例谈中考命题中的动态电路问题及解题方法

例谈中考命题中的动态电路问题及解题方法

例谈中考命题中的动态电路问题及解题方法 ‎ ‎ ‎ 从近几年的中考真题可知，在命题中对动态电路常以选择题、填空题、实验题等形式考查，难度较大，考生很难把握。为帮助考生分析这类问题，本文将从中考真题出发讲述动态电路问题及其解题方法。‎ 一、动态电路，注重过程分析 ‎ 动态电路问题是指变阻器阻值的变化或电路中开关状态改变而使电路中的电流、电路两端电压发生改变的电路问题。动态电路问题可分为三类，一是滑动变阻器的滑片的位置的变化引起电路中物理量的变化；二是开关的断开或闭合引起电路中物理量的变化；三是气体浓度、光照强度、压力大小等因素的变化引起电路中物理量的变化，下面针对这三类问题以例题的形式进行过程分析，总结和归纳解题方法。‎ ‎（一）例说滑动变阻器型动态电路 ‎ 1、串联型 ‎【以题说法】如图1所示，电源电压保持不变，闭合开关S后，将滑动变阻器R2的滑片P向左滑动，下列说法正确的是(　　)‎ A．电流表A的示数变小，电压表V1的示数变大 B．电流表A的示数变小，电压表V1的示数不变 C．电压表V1与电压表V2的示数之和不变 D．电压表V2与电流表A的示数之比不变 ‎【解析】由图1可知，电阻R1和R2串联，电压表V2测R2两端电压，‎ 电压表V1测电源电压，因电源电压不变，则V1示数不变，A项错误；当滑动变阻器R2的滑片P向左滑动时，R2接入电路中的阻值变大，总电阻变大，电路中的电流变小，电流表的示数变小，B项正确；电阻R1两端的电压U1＝IR1变小，所以滑动变阻器两端的电压U2＝U－U1变大，C项错误；电压表V2与电流表A的示数之比即为滑动变阻器连入电路中的电阻值，当R2的滑片P向左端滑动时，其阻值变大，D项错误。‎ ‎【答案】B ‎【方法归纳】（1）解决此类问题第一要判定电路的类型，准确判断滑片移动时滑动变阻器阻值的变化，可根据欧姆定律分析电流的变化，由欧姆定律的变形式判断电压的变化。‎ ‎（2）运用串联分压的原理分析电压表的示数的变化，两个电阻串联，滑动变阻器的阻值变大（变小），分配到的电压变大（变小），由电源电压不变和串联电路电压的规律可知，定值电阻两端电压变小（变大）。‎ ‎（3）解题思路：‎ ‎2、并联型 ‎【以题说法】如图2所示的电路，电源电压不变，闭合开关S后，当滑动变阻器的滑片从左向右移动时，下列判断中正确的是(　　)‎ A．电流表的示数不变，电压表的示数不变 ‎ B．电流表的示数变大，电压表的示数变小 ‎ C．电流表的示数变大，电压表的示数变大 ‎ D．电流表的示数变小，电压表的示数不变 ‎【解析】由图2可知开关闭合后电路为并联电路，电流表测通过R2的电流，电压表测量R2两端电压。由并联电路中电压的规律和电压源电压不变可知，电压表V的示数不变；当滑片向右移动时，R2的电阻变大，所以电流表A的示数变小，即D项正确。‎ ‎【答案】D ‎【方法归纳】(1) 运用“去表法”（电流表视为导线，电压表视为断路）简化电路确定电路的类型，分析电表测量的哪部分电路的电流或电压。‎ ‎（2）解题方法：‎ ‎【变式提升】如图3所示电路中，电源电压保持不变。闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P向左移动，下列说法中正确的是（　　）‎ A．电压表V的示数不变，电流表A2的示数变大 B．电压表V的示数变大，A2的示数变小 C．电压表V的示数与电流表A1的示数的比值变小 D．电压表V的示数与电流表A2的示数的比值变大 ‎【解析】运用“去表法”分析可知，该电路为并联电路，A1测通过R2的电流，A2测干路电流，电压表V测量的电源电压，电源电压不变，即电压表示数不变；当滑动变阻器的滑片P向左移动时，R2接入电路中的电阻变大，并联电路中的总电阻变大，由欧姆定律可知，电流表A1和A2的示数均变小。综上分析可知,D项正确。