人教版 初三 物理 中考物理复习专题 电路动态分析学案设计带答案.docx
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人教版初三物理中考物理复习专题电路动态分析学案设计带答案
初中物理电路动态分析专题
一、滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起电路中电学物理量的变化
1.串联电路中滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起的变化
【例1】如图1,是典型的伏安法测电阻的实验电路图,当滑片P向右移动时,请你判断A表和V表的变化
分析:
本题中,为了分析表达的简洁,我们约定一套符号:
“→”表示引起电路变化;“↑”表示物理量增大或电表示数增大;“↓”表示物理量减小或电表示数减小。
P右移→R2↑→R总↑→I↓→A表↓。
R1不变→IR1↓→U1↓→V表↓。
(判断V表的变化还可以根据串联电路的分压原理来分析:
R2↑→U2↑→U1↓→V表↓。
)
根据串联电路的特点,滑动变阻器R2两端的电压U2将变大。
推论:
如果滑动变阻器R2足够大,当滑片P向右一直滑动时,电阻将不断增大,那么U2 将不断增大,U1将不断减小,I将不断减小。
假设R2无限大,这时U2 将增大到电源电压,U1将变为0,I也将变为0,这时的电路就相当于断路。
这就是用电压表来判断电路断路和短路的道理。
【变式训练1】如图2所示,闭合形状S后,使滑动变阻器的滑片P向左滑动,则( )
A.电流表的示数变大,电压表的示数变大,灯变暗
B.电流表的示数变小,电压表的示数变大,灯变亮
C.电流表的示数变大,电压表的示数变小,灯变亮
D.电流表的示数变小,电压表的示数变小,灯变暗
考答案:
C
【例2】如图3,当滑片P向左移动时,A表和V表将如何变化。
分析:
首先要确定电路的类型,此电路属于串联电路呢还是并联电路。
我们可以将电流表简化成导线,将电压表简化成断开的电键或干脆拿掉。
此时可以容易地看出,这是一个串联电路。
而且发现滑动变阻器的滑片已经悬空,滑动变阻器接成了定值电阻,所以A表示数不变。
电压表在本电路中,是测量R1和R2部分电阻之和的电压,当滑片P向左移动时,被跨接在电压表内的电阻随着变小,根据分压原理:
V表示数减小。
【变式训练2】如图4,当滑片P向左移动时,A表和V表将如何变化。
参考答案:
A表变大 V表不变
【例3】在如图5所示电路中,当闭合电键后,滑动变阻器的滑动片P向右移动时( )
A.安培表示数变大,灯变暗 B.安培表示数变小,灯变亮
C.伏特表示数不变,灯变亮 D.伏特表示数不变,灯变暗
分析:
将电流表等效为一根导线,可以看到电压表直接测量电源电压,因此当滑动变阻器的滑动片P向右移动时,电压表的示数将不会变化;而电阻R的阻值变大,小灯的电阻RL大小不变(注意:
在初中阶段,小灯的电阻由于温度的变化引起的变化往往忽略不计),因此总电阻变大,电流变小,所以电流表示数变小。
从串联电路的分压角度分析,小灯两端的电压也将变小,小灯的功率P=ULI也将变小,所以小灯的发光将变暗。
本题正确答案为D。
【变式训练3】在如图6所示电路中,当闭合开关后,滑动变阻器的滑动片P向右移动时( )
A.电压表示数变大,灯变暗B.电压表示数变小,灯变亮
C.电流表示数变小,灯变亮D.电流表示数不变,灯变暗
参考答案:
C
2.并联电路中滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起的变化
【例4】如图7,当滑片P向右移动时,A1表、A2表和V表将如何变化?
分析:
并联电路各支路两端电压相等,等于电源电压,故电压表V示数不变。
由于并联电路各支路独立工作,互不干扰,滑动变阻器滑片P向右移动时,对R1这条支路没有影响,所以电流表A1示数不变。
滑片P右移,R2变大,两端电压不变,故电流变小,干路中电流也随之变小,所以A2示数也会变小。
【变式训练4】如图8,当滑片P向右移动时,A1表、A2表和V表将如何变化?
