内容正文:
动态电路分析与计算
类型1 开关引起的动态电路分析
1.如图是一个简单的电路实物图,当开关闭合后电路可以正常工作。关于该电路,下列说法中正确的是( C )
A.灯泡L与定值电阻R是串联的
B.开关S控制整个电路
C.开关S断开后,电流表的示数会减小
D.开关S断开后,电压表的示数会变大
2.如图所示是某同学研究并联电路电流特点的实物图,保持电源电压不变,先闭合开关S,电路正常工作。再闭合开关S1,下列说法正确的是( A )
A.甲表变大,乙表不变,丙表不变
B.甲表变大,乙表变小,丙表变小
C.甲表不变,乙表不变,丙表变小
D.甲表不变,乙表变小,丙表不变
类型2 滑动变阻器、类滑动变阻器滑片移动引起的动态电路分析及计算
1.(2025•碑林区校级模拟)在如图﹣1所示电路中,电源电压不变,R0为定值电阻滑动变阻器的滑片P从b端移到a端的过程中,电压表与电流表的示数变化规律如图﹣2所示。下列说法中正确的是( D )
A.电源电压为4V
B.定值电阻R0的阻值为10Ω
C.滑动变阻器的调节范围为10~20Ω
D.当滑片P位于a端时,电路的总功率最小
【解析】AB、由图甲可知,R0与滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流。当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时,电压表示数为0,电路中的电流最大,电路为R0的简单电路,由图乙可知,此时电路中电流:I最大=0.6A,则根据I可得:电源电压:U=I最大R0=0.6A×R0①由图乙可知,当电流I最小=0.2A,电压表示数U滑大=4V,根据I和串联电路的电压特点可得:电源电压:U=I最小R0+U滑大=0.2A×R0+4V②由①②可得,U=6V,R0=10Ω,故A错误,B正确;C、当滑片P位于b端时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小,则根据I可得:滑动变阻器的最大阻值:R最大20Ω,所以,滑动变阻器的调节范围为0~20Ω,故C正确;D、当滑片P位于a端时,总电阻最小,电路中的电流最大,根据P=UI可知电路的总功率最大,故D错误。
2.如图所示,电源电压保持不变,当滑动变阻器的滑片P向右滑动时( D )
A.电压表的示数变大,电流表的示数变大
B.电压表的示数变小,电流表的示数变小
C.电流表的示数变大,电路的总功率变大
D.电压表的示数不变,电路的总功率变小
3.如图所示,这是创新小组自制的肺活量检测装置的原理图。其中电源电压不变,R1是定值电阻,R2是滑动变阻器。检测时,被检人员向气球中吹气,气球膨胀带动隔板和滑片P向上运动,肺活量检测装置显示仪的示数将会变大。下列有关说法正确的是( B )
A.定值电阻R1在电路中不起作用,可以去除
B.肺活量检测装置的显示仪是电流表改装而成的
C.向气球中吹气时,电压表示数与电流表示数的比值变大
D.向气球中吹气时,电路消耗的总功率变小
【解析】A.当R2的电阻很小时,R1可以起到保护电路的作用,所以电路中的R1不能去除,故A错误;B.由电路图可知,闭合开关S后,定值电阻R1与滑动变阻器R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流;吹气时,气球胀大,隔板向上运动,变阻器R2接入电路中的电阻变小,电路总电阻变小,根据欧姆定律可知,电路中电流的变大,电流表示数变大;根据U=IR知,定值电阻R1两端的电压变大,根据串联电路的电压规律可知,变阻器R2两端的电压变小,即电压表的示数变小,肺活量检测装置的显示仪是电流表改装而成的,故B正确;C.根据可知,电压表示数与电流表示数的比值表示滑动变阻器的电阻大小,变阻器R2接入电路中的电阻变小,该比值减小,故C错误;D.根据P=UI知,电路消耗的电功率变大,故D错误。故选:B。
