2024中考物理二轮专题7动态电路分析课件+讲义+习题含答案

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专题概述本专题包含滑动变阻器、开关及敏值电阻有关的动态电路分析与计算。我们要学会分析滑动变阻器或者敏值电阻的变化与电路中物理量变化范围的对应性，在此基础上依据串并联电路的特点、确定所用的公式分析计算。
类型一、开关变化引起的动态电路电路的定性分析(1)画出开关断开或闭合时的等效电路;(2)根据同一电路电源电压不变,判断各个状态下的电流或电压;(3)对比不同状态的电流或电压,确定变化情况。串联电路：如图甲所示，开关从断开到闭合过程中，相关物理量的变化分析如图乙所示。
【例1】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(　　)A．电流表A示数不变B．电压表V示数变小C．电路消耗的总功率不变D．电路的总电阻变小
【解析】由图可知，当开关S断开时，该电路为串联电路，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，电流表测量电路中的电流；电源电压不变，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A错误，D正确；由于电源电压不变，所以电压表示数不变，故B错误；根据P＝UI可知，电路消耗的总功率变大，故C错误。
【总结】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用，关键是分清开关闭合前后电路图的变化和电表的正确使用。
并联电路：如图甲所示，开关从断开到闭合过程中，相关物理量的变化分析如图乙所示。
【例2】如图所示，电源电压恒定，闭合S1，小灯泡发光，再闭合S2时，观察到的现象是(　　) A．电压表示数增大B．电流表示数变小C．小灯泡变亮D．小灯泡亮度不变
【解析】由电路图可知，闭合开关S1时，电路为灯泡的简单电路，电流表测通过灯泡的电流，电压表测电源两端的电压；A.再闭合开关S2后，灯泡与定值电阻并联，电流表测干路电流，电压表仍测电源两端的电压，由电源两端的电压恒定可知，电压表的示数不变，故A错误；BCD.因并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以，通过灯泡的电流不变，灯泡的亮度不变，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，干路电流变大，即电流表的示数变大，故BC错误，D正确。
【总结】本题考查了电路的动态分析，涉及到并联电路的特点和欧姆定律的应用。由电路图可知，闭合开关S1时，电路为灯泡的简单电路，电流表测通过灯泡的电流，电压表测电源两端的电压；根据电源的电压可知电压表示数的变化，根据并联电路中各支路独立工作、互不影响可知通过灯泡的电流的变化，进一步得出小灯泡的亮暗变化，根据并联电路的电流特点可知干路电流的变化。
电路的定量分析(1)分析清楚每次开关变化前后的电路连接，明确电流表和电压表分别测量那部分电路，分析清楚电路变化前后所讨论的用电器或者电路中的电压、电流和电阻的变化；(2)根据开关变化前后电路连接的实际变化所形成的实际电路的电路图，找到题目中的数值条件标注在对应于等效电路的元件旁，根据已知条件，运用欧姆定律、电功电功率公式、串并联电路的特点及物理量的比例关系或者等量关系列式计算。
【例3】小明利用如图所示的电路测量未知电阻Rx的阻值，电源电压不变，R0为阻值已知的定值电阻。当开关S闭合、S1断开时，电流表的示数为I；当开关S、S1都闭合时，电流表示数为I1。则电源电压为U＝　　　　 　，Rx＝ 　 　。
【解析】当开关S闭合，S1断开，两只电阻串联，根据欧姆定律可知Rx两端电压为Ux＝IRx，R0两端电压为U0＝IR0，当两个开关都闭合时，定值电阻R0短路，Rx两端电压等于电源电压，为U＝I1Rx，由于电源电压一定，所以U＝Ux+U0，即I1Rx＝IRx+IR0
