專題25電功率相關(guān)的動態(tài)電路分析

專題25電功率相關(guān)的動態(tài)電路分析考點解讀考點解讀（一）動態(tài)電路的概念在電路中，由于滑動變阻器滑片的移動、開關(guān)的開閉，敏感電阻阻值變化等，導致電路中電阻、電壓、電流、電功率等發(fā)生重新分配，這種電路叫做動態(tài)電路。動態(tài)電路中常考的問題有：電阻、電壓、電流、電功率、電壓與電流的比值（乘積）、用電器消耗的電能變化情況，小燈泡的亮度變化情況。（二）串聯(lián)電路動態(tài)電路分析滑片移動引起的動態(tài)電路分析（1）邏輯思路：注意：“先定后動”意思是先分析定值電阻的相關(guān)物理量的變化情況，在分析變化電阻的相關(guān)物理量的變化情況。（2）電路圖（3）串聯(lián)電路動態(tài)電路分析過程：注意：①串聯(lián)電路中也可依據(jù)串聯(lián)分壓原理，進行相關(guān)問題的分析與判斷；②變化電阻消耗的電功率判斷，屬于不等式的極值問題，應通過不等式方式進行判斷，方法如下：③對于的理解，如圖所示：分析電路圖可知，定值電阻兩端電壓增量（減量）等于變化電阻兩端電壓減量（增量），因為對于求解變化電阻兩端電壓變化量與電流變化量之比的問題，將變化電阻兩端電壓變化量等效于定值電阻兩端電壓變化量，因此得到。為什么。在動態(tài)電路中，變化電阻或含有變化電阻的電路部分中，電壓、電流和電阻均發(fā)生變化，不能只能直接用電壓變化量與電流變化量相比等于某一狀態(tài)下的變化電阻阻值，不滿足比值定義法的條件（控制其中一個量不變）。但對于電阻一定時，可用兩端電壓變化量和電流變化量比值表示定值電阻阻值大小?？偨Y(jié)：變化電阻或含有變化電阻的電路部分兩端電壓變化量等于其余定值電阻兩端電壓變化量，變化電阻或含有變化電阻的電路部分兩端電壓變化量與電流變化量之比等于與之串聯(lián)的其余電阻阻值。（三）并聯(lián)電路動態(tài)電路分析（1）邏輯思路（2）電路圖（3）并聯(lián)電路動態(tài)電路分析過程：注意：表示無電阻變化支路的電流，表示有電阻變化支路的電流。若變化電阻所在支路上沒有串接其他用電器，則直接由支路電流變化進行分析整個電路的相關(guān)物理量變化情況。（四）動態(tài)電路解題策略掌握電表的特點1.電流表的電阻非常小，在電路中相當于導線，可看作短路。2.電壓表的電阻非常大，在電路中相當于斷路（開路），即在分析此類問題時可先將電壓表放在一邊，暫不考慮。3.明確電路中的變量和不變量，首先確定不變的物理量（如電源的電壓、各定值電阻，小燈泡的電阻以及小燈泡的額定電壓和額定功率），然后根據(jù)相關(guān)的規(guī)律去分析其它量的變化。4.解題思路總體遵循“先局部——再整體——再局部”的思路，具體說來：①由某個電阻或開頭的變化分析總電阻的變化（局部）；②根據(jù)歐姆定律，由總電阻的變化分析總電流的變化（整體）；③由總電流的變化，根據(jù)歐姆定律和電路和串、并聯(lián)規(guī)律分析各支路的電壓、電流的變化（局部）。5.計算題解題策略關(guān)鍵是分別抓住電路變化前后所處狀態(tài)，分析電路中的變化量和不變量，運用有關(guān)電學規(guī)律和電路特點建立狀態(tài)方程，聯(lián)立求解。總之，只要掌握正確的解題思路和方法，常見電路的計算問題都能迎刃而解。題組訓練題組訓練1．如圖是貨物計數(shù)裝置簡化電路圖，電源電壓不變，R0為定值電阻，為光敏電阻，有光照時其阻值變小，計數(shù)器可視為電壓表。當開關(guān)閉合，有貨物通過傳送帶遮擋激光時，下列說法正確的是（）A．通過R0的電流變大 B．R0與的電流之比變小C．