資源簡介

專項突破四　動態電路分析與計算
命題點1　動態電路分析
考向1　滑片移動引起的動態電路分析
基礎小練
1. 如圖所示，電源電壓保持不變，閉合開關S，當滑動變阻器R的滑片P向左移動時，下列判斷正確的是(　　)
　第1題圖
A. 電流表的示數變大
B. 電壓表的示數變大
C. 電壓表的示數與電流表示數之比變大
D. 小燈泡的亮度變亮
思路引導
(1)理清電路結構：判斷電路連接方式，電表測量的對象．
連接方式：________，測__________兩端的電壓，測________兩端的電壓，測________的電流；
(2)明確滑動變阻器接入電路的阻值變化．
滑片向左移動，R接入電路中的阻值變________，電路中的總電阻變________；
(3)綜合運用串、并聯電路電流、電壓的規律，歐姆定律寫出所求物理量的表達式，根據變量和不變量進行分析．
①電流表的示數：I＝________，U不變，R總變大，則電流I變________；
②電壓表的示數：U1＝________，則U1變________；
③電壓表的示數：U2＝________，U不變，則U2變________；
④電壓表的示數與電流表的示數之比：＝R，由于R變________，則示數之比變________；
⑤小燈泡的實際功率P＝________，則P變________，亮度變________(選填“亮”或“暗”)
【典型試題拓展】 第1題1．(類滑動變阻器)一款身高體重測量儀當體檢者站在臺面上時，能自動顯示身高和體重，其電路原理如圖所示．電壓表、電流表分別顯示身高和體重的大小，壓敏電阻R的阻值隨壓力增大而減小，滑片P隨身高增高而上滑．則體檢者身高越高，電壓表的示數越______；體檢者的體重越重，電流表的示數越______．
2. 如圖甲所示電路中，閉合開關時，電壓表示數如圖乙所示為________V；將滑動變阻器的滑片P向右移動時，電流表示數將________，電壓表示數將________．(后兩空選填“變大”“變小”或“不變”)
　第2題圖
考向2　開關通斷引起的動態電路分析
基礎小練
3. 如圖所示電路，R為定值電阻，小燈泡L的燈絲電阻不變，電源電壓U不變．若先閉合開關S1、S2，然后斷開開關S2，下列說法正確的是(　　)
　第3題圖
A. 電流表示數增大 B. 電壓表示數減小
C. 小燈泡的亮度不變 D. 電壓表與電流表的示數之比變小
思路引導
(1)畫初末狀態的電路圖
開關S1、S2均閉合時 開關S2斷開時
(2)寫出初末狀態電表示數表達式(用字母表示)
開關S1、S2均閉合時 開關S2斷開時
電流表示數I1＝________電壓表示數U1＝________電壓表與電流表的示數之比＝________ 電流表示數I1′＝________電壓表示數U1′＝________電壓表與電流表的示數之比＝________
(3)判斷各物理量變化
①電流表示數變________，電壓表示數變________；
②電壓表與電流表示數之比________；
③通過小燈泡的電流變________，小燈泡兩端電壓變________，則小燈泡的電功率變________，小燈泡的亮度________．
4. 如圖中，燈泡L1、L2分別標有“6 V　3 W”“6 V　6 W”字樣，電源電壓不變，開關S閉合．①只閉合S1，燈泡L1、L發光；②只閉合S2，燈泡L2、L發光，燈泡L在②中比在①中(設燈絲電阻不變)(　　)
　第4題圖
A. 電功率較大，亮度較亮 B. 電功率較小，亮度較暗
C. 電功率相同，亮度相同 D. 電功率較大，亮度較暗
考向3　敏感電阻引起的動態電路分析
基礎小練
5. 如圖甲是小明設計的一款一氧化碳檢測儀電路圖．其電源電壓保持不變，R0為定值電阻，R為一氧化碳氣體濃度傳感器(氣敏電阻)，R的阻值與一氧化碳濃度的關系如圖乙所示．當空氣中一氧化碳濃度增大時，下列說法正確的是(　　)
　第5題圖
A. R的阻值變大
B. 電壓表的示數變大
C. 電壓表與電流表示數的比值變大
D. R0的電功率增大
思路引導
(1)確定敏感電阻
題干中的敏感電阻是電阻________(選填“R”或“R0”).
