【重难突破系列】第十四章 欧姆定律专题一 动态电路2026-2027学年苏科版九年级上册物理
2026-10-03
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内容正文:
专题讲义 苏科版九年级物理上册
重难专题十七
欧姆定律专题一 动态电路分析
(原卷版)
苏科版九年级上册 | 第十四章《欧姆定律》 | 建议用时 45 分钟 | 难度:★★★★☆
▎学习目标
1.理解动态电路的含义,掌握“局部→整体→局部”的分析思路,能由滑动变阻器滑片移动判断总电阻、总电流及各电表示数的变化;
2.能分析开关通断引起的电路连接方式(串、并联)改变,明确电表测量对象的变化,结合串联分压、并联分流判断电表示数;
3.认识气敏、热敏、光敏、压敏等敏感电阻的特性,能读懂 R﹣物理量图像,分析传感器电路中电表示数的变化及变化范围。
【思维导图】
动态电路分析
滑片移动动态
局部:滑动变阻器接入电阻变大/变小
整体:总电阻变→总电流 I=U/R 变
局部:定值电阻电压 U=IR 变,变阻器电压随之变
动态电路分析
开关通断动态
开关通断→用电器连接方式改变
串联↔并联,电表测量对象随之改变
抓住电源电压不变、抓住不变量
动态电路分析
传感器动态
气敏/热敏/光敏/压敏/声敏电阻
外界物理量变→敏感电阻阻值变
转化为普通串、并联电路分析
动态电路分析
图像与综合
读懂 R﹣温度/光照/浓度曲线
ΔU、ΔI 变化量与比值问题
电表示数变化范围与故障判断
考点一 动态电路分析基础
1.什么是动态电路:电路中,由于滑动变阻器滑片移动、开关通断或敏感电阻阻值随外界条件变化,使电路的总电阻、电流、电压发生变化,这类电路叫动态电路。分析动态电路的核心依据是欧姆定律 I=U/R 和串、并联电路的电流、电压、电阻规律,关键是抓住“电源电压不变”这一不变量。
图1 基本动态电路:滑动变阻器与定值电阻串联,电流表测串联电流,电压表测定值电阻两端电压
2.滑片移动引起的变化:滑片移动只改变滑动变阻器接入电路的电阻。分析顺序为“局部→整体→局部”:先看接入电阻变大还是变小;再由总电阻 R总=R定+R滑 判断总电阻变化,电源电压 U 不变,由 I=U/R总 判断总电流(电流表示数)变化;最后对定值电阻用 U定=IR定 判断其两端电压变化,再由 U滑=U-U定 判断变阻器两端电压变化。
图2 定值电阻 R₁ 与滑动变阻器 R₂ 串联:电压表测 R₁ 两端电压,电流表测串联电流
3.开关通断引起的变化:开关的闭合或断开会改变用电器的连接方式,可能使电路由串联变为并联(或相反),也会改变电流表、电压表的测量对象。分析时先画出开关在两种状态下的等效电路,明确各电表分别测哪段电流、哪部分电压,再结合串、并联规律比较电表示数的变化。
图3 开关通断动态电路:S₁、S₂ 通断改变 R₁、R₂ 的连接方式,电表甲、乙测量对象随之改变
4.串、并联电路的基本规律:串联电路电流处处相等(I=I₁=I₂),总电压等于各部分电压之和(U=U₁+U₂),电压与电阻成正比(U₁∶U₂=R₁∶R₂);并联电路各支路电压相等(U=U₁=U₂),干路电流等于各支路电流之和(I=I₁+I₂),电流与电阻成反比(I₁∶I₂=R₂∶R₁)。这是判断电表示数变化方向的依据。
图4 串联分压:变阻器 Rₚ 与定值电阻 Rₓ 串联,V₁、V₂ 分别测两段电压
表1 串联电路与并联电路规律的对比
物理量
串联电路
并联电路
电流
处处相等 I=I₁=I₂
干路等于支路之和 I=I₁+I₂
电压
总电压等于各部分之和 U=U₁+U₂
各支路电压相等 U=U₁=U₂
分压/分流
电压与电阻成正比 U₁∶U₂=R₁∶R₂
电流与电阻成反比 I₁∶I₂=R₂∶R₁
电表示数判断
电阻变大的部分分压变大
电阻变大的支路分流变小
▎重难诠释
①分析顺序固定为“局部电阻变→总电阻变→总电流变→定值电阻电压变→另一部分电压变”,不要跳步;
②串联电路中,滑动变阻器接入电阻变大→它分得的电压变大,定值电阻分得的电压变小;
③开关通断类题目先画两种状态的等效电路,特别注意某电阻被短路或被接入时电表测量对象的改变。
考点二 传感器与图像综合
1.敏感电阻:气敏电阻、热敏电阻、光敏电阻、压敏电阻、声敏电阻等,它们的阻值会随气体浓度、温度、光照强度、压力、声音强弱等外界物理量的变化而变化。把它们接入电路后,外界条件变化就会引起阻值变化,从而把非电学量转化为电表示数的变化,这就是各类传感器(报警器、电子秤、测温仪等)的工作原理。
图5 光敏电阻传感器:甲为光敏电阻 R 与定值电阻 R₀ 串联电路,乙为 R 随光照强度 E 变化的曲线
2.传感器电路的分析方法:先由题意或图像判断敏感电阻的阻值随外界物理量增大是变大还是变小,再把它当作一个“阻值在变化的滑动变阻器”,按考点一的“局部→整体→局部”思路分析总电流和各电表示数。要特别注意电表是测定值电阻两端电压,还是测敏感电阻两端电压——这决定了示数变化的方向。
图6 光控电路:光源经通道照射光敏电阻 R₁,R₁ 与滑动变阻器 R₂ 串联,A、B 为输出端
3.图像的读取:题目常给出敏感电阻阻值随温度、光照、浓度等变化的曲线(如 R﹣t、R﹣E、R﹣浓度图像)。读图时先看清横、纵坐标各表示什么物理量,再由曲线的走向判断:物理量增大时阻值是增大还是减小。必要时在图像上取特定点读出对应阻值,代入欧姆定律进行计算。
图7 压力传感器:金属片受压弹簧形变,带动滑片改变 R′ 接入阻值,压力表由电表改装而成
4.电表示数的变化范围:当敏感电阻阻值在某一范围内变化时,电路中的电流、电压也随之在一定范围内变化。求变化范围时,通常取敏感电阻阻值的两个极端(最大、最小)分别代入,算出对应的电流、电压,即得到电表示数的最大值和最小值;同时要注意电流表、电压表量程和用电器安全对电路的限制。
图8 液面高度传感器:浮子随液面升降,经可伸缩导线带动滑片 P 改变 R 接入阻值,灯泡亮度随之变化
表2 常见敏感电阻的特性与应用
敏感电阻
外界物理量增大时阻值
典型应用
气敏电阻
随气体浓度增大而减小(常见)
天然气泄漏报警、酒精测试仪
热敏电阻
随温度升高而减小(NTC)
电子测温仪、温度报警
光敏电阻
随光照增强而减小
烟雾报警、自动调光、计数器
压敏/力敏电阻
随压力增大而减小
电子秤、地磅、计重秤
▎重难诠释
①敏感电阻的阻值随外界条件怎样变化,必须由题目文字或图像先看准,这是分析方向的起点,看反则全盘皆错;
②判断电压表测谁:并联在定值电阻两端时,电流变大则示数变大;并联在敏感电阻两端时,方向往往相反;
③求电表示数变化范围时,取敏感电阻阻值的最大、最小两个极端分别计算,并兼顾电表量程与用电器安全。
考向一 滑动变阻器滑片移动引起的动态电路
1.如图所示的电路,电源电压恒定,闭合开关S,当滑片P向右滑动时,下列说法正确的是(假设灯丝电阻不变)( )
A.电压表V示数变大,电流表A2示数变小
B.电流表A1示数与电流表A2示数的差变小
C.电压表V示数与电流表A1示数的比值变大
D.滑动变阻器接入电路的阻值变大,电路的总电阻变小
2.如图所示,电源电压恒定,闭合开关S,滑动变阻器滑片P向右移动过程中,(灯丝电阻不随温度改变),下列说法正确的是( )
A.滑动变阻器阻值变小
B.电压表示数不变
C.电流表示数变大
D.电压表示数与电流表示数之比不变
3.如图所示,电源电压和灯泡L的电阻均保持不变。闭合开关S,滑片P从中点向下滑动的过程中,下列说法正确的是( )
A.电压表的示数变大
B.电流表A1的示数变小
C.灯泡L的亮度变暗
D.电流表A2的示数不变
4.如图所示电路中,电源电压保持不变,R1为定值电阻,R2是滑动变阻器。闭合开关S,滑动变阻器的滑片P由b端向a端移动时,下列判断正确的是( )
A.电流表A 和电压表V1的示数都变大
B.电流表A和电压表V2的示数都变大
C.电流表A的示数和电路的总功率都变大
D.电压表V1的示数与电流表示数的比值变大
5.如图所示,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,电源电压保持不变。闭合开关S,滑动变阻器滑片P从中点向右移动过程中,下列说法正确的是( )
A.电流表A1示数变小,A2示数变小,电压表V示数变大
