第1部分 微专题7 动态电路问题

微专题七动态电路问题动态电路问题是初中电学最基础、最重要的内容之一，也是泰安市常考内容。

其中动态电路分析考查形式主要是选择题，动态电路计算考查形式主要是选择题、填空题、计算题。

本专题涉及知识点多，电路结构复杂，变化多样，逻辑性及综合性强，因此相关试题区分度较高。

本专题在中考中所占分值一般在3～9分。

动态电路是指通过改变滑动变阻器滑片的位置或通过开关的通断改变电路的连接方式或电路中加入传感器，从而导致电路中电阻的变化，进而改变电路中的电流、电压、电功和电功率等电学物理量大小的电路。

要对动态电路进行正确的分析，必须具备以下知识：(1)串联电路中，串联的电阻越多，电阻越大——越串越大；并联电路中，并联的电阻越多，电阻越小——越并越小。

(2)不论是串联还是并联电路中，一个电阻变大，总电阻就变大。

(3)串联电路中，电阻越大的，分的电压越大——正比分压；并联电路中，电阻越大的通过的电流越小——反比分流。

(4)电压表与哪部分电路构成一个“圈”就测哪部分电路两端的电压，这个“圈”中可以有电流表、闭合的开关，只能有用电器和电源中的一个，不能既有电源又有用电器。

(5)并联电路各支路电流、各用电器互不影响。

类型1滑动变阻器引起的电路变化分析滑动变阻器引起的电路变化问题时，可按以下步骤：(1)对照电路图或实物图分析电路连接方式是串联还是并联。

(2)明确电表测量对象，确定电路中的不变量，如电源电压、定值电阻、额定电压、额定功率。

(3)明确滑动变阻器滑片移动时电路中相关物理量及电表的变化。

(4)根据串并联电路特点、欧姆定律及电功率相关知识进行分析解答。

(2022·肥城模拟)如图所示电路，电源电压保持不变，闭合开关S，电压表测________两端的电压；当R2的滑片P向右移动时，电流表的示数将________(选填“变大”“变小”或“不变”)。

先电流后电压，先整体后部分。

R1变小解析：题图中R1和R2串联，电压表并联在R1的两端，开关S 闭合后，电压表测量R1两端的电压。

当滑动变阻器R2的滑片P向右移动时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，串联电路中的总电阻变大，电源电压不变，由欧姆定律可知，电路中的电流减小，即电流表的示数变小。

类型2开关引起的电路变化对于开关引起的动态电路，开关断开或闭合常常引起电路结构发生变化，同时电流表、电压表测量对象也会发生变化。

对于这类题应先分清开关变化前、后的电路连接情况，再根据电源电压不变、定值电阻不变和欧姆定律来判断开关闭合前、后各物理量的大小变化情况。

分析时，可按以下步骤：(2022·泰山月考)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D解析：开关S断开时，电阻R1和R2串联，电压表测电源电压；开关S 闭合时，电阻R2被短路，电路为电阻R1的简单电路，电压表测电阻R1两端的电压即电源电压，所以电压表示数不变，电路由R1和R2串联变为R1的简单电路，则总电阻变小；根据欧姆定律可知，电路电流变大，即电流表A示数变大，故A、B错误，D正确；因为电源电压不变，电路电流变大，由P＝UI可知，电路消耗的总功率变大，故C错误。

故选D。

(2021·聊城)如图甲所示是通过小灯泡的电流随其两端电压变化关系的图像。

将小灯泡连接到如图乙所示的电路中，已知电源电压保持3 V不变，小灯泡的额定电流是0.3 A，R1＝20 Ω，R2标有“30 Ω 2 A”字样。

(1)求小灯泡正常发光时的电阻；(2)同时闭合开关S、S2，断开S1，调节滑动变阻器的滑片使电压表的示数为1 V，求此时滑动变阻器R2的电阻；(3)同时闭合开关 S 、S 1和 S 2，当滑动变阻器的滑片调至最左端时，求此时整个电路工作1 min 消耗的电能；(4)在电路通电的情况下，调整开关 S 1、S 2的开闭状态，并移动滑动变阻器的滑片，求整个电路消耗的最小电功率。

(1)10 Ω (2)4 Ω (3)81 J (4)0.18 W 解析：(1)小灯泡的额定电流是0.3 A ，由题图甲可知，小灯泡的额定电压为U L ＝3 V ＝U ；由欧姆定律可得小灯泡正常发光时的电阻R L ＝U L I L ＝3 V 0.3 A＝10 Ω。

(2)同时闭合开关 S 、S 2 ，断开 S 1，小灯泡与变阻器串联，电压表测变阻器两端的电压，调节滑动变阻器的滑片使电压表的示数为1 V ，根据串联电路的电压规律，得小灯泡两端的电压为U ′L ＝U －U V ＝3 V －1 V ＝2 V ；由题图甲可知，此时流过小灯泡的电流为I ′＝0.25 A ，根据串联电路电流的规律，由欧姆定律，得此时滑动变阻器 R 2的电阻R 滑＝U V I ′＝ 1 V 0.25 A ＝4 Ω。

(3)同时闭合开关 S 、S 1 和 S 2，当滑动变阻器的滑片调至最左端时，R 1与小灯泡并联，两端电压均为3 V ，此时通过R 1的电流I 1＝U R 1＝3 V 20 Ω＝0.15 A ，电路中的总电流I 总＝I 1＋I L ＝0.15 A ＋0.3 A ＝0.45 A ；此时整个电路工作 1 min 消耗的电能W ＝UI 总t ＝3 V ×0.45 A ×60 s ＝81 J 。