(2)外界因素引起的敏感電阻變化
由題圖乙可知：一氧化碳氣體濃度越大，氣敏電阻的阻值越________．
(3)判斷各物理量的變化
①R的阻值________，R與R0________聯，電路總阻值________；
②電流表示數________，電壓表示數________；
③電表與示數之比為________，大小________；
④R0兩端的電壓與通過R0的電流的乘積，即________，大小________．
6. 如圖所示是某簡易煤氣檢測電路，其中Q為氣敏元件，其阻值隨煤氣濃度的升高而減小．若輸出信號的儀表選用電壓表或電流表，閉合開關S，當煤氣濃度升高時，要求儀表的示數增大，則(　　)
A. 選用電壓表接在a、b之間 B. 選用電壓表接在b、c之間
C. 選用電流表接在b、c之間 D. 選用電流表接在a、c之間
第6題圖
7. 如圖為某興趣小組設計的電子秤簡易電路圖，Rx是壓敏電阻，阻值隨所受壓力的增大而減小，R0是定值電阻．測量時，電壓表的示數隨所稱量物體對壓敏電阻的壓力增大而增大，請根據以上信息，在虛線框內將電路圖補充完整．
第7題圖
命題點2　動態電路計算
考向1　滑動變阻器滑片移動引起的動態電路計算
8. 如圖甲所示，電源電壓保持不變，閉合開關S時，滑動變阻器的滑片P從b端滑到a端，電壓表示數U與電流表示數I的變化關系如圖乙所示，下列說法不正確的是(　　)
　第8題圖
A. 電源電壓是9 V
B. 定值電阻R的阻值是6 Ω
C. 滑動變阻器的阻值范圍是0～18 Ω
D. 若定值電阻R出現接觸不良時，電流表示數為0，電壓表示數為9 V
【典型試題拓展】 第8題2．(實際應用)如圖是“劃船健身器”電路示意圖，電源電壓恒為12 V，電阻R0為10 Ω，滑動變阻器R的ab段是導體，bc段是絕緣體，滑片P從R的最左端滑到最右端時，電壓表示數的變化范圍是0～10 V，施加在c點拉力的大小可以通過拉力顯示表讀出(拉力越大，顯示表示數越大)，則拉力顯示表可能是用________改裝成的，R連入電路阻值變化范圍為_____ Ω，R0消耗的最小功率為_____ W．
9. 如圖甲所示電路，電源電壓不變，閉合開關S.將滑動變阻器R的滑片P由a移動到b時，R0的電功率和電流的P－I關系圖象如圖乙所示，求：
　第9題圖
(1)電源電壓；
(2)滑動變阻器R的最大阻值．
考向2　開關通斷引起的動態電路計算
10. 如圖所示，要使R1與R2組成并聯電路，應閉合開關________，若此時電流表和的示數之比為2∶5，則R1與R2的電阻之比為______，R1與R2消耗的電功率之比為______．
第10題圖
【典型試題拓展】 第10題3．(進一步追問)當只閉合開關S2時，電流表與示數之比為______，R1與R2消耗的電功率之比為______．
11. 如圖所示，電源的電壓恒定，R1、R2為定值電阻，R2的阻值為60 Ω.只閉合開關S0時，電流表的示數為0.2 A，再閉合開關S1時，電流表的示數為0.6 A．求：
第11題圖
(1)電源的電壓；
(2)電阻R1的阻值；
(3)開關S0、S1均閉合后，通電10 s電路消耗的總電能．
考向3　敏感電阻引起的動態電路計算
拓展訓練
12. 東莞市為了創建生態文明城市，市某科研小組為了檢測空氣質量指數(AQI)，設計了如圖甲所示的檢測電路，R為氣敏電阻，其電阻的倒數與空氣質量指數(AQI)的關系如圖乙所示，已知電源電壓為12 V保持不變，R0＝5 Ω，當電壓表示數為8 V時，通過R0的電流為________A；此時氣敏電阻R的電功率為________W；此時的空氣質量指數(AQI)為________．
第12題圖
命題點3　極值、范圍類相關計算