B.电流表A1示数变小,A2示数不变,电压表V示数不变
C.电压表V的示数与电流表A2示数的比值变大
D.电流表A1、A2的示数之差与电压表示数的乘积变大
考向二 开关通断引起的动态电路
6.在如图所示的电路中,电源电压保持不变,当开关S由断开到闭合时,下列分析正确的是( )
A.电压表V示数变小
B.电流表A示数变小
C.电压表V示数与电流表A的示数的比值变小
D.电路始终是R1和R2串联的
7.如图所示的电路中,电源电压不变,开关S1闭合,开关S2由断开到闭合的过程中,下列说法中正确的是( )
A.电流表示数变小
B.电压表示数变小
C.电压表示数不变
D.电压表和电流表示数的比值不变
8.如图所示的实物图中,电源电压保持不变,先闭合开关S1,再闭合开关S2,以下说法正确的是( )
A.电源的输出功率变小
B.电流表示数变大
C.电压表示数变小
D.小灯泡L1的亮度不变
9.如图所示,开关S、S1均闭合后,三表均有示数;再断开S1时,三表示数的变化情况是( )
A.电压表V示数变大,电流表A1示数不变
B.电流表A1示数变大,电流表A2示数变小
C.电流表A2示数不变,电流表A1示数变小
D.电压表V与电流表A1的比值不变
10.在如图所示的电路中,电源电压保持不变,开关S1、S2均闭合。当开关S2由闭合到断开时,电路中( )
A.电压表V的示数变小
B.电流表A1的示数变大
C.电流表A的示数变大
D.电压表V示数与电流表A1示数的比值不变
考向三 敏感电阻(传感器)动态电路
11.医院有一种输液警报器(如图﹣1所示),其原理图如图﹣2所示,报警器内部有一可变电阻。当输液管内有液体时,电阻大;无液体时,电阻小,当管内药液流完时,电铃发声。则当开关闭合,报警器电路工作时,以下说法合理的是( )
A.药液未输完时,电铃中没有电流通过,所以不响
B.药液输完时,电流表示数变小
C.若电铃发生断路故障,则电压表示数变为0
D.药液输完时,电压表示数变大,电铃会发声报警
12.如图所示是科技小组设计的测定风力值的监测仪,电源电压保持不变,R1为定值电阻,R2为压敏电阻,阻值随风力的增大而减小。当电流表的示数达到某一值时,监测仪发出警报声,此时的风力值为警戒风力值。下列说法正确的是( )
A.当风力增大时,电流表示数减小,电压表示数增大
B.当风力增大时,电流表示数增大,电压表示数减小
C.若要调小警戒风力值,可减小R1的阻值
D.若要调小警戒风力值,可减小电源电压
13.手机屏幕能随光照强度自动调节亮度,如图所示是它的电路原理图,光敏电阻R的阻值随光照的强度的变大而减小;保持电压不变,闭合开关S,当光照强度变大时,下列说法正确的是( )
A.灯泡L变暗,电压表示数变大
B.灯泡L变亮,电压表示数变小
C.灯泡L变暗,电流表示数变大
D.灯泡L变亮,电流表示数变小
14.为保持教室安静的学习环境,小明设计了噪声强弱检测装置,如图所示。电源电压不变,声敏电阻R的阻值随声音增强而减小。闭合开关,当声音变强时(灯丝电阻不变)( )
A.R的阻值变大
B.电流表示数变小
C.电压表示数变小
D.电压表与电流表示数的乘积变大
15.如图是超市电子秤的简化电路图,电源电压恒定,R0为定值电阻,秤盘下方的压敏电阻R的阻值随所受压力增大而减小。货物越重时,下列判断正确的是( )
A.电流表示数越小
B.电压表示数越小
C.电路的总电阻不变
D.电压表与电流表示数的比值不变
考向四 含图像的动态电路与综合
16.如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,R是定值电阻,Rt是一个由半导体材料制成的热敏电阻,其阻值随温度变化曲线如图乙所示,则正确的是( )
A.温度升高时,电流表示数减小
B.当Rt断路时,电压表的示数变小
C.电流表可以改装成温度计
D.温度升高时,电压表的示数变大
17.小阳设计一个天然气泄漏检测电路,如图甲所示,R为气敏电阻,其阻值随天然气浓度变化曲线如图乙所示,R0为定值电阻,电源电压恒定不变。则下列说法正确的是( )
A.天然气浓度增大,电压表示数变小
B.天然气浓度增大,电流表示数变大
C.天然气浓度减小,电压表示数变大
D.天然气浓度减小,电压表与电流表示数的比值变小
18.如图甲所示是酒精测试仪的简化电路图,图中酒精气体传感器是一种气敏电阻R1,它的阻值随气体中酒精含量的变化如图乙所示,R2为定值电阻。闭合开关后,当气体中酒精含量增大时,下列说法正确的是( )
A.气敏电阻R1的阻值变大
B.电压表的示数变大
C.电流表的示数变小
D.电压表与电流表的比值变大
19.如图所示的电路中,电源电压不变,R1、R2为定值电阻且R1=R2,R3为滑动变阻器,闭合开关S,当R3的滑片向上移动时,五个电表的示数都发生了变化,电表A、V1、V2、V3和V4的示数变化量的绝对值分别用ΔI、ΔU1、ΔU2、ΔU3和ΔU4表示,在此过程中下列说法不正确的是( )
A.电流表A示数增大
B.ΔU2=ΔU1
C.变大
D.ΔU4=ΔU1
20.如图所示,电源电压保持不变,当开关S闭合后,两表均有示数。过一会儿发现其中一个表的示数变大,而另一表示数变小,若电路中仅有一处故障且一定发生在定值电阻R或灯泡L上,则下列故障判断正确的是( )①电路正常时,电压表测量的是灯泡的电压②若变大的电表是电流表,可能是灯泡短路③若变大的电表是电压表,电路故障一定是定值电阻R断路④若变大的电表是电压表,用一根导线接在定值电阻R的两端,电压表会变小,电流表会变大
A.只有①②正确
B.只有③④正确
C.只有①④正确
D.只有②③正确
★ 重难题型专练(15题)★
(精选高频易错题,覆盖滑片移动、开关通断、敏感电阻传感器与含图像的综合动态电路)
21.如图所示,电源电压不变,先闭合开关S1,再闭合开关S2。关于闭合S2后,电压表和电流表示数变化,下列说法正确的是( )
A.电压表示数变大,电流表示数不变
B.电压表示数变大,电流表示数变大
C.电压表示数不变,电流表示数变大
D.电压表示数变小,电流表无示数
22.如图所示,电源电压保持不变,当开关由断开变为闭合状态,则两电表的示数变化为( )
A.两电表的示数都变小
B.电流表的示数变大,电压表的示数变小
C.两电表的示数都变大
D.电流表的示数变小,电压表的示数变大
23.在如图所示的电路中,电源电压保持不变,R1为滑动变阻器,R2和R3为定值电阻。闭合开关S,在保证电路元件安全的前提下,将滑动变阻器的滑片P由b端移至a端,电压表V1、电压表V2、电流表A的示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔI,R3两端电压变化量为ΔU3。下列说法中错误的是( )
A.电流表A的示数变大
B.电压表V1的示数变小
C.ΔU1小于ΔU2
D.ΔU2等于ΔU3
24.如图所示的电路中,电源电压保持不变,R0和R1为定值电阻,R2为滑动变阻器。闭合开关S,将滑动变阻器的滑片从最左端向右缓慢移动,电压表V1、V2和电流表A示数的变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2和ΔI,下列分析正确的是( )
A.电压表V1示数变大,电流表A示数变大
B.定值电阻R0和R1的总功率变大
C.ΔU2与ΔI的比值变大
D.ΔU1与ΔI的比值小于ΔU2与ΔI的比值
25.如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S,当滑动变阻器R2的滑片由最右端向中点滑动过程中,下列说法正确的是( )
A.电压表的示数变小,电流表A1的示数不变
B.电压表的示数变大,电流表A2的示数变大
C.电压表的示数不变,两个电流表的示数的差变小
D.电压表的示数不变,电压表与电流表A2的示数的比值变小
26.在如图所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片向下滑动一段距离(未到最下端),电压表V1、V3示数的变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU3,电流表示数的变化量的绝对值为ΔI,则下列说法正确的是( )
