动态电路分析2011

“电路的动态变化”模型指电路中的局部电路变化时引起的电流或电压的变化，变化起因有变阻器、电键的闭合与断开、变压器变匝数等。不管哪种变化，判断的思路是固定的，这种判断的固定思路就是一种模型。1. 直流电路的动态变化引起的电表读数变化问题例1. 如图1所示电路中，当滑动变阻器的滑片P向左移动时，各表（各电表内阻对电路的影响均不考虑）的示数如何变化？为什么？图1解析：这是一个由局部变化而影响整体的闭合电路欧姆定律应用的动态分析问题。对于这类问题，可遵循以下步骤：先弄清楚外电路的串、并联关系，分析外电路总电阻怎样变化；由确定闭合电路的电流强度如何变化；再由确定路端电压的变化情况；最后用部分电路的欧姆定律及分流、分压原理讨论各部分电阻的电流、电压变化情况。当滑片P向左滑动，减小，即减小，根据判断总电流增大，A1示数增大；路端电压的判断由内而外，根据知路端电压减小，V示数减小；对R1，有所以增大，示数增大；对并联支路，所以减小，示数减小；对R2，有，所以I2减小，A2示数减小。评点：从本题分析可以看出，在闭合电路中，只要外电路中的某一电阻发生变化，这时除电源电动势、内电阻和外电路中的定值电阻不变外，其他的如干路中的电流及各支路的电流、电压的分配，从而引起功率的分配等都和原来的不同，可谓“牵一发而动全身”，要注意电路中各量的同体、同时对应关系，因此要当作一个新的电路来分析。解题思路为局部电路整体电路局部电路，原则为不变应万变（先处理不变量再判断变化量）。2. 直流电路的动态变化引起的功能及图象问题例2. 用伏安法测一节干电池的电动势和内电阻，伏安图象如图所示，根据图线回答：（1）干电池的电动势和内电阻各多大？（2）图线上a点对应的外电路电阻是多大？电源此时内部热耗功率是多少？（3）图线上a、b两点对应的外电路电阻之比是多大？对应的输出功率之比是多大？（4）在此实验中，电源最大输出功率是多大？图2解析：（1）开路时（I=0）的路端电压即电源电动势，因此，内电阻也可由图线斜率的绝对值即内阻，有：（2）a点对应外电阻此时电源内部的热耗功率：也可以由面积差求得：（3）电阻之比：输出功率之比：（4）电源最大输出功率出现在内、外电阻相等时，此时路端电压，干路电流，因而最大输出功率当然直接用计算或由对称性找乘积IU（对应于图线上的面积）的最大值，也可以求出此值。评点：利用题目给予图象回答问题，首先应识图（从对应值、斜率、截矩、面积、横纵坐标代表的物理量等），理解图象的物理意义及描述的物理过程：由UI图象知E=1.5V，斜率表内阻，外阻为图线上某点纵坐标与横坐标比值；当电源内外电阻相等时，电源输出功率最大。1.如图所示的电路中，电池的电动势为E，内阻为r，电路中的电阻R1、R2和R3的阻值都相同。在电键S处于闭合状态下，若将电键S1由位置1切换到位置2，则A.电压表的示数变大B.电池内部消耗的功率变大C.电阻R2两端的电压变大D.电池的效率变大2.在如图所示的电路中，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U。当R5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3图中A为理想电流表，和为理想电压表，定值电阻，为可变电阻，电池E内阻不计，则（A）不变时，读数与A读数之比等于（B）不变时，读数与A读数之比等于（C）改变一定量时，读数的变化量与A读数的变化量之比的绝对值等于（D）改变一定量时，读数的变化量与A读数的变化量之比的绝对值等于4.一个T型电路如图所示，电路中的电阻,.另有一测试电源电动势为100 V，内阻忽略不计。则 （ ）A.当cd端短路时，ab之间的等效电阻是40 B. 当ab端短路时，cd之间的等效电阻是40 C. 当ab两端接通测试电源时， cd两端的电压为80 VD. 当cd两端接通测试电源时， ab两端的电压为80 VVRAa b5.