拓展訓練
13. 如圖所示，電源電壓恒為4.5 V，定值電阻R1的阻值為10 Ω，滑動變阻器R2規格為“20 Ω　1 A”，移動滑片過程中，R1兩端的最小電壓為________V，電路消耗的最大電功率為________W．
第13題圖
思路引導
當滑動變阻器R2接入電路阻值為______Ω時，電路電流最小，為______A，此時定值電阻兩端電壓最小．當滑動變阻器R2接入電路阻值為______Ω時，電路電流最大，為______A，此時電路消耗的電功率最大．
變式點　
變式1　更換元件
如圖所示，電源電壓恒為4.5 V，燈泡L標有“2.5 V　1.25 W”的字樣(忽略燈絲電阻變化)，滑動變阻器規格為“20 Ω　1 A”，則在不損壞電路元件的情況下，移動滑片，求：
　變式1題圖
(1)電路中電流的取值范圍為________A；
思路引導
本題中影響電流取值范圍的限定條件：
(1)電流最大值的限定條件：①燈泡的額定電流(燈泡的規格)；②滑動變阻器允許通過的最大電流(滑動變阻器的規格)；
(2)電流最小值的限定條件：滑動變阻器接入電路的電阻為最大值時，電路有最小電流．
(2)滑動變阻器的取值范圍為________ Ω；
思路引導
根據歐姆定律可知，電路中電流最大(最小)時，電路中的總電阻最小(最大)，根據串聯電路電阻規律可知，滑動變阻器接入電路中的阻值最小(最大).
(3)電路消耗的總功率范圍為________W.
思路引導
由P＝UI可得，電源電壓一定，電路中電流最大(最小)時，電功率最大(最小).
變式2　增加電表
如圖所示，電源電壓恒為4.5 V，燈泡L標有“2.5 V　1.25 W”的字樣(忽略燈絲電阻變化)，滑動變阻器規格為“20 Ω　1 A”，電流表接入量程為“0～0.6 A”，電壓表接入量程為“0～3 V”，則在不損壞電路元件的情況下，求：
　變式2題圖
(1)電流表最大示數為________A；
(2)電路消耗的最大功率為________W.
思路引導
此題與上題區別在于增加了電流表、電壓表，由圖可知，電壓表測量____________兩端的電壓，電流表測量________的電流，即增加的限制條件有：根據電流表量程可知，電路中的電流I≤________A，根據電壓表量程可知，電壓UL≤________V．
變式3　改變電表位置
如圖所示，電源電壓恒為4.5 V，燈泡L標有“2.5 V　1.25 W”的字樣(忽略燈絲電阻變化)，滑動變阻器規格為“20 Ω　1 A”．電流表接入量程為“0～0.6 A”，電壓表接入量程為“0～3 V”，則在不損壞電路元件的情況下，求：
(1)滑動變阻器允許調節的阻值范圍為________Ω；
(2)電路消耗總功率的變化范圍為________W.
思路引導
此題與上題區別在于電壓表所測量的對象，由圖可知，電壓表測量________兩端的電壓，即滑動變阻器兩端的最大電壓不能超過________V．
變式3題圖
變式4　改變電路連接方式
如圖所示電路，電源電壓為3 V，燈泡L標有“3 V　0.9 W”字樣(忽略燈絲電阻變化)，電流表所接量程為“0～0.6 A”，滑動變阻器上標有“20 Ω　0.8 A”字樣，閉合開關，通過燈泡的電流為________A，在保證電路安全的情況下，滑動變阻器接入電路的阻值范圍為______～______ Ω.
變式4題圖
14. 如圖所示，電源電壓不變，R2＝12 Ω，小燈泡L標有“6 V　3 W”的字樣，不考慮溫度對燈絲電阻的影響．當開關S1閉合、S2與a點連接時，小燈泡L恰好正常發光，且電流表的示數為0.8 A．則R1的阻值為________ Ω，電路消耗的最大電功率為________W.
