第22讲 中考动态电路问题-2022年中考物理二轮复习核心素养专题讲义
展开2022年中考物理二轮复习核心素养专题讲义
第22讲 中考动态电路问题
专题概述
知识点1:导致电表示数变化的基本情况即电路动态问题
1.滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起电路中电学物理量的变化
(1)串联电路中滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起的变化
(2)并联电路中滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起的变化
2.电键的断开或闭合引起电路中电学物理量的变化
(1)串联电路中电键的断开或闭合引起的变化
(2)并联电路中电键的断开或闭合引起的变化
3.电键的断开或闭合、同时滑动变阻器也移动的情况下,引起电路中电学物理量的变化
4. 电路出现的故障(短路和断路)引起。
5.敏感电阻阻值变化引起的动态电路分析。
知识点2:解决电路动态问题基本理论
1.串并联电路特点
(1)串联电路:
电流关系: I=I1=I2
电压关系: U=U1+U2
电阻关系: R=R1+R2
(2) 并联电路:
电流关系: I=I1+I2
电压关系: U=U1=U2
电阻关系: 1/R=1/R1+1/R2
2.欧姆定律
(1)内容:导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比.
(2)公式:I=U/R
(3)变形公式:U=IR R=U/I
3.电功率公式
P=UI P=I2R P= U2/R
4.判断电路连接——可以先简化电路,电流表当导线看,电压表当开路看.
5.如何判断电流表测量通过哪个用电器的电流。
方法:看电流表与哪个用电器串联,则就测通过那个用电器的电流.
6.如何判断电压表测哪部分电路两端的电压。
方法:电压表与哪个用电器并联就测哪个用电器两端的电压.
知识点3:解决动态电路问题方法技巧
1.学会正确分析电路图。首先要让学生养成分析电路图的习惯,无论是静态电路还是动态电路,都要求学生能够独立分析题目给出的电路图中,各个用电器之间是串联还是并联。具体的方法是把电流表简化成导线,将电压表简化成断开的开关或干脆拿掉,把闭合的开关看成导线,把被局部短路的用电器拿掉,把开关断开的支路去掉,从而简化电路。经过电路简化后,电路中基本只出现电源、用电器,电路显得比较简单,把刚才去掉的电表复原上去,明确电压表和电流表分别测量那个用电器的电压和电流。
2.正确判断滑动变阻器有效电阻及由于滑片的变化引起的有效电阻的变化。
3.熟练掌握串并联电路中电压、电流及电阻的规律。动态电路中涉及的用电器肯定不止一个,必然会运用到串并联电路中电压、电流及电阻的规律,如果学生不能熟练掌握这些规律,那么解题也就无从谈起。
4.熟练掌握欧姆定律的运用,尤其是要分析好电路中局部和整体的关系。欧姆定律是解决动态电路的金钥匙,也是电学的基本定律。在动态电路中一般情况下电源的电压都是不变的,滑动变阻器滑片的变化或开关的通断,必然会引起电路中电流的变化,解题思路是先整体后局部,先利用欧姆定律分析整个电路中电流的变化情况,在具体分析每一个用电器的电流电压变化情况。
5.理解好断路和短路。很多学生遇到电路故障问题就头痛,原因就是没有理解好怎样才是短路,以及短路对整个电路的影响。所以要想学好电学这部分内容还得深刻理解短路这个概念。
解决动态电路问题注意:
1.判断电路连接方式,即串联电路还是并联电路;
2.明确电流表与电压表测量的是哪一段电路的电流或两端的电压;
3.电源电压可以认为是不变的。
4.并联电路电压表的示数是不变的,各支路中的电流互不影响。
中考典型例题解析
【例题1】(2021·安徽)图示电路中,电源电压不变,R为滑动变阻器,L为小灯泡(假设灯丝电阻不变)。闭合开关S,滑动变阻器的滑片P从b端向a端滑动过程中( )
A.电流表示数变小,小灯泡变暗
B.电压表示数变大,小灯泡变亮
C.电压表示数与电流表示数的比值变小,小灯泡变亮
D.电压表示数与电流表示数的比值不变,小灯泡变亮
【答案】C
【解析】由图知道,滑动变阻器与灯泡串联,电压表测量滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流,所以电压表示数与电流表示数的比值即滑动变阻器接入电路的电阻,由图知道,滑动变阻器的滑片P从b端向a端滑动过程中,接入电路中的电阻变小,即电压表示数与电流表示数的比值变小;
当滑动变阻器接入电路中的电阻变小时,电路中的总电阻变小,由知道,电路中的电流变大,即电流表的示数变大,由于灯丝电阻不变,由U=IR知道,灯泡两端的电压变大,由知道,灯泡的实际功率变大,灯泡变亮;