4.某物理兴趣小组设计的电子身高测量仪电路图如图所示,当闭合开关S时,定值电阻R1=4Ω,电流表的示数为1.5A,电压表的示数为12V,滑动变阻器R2的规格为“30Ω 2A”,电压表的量程为0~15V,电流表的量程为0~3A。下列说法正确的是( C )
A.电源电压为15V
B.若表盘由电流表改装显示身高,则身高越高,电流表示数越大,且身高刻度均匀
C.为了保证电路中各元件安全工作,R2允许接入的阻值范围为5Ω~20Ω
D.保证元件正常工作,R1的最大功率可达4.5W
【解析】A、闭合开关,两电阻串联接入电路,电流表测通过电路的电流,电压表测滑动变阻器两端的电压,定值电阻R1=4Ω,电流表的示数为1.5A,根据欧姆定律可知定值电阻两端的电压U1=I0R1=1.5A×4Ω=6V,电压表的示数为12V,根据串联电路的电压特点可知电源电压U=U1+UV=6V+12V=18V,故A错误;B、若表盘由电流表改装显示身高,则身高越高,滑动变阻器接入电路的阻值越大,总电阻越大,根据欧姆定律可知电流表示数越小,根据欧姆定律可知电路电流I,分析函数关系可知身高刻度不均匀,故B错误;CD、滑动变阻器R2的规格为“30Ω 2A”,电流表的量程为0~3A,根据串联电路电流特点可知通过电路的最大电流为2A,根据欧姆定律可得此时电路总电阻:R9Ω,串联电路总电阻等于各部分电阻之和,则滑动变阻器接入电路的最小阻值:R2=R﹣R1=9Ω﹣4Ω=5Ω,电压表的量程为0~15V,电压表示数最大为15V,根据串联分压原理可知电压表示数最大时滑动变阻器接入电路的阻值最大,此时定值电阻两端的电压:U0=U﹣UV=18V﹣15V=3V,
根据欧姆定律可得此时通过电路的电流:I′0.75A,此时滑动变阻器接入电路的阻值:R′220Ω,所以为了保证电路中各元件安全工作,R2允许接入的阻值范围为5Ω﹣20Ω,故C正确;保证元件正常工作,根据P=I2R可知R1的最大功率P=I2R1=(2A)2×4Ω=16W,故D错误。故选:C。
5.每当换季的时候诊所都会比较忙,为此小梦帮妈妈设计了如图所示的输液提示器电路图,其中电源电压恒为6V,R为滑动变阻器,其规格为“20Ω 1A”,L为标有“5V 2.5W”的小灯泡,灯丝电阻不变,电压表量程为0~3V。在输液过程中,为保护电路中所有元件的安全,下列说法正确的是( C )
A.滑片P随着药液的减少而下滑
B.电压表示数变大
C.电路消耗的最大功率为3W
D.电路的最大电流为0.8A
【解析】根据电路图可知,滑动变阻器与灯泡串联,电压表测量滑动变阻器两端电压;AB、根据题意可知,在输液过程中,滑片P随药液的减少而上滑,则滑动变阻器接入电路的阻值变小,由串联电路分压原理可知,滑动变阻器分得的电压将减小,即电压表示数变小,故AB错误;CD、由P=UI可知,灯泡的额定电流:IL0.5A,因滑动变阻器允许通过的最大电流为1A,所以电路的最大电流为0.5A,电路消耗的最大功率:Pmax=UImax=6V×0.5A=3W,故C正确、D错误。故选:C。
类型3 敏感电阻、电磁继电器相关动态电路分析及计算
1.(2025•西安模拟)在中学生创新实践大赛中,科技小组设计了一个由压敏电阻控制的电子报警电路,如图所示。其中电源电压恒为12V,定值电阻R2的阻值为30Ω,压敏电阻R1的阻值随压力F的变化如下表所示。下列说法正确的是( C )
压力F/N
0
15
30
45
60
75
90
电阻R1/Ω
90
75
60
45
30
15
0
A.当压力增大时,电流表示数变小
B.当压力减小时,电路消耗的总功率变大