【分析】当开关S闭合，S1断开，两只电阻串联，当两个开关都闭合时，定值电阻R0短路，根据欧姆定律分别得出电源电压不变的表达式，即可得出电源电压和Rx的表达式
【例4】如图所示，电源电压6 V保持不变，R1＝10 Ω，R2＝20 Ω，R3＝30 Ω，若只闭合S2、R1与R2两端电压之比为 　 　；若同时闭合三个开关，R2与R3电流之比为 　 　；电路中的最大功率可达 　　W。
【解析】(1)由图知，若只闭合S2，R1、R2串联，因为串联电路电流处处相等，所以此时R1与R2两端的电压之比为：(2)若同时闭合三个开关，对R1短路，电阻R2、R3并联，因为并联电路各支路电压相等，所以R2与R3电流之比：
【总结】本题考查了串并联电路的特点、欧姆定律和电功率公式的应用，明确开关闭合前后电路的连接是解题的关键。(1)由图知，若只闭合S2，R1、R2串联，根据串联电路电流的特点和欧姆定律算出此时R1与R2两端的电压之比；(2)若同时闭合三个开关，对R1短路，电阻R2、R3并联，根据并联电路电压的规律和欧姆定律算出通过R2与R3电流之比；(3)根据电阻的串并联特点和P 可知同时闭合三个开关电阻R2、 R3并联时电路中的最大功率，根据P 即可求出最大功率。
类型二、滑动变阻器滑片移动引起的动态电路电路的定性分析1.串联电路:①确定滑动变阻器的阻值变化;②根据欧姆定律判断电路中电流的变化;③根据U=IR确定定值电阻两端的电压变化;④根据U=U1+U2确定滑动变阻器两端的电压变化，并进一步分析出电功率的变化。如图甲所示，开关闭合后，滑动变阻器滑片从左向右滑动的过程中，灯泡的亮度及电压表的示数变化情况分析如图乙所示。
【例5】如图所示，电源电压不变，开关S闭合后，把滑片P向右移动，则滑动变阻器接入电路的阻值将 　 　，电压表示数将 　 　(两空均选填“变大”“变小”或“不变”)。
【解析】由图可知，R与变阻器串联，电压表测R的电压，电流表测电路中的电流；开关S闭合后，滑片P向右移动，则滑动变阻器接入电路的阻值将变大，根据电阻的串联规律可知，电路的总电阻变大，由欧姆定律可知，电路中的电流变小；根据U＝IR可知，R两端的电压变小，所以电压表示数将变小。
【分析】R与变阻器串联，电压表测R的电压，电流表测电路中的电流，滑片P向右移动分析滑动变阻器接入电路的阻值变化，根据电阻的串联确定总电阻变化，由欧姆定律判断电路中的电流变化，根据U＝IR确定电压表示数变化。
2.并联电路:①确定滑动变阻器的阻值变化;②根据欧姆定律判断滑动变阻器所在支路的电流变化;③根据I=I1+I2确定干路的电流变化，在此基础上分析出电功率的变化。如图甲所示，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，电流表和电压表的示数变化情况分析如图乙所示。
【例6】如图所示的电路中，电源电压不变。闭合开关S，将滑片P向右移动的过程中(忽略灯丝电阻的变化)，下列说法中正确的是(　　)A．电流表A1示数变小，电压表V示数不变B．电流表A示数变大，灯泡亮度变亮C．电压表V示数与电流表A1示数的比值不变D．电压表V示数与电流表A和A1示数之差的比值不变
【解析】由电路图可知，灯泡与滑动变阻器并联，电压表测电源的电压，电流表A测干路电流，电流表A1测滑动变阻器支路的电流；AB.因电源电压保持不变，所以，滑片移动时，电压表V的示数不变；因并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以，滑片移动时，通过灯泡支路的电流不变，灯泡的亮度不变；闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P向右移动时，变阻器接入电路中的电阻变小，由I 可知，通过滑动变阻器的电流变大，即电流表A1示数变大；因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，干路电流变大，即电流表A的示数变大，故AB错误；