参考答案:
A1 表变小 A2表变小 V表不变
二、电键的断开或闭合引起电路中电学物理量的变化
1.串联电路中电键的断开或闭合引起的变化
【例5】在如图9所示的电路中,将电键K闭合,则安培表的示数将______,伏特表的示数将________(均填“变大”、“变小”或“不变”)。
分析:
在电键尚未闭合前,两个电阻组成串联电路。
电压表测量R1两端的电压,电键K闭合后,电阻R2被局部短路,电压表变成测量电源两端的电压了,因此电压表的示数将变大。
在电键尚未闭合前,电流表测量的是串联电路的电流值,由于此时电阻较大,故电流较小;电键K闭合后,电阻R2被局部短路,电路中的电阻只有R1了,因此电流表的示数将变大。
【变式训练5】在如图10所示的电路中,当开关K断开时,电阻R1与R2是_______联的。
开关K闭合时,电压表的示数将________(选填“变小”、“不变”或“变大”)。
参考答案:
串联 变小
2.并联电路中电键的断开或闭合引起的变化
【例6】在图11中,灯泡L1和灯泡L2是______联连接的。
当电键K断开时,电压表的示数将________;电流表的示数将__________(选填“增大”、“不变”或“减小”)。
分析:
本题的难度首先在电路的识别,我们可以将电流表看作导线,将电压表拿去,就容易看出这个电路是并联电路。
电流表是串联在小灯L1的支路中的,所以电键闭合时,电流表的示数从0变到有读数,应该选填“增大”。
电压表是测量电源电压,而且不受电键控制,所以示数“不变”。
【变式训练6】在图12所示的电路中,R1的阻值为10Ω,只闭合开关S1时电流表的示数为0.3A,再闭合开关S2后,电流表的示数为0.45A,则R2的阻值为 Ω
参考答案:
20
三、电路的故障引起电路中电学物理量的变化及故障原因分析
【例7】在图13中,当电键K闭合后,两只小灯泡发光,电压表示数为4伏。
过了2分钟,电压表示数为0,经检查除小灯泡外其余器材的连接良好,请分析造成这种情况的原因可能有:
_____________________。
分析:
电压表示数为0,其原因有三:
(1)电压表没有接好或电压表损坏;
(2)小灯L2短路;(3)小灯L1断路。
起先,电压表有示数,说明不存在原因1的情况。
那么还有两种情况都是可能的。
答案为:
小灯L2短路;小灯L1断路。
【变式训练7】在如图14所示的电路中,电源电压等于6伏,合上开关后电压表示数为6伏。
经分析得出,电路中可能发生的情况是:
____________。
参考答案:
R断路或L短路
【例8】在如图15所示的电路中,电源电压不变。
闭合电键K后,灯L1、L2都发光。
一段时间后,其中一灯突然熄灭,而电流表、电压表的示数都不变,则产生这一现象的原因可能是( )
A.灯L1短路 B.灯L2短路 C.灯L1断路 D.灯L2断路
分析:
可以采用排除法。
小灯L2短路,会导致电压表示数变小、电流表示数变大;小灯L2断路,会导致电流表示数变0;小灯L1短路,会导致两灯都不亮;一灯熄灭而电表示数都不变,只有小灯L1发生断路时才有此可能。
本题正确答案为C。
【变式训练8】在图16所示的电路中,电源电压不变。
闭合开关K,电路正常工作。
一段时间后,发现其中一个电压表示数变大,则( )
A.灯L可能变亮 B.灯L亮度可能不变
C.电阻R可能断路 D.电阻R可能短路
参考答案:
C
方法总结:
一动态电路分析方法:
(1)确定电路的联接方式:
电压表相当于断开的电路,电流表相当于导线。
(2)确定各表测量对象:
电压表只抱一个,电流表和谁串联。
(3)电阻的变化情况:
变阻器滑片的移动以及断开(或闭合)电键,注意局部短路的情况。
(4)各表的变化情况:
在并联中,
电压表示数不变,测定值电阻的电流表示数不变;
测滑动变阻器的电流表与电阻变化相反;
测干路中的电流表与测滑动变阻器的电流表变化情况相同。
在串联电路中,
电流表与电阻的变化相反,
测定值电阻的电压表与电流表变化相同,
测滑动变阻器的电压表与电阻变化相同。
记忆方法:
动态电路判断前,先看电路串并联,电流表来似导线,电压表来似断电;
串联电阻在上升,电流示数减小中,定值电压也减小,滑动电压在上升;
并联电阻在增大,电压示数不变化,滑动电流在减小,干路电流跟着跑,定值电流不变化,反向思考靠大家
二.定量计算:
1.常考由滑动变阻器引起的电流表、电压表示数变化的范围;解答时采用极端值法----即:
找出滑动变阻器阻值最大和最小时电流表和电压表的示数,以确定电表范围。
2.多开关的不同状态引起的电路变化,主要表现为电路连接方式的改变,从而导致电表示数变化,这类题的解答关键在于用电器连接方式、电表测量范围的判断;通常会有两到三种状态:
简单电路、串联或者并联,判断清楚后,每种状态相当于一个简单的电路计算题。
1.电路简化
这是电路分析中的一个非常重要的步骤,只有把比较复杂的电路简化才能进行电路的分析。
对于电路的简化概括为一下几种方法:
⑴对于电路中存在的电流表,由于其电阻极小,因此可以用导线将其取代;
⑵对于电路中存在的电压表,由于其电阻极大,因此可以看作断路而直接将电压表去掉;
⑶对于电路中存在的短路、断路的这部分电路,由于实际没有电流通过,因此也可以直接将该部分电路去掉;
⑷对于电路出现的导线端点可以不经电源、用电器、等任意移动;
⑸对于电路中出现的滑动变阻器,可以看作是有两个定值电阻组成的电路。
经过以上几种电路简化后,电路就会变得比较简单,容易识别出是并联还是串联,明确各用电器的关系,接下去进行第二个步骤是电表的对应。
2.电表对应
经过电路简化后,电路中基本只出现电源、用电器,电路显得比较简单,把刚才去掉的电表复原上去,。
3.电路判断
根据题目要求对简化后、电表复原后的电路,结合串并联电路的知识、综合题意进行判断,比如电表的测量分析、电路连接的分析、电路故障的分析、动态电路各电表的示数变化情况等。
【即学即练】
类型一:
开关的断开或闭合引起电路中电流、电压以及电阻的变化.
