动态电路分析一直是中考(学业水平考试)的考查重点,一般在选择题和填空题中考查,有时也会出现在计算题中。主要考查的方式是:滑动变阻器和开关引起的电表示数变化,有时也会涉及灯泡亮度变化。
类型1,如下图所示电路,电源电压保持不变,闭合开关S。当滑动变阻器的滑片P向右滑动时,电压表的示数U与电流表的示数I变化情况正确的是( )
A.U变大,I变小
B.U变小,I变大
C.U变大,I变大
D.U变小,I变小
类型2,如下图所示电路,电源电压保持不变,R1、R2、R3为定值电阻,开关S1、S2都闭合时,电流表A与电压表V1、V2均有示数,断开开关S2,( )
A.电流表A示数变大,电压表V1示数变大
B.电流表A示数变小,电压表V2示数变小
C.电压表V1示数与电流表A示数的比值变大
D.电压表V2示数与电流表A示数的比值变大
这两个例题展现了初中物理对动态电路的分析也就这两种题型。下面我们一一来进行分析。
1、滑动变阻器引起的动态电路分析
例1,如下图所示电路,电源电压保持不变,闭合开关S。当滑动变阻器的滑片P向右滑动时,电压表的示数U与电流表的示数I变化情况正确的是( )
A.U变大,I变小
B.U变小,I变大
C.U变大,I变大
D.U变小,I变小
【解析】例题1中,对电路进行分析,电阻R与R0串联,电流表测串联电路的电流,电压表测R两端的电压。当闭合开关S,滑动变阻器R0的滑片P向右移动,滑动变阻器接入电路中的电阻变大,由串联电路的电阻关系R总=R+R0得到总电阻R总变大;再根据I=U/R总可知,电路中的电流变小,故B、C选项错误;而定值电阻R两端的电压UR=IR,由于R不变,电流I变小,所以UR变小,故A选项错误,选择D选项。
例2,如下图所示,电源电压保持不变,当闭合开关后,滑动变阻器的滑片向右移动的过程中,下列说法正确的是( )
A.电压表V1示数变大,电流表A示数变小
B.电压表V2示数变大,电流表A示数变大
C.电压表V1示数和电流表A示数的乘积不变
D.电压表V2示数和电流表A示数的比值变大
【解析】由电路图可知,定值电阻R1与滑动变阻器R2组成串联电路,电流表测串联电路中的电流,电压表V1测总电压(或电源电压),电压表V2测滑动变阻器R2两端的电压。当滑片P向右移动的过程中,R2接入电路的电阻变大,从而导致串联电路的总电阻(R总)变大,由欧姆定律I=U/R总可知,电路中的电流减小,即电流表的示数变小,所以选项B是错误的。又由于电源电压不变,所以电压表V1的示数不变,选项A也是错误的;电压表V1的示数不变,电流表A的示数变小,所以电压表V1示数和电流表A示数的乘积变小,选项C错误。而电压表V2和电流表A的示数的比值等于R2的阻值,因为滑片P向右移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变大,所以比值(R2)也变大,故选D。
例3,如下图所示,电源电压不变,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,有关电表的示数变化说法正确的是 ( )
A.电压表V示数变大,电流表A示数变小
B.电压表V示数不变,电流表A1示数变大
C.电压表V示数不变,电流表A示数变小
D.电压表V示数变小,电流表A1示数变小
【解析】先使用“去表法”分析电路,灯泡L1与滑动变阻器R并联,电流表A测干路,A1测R,电压表V测并联电路两端的电压。当开关S闭合,滑片P向右移动时,滑动变阻器的电阻R增大,由于电源电压不变,根据并联电路电压的特点(U=U1=U2)可知,电压表示数不变,因此A、D选项错误;而通过R的电流(I=U/R)变小,所以干路电流(I=I1+I2)也变小。故选C。
以上三个例题涉及到串联、并联电路中滑动变阻器引起的电表示数及灯泡亮度的变化。对于初中的这种类型的动态电路,可以按照此模式举一反三,即可快速进行分析。
要点如下四条:
①分析初始电路的连接方式(串联或并联);
②分析确定各电表所测对象;