C.根据R 可知，电压表V示数与电流表A1示数的比值为滑动变阻器接入电路的电阻，因变阻器接入电路的电阻变小，则该比值变小，故C错误；D.根据并联电路的电流关系可知，电流表A和A1示数之差为通过灯泡的电流；根据R可知，电压表V示数与电流表A和A1示数之差的比值为灯泡的电阻(忽略灯丝电阻的变化)，则该比值保持不变，故D正确。
【分析】分析清楚灯泡与滑动变阻器的并联关系，明确电压表测电源的电压，电流表A测干路电流，电流表A1测滑动变阻器支路的电流。在此基础上进一步分析：根据电源的电压可知滑片移动时电压表示数的变化，根据并联电路中各支路独立工作、互不影响可知滑片移动时通过灯泡支路的电流变化和灯泡亮度的变化；根据滑片的移动方向判定滑动变阻器接入电路电阻的变化，根据欧姆定律判定通过滑动变阻器电流的变化，根据并联电路的电流关系求出干路中电流的变化；根据R 分析电压表V示数与电流表A1示数的比值的变化；根据并联电路的电流规律和R 分析电压表V示数与电流表A和A1示数之差的比值的变化。
3.混联电路:①判断混联类型,即先串后并或先并后串;②判断滑动变阻器所在部分的电阻变化;③判断干路中的电流变化;④判断阻值不变部分的电流或电压变化;⑤根据串并联电路的电流和电压规律,判断滑动变阻器的电流和电压变化。接着分析电功率的变化就很容易了。
【例7】如图所示电路，电源电压保持不变，R1和R2为定值电阻，闭合开关，在滑动变阻器的滑片P向左移动的过程中，下列选项正确的是(　　)A．电压表的示数减小B．两电流表的示数均增大C．电压表V与电流表A2的示数的比值增大D．电压表V跟电流表A1的示数的乘积减小
【解析】由电路图可知，闭合开关，R1与R2并联后再与滑动变阻器串联，电压表测并联部分的电压，电流表A1测干路电流，电流表A2测R2支路的电流。ABD．在滑动变阻器的滑片P向左移动的过程中，变阻器接入电路中的电阻减小，电路的总电阻减小，由I 可知，电路中的总电流增大，即电流表A1的示数增大，由U＝IR可知，并联部分的电压增大，即电压表V的示数增大，故A错误；
因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，由I 可知，R2支路的电流增大，即电流表A2的示数增大，故B正确；由电压表V的示数增大和电流表A1的示数增大可知，电压表V跟电流表A1的示数的乘积增大，故D错误；C．由R 可知，电压表V与电流表A2的示数的比值等于R2的阻值，则其比值不变，故C错误。
【总结】本题考查了电路的动态分析，涉及到串并联电路的特点和欧姆定律的应用，要注意电压表V与电流表A2的示数的比值转化为R2的阻值来处理。
电路的定量分析根据题干中的数据或者I-U、I-R图像，结合电流表和电压表所测的物理量属于那一段电路或者哪一个电阻，结合具体数据列式计算。解答这类题目时还要注意滑动变阻器是否出现最大值或者“零”的情形，因为滑动变阻器移至“零”时相当于导线，会改变电路的连接方式。注意电路中各元件的安全。
【例8】如图所示，电源电压恒为6 V，电流表量程为0～0.6 A，电压表量程为0～3 V，定值电阻R1的阻值为10 Ω，滑动变阻器R2的规格为“20 Ω 0.5 A”。闭合开关S，在确保电路安全的前提下，移动滑动变阻器的滑片P，下列说法中正确的是(　　)A．电路消耗的最大总功率为3 WB．电流表示数的变化范围为0.2 A～0.5 AC．滑动变阻器R2接入电路的最小阻值为2 ΩD．电阻R1消耗的最大功率为0.9 W
【解析】由电路图可知，闭合开关S，定值电阻R1与滑动变阻器R2串联，电压表测R1两端的电压，电流表测电路中的电流。当电压表的示数U1＝3 V时，电路中的电流I 0.3 A，因串联电路中各处的电流相等，且电流表量程为0～0.6A，滑动变阻器允许通过的最大电流为0.5 A，所以，电路中的最大电流为0.3 A，故B错误；
此时电路消耗的功率最大，电阻R1消耗的功率最大，滑动变阻器R2接入电路的阻值最小，则电路消耗的最大功率：P大＝UI＝6 V×0.3 A＝1.8 W，故A错误；此时电路的总电阻：R总 20 Ω，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，滑动变阻器R2接入电路的最小阻值：R2小＝R总﹣R1＝20 Ω﹣10 Ω＝10 Ω，故C错误；电阻R1消耗的最大功率：P1大＝U1I＝3 V×0.3 A＝0.9 W，故D正确。