由串联分压知道,此过程中滑动变阻器两端电压变小,故电压表示数变小;
综上所述,只有C正确。
【例题2】(2021·江苏扬州)2020年我市空气质量优良天数达293天,监测大气污染物浓度的电路如图甲所示,R为气敏电阻,其材料一般为______(填“半导体”或“超导体”),气敏电阻阻值R随污染物浓度变化曲线如图乙所示,污染物浓度增大时,监测仪表读数变大,该表应为图甲中______表,此过程中电路总功率______(填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】半导体 电流 变大
【解析】R为气敏电阻,其材料一般为半导体,当气敏电阻所处的环境条件发生变化时,气敏电阻的阻值发生变化,从而满足电路需要。
由甲电路图可知,定值电阻R0与气敏电阻R串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流;由乙图可知,当酒精气体浓度增大时,气敏电阻R的阻值变小,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,电路中的总电阻变小,由I=可知,电路中的电流变大,即电流表的示数变大。
此过程中电路电源电压不变,电流变大,根据 P=UI可知电路的总功率变大。
【例题3】(2021海南)为了庆祝中国共产党成立100周年,某校开展了科技竞赛活动,物理兴趣小组设计了车速提醒简化电路,如图甲所示,电源电压保持不变,定值电阻R的阻值为10Ω, Rv为可变电阻,当电压表的示数达到某一数值时提醒驾驶员车速过快,需要减速。当车速从0加速到120km/h的过程中, Rv消耗的电功率随电流变化的图像如图乙所示;图丙是Rv的阻值与车速关系的图像。求:
(1)由图丙可知,车速越大, Rv的阻值越______(选填“大”或“小”);
(2)当车速为120km/h时,电流表示数为0.2A,求此时电压表的示数和Rv的阻值;
(3)电源电压的大小;
(4)当车速是60km/h时,电压表的示数。
【答案】(1)大;(2)当车速为120km/h时,电压表的示数为10V, Rv的阻值为;(3)电源电压为12V;(4)当车速是60km/h时,电压表的示数为9V。
【解析】(1)由图丙可知,车速越大, Rv的阻值越大;
(2)图甲的电路中,R与Rv串联,电压表测Rv的电压,
由图乙可知,当电流表示数为0.2A时, Rv的功率为,
由P=UI可得,此时电压表的示数:
,
由I=U/R可得, Rv的阻值:
;
(3)当电流表示数为0.2A时,定值电阻R两端的电压:
,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,电源的电压:
;
(3) 由图丙可知, Rv与v的关系是一次函数,可设为,
把、和、代入可得:
,,
解得:,
,
,
当车速是60km/h时,可变电阻的阻值:
,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,电路中的电流:
,
则电压表的示数
。
考点强化训练题
一、选择题
1.(2021广西贺州)如图所示的电路中,电源电压和R2的阻值均保持不变,闭合开关S后,将滑动变阻器的滑片P从中点向左移动的过程中,下列说法正确的是( )
A.电流表A1的示数变小,电压表V的示数变小
B.电流表A2的示数不变,电压表V的示数不变
C.电压表V的示数与电流表A1的示数比值不变
D.电路的总功率变大
【答案】C
【解析】由电路图可知,R1与R2并联,电流表A1测R2支路的电流,电流表A2测干路电流,电压表V测电源两端的电压;
根据电源的电压可知滑片移动时电压表V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R2支路的电流不变,根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化,根据欧姆定律可知R1支路的电流变化,进一步得出电压表V与电流表A1示数的比值变化,根据并联电路的电流特点可知干路电流的变化,根据P=UI分析电路总功率的变化。
解:由电路图可知,R1与R2并联,电流表A1测R2支路的电流,电流表A2测干路电流,电压表V测电源两端的电压。
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,R2支路的电流不变,电流表A1的示数不变,则电压表V与电流表A1示数的比值不变;
将滑动变阻器的滑片P从中点向左移动,接入电路中的电阻变大,由I=可知,R1支路的电流变小;
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,干路电流变小,即电流表A2的示数变小;
