王學(xué)軍
動態(tài)電路是指由于滑動變阻器滑片的移動或開關(guān)的通斷引起相應(yīng)電學(xué)物理量發(fā)生變化的多狀態(tài)電路。動態(tài)電路問題綜合性強,難度大,是中考的熱點和高頻考點。下面結(jié)合中考真題,分類剖析此類題的解題思路和方法。
一、滑動變阻器型動態(tài)電路
1. 首先用“去表法”簡化電路,明確電路連接方式并畫出直觀等效電路圖;2. 再明確各電表測量對象并在直觀電路圖上添加電表;3. 然后判斷滑動變阻器的滑片移動時連入電路的電阻是否變化、如何變化;4. 最后利用歐姆定律,結(jié)合串、并聯(lián)電路特點,按照“一電阻,二電流,三電壓,四電功率”的順序分析判斷各物理量的變化。
例1(2019·貴州·畢節(jié))如圖1所示的電路,閉合開關(guān),當(dāng)滑片P向上移動時,電流表讀數(shù)和電壓表讀數(shù)的變化情況分別是( )。
A. 變大,變大 B. 變大,變小
C. 變小,變小 D. 變小,變大
解析:用“去表法”簡化電路可知,R1與R2串聯(lián),電壓表測R2兩端的電壓,電流表測干路中的電流。當(dāng)P上移時,R2增大,R總增大。根據(jù)歐姆定律,[I=UR總],可知I變小;U1 = IR1,則U1變小;U2 = U - U1,則U2變大。所以,電流表示數(shù)變小,電壓表示數(shù)變大。
答案:D
點評:由局部(滑動變阻器接入的電阻的變化)到整體(先根據(jù)串聯(lián)電路的電阻特點判斷總電阻的變化,進(jìn)而根據(jù)歐姆定律判斷總電流的變化,注意總電壓不變),再到局部(依據(jù)歐姆定律分析定值電阻兩端電壓的變化,再根據(jù)總電壓不變判斷滑動變阻器兩端電壓的變化)分析。
例2(2019·遼寧·撫順)如圖2所示的電路中,電源電壓不變,閉合開關(guān)S,滑片P向右移動的過程中,下列說法正確的是( )。
A. 電流表A示數(shù)變大,電流表A1示數(shù)不變
B. 電流表A1示數(shù)變大,電流表A2示數(shù)不變
C. 電壓表V示數(shù)與電流表A1示數(shù)的乘積不變
D. 電壓表V示數(shù)與電流表A1示數(shù)的比值變小
解析:用“去表法”簡化電路畫出對應(yīng)的等效電路圖如圖3所示。由圖可知,R1與R0并聯(lián),電壓表測并聯(lián)電路兩端的電壓,電流表A1測R0支路的電流,電流表A2測R1支路的電流,電流表A測干路電流。由于電源電壓不變,因此,滑動變阻器滑片滑動時,電壓表的示數(shù)不變;根據(jù)歐姆定律可知,R0兩端電壓不變,電流表A1示數(shù)不變;當(dāng)P向右移動時,R1變大,根據(jù)歐姆定律可知,電流表A2示數(shù)變小;根據(jù)并聯(lián)電路電流的特點,[I=I1+I2],可知電流表A的示數(shù)也變小;電壓表V示數(shù)與電流表A1示數(shù)都不變,則二者的乘積不變,二者的比值也不變。
答案:C
點評:對于滑動變阻器并聯(lián)型電路,一種思路是先根據(jù)歐姆定律分析各支路電流的變化,然后根據(jù)并聯(lián)電路電流特點分析總電流的變化;另一種思路是從局部(滑動變阻器接入電阻的變化)到整體(總電阻、總電流怎樣改變)再到局部(支路電流怎樣改變)分析。
二、開關(guān)通斷型動態(tài)電路
1. 首先用“去表法”簡化電路,根據(jù)開關(guān)的通斷畫出每一個狀態(tài)的直觀等效電路圖(短路部分和斷路部分要去掉);2. 然后明確各電表在兩種電路狀態(tài)時的測量對象;3. 最后依據(jù)歐姆定律和電路特點分析判斷。
例3(2019·江西)如圖4所示,電源電壓保持不變,S1擲到1時,小燈泡恰好正常發(fā)光。當(dāng)S1由1擲到2時,下列說法正確的是( )。
A. 電流表示數(shù)變小,小燈泡正常發(fā)光 B. 電壓表示數(shù)不變,小燈泡發(fā)光暗淡
C. 電流表示數(shù)變小,電壓表示數(shù)變小 D. 電壓表示數(shù)不變,電流表示數(shù)變大
解析:當(dāng)S1擲到1時,R1與L并聯(lián),等效電路圖如圖5所示,此時電流表測干路電流,電壓表測電源兩端的電壓;當(dāng)S1由1擲到2時,R2被短路,電路為L的簡單電路,等效電路圖如圖6所示,此時電流表測通過L的電流,電壓表測電源兩端的電壓,因電源電壓保持不變,所以,電壓表的示數(shù)不變。圖5中電流表的示數(shù)為:[I=UR并],圖6中電流表的示數(shù)為:[I'=URL]。由于并聯(lián)電路的總電阻比任一分電阻都小,因此,[I'<I],即電流表的示數(shù)變小。燈泡的亮度由燈泡實際消耗的功率決定,在狀態(tài)1中,小燈泡正常發(fā)光,此時小燈泡額定電壓等于電源電壓;在狀態(tài)2中,小燈泡兩端電壓仍為電源電壓,即此時小燈泡兩端的實際電壓等于額定電壓,所以,小燈泡仍正常發(fā)光。
答案:A
點評:解答開關(guān)通斷型動態(tài)電路問題,要先仔細(xì)觀察每一個電路狀態(tài)電壓表測量對象是否改變,利用電路的電壓特點判斷電壓表示數(shù)是否變化,然后利用歐姆定律分別表達(dá)出兩種狀態(tài)下的電流表達(dá)式,比較電阻的大小關(guān)系,判斷出電流的變化。
初中生學(xué)習(xí)指導(dǎo)·中考版2020年7期