第18.6讲：动态电路分析的取值范围和极值问题【教材为纲·探题源】-2024年中考一轮复习讲义

第18-6讲动态电路分析的取值范围和极值问题 知识点1：动态电路分析的类型 在初中物理电学中，电路中因为某处电路发生了变化，导致电路中的电流及电压的变化，或是电流表及电压表的示数发生了变化，我们称之为动态电路。 1．常见动态电路类型： 类型 电路图 说明 滑动变阻器型 滑动变阻器滑片的移动导致接入电路中有效电阻的变化，从而引起电路中电流及电压的变化。 开关组合型 在某个电路中，开关的各种断开与闭合组合引起的电路中元件连接方式发生变化，从而引起电路中电流及电压的变化。 半导体材料型 利用半导体的电阻会随温度、光照等因素的影响而发生变化，从而引起电路中的电流及电压的变化。 2．动态电路分析方法： （1）先不看电压表，或将电压表当作断路，将电流表当作一根导线，判断出电路的连接方式，串联还是并联； （2）分析出电流表、电压表分别测出的是电路中哪部分的电流及电压。判断电压表时可利用画出等效电路图的方法，判断电压表一时不看电压表二，判断电压表二时不看电压表一，依次判断出电流表、电压表所测量部分电流及电压； （3）动态分析： A．先电流：根据滑动变阻器R滑片移动方向，判断出滑动变阻器接入电路中的有效电阻的变化，再判断电路中总电阻的变化，最后判断电路中电流的变化； B．后电压：根据滑动变阻器R滑片移动方向，判断出滑动变阻器接入电路中的有效电阻的变化，再判断出滑动变阻器两端电压的变化，则对应判断出另外电路元件两端电压的变化（串联）； 【典例探究1】如图甲所示电路，电源电压保持不变。闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P从右端滑到左端的过程中，R1、R2的I-U关系图像如图乙所示。则下列判断正确的是（　　） ①图线A是电阻R1的I-U关系图像       ②电源电压为18V ③R1的阻值是20Ω                       ④滑动变阻器R2的最大阻30Ω A．①②正确 B．②③正确 C．①③④正确 D．①②③④都正确 【解题思路】动态电路的图像分析 如图甲所示，设电源电压为U，电路中的电流为I，R1两端的电压为U1，R2两端的电压为U2。 （1）对于R1，存在关系，在调节滑动变阻器滑片时，R1的阻值不变，则I跟U1成正，如图乙所示。 ①当滑动变阻器阻值调至最大时，对应的是乙图中的a点。 ②当滑动变阻器阻值调至零时，对应的是乙图中的b点。 ③图乙中U0等于电源电压。 （2）存在关系U=IR1+U2，即，在调节滑动变阻器时，总电压U和R1的阻值不变，则I跟U2的关系属于一次函数，如图丙所示。 ①当滑动变阻器阻值调至最大时，对应的是丙图中的b点。 ②当滑动变阻器阻值调至零时，对应的是丙图中的a点。 ③图丙中U0等于电源电压。 【答案】B 【解析】①当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时，电路中的电流最大，R1两端的电压最大，R2两端的电压为0，由图像可知，A为滑动变阻器R2的I-U关系图像，B为电阻R1的I-U关系图像，故①错误； ②当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，由图像可知，电路中的最小电流I=0.2A，R1两端的电压U1=4V，R2两端的电压U2=14V，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以电源电压为 U=U1+U2=4V+14V=18V 故②正确； ③由图乙中的B线（R1的I-U图像）可知，当R1两端电压为4V时，通过的电流为0.2A，则R1的电阻为 故③正确； ④由图甲可知，当R2接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，由图乙中的A线（R2的I-U关系图像）可知，通过R2的最小电流为0.2A，此时R2两端电压为14V时，则R2的最大电阻为 故④错误； 综上所述，故B正确，ACD错误。 故选B。 【典例探究2】如图，电源电压为4.5V，电压表量程为“0~3V”，电流表量程为“0~0.6A”，滑动变阻器规格为“20Ω 1A”，小灯泡L标有“2.5V 1.25W”（灯丝电阻不变）。保证电路中各元件安全，移动滑动变阻器的滑片，不列说法正确的是（ ） ①小灯泡的功率变化范围是 0~0.45 W ②滑动变阻器连入电路的阻值变化范围是 4~10 0 ③电压表示数变化范围是 0~2 V ④电流表示数变化范围是 0.3~05 A．只有②④正确 C．只有②③正确 B．只有①④正确 D．只有①③正确 【解题思路】 【答案】A 【解析】小灯泡的额定电流为 小灯泡的电阻为 因为0.5 A ＜0.6A＜1A，所以电路允许通过的最大电流为0.5 A，此时，灯泡正常发光，功率最大，为1.25 W；电路的最小总电阻为 滑动变阻器接入电路的最小阻值为 Rmin=R总min-RL=9Ω-5Ω=4Ω 电压表最小示数为 Umin=U-U额=4.5V-2.5V=2V 当电压表示数达到最大 3 V 时