2024年中考 物理专题提升 专项突破四　动态电路分析与计算（含答案）

专项突破四　动态电路分析与计算
命题点1　动态电路分析
考向1　滑片移动引起的动态电路分析
基础小练
1. 如图所示，电源电压保持不变，闭合开关S，当滑动变阻器R的滑片P向左移动时，下列判断正确的是(　　)
　第1题图
A. 电流表的示数变大
B. 电压表的示数变大
C. 电压表的示数与电流表示数之比变大
D. 小灯泡的亮度变亮
思路引导
(1)理清电路结构：判断电路连接方式，电表测量的对象．
连接方式：________，测__________两端的电压，测________两端的电压，测________的电流；
(2)明确滑动变阻器接入电路的阻值变化．
滑片向左移动，R接入电路中的阻值变________，电路中的总电阻变________；
(3)综合运用串、并联电路电流、电压的规律，欧姆定律写出所求物理量的表达式，根据变量和不变量进行分析．
①电流表的示数：I＝________，U不变，R总变大，则电流I变________；
②电压表的示数：U1＝________，则U1变________；
③电压表的示数：U2＝________，U不变，则U2变________；
④电压表的示数与电流表的示数之比：＝R，由于R变________，则示数之比变________；
⑤小灯泡的实际功率P＝________，则P变________，亮度变________(选填“亮”或“暗”)
【典型试题拓展】 第1题1．(类滑动变阻器)一款身高体重测量仪当体检者站在台面上时，能自动显示身高和体重，其电路原理如图所示．电压表、电流表分别显示身高和体重的大小，压敏电阻R的阻值随压力增大而减小，滑片P随身高增高而上滑．则体检者身高越高，电压表的示数越______；体检者的体重越重，电流表的示数越______．
2. 如图甲所示电路中，闭合开关时，电压表示数如图乙所示为________V；将滑动变阻器的滑片P向右移动时，电流表示数将________，电压表示数将________．(后两空选填“变大”“变小”或“不变”)
　第2题图
考向2　开关通断引起的动态电路分析
基础小练
3. 如图所示电路，R为定值电阻，小灯泡L的灯丝电阻不变，电源电压U不变．若先闭合开关S1、S2，然后断开开关S2，下列说法正确的是(　　)
　第3题图
A. 电流表示数增大 B. 电压表示数减小
C. 小灯泡的亮度不变 D. 电压表与电流表的示数之比变小
思路引导
(1)画初末状态的电路图
开关S1、S2均闭合时 开关S2断开时
(2)写出初末状态电表示数表达式(用字母表示)
开关S1、S2均闭合时 开关S2断开时
电流表示数I1＝________电压表示数U1＝________电压表与电流表的示数之比＝________ 电流表示数I1′＝________电压表示数U1′＝________电压表与电流表的示数之比＝________
(3)判断各物理量变化
①电流表示数变________，电压表示数变________；
②电压表与电流表示数之比________；
③通过小灯泡的电流变________，小灯泡两端电压变________，则小灯泡的电功率变________，小灯泡的亮度________．
4. 如图中，灯泡L1、L2分别标有“6 V　3 W”“6 V　6 W”字样，电源电压不变，开关S闭合．①只闭合S1，灯泡L1、L发光；②只闭合S2，灯泡L2、L发光，灯泡L在②中比在①中(设灯丝电阻不变)(　　)
　第4题图
A. 电功率较大，亮度较亮 B. 电功率较小，亮度较暗
C. 电功率相同，亮度相同 D. 电功率较大，亮度较暗
考向3　敏感电阻引起的动态电路分析
基础小练
5. 如图甲是小明设计的一款一氧化碳检测仪电路图．其电源电压保持不变，R0为定值电阻，R为一氧化碳气体浓度传感器(气敏电阻)，R的阻值与一氧化碳浓度的关系如图乙所示．当空气中一氧化碳浓度增大时，下列说法正确的是(　　)
　第5题图
A. R的阻值变大
B. 电压表的示数变大
C. 电压表与电流表示数的比值变大
D. R0的电功率增大
思路引导
(1)确定敏感电阻
题干中的敏感电阻是电阻________(选填“R”或“R0”).