‎ ‎【答案】D ‎（二）例说开关断开或闭合引起的变化电路 ‎ ‎【以题说法】如图4所示，当开关S由断开到闭合时，电流表的示数将________，电压表的示数将________‎ ‎【解析】由图8可知，当开关S断开时，电阻R1和R2串联，总电阻R=R1+R2‎ ‎，电压表的示数U1小于电源电压U；当开关S闭合时，R2被短路，电路中只有R1，电压表的示数U’1等于电源电压U，所以当开关S由断开到闭合时，电压表的示数变大，总电阻变小，由欧姆定律可知电流变大，即电流表示数变大。‎ ‎【答案】变大 变大 ‎【变式提升】如图5所示的电路，电源电压不变，开关S1保持闭合状态，当开关S2由断开状态到闭合状态时，示数增大的电表是（　　）‎ A． 电流表A1和电压表V1 ‎ B．电流表A1和电压表V2‎ C．电流表A2和电压表V1 ‎ D．电流表A2和电压表V2‎ ‎【解析】当开关S1闭合和S2断开时的等效电路如图6所示，R1和R2串联，电流表A1和A2均测量这个串联电路中的电流，电压表V1测串联电路中的总电压，即电源电压，V2测R1两端电压；当开关S1和S2都闭合时的等效电路如图7所示，两电压表测电源的电压，电流表A1测电路中的电流，R2被短路,A2示数为0，即A2示数减小。对比图6、7可知,V1始终测电源电压，V1示数不变，串联电路总电压等于各分电压之和可知，开关S2闭合后V2的示数增大；开关S2闭合后总电阻减小，由欧姆定律可知闭合后电路中的电流增大，即A1的示数变大。由此可知电流表A1和电压表V2的示数增大。‎ ‎【答案】B ‎【方法归纳】对于开关型动态电路问题，判断闭合或断开开关是电路元件的关系是解题的关键，方法是先画出闭合或断开开关时的等效电路，根据等效电路确定电路元件的连接关系的改变，电路中电阻的变化，然后再根据欧姆定律判断电压、电流及灯泡亮度的变化情况。‎ ‎（三）实际应用中的变阻器型动态电路 ‎【以题说法】如图8是安装在潜水器上的深度表的电路简图，其中，显示器由电流表改装，压力传感器的电阻随所受压力的增大而减小，电源电压不变，R0是定值电阻。在潜水器下潜过程中，电路中有关物理量的变化情况是（　　）‎ A． 通过显示器的电流减小 ‎ B． R0两端的电压增大 C． 传感器两端的电压增大 ‎ D． 电路的总功率减小 ‎【解析】由图可知，R0和压力传感器串联。当潜水器下潜过程中由得，压力传感器受到的压强增大，压力随着增大，压力传感器的电阻减小，所以电路中的总电阻减小。根据欧姆定律，电源电压不变，总电阻减小，电路中的电流增大，即显示器的示数增大，A 项错误；由串联分压原理可知，压力传感器的电阻减小时，其两端电压减小，C项错误；串联电路中总电压等于各分电压之和，R0两端电压增大（或U=IR，R0的电阻不变，通过的电流增大，R0两端的电压增大），B项正确；电路总功率P=UI，且电源电压不变，电流增大，电路总功率增大，D项错误。‎ ‎【答案】B ‎【变式提升】如图所示是测试司机“酒驾”的气体酒精浓度测试仪原理图，用于现场测试司机是否酒后驾车。图示的电源电压保持不变，R为定值电阻，R′为二氧化锡半导体型酒精气体传感器，其阻值随气体酒精浓度的增大逐渐减小，则（　　）‎ A．若电流表示数比正常值小，表明被测司机酒后驾车 B．若电流表示数比正常值大，表明被测司机酒后驾车 C．若电流表示数比正常值小，表明R′变小 D．若被测试司机酒后驾车，则会使R′阻值变大 ‎【解析】由图可知两电阻串联，若被测试司机酒后驾车，酒精浓度增大，气体传感器电阻变小，酒精气体传感器R′的电阻减小，电路中的总电阻变小，D项错误；根据欧姆定律可知：电源电压不变，总电阻变小，电路中的电流变大，即电流表的示数变大，A、C项错误，B项正确。‎ ‎【答案】B ‎【方法归纳】解决这类动态电路问题的的思路：‎ 二、小结 ‎ 综上的分析可知，解决电路动态问题的基本思想是分析电路明确其中的变量和不变量，首先确定不变的物理量，然后根据相关的规律去分析其它量的变化，而解题思路总体遵循“先局部——再整体——再局部”的规律。 ‎