2022年中考科学一轮复习讲义知识点16:动态电路分析(含答案)
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1、知识点知识点 1616 动态电路分析动态电路分析 1、含滑动变阻器的串联电路(串反并同) 2、含滑动变阻器的并联电路(串反并不变) 3、开关型的动态电路 4、实际应用中的变阻器型 电路环境中的某些因素改变引起电阻的变化。例如,油量表、压力计、电子秤、测定风速的风力计、压敏电阻、热敏电阻、光敏电阻、磁敏电阻、压力传感器、二氧化锡传感器、酒精气体传感器的电路等都是利用变阻器和电表改装而成的,其工作过程可结合欧姆定律来解决。 5、解决这类问题的一般思路 (1)在观察电路的基础上,明确滑动变阻器、定值电阻、灯泡的连接方式,电流表测通过哪个电阻或哪几个元件中的电流,电压表测哪个电阻或哪几个元件两端的电压
2、。 思维导图 教材精析 (2)当开关断开与闭合时,电路中的电阻怎样变化,运用电路关系、欧姆定律,推导出电路中的电流如何变化,电路中某元件两端的电压或电功率如何变化 1把滑动变阻器 R和定值电阻 R1连接成如图电路,变阻器最大电阻 R=2R1。闭合开关 S,当滑动变阻器的滑片向左移动时,下列叙述正确的是( ) A电路总功率逐渐减小 B变阻器的功率逐渐减小 C变阻器滑片在左端与右端时的电路总功率之比为 91 D电阻 R1的功率与电路总功率的比值逐渐增加 【答案】D 【详解】 A滑动变阻器接入电路的阻值减小, 电路总电阻减小,电源电压不变,由2UPR可知,电路总功率增大,故 A 错误; B当变阻器阻
3、值与定值电阻阻值相等时,变阻器消耗的功率最大,滑片从右向左移动过程中,变阻器消耗的功率先增大后减小,故 B 错误; C变阻器最大电阻 R=2R1,变阻器滑片在左端时,电路总电阻为 R1,滑片在右端时电路总电阻为 3R1,电源电压 U 不变,由2UPR可知,变阻器滑片在左端与右端时的电路总功率之比为 31,故 C 错误; D两电阻串联,通过他们的电流 I 相等,电阻 R1的功率与电路总功率的比值 典例精讲 2111211()PI RRPIRRRR总 滑片向左移动过程,电阻 R1不变,R变小,则电阻 R1的功率与电路总功率的比值逐渐增加,故 D 正确。 故选 D。 2如图甲所示电路,电源电压保持不
4、变。闭合开关 S,当滑动变阻器的滑片 P从右端滑到左端的过程中,R1、R2的 I-U关系图像如图乙所示。则下列判断正确的是 ( ) A图线 A 是电阻 R1的 I-U关系图像 B电源电压为 14 伏 CR1的阻值是 20 欧 D滑动变阻器 R2的最大阻值为 30 欧 【答案】C 【分析】 根据甲图可知,电阻 R1与变阻器 R2串联,电压表 V1测 R1的电压,V2测 R2的电压,电流表测总电流。 【详解】 A.当变阻器的滑片从右端向左端移动的过程中,变阻器的阻值减小,根据串联电路电压的分配规律可知,电压表 V2的示数减小。根据图乙可知,图像 A 为 R2的图像,B 为 R1的图像,故 A 错误
5、。 B.根据图乙可知,当电流为 0.2A 时,电压表 V1的示数为 4V,V2的示数为 14V,那么总电压 U总=U1+U2=4V+14V=18V 故 B 错误。 C.根据图乙可知,当电流为 0.2A 时,电压表 V1的示数为 4V,那么电阻 R1的阻值为: 1114V=200.2AURI 故 C 正确。 D.根据图乙可知,通过电路的最小电流为 0.2A,此时变阻器的电压为 14V,那么变阻器的最大阻值 22214V=700.2AURI 故 D 错误。 故选 C。 3如图是酒精浓度检测仪的简化电路图,图中 R0为定值电阻、R 为酒精气体传感器,R的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小,如果驾驶员对