电源电压不变,总电流变小,根据P=UI可知,电路的总功率变小;
综上所述,C正确。
【点评】本题考查了电路的动态分析,涉及到并联电路的特点、欧姆定律、电功率公式的应用,分清电路的连接方式和电表所测的电路元件是关键。
2. (2021海南)如图所示的电路,电源电压和灯泡L的电阻不变,闭合开关S,将滑片P向右移动时( )
A. 电压表示数变小,电流表示数变小
B. 电压表示数变小,电流表示数变大
C. 电压表示数变大,电流表示数变大
D. 电压表示数变大,电流表示数变小
【答案】D
【解析】由图可知,开关闭合后,该电路为串联电路,电压表测量滑动变阻器两端的电压,电流表测量电路中的电流;
将滑片P向右移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变大,根据串联电路的分压规律可知,滑动变阻器两端的电压变大,电压表示数变大;
滑动变阻器阻值变大,总电阻变大,根据欧姆定律可知,电路中的电流变小,电流表示数变小。
3.(2021湖南湘潭)如图是小虹设计的一种“身高测量仪”,其中滑片P将电阻丝分成上下两部分,阻值分别为R1、R2,身高数据可通过电压表的示数来反映。测量时,身高越高( )
A.电压表示数越小 B.电压表示数越大
C.电路中的电流越大 D.电路中的电流越小
【答案】B
【解析】由图可知:滑动变阻器全部电阻连入电路,滑片P的移动不改变电路中的电阻,根据欧姆定律可知电路中电流不变,由于电压表测量滑动变阻器下部分R2两端的电压,当被测者的身高越高时判断滑动变阻器下部分R2阻值的变化,根据欧姆定律判断电压表示数的变化情况。
由图可知:滑动变阻器全部电阻连入电路,滑片P的移动不改变电路中的电阻,根据欧姆定律可知电路中电流不变,故CD错误;
由于电压表测量滑动变阻器下部分R2两端的电压,当被测者的身高越高时,滑片P向上移动,滑动变阻器下部分R2的阻值变大,由U=IR可知R2两端的电压变大,即电压表示数变大,故A错误,B正确。
4. (2021湖北鄂州)如图所示的电路,电源电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器的滑片P由b端向a端移动过程中,小灯泡L始终发光(忽略温度对小灯泡电阻的影响)。下列说法正确的是( )
A. 电流表示数变小
B. 电路的总功率变大
C. 电压表V1示数与电流表示数的比值变小
D. 电压表V2示数与电流表示数的比值变大
【答案】B
【解析】由电路图可知灯泡和滑动变阻器串联,电压表V1测量灯泡的电压,电压表V2测量滑动变阻器的电压,滑动变阻器的滑片P由b端向a端移动过程中,接入滑动变阻器的阻值变小;
A.滑动变阻器接入的阻值变小,总电阻变小,电源电压不变,故电流变大,故A错误;
B.电流变大,电源电压不变,故总功率变大,故B正确;
C.电压表V1示数与电流表示数的比值,即为灯泡L的电阻,灯泡的电阻不变,故比值不变,故C错误;
D.电压表V2示数与电流表示数的比值,即为滑动变阻器的接入阻值,其阻值变小,比值变小,故D错误。
5. (2021江苏连云港)如图所示,电路中电源电压保持不变,闭合开关S1后,当再闭合开关S2时,则( )
A.电流表A1示数变大 B.电流表A1示数变小
C.电路消耗的总功率变大 D.电路消耗的总功率变小
【答案】C
【解析】闭合开关S1后,电路中L1工作,L2断路,电流表A、A1均测L1中电流;当再闭合开关S2时,L1和L2并联,A测量总电流,电流表A示数变大,电流表A1测量L1中电流,保持不变,A和B两个选项错误;电路总功率P=UI,U不变,总电流变大,故总功率变大,选C。
6. (2021安徽)图示电路中,电源电压不变,R为滑动变阻器,L为小灯泡(假设灯丝电阻不变)。闭合开关S,滑动变阻器的滑片P从b端向a端滑动过程中( )
A. 电流表示数变小,小灯泡变暗
B. 电压表示数变大,小灯泡变亮
C. 电压表示数与电流表示数的比值变小,小灯泡变亮
D. 电压表示数与电流表示数的比值不变,小灯泡变亮
【答案】C
【解析】由图知道,滑动变阻器与灯泡串联,电压表测量滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流,所以电压表示数与电流表示数的比值即滑动变阻器接入电路的电阻,由图知道,滑动变阻器的滑片P从b端向a端滑动过程中,接入电路中的电阻变小,即电压表示数与电流表示数的比值变小;
当滑动变阻器接入电路中的电阻变小时,电路中的总电阻变小,由知道,电路中的电流变大,即电流表的示数变大,由于灯丝电阻不变,由U=IR知道,灯泡两端的电压变大,由知道,灯泡的实际功率变大,灯泡变亮;
由串联分压知道,此过程中滑动变阻器两端电压变小,故电压表示数变小;
综上所述,只有C正确。