③移动滑动变阻器的滑片后,判断连入电路中的变阻器电阻大小的变化;
④结合电源电压不变,定值电阻不变和用电器(灯泡)电阻不变,并根据串、并联电路中电流、电压特点及欧姆定律确定电表示数的变化情况,进行相关物理量大小变化的分析。
练习1,如图所示电路,电源电压保持不变,当开关S闭合,滑动变阻器的滑片P向右移动时 ( )
A.电压表V示数变大,灯泡变暗
B.电压表V示数变小,灯泡变亮
C.电流表A示数变小,灯泡变亮
D.电流表A示数不变,灯泡变暗
练习2,如图1所示的电路,电源电压保持不变,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片向右滑动时,下列分析正确的是( )
A.灯泡变亮,电流表的示数变大
B.灯泡变暗,电流表的示数变小
C.灯泡亮度不变,电流表的示数变大
D.灯泡亮度不变,电流表的示数变小
练习3,如图所示电路中。电源电压保持不变。闭合电键S后,当滑动变阻器滑片P向右移动时,电流表A的示数将,电压表V1的示数,电压表V2的示数(选填“变小”、“不变”或“变大”)。
练习4,如图所示电路中,闭合电键S,滑动变阻器的滑片P向左移动时,电流表的示数将( )
A.变大
B.变小
C.不变
D.先变小后变大
2、开关通断引起的动态电路分析
例4,如下图所示电路,电源电压保持不变,R1、R2、R3为定值电阻,开关S1、S2都闭合时,电流表A与电压表V1、V2均有示数,断开开关S2,( )
A.电流表A示数变大,电压表V1示数变大
B.电流表A示数变小,电压表V2示数变小
C.电压表V1示数与电流表A示数的比值变大
D.电压表V2示数与电流表A示数的比值变大
【解析】(1)开关S1、S2都闭合时,R1被短路,R2、R3串联,电流表A测串联电路的电流,电压表V1、V2都测R2两端的电压;
(2)断开开关S2(S1还处于闭合状态),R1、R2、R3串联,电流表A测串联电路的电流,电压表V1测R2两端的电压,电压表V2测R1、R2串联后两端的电压;
(3)根据欧姆定律分析判断,开关S1、S2都闭合时,电路中的电流I=U/(R2+R3),R2两端的电压U1=U2=IR2=UR2/(R2+R3);开关S1闭合、S2断开时,电路中的电流I'=U/(R1+R2+R3),U1'=I'R2=UR2/(R1+R2+R3),U2'=I'(R1+R2)=U(R1+R2)/(R1+R2+R3);
根据上述分析可知,开关S2断开前后:I>I',U1>U1',U2
开关S2断开前,电压表V2示数与电流表A示数的比值等于R1的阻值,S2断开后,电压表V2示数与电流表A示数的比值等于R1+R2的阻值,因此其比值变大,故选D选项。
此题过程虽然繁杂,但是我们只要抓住以下几个要点来分析,也会感觉很简单的。
开关通断引起的动态电路分析
①可以画出初始电路的等效电路图(可以直接分析出电路连接方式也可不画);分析初始电路的连接方式及电表所测对象,列出题目中所要对比的量的关系
②画出开关变化后电路的等效电路图;再分析开关变化后电路的连接方式及电表所测对象,列出题目所要对比的量的关系
③将①和②步所得进行比较(一般会用到比值法和加减法)来判断各物理量的变化情况。
练习5,如图所示电路中,电键S由断开到闭合,电流表、电压表的示数的变化情况是( )
A.电流表示数增大,电压表示数增大
B.电流表示数增大,电压表示数不变
C.电流表示数增大,电压表示数减小
D.电流表示数减小,电压表示数增大
练习6,如图所示电路中。电源电压保持不变。当电键S由断开到闭合时,电流表的示数将,电压表的示数将。(选填“变小”、“不变”或“变大”)
练习7,如图所示电路中,电源电压保持不变,当开关S由断开到闭合时,电流表的示数将,电压表与电流表示数的比值将。(选填“变小”、“不变”或“变大”)。
练习8,如图所示电路中,当电键S由断开到闭合时,电流表的示数将( )
A.变大
B.变小
C.不变
D.先变小后变大
到此,本文要讲述的内容结束,勤加练习,一定能有所收获的。