2024年中考物理复习-----突破串联电路中变化量问题（精品讲义）

这是一份2024年中考物理复习-----突破串联电路中变化量问题（精品讲义），共6页。试卷主要包含了变化的根源，由电阻变化引起的相应物理量变化，物理量变化规律两例具体应用等内容，欢迎下载使用。
仔细分析近年来的中考物理试题会发现：无论是多选压轴题、实验探究压轴题还是计算压轴题，都是“串联电路”在独领风骚，展现着无穷的魅力！我们认为“串联电路的灵魂”体现在其“多姿的变化量”上。
下面我们以“电阻R、电流I、电压U、功率P”为基础来总结探讨串联电路中的各种变化量。
一、变化的根源：由部分电路的“电阻变化”引起
无论实物图还是电路图的连接多么复杂，只要把电压表、断开的用电器、断开的开关等元件去掉后，总会显现出以下几种最基本电路：
1.由变阻器阻值改变引起的电阻变化
2.由开关接通和断开引起的电阻变化
3.由光敏电阻、压敏电阻、气敏电阻等引起的
4.由巨磁电阻效应引起的电阻变化
二、由电阻变化引起的相应物理量变化
如图所示，下面我们仅以由滑动变阻器连入电路阻值的改变引起的各物理量变化为代表（以下都按滑片向右移动来分析）来归纳总结：
1.电阻R变化
①R1：不变——定值电阻
②R2：变大——按滑片向右来分析
③R总：变大——R总=R1+R2
2.电流I变化
I=I1=I2=I总：变小——，U总不变，R总变大
3.电压U变化
①R总：不变——电源电压一定
②U2：变大——R2电阻变大，分压变大
③U1：变小——U总=U1+U2，U总不变，U2变大，U1变小
4.电功率P的变化
①P总：变小——P总=U总I，U总不变，I变小
②P1：变小——P1=I2R1，R1不变，I变小
③P2：不好确定
当R2的最大值：等于R1时，P2最大
当R2的最大值：大于R1时，P2先变大后变小
当R2的最大值：小于R1时，P2一直变大
证明：
当R2＝R1时，
当R2＜R1时，R2变大，（R1－R2）的值变小，P2变大
当R2＞R1时，R2变大，（R2－R1）的值变大，P2变小
5.物理量的变化量、变化量比值、变化量乘积的意义
①ΔR1=0——R1为定值电阻，没有变化
②ΔR总=R2′－R2——R2两次的阻值之差
③ΔR总=ΔR2——R总的阻值变化由R2变化决定
④ΔI1=ΔI2=ΔI总——串联电路电流处处相等
⑤ΔU总=0——电源电压不变
⑥ΔU1=IR1－I′R1=（I－I′）R1=ΔIR1
⑦ΔU2=ΔU1 =ΔIR1——U总=U1+U2=定值
⑧ΔP总=U总I－U总I ′=ΔIU总
⑨ΔP1= I2R1－I ′2R1=（I+I′）（I－I′）R1=（I+I′）ΔU1
=（I－I′）（I+I′）R1
=ΔI（U+U′）
⑩ΔP2=I2R2－I′2R2的绝对值
（P2功率可能变大、可能变小、具体变化由R2的最大值和R1的大小来决定！
P总不是定值，ΔP1不等于ΔP2！
ΔP2的知识点虽然很少考查，但从全国各地的中考试题中也可以看到，这需要引起我们足够的重视！！
eq \\ac(○,11)（要记熟）
eq \\ac(○,12) （要记熟）
eq \\ac(○,13) ——因ΔU总=0，求比值没有意义
eq \\ac(○,14)ΔU1·ΔI=（U1+U1′）（I+I′）≠ΔP1（要记熟）
ΔP1 =（I+I′）ΔU1=ΔI（U1+U1′）＞ΔU1·ΔI（很重要）
eq \\ac(○,15)ΔU2·ΔI和ΔU总·ΔI，没多大意义，一般不作考查点。
务必注意：ΔP≠ΔU·ΔI。关于这一点可用下面的图像分析来证明：作出定值电阻的U-I图像，如图甲、乙所示。
从图像上容易看出，ΔU·ΔI为图甲中阴影部分的面积，而ΔP为图乙中阴影部分的面积，显见ΔP＞ΔU·ΔI。
三、物理量变化规律两例具体应用