C.当压力大小为30N时,电压表示数为8V
D.当电流表示数为0.2A时,压力大小为45N
C 【解析】解:A.由图可知,电阻R1和R2串联,电压表测量R1两端的电压,电流表测量电路中的电流,根据表中数据可知,当压力增大时,电阻R1的阻值减小,电路的总电阻减小,根据欧姆定律可知电路中的电流增大,所以电流表示数增大,故A错误;B.由表中数据可知,当压力减小时,电阻R1的阻值增大,电路的总电阻增大,根据欧姆定律可知电路中的电流减小,由电功率公式P=UI可知电路消耗的总功率减小,故B错误;C.由表中数据可知,当压力大小为30N时,电阻R1=60Ω,定值电阻R2的阻值为30Ω,所以电路中的电流为 所以电压表示数为 故C正确;D.当电流表示数为0.2A时,电路的总电阻 两电阻串联,总电阻等于各电阻之和,所以电阻R1的阻值R1=R﹣R2=60Ω﹣30Ω=30Ω,查表可知当电阻阻值为30Ω时,压力大小为60N,故D错误。故选:C。
2.(多选)(2025•灞桥区校级模拟)如图甲是科技小组设计的“智能温控小屋”简化电路,受控电路功率随时间的变化关系如图乙所示。当室温上升至28℃时冷却系统开始工作,当室温降至23℃时停止工作。Rt为热敏电阻,其阻值随温度的升高而减小,当控制电路中的电流为0.15A时,衔铁刚好被吸下,控制电路电源电压恒为3V。定值电阻R0为100Ω,线圈电阻忽略不计。下列说法中正确的是( CD )
A.受控电路30min内消耗的电能为2.16×106J
B.电磁铁上端是N极
C.受控电路工作时,通过电阻R0的电流为0.03A
D.热敏电阻Rt的变化范围为20Ω~25Ω
【解析】A、由图乙可知受控电路的冷却系统30min内工作量20min,即t=20min=1200s,其工作功率P=1200W,则所消耗的电能W=Pt=1200W×1200s=1.44×106J,故A错误;B、根据安培定则,电磁铁下端是N极,故B错误;C、当控制电路中的电流为0.15A时,衔铁刚好被吸下,受控电路工作,控制电路中R0和Rt并联,则R0两端电压为U0=U=3V,R0=100Ω,则通过R0的电流为I00.03A,故C正确;D、当控制电路中的电流为0.15A时,衔铁刚好被吸下(或衔铁即将被吸下),冷却系统工作,由图可知此时控制电路为热敏电阻Rt的简单电路,根据题意可知此时室温升至28℃,且此时热敏电阻Rt的阻值最小,热敏电阻两端电压为Ut=U=3V,则热敏电阻的最小阻值为:Rtmin20Ω;由题意和图示可知,冷却系统工作后,控制电路中热敏电阻Rt和定值电阻R0并联,在降温过程中热敏电阻Rt的阻值会增大,则通过热敏电阻Rt的电流会减小,但此过程中衔铁一直被吸下,说明此过程中控制电路的总电流为0.15A,当室温降至23℃时,热敏电阻Rt的阻值最大,控制电路的总电流仍为0.15A,则此时通过热敏电阻的电流为It′=I﹣I0=0.15A﹣0.03A=0.12A,热敏电阻两端电压为Ut=U=3V,所以热敏电阻的最大阻值:Rtmax25Ω,由此可知热敏电阻的阻值变化范围为:20Ω~25Ω,故D正确。故选CD。
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动态电路分析与计算
类型1 开关引起的动态电路分析
1.如图是一个简单的电路实物图,当开关闭合后电路可以正常工作。关于该电路,下列说法中正确的是( )
A.灯泡L与定值电阻R是串联的
B.开关S控制整个电路
C.开关S断开后,电流表的示数会减小
D.开关S断开后,电压表的示数会变大
2.如图所示是某同学研究并联电路电流特点的实物图,保持电源电压不变,先闭合开关S,电路正常工作。再闭合开关S1,下列说法正确的是( )
A.甲表变大,乙表不变,丙表不变
B.甲表变大,乙表变小,丙表变小
