【备考2023】浙教版科学“冲刺重高”压轴训练（七）：动态电路分析【word，含答案】

1．如图是小科利用实验室常用仪器，设计测量小灯泡额定功率的四种电路，其中电源电压 U 保持不变，小灯泡的额定电压为 U0，且 U＞U0，定值电阻的阻值为 R。在不改变电路连接的情况下，能测出小灯泡额定功率的是（　　）
A． B．
C． D．
2．如图所示电路，电源电压不变，灯泡L标有“6V、3W”字样。当S闭合，S1、S2断开，滑片P从b端滑到中点时，电流表的示数变化了0.1A， 此时电压表的示数为6V；保持滑片P在中点，再闭合S1、S2，电流表的示数又变化了2A。 不计温度对电阻的影响，则下列判断错误的是(　　)
A．电源电压为8V B．定值电阻R0的阻值为24Ω
C．电路消耗的最小电功率为3.2W D．滑动变阻器的最大阻值为8Ω
3．如图所示电路，电源电压恒定不变。两个开关都闭合时，电路中各元件均能正常工作。下列说法正确的是（　　）
A．同时闭合两个开关，通过两只灯泡的电流一定相同
B．若电压表和电流表位置对调，闭合S1、S2后，两表都被烧坏
C．若先闭合S2，再闭合S1，电压表示数不变，电流表的示数变大
D．若灯L1被短路，闭合S1、S2后，灯L1不亮，灯L2亮，电流表损坏
4．如图所示，电源电压不变，当开关S1、S2同时闭合时，电流表的示数是0.6A，电压表示数是6V；若两表互换位置，当开关S1断开、S2闭合时，电流表的示数是0.3A，下列说法正确的是(　　)
A．电压表示数是3V B．R1的阻值是20Ω
C．R1与R2的阻值之比是2∶1 D．R1消耗的电功率变为0.9W
5．某同学利用如图甲所示的电路进行实验，电源电压恒为3伏，更换5个定值电阻Rx，得到如图乙所示的图象。以下有关叙述正确的是（　　）
A．该同学研究的是电流和电压的关系
B．实验中电压表的示数保持0.5伏不变
C．滑动变阻器阻值变化范围为1欧～5欧
D．将Rx从5欧换成10欧后，应将滑片P向左移
6．如图电路中，电源电压保持不变。闭合开关S，当滑片移到滑动变阻器的b端时，电压表的示数为8伏，10秒内定值电阻R1做功为20焦；当滑片P移到滑动变阻器的中点时，电压表的示数为6伏。下列结果正确的是（　　）
1
A．电源电压为14伏
B．滑动变阻器R的最大阻值为8欧
C．滑片在b端时，电流表示数为0.75安
D．电路先后两次消耗的总电功率之比为2：3
7．如图所示，将灯L1、L2按图甲、乙两种方式接在电压均为U的两个电路中，在甲图中灯L1的功率为4W，在乙图中灯L1的功率为16W。设灯丝电阻不变，下列说法中不正确的是（　　）
A．甲、乙两图中灯L1两端的电压之比是1：2
B．甲、乙两图电路消耗的总功率之比为1：2
C．L1、L2两灯灯电阻之比为1：1
D．甲、乙两图中灯L2的功率之比为1：4
8．小科在测量一电阻的阻值时，用相同的电源、滑动变阻器、理想电压表、电流表设计了两个电路，电路图如图所示。若把滑动变阻器的滑片从最左端移到最右端（电压表、电流表均未超过量程）。甲图电压表的示数变化量为ΔU甲，电流表的示数变化量为ΔI甲。乙图电压表的示数变化量为ΔU乙，电流表的示数变化量为ΔI乙。则下列比较正确的是（　　）
A．ΔU甲＞ΔU乙 ΔI甲＜ΔI乙 B．ΔU甲＞ΔU乙 ΔI甲＞ΔI乙
C．ΔU甲＜ΔU乙 ΔI甲＜ΔI乙 D．ΔU甲＜ΔU乙 ΔI甲＞ΔI乙
9．现有一个粗细均匀的金属圆环，它是由一段铜丝和一段同种材料制成的电阻丝连接而成的。为了研究它的导电性，小科把它接入到如图甲所示的电路中。实验时，小科先将触点M与圆环上的A点连接，再移动滑动变阻器R1的滑片P移至最右端后，闭合开关S，将触点N从A开始沿逆时针方向滑动一周，在触点N滑动的过程中，触点M、N之间的电阻等效于一个变化的电阻，记为RMN。设滑过弧MN的长为x，电流表示数I与x之间的关系如图乙所示。已知电源电压恒为4.5V，铜丝的阻值不计，触点接触良好。粗细均匀、同种材料制成的电阻丝阻值与其长度成正比。下列说法错误的是（　　）