例1.如图7所示电路,将开关S闭合,电流表的示数将;电压表的示数将.(选填“变大”、“变小“或”不变“)
分析:
先看好开关断开和闭合是分别是什么电路,最好画出等效电路,然后根据欧姆定律判断.
针对练习:
如图8所示电路中,当开关S断开时,电阻R1和R2是联,开关S闭合后,电压表的示数将(选填”变大“、”变小“或”不变“).
例2.如图9所示电路中,灯泡L1和L2是联,当开关S断开时,电压表的示数将,电流表的示数将.(选填“变大”、“变小”或“不变”)
分析:
明确开关断开和闭合时是什么样的电路.电流表、电压表分别测的是哪部分的电流和电压。
根据欧姆定律或并联电路的特点判断电流表和电压表示数变化情况.
针对练习:
如图10所示电路,灯泡L1和L2是联,开关S断开时,电压表的示数将;电流表的示数A1的示数将;A的示数将(选填“变大”、“变小”或“不变”).
类型二:
滑动变阻器的P的位置的变化引起电路中电流表、电压表示数的变化.
1、串联电路中滑动变阻器的滑片的位置的变化引起电流表、电压表的变化。
例3.如图11所示.
(1)滑片向左移动时,电流表A的示数如何变化?
电压表V1的示数如何变化?
电压表V2的示数如何变化?
(2)向右移动时三表分别如何变化?
(3)根据电表示数分别求出:
电源电压U0=伏:
电阻R1=欧;电阻R2为0~欧.
分析:
先确定电路,再看电阻的变化,再根据欧姆定律判断电流的变化,最后根据欧姆定律的变形公式判断电压的变化.
针对练习:
如图12所示,当滑动变阻器的滑片向右移动时,电流表的示数 ,电压表的示数.(选填“变大”、“变小”或“不变”)
2、并联电路中滑动变阻器的滑片P的位置变化引起电流表电压表示数的变化.
例4.如图13所示,当滑动变阻器的滑片向右移动时电流表A1的示数;A2的示数;电压表的示数。
(填“变大”、“变小”或“不变”)
分析:
先确定电路,然后看准每个电表分别测的谁的电压和电流值,再根据欧姆定律判断变化,欧姆定律无法判断的再用电路的电流、电压、和电阻的关系判断。
针对练习:
如图14所示,当滑动变阻器的滑片向左移动时,电流表A1将;A2将;电压表的示数将.(填“变大”、“变小”或“不变”)
图15-35
例5如图15-35所示的电路,电源电压为12V不变,R1=8Ω,R2是最大阻值为60Ω的变阻器。
求电压表和电流表的变化范围。
例6.如图9所示的电路中,电源电压恒定,R1=8Ω,R2=12Ω。
(1)S1、S2都断开时,电流表的示数为0.3A,求电源电压。
(2)S1、S2都闭合时,电流表的示数为0.75A,求R3的阻值。
●课堂练习
1.