A.电流表的示数变小
B.电压表V2的示数变大
C.ΔU3与ΔI的比值不变
D.ΔU3<ΔU1
27.如图所示,电源电压恒定不变,R为定值电阻。开关S闭合后,在滑动变阻器的滑片P由B向A移动的过程中,下列说法正确的是( )
A.电流表的示数变大
B.电压表V1的示数变小
C.电压表V2的示数与电流表的示数之比变小
D.电压表V1的示数与电流表的示数的比值变大
28.为保护视力,很多电子产品都增加了“屏幕提醒”功能。其原理如图乙所示,R0为定值电阻,R为距离传感器,眼睛与电子屏幕的距离越近,其阻值越小,当电表示数大于设定值时,会进行提示。下列分析正确的是( )
A.图乙中的电表,是用电流表改装的
B.眼睛距离屏幕越远,电表示数越大
C.眼睛距离屏幕越近,电路电流越小
D.要增大提醒距离,应更换阻值更大的R0
29.如图所示是学习小组设计的自动测定油箱内油面高度的装置示意图。电源电压恒定,R0为定值电阻,R是滑动变阻器,滑动变阻器的滑片P与浮杆连接,浮杆与浮子固定在一起。当油面升降变化时,浮子带动浮杆使滑片P绕轴O转动,从而改变油量表的示数。下列说法正确的是( )
A.油量表由电压表改装而成
B.滑片P由绝缘材料制成
C.低油位时,R0起保护电路作用
D.油位越高,通过R0的电流越大
30.列车上烟雾报警器的简化原理图如图所示,其中电源电压恒定,R0为定值电阻,R为光敏电阻,其阻值随烟雾浓度的增大而减小。将电流表改装为报警器,当电路中的电流增大至某一临界值时,报警器开始报警。下列说法中正确的是( )
A.烟雾越浓,电压表示数越大
B.烟雾越浓,电流表示数越小
C.若要降低烟雾报警浓度,可以适当减小R0的阻值
D.当烟雾浓度增大时,电压表与电流表示数之比增大
31.如图甲所示是健身蹦床,原理图如图乙所示。电源电压不变,R1为定值电阻,压力传感器R的阻值随压力增加而减小。在运动者从与蹦床接触至下落到最低点过程中,下列说法中正确的是( )
A.电流表A的示数逐渐变小,电压表V的示数逐渐变大
B.R1消耗的功率逐渐变大,整个电路消耗的功率逐渐变大
C.电压表V与电流表A示数的比值逐渐变小
D.电压表V示数的变化量与电流表A示数的变化量的比值逐渐变大
32.公路检查站的“地磅”可以检测货车是否超载。如图所示是某种地磅的工作原理图,滑片P可在竖直放置的电阻R上滑动,当货车质量增大时,由电表改装成的显示器的示数也增大。下列说法正确的是( )
A.接线柱“1”应与“3”连接
B.“显示器”由电压表改装而成
C.若货车质量增大,则R两端电压增大
D.若货车质量增大,通过R0的电流减小
33.如图甲所示为手持式电子测温仪,图乙是它工作的原理图,其中电源电压保持不变,定值电阻R0为保护电阻,R是热敏电阻,用它靠近人体测量体温,显示仪是由电流表或电压表改装而成。在测量人的体温时显示仪的示数会随被测者体温的升高而变大,则下列分析正确的是( )
A.热敏电阻R的阻值随着温度的升高而减小
B.被测温者体温越高,电路中的电流越小
C.图乙中的显示仪是由电流表改装成的
D.将R0更换为阻值更小的电阻,测相同温度,显示仪示数变小
34.为了保护环境,很多农村都不再使用燃煤,而使用天然气,如图是一种天然气泄漏检测仪的简化电路图,其中电源电压不变,R是气敏电阻,其阻值会随天然气浓度的增大而减小,R0为定值电阻,电源电压不变,闭合开关S,下列判断中正确的是( )
A.当天然气的浓度增大时,电压表示数变小,电流表示数变小
B.当天然气的浓度增大时,电压表示数变大,电流表示数变大
C.当天然气的浓度减小时,电压表和电流表示数的比值变小
D.当天然气的浓度减小时,电路的电流变大
35.光照强度会影响花卉生长。图甲为光照强度过大时触发报警的电路,电源电压不变,R0为阻值可调的电阻箱,R为光敏电阻,其阻值随光照强度变化关系如图乙。当电流表示数大于某一值I0时触发报警,I0时的光照强度为警戒光照强度。闭合开关S,下列说法正确的是( )
A.R的阻值随光照强度增大而增大
B.增大R0阻值可增大警戒光照强度
C.R0一定时,光照强度越大,通过R0的电流越大
D.R0一定时,光照强度越大,电流表示数越小
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▎学习目标
1.理解动态电路的含义,掌握“局部→整体→局部”的分析思路,能由滑动变阻器滑片移动判断总电阻、总电流及各电表示数的变化;
2.能分析开关通断引起的电路连接方式(串、并联)改变,明确电表测量对象的变化,结合串联分压、并联分流判断电表示数;
3.认识气敏、热敏、光敏、压敏等敏感电阻的特性,能读懂 R﹣物理量图像,分析传感器电路中电表示数的变化及变化范围。
【思维导图】
动态电路分析
滑片移动动态
局部:滑动变阻器接入电阻变大/变小
整体:总电阻变→总电流 I=U/R 变
局部:定值电阻电压 U=IR 变,变阻器电压随之变
动态电路分析
开关通断动态
开关通断→用电器连接方式改变
串联↔并联,电表测量对象随之改变
抓住电源电压不变、抓住不变量
动态电路分析
传感器动态
气敏/热敏/光敏/压敏/声敏电阻
外界物理量变→敏感电阻阻值变
转化为普通串、并联电路分析
动态电路分析
图像与综合
读懂 R﹣温度/光照/浓度曲线
ΔU、ΔI 变化量与比值问题
电表示数变化范围与故障判断
考点一 动态电路分析基础
1.什么是动态电路:电路中,由于滑动变阻器滑片移动、开关通断或敏感电阻阻值随外界条件变化,使电路的总电阻、电流、电压发生变化,这类电路叫动态电路。分析动态电路的核心依据是欧姆定律 I=U/R 和串、并联电路的电流、电压、电阻规律,关键是抓住“电源电压不变”这一不变量。
图1 基本动态电路:滑动变阻器与定值电阻串联,电流表测串联电流,电压表测定值电阻两端电压
2.滑片移动引起的变化:滑片移动只改变滑动变阻器接入电路的电阻。分析顺序为“局部→整体→局部”:先看接入电阻变大还是变小;再由总电阻 R总=R定+R滑 判断总电阻变化,电源电压 U 不变,由 I=U/R总 判断总电流(电流表示数)变化;最后对定值电阻用 U定=IR定 判断其两端电压变化,再由 U滑=U-U定 判断变阻器两端电压变化。
图2 定值电阻 R₁ 与滑动变阻器 R₂ 串联:电压表测 R₁ 两端电压,电流表测串联电流
3.开关通断引起的变化:开关的闭合或断开会改变用电器的连接方式,可能使电路由串联变为并联(或相反),也会改变电流表、电压表的测量对象。分析时先画出开关在两种状态下的等效电路,明确各电表分别测哪段电流、哪部分电压,再结合串、并联规律比较电表示数的变化。
图3 开关通断动态电路:S₁、S₂ 通断改变 R₁、R₂ 的连接方式,电表甲、乙测量对象随之改变
4.串、并联电路的基本规律:串联电路电流处处相等(I=I₁=I₂),总电压等于各部分电压之和(U=U₁+U₂),电压与电阻成正比(U₁∶U₂=R₁∶R₂);并联电路各支路电压相等(U=U₁=U₂),干路电流等于各支路电流之和(I=I₁+I₂),电流与电阻成反比(I₁∶I₂=R₂∶R₁)。这是判断电表示数变化方向的依据。
图4 串联分压:变阻器 Rₚ 与定值电阻 Rₓ 串联,V₁、V₂ 分别测两段电压
表1 串联电路与并联电路规律的对比
物理量
串联电路
并联电路
电流
处处相等 I=I₁=I₂
干路等于支路之和 I=I₁+I₂
电压
总电压等于各部分之和 U=U₁+U₂
各支路电压相等 U=U₁=U₂
分压/分流
电压与电阻成正比 U₁∶U₂=R₁∶R₂
电流与电阻成反比 I₁∶I₂=R₂∶R₁
电表示数判断
电阻变大的部分分压变大
电阻变大的支路分流变小
▎重难诠释
①分析顺序固定为“局部电阻变→总电阻变→总电流变→定值电阻电压变→另一部分电压变”,不要跳步;
②串联电路中,滑动变阻器接入电阻变大→它分得的电压变大,定值电阻分得的电压变小;
③开关通断类题目先画两种状态的等效电路,特别注意某电阻被短路或被接入时电表测量对象的改变。
考点二 传感器与图像综合
1.敏感电阻:气敏电阻、热敏电阻、光敏电阻、压敏电阻、声敏电阻等,它们的阻值会随气体浓度、温度、光照强度、压力、声音强弱等外界物理量的变化而变化。把它们接入电路后,外界条件变化就会引起阻值变化,从而把非电学量转化为电表示数的变化,这就是各类传感器(报警器、电子秤、测温仪等)的工作原理。