1.某定值电阻R两端的电压由3V增大到5V时，通过它的电流变化了0.2A，则该定值电阻R为 10 Ω；定值电阻R消耗的功率变化了 1.6 W。
解析：本题考查对定值电阻的电阻、电压、电压变化、电流变化、电功率变化各量之间相互关系的熟练掌握程度！越熟练，越易懂，越简单！
ΔP=ΔI（U+U′）=0.2A×（5V+3V）=1.6W
2.如图所示电路中，电源电压不变，R1和R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，R1的阻值大于滑动变阻器R3的最大阻值，只闭合开关S，各电阻中均有电流通过，所有电表都有示数，下列说法正确的是（ BD ）
A.电表a是电流表，三个开关同时闭合，电源会短路
B.只闭合开关S，滑动变阻器的滑片向右移动，电压表V1示数变小，电压表V2变大
C.只闭合开关S，滑动变阻器的滑片向右移动，电压表V2示数变化量ΔU2大于电压表V1示数变化量ΔU1
D.先闭合开关S，再闭合开关S1，滑动变阻器的滑片保持不动，电压表V2示数变化量与电流变化量的比值大于电压表V1示数变化量与电流变化量的比值
解析：本题考查我们能否正确分析电路能力、能否正确判断各表测量对象、以及对各变化量和变化量比值的大小判断能力，是我们必须掌握的，也是各地中考常常出现的内容。要认真揣摩题意中的每一句话，每一个字，都隐藏着解题攻关的突破口，这样才能找准解题方向，提高解题效率和准确率！
①“只闭合开关S”时，等效电路如下图（变形图1），很容易看出，这时，R1、R2和R3串联，变形图1。
变形图1
又因为“各电阻中均有电流通过，所有电表都有示数”可知：a表只能是电流表，且电压表V1测R1、R2串联的电压之和，电压表V2测R2、R3串联的电压之和。
“三个开关同时闭合”时，等效电路如图（变形图2），很容易看出，这时，R2、R3和电压表V2都被短路（图中R2、R3已去掉），仅有R1连入电路，故选项A错误。
变形图2
②“只闭合开关S”时，等效电路图如下（就是变形图1），很容易看出，这时，R1、R2和R3串联。
变形图1
电压表V1测R1、R2的串联电压和UV1；
电压表V2测R2、R3的串联电压和UV2；
滑片向右时，R3连入阻值变大，R3分得的电压UR3变大
因为UV1+UR3=U=定值，UR3变大，所以UV1变小
同理，因为UV2+UR1=U=定值，UR1变小，（R1一定，I变小，UR1变小）
所以UV2变大。故选项B正确。
③“只闭合开关S”时，电路连接与上图（变形图1）完全相同，
很容易看出：ΔUV2=ΔUR1（因为UV2+UR1=U=定值），ΔUV1=ΔUR1+ΔUR2＞ΔUV2
故选项C错误。
④“先闭合开关S”时，R1、R2和R3串联，等效电路图（仍是变形图1）。
变形图1
“再闭合开关S”时，R1和R3串联，等效电路如下（变形图3）。
变形图3
因为“滑动变阻器的滑片保持不动”，这时可以把“R3当成定值电阻”
电压表V1所测R1与R2的串联总电阻在S1闭合后变小，
故UV1变小，UR3变大（UV1+UR3=U=定值）
电压表V2所测R2与R3的串联总电阻在S1闭合后变小
由题意：R1＞R3的最大值
所以，，所以选项D也正确。
本题选项为BD。
我们暂时先探讨到这里，至于计算题部分，每年不少省市物理电学计算题压轴题最后1、2问，无一例外地总会回归到最经典的“串联电路”。关于这部分知识点,我们在后面的学习机会中再进一步具体探究。
综上所诉,我们能很明显地感受到，“串联电路”知识贯穿了我省中考的所有题型；“串联电路”知识也贯穿了九年级电学学习的始终。它即基础、又高深;即经典、又多变。希望同学们踏下心来，多去畅游“串联电路”的知识海洋；希望同学们高昂斗志，尽情享受“串联电路中的变化”带来的无限乐趣!