(2)外界因素引起的敏感电阻变化
由题图乙可知：一氧化碳气体浓度越大，气敏电阻的阻值越________．
(3)判断各物理量的变化
①R的阻值________，R与R0________联，电路总阻值________；
②电流表示数________，电压表示数________；
③电表与示数之比为________，大小________；
④R0两端的电压与通过R0的电流的乘积，即________，大小________．
6. 如图所示是某简易煤气检测电路，其中Q为气敏元件，其阻值随煤气浓度的升高而减小．若输出信号的仪表选用电压表或电流表，闭合开关S，当煤气浓度升高时，要求仪表的示数增大，则(　　)
A. 选用电压表接在a、b之间 B. 选用电压表接在b、c之间
C. 选用电流表接在b、c之间 D. 选用电流表接在a、c之间
第6题图
7. 如图为某兴趣小组设计的电子秤简易电路图，Rx是压敏电阻，阻值随所受压力的增大而减小，R0是定值电阻．测量时，电压表的示数随所称量物体对压敏电阻的压力增大而增大，请根据以上信息，在虚线框内将电路图补充完整．
第7题图
命题点2　动态电路计算
考向1　滑动变阻器滑片移动引起的动态电路计算
8. 如图甲所示，电源电压保持不变，闭合开关S时，滑动变阻器的滑片P从b端滑到a端，电压表示数U与电流表示数I的变化关系如图乙所示，下列说法不正确的是(　　)
　第8题图
A. 电源电压是9 V
B. 定值电阻R的阻值是6 Ω
C. 滑动变阻器的阻值范围是0～18 Ω
D. 若定值电阻R出现接触不良时，电流表示数为0，电压表示数为9 V
【典型试题拓展】 第8题2．(实际应用)如图是“划船健身器”电路示意图，电源电压恒为12 V，电阻R0为10 Ω，滑动变阻器R的ab段是导体，bc段是绝缘体，滑片P从R的最左端滑到最右端时，电压表示数的变化范围是0～10 V，施加在c点拉力的大小可以通过拉力显示表读出(拉力越大，显示表示数越大)，则拉力显示表可能是用________改装成的，R连入电路阻值变化范围为_____ Ω，R0消耗的最小功率为_____ W．
9. 如图甲所示电路，电源电压不变，闭合开关S.将滑动变阻器R的滑片P由a移动到b时，R0的电功率和电流的P－I关系图象如图乙所示，求：
　第9题图
(1)电源电压；
(2)滑动变阻器R的最大阻值．
考向2　开关通断引起的动态电路计算
10. 如图所示，要使R1与R2组成并联电路，应闭合开关________，若此时电流表和的示数之比为2∶5，则R1与R2的电阻之比为______，R1与R2消耗的电功率之比为______．
第10题图
【典型试题拓展】 第10题3．(进一步追问)当只闭合开关S2时，电流表与示数之比为______，R1与R2消耗的电功率之比为______．
11. 如图所示，电源的电压恒定，R1、R2为定值电阻，R2的阻值为60 Ω.只闭合开关S0时，电流表的示数为0.2 A，再闭合开关S1时，电流表的示数为0.6 A．求：
第11题图
(1)电源的电压；
(2)电阻R1的阻值；
(3)开关S0、S1均闭合后，通电10 s电路消耗的总电能．
考向3　敏感电阻引起的动态电路计算
拓展训练
12. 东莞市为了创建生态文明城市，市某科研小组为了检测空气质量指数(AQI)，设计了如图甲所示的检测电路，R为气敏电阻，其电阻的倒数与空气质量指数(AQI)的关系如图乙所示，已知电源电压为12 V保持不变，R0＝5 Ω，当电压表示数为8 V时，通过R0的电流为________A；此时气敏电阻R的电功率为________W；此时的空气质量指数(AQI)为________．
第12题图
命题点3　极值、范围类相关计算
拓展训练
13. 如图所示，电源电压恒为4.5 V，定值电阻R1的阻值为10 Ω，滑动变阻器R2规格为“20 Ω　1 A”，移动滑片过程中，R1两端的最小电压为________V，电路消耗的最大电功率为________W．
第13题图
思路引导
当滑动变阻器R2接入电路阻值为______Ω时，电路电流最小，为______A，此时定值电阻两端电压最小．当滑动变阻器R2接入电路阻值为______Ω时，电路电流最大，为______A，此时电路消耗的电功率最大．
变式点　
变式1　更换元件
如图所示，电源电压恒为4.5 V，灯泡L标有“2.5 V　1.25 W”的字样(忽略灯丝电阻变化)，滑动变阻器规格为“20 Ω　1 A”，则在不损坏电路元件的情况下，移动滑片，求：
　变式1题图
(1)电路中电流的取值范围为________A；
思路引导
本题中影响电流取值范围的限定条件：
(1)电流最大值的限定条件：①灯泡的额定电流(灯泡的规格)；②滑动变阻器允许通过的最大电流(滑动变阻器的规格)；
(2)电流最小值的限定条件：滑动变阻器接入电路的电阻为最大值时，电路有最小电流．
(2)滑动变阻器的取值范围为________ Ω；
思路引导
根据欧姆定律可知，电路中电流最大(最小)时，电路中的总电阻最小(最大)，根据串联电路电阻规律可知，滑动变阻器接入电路中的阻值最小(最大).
(3)电路消耗的总功率范围为________W.
思路引导
由P＝UI可得，电源电压一定，电路中电流最大(最小)时，电功率最大(最小).