图5 光敏电阻传感器:甲为光敏电阻 R 与定值电阻 R₀ 串联电路,乙为 R 随光照强度 E 变化的曲线
2.传感器电路的分析方法:先由题意或图像判断敏感电阻的阻值随外界物理量增大是变大还是变小,再把它当作一个“阻值在变化的滑动变阻器”,按考点一的“局部→整体→局部”思路分析总电流和各电表示数。要特别注意电表是测定值电阻两端电压,还是测敏感电阻两端电压——这决定了示数变化的方向。
图6 光控电路:光源经通道照射光敏电阻 R₁,R₁ 与滑动变阻器 R₂ 串联,A、B 为输出端
3.图像的读取:题目常给出敏感电阻阻值随温度、光照、浓度等变化的曲线(如 R﹣t、R﹣E、R﹣浓度图像)。读图时先看清横、纵坐标各表示什么物理量,再由曲线的走向判断:物理量增大时阻值是增大还是减小。必要时在图像上取特定点读出对应阻值,代入欧姆定律进行计算。
图7 压力传感器:金属片受压弹簧形变,带动滑片改变 R′ 接入阻值,压力表由电表改装而成
4.电表示数的变化范围:当敏感电阻阻值在某一范围内变化时,电路中的电流、电压也随之在一定范围内变化。求变化范围时,通常取敏感电阻阻值的两个极端(最大、最小)分别代入,算出对应的电流、电压,即得到电表示数的最大值和最小值;同时要注意电流表、电压表量程和用电器安全对电路的限制。
图8 液面高度传感器:浮子随液面升降,经可伸缩导线带动滑片 P 改变 R 接入阻值,灯泡亮度随之变化
表2 常见敏感电阻的特性与应用
敏感电阻
外界物理量增大时阻值
典型应用
气敏电阻
随气体浓度增大而减小(常见)
天然气泄漏报警、酒精测试仪
热敏电阻
随温度升高而减小(NTC)
电子测温仪、温度报警
光敏电阻
随光照增强而减小
烟雾报警、自动调光、计数器
压敏/力敏电阻
随压力增大而减小
电子秤、地磅、计重秤
▎重难诠释
①敏感电阻的阻值随外界条件怎样变化,必须由题目文字或图像先看准,这是分析方向的起点,看反则全盘皆错;
②判断电压表测谁:并联在定值电阻两端时,电流变大则示数变大;并联在敏感电阻两端时,方向往往相反;
③求电表示数变化范围时,取敏感电阻阻值的最大、最小两个极端分别计算,并兼顾电表量程与用电器安全。
考向一 滑动变阻器滑片移动引起的动态电路
1.如图所示的电路,电源电压恒定,闭合开关S,当滑片P向右滑动时,下列说法正确的是(假设灯丝电阻不变)( )
A.电压表V示数变大,电流表A2示数变小
B.电流表A1示数与电流表A2示数的差变小
C.电压表V示数与电流表A1示数的比值变大
D.滑动变阻器接入电路的阻值变大,电路的总电阻变小
【答案】C
【详解】
由电路图可知,灯泡L与滑动变阻器R并联,电流表A2测量通过滑动变阻器R的电流,电流表A1测量通过R和灯泡L的总电流,电压表测量电源两端的电压。
A、由于电源电压不变,故滑片移动时,电压表示数不变,故A错误;
B、由电路图知,电流表A1与电流表A2示数之差为通过灯泡L的电流,电源电压不变,灯丝电阻不变,则通过灯泡L的电流不变,二者示数之差不变,故B错误;
C.当滑片P向右滑动时,滑动变阻器R接入电路的电阻变大,由欧姆定律可知,通过R支路的电流变小,即A2示数变小,由并联电路的电流规律可知,电流表A1示数变小,电压表V示数与电流表A1示数的比值变大,电路的总电阻变大。故C正确,D错误;
故选:C。
2.如图所示,电源电压恒定,闭合开关S,滑动变阻器滑片P向右移动过程中,(灯丝电阻不随温度改变),下列说法正确的是( )
A.滑动变阻器阻值变小
B.电压表示数不变
C.电流表示数变大
D.电压表示数与电流表示数之比不变
【答案】D
【详解】
由电路图可知,灯泡L与变阻器R串联,电压表测L两端的电压,电流表测电路中的电流。
AC、滑动变阻器滑片P向右移动的过程中,接入电路中的电阻变大,电路中的总电阻变大,由I知,电路中的电流变小,即电流表的示数逐渐变小,故AC错误;
B、由U=IR可知,灯泡L两端的电压变小,即电压表的示数逐渐变小,故B错误;
D、根据R知,电压表与电流表示数的比值为灯泡的电阻,所以比值不变,故D正确。
故选:D。
3.如图所示,电源电压和灯泡L的电阻均保持不变。闭合开关S,滑片P从中点向下滑动的过程中,下列说法正确的是( )
A.电压表的示数变大
B.电流表A1的示数变小
C.灯泡L的亮度变暗
D.电流表A2的示数不变
【答案】B
【详解】
由图知,闭合开关,灯泡与滑动变阻器并联,电压表测量电源电压,电流表A2测量干路电流,A1测量通过滑动变阻器的电流;
因为电压表测的是电源电压,且电源电压不变,所以电压表示数不变;
当滑片从中点向下滑动时,滑动变阻器接入电路的阻值变大,根据I可知,通过滑动变阻器的电流变小,而电流表A1与滑动变阻器串联,故电流表A1的示数变小;又因为灯泡两端的电压和电阻均不变,所以通过灯泡的电流不变;根据并联电路中干路电流等于各支路电流之和可知,滑片从中点向下滑动时,干路电流减小,电流表A2的示数减小,综上所述,ACD错误,B正确。
故选:B。
4.如图所示电路中,电源电压保持不变,R1为定值电阻,R2是滑动变阻器。闭合开关S,滑动变阻器的滑片P由b端向a端移动时,下列判断正确的是( )
A.电流表A 和电压表V1的示数都变大
B.电流表A和电压表V2的示数都变大
C.电流表A的示数和电路的总功率都变大
D.电压表V1的示数与电流表示数的比值变大
【答案】C
【详解】
A、由图可知,定值电阻R1与滑动变阻器R2串联,电流表测电路中的电流,电压表V1并联在电源两端测电源电压,电压表V2测R2两端电压。电源电压不变,所以滑片P移动时电压表V1的示数始终不变;滑片P由b端向a端移动时,R2接入电路的阻值变小,电路总电阻变小,根据可知电流表示数变大,因此电流表A和电压表V1并不是都变大,故A错误;
B、电流表A的示数变大;R2接入电路的阻值变小,其两端电压变小,即电压表V2的示数变小,因此电流表A和电压表V2并不是都变大,故B错误;
C、电流表A的示数变大,电源电压U不变,电路总功率P=UI,所以电路的总功率变大,故C正确;
D、电压表V1的示数等于电源电压U且保持不变,电流表A的示数I变大,因此变小,即电压表V1示数与电流表示数的比值变小,故D错误。
故选:C。
5.如图所示,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,电源电压保持不变。闭合开关S,滑动变阻器滑片P从中点向右移动过程中,下列说法正确的是( )
A.电流表A1示数变小,A2示数变小,电压表V示数变大
B.电流表A1示数变小,A2示数不变,电压表V示数不变
C.电压表V的示数与电流表A2示数的比值变大
D.电流表A1、A2的示数之差与电压表示数的乘积变大
【答案】C
【详解】
由电路图可知,闭合开关S,R1、R2并联,电流表A1测量干路电流,电流表A2测量通过R2的电流,电压表测量电源电压,由并联电路的电压规律可知电压表示数始终不变。
AB.滑动变阻器滑片P从中点向右移动过程中,R2接入电路中电阻变大,R2两端的电压不变,由I知通过R2的电流变小,即A2表示数变小;根据并联电路各用电器互不影响可知,通过R1的电流不变,根据并联电流特点可知,电路总电流变小,即电流表A1示数变小,故AB错误;
C.电压表的示数不变、电流表A2示数变小,则电压表的示数与电流表A2示数的比值变大,故C正确;
D.电流表A1、A2的示数之差等于通过R1的电流,并联电路各用电器互不影响,则通过R1的电流不变,电压表示数始终不变,因此电流表A1、A2的示数之差与电压表示数的乘积不变,故D错误。
故选:C。
考向二 开关通断引起的动态电路
6.在如图所示的电路中,电源电压保持不变,当开关S由断开到闭合时,下列分析正确的是( )
A.电压表V示数变小
B.电流表A示数变小
C.电压表V示数与电流表A的示数的比值变小
D.电路始终是R1和R2串联的
【答案】C
【详解】
由图可知,当开关S断开时,电阻R1、R2串联,电压表测量的是电源电压,电流表测量电路中的电流;
当开关S闭合时,R2被短路,该电路为只有R1的电路,电压表测量的是电源电压,电流表仍然测量电路中的电流,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,当开关S由断开变为闭合时,电路中的总电阻变小。
