变化电路命题热点

变化电路命题热点所谓变化电路，即在电路中由于滑动变阻器滑片位置的改变或电路中电键的通断等引起电路中电阻的变化，进而导致电路中电流、电压、电功率及其它物理量的变化。在近年高考试题中经常出现关于变化电路的试题，是高考的热点内容之一，故必须引起大家的重视。运用闭合电路欧姆定律分析电路中各物理量的变化情况时，应先明确不变的物理量，找到变化前后的联系,然后讨论电阻变化时电流、电压、电功率的变化。讨论的顺序通常为从局部到整体再到局部，从外电路到内电路再到外电路。判断电路中电流表、电压表示数的变化处理这类问题时，首先要明确电流表与哪部分电路串联，电压表与哪部分电路并联，认清电路中电压表测量的是哪两点间的电压，电流表测量的是哪个电路中的电流。要弄清电路中各部分之间的联接方式，分析电路中的控制元件（电键、滑动变阻器、电阻箱等）的动作，引起电路中的电阻怎样变化及电路总电阻的变化。一般来说，有这样的规律：并联支路中的电键，闭合时导致总电阻减小，电键开启时导致总电阻增大。同时，也不难证明总存在着这样的规律：电路中只要有一个电阻阻值变大，则总电阻就变大，反之电路中只要有一个电阻阻值减小，总电阻就减小，而不受电阻的联接方式（串、并联）的影响。其后再利用串、并联电路的特点，部分电路欧姆定律、全电路欧姆定律等进行分析判断。例1、如图1所示的电路中，R1、R2、R3和R4皆为定值电阻，R5为可变电阻，电源的电动势为，内阻为r。设电流表A的读数为I，电压表V的读数为V。当R的滑动触点向图中a端移动时A、 I变大，U变小 B、I变大，U变大C、I变小，U变大 D、I变小，U变小解析：当滑片向a端移动时，使得变阻器连入电路的电阻变小，以至电路总电阻变小。由欧姆定律知干路电流将增大。此时如直接用欧姆定律UIR判断电压表V的读数变化不能直接确定，但因U-Ir，则随着I的增大，U将减小，即电压表示数减小。这时，R1、 R3两端电压增大，相应的使R2 、R4两端的电压变小，所以流经R2 、R4的电流减小，即电流表读数减小。故本题正确答案为D。例2、如图2所示，A、B、C、D四个电路中，电源电动势为，电阻为r，定值电阻为R0，当滑动变阻器R的滑动片P从a向b滑动时，电压表示数将变大的电路是：对电路解析 显然，在A、B电路中，当滑动变阻器R的滑动片P从a向b滑动时，使得变阻器连入电路的电阻变小。对电路A，电压表测量其路端电压，由于外电路电阻减小，使路端电压随之减小，不符题意；对电路B, 电压表测量定值电阻R0两端的电压，由欧姆定律知此时电路电流变大，则电压表示数将变大，符合题意；对电路C，由于电压表位置的特殊性，其示数将不变；而电路D，实际上可认为是一个分压电路，尽管电路电流不变，但当滑动变阻器R的滑动片P从a向b滑动时，电压表测量的电阻增加，则电压表示数将变大。故本题正确选项为B、D。 确定电路中电灯发光强度的变化电灯是把电能转化为内能和光能的用电器，其发光强度由它的电功率决定。处理这类问题可在上述分析判断的基础上，根据电流、电压变化确定电灯电功率的变化，以求得问题解决。例3、如图3所示电路中滑动变阻器触头P放在正中，闭合电键K以后，A、B、C三只灯的亮度相同，若将触头P向下移动，则三个灯的亮度：A、A灯变亮 B、B灯最暗 C、C灯最亮 D、A灯最亮解析：因为三只灯的亮度相同，易知C灯电阻最大，B灯次之，A灯电阻最小。当触头P向下移动时，变阻器连入电路的电阻变小，则 干路电流增大，A灯 消耗的功率增加，当然A灯变亮。椐串联电路电压特点，B灯两端电压降低，故B灯将变暗。又据并联电路电流特点，此时通过C灯的电流增大，C灯也将变亮，可见选项为A、B正确。至于A灯、C灯谁最亮的问题，只要注意到通过C灯的电流比通过A灯的电流增加较多，而其电阻又大，故A灯 消耗的功率增加较多，A灯更亮。因此，本题正确选项为A、B、C。含有电容器的电路电容器有隔直作用，如果电路中含有电容器，含电容器的支路是断路。尽管该支路有电阻，但因没有电流，所以该支路的电阻没有电压，该电阻形同虚设，实际上只起导线的作用。