動態(tài)電路分析題探究

徐希坤

題型分析

動態(tài)電路分析題是初中物理電學(xué)部分的重要考查內(nèi)容之一，一般分為以下兩種類型。

一、開關(guān)通斷引起的電路變化問題

解決這類問題的一般方法是：

（1）分析出控制變化的開關(guān)閉合前后電路結(jié)構(gòu)所發(fā)生的變化，弄清不同情況下連入電路中電路元件的連接方式，及各種電表測量的是哪部分的電流和電壓。

（2）分析電路變化時各部分電阻、電流、電壓等物理量的變化情況。

（3）運用學(xué)過的歐姆定律、串聯(lián)、并聯(lián)電路的特點進(jìn)行分析，弄清相關(guān)聯(lián)的物理量及已知量的關(guān)系，尋找求解的方法，準(zhǔn)確判定電壓表和電流表的示數(shù)變化。

二、滑動變阻器阻值變化引起的電路變化問題

解答此類題時，首先要看清電路結(jié)構(gòu)，明確用電器的連接方式，弄清是串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路。接下來的一般方法是：

1. 串聯(lián)電路中的動態(tài)變化

（1）判斷電流表、電壓表所測的對象；

（2）根據(jù)滑動變阻器的滑片移動情況及串聯(lián)電路電阻特點R總 = R1 + R2，判斷總電阻的變化情況；

（3）根據(jù)I總 = [U總R總]判斷電流的變化情況；

（4）根據(jù)U1 = I1R1 判斷定值電阻兩端電壓的變化情況；

（5）根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點U總 = U1 + U2，判斷滑動變阻器兩端的電壓變化情況。

注意：根據(jù)U1∶U2 = R1∶R2且U總 = U1 + U2（U總不變），可快速判斷若R1增大則U1增大，反之亦然。

2. 并聯(lián)電路中的動態(tài)變化

在并聯(lián)電路中分析電表示數(shù)變化時，由于并聯(lián)電路各支路兩端的電壓和電源電壓相等，所以應(yīng)先考慮電壓表的示數(shù)不變。又因為并聯(lián)電路各支路相互獨立，互不影響，可根據(jù)歐姆定律分別判斷各支路中電流的變化，再根據(jù)I總 = I1 + I2分析出干路中電流的變化，關(guān)鍵是要分清電表所測的對象。

考題再現(xiàn)

例1 （2023·遼寧·沈陽）（多選）如圖1，電源兩端電壓保持不變，閉合開關(guān)S，在滑動變阻器的滑片P向右移動的過程中，下列說法正確的是（______）。

A. 電流表A的示數(shù)不變，電壓表V2的示數(shù)變小

B. 電壓表V1的示數(shù)變小，電壓表V2的示數(shù)不變

C. 電流表A的示數(shù)變小，電阻R1的電功率變大

D. 電壓表V2的示數(shù)與電流表A的示數(shù)的比值變大

解析：本題考查串聯(lián)電路的規(guī)律及歐姆定律和電功率公式的運用，解題關(guān)鍵是對電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。由電路圖可知，兩電阻串聯(lián)，電壓表V1測R1兩端電壓，V2測電源電壓，電流表測電路的電流。在滑動變阻器的滑片P向右移動的過程中，滑動變阻器連入電路的電阻變大，由串聯(lián)電路電阻的規(guī)律可知，電路的總電阻變大，由歐姆定律可知，電流表示數(shù)變小。根據(jù)U = IR可知，R1的電壓變小，即V1的示數(shù)變小。由于V2測電源電壓，故其示數(shù)不變。因電路的電流變小，根據(jù)P = I2R可知，電阻R1的電功率變小，故B正確，A、C錯誤。根據(jù)歐姆定律可知，電壓表V2的示數(shù)與電流表A的示數(shù)的比值為串聯(lián)電路的總電阻，所以該比值變大，故D正確。

答案：BD

例2 （2023·遼寧·本溪、遼陽、葫蘆島）如圖2所示電路，閉合開關(guān)，在滑動變阻器的滑片由右向左最大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的過程中，下列說法正確的是（______）。

A. 電流表A1示數(shù)不變

B. 電壓表V示數(shù)變小

C. 電流表A1示數(shù)與電流表A2示數(shù)之差變小

D. 電壓表V示數(shù)與電流表A1示數(shù)的乘積變大

解析：本題考查了并聯(lián)電路的特點和歐姆定律的應(yīng)用，解題關(guān)鍵是對電路串并聯(lián)的辨別和電表所測電路元件的判斷。

由電路圖可知，燈泡與滑動變阻器并聯(lián)，電流表A1測干路電流，電流表A2測燈泡支路的電流，電壓表測電源的電壓。閉合開關(guān)S，在滑動變阻器的滑片從右向左移動的過程中，由于電源電壓不變，所以電壓表示數(shù)不變，故B錯誤?；蜃笠苿樱瑒幼冏杵鹘尤腚娐返碾娮枳冃?，根據(jù)歐姆定律可知，通過滑動變阻器的電流變大，由于電流表A1示數(shù)與電流表A2示數(shù)之差就是通過滑動變阻器的電流，所以電流表A1示數(shù)與電流表A2示數(shù)之差變大，故C錯誤。由于并聯(lián)電路各支路互不影響，所以通過燈泡的電流不變，電流表A2示數(shù)不變；根據(jù)并聯(lián)電路的電流規(guī)律可知，干路中的電流變大，電流表A1示數(shù)變大，故A錯誤。電壓表示數(shù)不變，電流表A1示數(shù)變大，則電壓表V示數(shù)與電流表A1示數(shù)的乘積變大，故D正確。

答案：D

方法歸納

動態(tài)電路分析的關(guān)鍵是“化動為靜”，即畫出等效電路圖，再結(jié)合串、并聯(lián)電路特點及歐姆定律就能解決這類問題。

分析方法：

第一步，簡化電路（識別電路、確定電路類型）；第二步，判斷電表測定位置；第三步，動態(tài)分析（關(guān)鍵是電阻的變化）。

解題方法：從滑動變阻器電阻變化、開關(guān)閉合前后電阻變化的局部入手，用歐姆定律公式分析整體電流的變化，再回到局部研究部分電壓變化，即“局部—整體—局部”。

注意：抓住題中不變的量，如電源電壓不變，定值電阻阻值不變，一般情況下燈泡電阻不變。

變式訓(xùn)練

1. 如圖3所示的電路，只閉合開關(guān)S1，將滑動變阻器滑片從最右端向左移動至中點，燈泡L的亮度將____________（填“變亮”“變暗”或“不變”）。保持滑片位置不動，再閉合開關(guān)S2，電壓表示數(shù)____________，電流表示數(shù)____________。（以上兩空均填“變大”“變小”或“不變”）。

2. 計算機鼠標(biāo)內(nèi)裝有自動控制傳感器，其工作原理電路如圖4所示。物體M在導(dǎo)軌上左右移動時，可帶動與之相連的滑動變阻器滑片P左右移動，電壓表示數(shù)變化可反映出物體M移動的距離。當(dāng)物體M向右移動時（______）。

A. 電流表示數(shù)不變，電壓表示數(shù)變小

B. 電流表示數(shù)變大，電壓表示數(shù)變大

C. 電壓表示數(shù)和電流表示數(shù)的比值變大

D. 電壓表示數(shù)和電流表示數(shù)的比值不變

答案：1. 變亮 變小 變大 2. C

（作者單位：錦州市實驗學(xué)校）