中考物理复习 动态电路的计算方法解析.docx

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中考物理复习动态电路的计算方法解析

九年级物理：

中考动态电路的计算方法解析

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【前情回顾】

所谓动态电路是指电路因滑动变阻器滑片滑动时、敏感电阻受到相关因素影响时、电路的多个开关处于不同状态改变电路接法时，使电路电阻发生变化引起电流、电压发生改变的电路。

例如：

●滑动变阻器滑片滑动的动态电路。

如下图所示：

当滑动变阻器R2的滑片P向右滑动时：

（1）电流表A的示数      ，电压表V1的示数       ，V2 的示数       。

（2）V1和A的示数的比 值     ，V2跟A的示数的比值     。

（3）∆V1和∆A的示数的比值     ，∆V2跟∆A的示数的比值     。

（∆为电表示数的变化量）

分析思路：

（1）确定电路的联接方式，电阻R1、R2串联.

（2）确认电表测量对象，电流表A测电路电流，串联电路I=I1=I2，电压表V1测R1电压，V2测R2电压。

（3）滑动变阻器电阻变化，当滑动变阻器R2的滑片P向右滑动时，R2使用电阻变大，电路总电阻也变大。

（4）用串电路电流、电压、电阻特点和欧姆定律分析电表示数的变化。

●敏感电阻动态电路.

新型PC发热材料可以自动调节电路的电功率,在生活中广泛应用图甲是PIC调试工作电路,R是保护电阻,阻值恒定;R是PC电阻阻值随温度变化的图像如图乙所示.闭合开关S,当温度从20℃升高到60℃的过程中（ ）

A.电流表示数先变小后变大B.电压表示数先变大后变小

C.电压表与电流表示数的比值先变小后变大

D.保护电阻R0消耗的功率先变小后变大

●多开关动态电路

例如：

如下图电路，开关的通断改变电路接法。

[提示]多开关通断引起的动态电路分析.多开关动态电路是指电路多个开关在不同状态下，引起电路连接方式变化时，电路电阻发生变化的电路。

多开关电路开关的通断，改变电路的连接方式，改变电路电阻，从而改变电路中的电流或导体两端的电压，引起电流表或电压表示数变化。

动态电路分析是指当电路电阻大小改变时，对电路电流、电压大小发生改变或相关其它物理量发生变化时的电路分析。

【举手提问】

1.什么是动态电路计算？

2.动态电路计算的依据是什么？

3.常见动态电路有哪些计算思路和方法？

【新课学习】

一、动态电路计算

动态电路计算是指当电路某元件电流、电压或电阻大小改变时，引起电路或其它元件电流、电压大小变化，根据物理原理对相关物理量计算的过程。

二、动态电路计算的依据

动态电路计算的依据来自于电路五大常规实验.

1.“探究电流跟电压的关系”

2.“电流跟电阻的关系”

3.“伏安法测定值电阻”

4.“伏安法测小灯泡电阻”

5.“伏安法测小灯泡电功率”

将以上实验过程中的电阻、电压、电流发生变化时，由题设条件和要求，根据物理原理进行的常规电路计算或电路的变式计算。

三、动态电路计算的思路和方法

★1.常规动态电路计算

例如：

实验：

“探究电流跟电压的关系”

[实验原理与过程]

在如下图“探究电流跟电压的关系”的实验中.

保持定值电阻R不变，移动滑动变阻器滑片至少三次，分别记下定值电阻Ro两端电压和通过Ro的电流，也就是电压表、电流表相对应的数据，分析数据得出“当电阻一定时，通过导体的电流跟导体两端的电压成正比”这一结论。

[电路计算过程]

【例题】在“探究电流跟电压的关系”的实验中，（如图甲）电压表路程0-3V,电流表量程0-0.6A，滑动变阻器为“50Ω1A”

甲

当滑动变阻器R的滑片从a端滑到b端时（如图乙），电压表、电流表示数的U-I图像如图丙所示。

乙 

丙

求：

A.电源电压 

 B.电压表示数范围

C.电流表示数范围 

 D.定值电阻Ro的阻值

E.滑动变阻器的使用范围

F.电路的功率范围

G.当滑动变阻器滑片在a端时，通电10s电路消耗的电能.

[电路分析思路]

（1）根据题设数据，分析或计算基本物理量

从U-I图像可以看出：

A.当滑动变阻器滑片在Ro的b端时，电压表示数最大为3.0V,得出电源电压U=3V

B.电压表示数范围：

0.5－3.0V.