【分析】分析清楚闭合开关S后，定值电阻R1与滑动变阻器R2的串联关系，明确电压表测R1两端的电压，电流表测电路中的电流。在此基础上根据欧姆定律求出电压表的示数为3 V时电路中的电流，然后与电流表的量程和滑动变阻器允许通过的最大电流相比较确定电路的最大电流，此时电路消耗的功率最大，电阻R1消耗的功率最大，滑动变阻器R2接入电路的阻值最小，利用P＝UI求出电路消耗的最大功率，利用欧姆定律求出此时电路的总电阻，再利用电阻的串联求出滑动变阻器R2接入电路的最小阻值，根据P＝UI求出电阻R1消耗的最大功率。
【例9】如图小明设计了一台测液体的密度仪，桶中无液体时，滑片P指向a处。测量时，将待测液体加满小桶，弹簧所受外力增加F，滑片P向下移动x，F与x的关系如表。稳定后闭合开关，就能从改造后的电流表刻度盘上读出液体密度大小。电阻丝ab长20 cm、阻值为40 Ω(其阻值与长度成正比)，电源电压恒为6 V，弹簧电阻恒为1 Ω，R0为11 Ω，小桶的容积为20 cm3，忽略滑片与电阻丝间的摩擦，所测液体密度增大，电流表示数 　 　(选填“增大”“增小”或“不变”)，该密度仪所能测量的最大密度为　　g/cm3。电流表刻度为0.2 A处应标为 　　g/cm3，此密度仪的刻度值分布 　 　(选填“均匀”或“不均匀”)。
【解析】闭合开关，弹簧和两电阻串联接入电路，电流表测通过电路的电流，若所测液体密度增大，根据m＝ρV可知液体的质量变大，根据G＝mg可知液体的重力变大，由图可知滑片下移，滑动变阻器接入电路的电阻变小，串联电路总电阻等于各部分电阻之和，所以电路总电阻变小，根据欧姆定律可知电流表示数增大；
类型三、敏感电阻阻值变化引起的动态电路电路定性分析(1)确定敏感电阻与外界条件的关系;(2)根据题干信息确定敏感电阻的阻值变化;(3)根据串并联电路的相关知识判断相应的电流或电压变化。
【例10】如图是某款电子测温仪及它内部的原理图，电源电压保持不变，显示仪由电压表改装而成，R为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，R0为定值电阻。下列说法正确的是(　　)A．被测者体温越高，电路中的电流越小B．被测者体温越高，定值电阻R0两端电压越大C．被测者体温越低，整个电路消耗的功率越大D．将R0换为阻值更大的电阻，测相同温度时，显示仪示数变小
【解析】已知显示仪由电压表改装而成，根据电路图可知，R与R0串联，显示仪(电压表)测R0两端的电压；AB.因热敏电阻R的阻值随温度的升高而减小，所以，被测者体温越高，R的阻值越小，电路的总电阻越小，根据欧姆定律可知，电路中的电流越大；根据U＝IR可知，定值电阻R0两端电压越大，故A错误，B正确；C.与之相反，被测者体温越低，则电路中的电流越小，由P＝UI可知，整个电路消耗的功率也越小，故C错误；D.温度相同时，说明热敏电阻的阻值不变，将R0更换为阻值更大的电阻，由串联电路的分压特点可知，R0两端分得的电压变大，即显示仪示数会变大，故D错误。
【例11】冬季我国有些内陆地区雾霾频发，为了监测PM2.5指数，某科技小组设计了一种报警装置，电路原理如图所示。RL是对PM2.5敏感的电阻元件，当环境中PM2.5指数增大时，报警器S两端电压增大并发出警报声。E为内阻不计且电压恒定不变的电源，R为一可变电阻，下列说法正确的是(　　)A．当PM2.5指数增大时，RL的阻值增大B．当PM2.5指数增大时，电流表A的示数减小C．当PM2.5指数增大时，可变电阻R两端电压增大D．适当增大可变电阻R的阻值可以提高报警器的灵敏度
【解析】由电路图可知，可变电阻R与敏感电阻RL并联后再与报警器S串联，电流表测RL支路的电流。ABC．由题意可知，当环境中PM2.5指数增大时，报警器S两端电压增大并发出警报声，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，并联部分电路两端的电压变小，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，可变电阻R两端电压减小，故C错误；