7. (2021贵州安顺)如图所示电路中,电源电压保持不变,R0是定值电阻,R是最大阻值为20Ω的滑动变阻器。闭合开关S,当滑片P位于最右端时,电流表的示数为0.2A;当滑片P位于最左端时,电流表的示数为0.6A。则下列说法正确的是( )
A. 电压表示数的最大值是12V
B. 定值电阻R0的阻值是20Ω
C. 定值电阻R0消耗的最大功率是3.6W
D. 当R接入的阻值为5Ω时,它消耗的功率是1.6W
【答案】C
【解析】AB.闭合开关S,当滑片P位于最右端时,滑动变阻器的最大电阻与定值电阻串联,电压表测滑动变阻器的电压,电流表测电路的电流,电流表的示数为0.2A。因变阻器连入电路的电阻最大,由分压原理,电压表示数最大,由欧姆定律变形,得
电压表的最大示数
根据串联电阻的规律及欧姆定律有
代入已知量得
①
当滑片P位于最左端时,变阻器连入电路的电阻为0,电路为定值电阻的简单电路,电流表的示数为0.6A,由欧姆定律有
②
两式相比得
解得
故AB错误;
C.当滑片P在最左端时,定值电阻R0的电压为电源电压(最大),定值电阻R0消耗的最大功率是
故C正确;
D.将已知量代入②得电源电压
当R接入的阻值为5Ω时,由串联电阻的规律及欧姆定律,电路的电流为
它消耗的功率是
故D错误。
【点睛】本题考查串联电路的规律及欧姆定律和电功率公式的运用,关键是明确P在不同位置电路的连接。
8. (2021贵州黔东南州)如图所示,电源电压恒为4.5V,电流表的量程为“0~0.6A”,电压表的量程为“0~3V”,灯泡L标有“2.5V 1.25W”字样(设灯丝电阻不变),滑动变阻器R的规格为“20Ω 1A”。闭合开关,在保证电路安全的情况下,移动滑片P的过程中,下列正确的是( )
A. 电流表的示数最大为0.6A B. 滑动变阻器接入电路的最小电阻为4Ω
C. 灯泡消耗的最小电功率为0.12W D. 电路消耗的最大功率为2.7W
【答案】B
【解析】从图中可以看,开关闭合后,根据电流的流法可知,这是一个串联电路,灯泡L和滑动变阻器R串联在电路中,电压表并联在灯泡L两端,电流表测串联电路的电流。
A.假设电流表的示数最大为0.6A,这时串联电路的电流是0.6A,流过灯泡L的电流是0.6A,灯泡L标有“2.5V 1.25W”字样,并且设灯丝电阻不变,根据电功率的推导式可知,灯泡L的电阻
灯泡L的电阻是5Ω;根据欧姆定律的变换式可知,灯泡L的电压
这时灯泡L的电压是3.0V,但是灯泡L标有“2.5V”字样,即额定电压是2.5V,这是最大电压,不能超过这个电压,那么灯泡L的电压不能是3.0V,假设不成立,电流表的示数最大不能为0.6A,故A错误;
B.假设滑动变阻器接入电路的最小电阻为4Ω,由A解析可知,灯泡L的电阻是5Ω,电源电压恒为4.5V,电路中的电流
这时灯泡L的电压
这时灯泡L的电压是额定电压,灯泡安全工作,这也是滑动变阻器接入电路的最小电阻,不能再小,否则灯泡不能安全工作,故B正确;
C.根据电功率的推导式可知,灯泡L的电阻不变,当流过灯泡L的电流最小时,灯泡的电功率最小,即要求串联电路的电流最小,从图中可以看到,当滑动变阻器接入电路的电阻最大时,电路的电流最小,即
这时灯泡L的电压
灯泡不会出现安全问题,电压表也没有安全问题,电路的电流是0.18A,电流表也没有安全问题,没有超过滑动变阻器R的最大电流1A,电路是安全的,0.18A是电路的最小电流值,是允许存在的,不能再小了,灯泡L的电阻是5Ω,根据电功率的推导式可知,灯泡消耗的最小电功率
灯泡消耗的最小电功率是0.162W,不是0.12W,故C错误;
D.由B解析可知,滑动变阻器接入电路的最小电阻为4Ω,这时电路的总电阻最小,电路的电流最大,大小是0.5A,电源电压恒为4.5V,根据电功率的公式可知,电路消耗的最大功率
电路消耗的最大功率是2.25W,不是2.7W,故D错误。
9.(2021内蒙古通辽)如图所示电路,闭合开关,灯泡L正常发光,当滑片P向上移动的过程中,下列说法中正确的是( )
A.灯泡L变亮,电流表A1示数变大
B.电压表示数不变,电流表A2示数变大
C.电流表A1与A2的示数之差变大
D.电压表与电流表A2的示数之比变大
【答案】D
【解析】由电路图可知,灯泡L与滑动变阻器R并联,电流表A1测干路电流,电流表A2测R支路的电流,电压表测电源两端的电压,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的电流变化和灯泡亮暗的变化,根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化,根据欧姆定律可知通过R的电流变化,根据并联电路的电流特点结合通过灯泡的电流判断电流表A1与A2的示数之差的变化,再电压表和电流表A2示数变化判断电压表与电流表A2的示数之比变化。