C.电流表示数范围：

0.1-0.6A.

D.计算定值电阻的阻值

根据欧姆定律I=U/R得：

R=U/I计算出定值电阻Ro的阻值为Ro=U/I=0.5V/0.1A=5Ω

（其它对应数据亦可）

（2）根据电路动态,结合图像或数据，依据物理原理进行计算

▲E.计算滑动变阻器的阻值范围

看电路读图像:

动态电路计算：

当滑动变阻器R的滑片在a端时（见下图），电路中的电流最小为：

Ia=0.1A，定值电阻Ro两端的电压为：

Ua=0.5V.

因为Ro与R串联，所以，滑动变阻器的电流为0.1A,电压为：

Ua=U-Uo=3V-0.5V=2.5V.

则：

滑动变阻器的最大阻值为：

R=Ua/Ia=2.5V/0.1A=25Ω.

当滑动变阻器R的滑片在b端时（见上图），滑动变阻器使用电阻为0.所以，滑动变阻器的变化范围是0～25Ω

▲F.电路的功率范围

根据电功率公式P=UI可知，由于电源电压不变，电路的最大电流为Ib=0.6A,最小电流为Ia=0.1A.

电路的最小功率为：

P小=UIa=3V×0.1A=0.3W

电路的最小功率为：

P大=UIb=3V×0.6A=1.8W

电路的功率范围：

0.3W～1.8W

▲G.当滑动变阻器滑片在a端时，通电10s电路消耗的电能（见下图）.

电路电压：

U=3V,滑动变阻器滑片在a端电流最小为：

Ia=0.1A,t=10s

则：

W=UIt=3V×0.1A×10s=3J.

【跟踪训练】

中考真题

（2020天水单选题）如图甲所示,电源电压12V保持不变,闭合开关S后,当滑片P从最右端向最左端滑动的过程中,小灯泡的I-U关系图像如图乙所示,最后小灯泡正常发光.下列说法中正确的是（  ）

A.小灯泡的额定电压为3V

B.滑动变阻器的最大阻值为9Ω

C.该电路总功率变化范围为3W~24W

D.小灯泡正常发光1min,电流所做的功为24J

（参考答案在下边找哦！

）

★2.变式动态电路计算

变式动态电路计算是指在五大常规实验中，将电压表接在滑动变阻器两端，根据电流表、电压表示数或U-I图像，计算相关物理量的动态电路。

【例题】（2020黔东南州）如图甲所示的电路中,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,电源电压保持3V不变,闭合开关S后,滑片P从a端移动到b端,电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示,下列说法不正确的是（  

）

A.定值电阻R1的阻值是5Ω

B.滑动变阻器的阻值范围是0~10Ω

C.当滑片P移到b端时,电路消耗的总功率为1.8W

D.若滑动变阻器R2出现接触不良时,电流表示数为0,电压表示数为3V

[电路分析思路]

（1）根据题设数据，分析或计算基本物理量

A.由题图可得,R1与R2串联,电压表测R2两端电压,电流表测电路中的电流。

当滑片P位于a端时,R2连入电路中的阻值为0（见甲图）,故电压表示数为0.

甲

此时电路中只有R1,故有U1=U电源=3V,由图乙可知电路中的电流最大I=0.6A.所以:

I1=I=0.6A.

乙

根据欧姆定律I=U/R得：

R1=U1/I1=3V/0.6A=5Ω.

（2）根据电路动态,结合图像或数据，依据物理原理进行计算

B.当滑片P移到b端时,R2阻值全部连入电路中（图甲）,此时由图乙可知电路电流

最小为：

I小=0.2A,此时，滑动变阻器R2的电压也就是电压表的示数U2=2V.

因为R1、R2串联,所以l2=I=0.2A.

根据欧姆定律I=U/R得：

R2=U2/I2=2V/0.2A=10Ω.

故滑动变阻器的阻值范围是0~10Ω

C.当滑片P移到b端时,电路中电流I=0.2A,电源电压U=3V

根据电功率公式：

P=UI得：

P=UI=3V×0.2A=0.6W

D.若R2出现接触不良，下图1，电路断路,相当于图2中圈红线部分去掉。

电压表并联在电源两端,此时测的是电源电压，故电压表示数为3V

图1      图2

由于电路相当于断路,所以电流表示数为0.

（正确答案：

选C）

小结：

滑动变阻器动态电路计算一般形式.

