2020中考物理 压轴专题：动态电路分析(含答案)

2020中考物理压轴专题：动态电路分析（含答案）

一、串联电路

1.如图1所示,电源电压不变,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向左移动时,请回答下列问题:

(1)去表看电路,复杂电路可分别画出等效电路图,电路中的电流有条路径,电阻R、R1的连接方式是。

图1

(2)判断电表的测量对象:串联不用分析电流表,各处电流都相等,重点分析电压表,电压表测量两端的电压(并联法)。

(3)判断滑动变阻器滑片P移动时相关物理量的变化情况:电源电压不变,滑片P向左移动时→R接入电路的阻值→电路中的总阻值→电流表的示数→电阻R1两端的电压→电压表V的示数。电压表的示数与电流表的示数的比值(实质是滑动变阻器连入电路中的阻值);电压表示数的变化量与电流表示数的变化量的比值(实质是定值电阻R1的阻值)。(均选填“变大”“变小”或“不变”)

【规律总结】滑片移动引起的串联电路动态分析:首先确定电阻的变化,根据电源电压不变,确定串联电路电流的变化,再根据串联电路电阻分压(电阻大分得的电压就大),确定定值电阻及滑动变阻器两端电压的变化,根据电功、电功率的公式确定电功、电功率的变化,如图2所示。(先电流后电压、先整体后部分)

滑片的移动方向R滑的变化电路中电流I的变化

定值电阻两端电压U定的变化滑动变阻器两端电压U滑的变化

图2

2.如图3所示电路中,电源电压保持不变,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P从a端向b端滑动时,电流表A示数,电压表V1示数,电压表V2示数,电压表V1示数与电流表A示数的比值,电压表V2示数与电流表A示数的比值,电路消耗的总功率。(均选填“变大”“变小”或“不变”)

二、并联电路

3.如图4所示,电源电压不变,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向左移动时,请回答下列问题:(灯丝电阻不随温度变化)

图4

(1)去表看电路,复杂电路可分别画出等效电路图,电路中的电流有条路径,电阻R、灯泡L的连接方式是。

(2)判断电表的测量对象:并联电路不分析电压表,各支路电压相等且等于电源电压。重点分析电流表,电流表测量的电流。

(3)判断滑动变阻器滑片移动时相关物理量的变化情况(利用并联电路各支路互不影响):电源电压不变→电压表的示数;滑片P向左移动时→滑动变阻器R接入电路的阻值→通过滑动变阻器R的电流、通过灯泡L的电流→灯泡L亮度、电流表A的示数→电路总电阻→电路消耗的总功率。(均选填“变大”“变小”或“不变”)

【规律总结】滑片移动引起的并联电路动态分析:首先确定电阻的变化,根据并联电路各支路电压相等,且等于电源电压,确定电压表示数,根据欧姆定律确定变化支路中电流的变化,其他支路各物理量均不变(快速找出该支路),如图5所示(注:I1为定值电阻所在支路电流,I滑为滑动变阻器所在支路电流)。(先电压后电流,先支路后干路)滑片移动时R滑的变化本支路电阻的变化

本支路中电流的变化干路电流的变化

图5

4.如图6所示的电路中,闭合开关后,当滑片P向右移动时,电流表A1的示数,电压表V的示数,电流表A2的示数,电压表V示数与电流表A1示数的比值,电压表V示数与电流表A2示数的比值,电路消耗的总功率。(均选填“变大”“变小”或“不变”)

5.(多选)如图7所示电路,电源电压保持不变,R1、R2为定值电阻,R为滑动变阻器,下列分析正确的是()

图7

A.只闭合开关S3,滑片P向右移动,电压表示数变大,电流表示数变小

|=R1

B.只闭合S3,滑片P向右移动,|ΔU

ΔI

C.同时闭合S1、S2、S3,滑片P向右移动,电压表示数变大,电流表示数变小

D.同时闭合S1、S2、S3,滑片P向右移动,R2的电功率不变,电路总功率变小

6.如图9所示的电路中,开关S闭合后,滑动变阻器的滑片P从左向右滑动的过程中,灯泡的亮度(选填“变亮”“不变”或“变暗”),电流表的示数,电压表的示数。(后两空均选填“变大”“变小”或“不变”)

图9

7.如图10所示,电源电压恒定不变,闭合开关S,滑片P向右移动,电流表A1示数,电流表A2示数,电压表V示数。(均选填“变大”“变小”或“不变”)

图10

8.在课外科技实践活动中,某物理兴趣小组看到市场上使用的电子秤后,设计了一种电子秤,原理如图11所示,R0为定值电阻,R为滑动变阻器,闭合开关S,当物体放在秤盘上时,滑片下移。在秤盘上增加重物后,电流表示数,电压表示数。(均选填“变大”“变小”或“不变”)

图11

9.在如图12甲所示的电路中,电源电压保持不变,R是定值电阻,R t是一个由半导体材料制成的热敏电阻,其阻值随温度变化的曲线如图乙所示,当温度升高时,电流表的示数,电压表的示数,电路消耗的总功率;(选填“电流表”或“电压表”)可以改装成温度计。