6、着酒精气体传感器呼出的酒精气体浓度越大,那么( ) AA 表示数越大,V 表示数越小 BA 表示数越小,V 表示数越大 CA 表和 V 表示数均越小 DA 表和 V 表示数均越大 【答案】D 【详解】 由电路图可知,定值电阻 R0与传感器的电阻 R串联,电流表测量电路中的电流,电压表测 R0两端电压。如果驾驶员呼出的酒精气体浓度越大,则酒精气体传感器 R的电阻越小,电路的总电阻变小,电源电压不变,由 IUR可知,电路中电流变大,即电流表的示数变大;由 UIR可知,定值电阻 R0两端的电压变大,即电压表示数变大,故 ABC 错误,D 正确。 故选 D。 4如图甲所示电路中,电源电压保持不变。闭合
7、开关 S,当滑动变阻器滑片 P 从右端滑到左端的过程中,R1、R2的 IU图像如图乙所示。则下列判断正确的是( ) A图像 B 是电阻 R2的 IU图像 B该过程中,R2的电功率先增大后减小 CR1的阻值是 70 D利用图像 A 可以研究电流与导体电阻之间的关系 【答案】B 【详解】 A由电路图可知,R1与 R2串联,电压表 V1测 R1两端的电压,V2测 R2两端的电压,电流表测电路中的电流。当滑动变阻器接入电路中的电阻为 0 时(滑片在最左端) ,电路中的电流最大,R1两端的电压最大,R2两端的电压为 0,则由图象可知,A 为滑动变阻器 R2的 I-U 关系图象,B 为电阻 R1的 I-U
8、 图象,故 A 错误; BR2的电功率 P2=I2R2=222222121212122()()()4UUURRRRRRRRRR 当 R2=R1时,R2的电功率最大,所以,当滑动变阻器滑片 P 从右端滑到左端的过程中,R2的电功率先增大后减小,故 B 正确; C当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小,电路中的最小电流 I=0.2A,此时 R1两端的电压 U1=4V,则定值电阻 R1的阻值 114V=200.2AURI 故 C 错误; D研究电流与导体电阻之间关系时,应控制导体两端的电压不变,用不同的已知阻值的定值电阻做实验,而 A 为滑动变阻器 R2的 I-U 关系图象, 所以,
9、不能利用图象 A 研究电流与导体电阻之间的关系, 故 D 错误。 故选 B。 5如图电路,灯泡标有“12V 6W”,滑动变阻器 R1标有“100 1A”,电压表量程为 015V,电流表量程为 00.6A,只闭合开关 S1,S2,滑动变阻器连入电路阻值为 16 时,灯正常发光;只闭合 S1,S3,A 示数为 0.2A,忽略温度对灯丝电阻的影响,下列说法不正确的是( ) A电源电压为 20V BR2的阻值为 76 C只闭合 S1,S2时,灯泡的最小功率为 0.375W D只闭合 S1,S2时,为了保护元件的安全,滑动变阻器连入电路的阻值范围是 1672 【答案】C 【详解】 A由电路图可知,只闭合
10、开关 S1、S2时,灯泡与滑动变阻器 R1串联,电压表测变阻器的电压,电流表测电路的电流,当滑动变阻器连入电路阻值为 16 时,灯正常发光,灯的额定电流 LLL6W=12VPIIU= 0.5A 因串联电流处处相等,即电路中的电流为 0.5A;根据欧姆定律和串联电路电压的规律可得,电源电压 U=UL+IR1=12V+0.5A16=20V 故 A 正确,不符合题意; B灯泡的电阻 LLL12V=0.5AURI=24 只闭合 S1、S3时,灯泡与电阻 R2串联,电路的电流为 I=0.2A,根据欧姆定律可得,电路的总电阻 20V0.2AURI=100 由电阻的串联规律可得,电阻 R2的阻值 R2=R-