AB、由于电源电压不变,则电压表示数不变,电路的总电阻减小,根据I可知,电路中的电流会变大,即电流表示数变大;故AB错误;
C.由前面分析可知,电压表示数不变,电流表示数变大,所以,电压表V示数与电流表A的示数的比值变小,故C正确;
D.当开关S闭合时,R2被短路,电路并非始终串联,故D错误。
故选:C。
7.如图所示的电路中,电源电压不变,开关S1闭合,开关S2由断开到闭合的过程中,下列说法中正确的是( )
A.电流表示数变小
B.电压表示数变小
C.电压表示数不变
D.电压表和电流表示数的比值不变
【答案】D
【详解】
ABC.开关S1闭合,开关S2断开时,R1、R2串联,电流表测电路电流,电压表测R1两端电压,由串联电压规律可知,电压表测部分电源电压;再闭合S2,R2被短路,R1单独接入电路,此时电路中的总电阻变小,根据可知,电路中的电流会变大,即电流表的示数会变大,电压表此时测电源电压,因此电压表的示数会变大,故ABC错误;
D.根据可知电压表和电流表示数的比值为R1阻值,所以电压表和电流表示数的比值不变,故D正确。
故选:D。
8.如图所示的实物图中,电源电压保持不变,先闭合开关S1,再闭合开关S2,以下说法正确的是( )
A.电源的输出功率变小
B.电流表示数变大
C.电压表示数变小
D.小灯泡L1的亮度不变
【答案】D
【详解】
A、先闭合S1时只有灯泡L1接入电路,再闭合S2后灯泡L2与L1并联,干路电流等于两条支路电流之和,因此总电流变大;电源电压保持不变,由P=UI可知电源的输出功率变大,故A错误;
B、电流表串联在灯泡L1所在支路,并联电路中各支路两端电压都等于电源电压,且L1的电阻不变,由可知通过L1的电流不变,所以电流表示数不变,故B错误;
C、电压表测灯泡L1两端电压,也等于电源两端电压,电源电压保持不变,所以电压表示数不变,故C错误;
D、灯泡L1两端电压和通过它的电流均不变,由P=UI可知其实际功率不变,因此小灯泡L1的亮度不变,故D正确。
故选:D。
9.如图所示,开关S、S1均闭合后,三表均有示数;再断开S1时,三表示数的变化情况是( )
A.电压表V示数变大,电流表A1示数不变
B.电流表A1示数变大,电流表A2示数变小
C.电流表A2示数不变,电流表A1示数变小
D.电压表V与电流表A1的比值不变
【答案】D
【详解】
A、S、S1都闭合时,R1与灯L并联,电压表V测电源两端电压;断开S1后只是灯L所在支路被切断,电源电压没有改变,所以电压表V的示数不变,而电流表A1仍测量R1支路电流,R1两端电压和电阻都不变,根据可得该支路电流也不变,故A错误;
B、电流表A1的示数应保持原来的大小,不会变大,电流表A2测干路电流,少了一条支路后干路电流会变小,故B错误;
C、电流表A2的示数因支路减少而变小,不是不变,电流表A1示数不变,故C错误;
D、电压表V与电流表A1的比值等于R1接入电路的阻值,R1是定值电阻,所以比值不变,故D正确。
故选:D。
10.在如图所示的电路中,电源电压保持不变,开关S1、S2均闭合。当开关S2由闭合到断开时,电路中( )
A.电压表V的示数变小
B.电流表A1的示数变大
C.电流表A的示数变大
D.电压表V示数与电流表A1示数的比值不变
【答案】D
【详解】
A、由电路图可知,开关S1、S2均闭合时,R1与R2并联,电压表测电源两端的电压,电流表A测干路电流,电流表A1测R1支路的电流;
当开关S2由闭合到断开时,电路为R1的简单电路,两电流表均测R1的电流,电压表仍测电源两端的电压;因电源电压保持不变,所以,开关S2由闭合到断开时,电压表V的示数不变,故A错误;
BCD、因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以,开关S2由闭合到断开时,通过R1的电流不变,即电流表A1的示数不变,电压表V示数与电流表A1示数的比值不变;
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,开关S2由闭合到断开时,干路电流变小,即电流表A的示数变小,故D正确,BC错误。
故选:D。
考向三 敏感电阻(传感器)动态电路
11.医院有一种输液警报器(如图﹣1所示),其原理图如图﹣2所示,报警器内部有一可变电阻。当输液管内有液体时,电阻大;无液体时,电阻小,当管内药液流完时,电铃发声。则当开关闭合,报警器电路工作时,以下说法合理的是( )
A.药液未输完时,电铃中没有电流通过,所以不响
B.药液输完时,电流表示数变小
C.若电铃发生断路故障,则电压表示数变为0
D.药液输完时,电压表示数变大,电铃会发声报警
【答案】D
【详解】
由电路图可知,可变电阻与电铃串联,电压表并联在电铃两端,电流表测电路中的电流,由题意知道,当输完药液时,警报器内的电阻较小,未输完药液时,警报器内的电阻较大。
A.药液未输完时,输液管内有液体,电阻大,电路是通路,仍有电流,故电铃中有电流通过,只是很小,故A错误;
B.药液输完时,可变电阻的阻值变小,电路中的总电阻变小,根据欧姆定律,电源电压不变,总电阻变小,所以电路中的电流变大,即电流表示数变大,故B错误;
C.若电铃发生断路故障,电压表会串联在电路中,电压表与电源连通,即测量电源电压,所以电压表的示数约等于电源电压,不为0,故C错误;
D.药液输完时,可变电阻的阻值变小,电路中的总电阻变小,电流变大,根据U=IR可知,电铃两端的电压变大,即电压表示数变大,电铃发声报警,故D正确。
故选:D。
12.如图所示是科技小组设计的测定风力值的监测仪,电源电压保持不变,R1为定值电阻,R2为压敏电阻,阻值随风力的增大而减小。当电流表的示数达到某一值时,监测仪发出警报声,此时的风力值为警戒风力值。下列说法正确的是( )
A.当风力增大时,电流表示数减小,电压表示数增大
B.当风力增大时,电流表示数增大,电压表示数减小
C.若要调小警戒风力值,可减小R1的阻值
D.若要调小警戒风力值,可减小电源电压
【答案】C
【详解】
由电路图可知,R1与R2串联,电流表测电路中的电流,电压表测定值电阻R1两端的电压。
AB.R2为压敏电阻,阻值随风力的增大而减小,当风力增大时,压敏电阻R2阻减小,电路的总电阻减小,电源电压U不变,由可知,电流I增大,即电流表示数增大;由U1=IR1可知,R1两端电压U1增大,即电压表示数增大。故AB错误;
CD.调小警戒风力值,即风力较小时,压敏电阻的电阻值较大,电路中电流也能达到报警的电流值。电流一定,根据欧姆定律和串联电路电阻的规律可知,可以采用增大电源电压或减小定值电阻R1的阻值的方法,故C正确,D错误。
故选:C。
13.手机屏幕能随光照强度自动调节亮度,如图所示是它的电路原理图,光敏电阻R的阻值随光照的强度的变大而减小;保持电压不变,闭合开关S,当光照强度变大时,下列说法正确的是( )
A.灯泡L变暗,电压表示数变大
B.灯泡L变亮,电压表示数变小
C.灯泡L变暗,电流表示数变大
D.灯泡L变亮,电流表示数变小
【答案】B
【详解】
由图可知,由电路图可知,闭合开关S后,小灯泡L和光敏电阻R串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流;
由题意可知,当环境光照强度变大时,光敏电阻R的阻值变小,则电路的总电阻变小,根据可知,电路中电流变大,电流表示数变大;
由U=IR可知,灯L两端的电压变大,根据串联电路电压规律可知,光敏电阻R两端的电压变小,即电压表示数变小;
灯两端的电压变大,通过的电流变大,由P=UI可知,灯的实际功率变大,灯泡变亮,故B正确。
故选:B。
14.为保持教室安静的学习环境,小明设计了噪声强弱检测装置,如图所示。电源电压不变,声敏电阻R的阻值随声音增强而减小。闭合开关,当声音变强时(灯丝电阻不变)( )
A.R的阻值变大
B.电流表示数变小
C.电压表示数变小
D.电压表与电流表示数的乘积变大
【答案】D
【详解】
A、声音变强时,声敏电阻R的阻值随声音增强而减小,所以R的阻值变小而不是变大,故A错误;
B、声敏电阻R与灯泡L串联,R减小时灯丝电阻不变,串联总电阻变小;电源电压不变,由可知电路电流变大,即电流表示数变大,故B错误;