計數(shù)器兩端的電壓不變 D．電路的總功率變小【答案】D【解析】AB．兩電阻串聯(lián)，計數(shù)器（電壓表）測的電壓，已知當有光照射時電阻變小，故激光被遮擋瞬間電阻變大，電路的總電阻變大，由可知通過電路的電流變小，通過R0的電流變小，由串聯(lián)電路電流的規(guī)律可知通過兩個電阻的電流相等，R0與的電流之比不變，故AB錯誤；C．根據(jù)U=IR，R0的電壓變小，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可知光敏電阻兩端的電壓變大；電壓表示數(shù)變大，計數(shù)器的示數(shù)變大，故C錯誤；D．通過電路的電流變小，根據(jù)公式P=UI可知整個電路消耗的總功率變小，故D正確。故選D。2．氣敏電阻R的阻值隨氣體濃度的增大而減小。如圖所示，閉合開關(guān)，當氣體濃度增大時，下列說法正確的是（）A．電流表的示數(shù)減小 B．電壓表的示數(shù)增大C．電路消耗的電功率減小 D．電路消耗的電功率增大【答案】D【解析】由圖可知，氣敏電阻R與定值電阻R0串聯(lián)，電壓表測氣敏電阻兩端的電壓，電流表測電路中的電流。A．氣敏電阻R的阻值隨氣體濃度的增大而減小，當氣體濃度增大時，R阻值減小，則電路總電阻減小，電源電壓不變，則電路中電流增大，即電流表示數(shù)增大，故A錯誤；B．電路中電流增大，根據(jù)U=IR可知，R0兩端電壓增大，再根據(jù)串聯(lián)電路電壓規(guī)律可知，R兩端電壓減小，即電壓表示數(shù)減小，故B錯誤；CD．電源電壓不變、電路中電流增大，根據(jù)P=UI可知，電路消耗的電功率增大。故C錯誤，D正確。故選D。3．如圖所示的電路中，電源兩端電壓保持不變，當開關(guān)S閉合時，燈L正常發(fā)光（不考慮燈絲電阻的變化）。如果將滑動變阻器的滑片P向右滑動，則下列說法中正確的是（）A．電流表的示數(shù)變大，燈L變暗B．電流表的示數(shù)變小，燈L變亮C．電路中的總電阻變小D．電路中的總功率變小【答案】D【解析】由電路圖可知，燈泡和滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測滑動變阻器兩端電壓；將滑動變阻器的滑片P向右滑動時，接入電路的電阻變大，電路的總電阻變大；根據(jù)I=可知，電路中的電流變小，即電流表的示數(shù)變??；根據(jù)U=IR可知，燈泡兩端的電壓變小，即電壓表的示數(shù)變??；由P=UI可知，燈泡的實際功率變小，故燈泡變暗；而電源電壓保持不變，根據(jù)P=UI可知，電路的總功率變?。还蔄BC錯誤，D正確。故選D。4．圖是某款電子測溫儀及它內(nèi)部的原理圖，電源電壓保持不變，顯示儀由電壓表改裝而成，R為熱敏電阻，其阻值隨溫度的升高而減小，R0為定值電阻。下列說法正確的是（）A．被測者體溫越高，電路中的電流越小B．被測者體溫越高，定值電阻R0兩端電壓越大C．被測者體溫越低，整個電路消耗的功率越大D．將R0換為阻值更大的電阻，測相同溫度時，顯示儀示數(shù)變小【答案】B【解析】由圖可知定值電阻R0與熱敏電阻R串聯(lián)，顯示儀并聯(lián)在定值電阻R0兩端。AB．因為R的阻值隨溫度的升高而減小，被測者體溫越高，則R的阻值越小，則電路總電阻越小，根據(jù)可知電路中的電流越大，由可知定值電阻R0兩端電壓越大，故A錯誤，B正確；C．因為R的阻值隨溫度的升高而減小，故被測者體溫越低，則R的阻值越大，則電路總電阻越大，根據(jù)可知電路中的電流越小，根據(jù)P=UI可知整個電路消耗的功率越小，故C錯誤；D．將R0換為阻值更大的電阻，則電路總電阻變大，根據(jù)可知電路中的電流變?。