图12

10.小兰设计了一种烟雾报警装置,其简化电路如图13所示,电源电压保持不变,R0为定值电阻,R为光敏电阻,R 的阻值随光照强度的减弱而增大,当电流表示数减小到某一值时,装置报警。开关S闭合后,当有烟雾遮挡射向R 的激光时()

图13

A.电流表的示数增大,电压表的示数增大

B.电流表的示数减小,电压表的示数减小

C.电压表与电流表的示数之比减小

D.增大R0的阻值,可使装置在更低浓度烟雾下报警

11.图14是检测酒精浓度的测试仪的原理图,图中电源电压恒为8 V,R1为定值电阻,酒精气体传感器R2的阻值随酒精气体浓度的增大而减小。当酒精浓度为0时,R2=60 Ω,此时电压表示数为2 V。以下说法错误的是()

图14

A.若酒精气体浓度变大,电压表和电流表示数都变大

B.定值电阻R1的阻值为20 Ω

C.酒精浓度为0时,电路消耗的总功率为0.6 W

D.若电流表示数达到0.2 A时,表示酒驾,此时R2消耗的电功率为0.8 W

一、串联电路

12.在如图15所示的电路中,将开关S闭合,则电流表的示数将,电压表的示数将。(均选填“变大”“变小”或“不变”)

图15

二、并联电路

13.在如图16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,电路中电流表A示数,电流表A1示数,电压表V示数,电压表V示数与电流表A1示数的比值,电压表V示数与电流表A示数的比值,电路消耗的总功率。(均选填“变大”“变小”或“不变”)

图16

【规律总结】解答此类题应正确画出开关断开和闭合时的等效电路图,利用同一电路电源电压不变,然后根据开关断开或闭合时的电阻变化结合欧姆定律解题。

14.如图17所示的电路,电源电压不变,先同时闭合开关S1和S2,两灯均发光,再断开开关S1,则甲电流表示数,乙电流表示数。(均选填“变大”“变小”或“不变”)

图17

15.如图18所示电路,闭合开关,滑片P向右移动时,电压表V1示数的变化量为ΔU1,电压表V2示数的变化量为ΔU2则()

图18

A.ΔU2>ΔU1

B.ΔU2=ΔU1

C.ΔU2<ΔU1

D.无法确定

16.(多选)如图19所示电路中,电源电压U保持不变,当滑动变阻器的滑片P从a端向b端移动的过程中,两只电压表V1、V2的示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2。电流表示数变化量的绝对值为ΔI。则下列说法不正确的是()

图19

A.ΔU1与ΔU2的数值相同

B.ΔU1与ΔI的比值变小

C.ΔU1与ΔI的比值变大

D.ΔU2与ΔI的比值不变

17.(多选)在如图20所示的电路中,A、B两点之间电压U保持不变,电路连接完好且使用的电表均为理想电表。当滑动变阻器的滑片P向右滑动时()

图20

A.电压表V1和电流表A的示数之比不变

B.电压表V2和电流表A的示数之比不变

C.电压表V1示数的变化量和电流表A示数变化量比值的绝对值|ΔU1

ΔI

|增大

D.电压表V2示数的变化量和电流表A示数变化量比值的绝对值|ΔU2

ΔI

|不变

18.在如图21所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S后,当滑动变阻器的滑片P在某一位置时,电压表的示数为4 V。移动滑动变阻器的滑片P使电流表的示数增大0.2 A,发现电阻R的电功率增大了2 W,则此时电压表的示数为V,该定值电阻的阻值是Ω。

图21

【点拨】此类问题一定要注意当电路状态发生变化时,定值电阻R=ΔU

ΔI

具有普遍意义,但ΔP=ΔU×ΔI是错误的,

应运用ΔP=U22

R -U1

2

R

计算。

一、串联电路

19.如图22所示,电源电压恒为8 V,电压表量程为0~3 V,电流表的量程为0~0.6 A,滑动变阻器的规格为“20 Ω 1 A”,灯泡L标有“6 V 3 W”字样。若闭合开关S,在保证电路元件安全的情况下,不考虑灯丝电阻变化,则下列说法正确的是()

图22

A.电压表示数的变化范围是0~3 V

B.电流表示数的变化范围是0.25~0.5 A

C.滑动变阻器接入电路阻值的变化范围是4~7.2 Ω

D.灯泡L的功率变化范围是0.75~3 W

20.如图23所示的电路,电源电压恒为4.5 V,电流表的量程为0~0.6 A,电压表的量程为0~3 V,定值电阻的阻值为5 Ω,滑动变阻器的最大阻值50 Ω。闭合开关S,移动滑片P的过程中,下列说法正确的是()

图23

A.若滑片P向左移,电流表的示数将变小

B.电压表与电流表示数的比值不变

C.滑动变阻器允许的调节范围是2.5~50 Ω

D.电流表示数的变化范围是0.3~0.6 A

【点拨】此类问题判定两个点(电流最大和电流最小)时需要注意电压表:若电压表测定值电阻两端的电压,判定最大电流时注意电压表不能超量程,最小电流就是滑动变阻器阻值最大时电路中电流;若电压表测滑动变阻器两端的电压,判定最小电流时注意滑动变阻器不一定取最大值,电压表不能超量程,最大电流根据电流表的量程、灯泡的额定电流、滑动变阻器允许通过的最大电流选定即可。滑动变阻器的最大功率是当滑动变阻器的电阻