C.甲表不变,乙表不变,丙表变小
D.甲表不变,乙表变小,丙表不变
类型2 滑动变阻器、类滑动变阻器滑片移动引起的动态电路分析及计算
1.(2025•碑林区校级模拟)在如图﹣1所示电路中,电源电压不变,R0为定值电阻滑动变阻器的滑片P从b端移到a端的过程中,电压表与电流表的示数变化规律如图﹣2所示。下列说法中正确的是( )
A.电源电压为4V
B.定值电阻R0的阻值为10Ω
C.滑动变阻器的调节范围为10~20Ω
D.当滑片P位于a端时,电路的总功率最小
2.如图所示,电源电压保持不变,当滑动变阻器的滑片P向右滑动时( )
A.电压表的示数变大,电流表的示数变大
B.电压表的示数变小,电流表的示数变小
C.电流表的示数变大,电路的总功率变大
D.电压表的示数不变,电路的总功率变小
3.如图所示,这是创新小组自制的肺活量检测装置的原理图。其中电源电压不变,R1是定值电阻,R2是滑动变阻器。检测时,被检人员向气球中吹气,气球膨胀带动隔板和滑片P向上运动,肺活量检测装置显示仪的示数将会变大。下列有关说法正确的是( )
A.定值电阻R1在电路中不起作用,可以去除
B.肺活量检测装置的显示仪是电流表改装而成的
C.向气球中吹气时,电压表示数与电流表示数的比值变大
D.向气球中吹气时,电路消耗的总功率变小
4.某物理兴趣小组设计的电子身高测量仪电路图如图所示,当闭合开关S时,定值电阻R1=4Ω,电流表的示数为1.5A,电压表的示数为12V,滑动变阻器R2的规格为“30Ω 2A”,电压表的量程为0~15V,电流表的量程为0~3A。下列说法正确的是( )
A.电源电压为15V
B.若表盘由电流表改装显示身高,则身高越高,电流表示数越大,且身高刻度均匀
C.为了保证电路中各元件安全工作,R2允许接入的阻值范围为5Ω~20Ω
D.保证元件正常工作,R1的最大功率可达4.5W
5.每当换季的时候诊所都会比较忙,为此小梦帮妈妈设计了如图所示的输液提示器电路图,其中电源电压恒为6V,R为滑动变阻器,其规格为“20Ω 1A”,L为标有“5V 2.5W”的小灯泡,灯丝电阻不变,电压表量程为0~3V。在输液过程中,为保护电路中所有元件的安全,下列说法正确的是( C )
A.滑片P随着药液的减少而下滑
B.电压表示数变大
C.电路消耗的最大功率为3W
D.电路的最大电流为0.8A
类型3 敏感电阻、电磁继电器相关动态电路分析及计算
1.(2025•西安模拟)在中学生创新实践大赛中,科技小组设计了一个由压敏电阻控制的电子报警电路,如图所示。其中电源电压恒为12V,定值电阻R2的阻值为30Ω,压敏电阻R1的阻值随压力F的变化如下表所示。下列说法正确的是( )
压力F/N
0
15
30
45
60
75
90
电阻R1/Ω
90
75
60
45
30
15
0
A.当压力增大时,电流表示数变小
B.当压力减小时,电路消耗的总功率变大
C.当压力大小为30N时,电压表示数为8V
D.当电流表示数为0.2A时,压力大小为45N
2.(多选)(2025•灞桥区校级模拟)如图甲是科技小组设计的“智能温控小屋”简化电路,受控电路功率随时间的变化关系如图乙所示。当室温上升至28℃时冷却系统开始工作,当室温降至23℃时停止工作。Rt为热敏电阻,其阻值随温度的升高而减小,当控制电路中的电流为0.15A时,衔铁刚好被吸下,控制电路电源电压恒为3V。定值电阻R0为100Ω,线圈电阻忽略不计。下列说法中正确的是( )
A.受控电路30min内消耗的电能为2.16×106J
B.电磁铁上端是N极
C.受控电路工作时,通过电阻R0的电流为0.03A
D.热敏电阻Rt的变化范围为20Ω~25Ω
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