11、RL=100-24=76 故 B 正确;不符合题意; C只闭合 S1,S2时,灯泡与滑动变阻器串联,电压表测 R1两端的电压,因电压表量程为 015V,故变阻器两端的电压最大为 U滑大=15V,根据串联电路电压的规律,灯泡的最小电压为 UL小=U-U滑大=20V-15V=5V 则灯泡的最小功率 PL最小=22LL(5V)=24UR小1.04W 故 C 错误,符合题意; D由电路图可知,只闭合 S1,S2时,灯泡与滑动变阻器串联,电流表测电路电流,电压表测滑动变阻器两端电压,此时灯泡正常发光,滑动变阻器接入电路的阻值最小,为 16,电压表示数等于其量程 15V 时滑动变阻器电路的阻值最大,此时电
12、路电流最小 I最小=LLL20V 15V5=A2424UUURR滑大 滑动变阻器接入电路的最大阻值 R滑最大=15V=725A24UI滑最大最小 只闭合 S1,S2时,为了保护元件的安全,滑动变阻器连入电路的阻值范围是 1672,故 D 正确,不符合题意。 故选 C。 6小科制作了一个利用电路测物体重力的小仪器,如图所示。当秤盘不放任何物体时,滑片 P 恰好处于 a点,则下列说法正确的是( ) A可将电流表的表盘改装用来显示重力大小 B随着所放物体重力变大,电路消耗的功率将变小 C适当增大电源电压,可使测量结果更准确 DR1短路将使测量结果偏小 【答案】C 【详解】 根据图片可知,电阻 R1与
13、电阻 R2串联,电流表测总电流,电压表测 R2上半部分的电压。 A当物体重力增大时,滑片向下移动,但是 R2始终是全部接入电路,因此电流表的示数不变,那么就不能将电流表改装显示重力,故 A 错误; B物体重力增大,滑片下移,但是电路的总电阻不变。根据公式2UPR总总总可知,电路消耗的功率保持不变,故 B 错误; C适当增大电源电压,那么电压表的示数也会相应增大,从而使指针偏转更大的幅度,测出结果更准确,故 C 正确; D如果 R1短路,那么电压表的示数会增大,使测量结果偏大,故 D 错误。 故选 C。 7图甲是一个电子拉力计原理图。硬质弹簧右端和金属滑片 P 固定在一起(P 与 R1间的摩擦不
14、计) 。电压表量程为 03V,ab 是一根长为 6cm 的均匀电阻丝,阻值 R1=30,电源电压 U=6V (1)要保证电压表能正常工作,电路中 R0至少应为_。 (2)当拉环不受拉力时,滑片 P 处于 a端,闭合开关后电压表的读数为_V。 (3)已知该弹簧伸长的长度L 与所受拉力 F间的关系如图乙所示,若 R0=45,通过计算说明, 开关 S 闭合后,当电压表指针指在 0.8V 处,作用在拉环上水平向右的拉力为多大?_此拉力器的量程为多少?_ 【答案】 30 0V 200N 0600N 【详解】 (1)1电源电压 U=6V,电压表量程为 03V,为了不超过电压表的量程,根据串联电路按阻分压原
15、理,电阻R0至少分到 3V 的电压,所以电阻至少为 30。 (2)2当拉环不受拉力时,滑片 P 处于 a 端,电压表所测的部分是导线电阻为零,所以,闭合开关后电压表的读数为零。 (3)3滑动变阻器的滑动但电路中总电阻不变,所以根据欧姆定律可以用总电压除以总电阻可以求出电路中电流 016V0.08A4530UIRR 又已知滑动变阻器两端的电压就可求出滑动变阻器的电阻 apap0.8V=100.08AURI 根据均匀电阻丝电阻与长度成正比可求出滑动变阻器接入电路的有效长度 ap10=6cm30L 解得 Lap=2cm,最后根据图像得 F=200N。 4已知 R0=45,根据按阻分压,滑动变阻器的电