在图4所示的电路中,闭合开关S,当滑片向右移动时,电压表和电流表示数的变化情况是()
A.电压表和电流表均变大
B.电压表和电流表均变小
C.电压表变大,电流表变小
D.电压表变小,电流表变大
2如图2所示的电路中,电源电压不变,开关闭合后,若滑动变阻器的滑片P向右端移动,则()
A.电压表的示数和电流表的示数都增大
B.电压表的示数和电流表的示数都减小
C.电流表的示数减小,电压表的示数增大
D.电流表的示数增大,电压表的示数减小
3.如图15-40所示的电路,滑动变阻器的滑片P向右移动时,各电表示数变化情况是()。
A.V1增大,V2减小,A减小
B.V1增大,V2减小,A增大
C.V1减小,V2增大,A增大
D.V1减小,V2增大A减小
4.如图15-38所示的电路,当滑动变阻器的滑片向右移动时,电流表、电压表的示数变化情况分别是()。
A.变大,变大B.变小,变小
C.变小,不变D.变大,不变
5.下列各图15-33中,滑动变阻器滑片P移动时,电压表、电流表的示数各怎样变化:
若滑片P向右移动:
若滑片P向左移动:
若滑片P向右移动:
电流表示数;电流表示数;电流表示数;
电压表示数;电压表示数;电压表示数;
6.如图15-31所示当滑动变阻器的滑片自左向右移动的过程中,电路的总电阻、电流表示数和电压表示数的变化情况分别是()。
A.变小、变大、不变B.不变、变大、变小
C.变大、变小、变小D.变大、变大、变大
注:
串联电路中电压表示数的变化还可根据分压规律去判断:
阻值变大的电阻其两端电压也随之变大。
7.如图所示的电路中,闭合开关后,若R1的滑片向右移动的过程中,电流表A()、电流表A1()、电流表A2(),电压表v()(填“不变”“变大”或“变小”)
注:
并联电路中,电压表的示数通常不变,各支路互相独立,互不影响。
8.如图6所示的电路中开关均闭合时,灯L正常发光;若电源电压不变,当开关S2断开后,则()
A.灯L变亮,电流表示数增大
B.灯L变亮,电流表示数减小
C.灯L的亮度不变,电流表示数增大
D.灯L的亮度不变,电流表示数减小
9.如图15-48所示的电路,当开关S断开时,电流表的示数是1A,开关闭合时,电流表的示数将()。
A.不变B.增加到2A
C.减少到1/2AD.增加到4A
解答要点:
按要求闭合或者断开开关,分清两种状态,分别根据电路规律和欧姆定律去判断,列出电表示数表达式,然后对比两种状态下的对应量,得出结论。
10.如下左图所示的电路中有一根导线尚未连接,请以笔画线代替导线补上。
补上后要求:
闭合电键S,当滑动变阻器的滑片P向左移动时,电流表的示数减小。
11.如上右图所示的电路中,有一根导线尚未连接,请用笔线代替导线补上。
补上后要求:
闭合电键S后,当滑动变阻器的滑片自中点向左移动时,电流表的示数不变且不为零。
●课后作业
1.在如图所示电路中,电源电压保持不变。
当电键S由断开到闭合时,电流表的示数将,电压表与电流表示数的比值将。
2.如上中图所示的电路中,电流电压不变,闭合电键,当滑动变阻器的滑片向右移动时,电流表A的示数,电压表V1的示数,电压表V2的示数。
(均选填“变大”、“变小”、“不变”)。
3.如上右图所示电路中,当电键S由断开到闭合时,电流表的示数将。
4.在下左图所示的电路中,闭合电键后,滑动变阻器的滑片向左移动时,电流表的示数将。
5.在下中图所示电路中,当电键S断开时,电阻R1和电阻R2是联连接的。
电键S闭合时,电压表的示数将。
A
R1
R2
V
R1
R2S
V1
V2
6.在上右图所示的电路中,电源电压不变。
当电键S由断开到闭合时,电压表V1的示数将,电压表V2的示数将。
7.如下左图所示电路中,电源电压不变,闭合电键S后,移动滑动变阻器滑片P的过程中,电压表示数变化范围为12~18伏,电流表示数的变化范围为0.4~0.6安,那么滑动变阻器的最大阻值是。
18.如下中图所示电路中,闭合电键S后,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,电流表A的示数将。
P
SR
V
A
8.如上右图,闭合电键S,当滑动变阻器的滑片P在某两点之间来回滑动时,电流表的示数范围是1.0~2.0安,电压表的示数范围是7.2~2.4伏,则电源电压为伏.
10.如图15-36所示的电路,电源电压为12V且保持不变。
R1=10Ω,R2是0~50Ω的变阻器。
求当变阻器滑片移动时,电流表、电压表的示数变化范围。
11.如图15-51,当S闭合时,电流表的示数1.5A,电压表的示数为9V。
(1)求电源电压和R1的阻值;
(2)当S断开时,电压表的示数为6V,电流表的示数为1A,R2的阻值是多大?
一、方法介绍:
1.电路简化
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