化動為靜,靜中解動

本文格式為Word版，下載可任意編輯——化動為靜,靜中解動王佩鎮(zhèn)

動態(tài)電路是每年中考必考題型之一，常見類型有滑動變阻器滑片的移動、不同開關(guān)的通斷等。下面舉例介紹此類問題的解題思路——化動為靜，靜中解動。

例如圖1，電源電壓U保持不變，滑動變阻器R0的最大阻值是50Ω。當(dāng)開關(guān)S1閉合、S2和S3斷開，滑動變阻器的滑片在最右端時，電壓表示數(shù)是U1，R1的功率是P1;當(dāng)開關(guān)S2閉合、S1和S3斷開，滑動變阻器的滑片在最左端時，電壓表示數(shù)是U1′，R2和R3的功率之和是3.2W;當(dāng)開關(guān)S1、S2和S3都閉合，滑動變阻器的滑片在最左端時，R1的功率是P1′。已知[R2R3=31]，[U1U1"=32]，[P1P1"=136]。以下結(jié)論正確的是（）。

A.電源電壓是12V

B.R2的阻值是30Ω

C.電流表的最大示數(shù)是2.1A

D.該電路的最大功率是64W

解析：1.化動為靜，畫出等效電路圖。

（1）當(dāng)開關(guān)S1閉合、S2和S3斷開，滑動變阻器的滑片在最右端時，等效電路圖如2甲所示，此時滑動變阻器R0與電阻R1串聯(lián)，電壓表測R1電壓，R1功率[P1=U12R1]①。

（2）當(dāng)開關(guān)S2閉合、S1和S3斷開，滑動變阻器的滑片在最左端時，等效電路圖如2乙所示，此時滑動變阻器被短路，R1、R2、R3串聯(lián)，電壓表測R1電壓，R2和R3的功率之和是3.2W，即[P2+3=I2?]（[R2+R3]）②。

（3）當(dāng)開關(guān)S1、S2和S3都閉合，滑動變阻器的滑片在最左端時，電路圖如2丙所示，此時滑動變阻器被短路，R1、R2、R3并聯(lián)，電壓表測R1電壓（也是電源電壓），電流表測R1、R2總電流，R1功率[P1"=U2R1]③。

[R1][V][S2][R2][R3][A][S1][S3][R0][A][V][R1][S1][R1][V][S2][R2][R3]

甲乙

丙

圖2

2.靜中解動，分析靜態(tài)電路。

結(jié)合①式與③式，∵[P1P1"=U21U2=136]，∴[U1U=16]，即[U1=16U]④，在圖2甲中，有[U1U0=15]，根據(jù)串聯(lián)電路分壓原理，得[R1R0=U1U0=15]，則[R1=15R0=15×50Ω=10Ω]。

∵[U1U1"=32]，再結(jié)合④式，得[U1"=19U]，

∴在圖2乙中，有[U2+3=89U]，∴[U1"U2+3=18]，

根據(jù)串聯(lián)電路分壓原理得[R1R2+R3=U1"U2+3=18]，

∴[R2+R3=8R1=8×10Ω=80Ω]。

∵[R2R3=31]，∴[R2=60Ω]，[R3=20Ω];

再由②式可得[3.2W=I2?80Ω]，∴I=0.2A，

∴在圖2乙中可得電源電壓[U=I?]（[R1+R2+R3]）[=0.2A×]（[10Ω+80Ω]）[=18V]。

當(dāng)R1、R2、R3并聯(lián)時，電流表測R1、R2總電流時的示數(shù)最大，在圖2丙中計算電流表最大示數(shù)，即[I=UR1+UR2=18V10Ω+18V60Ω=2.1A];

當(dāng)R1、R2、R3并聯(lián)時，電路消耗功率最大，還是在圖2丙中，可得[Imax=I1+I2+I3=UR1+UR2+UR3=18V10Ω+18V60Ω+18V20Ω=3A]，∴電路消耗的最大功率為[Pmax=UImax=18V×3A=54W]。

答案：C

點評：多個靜態(tài)電路組合成一個完整的動態(tài)電路，在靜態(tài)電路下解決動態(tài)電路中常見物理量問題的關(guān)鍵是正確分析出不同狀態(tài)下電