16、压最大为 2.4V 小于量程,所以滑动变阻器可以滑到 b 点,此时电阻丝的接入长度为 6cm,根据图像可得拉力器的量程为600N。 8小敏看到超载车损坏公路的新闻报道,设计了一个称量车重的模拟电路,将载重量转化成电流表示数,如图甲。电路由电源、称重计(电流表,量程 00.6A) 、定值电阻 R0、滑动变阻器 R1、弹簧和开关组成。已知电源电压 8 伏,滑动变阻器 R1长 40 厘米、总电阻 20 欧,且电阻的大小与其接入的长度成正比,弹簧的长度与受到压力之间的关系如图乙,当没有载物时,变阻器滑片指在上端,电流表示数是 0.1A。 (1)定值电阻 R0多大_? (2)弹簧的长度与受到的力的关系是
17、:在弹性限度内,_; (3)最大载重时,该模拟电路的电流表示数多大_? (4) 小华觉得最大称量时, 该模拟电路的电流示数至少应该过满量程的一半,则应选择定值电阻: R2=20 欧、R3=5 欧和 R4=1 欧中哪个替换 R0,替换后,最大称量时,电流表示数多大_? 【答案】 60 受到的压力越大,弹簧的长度越短 0.11A 选 R3电阻 【详解】 (1)当没有载物时,变阻器滑片指在上端,电流表示数是 0.1A。 电路总电阻:R 总80, R0R 总R1802060; (2)由图示图象可知,在弹性限度内,弹簧受到的压力越大,弹簧长度越短。 (3)载重最大时,弹簧长度为 24cm,解得:R112
18、, 此时电路电流:I0.11A; (4)电流表量程为 0.6A,电流要超过量程的一半,则:I0.3A, I0.3A,0.3A,解得:R14.67, 电路最大电流 I0.6A,I0.6A,R1.33, 则电阻应选择:R3; 替换后,最大称量时,电流表示数:I0.47A; 答: (1)定值电阻 R060; (2)弹簧的长度与受到的力的关系是:在弹簧限度内,弹簧受到的压力越大,弹簧长度越短。 (3)最大载重时,该模拟电路的电流表示数为 0.11A。 (4)应选择定值电阻 R3,替换 R0,替换后,最大称量时,电流表示数 0.47A。 9小金制作了一个利用电压表测物体重力的小作品,它能在电压表盘上读出
19、所放物体重力的大小,如图所示。 (1)当秤盘不放任何重物时,滑片 P 恰好处于 a 点。闭合开关,当秤盘上所放钩码个数增多时,电压表示数将_(填“增大”、“减小”或“不变”) ; (2)一段时间后,在秤盘放 2 牛重的钩码时,表盘读数比 2 牛大,换不同重的钩码反复试验,每次读数都不同且大于钩码的重力。产生这一现象是由于_引起的(填字母) 。 AR1短路 BR1断路 CR2短路 DR2断路 【答案】 增大 A 【详解】 (1)由图可知,R1、R2串联,电压表测 R2上段的电压,闭合开关,当秤盘上所放钩码个数增多时,滑片 P 向下移动,滑动变阻器上段的阻值增大,由串联电路的电压特点知,R2两端上
20、段的电压增大,即电压表示数将变大; (2)R1、R2串联,R1短路时,R2的电压电等于电源电压,电压表测 R2上段的电压,因此每次读数都不同且大于钩码的重力。故 A 正确,R1断路或 R2断路时,电路整个电路断路,电压表示数为 0,R2短路时,电压表示数为 0,故 BCD 错误。 10 按如图所示电路研究电流与电压的关系。 已知电源电压为6V, R1为定值电阻, 滑动变阻器R2, 标有“201A”的字样,电流表量程为“00.6A”,电压表量程为“015V”。完成下列问题: (1)闭合开关后,电流表无示数,电压表示数接近电源电压,出现此故障的原因可能是_; (2)若 R1=6,为保证电路安全,滑