A．该金属圆环中铜丝的长度是10cm
B．在触点N滑动过程中，RMN的最大值是4Ω
C．每1cm电阻丝的阻值是0.1
D．在触点N滑动过程中，电路消耗的最大功率为 4.05W
10．如图甲所示电路中，电阻R1＝2Ω，R3是0～10Ω的滑动变阻器，电源电压恒为6V。已知滑片每滑动1cm时，R3接入电路的阻值变化1Ω，滑片距离a端的长度设为x；闭合开关，R3的滑片滑动过程中，电压表V1示数U与x的图像如图乙所示。下列说法中正确的是（　　）
A．R2＝12Ω
B．当x＝2cm时，电阻R1的功率为0.5W
C．当x＝10cm时，电压表V2的读数为5.4V
D．移动滑片的过程中，电阻R2功率的最大值为0.72W
11．如图所示，电源电压为4.5V，电压表量程为“0～3V”，电流表量程为“0～0.6A”，滑动变阻器规格为“10Ω 1A”，小灯泡L标有“2.5V 1.25W”（灯丝电阻不变），在保证小灯泡L电流不超过额定电流的情况下，移动滑动变阻器的滑片，下列说法正确的是（　　）
A．小灯泡的额定电流是0.6A
B．滑动变阻器连入电路的阻值变化范围是4Ω～10Ω
C．电压表示数变化范围是0～3V
D．电流表示数范围是0.2～0.5A
12．如图所示，电源电压保持6V不变，电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～3V，定值电阻的规格为“10Ω 0.5A”，滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”。闭合开关，为了保证电路安全，在变阻器滑片移动过程中，下列说法正确的是（　　）
A．电路消耗总功率允许的变化范围为1.2W～3W
B．电流表示数允许的变化范围为0.2A～0.5A
C．变阻器R2接入电路的阻值允许变化范围为2Ω～20Ω
D．电阻R1消耗功率允许的变化范围为0.4W～0.9W
参考答案
1．C
【解答】A.当S2闭合S3断开时，电流表把灯泡短路，灯泡不发光；当S2断开S3闭合时，电流表把电阻短路；两个都闭合或断开时，电流表均无示数，测不出灯泡的额定电流，故A不合题意；
B.当S2闭合S3断开，电压表测电灯两端的电压，其上端为正接线柱、下端为负接线柱。当S3闭合S2断开，电压表测定值电阻R两端的电压，其上端为负接线柱，下端为正接线柱。电压表的两次接线方法相反，在不改变电路连接方式的情况下，无法进行测量，故B不合题意；
C.开关处于2的位置，电压表测量的是灯泡的两端电压，移动滑动变阻器使电压表示数为灯泡的额定电压值U0。开关处于1的位置，电压表测量的是灯泡和电阻串联后的两端电压U′，则小灯泡的电流为，小灯泡的额定功率表达式是，故C符合题意；
D.开关处于S1闭合、S2断开时，电流表把灯泡和电阻短路，电流表测量滑动变阻器的电流。开关S1断开、S2闭合时，电流表把小灯泡短路，测量的是通过电阻的电流。测不出灯泡的额定电流，故D不合题意。
故选 C。
2．B
【解答】（1）当S闭合，S1，S2断开，灯泡L与变阻器R串联，电压表测L两端的电压，电流表测电路中的电流，
当滑片P在中点时，电压表的示数为6V，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，由P=UI可得，电路中的电流：；
则灯泡的电阻：；
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，电源的电压：①；
因滑片P从b端滑到中点时，电流表的示数变化了0.1A，