(4)根据P ＝U 2R 可知，当电路的电阻最大时，电路消耗的功率最小。

根据串联电阻大于其中任一电阻，并联电阻小于其中任一电阻，定值电阻R 1大于小灯泡的电阻，故当定值电阻R 1与变阻器的最大电阻串联，即只闭合开关 S 、S 1，滑动变阻器的滑片移动到最大阻值时，电路的总电阻最大，根据串联电路的规律，则电路消耗的最小功率为P ＝U 2R 1＋R 2大＝（3 V ）220 Ω＋30 Ω＝0.18 W 。

类型3 传感器电阻变化引起的动态电路电路中常采用的一些不同类型的传感器，其阻值会随着气体浓度、压力、温度、光强等的变化而变化，从而导致电路中电流、电压发生变化。

不同的传感器，阻值随气体浓度、压力、温度、光强等的变化不同，所以做好这类题的关键是理解电阻的变化情况，然后按滑动变阻器引起的变化的电路问题的分析思路进行解答即可。

(2021·聊城)针对新冠肺炎疫情，我国采取了各项措施，例如图甲所示，在公共场所的入口设有自动测温设备，当人通过时，可以显示出人的体温。

受其启发，小明同学为学校的图书馆设计了“自动测温门”，电路如图乙所示，R 是定值电阻，R t 是一个由半导体材料制成的热敏电阻，其阻值随温度变化关系如图丙所示，电源电压不变，则被测者体温越高，电流表的示数________(选填“越大”或“越小”)，电压表的示数________(选填“越大”或“越小”)。

越大 越小 解析：由题图乙可知，定值电阻R 与热敏电阻R t 串联，电压表测R t 两端的电压，电流表测电路中的电流。

由题图丙可知，被测者体温越高，R t 的阻值越小，电路中的总电阻越小，由I ＝U R 可知，电路中的电流越大，即电流表的示数越大；由U ＝IR 可知，定值电阻R 两端的电压越大，由串联电路的电压特点知，R t 两端的电压越小，即电压表的示数越小。

1. (类型1)(2021·烟台)如图所示为某压力传感器的原理图，R 1为定值电阻，滑动变阻器R 2的滑片P 通过AB 间可以伸缩的导线与电路相连，导线位于弹簧内部，当闭合开关S ，压力F 增大时，下列说法正确的是( )A. 电压表V 1的示数变大B. 电压表V 2的示数变小C. 电压表V 2的示数与电流表A 的示数比值变大D. 电压表V 1的示数与电流表A 的示数比值变小C 解析：R 1和滑动变阻器R 2串联，电流表测电路的电流，电压表V 1测R 1的电压，电压表V 2测R 2的电压。

当压力F 增大时，变阻器连入电路的电阻变大，电路的总电阻变大，由欧姆定律I ＝U R 知，电路的电流变小，根据U ＝IR ，电压表V 1的示数变小，由串联电路电压规律，知电压表V 2的示数变大，故A 、B 错误； 根据欧姆定律I ＝U R 可得R ＝U I，电压表V 2的示数与电流表A 的示数比值即为变阻器连入电路的电阻，这个比值变大；电压表V 1的示数与电流表A 的示数比值即为定值电阻的大小，这个比值不变，故C 正确，D 错误。

故选C 。

2. (类型1)(2022·岱岳一模改编)在如图所示的电路中，电源电压保持不变，R 1为定值电阻。

开关S 闭合后，将滑动变阻器R 2的滑片向右移动时，下列说法正确的是()A. 电压表V的示数减小B. 电流表A的示数减小C. 电流表A1的示数减小D. 滑动变阻器R2消耗的电功率变大B解析：由题中电路图知，两个电阻并联在电路中，电流表A1测电阻R1支路的电流，电流表A测干路的电流，电压表测电源电压。

当滑动变阻器的滑片向右移动时，变阻器接入电路的阻值变大，而电源电压保持不变，故电压表示数不变，由欧姆定律知，变阻器所在支路的电流变小，R1所在支路的电阻不变，那么通过的电流也不变，所以电流表A1的示数不变，根据并联电路的电流特点知，干路的电流变小，即电流表A的示数变小，故A、C错误，B正确。

滑片向右移动时，通过变阻器的电流变小，其两端的电压不变，根据P＝UI知，变阻器R2消耗的电功率变小，故D错误。

3. (类型1)(2022·新泰月考)某同学在实验室连接了如图所示的电路，开关S 闭合后，滑动变阻器滑片从a端向b端滑动过程中，下列说法()①电流表A的示数会增大②电压表V3的示数会增大③三个电压表的示数之和变小④电压表V3与电流表A的示数的比值在减小A. 只有①②正确B. 只有②③正确C. 只有①④正确D. 只有②④正确C解析：由题图可知，定值电阻与滑动变阻器串联，电压表V1测定值电阻两端电压，电压表V2测电源电压，电压表V3测滑动变阻器两端电压，电流表测电路中的电流。

开关S闭合后，滑动变阻器滑片从a端向b端滑动过程中，滑动变阻器接入电路中的阻值减小，电路的总电阻减小，由欧姆定律可知，电路中的电流变大，即电流表A的示数会增大，故①正确；因滑动变阻器接入电路中的阻值减小，故由串联电路分压规律可知，滑动变阻器两端电压变小，则电压表V3的示数会变小，故②错误；由串联电路的电压规律可知，电压表V1和V3的示数之和等于电源电压，电压表V2的示数等于电源电压，故可知三个电压表的示数之和等于电源电压的两倍且不变，故③错误；电压表V3与电流表A的示数的比值为滑动变阻器的阻值，因滑动变阻器的阻值变小，故电压表V3与电流表A的示数的比值在减小，故④正确。

故选C。

4. (类型1、2)(2022·岱岳一模)如图所示，电源电压保持不变，电阻R1的阻值为15 Ω。