C、电压表并联在电源两端,测量电源电压,电源电压不变,所以电压表示数不变,故C错误;
D、电压表示数不变,电流表示数变大,因此电压表与电流表示数的乘积变大,故D正确。
故选:D。
15.如图是超市电子秤的简化电路图,电源电压恒定,R0为定值电阻,秤盘下方的压敏电阻R的阻值随所受压力增大而减小。货物越重时,下列判断正确的是( )
A.电流表示数越小
B.电压表示数越小
C.电路的总电阻不变
D.电压表与电流表示数的比值不变
【答案】D
【详解】
由电路图可知,压敏电阻R与定值电阻R0串联,电流表测串联电路的电流,电压表测定值电阻R0两端的电压;货物越重,压敏电阻R受到的压力越大,其阻值越小。
A、压敏电阻R阻值减小后,电路总电阻变小,电源电压恒定,由可知电路中电流变大,所以电流表示数变大,故A错误;
B、定值电阻R0阻值不变,通过它的电流变大,由U=IR可知R0两端电压变大,所以电压表示数变大,故B错误;
C、压敏电阻R阻值随压力增大而减小,因此货物越重时电路总电阻越小,故C错误;
D、电压表测R0两端电压,电流表测通过R0的电流,电压表与电流表示数的比值等于定值电阻R0的阻值,R0为定值电阻,阻值不变,所以该比值不变,故D正确。
故选:D。
考向四 含图像的动态电路与综合
16.如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,R是定值电阻,Rt是一个由半导体材料制成的热敏电阻,其阻值随温度变化曲线如图乙所示,则正确的是( )
A.温度升高时,电流表示数减小
B.当Rt断路时,电压表的示数变小
C.电流表可以改装成温度计
D.温度升高时,电压表的示数变大
【答案】C
【详解】
由图甲可知:电阻R和Rt串联,电压表测量Rt两端的电压,电流表测量电路中的电流;
当温度升高时,根据图乙可知,Rt阻值减小,根据串联电路的分压规律可知,热敏电阻两端的电压减小,即此时电压表示数变小;由串联电路电阻规律可知,电路的总电阻减小,由可知,电路中的电流增大,电流表示数增大;
当Rt断路时,电压表串联在电路中,电压表测量的是电源的电压,所以电压表的示数变大;
当温度降低时,Rt阻值增大,由串联电路电阻规律可知,电路的总电阻增大,由可知,电路中的电流减小,即电流表的示数减小,从中可以看出电流表示数随着温度的升高而增大,随着温度的降低而减小,电流表可以改装成温度计;
综上所述,C正确。
故选:C。
17.小阳设计一个天然气泄漏检测电路,如图甲所示,R为气敏电阻,其阻值随天然气浓度变化曲线如图乙所示,R0为定值电阻,电源电压恒定不变。则下列说法正确的是( )
A.天然气浓度增大,电压表示数变小
B.天然气浓度增大,电流表示数变大
C.天然气浓度减小,电压表示数变大
D.天然气浓度减小,电压表与电流表示数的比值变小
【答案】B
【详解】
由电路图可知,气敏电阻R与定值电阻R0串联,电压表测R0两端的电压,电流表测电路中的电流,
当天然气浓度增大时,由图乙可知,R的阻值变小,电路中的总电阻变小,
由欧姆定律可知,电路中的电流变大,即电流表的示数变大;
由U=IR可知,R0两端的电压变大,即电压表的示数变大;
同理,当天然气浓度减小,R的阻值变大,电流表的示数变小,电压表的示数变小,
由R可知,电压表与电流表示数的比值等于R0的阻值,则电压表与电流表示数的比值不变;
综上所述,B正确。
故选:B。
18.如图甲所示是酒精测试仪的简化电路图,图中酒精气体传感器是一种气敏电阻R1,它的阻值随气体中酒精含量的变化如图乙所示,R2为定值电阻。闭合开关后,当气体中酒精含量增大时,下列说法正确的是( )
A.气敏电阻R1的阻值变大
B.电压表的示数变大
C.电流表的示数变小
D.电压表与电流表的比值变大
【答案】B
【详解】
A、观察图乙可知,气体中酒精含量增大时,气敏电阻R1的阻值随气体中酒精含量的增大而减小,并非变大,故A错误;
B、图甲中R1与R2串联,电压表测量R2两端电压,当R1阻值减小时,R1分得的电压减小,R2两端电压增大,所以电压表示数变大,故B正确;
C、R1阻值减小使串联总电阻减小,电源电压不变,由可知电路中的电流变大,因此电流表示数变大,故C错误;
D、电压表测R2两端电压,电流表测串联电路电流,两者的比值等于R2的阻值,R2为定值电阻,所以该比值不变,故D错误。
故选:B。
19.如图所示的电路中,电源电压不变,R1、R2为定值电阻且R1=R2,R3为滑动变阻器,闭合开关S,当R3的滑片向上移动时,五个电表的示数都发生了变化,电表A、V1、V2、V3和V4的示数变化量的绝对值分别用ΔI、ΔU1、ΔU2、ΔU3和ΔU4表示,在此过程中下列说法不正确的是( )
A.电流表A示数增大
B.ΔU2=ΔU1
C.变大
D.ΔU4=ΔU1
【答案】C
【详解】
A、滑片向上移动时,R3 接入电路的电阻丝长度变短,连入阻值减小,串联电路总电阻变小;电源电压不变,由 可知电路电流变大,因此电流表 A 的示数增大,故A正确;
B、R1、R2 均为定值电阻且阻值相同,串联电路中电流变化量 ΔI 相同,定值电阻两端电压变化量满足 ΔU=ΔIR,因此 ΔU1 与 ΔU2 大小相等,故B正确;
C、电压表 V3 测量 R3的电压,根据欧姆定律,该电压 U3=U﹣I(R1+R2),所以其变化量与电流变化量的比值等于 R1+R2,两定值电阻阻值不变,该比值不变,不是变大,故C错误;
D、电压表 V4 测的是 R2 与 R3 串联部分两端电压,由串联电路总电压规律得 U4=U﹣U1,电源电压 U 不变,所以 ΔU4 与 ΔU1 大小相等,故D正确。
故选:C。
20.如图所示,电源电压保持不变,当开关S闭合后,两表均有示数。过一会儿发现其中一个表的示数变大,而另一表示数变小,若电路中仅有一处故障且一定发生在定值电阻R或灯泡L上,则下列故障判断正确的是( )①电路正常时,电压表测量的是灯泡的电压②若变大的电表是电流表,可能是灯泡短路③若变大的电表是电压表,电路故障一定是定值电阻R断路④若变大的电表是电压表,用一根导线接在定值电阻R的两端,电压表会变小,电流表会变大
A.只有①②正确
B.只有③④正确
C.只有①④正确
D.只有②③正确
【答案】B
【详解】
B解:①由电路图知小灯泡与定值电阻串联,电压表测量定值电阻两端的电压,电流表测量电路中的电流,故①错误;
②若小灯泡短路,则电路中只有电阻R接入电路,此时电压表测量电源电压,则电压表的示数变大,此时电路中总电阻变小,在总电压不变时,根据I知电流会变大,则电流表示数也变大,不符合题意,故②错误;
③由题意得,当电压表示数变大时,则电流表示数变小,电流表示数变小说明了电路中电阻变大,但是电路中没有调节电阻大小的电学原件,故电路中一定是出现了断路,而电压表示数变大,说明与电压表、电源串联的部分电路是接通的,即小灯泡是接通的,故一定是电阻R断路,故③正确;
④由③中可知,若变大的是电压表,则是电阻R断路,当用一根导线接在电阻R的两端时,电路重新接通,此时电压表被短接,电压表示数变为零,电路中重新有电流经过,故电压表示数变小,电流表示数变大,故④正确;
综上所述,只有③④正确,故B正确,ACD错误。
故选:B。
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(精选高频易错题,覆盖滑片移动、开关通断、敏感电阻传感器与含图像的综合动态电路)
21.如图所示,电源电压不变,先闭合开关S1,再闭合开关S2。关于闭合S2后,电压表和电流表示数变化,下列说法正确的是( )
A.电压表示数变大,电流表示数不变
B.电压表示数变大,电流表示数变大
C.电压表示数不变,电流表示数变大
D.电压表示数变小,电流表无示数
【答案】B
【详解】
图中先闭合开关S1,两个电阻串联,电流表测量电路中的电流,电压表测量R2的电压;根据串联分压的特点知,电压表示数小于电源电压,
再闭合开关S2,R1被短路,电压表测量电源电压,故电压表示数变大,由于电路的总电阻减小,根据欧姆定律知,电路中的电流变大。
故选:B。
22.如图所示,电源电压保持不变,当开关由断开变为闭合状态,则两电表的示数变化为( )
A.两电表的示数都变小
B.电流表的示数变大,电压表的示数变小
C.两电表的示数都变大