欢鴾y相同溫度時，即熱敏電阻R的電阻不變，根據(jù)可知熱敏電阻R兩端的電壓變小，根據(jù)串聯(lián)分壓可知定值電阻R0兩端電壓越大，即顯示儀示數(shù)變大，故D錯誤。故選B。5．如圖1所示，是電阻箱，是定值電阻。閉合開關(guān)S，改變的阻值，兩電壓表示數(shù)與關(guān)系圖像如圖2所示，已知圖線①和②相互平行。則（）A．①是V1示數(shù)和的關(guān)系圖線 B．供電設(shè)備兩端的電壓保持不變C．電路中電流隨的增大而減小 D．電路總功率隨的增大而增大【答案】D【解析】A．V1測電阻箱電壓，V2測電阻箱和定值電阻總電壓，①不從原點開始，應該包含定值電阻電壓，所以①表示V2，②表示V1，故A不符合題意；B．V2測總電壓，由圖可知，供電設(shè)備電壓變大，故B不符合題意；CD．兩電壓表示數(shù)之差等于定值電阻的電壓，圖線①和②相互平行，說明定值電阻兩端電壓不變，根據(jù)，通過定值電阻的電流大小不變，則電路中電流不變。供電設(shè)備電壓變大，根據(jù)P=UI，電路總功率隨的增大而增大，故C不符合題意，D符合題意。故選D。6．如圖所示AB兩端電壓保持不變，當開關(guān)S斷開時電燈正常發(fā)光，當開關(guān)S閉合時，下列說法中正確的是（）A．電燈的功率變?。灰篃粽０l(fā)光，滑塊P應向下移動B．電燈的功率變??；要使燈正常發(fā)光，滑塊P應向上移動C．電燈的功率變大；要使燈正常發(fā)光，滑塊P應向下移動D．電燈的功率變大；要使燈正常發(fā)光，滑塊P應向上移動【答案】A【解析】由題圖可知，開關(guān)S斷開時，燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，當開關(guān)S閉合時，燈泡與電阻R并聯(lián)后再與滑動變阻器串聯(lián)。CD．根據(jù)電阻的并聯(lián)特點可知，燈泡與電阻R并聯(lián)后的等效電阻比燈泡的電阻小，所以在滑塊P不動的情況下，電路中的總電阻變小，電源電壓不變，所以干路電流變大，在滑塊P不動的情況下，根據(jù)U=IR可知，滑動變阻器兩端的電壓變大，電源電壓不變（即AB兩端電壓不變），由串聯(lián)電路的電壓特點可知，燈泡與電阻R并聯(lián)部分的電壓變小，所以由P=可知電燈的功率變小，故CD錯誤；AB．要使燈正常發(fā)光，即燈泡的實際電壓變大，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點可知，應減小變阻器連入電路的電阻，所以滑塊P應向下移動，故A正確，B錯誤。故選A。7．家庭電路中使用電熱水壺時，電燈會變暗。簡化的電路如圖所示，設(shè)R為干路電線的等效電阻且保持不變，電源電壓保持不變，閉合開關(guān)S后，下列說法正確的是（）A．燈兩端的電壓變小 B．R兩端的電壓不變C．電路的總電阻變大 D．電路的總功率變小【答案】A【解析】A．由圖可知，這是一個混聯(lián)電路，燈泡和電水壺并聯(lián)，作為一個整體又和干路電線等效電阻串聯(lián)。閉合開關(guān)后，燈泡和電水壺的總電阻變小，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理可知，燈泡和電水壺分配的電壓變小，故A正確；B．根據(jù)串聯(lián)電路中電壓的規(guī)律可知，燈泡兩端的電壓變小，而電源電壓不變，R兩端的電壓將變大，故B錯誤；C．燈泡和電水壺并聯(lián)后總電阻變小，等效電阻不變，故電路中的總電阻變小，故C錯誤；D．電路中的總電阻變小，根據(jù)歐姆定律可知，總電流變大，由P=UI可知，電路總功率變大，故D錯誤。