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专题7 动态电路分析
考点透视
动态电路是欧姆定律的一个重要应用,中考中,动态电路分析是各个省市每年中考必考的电学题型,主要考查滑动变阻器滑片移动引起的动态电路和开关通断引起的动态电路,结合串并联电路电流、电压的特点、欧姆定律以及电压表和电流表的测量对象一并考查,综合性很强。通过动态电路的分析,能充分反映学生对欧姆定律的掌握情况。
迷津点拨与点对点讲
动态电路是指通过改变滑动变阻器滑片的位置或通过开关的通断改变电路的连接方式,从而导致电路中电阻的变化,进而改变电路中的电流、电压、电功和电功率等电学物理量大小的电路。要对动态电路正确的分析,必须具备以下知识:
(1)串联电路中,电阻串的越多,电阻越大——越串越大;并联电路中,电阻并的越多,电阻越小——越并越小。
(2)不论是串联还是并联电路中,一个电阻变大,总电阻就变大。
(3)串联电路中,电阻越大的,分的电压越大——正比分压;并联电路中,电阻越大的分的电流小——反比分流。
(4)电压表与谁构成一个“圈”就测谁两端的电压,这个“圈”中可以有电流表、闭合的开关,只能有一个用电器或电源,不能既有电源又有用电器。
(5)并联电路各支路电流、用电器互不影响。
一、滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起电路中电学物理量变化的动态电路:
(1)对照电路图或实物图分析电路连接方式(是串联还是并联)。
(2)明确电表测量对象,确定电路中的不变量(如电源电压、定值电阻、额定电压、额定功率)。
(3)明确滑动变阻器滑片移动时电路中相关物理量及电表的变化。
(4)根据串并联电路特点、欧姆定律及电功率相关知识进行分析解答。
1、串联电路中滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起的动态电路:
例题1 (2021湖北恩施)如图所示的电路中,电源电压保持不变,R1为定值电阻且小于R2的最大阻值,闭合开关S后,在滑片从最右端向左移动的过程中,电表均不超过量程,下列分析正确的是( )
A.电流表示数变大,电压表V2示数变大
B.电流表示数变大,电压表V1示数变小
C.电压表V2的示数与电流表示数的乘积先变大后变小
D.电压表V2的示数与电流表示数的乘积保持不变
【答案】C。
【解析】由电路图可知,定值电阻R1、滑动变阻器R2串联,V1测R1的电压,V2测滑动变阻器的电压。在滑片从最右端向左移动的过程中,电阻减小,电路中电流变大,电流表示数变大;根据U=IR可知,定值电阻R1两端的电压变大,即V1的读数变大;由于串联电路两端的电压等于各部分电路两端的电压之和且电源电压不变,所以滑动变阻器两端的电压减小,即V2的示数减小,A、B错误;电压表V2的示数与电流表示数的乘积就是滑动变阻器的功率,当R2=R1时,功率最大,其功率先变大后变小,C正确,D错误。故选C。
【点拨】(1)串联电路中滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起的动态电路的分析思路:
分析顺序:滑动变阻器滑片移动引起局部电阻的变化→电路总电阻的变化→电路总电流的变化→定值电阻电流的变化→定值电阻两端电压、电功率、电功、电热变化→滑动变阻器两端的电压、电功率、电功的变化。
(2)对于物理量的和、差、积、比之间的含义:
①电流表的差(或和)常常等于没有电流表测量支路的电流。
② 电压表与电流表示数的比值通常等于电压表所测电阻的阻值。
③电压表与电流表的积常常等于电压表所测电阻的电功率。
④电压表示数的变化量与电流表示数的变化量比值等于定值电阻的阻值。
对点练:(2021甘肃兰州)如图所示的电路,电源电压恒定不变,R1为定值电阻,闭合开关S,将滑片P从a端向b端移动的过程中,下列说法正确的是( )
A.灯泡L变暗,电压表示数变小,电流表示数变小
B.灯泡L变亮,电压表示数变大,电流表示数变大
C.灯泡L变亮,电压表示数变小,电流表示数变大
D.灯泡L变暗,电压表示数变大,电流表示数变小
【答案】C。
【解析】由图可知,灯泡、R1和R2串联,电流表测量电路中的电流,电压表测量R2两端的电压。将滑片P从a端向b端移动的过程中,变阻器连入电路的电阻变小,电路的总电阻变小,由可知电路中的电流变大,电流表的示数变大,由U=IR可知,定值电阻R和L两端的电压变大;由于串联电路两端的电压等于各部分电路两端的电压之和,所以滑动变阻器两端的电压变小,即电压表示数减小;由P=I2R可知,灯泡的实际功率变大,灯泡变亮。
故选C。
2、并联电路中滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起的动态电路:
例题2 (2021山东枣庄)如图所示,电源电压恒定不变,闭合开关S,当滑片P从变阻器的a点向b点移动的过程中,下列关于电流表A和电压表V示数变化的说法正确的是( )
A.电流表A示数变小,电压表V示数变大 B.电流表A示数变小,电压表V示数不变
C.电流表A示数变大,电压表V示数变小 D.电