滑动变阻器滑片移动类的动态电路计算，是动态电路计算的常见类型之一，一般有以下几种形式。

1.描述定值电阻电流跟电压的关系

此类问题相对简单，不论是题设描述还是图像表述，定值电阻电压跟电流的比值不变，即：

R=U/I描述定值电阻。

常见题型：

2.描述滑动变阻器电流跟电压的关系

此类问题相对复杂，当滑动变阻器电阻增大时，它两端电压增大，电路电流减小，电压表示数跟电流表示数关系，描述的时滑动变阻器的阻值。

常见题型

如果电源电压未知，就要思考用电源电压不变和定值电阻不变的思路建立方程求解。

3.同时描述定值电阻和滑动变阻器U-I关系

此类问题的物理原理是串联电路的电流相等，总电压等于各导体电压之和。

即：

I=I1=I2,U=U1+U2.

如下图

当滑动变阻器滑片滑动时，电压表的示数一只变大另一只变小，示数之和等于电源电压。

求解电路基本物理量的思路

①求电源电压

当U1=2.4V时，U2=0.6V,

电源电压U=2.4V+0.6V=3V;

电流I1=I2=0.1A

或U1=U2=1.5V,

电源电压U=1.5V+1.5V=3V,

电流I1=I2=0.25A

②求定值电阻

Ro=Uo/I1=U2/I2=0.6V/0.1A=6Ω

（或）=1.5V/0.25A=6Ω

③求滑动变阻器R的阻值变化范围

R最小=U2/I2=1.5V/0.25A=6Ω

R最大=U1/I1=2.4V/0.1A=24Ω

滑动变阻器的阻值变化范围6～24Ω

④求电路的功率范围

由于电源电压U=3V不变，

I最小=0.1A，I最大=0.25A

根据电功率公式:

   P=UI

电路的最小功率：

P小=UI最小=3V×0.1A=0.3W

电路的最大功率：

P大=UI最大=3V×0.25A=0.75W

电路的功率范围：

0.3～0.75W

敏感电阻和多开关动态电路计算跟滑动变阻器动态电路计算思路方法类似，只是电路连接方式或改变敏感电阻大小的因素不尽相同而已。

【中考训练】

1.如图甲所示,电源电压保持不变,闭合开关时,滑动变阻器的滑片P从b端滑到a端,电压表示数U与电流表示数I的变化关系如图乙所示,下列说法不正确的是（ ）

A.电源电压是9VB.定值电阻R的阻值是6Ω

C.滑动变阻器的阻值范围是0~18Ω

D.若定值电阻R出现接触不良时,电流表示数为0,电压表示数为9V

2.（2020德阳）（7分）如图甲所示,闭合开关S后,将滑动变阻器滑片P从最右端向最左端移动,记录R1两端的电压及通过R1的电流,根据记录的数据得到R1的电压一电流图像如图乙所示,由此可求：

（1）R1的阻值;

（2）滑动变阻器R2的最大阻值;

（3）当R1消耗的电功率为3.2W时,滑动变阻器R2的阻值.

3. （2020龙东）（双选）如图甲所示电路,电源电压保持不变,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-U关系如图乙所示,则下列判断正确的是（  ）

A.图线A是电阻R1的I-U图像关系

B.电源电压为18V

C.滑动变阻器R2的最大电阻为30Ω

D.电阻R1的功率变化范围0.8~16.2W

4.（2020衡阳）（多选）如图所示的电路中,电源电压恒为6V,电流表量程为0-0.6A,电压表量程为0~15V,滑动变阻器R2规格为“50Ω 0.5A”滑片P在中点时,电流表示数为0.2A,电压表示数为5V.下列说法中正确的有（  ）

A.定值电阻R1为5Ω

B.如果出现电压表示数为6V,可能是R1断路

C.滑动变阻器阻值可调节范围为7~50Ω

D.R2的功率占电路总功率的比值最小时,电流表示数为0.6A

5.（2020烟台）如图甲所示,电源电压保持不变,电阻R2=10Ω,闭合开关S,电压表V1、V2的指针偏转情况完全相同,如图乙所示则下列说法正确的是（ ）

A.电流表A的示数为0.6A

B.电阻R1的阻值为10Ω

C.电阻R2的电功率为9W

D.10s内电阻R1产生的热量为36J

参考答案：

[跟踪训练] B

[中考训练]

1.C

2.

（1）20Ω

（2） 60Ω （3）  10Ω

3. B D

4. A C

5. A