由电路图可知,灯泡L与滑动变阻器R并联,电流表A1测干路电流,电流表A2测变阻器R支路的电流,电压表测电源两端的电压,
因电源的电压不变,
所以,滑片移动时,电压表的示数不变,
因并联电路中各支路独立工作、互不影响,
所以,滑片移动时,通过灯泡的电流变化不变,灯泡的亮暗不变,故A错误;
当滑片P向上移动的过程中,变阻器接入电路中的电阻变大,
由I=可知,通过R的电流变小,即电流表A2的示数变小,故B错误;
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,且两电流表示数的差值等于通过L的电流,
所以,电流表A1与A2的示数之差不变,故C错误;
由电压表的示数不变和电流表A2的示数变小可知,电压表与电流表A2的示数之比变大,故D正确。
【点评】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,分清电路的连接方式和电表所测的电路元件是关键。
10.(2022江西模拟)图所示的电路中,电源电压为4伏。现有如下两种操作:①将滑动变阻器滑片向右移;②用6伏的电源替换原来的电源。其中可以使电压表V1示数与V2示数的比值变大的操作有( )
S
R2
R1
V1
V2
P
A ①②都不行 B ①②都可行 C 只有①可行 D 只有②可行
【答案】A。
【解析】这是一串联电路,电压表V1测的是R1两端电压,电压表V2测的是R2两端电压;
①将滑动变阻器滑片向右移时,R1变小,U1变小,电压表V2的示数U2=U-U1变大,电压表V1示数与V2示数的比值变小,所以不行;
②用6伏的电源替换原来的电源时,因为两个电阻不变,根据U1:U2=R1:R2可知:两个电压表的示数不变,比值不变,故也不行;综上分析,选A。
11.(2020•邵阳)如图所示,电源电压一定,闭合S滑动变阻器的滑片向右移动的过程中,以下说法正确的是( )
A.电路的总功率变大,电压表示数变大
B.电流表示数变小,电路的总功率变小
C.滑动变阻器接入电路中的电阻变小
D.电流表示数变大,电压表示数变小
【答案】B
【解析】由图可知,定值电阻与滑动变阻器串联,电流表测电路中的电流,电压表测定值电阻两端电压。
当滑片向右移时,滑动变阻器接入电路的阻值变大,则总电阻变大,由欧姆定律可知,电路中的电流变小,即电流表的示数变小,故CD错误;
定值电阻的阻值不变,电路中的电流变小,由U=IR可得,定值电阻两端的电压变小,即电压表示数也变小,故A错误;
电源电压一定,电路中的电流变小,由P=UI可知,电路的总功率变小;故B正确。
12.(2022湖南岳阳模拟)在图所示的电路中,电源电压保持不变。闭合电键S后,当滑动变阻器R1的滑片P由中点向右端移动时,变大的是( )
A.电压表V的示数 B.电压表V示数与电流表A示数的比值
C.电流表A的示数 D.电压表V示数与电流表A示数的乘积
【答案】B。
【解析】①从图可知,电阻R2与滑动变阻器R1并联,电流表A测量电路总电流;电源的电压保持不变,即V示数不变。
②当滑动变阻器的滑片P向右移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变大,根据欧姆定律I=U/R可知,滑动变阻器所在支路中的电流变小;
③电阻R2两端的电压和电阻都不变,根据欧姆定律I=U/R可知,通过电阻R2的电流不变;
④根据并联电路中干路电流等于各支路电流之和可知,电流表A的示数变小;
综合以上分析可知选项B正确。故选B。
13.(2020•安徽)在图示电路中,电源电压保持不变。闭合开关S后,将滑动变阻器的滑片P自左向右滑动,则( )
A.电流表A的示数减小
B.电压表V2的示数减小
C.电压表V1与电流表A的示数比值减小
D.电压表V2与电流表A的示数比值减小
【答案】C
【解析】由电路图可知,定值电阻与滑动变阻器串联,电压表V1测滑动变阻器两端的电压,电压表V2测定值电阻两端的电压,电流表测电路中的电流,
将滑动变阻器的滑片自左向右滑动时,接入电路中的电阻变小,电路中的总电阻变小,由I=可知,电路中的电流变大,即电流表A的示数增大,由U=IR可知,定值电阻两端的电压变大,即电压表V2的示数增大,故AB错误;
电压表V1与电流表A的示数比值为滑动变阻器的电阻,电阻减小,比值减小,故C正确;
电压表V2与电流表A的示数比值为定值电阻的阻值,阻值不变,比值不变,故D错误。
14.(2022武汉模拟)如图所示电路中,电源电压保持不变.闭合电键,向右移动滑动变阻器滑片的过程中( )
V2
V1
A
R1
R2
P
S
A.电流表A的示数不变
B.电压表V2的示数变小
C.电压表V1示数与电压表示数的差值变大
D.电压表V1示数与电流表A示数的乘积变小
【答案】D.