如图所示，电源内阻不能忽略，安培表、伏特表都是理想电表，当滑动变阻器R的滑动头从a端滑到b端过程中（ ）AV的示数先增大后减小，A示数增大 BV的示数先增大后减小，A示数减小 CV的示数先减小后增大，A示数增大 DV的示数先减小后增大，A示数减小EArR1R2R3报警器6.如图所示，是一火警报警电路的示意图。其中R3为用某种材料制成的传感器，这种材料的电阻率随温度的升高而增大。值班室的显示器为电路中的电流表，电源两极之间接一报警器。当传感器R3所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是 （ ）AI变大，U变小 BI变小，U变大 CI变小，U变小 DI变大，U变大7.如图所示，电动势为E、内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接。只合上开关S1，三个灯泡都能正常工作。如果再合上S2，则下列表述正确的是A电源输出功率减小 BL1上消耗的功率增大C通过R1上的电流增大 D通过R3上的电流增大8.如图所示是一实验电路图，在滑动触头由a端滑向b端的过程中，下列表述正确的是A路端电压变小 B电流表的示数变大C电源内阻消耗的功率变小 D电路的总电阻变大 第7题图 第8题图 第9题图9.如图所示的电路中，灯泡A和灯泡B原来都是正常发光的。现在突然灯泡A比原来变暗了些，灯泡B比原来变亮了些，则电路中出现的故障可能是 AR3断路 BR1短路 CR2断路 DR1、R2同时短路 10.在图所示电路中，电容器C的上极板带正电，为了使该极板带正电且电量增大，下列办法中可行的是 （ ）A、增大R1，其它电阻不变B、增大R2，其它电阻不变C、增大R3，其它电阻不变D、增大R4，其它电阻不变如图所示，电灯A标有“10V，10W”，电灯B标有“8V，20W”，滑动变阻器的总电阻为6，当滑动触头由a端向b端滑动的过程中(不考电灯电阻的变化)VAABabA、 安培表示数一直减小，伏特表示数一直增大；B、 安培表示数一直增大，伏特表示数一直减小；C、 安培表示数先增大后减小，伏特表示数先减小后增大；D、 安培表示数先减小后增大，伏特表示数先增大后减小。分析与解：可以求得电灯A的电阻RA=10，电灯B的电阻RB=3.2,因为，所以，当滑动触头由a向b端滑动的过程中，总电阻一直减小。即B选项正确。RR0baCEr如图所示电路，电源的电动势为E，内阻为r，R0为固定电阻，R为滑动变阻器。在变阻器的滑片由a端移向b端的过程中，电容器C所带的电量（ ）A. 逐渐增加B. 逐渐减小C. 先增加后减小D. 先减少后增加分析与解：由上述结论可知，在滑动变阻器的滑片由a端移向b端的过程中，图9所示电路的外电阻逐渐减小，根据闭合电路的欧姆定律可知：通过电源的电流I逐渐增大，路端电压逐渐减小，加在电容器C上的电压逐渐减小，C为固定电容器，其所带电量逐渐减少，所以只有选项B正确。1. 区分固定导体的I-U图线与闭合电路欧姆定律的U-I图象。2. 在固定导体的I-U图线中，斜率越大，R越小；在固定导体的U-I图线中，斜率越大，R越大，在闭合电路欧姆定律的U-I图象中，电源内阻，斜率越大，内阻r越大。3. 区分电源总功率（消耗功率）；输出功率（外电路功率）；电源损耗功率（内电路功率）；线路损耗功率4. 输出功率大时效率不一定大，当，电源有最大输出功率时，效率仅为50%，所以功率大并不一定效率高。5. 求解功率最大时要注意固定阻值与可变电阻的差异。6. 区分电动势E和内阻r均不变与r变化时的差异。模型演练1. （2006年杨浦高级中学期末考试）如图4所示的电路中，当滑动变阻器的滑动触头向上滑动时，下面说法正确的是（ ）A. 电压表和电流表的读数都减小；B. 电压表和电流表的读数都增加；C. 电压表读数减小，电流表的读数增加；D. 电压表读数增加，电流表的读数减小。图4答案：D9如图所示电路的电源内阻不可忽略，若调整可变电阻R的阻值，可使电压表V的示数增大U（电压表为理想电表），在这个过程中（ ）RR1VR2SE，rA通过R1的电流增加，增加量一定等于U/R1BR2两端的电压减小，减少量一定等于U