第14題圖
思路引導
(針對第2空)根據P＝UI可知，當電路中的電流最大時，電功率最________，此時總電阻最________，當電路中的電流最小時，電功率最________，此時總電阻最________；比較不同開關通斷時電路的總阻值，取最小值．
15. R是一個隨推力F變化而變化的電阻，F與R的關系如圖甲所示．現有如圖乙，丙的兩個電路，R0為定值電阻，阻值為20 Ω，電源電壓恒為6 V，電流表量程為0～0.6 A.
(1)當小白同學推力為0時，求電阻R的阻值；
(2)用300 N的力推電阻，求R0的電功率(圖乙)；
(3)圖丙中，當干路電流不超過電流表量程時，小白同學推力F的最大值．
第15題圖
專項突破四　動態電路分析與計算
1. C　【思路引導】(1)串聯　小燈泡L　滑動變阻器R
電路　(2)大　大　(3)①　小　②IRL　小
③U－U1　大　④大　大　⑤U1I　小　暗
【典型試題拓展】 第1題大 大
2. 2.2　不變　變大
3. B　【思路引導】(1)初態如答圖甲所示　末態如答圖乙所示
第3題答圖
(2)開關S1、S2均閉合時：　U　RL
開關S2斷開時：　I1′RL　RL
(3)①小　小　②不變　③小　小　小　變暗
4. A
5. D　【思路引導】(1)R　(2)小　(3)①變小　串　變小
②變大　變小　③R的阻值　變小　④R0的電功率　變大
6. A
7. 如答圖所示
第7題答圖
8. C
【典型試題拓展】 第8題電流表 0～50 0.4
9. 解：(1)滑片在b端時，R0單獨工作，R0兩端的電壓與電源電壓相等，由題圖乙可知，電源電壓
U＝＝＝9 V
(2)由I＝可得，定值電阻R0的阻值
R0＝＝＝18 Ω
當滑片位于a端時，滑動變阻器R接入電路中的電阻最大，此時電路中電流最小
由圖乙可知Imin＝0.1 A
此時電路中的總電阻R總＝＝＝90 Ω
所以滑動變阻器R的最大阻值
Rmax＝R總－R0＝90 Ω－18 Ω＝72 Ω
10. S1、S3　3∶2　2∶3
【典型試題拓展】 第10題1∶1 3∶2
11. 解：(1)只閉合S0時，只有R2接入電路
則U2＝I2R2＝0.2 A×60 Ω＝12 V
電源電壓U＝U2＝12 V
(2)閉合S0和S1時，R1和R2并聯接入電路
根據并聯電路電流規律I＝I1＋I2得
I1＝I－I2＝0.6 A－0.2 A＝0.4 A
根據并聯電路電壓規律得U1＝U＝12 V
則R1＝＝＝30 Ω
(3)開關S0、S1均閉合后，通電10 s電路消耗的總電能W＝UIt＝12 V×0.6 A×10 s＝72 J
12. 0.8　6.4　25
13. 1.5　2.025　【思路引導】20　0.15　0　0.45
變式1　(1)0.18～0.5　(2)4～20　(3)0.81～2.25
變式2　(1)0.5　(2)2.25
【思路引導】燈泡L　電路中　0.6　3
變式3　(1)4～10　(2)1.35～2.25
【思路引導】滑動變阻器　3
變式4　0.3　10　20
14. 20　4.8　【思路引導】大　小　小　大
15. 解：(1)當推力為0時，由圖甲可知R的阻值R＝40 Ω
(2)當推力為300 N時，由圖甲可知R的阻值
R′＝10 Ω
因為R與R0串聯，所以電路總電阻
R總＝R′＋R0＝10 Ω＋20 Ω＝30 Ω
電路電流I＝＝＝0.2 A，所以通過R0的電流I0＝0.2 A
所以R0的功率P0＝IR0＝(0.2 A)2×20 Ω＝0.8 W
(3)圖丙中R與R0并聯，故它們的電壓都等于電源電壓6 V
此時通過R0的電流I1＝＝＝0.3 A
由題可知，通過電流表的電流最大不超過0.6 A
所以通過R的最大電流
I2＝I最大－I1＝0.6 A－0.3 A＝0.3 A
所以R的最小阻值R″＝＝＝20 Ω
由圖甲可知推力F的最大值F′＝200 N

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