所以，当滑片位于b端时，电路中的电流：I′=I-0.1A=0.5A-0.1A=0.4A，
则电源的电压：U=I′（RL+R）=0.4A×（12Ω+R） ②，
①②联立解得：，
解得：R=8Ω，U=8V，故A、D正确不合题意；
（2）保持滑片P位于中点位置不变，闭合S1、S2，R0与并联，电流表测干路电流，
因电流表的示数又变化了2A，
所以，干路电流：I″=I+2A=0.5A+2A=2.5A，
因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，通过变阻器的电流：；
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以通过R0的电流：I0=I″-IR=2.5A-2A=0.5A，
则R0的阻值：；
故B错误符合题意；
（3）由电路图可知，当S闭合，S1，S2断开，滑片P位于b端时，电路消耗的总功率最小，
则，故C正确不合题意。
故选B。
3．C
【解答】A.同时闭合两个开关，灯泡L1与L2并联，电压表测电源电压，电流表测干路电流。根据并联电路的电压规律可知，两个灯泡的电压相等，如果它们的电阻相等，那么通过它们的电流相等，故A错误；
B.若电压表和电流表位置对调，电压表串联在干路上。闭合S1、S2后，由于它的内阻很大，因此通过电压表和电流表的电流很小，则两表都不会被烧坏，故B错误；
C.若先闭合S2，此时只有L2工作，通过电流表的电流等于I2，电压表测电源电压；再闭合S1，两个灯泡并联，此时电流表的示数等于I总=I1+I2，因此电流表的示数变大，但是电压表还是测量电源电压，则示数不变，故C正确；
D.若灯L1被短路，闭合S1、S2后，L2也被短路，灯L1和L2都不亮，故D错误。
故选C。
4．D
【解答】当开关S1、S2同时闭合时，两电阻并联，电流表测R1支路的电流，电压表测电源的电压，
由电压表的示数可知，电源的电压U=6V，
则电阻R1的阻值：，故B错误；
若两表互换位置，当开关S1断开、S2闭合时，两电阻串联，电流表测电路中电流，电压表测电源的电压，则电压表示数仍是6V，故A错误；
电路中的总电阻：；
电阻R2的阻值：R2=R-R1=20Ω-10Ω=10Ω，
则R1：R2=10Ω：10Ω=1：1，故C错误；
R1消耗的功率：P1=I2R1=（0.3A）2×10Ω=0.9W，故D正确。
故选D。
5．C
【解答】A、研究电流和电压的关系时，要控制电阻不变，由图乙知，电阻是变化的，故A说法错误。
B、由题意和图象可知，该同学研究的是电流和电阻的关系，实验中要控制Rx两端的电压不变（即电压表示数不变）；由图乙知，电流与电阻之积（即Rx两端的电压）U=IRx=0.5A×5=2.5V，即电压表保持2.5伏不变，故B说法错误。
C、由图乙知，电流最大为0.5A时，对应的电阻为5，根据欧姆定律和串联电路的规律，变阻器接入的电阻R小=R总-R1=
由图乙知，电流最小为0.1A时，对应的电阻为25，根据欧姆定律和串联电路的规律，变阻器接入的电阻R大=R总-R2=
所以，滑动变阻器阻值变化范围为1欧~5欧，故C说法正确。
D、根据串联分压原理可知，将定值电阻由5改接成10的电阻，电阻增大，其分得的电压增大（大于2.5V）；探究电流与电阻的实验中应控制电阻两端的电压不变，根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压，使电压表的示数减小为2.5V，由分压原理，应增大滑动变阻器连入电路中的电阻，所以滑片应向端移动，故D说法错误。
故答案为：C
6．D
【解答】当滑片在中点时由欧姆定律可知，电路中电流：，
则滑动变阻器两端的电压：------①