解决这类问题的关键是要认清电容器与哪部分电路并联，只要找出这两点，电容器极板间的电压就等于电路中那两点间的电压，然后利用上述方法，确定当电路变化时，极板间电压如何变化，进一步确定电容器带电量，板间电场强度等的变化，以使问题得以顺利解决。例4、如图4电路，当滑动变阻器 R2的滑动片P 向a端 滑动时，则A、 电压表示数将增大； B、R1消耗的功率将增大；C、电源的功率将减小； D、电容器带电量将增多。解析 电容器与R2并联，故其带电量由R2两端电压确定。当滑动变阻器滑动片P 向a端 滑动时，电路总电阻将增大，则电路电流减小，外电路电压增大，R1消耗的功率减小，电源的功率也将减小，使R2两端电压升高，故电容器带电量将增多。可见问题的答案为A、C、D。 例5一平行板电容器极板水平放置，它和三个可变电阻及电源连成如图5所示电路，质量为m的带电液滴悬浮在两极板间静止，要使液滴上升，可行的办法是：A、减小R1 B、减小R2 C、增大R3 D、增大两极板间的距离解析 带电液滴在电场中静止，则有qE=mg,要使液滴上升，则液滴所受电场力须增大，即板间场强要增强。这可从两方面来实现：或者R3两端电压升高，或者电容器两板间距离减小，显然选项D不正确。为使R3两端电压升高，须增大R3或减小R2，而R1由于跟电容器串联，不能改变电路电压分配，故本题正确答案为B、C。其它问题在近年的高考试题中，除了上述类型问题外，还有其他类型问题出现，同样要予以重视。例6：图6中A为理想电流表,V、V为理想电压表，R为定值电阻，R为可变电阻，电池内阻不计，则： A、R不变时，V读数与A读数之比等于R：B、R不变时，V读数与A读数之比等于R：C、R改变一定量时，V读数的变化量与A读数的变化量之比的绝对值等于R：D、R改变一定量时，V读数的变化量与A读数的变化量之比的绝对值等于R：解析：因为电流表与电压表都是理想的，电阻R与R串联，通过它们的电流即是A之读数，任一电阻两端的电压就是与该电阻并联的电压表读数，则由欧姆定律易知选项A错误，选项B正确。当R改变一定量时,电流发生变化,即电流表的读数发生了变化,同时电阻R与R两端的电压也都变化,即电压表V、V的读数都变成另一值。但R两端电压的变化仅是因为电流的变化引起的，故变化前后R两端电压的变化量与通过R的电流的变化量成正比，此值即R，因而选项D正确。由于电源的电阻忽略不计，则V与V读数之和为电源电动势，这是一个恒值，故V读数的变化量绝对值与V读数变化量绝对值相等，即选项C亦正确。本题正确选项为B、C、D。例7、如图，AB、CD为两根平行的相同的均匀电阻丝，EF为另一根电阻丝，其电阻为R,它可以在AB、CD上滑动，并保持与AB垂直，EF与AB、CD接触良好图中电压表为理想电压表电池的电动势和内阻都不变B、D与电池两极连接的导线的电阻可忽略当EF处于图中位置时，电压表的读数为已知将EF由图中位置向左移动一段距离后，电压表的读数变为若将EF由图中位置向右移动一段距离，电压表的读数是多少？解析 显然，这是关于变化电路的计算题，只要找出EF位置变化前后的各量关系建立方程便可求解。令表示AB、CD上单位长度电阻丝的电阻，当EF处于图中位置时，设EB、FD两段电阻丝的长度皆为由于电压表是理想电压表，故电压表的读数就是EF两端的电压由分压关系得， 当EF由图示位置向左移动一段距离，EB、FD两段电阻丝的总电阻为由分压关系得 当EF由图示位置向右移动一段距离，EB、FD两段电阻丝的总电阻为由分压关系得， 由以上三式，代入数值解得 例8、在图8中，电池的电动势=5V，内电阻r=10，固定电阻R=90，R0是可变电阻，在R0由零增加到400的过程中，求：（1） 可变电阻R0上消耗热功率最大的条件和最大热功率。（2） 电池内电阻r和固定电阻R上消耗的最小热功率之和。 解析 （1）当R0连入电路的电阻发生变化时，电路电流发生变化，其两端电压也将变化，故其热功率也要变化，且有：P（）2R0可见，当R0R+r90+10100时，R0消耗热功率最大，此时Pm（2）