一定大于原来的2 倍 12、如图所示电路中，电源电压不变，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器(、b 为其两端点)． 闭合开关S，当滑片P 在某一端点时，电流表示数为01 ，R2消耗的电功率 为1 ；当滑片P 移动至某一位置时，电流表示数为03 ，R2消耗的电功率为 18 ．则当滑片P 从移到b 的过程中( ) ．电流表示数变化了06 B．电压表示数变化了4 V ．R1消耗的电功率变化了5 D．电路消耗的总功率变化了6 13、小灯泡L 的额定电压为3 V，它的－U 图像如图甲所示．把小灯泡接入如图乙所示的 电路中，先将滑动变阻器的滑片P 移至B 端，闭合开关S，电压表示数为15 V；再将 第 8 页 / 共 17 页 滑片P 向左移动直到电压表示数为3 V．已知电源电压恒定，滑动变阻器的铭牌标有 “10 Ω 2 ”．下列说法中错误的是( ) ．电源电压为45 V B．小灯泡的额定功率为15 ．小灯泡正常发光时，滑动变阻器消耗的电功率为125 D．小灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的阻值为3 Ω 14、如图所示，电源电压不变，下列说法正确的是（ ） 、只闭合S1， 将P 向左移动，电流表示数变小，电压表示数变大 B、闭合S1、S2， 断开S3， 将P 向左移动，R1消耗的功率增大 、开关都闭合，将P 向左移动，电压表的示数为零，电流表示数变小 D、开关都闭合，将P 向左移动，L 消耗的功率不变，R2消耗的功率变小 15、风速表由电压表改装而成，R 为定值电阻，探头和金属杆与滑动 变阻器的滑片P 相连，当风吹过探头时，由于探头上、下表面空气 流速不同，探头将带动滑片P 上、下移动．当风速变大时( ) 、探头向下运动，电压表示数变小 B、探头向上运动，电压表示数变小 、探头向下运动，电压表示数变大 D、探头向上运动，电压表示数变大 16、如图所示是某电子秤的结构示意图，其中P 是一个可以紧贴B 滑动的金属滑片，S 为 自动控制开关。闭合开关S，秤盘内不放物体时，电子秤刻度表示 数为0；在秤盘内放入物体时，就可以从电子秤刻度表上读出该物 体的质量;当被测物体的质量超过电子秤量程时，开关S 自动断开， 电子秤无示数。则下列判断正确的是 ( ) 、电子秤的刻度表是一个电流表，它的示数越小说明所称物体质量越 大 B、电子秤的刻度表是一个电压表，它的示数越大说明所称物体质量越大 、电子秤的B 部分是一个滑动变阻器，且端为绝缘体 D、电子秤所称物体的质量越大;消耗的电能越少 17、（多选）如图所示的电路，电源电压不变。闭合开关S，在将滑动变阻器的滑片P 从 b 端向中点移动的过程中（RP 表示滑动变阻器连入电路的阻值），下列说法 正确的是（ ） 、电压表的示数保持不变 B、电流表的示数逐渐变小 第 9 页 / 共 17 页 、电阻RP 的电功率逐渐变大 D、电压表的示数与RP 的比值逐渐变小 18、（多选）如图所示的电路，电源电压不变．闭合开关S，将滑动变阻 器的滑片P 从中点滑到b 端．下列说法正确的是（ ） 、电流表的示数变大 B、R2的功率变大 、电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值不变 D、R1电流的变化量大于滑动变阻器电流的变化量 19、（多选）如图所示的电路，电源电压不变．闭合开关S， 将滑动变阻器的滑片P 从中点滑到b 端，不计温度对灯丝电 阻的影响．则下列说法正确的是( ) 、灯L 变暗 B、电路总电阻变小 、R1的电功率变大 DR2的电压变化量小于变阻器的电压变化量 20、（多选）如图所示的电路，电源电压不变．闭合