由题意知，当滑片滑到b处时因R的接入电阻变大，故电压表示数应增大，即滑片滑到b点时，滑动变阻器两端电压为U2=8V；
同理得：--------②
用①式比②式可得：，
解得：R=2R1--------------③
将③代入②式可得：，
解得：U=12V，故A错误；
当滑片滑到b点时，R1两端电压为U2′=12V-8V=4V，
则由，可得：，
R的最大阻值：R=2R1=16Ω，故B错误；
滑片在b端时电流，故C错误；
滑片在中点时，R1两端的电压为12V-6V=6V，滑片在b点时，电压为4V，
由可得，电路先后两次消耗的电功率之比：，故D正确。
故选D
7．B
【解答】（1）根据P=UI=可知，在电阻不变时，电功率与电压的平方成正比，
则有：，即；
其中UL1并=U（U为电源电压），
即甲、乙两图中灯L1两端的电压之比是1：2，故A正确不合题意；
因电源电压U不变，
在甲图中，L1的电压是电源电压的，
根据串联电路电压的规律U总=U1+U2可知，L2的电压是电源电压的，
所以在甲图中，L1两端的电压等于L2两端的电压，即L1、L2两灯电阻之比为1：1，故C正确不合题意；
根据串联电阻的规律和并联电阻的规律可得，
甲中电路的总电阻：
R串联=R1+R2=2R2，
乙中电路的总电阻：，
根据P=UI=可知，在电源电压不变时，总功率与总电阻成反比，
故甲、乙两图电路消耗的总功率之比为：；
故B错误符合题意；
甲、乙两图中灯L2的功率之比为：；
故D正确不合题意。
故选B。
8．解：甲图中定值电阻与滑动变阻器串联，则当滑动变阻器短路时，电压表示数最大，等于电源电压，即U1最大＝U；由欧姆定律可得：此时电路中电流I1最大；
当滑动变阻器全部接入时，电路中电阻最大，则电流最小，由欧姆定律可得：电路中电流I1最小，此时电压表示数为U1最小＝I1最小×R1R1；
即电流表示数范围为～；电压表示数范围为：R1～U；
乙图中滑动变阻器全部接入电路，电压表、电流表、电阻串联后与滑片左侧部分并联，则当滑片在最左端时，电压表、电流表、电阻被短路，此时电压表示数为零；电流表的示数为零；
当滑片滑到最右端时，电压表、电流表、电阻串联后与滑动变阻器全部电阻并联在电源两端，理想电压表电阻无穷大，则此时滑动变阻器两端电压为电源电压U，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表示数始终为0；
故电流表示数不变；电压表示数范围为0～U。
则可得出，乙图中的电压表及电流表示数的变化范围均要大，即ΔU甲＜ΔU乙，ΔI甲＞ΔI乙。
故选：D。
9．C
【解答】A.当滑片在铜丝上移动时，金属圆环的总电阻不变，根据欧姆定律可知，此时电路中的电流不变，
由图乙可知，x从30cm到40cm的过程中，电路的电流不变，则该金属圆环中铜丝的长度为40cm-30cm=10cm，故A正确不合题意；
B.当x=0或x=50cm时，金属圆环接入电路中的电阻为零，此时电路为R1的简单电路，
由图乙可知，电路中的电流I大=0.9A，
变阻器接入电路中的电阻为：；
当电路中的电流最小时，电路的总电阻最大，金属圆环接入电路中的电阻最大，
由图乙可知，电路中的电流I小=0.5A，
此时电路的总电阻为：；
则M、N之间的最大值RMN大=R总-R1=9Ω-5Ω=4Ω，故B正确不合题意；
C.由题意可知，M、N之间两段弧形金属丝并联，分别设为R3、R4；
那么并联电路的总电阻； ，
因金属圆环中电阻丝的总电阻一定，即R3+R4的值不变，
所以当R3=R4时，M、N之间的总电阻最大，
，解得：R3=R4=8Ω，
金属圆环中电阻丝的总电阻R环=R3+R4=8Ω+8Ω=16Ω，
由图乙可知，金属圆环中电阻丝的总长度L=50cm-10cm=40cm，