等于定值电阻时,根据U滑=U定,选择公式P=U 2

R

计算。

21.两个电阻甲和乙,规格分别为“6 V0.3 A”和“4 V0.4 A”,将它们串联接入3 V的电路中,则甲、乙两电阻两端的电压之比为;将它们并联接入同样的电路中,通过甲、乙两电阻的电流之比为。

22.如图24所示,电源电压保持不变,L1、L2、L3是电阻保持不变的灯泡,L2、L3完全相同。第一次开关S、S1、S2都闭合,L1的电功率为25 W;第二次只闭合开关S,L1的电功率为16 W。下列说法正确的是()

图24

A.L1、L2两灯灯丝电阻之比为1∶4

B.只闭合S时,L1和L3的电功率之比为1∶4

C.L1前后两次两端的电压之比为25∶16

D.前后两次电路消耗的总功率之比为25∶4

23.如图25所示,电源电压保持不变,当开关S、S1闭合,滑动变阻器的滑片P位于中点时,电压表V的示数为U1,滑动变阻器消耗的功率为0.9 W;当S、S2闭合,滑动变阻器的滑片P位于最左端时,电压表V的示数为2U1,滑动变阻器消耗的功率为0.2 W,则R1与R2的比值是()

图25

A.1∶18

B.18∶1

C.1∶6

D.6∶1

【点拨】此类问题一定要根据电路的连接情况判定串联时电流是1∶1,其他的物理量都和电阻成正比,注意电源电压不变,并联时电压是1∶1,其他的物理量都和电阻成反比。

答案1.(1)1串联(2)滑动变阻器R

(3)变大变大变小变小变大变大不变

2.变大变大变小不变变小变大

3.(1)2并联(2)干路

(3)不变变大变小不变不变变小

变大变小

4.不变不变变小不变变大变小

5.ABD

6.不变不变变小

7.不变不变变小

8.不变变大

9.变大变小变大电流表

10.D11.C

12.变大变大

13.变小不变不变不变变大变小

14.变小不变

15.B16.BC

17.AD

18.610

19.C[解析]通过灯泡L的额定电流I L=P L

U L =3W

6V

=0.5 A,I L<0.6 A,所以电路中允许通过的最大电流I最大=0.5 A,灯泡

L的电阻R L=U L

I L =6V

0.5A

=12 Ω,此时滑动变阻器接入电路的阻值最小,电路的总电阻R总=U

I

最大

=8V

0.5A

=16 Ω,滑动变阻器

接入的最小阻值R P=R总-R L=16 Ω-12 Ω=4 Ω,滑动变阻器两端电压U P=U-U L=8 V-6 V=2 V;当电压表示数为3 V,

即U'P=3 V时,灯泡L两端电压U'L=U-U'P=8 V-3 V=5 V,通过灯泡L的电流I'L=U'L

R L =5V

12Ω

=5

12

A≈0.42 A,通过滑动变

阻器的电流I'P=I'L=5

12A,滑动变阻器接入电路的最大阻值R'P=U'P

I'P

=3V5

12

A

=7.2 Ω,此时灯泡L消耗的功率最小,为

P'L=U'L I'L=5 V×5

12

A≈2.08 W,综上所述可知,电压表示数变化范围是2~3 V,电流表示数的变化范围是0.42~0.5 A,滑动变阻器接入电路的阻值的变化范围是4~7.2 Ω,灯泡L的功率变化范围是2.08~3 W,故选C。

20.D

21.2∶11∶2

22.D [解析]由图可知,开关S 、S 1、S 2都闭合时,L 1、L 2并联,L 3被短路,L 1的电功率P 1=U 2

R 1

=25 W ①;

只闭合开关S 时,L 1、L 3串联,L 1的电功率P 1'=U 12

R 1

=16 W ②。①②可得U U 1

=54,故C 错误。U 1U 3

=U

1

U -U 1

=U 1

5

4U 1-U

1

=41,则R 1R 3

=U 1U 3

=4

1,L 2、

L 3完全相同,所以R 1R 2

=R 1R 3

=4

1,故A 错误。只闭合开关S 时,L 1、L 3串联,通过两灯的电流相等,所以两灯的电功率之

比P 1'P 3=

I '2R 1I '2

R 3=R 1R 3=41

,故B 错误。开关S 、S 1、S 2都闭合时,L 1、L 2并联,电路中电流I=U R 1+U R 2=

U

4R 2+U R 2=54·U

R 2

,只闭合开关S 时,L 1、L 3串联,电路中电流I'=U

R 1+R 3

=U

4R

2+R 2

=15·U R 2

,两次电路消耗的电功率之比P P '=UI UI '=I

I '=

54·U R 215·U R 2

=25

4,故D 正确。

23.C