电路动态变化型试题归类例析

电路动态变化型试题归类例析江苏省如皋市第一中学（226500）庄祝全在近几年的高考物理试卷中常常涉及到电路的动态分析问题，这些问题都有一个共同的特点：当电路中任一部分电阻发生变化时，将引起电路中各处的电流和电压都随之发生变化，可谓“牵一发而动全身”，此类问题情境新颖，学生容易犯错。如果我们在高三物理的复习中，能将这些存在内在联系的试题整合成题组呈现给学生，并进行集中训练，将会帮助学生洞察命题趋势，给学生以题目百千条，其实就几类的感觉。本文将通过对电路的动态分析型试题归类例析，以期抛砖引玉，提高高三物理复习效率。一、滑片滑动型当滑动变阻器滑动片位置发生改变时，电路中的电阻发生变化（当外电路的任何一个电阻增大或减小时，电路中的总电阻一定增大或减小），将引起电路中各处的电流和电压都随之发生变化，这类问题包括两种类型。1．变阻器的限流接法例1：（2006上海）在如图1所示电路中，闭合电键S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，四个理想的电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示，电表示数变化量的大小分别用△I、△U1、△U2和△U3表示。下列比值正确的是（）变大变大，不变变大，变大变大，不变不变，IUIUDIUIUCIUIUBIUIUA33222211....解析：由欧姆定律可知：rΔIΔIrΔIΔUr;RΔIr)ΔI(RΔIΔU;RΔIΔU.;;31121113211RRRIURIURIU外而当P向下滑动时，R的阻值增大，R外增大；故选项A、C、D正确2．变阻器的分压接法例2：在如图2所示电路中，R１和R２为定值电阻，在滑动变阻器R的滑片P从下端b逐渐滑到上端a的过程中，电阻R１上消耗的电功率（）A.一定是逐渐减小B．可能是逐渐增大C．有可能先减小而后增大D．一定是先减小而后增大解析:滑动变阻器R可分为R上和R下两部分，R下与R2串联后与R上并联，其电阻为R并。当滑片P从下端b逐渐滑到上端a的过程中，R上减小，R下增大。若R2＞R,则R并逐渐减小，电路中总电阻逐渐减小，总电流逐渐增大，电阻R１上消耗的电功率逐渐增大；若R2＜R，则R并先增大后减小，电路中总电阻先增大后减小，总电流先减小后增大，电阻R１上消耗的电功率先减小后增大。故选项B、C正确二、开关通断型电路中的电键闭合、断开或换向时，电路结构发生变化（若电键的通断使串联的用电器增多时，总电阻增大；若电键的通断使并联的支路增多时，总电阻减小），将引起电路中各处的电流和电压都随之发生变化。例3：（2006武汉）如图3所示电路，当电键S由断开到闭合时，图中各电表A1、A2和V1、V2的示数的变化情况是（）A.A1、A2变大，V1、V2变小B．A1、V1变大，A2、V2变小C．V1、V2变大，A1、A2变小V1sV3V2R1R2PAA1A2V1V2R1R3R2sErR1R2RPab图2图1D．A1、V2变大，A2、V1变小解析：电键S由断开到闭合时，总电阻减小，总电流增大，故A1变大，V1变大，内电阻电压降变大，路端电压变小，故V2变小，R2两端电压变小，故A2变小。所以选项B正确三、器件故障型当电路中某一器件发生故障（短路或断路）时，电路的结构发生变化，将引起电路中各处的电流和电压都随之发生变化。例4：（江苏南通）如图4所示电路中，由于某一电阻断路致使电压表和电流表的示数均比该电阻未断路时要大，则断路的电阻可能是（）A.R1B.R2C.R3D.R4解析：由于R2与电流表串联，R3与电压表串联，若它们断路，电流表、电压表示数将为零，则排除选项B、C；若假设R1断路，电路中并联的支路减少，电路总电阻变大，路端电压增大，两表示数均增大，故选项A正确；若假设R4断路，电路中并联的支路减少，总电阻变大，路端电压增大，电流表示数增大，电压表由原来测R4两端电压，变为测路端电压，于是示数增大，故选项D正确。四、电表影响型当在电路中接入非理想电表时，电表起着双重作用（可理解成会说话的电阻），由于电表电阻的影响，使电路中的电流、电压发生变化。例5：(兰州模拟)如图5所示电路中，两个定值电阻R1、R2串联后接在输出电压U稳定于12V的直流电源上。有位同学把一个内阻不是很大（和R1、R2相比）的电压表接在R1两端，电压表的示数为8V，如果他把此表改接在R2两端，则电压表的示数将（）A.小于4VB.等于4VC.大于4V，小于8VD.等于或大于8V解析：由题意知电压表为非理想电表。不并联电压表时U2=12V-8V=4V,并联电压表后由于电压表分流，使I2电流减小，U2’=I2R2得电压U2’小于4V，即选项A正确。五、光敏、热敏电阻变化型存在光敏、热敏电阻的电路中，当有光照射或温度发生变化时，其导电性能发生显著的变化，电路中的总电阻发生变化，将引起电路中各处的电流和电压都随之发生变化。例6．（辽宁模拟）如图6所示电路中，R3是光敏电阻，在没有光照射时，a、b两点电势相等，当用光照射R3时，则：（）A．R3电阻变小，a点电势高于bB．R3电阻变小，a点电势低于bC．R3电阻变大，a点电势高于bD．R3电阻变大，a点电势低于b解析：R3为光敏电阻，根据光敏特性，用光照射时，其电阻大大减小。根据串联电路的电压分配规律，R3分得的电压减少，R4分得的电压增加。设图6中R2、R4的右端有一等电势点c的电势为零，则φa=Uac、φb=Ubc,由于Uac增加，所以φa＞φb，即选项A正确。纵上所述，解决这类问题的常见方法有：（1）程序法：基本思路是“部分→整体→部分”即从阻值变化的部分入手，判断总电阻的变化情况，再由闭合电路欧姆定律判断I总和U总的变化情况，最后再由部分电路欧姆定律判断各部分物理量的变化。图6AVR1R3R2R4v12VR1R2c··R1R2R3R4·ba图5图4图3（2）直观法：即直接应用“部分电路中R、I、U的关系”中的两个结论①任一电阻R的阻值增大，必将引起该电阻中电流I的减小和该电阻两端电压U的增大。②任一电阻R的阻值增大，必将引起与之并联的支路中电流I并的增大和与之串联的各电阻电压U串的减小。（3）极端法：即因变阻器滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论。（4）赋值法：有些问题，可以采取代入特殊值去判断，从而找出结论。