【解析】①由电路图可知,电键S闭合时,电路为R1和R2串联,电压表V1测电源两端的电压,电压表V2测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。因电源电压保持不变,所以电压表V1的示数不变。
②当向右移动滑动变阻器滑片P时,R2连入电路的电阻变大,电路的总电阻变大,由I=U/R可知,电路中的电流变小,即电流表A的示数变小,故A错误;
R1两端的电压U1=I1R1变小,R2两端的电压U2= U - U1变大,即V2的示数变大,故B错误;
C选项:电压表V1示数与电压表V2示数的差值即U1=IR1变小。故C错误。
D选项:电压表V1示数与电流表A示数的乘积是变小的,该选项正确。
15.(2020•雅安)如图所示的电路,闭合开关S、S1后,以下说法正确的是( )
A.灯L1、L2串联
B.电流表A1和A2示数相等
C.断开S1后,电流表A1示数变小
D.断开S1后,电流表A2示数变小
【答案】D
【解析】A.由电路图可知,闭合开关S、S1后,L1与L2并列连接即为并联,故A错误;
B.闭合开关S、S1后,电流表A1测L1支路的电流,电流表A2测干路电流,
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以干路电流表A2的示数大于支路电流表A1的示数,故B错误;
C.断开S1后,电路为L1的简单电路,两电流表均测通过L1的电流,
因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以通过L1的电流不变,即电流表A1的示数不变,故C错误;
D.因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以断开S1后,电路的总电流变小,则电流表A2示数变小,故D正确。
16.(2020•桂林)从2020年5月1日起,驾驶员酒醉后驾车要负刑事责任。酒精测试仪可检测驾驶员是否酒后驾车,如图所示是它的原理图。图中R1为定值电阻,酒精气体传感器R2的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小的,酒精气体浓度越大,那么测试仪的( )
A.电压表示数不变 B.电压表示数越大
C.通过传感器的电流越小 D.传感器两端的电压越大
【答案】B
【解析】从电路图可知,电阻R1、R2串联,电压表测量R1两端的电压;酒精气体浓度越大,酒精气体传感器R2的电阻变小,根据串联电路的电阻关系可知,总电阻减小,根据欧姆定律可知,电路电流越大,即通过传感器的电流越大;根据公式U=IR可知R1两端的电压越大,所以电压表示数越大,根据串联电路的电压规律可知,传感器两端的电压会变小;故ACD错误,B正确。
17.(2020•绵阳)电梯超载报警器工作原理示意图如图所示,R0为定值电阻,压敏电阻R的阻值随着压力的增大而减小,A为电流表,其示数超过设定值时自动报警。电梯处于运行状态,开关S闭合,有人进入电梯后( )
A.电流表示数变小,R和R0的总电功率变大
B.电流表示数变小,R和R0的总电功率变小
C.电流表示数变大,R和R0的总电功率变大
D.电流表示数变大,R和R0的总电功率变小
【答案】C
【解析】由图可知,该电路为串联电路;开关S闭合,有人进入电梯后,压敏电阻R受到的压力变大,其电阻变小,根据欧姆定律可知,电路中的电流变大;
根据P=UI可知,在U一定的情况下,I变大,则R和R0的总电功率变大,故C正确。
18.(2020•毕节)如图所示电路中,电源电压为18V且恒定不变,灯泡L标有“6V 3W”的字样,灯丝的电阻保持不变,滑动变阻器R铭牌上的规格是“100Ω 1A”,电流表所用量程为0~0.6A,电压表所用量程为0~15V.该电路工作时,要求各元件均安全。闭合开关,在滑动变阻器滑片P滑动过程中,下列判断正确的是( )
A.电压表的示数变化范围是3V~6V
B.电流表的示数变化范围是0.25A~0.6A
C.滑动变阻器允许接入电路的阻值范围是18Ω~100Ω
D.该电路消耗的最大功率是最小功率的2倍
【答案】D
【解析】由电路图可知,灯泡L与变阻器R串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)灯泡正常发光时的电压UL=6V,功率PL=3W,
由P=UI可得,正常发光时的电流:
IL===0.5A,
因串联电路中各处的电流相等,且电流表的量程为0~0.6A,滑动变阻器允许通过的最大电流为1A,
所以,电路中的最大电流I大=IL=0.5A,此时电压表的示数最小,滑动变阻器接入电路中的电阻最小,电路消耗的功率最大,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,电压表的最小示数:
UR=U﹣UL=18V﹣6V=12V,
则电压表的示数变化范围是12V~15V,故A错误;
由I=可得,滑动变阻器接入电路中的最小电阻:
R小===24Ω,
电路消耗的最大功率:
P大=UI大=18V×0.5A=9W;
(2)灯泡的电阻:
RL===12Ω,
当电压表的示数UR′=15V时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,电路中的电流最小,电路消耗的功率最小,