D.电流表的示数变小,电压表的示数变大
【答案】C
【详解】
当开关S断开时,该电路为串联电路,电流表测量电路中的电流,电压表测量R2两端的电压,根据串联电路电压特点可知,其两端电压要小于电源电压;
当开关S闭合后,R1被短路,电压表是测量的R2两端电压,也是测量电源电压,电流表测量的是通过R2的电流,根据欧姆定律可知,电流表示数变大。
故选:C。
23.在如图所示的电路中,电源电压保持不变,R1为滑动变阻器,R2和R3为定值电阻。闭合开关S,在保证电路元件安全的前提下,将滑动变阻器的滑片P由b端移至a端,电压表V1、电压表V2、电流表A的示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔI,R3两端电压变化量为ΔU3。下列说法中错误的是( )
A.电流表A的示数变大
B.电压表V1的示数变小
C.ΔU1小于ΔU2
D.ΔU2等于ΔU3
【答案】C
【详解】
由电路图可知,定值电阻R2和R3与滑动变阻器R1串联,电压表V1测滑动变阻器R1两端的电压,电压表V2测滑动变阻器R1和定值电阻R2两端的总电压,电流表A测电路中的电流。
AB.闭合开关S,将滑片P由b端向a端滑动一段距离后,变阻器连入电路中的电阻变小,电路总电阻变小,由知,总电流变大,即电流表示数变大;根据U=IR可知,R2和R3两端的总电压变大,由串联电路电压的规律可知滑动变阻器R1两端的电压变小,即电压表V1示数变小,故AB正确;
CD.串联电路电压的规律可知滑动变阻器R1和R2两端的电压变化量等于R3两端的电压变化量,即ΔU2等于ΔU3,滑动变阻器R1两端的电压变化量大于R1和R2两端总电压的变化量,故C错误,D正确。
故选:C。
24.如图所示的电路中,电源电压保持不变,R0和R1为定值电阻,R2为滑动变阻器。闭合开关S,将滑动变阻器的滑片从最左端向右缓慢移动,电压表V1、V2和电流表A示数的变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2和ΔI,下列分析正确的是( )
A.电压表V1示数变大,电流表A示数变大
B.定值电阻R0和R1的总功率变大
C.ΔU2与ΔI的比值变大
D.ΔU1与ΔI的比值小于ΔU2与ΔI的比值
【答案】D
【详解】
A、滑片从最左端向右移动时,R2 接入电路的阻值变大,电路总电阻增大,由 可知电源电压不变时电流减小,因此电流表 A 示数减小;R1 两端的电压随电流减小而减小,所以电压表 V1 示数减小,故A错误;
B、R0 和 R1 的总电阻保持不变,通过它们的电流变小,由 P=I2R 可知这两个定值电阻消耗的总功率变小,故B错误;
C、电源电压保持不变,R2 两端电压的增大量等于 R0 和 R1 两端电压的减小量之和,所以 ,滑片移动过程中该比值不变,故C错误;
D、电压表 V1 测 R1 两端电压,则 ,而 ,显然后者更大,故D正确。
故选:D。
25.如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S,当滑动变阻器R2的滑片由最右端向中点滑动过程中,下列说法正确的是( )
A.电压表的示数变小,电流表A1的示数不变
B.电压表的示数变大,电流表A2的示数变大
C.电压表的示数不变,两个电流表的示数的差变小
D.电压表的示数不变,电压表与电流表A2的示数的比值变小
【答案】D
【详解】
ABC.根据题图可知,定值电阻R1和变阻器R2并联,电流表A1与定值电阻R1串联,测通过定值电阻R1的电流,电流表A2测干路电流,电压表测电源电压;由于电压表测量电源电压,所以滑片移动时电压表的示数不变,由于并联电路各个支路互不影响,所以滑片移动时通过定值电阻的电流不变,电流表A1示数不变,滑片从最右端向中点移动过程中,滑动变阻器接入电路阻值变小,电源电压不变,根据欧姆定律可知,通过滑动变阻器的电流变大,并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以A2示数变大,电流表A2的示数与电流表A1的示数的差值等于通过变阻器的电流,所以电流表A2的示数与电流表A1的示数的差值变大,故ABC错误;
D.电源电压不变,电流表A2的示数变大,电压表与电流表A2的示数的比值变小,故D正确。
故选:D。
26.在如图所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片向下滑动一段距离(未到最下端),电压表V1、V3示数的变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU3,电流表示数的变化量的绝对值为ΔI,则下列说法正确的是( )
A.电流表的示数变小
B.电压表V2的示数变大
C.ΔU3与ΔI的比值不变
D.ΔU3<ΔU1
【答案】C
【详解】
AB.由图可知,闭合开关S,电阻R与滑动变阻器RP串联,电压表V1测量电阻R两端的电压,电压表V2测量电源电压,电压表V3测量滑动变阻器RP两端电压。滑动变阻器的滑片向下滑动一段距离时,接入电路中的电阻变小,电路中的总电阻变小,电源电压U不变,由可得电流变大,即电流表的示数变大,由于电压表V2测量电源电压,所以电压表V2示数保持不变,故AB错误;
CD.电源电压U=U1+U3,滑动变阻器的滑片向下滑动时,滑动变阻器接入电路中的电阻变小,滑动变阻器两端的电压U3变小,由于U不变,U3减小多少,U1就增大多少,因此ΔU3=ΔU1。对定值电阻R,U1=IR,则ΔU1=ΔIR,即。因此,电压表V3示数变化量的绝对值与电流表A变化量的绝对值之比等于R的阻值,即ΔU3与ΔI的比值不变,故C正确,D错误。
故选:C。
27.如图所示,电源电压恒定不变,R为定值电阻。开关S闭合后,在滑动变阻器的滑片P由B向A移动的过程中,下列说法正确的是( )
A.电流表的示数变大
B.电压表V1的示数变小
C.电压表V2的示数与电流表的示数之比变小
D.电压表V1的示数与电流表的示数的比值变大
【答案】D
【详解】
由图可知,闭合开关后,滑动变阻器与定值电阻串联,电流表测电路中电流,电压表V1测滑动变阻器两端电压,电压表V2测定值电阻两端电压;
AB.当滑动变阻器的滑片P由B向A移动时,滑动变阻器接入电路中的阻值变大,电路的总电阻变大,由I知电路中的电流变小,根据U=IR可知,定值电阻两端电压变小,电压表V2的示数变小;根据串联电路中的电压规律可知,滑动变阻器两端电压变大,即电压表V1的示数变大,故AB错误;
C.电压表V2的示数与电流表的示数之比等于定值电阻的阻值,故其比值不变,故C错误;
D.电压表V1的示数与电流表的示数的比值等于滑动变阻器接入电路中的阻值,故其比值变大,故D正确。
故选:D。
28.为保护视力,很多电子产品都增加了“屏幕提醒”功能。其原理如图乙所示,R0为定值电阻,R为距离传感器,眼睛与电子屏幕的距离越近,其阻值越小,当电表示数大于设定值时,会进行提示。下列分析正确的是( )
A.图乙中的电表,是用电流表改装的
B.眼睛距离屏幕越远,电表示数越大
C.眼睛距离屏幕越近,电路电流越小
D.要增大提醒距离,应更换阻值更大的R0
【答案】D
【详解】
根据电路图可知,R与R0串联,显示仪与R0并联;
A、电流表使用时串联在所处电路中测量电路中的电流,电压表使用时并联在所处电路的两端测量电路两端的电压;图甲中显示仪并联在定值电阻R0的两端,所以图甲的显示仪相当于电压表,故A错误;
BC、由题意知眼睛与电子屏幕的距离越近,其阻值越小,电路的总电阻越小,由I可知电路中的电流越大;由U=IR知定值电阻R0的两端的电压越大,电表示数越大,反之,电阻越大,电流越小,故BC错误;
D、由题意知,当电表示数大于设定值时,会进行提示。现在要增大提醒距离,距离传感器的电阻越大,根据串联分压规律知,电压之比等于电阻之比,电压之比不变,因而电阻之比不变,故传感器的电阻越大,应更换阻值更大的R0;故D正确。
故选:D。
29.如图所示是学习小组设计的自动测定油箱内油面高度的装置示意图。电源电压恒定,R0为定值电阻,R是滑动变阻器,滑动变阻器的滑片P与浮杆连接,浮杆与浮子固定在一起。当油面升降变化时,浮子带动浮杆使滑片P绕轴O转动,从而改变油量表的示数。下列说法正确的是( )