所以，每1cm电阻丝的阻值是，故C错误符合题意；
D.在触点N滑动过程中，通过电路的最大电流为0.9A，则电路的最大电功率为：P总=U总I总=4.5V×0.9A=4.05W，故D正确不合题意。
故选C。
10．解：由图甲可知，电路中三个电阻串联，电压表V1测量R2和R3的电压，电压表V2测量电阻R3的电压。
A、由乙图可知，当x＝0时，R3＝0，电阻R2两端的电压U2＝4.8V，电源电压U＝6V，
R1两端的电压U1＝6V﹣4.8V＝1.2V，
电路中的电流I＝I10.6A，
所以：R28Ω，故A错误。
B、当x＝2cm时，R3′＝2Ω，
此时电路中的电流I′0.5A，
电阻R1的功率P1＝I′2R1＝（0.5A）2×2Ω＝0.5W，故B正确。
C、当x＝10cm时，R3″＝10Ω，
此时电路中的电流I″0.3A，
电阻R3两端的电压U3＝I″R3″＝0.3A×10Ω＝3V，故C错误。
D、当R3电阻是0的时候，电路中的电流最大，电阻R2的电功率最大。
由A可知：电路中最大的电流I＝0.6A，电阻R2两端的电压U2＝4.8V，
电阻R2功率的最大值P2＝U2I＝4.8V×0.6A＝2.88W。故D错误。
故选：B。
11．解：由电路图可知，灯泡L与滑动变阻器R串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流。
（1）由P＝UI可得，灯泡的额定电流：
IL0.5A，故A错误；
（2）灯泡正常发光时的电压UL＝2.5V，功率PL＝1.25W，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，电压表的最小示数：
UR＝U﹣UL＝4.5V﹣2.5V＝2V，
又因电压表的量程为0～3V，
所以，电压表示数变化范围是2V～3V，故C错误；
（3）因串联电路中各处的电流相等，且灯泡正常发光时的电流为0.5A，电流表的量程为0～0.6A，变阻器允许通过的最大电流为1A，
所以，电路中的最大电流I大＝0.5A，此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小，
由I可得，滑动变阻器接入电路中的最小阻值：
R小4Ω，
灯泡的电阻：
RL5Ω，
当电压表的示数UR′＝3V时，电路中的电流最小，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，
此时灯泡两端的电压：
UL′＝U﹣UR′＝4.5V﹣3V＝1.5V，
电路中的最小电流：
I小0.3A，
则电流表示数变化范围是0.3A～0.5A，故D错误；
滑动变阻器接入电路中的最大阻值：
R大10Ω，
则滑动变阻器连入电路的阻值变化范围是4Ω～10Ω，故B正确。
故选：B。
12．解：电源两端电压为6V保持不变，定值电阻为10Ω；
由题意知，当电压表的最大测量值为3V时，此时定值电阻R1两端的电压U1＝3V，电路中的电流I1＝I＝I20.3A＜0.5A，因此电路中的最大电流为0.3A；故B错误；
故根据串联电路的总电压等于各电阻两端电压之和可得：
滑动变阻器两端的最小电压为U2最小＝U﹣U1＝6V﹣3V＝3V，
由欧姆定律可知：接入电路中的最小电阻R210Ω；
所以，电路消耗的最大功率P＝UI＝6V×0.3A＝1.8W；故A错误；
电阻R1消耗功率最大功率：P1＝U1I＝3V×0.3A＝0.9W。
当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，即I最小0.2A，
电阻R1消耗的最小功率：P′＝（I1′）2R1＝（0.2A）2×10Ω＝0.4W。
则电阻R1消耗功率允许的变化范围为0.4W～0.9W；故D正确。
故选：D。
动态电路分析