此时灯泡两端的电压:
UL′=U﹣UR′=18V﹣15V=3V,
电路中的最小电流:
I小===0.25A,
所以,电流表的示数变化范围是0.25A~0.5A,故B错误;
滑动变阻器接入电路中的最大阻值:
R大===60Ω,
所以,滑动变阻器的阻值变化范围为24Ω~60Ω,故C错误;
电路消耗的最小功率:
P小=UI小=18V×0.25A=4.5W,
由P大:P小=9W:4.5W=2:1,该电路消耗的最大功率是最小功率的2倍,故D正确。
19.(2020•遂宁)如图甲是小明设计的自主探究实验电路,灯泡L在安全范围内的伏安特性曲线如图乙,电源电压恒为4.5V,滑动变阻器R的最大阻值20Ω,电流表量程0~0.6A,电压表量程0~3V.下列是小明对此电路通过计算分析作出的几个判断,其中正确的是( )
A.变阻器滑片右移时电流表示数变大,电压表示数变大,灯泡亮度变亮
B.变阻器滑片右移时电流表示数变小,电压表示数变小,灯泡亮度变暗
C.为保证电路各元件安全,滑动变阻器的阻值只能在5Ω~10Ω之间调节
D.在安全调节过程中滑动变阻器消耗的最小电功率是0.9W
【答案】C
【解析】AB、变阻器与灯串联,电压表测变阻器的电压,电流表测电路的电流,变阻器滑片右移时,变阻器连入电路的电阻变小,由电阻的串联规律,电路的电阻变小,由欧姆定律,电流表示数变大;
根据U=IR,灯的电压变大,根据P=UI,灯的功率变大,灯变亮;
由串联电路电压的规律,电压表示数变小,AB错误;
CD、R的最大阻值20Ω,电流表量程0~0.6A,根据图乙知,通过灯的最大电流为0.4A,故电路的最大电流为0.4A,此时灯的电压为2.5V,由串联电路的规律及欧姆定律,变阻器的最小电阻为:
R1===5Ω;
电压表量程为0~3V,变阻器的最大电压为3V,由分压原理,此时变阻器连入电路的电阻最大,根据串联电路电压的规律,这时灯的电压U2=4.5V﹣3V=1.5V,由图知,灯的电流为0.3A,由欧姆定律,变阻器连入电路的最大电阻:
R2===10Ω;
为保证电路各元件安全,滑动变阻器的阻值只能在5Ω~10Ω之间调节,C正确;
D、电路的最大电流为0.4A,变阻器的最小电阻为5Ω,滑动变阻器消耗的功率为:
P变=I12×R1=(0.4A)2×5Ω=0.8W,故D错误。
20.(2020齐齐哈尔)在如图所示的电路中,电源两端电压保持不变。当闭合开关S,滑动变阻器R的滑片P向右移动时,下列说法中正确的是( )
A.电流表示数变大 B.电压表示数不变
C.小灯泡亮度变暗 D.电路总电阻变小
【答案】B
【解析】由图可知,该电路为并联电路,电压表测量电源的电压,电流表测量通过滑动变阻器的电流;
A.滑动变阻器R的滑片P向右移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变大,根据欧姆定律可知,通过滑动变阻器的电流减小,即电流表示数变小,故A错误;
B.由于电压表测量的是电源电压,所以电压表示数保持不变;故B正确;
C.并联电路中各支路互不影响,所以灯泡的电流和电压都不变,亮度不变,故C错误;
D.由于滑动变阻器电阻变大,根据并联电路的电阻关系可知,总电阻变大,故D错误.
二、填空题
1.(2020甘肃天水)如图所示电路中,闭合开关S,当滑动变阻器R2的滑片P向左移动时,电流表A1的示数将 ,电压表V的示数与电流表A2的示数之比将 。(均填“变大”“变小”或“不变”)
【答案】不变;变大。
【解析】(1)由电路图可知,R1与R2并联,电压表测电源电压,电流表A1测R1支路电流,电流表A2测R2支路电流;
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R1的电流不变,即电流表A1的示数将不变,
当滑动变阻器R2的滑片P向左端移动时,接入电路中的电阻变大,
由I=可知,通过R2的电流变小,即电流表A2的示数变小;
(2)因电压表V的示数不变,电流表A2示数变小,
所以,电压表V示数与电流表A2示数的比值变大。
【点评】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,利用好并联电路中各支路独立工作、互不影响较为关键。
2.如图所示,电源电压不变,闭合开关S,滑动变阻器的滑片P向左移动,总电阻 ,电压表示数 .(两空都选择“变大”、“变小”或“不变”)
【答案】变小;变小.
【解析】由电路图可知,灯泡和滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流,根据滑片的移动确定接入电路电阻的变化,根据欧姆定律可知电路中电流的变化和灯泡两端的电压变化,根据串联电路的电压规律可知电压表示数的变化.
由电路图可知,灯泡和滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流,
当滑动变阻器的滑片P向左移动时,变阻器接入电路的电阻变小,电路的总电阻变小;
根据I=可知,电路中的电流变大,即电流表的示数变大;
根据U=IR可知,灯泡两端的电压变大,
根据串联电路的总电压等于各分电压之和可知,滑动变阻器两端的电压变小,即电压表的示数变小.