A.油量表由电压表改装而成
B.滑片P由绝缘材料制成
C.低油位时,R0起保护电路作用
D.油位越高,通过R0的电流越大
【答案】C
【详解】
A、电流表使用时串联在电路中,电路中R0和R1串联,油量表串联在电路中,据此知,是电流表,故A错误;
B、绝缘体不容易导电分析;滑片串联在电路中,如果是绝缘体,电路是断路,故必须是导体,故B错误;
C、当油量变化引起滑片到最下端时,没有R0会短路;故R0起保护电路作用,故C正确;
D、油箱中的油量越高,由于滑杆可以绕固定轴O转动,浮子上升,所以带动滑杆使滑动变阻器滑片向上移动,电阻变大,根据欧姆定律知,电路中的电流减小,故通过R0的电流越小,故D错误。
故选:C。
30.列车上烟雾报警器的简化原理图如图所示,其中电源电压恒定,R0为定值电阻,R为光敏电阻,其阻值随烟雾浓度的增大而减小。将电流表改装为报警器,当电路中的电流增大至某一临界值时,报警器开始报警。下列说法中正确的是( )
A.烟雾越浓,电压表示数越大
B.烟雾越浓,电流表示数越小
C.若要降低烟雾报警浓度,可以适当减小R0的阻值
D.当烟雾浓度增大时,电压表与电流表示数之比增大
【答案】C
【详解】
如图所示定值电阻R0光敏电阻R串联,电流表测电路中的电流,电压表测光敏电阻两端的电压;
AB、由于光敏电阻R的阻值随烟雾浓度的增大而减小;当烟雾越浓,光敏电阻R的阻值变小,电路中电流增大,根据欧姆定律U=IR知,定值电阻R0两端的电压增大,串联电路电源电压等于各部分电压之和,故光敏电阻两端的电压减小,即电压表示数减小,故AB错误;
C、报警时的电流不变,电路中的总电阻不变,要降低烟雾浓度,而浓度越小,电阻越大,所以应减小R0的电阻,故C正确;
D、由R知电压表示数与电流表示数的比值表示光敏电阻大小,光敏电阻的电阻减小,所以该比值减小,故D错误。
故选:C。
31.如图甲所示是健身蹦床,原理图如图乙所示。电源电压不变,R1为定值电阻,压力传感器R的阻值随压力增加而减小。在运动者从与蹦床接触至下落到最低点过程中,下列说法中正确的是( )
A.电流表A的示数逐渐变小,电压表V的示数逐渐变大
B.R1消耗的功率逐渐变大,整个电路消耗的功率逐渐变大
C.电压表V与电流表A示数的比值逐渐变小
D.电压表V示数的变化量与电流表A示数的变化量的比值逐渐变大
【答案】B
【详解】
由图可知,该电路为串联电路,电流表测量电路中的电流,电压表测量R1两端的电压;
A、在人从与蹦床接触至下落到最低点过程中,蹦床受到的压力增大,压敏电阻的阻值减小,总电阻减小,根据欧姆定律可知,电路中的电流变大,即电流表示数变大;
根据U=IR可知,R1两端的电压变大,即电压表V示数变大,故A错误;
B、电路中的电流变大,R1的电阻不变,根据P=UI=I2R知:R1消耗的功率逐渐变大;
电源电压不变,电路中的电流变大,根据P=UI可知,电路消耗的总功率P逐渐变大,故B正确。
CD、根据R可知,电压表V与电流表A示数的比值以及电压表V示数的变化量与电流表A示数的变化量的比值均等于R1的阻值,保持不变,故CD错误。
故选:B。
32.公路检查站的“地磅”可以检测货车是否超载。如图所示是某种地磅的工作原理图,滑片P可在竖直放置的电阻R上滑动,当货车质量增大时,由电表改装成的显示器的示数也增大。下列说法正确的是( )
A.接线柱“1”应与“3”连接
B.“显示器”由电压表改装而成
C.若货车质量增大,则R两端电压增大
D.若货车质量增大,通过R0的电流减小
【答案】A
【详解】
A、当货车质量增大时,滑片向下滑动,已知此时显示器的示数增加,即电路中的电流增大,由欧姆定律可知,电路的总电阻应变小,即滑片P向下滑动时,滑动变阻器接入电路的阻值应变小,因此接线柱“1”应与“3”连接,故A正确;
B、图中电表串联在电路中,所以该显示器由电流表改装而成,故B错误;
C、若货车质量增大,变阻器电阻减小,根据串联电路的电压与电阻的正比关系,变阻器R分得的电压减小,故C错误;
D、接线柱“1”与“3”连接,当货车质量增大时,滑片向下移动,变阻器接入电阻阻值变小,电路的总电阻变小,由I知电路中的电流变大,电流表示数变大,故D错误;
故选:A。
33.如图甲所示为手持式电子测温仪,图乙是它工作的原理图,其中电源电压保持不变,定值电阻R0为保护电阻,R是热敏电阻,用它靠近人体测量体温,显示仪是由电流表或电压表改装而成。在测量人的体温时显示仪的示数会随被测者体温的升高而变大,则下列分析正确的是( )
A.热敏电阻R的阻值随着温度的升高而减小
B.被测温者体温越高,电路中的电流越小
C.图乙中的显示仪是由电流表改装成的
D.将R0更换为阻值更小的电阻,测相同温度,显示仪示数变小
【答案】B
【详解】
ABC.根据电路图可知,R与R0串联接入电路中,显示仪与热敏电阻R并联,则显示仪是由电压表改装成的;显示仪的示数会随被测者体温的升高而变大,由串联电路的分压原理可知,电压表的示数变大,热敏电阻的电阻变大,即热敏电阻的阻值随着温度的升高而增大,即被测温者体温越高,热敏电阻的阻值越大,电路中的总电阻越大,根据欧姆定律可知,通过电路中的电流就越小,故AC错误,B正确;
D.温度相同时热敏电阻的阻值不变,将R0更换为阻值更小的电阻,由串联电路分压特点可知,R0两端分得的电压变小,根据串联电路的电压特点可知,R两端的电压越大,因此显示仪示数会变大,故D错误。
故选:B。
34.为了保护环境,很多农村都不再使用燃煤,而使用天然气,如图是一种天然气泄漏检测仪的简化电路图,其中电源电压不变,R是气敏电阻,其阻值会随天然气浓度的增大而减小,R0为定值电阻,电源电压不变,闭合开关S,下列判断中正确的是( )
A.当天然气的浓度增大时,电压表示数变小,电流表示数变小
B.当天然气的浓度增大时,电压表示数变大,电流表示数变大
C.当天然气的浓度减小时,电压表和电流表示数的比值变小
D.当天然气的浓度减小时,电路的电流变大
【答案】B
【详解】
由电路图可知,两电阻串联,电压表测量R0两端的电压,电流表测电路中的电流;
AB、当天然气浓度增大时,气敏电阻R的阻值减小,电路中的总电阻减小,由I可知,电路中的电流变大,即电流表的示数变大;由U=IR可知,定值电阻R0两端的电压变大,即电压表的示数变大,故A错误,B正确;
C、电压表测量R0两端的电压,电流表测电路中的电流,由欧姆定律可知电压表与电流表示数的比值等于R0的阻值,所以在天然气的浓度减小时该比值保持不变,故C错误;
D、当天然气的浓度减小时,气敏电阻R的阻值增大,电路中的总电阻增大,由I可知,电路中的电流变小,故D错误。
故选:B。
35.光照强度会影响花卉生长。图甲为光照强度过大时触发报警的电路,电源电压不变,R0为阻值可调的电阻箱,R为光敏电阻,其阻值随光照强度变化关系如图乙。当电流表示数大于某一值I0时触发报警,I0时的光照强度为警戒光照强度。闭合开关S,下列说法正确的是( )
A.R的阻值随光照强度增大而增大
B.增大R0阻值可增大警戒光照强度
C.R0一定时,光照强度越大,通过R0的电流越大
D.R0一定时,光照强度越大,电流表示数越小
【答案】B
【详解】
由图可知,定值电阻R0和光敏电阻R并联,电流表测干路中的电流;
A.R为光敏电阻,其阻值随光照强度变化关系如图乙所示,可以看出光照强度增大时阻值减小,故A错误;
B.当电流表示数大于某一值I0时触发报警,报警电流不变,增大R0阻值会导致通过R0支路的电流减小,因此光敏电阻阻值需减小才能让电流重新达到I0。此时需要更强的光照,故B正确;
C.定值电阻R0和光敏电阻R并联,互不影响,R0一定时,电源电压不变,光照强度越大,只会改变光敏电阻R的阻值和通过光敏电阻R的电流。通过R0的电流不会改变,故C错误;
D.R0一定时,电压不变,通过R0的电流不变。光照强度越大,光敏电阻R的阻值减小,根据可知通过光敏电阻R这条支路的电流增大,电流表测干路电流,等于各支路电流之和,一条支路电流不变,另一条支路电流增大,故电流表示数增大,故D错误。
故选:B。
重难突破系列 | 苏科版九年级物理 | 专题十七 欧姆定律专题一 动态电路分析
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