21、动变阻器允许接入电路的最小阻值为_。 【答案】 R1断路 4 【详解】 (1)1闭合开关后,电流表无示数,可能电路中出现断路,电压表示数接近电源电压,说明 R1断路。 (2)2电流表量程为“00.6A”,电流表的最大示数是 0.6A,电路的总电阻 6V100.6AURI最大 滑动变阻器允许连入电路的最小阻值 R滑=RR1=106=4 11某电热砂锅的简化电路如图甲。R1、R2为发热电阻,S 为旋转型开关,a、b、c、d 为触点,通过旋转开关 S 可实现“关”、“低档”、“高档”之间的转换,工作时先用高档加热锅内汤料到沸腾,再用低档持续加热食物,使食物“汤浓味鲜”。 (1)高档加热时,开关 S
22、应旋至触点_(选填“ab”、“be”或“cd”)位置。 (2)某次烹饪一共用时 6 小时,电功率与加热时间的关系如图乙所示,则本次烹饪共消耗多少电能? _ (3)发热电阻 R1和 R2的阻值分别为多少?_ (4)生活中,有时也会选择电压力锅烹饪,因为电压力锅煮熟相同质量的同种食物,通常比电热砂锅更省电。请你从能量利用率的角度,结合所学知识对电压力锅能省电作出简要的解释_。 【答案】 cd 0.94kW/h 110;374 见解析 【详解】 (1)当开关旋至 bc时,电阻 R1与 R2串联, 当开关旋至 cd 时,只有电阻 R1工作, 根据公式 R1=U2/P可知, 因为 R串R1 , 所以 P
23、串P1; 即当开关旋至 bc 时,是低档;旋至 cd时,是高档。 (2)观察乙图可知,电热砂锅以 440W 的功率工作了 1h,以 100W 的功率工作了 5h; W1=P1t1=0.44kW1h=0.44kWh W2=P2t2=0.1kW5h=0.5kWh W=W1+W2=0.44kWh+0.5kWh=0.94kWh; (3) 高档加热时,R1= 2UP高 =2220V440W() =110; 低档加热时,R总= 2UP低 =2220V100W() =484; R2=R总-R1=484-110=374; (4) 电压力锅锅内气压大,所以水的沸点高,食物在高温下容易熟,可以减少用电时间;加热时
24、间短,散失到空气中的热量少,能量利用率高,所以更省电 12小明利用图甲电路研究电流与电压的关系,其中滑动变阻最大阻值为 500 欧,定值电阻 R0阻值为 10欧。闭合开关,当滑片从最右端慢慢向左移动,发现最初电压表指针几乎不动,直到接近左端时电压表指针才开始有所偏转,继续左移,指针偏转角度迅速变大,即该滑动变阻器引起电压表示发生明显变化的调节区级很小。本实验中,要使滑片每移动一段距离,都能引起电压表示数较为明显的变化,应选择怎样的滑动变阻器?小明用不同的电阻丝代替滑动变阻器,利用图乙进行如下实验: 取 3 条长度都为 10 厘米的粗细均匀电阻丝 A、B、C,阻值分别为 1 欧、20 欧、400
25、 欧。 将电阻丝 A 接入图乙电路,闭合开关,滑片 P 从最右端移到最左端,记录电压表示数 U 随滑片移动长度x 变化的相关数据,多次测量。 分别用电阻丝 B、C 代替 A,重复步骤。 处理相关数据,获得“电压表示数 U 随移动长度 x 变化的关系”如图丙。 (1)图甲实验中,闭合开关,当滑动变阻器滑片处于最左端时,导线 a 与接线柱 M 处的连接意外断开,此时示数为零的电表是_。 (2)分析图丙,实验过程中电压表示数变化范围与电阻丝阻值的关系是_。 (3)若利用图乙研究通过 R0的电流与其两端电压的关系,在 A、B、C 三条电阻丝中,你认为选择哪一条电阻丝最合适并说明理由。_。 【答案】 电
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