故選A。8．如圖所示，電源電壓為U且恒定，定值電阻R0與滑動變阻器R串聯(lián)的電路，已知：R>R0，在滑動變阻器的滑片P移動過程中，下列表示R0和R消耗的電功率P0和PR隨兩電壓表示數(shù)U1、U2的變化關(guān)系圖線中，可能正確的是（）A．B．C．D．【答案】B【解析】AD．定值電阻R0與滑動變阻器R串聯(lián)，V1測R0的電壓，V2測R的電壓；根據(jù)P=，R0消耗的功率P0==×U12R0為常數(shù)，由數(shù)學知識，電功率P0隨電壓表示數(shù)U1的變化關(guān)系圖線為拋物線。由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律U1=U﹣U2R0消耗的功率P0==當U2接近時無限電源電壓時，R0消耗的功率為0，故AD錯誤；BC．由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，U2=U﹣U1，由歐姆定律，電路的電流：I=，根據(jù)P=UI，R的電功率為PR=(U﹣U1)×=﹣×U12+×U1R的電功率PR為U1的一元二次函數(shù)，因﹣＜0，拋物線開口向下，由數(shù)學知識，當U1=﹣==0.5U時，PR有最大值，當變阻器連入電路的電阻最大時，由分壓原理，電壓表V2的示數(shù)最大，根據(jù)P=，變阻器的電功率不可能為0，故B正確，C錯誤。故選B。9．如圖甲所示，額定電壓為6V的燈泡L與滑動變阻器R串聯(lián)接入電路，電源電壓一定?；瑒幼冏杵鞯幕瑥淖钣叶嘶阶钭蠖藭r，燈泡L的IU圖像如圖乙所示。從圖中獲得的兩條物理信息：①；②?！敬鸢浮侩娫措妷簽?V燈泡正常發(fā)光時的電流為1A【解析】①[1]當滑動變阻器的滑片P在最左端時，滑動變阻器接入電路中的電阻為零，此時電路為只有燈泡L的簡單電路，由圖乙可知，電路中的電流最大為1A，燈泡兩端的電壓即為電源的電壓，則電源電壓為6V。②[2]由乙圖可知，燈泡兩端電壓為額定電壓6V時，通過小燈泡的電流為1A。10．小蔡同學設(shè)計的煤氣檢測電路如圖所示，電源電壓不變，R為定值電阻，Q為氣敏元件，其阻值隨煤氣濃度的升高而增大。閉合開關(guān)S，當煤氣濃度升高時，電流表示數(shù)___，輸出信號電壓Uab___，定值電阻R消耗的電功率___。（三空均選填“變大”“變小”或“不變”）【答案】變小變大變小【解析】[1][2]由電路圖可知，電阻R與氣敏電阻串聯(lián)，電流表測量電路中的電流；由題意可知，當煤氣濃度升高時，氣敏電阻的阻值變大，電路中的總電阻變大，由歐姆定律可知，電路中的電流變小，即電流表示數(shù)變小。再根據(jù)歐姆定律可知，R兩端的電壓變小，電源電壓不變，由串聯(lián)電路電壓特點可知，氣敏電阻兩端電壓變大。[3]根據(jù)電功率公式P=I2R可知，定值電阻R消耗的電功率變小。11．如圖所示，定值電阻和滑動變阻器串聯(lián)，電源電壓不變，、是滑動變阻器上的兩點，滑片在點時，的功率為，的電壓為；滑片在點時，的功率為，的電壓為，則______（選填“”、“”或“”），滑片在中點時，的功率為______?！敬鸢浮浚?.5【解析】[1]當滑片移動到端時，滑動變阻器全部接入電路，由于電路為純電阻電路，此時電阻的電功率當滑片移動到端時，滑動變阻器未接入電路根據(jù)上述關(guān)系可得出比例關(guān)系式即因此[2]當滑片在端時，由于滑動變阻器部分接入阻值為0，因此兩端電壓即為電源電壓，因此若當滑片接在端時滑動變阻器兩端電壓為，則根據(jù)串聯(lián)電路分壓與電阻關(guān)系可知若滑片處于滑動變阻器中點，此時兩電阻分壓之比則此時分壓與總電壓之