3.(2020•常州)如图所示的电路中,电源电压恒定,R0是定值电阻。闭合开关S,向右移动滑动变阻器滑片P的过程中,三个电表示数的变化情况为:电流表A1的示数 ,电流表A2的示数 ,电压表V的示数 。
【答案】变小; 变小; 不变
【解析】电阻R0、R′并联,A1表测干路电流,A2表测R′电流,电压表测电源电压,故电压表V的示数大小不变;滑片P向右移动,滑动变阻器接入电路的阻值变大,根据I=可知,通过R′电流变小,电流表A2的示数变小,根据并联电路各支路互不影响,通过R0支路的电流不变,由并联电路电流的规律,所以干路电流变小,即电流表A1的示数变小,即三个电表示数的变化情况为:电流表A1的示数变小,电流表A2的示数变小,电压表V的示数不变。
4.(2022湖北宜昌模拟)在如图电路中,开关闭合,灯泡L1和灯泡L2是______联连接的。当开关K断开时,电压表的示数将_____,电流表的示数将__________(选填“增大”、“不变”或“减小”)。
【答案】并联。不变,减小。
【解析】本题的难度首先在电路的识别,我们可以将电流表看作导线,将电压表拿去,就容易看出这个电路是并联电路。电流表是串联在小灯L1的支路中的,所以开关断开时,电流表的示数从有读数变为0,应该选填“减小”。电压表是测量电源电压,而且不受电键控制,所以示数“不变”。
三、综合应用题
1.(2021湖南岳阳)如图甲所示电路,小灯泡额定电压为5V,滑动变阻器R1、R2允许通过的最大电流均为1A,电压表量程为0~15V,电流表量程为0~0.6A,电源电压U保持不变。断开开关S2,闭合开关S、S1,R1的滑片从最右端逐渐滑向最左端过程中,小灯泡始终正常发光;保持R1的滑片在最左端不动,断开开关S1,闭合开关S、S2,在保证所有元件安全的情况下,将R2的滑片从最右端向左进行最大范围移动。图乙中A﹣B是移动滑动变阻器R1的滑片过程中电流表和电压表的示数关系图象,C﹣B是移动滑动变阻器R2的滑片过程中电流表和电压表的示数关系图象。(本题中小灯泡阻值会随着温度变化而变化)求:
(1)电源电压U;
(2)滑动变阻器R1和R2的最大阻值;
(3)整个过程中小灯泡工作时消耗的最小功率P。
【答案】(1)电源电压U为11V;
(2)滑动变阻器R1的最大阻值为12Ω,R2的最大阻值为30Ω;
(3)整个过程中小灯泡工作时消耗的最小功率为0.9W。
【解析】(1)断开开关S2,闭合开关S、S1,R1和灯L串联,且R1接入的阻值为最大阻值,且不随滑片的移动而改变,电压表的示数会随着滑片的移动而改变,乙图A﹣B段为移动R1电流表和电压表的示数关系图象,电压表的最大示数U1为6V,灯正常发光时的额定电压UL=5V,根据串联电路电压的特点:电源电压U=UL+U1=5V+6V=11V;
(2)由R1=可得;
断开开关S1,闭合开关S、S2,由图乙B﹣C可知,B点表示R2接入的电阻为0,C点表示R2接入最大阻值,此时电流为I=0.3A,对应电压为9V;根据R=计算电阻;
(3)A﹣B段小灯泡都正常发光,功率不变;B﹣C段,电流从0.3~0.5A,电压表的示数由6~9V;电源电压不变U=11V,则小灯泡的电压为Umin=11V﹣9V=3V时,Imin=0.3A时,小灯泡消耗功率最小Pmin=UminI
解:(1)断开开关S2,闭合开关S、S1,R1和灯L串联,且R1接入的阻值为最大阻值,且不随滑片的移动而改变,电压表的示数会随着滑片的移动而改变,乙图A﹣B段为移动R1电流表和电压表的示数关系图象,电压表的最大示数U1为6V,灯正常发光时的额定电压UL=5V,电源电压U=UL+U1=5V+6V=11V;
(2)由图乙A﹣B段可得滑动变阻器最大电压为6V,电流I=0.5A,则滑动变阻器R1的阻值
R1===12Ω;
断开开关S1,闭合开关S、S2,由图乙B﹣C可知,B点表示R2接入的电阻为0,C点表示R2接入最大阻值,此时电流为I=0.3A,对应电压为9V;根据R2===30Ω;
(3)A﹣B段小灯泡都正常发光,功率不变;B﹣C段,电流从0.3~0.5A,电压表的示数由6~9V;电源电压不变U=11V,则小灯泡的电压为Umin=11V﹣9V=3V时,Imin=0.3A时,小灯泡消耗功率最小Pmin=UminI=3V×0.3A=0.9W。
【点评】本题考查动态电路的电流、电压及电功率的分析,难度较大。
中考物理二轮复习核心考点复习专题10 电路动态问题(含解析): 这是一份中考物理二轮复习核心考点复习专题10 电路动态问题(含解析),共14页。试卷主要包含了电路动态问题主要研究的基本内容,解决动态电路问题复习策略等内容,欢迎下载使用。
中考物理二轮复习核心素养专题讲义第57讲 疫情防控中的中考热点问题(含解析): 这是一份中考物理二轮复习核心素养专题讲义第57讲 疫情防控中的中考热点问题(含解析),共23页。试卷主要包含了6×104m,,5cm=175mm左右等内容,欢迎下载使用。
中考物理二轮复习核心素养专题讲义第55讲 中考物理学史问题(含解析): 这是一份中考物理二轮复习核心素养专题讲义第55讲 中考物理学史问题(含解析),共25页。试卷主要包含了沈括,牛顿,墨翟,爱因斯坦,布朗,摄尔修斯,亚里士多德,笛卡尔等内容,欢迎下载使用。