由串联电路的分压原理可知，并联部分电阻变小，则敏感电阻RL的阻值减小，故A错误；因报警器S两端电压增大，由I 可知，电路中总电流增大，可变电阻R两端电压减小，流过R的电流减小，所以，由并联电路中干路电流等于各支路电流之和可知，流过RL的电流增大，即电流表A的示数增大，故B错误；D．可变电阻R的阻值越大，并联部分电阻越接近RL，RL对电路的影响越明显，从而增大报警器的灵敏度，故D正确。
电路定量分析首先分析清楚各电表所测的数据代表的电路或者电阻；其次分析清楚敏值电阻随着敏感条件的变化而变化的规律，即阻值是变大还是变小；接着要注意敏值电阻的变化不会引起电路连接方式的改变，只会引起电路中电阻大小的改变，从而引起电路中的电流、电压的改变；最后结合U-I或I-R图像中的数据，列式计算。 注意电路中各元件的安全。
【例12】空气质量指数是确保实现碧水蓝天的重要指标，下表的空气质量等级是按照空气质量指数划分的。如图甲是环保项目性学习小组设计的空气质量检测仪的电路原理图，用电流表显示空气质量指数。电源电压18 V保持不变，定值电阻R0的阻值为100 Ω，气敏电阻R的阻值与空气质量指数K的关系图象如图乙所示。下列说法正确的是(　　) A．气敏电阻R的阻值随空气质量指数增大而增大B．空气污染的程度越小，电路中的电流越大C．电路中电流为0.1 A时，对应的空气质量等级为良D．当空气质量指数为300时，R0消耗的电功率为2.7 W
【解析】A.由图乙知，气敏电阻R的阻值随空气质量指数增大而减小，故A错误；B.由表可知，空气污染的程度越小，空气质量指数越小，由图象知，气敏电阻R的阻值越大，由图甲知，气敏电阻R与定值电阻R0串联，电流表测电路中电流，所以电路中电流I ，电源电压保持不变，R的阻值变大，所以电流中电流变小，故B错误；
【例13】如图甲所示的电路，电源电压保持不变。R1为阻值随光照强度增强而增大的光敏电阻，R2为定值电阻，小灯泡L标有“12 V 0.3 A”且其I﹣U变化情况如图乙所示。当只闭合开关S、S2，小灯泡正常发光，R2的电功率为P2；当闭合所有的开关，R2的电功率为P′2，且P2：P′2＝1：9。已知电流表的量程为0～0.6 A，电压表的量程为0～15 V。求：(1)小灯泡正常工作时的电阻；
【解析】(1)由题意可知，当小灯泡的电压为12 V时，电流为0.3 A，小灯泡正常工作的电阻：【答案】(1)小灯泡正常工作时的电阻为40 Ω；
(2)电源电压的大小；【解析】(2)只闭合开关S和S2时，小灯泡L与电阻R2串联，小灯泡L正常工作，由串联电路的电流特点可知，此时通过电阻R2的电流：I2＝IL＝0.3A，R2的功率：P2＝I22R2＝(0.3A)2×R2，由串联电路的电压特点可知，R2两端的电压：U2＝U﹣UL＝U﹣12V，由欧姆定律可知，R2两端的电压：U2＝I2R2＝0.3A×R2，即：U﹣12V＝0.3A×R2……①当闭合所有的开关，小灯泡被短路，电阻R1与R2并联，R2的功率：P2′，由题已知，P2：P2′＝(0.3A)2×R2 ：1：9……②由①②解得：U＝18V，R2＝20Ω；【答案】(2)电源电压为18V；
(3)当只闭合开关S、S2，定值电阻R2工作100 s消耗的电能；【解析】(3)只闭合开关S和S2，灯泡L与电阻R2串联，小灯泡L正常工作，R2消耗的电能为：W＝I22R2t＝(0.3 A)2×20 Ω×100 s＝180 J；【答案】(3)当只闭合开关S、S2，定值电阻R2工作100 s消耗的电能为180J；
(4)当只闭合开关S、S1，改变照射在光敏电阻R1的光照强度，在保证各【解析】(4)只闭合开关S、S1，灯泡L与R1串联，电压表测量R1两端的电压，为了保护小灯泡，当灯泡正常工作时，电路中的电流最大，光敏电阻最小，由串联电路的电压特点可知，光敏电阻两端的电压：U1小＝U﹣UL＝18 V﹣12 V＝6 V，由欧姆定律得，光敏电阻最小值为：