变式2　增加电表
如图所示，电源电压恒为4.5 V，灯泡L标有“2.5 V　1.25 W”的字样(忽略灯丝电阻变化)，滑动变阻器规格为“20 Ω　1 A”，电流表接入量程为“0～0.6 A”，电压表接入量程为“0～3 V”，则在不损坏电路元件的情况下，求：
　变式2题图
(1)电流表最大示数为________A；
(2)电路消耗的最大功率为________W.
思路引导
此题与上题区别在于增加了电流表、电压表，由图可知，电压表测量____________两端的电压，电流表测量________的电流，即增加的限制条件有：根据电流表量程可知，电路中的电流I≤________A，根据电压表量程可知，电压UL≤________V．
变式3　改变电表位置
如图所示，电源电压恒为4.5 V，灯泡L标有“2.5 V　1.25 W”的字样(忽略灯丝电阻变化)，滑动变阻器规格为“20 Ω　1 A”．电流表接入量程为“0～0.6 A”，电压表接入量程为“0～3 V”，则在不损坏电路元件的情况下，求：
(1)滑动变阻器允许调节的阻值范围为________Ω；
(2)电路消耗总功率的变化范围为________W.
思路引导
此题与上题区别在于电压表所测量的对象，由图可知，电压表测量________两端的电压，即滑动变阻器两端的最大电压不能超过________V．
变式3题图
变式4　改变电路连接方式
如图所示电路，电源电压为3 V，灯泡L标有“3 V　0.9 W”字样(忽略灯丝电阻变化)，电流表所接量程为“0～0.6 A”，滑动变阻器上标有“20 Ω　0.8 A”字样，闭合开关，通过灯泡的电流为________A，在保证电路安全的情况下，滑动变阻器接入电路的阻值范围为______～______ Ω.
变式4题图
14. 如图所示，电源电压不变，R2＝12 Ω，小灯泡L标有“6 V　3 W”的字样，不考虑温度对灯丝电阻的影响．当开关S1闭合、S2与a点连接时，小灯泡L恰好正常发光，且电流表的示数为0.8 A．则R1的阻值为________ Ω，电路消耗的最大电功率为________W.
第14题图
思路引导
(针对第2空)根据P＝UI可知，当电路中的电流最大时，电功率最________，此时总电阻最________，当电路中的电流最小时，电功率最________，此时总电阻最________；比较不同开关通断时电路的总阻值，取最小值．
15. R是一个随推力F变化而变化的电阻，F与R的关系如图甲所示．现有如图乙，丙的两个电路，R0为定值电阻，阻值为20 Ω，电源电压恒为6 V，电流表量程为0～0.6 A.
(1)当小白同学推力为0时，求电阻R的阻值；
(2)用300 N的力推电阻，求R0的电功率(图乙)；
(3)图丙中，当干路电流不超过电流表量程时，小白同学推力F的最大值．
第15题图
专项突破四　动态电路分析与计算
1. C　【思路引导】(1)串联　小灯泡L　滑动变阻器R
电路　(2)大　大　(3)①　小　②IRL　小
③U－U1　大　④大　大　⑤U1I　小　暗
【典型试题拓展】 第1题大 大
2. 2.2　不变　变大
3. B　【思路引导】(1)初态如答图甲所示　末态如答图乙所示
第3题答图
(2)开关S1、S2均闭合时：　U　RL
开关S2断开时：　I1′RL　RL
(3)①小　小　②不变　③小　小　小　变暗
4. A
5. D　【思路引导】(1)R　(2)小　(3)①变小　串　变小
②变大　变小　③R的阻值　变小　④R0的电功率　变大
6. A
7. 如答图所示
第7题答图
8. C
【典型试题拓展】 第8题电流表 0～50 0.4
9. 解：(1)滑片在b端时，R0单独工作，R0两端的电压与电源电压相等，由题图乙可知，电源电压
U＝＝＝9 V
(2)由I＝可得，定值电阻R0的阻值
R0＝＝＝18 Ω
当滑片位于a端时，滑动变阻器R接入电路中的电阻最大，此时电路中电流最小
由图乙可知Imin＝0.1 A
此时电路中的总电阻R总＝＝＝90 Ω
所以滑动变阻器R的最大阻值
Rmax＝R总－R0＝90 Ω－18 Ω＝72 Ω
10. S1、S3　3∶2　2∶3
【典型试题拓展】 第10题1∶1 3∶2
11. 解：(1)只闭合S0时，只有R2接入电路
则U2＝I2R2＝0.2 A×60 Ω＝12 V
电源电压U＝U2＝12 V
(2)闭合S0和S1时，R1和R2并联接入电路
根据并联电路电流规律I＝I1＋I2得
I1＝I－I2＝0.6 A－0.2 A＝0.4 A
根据并联电路电压规律得U1＝U＝12 V
则R1＝＝＝30 Ω
(3)开关S0、S1均闭合后，通电10 s电路消耗的总电能W＝UIt＝12 V×0.6 A×10 s＝72 J
12. 0.8　6.4　25
13. 1.5　2.025　【思路引导】20　0.15　0　0.45
变式1　(1)0.18～0.5　(2)4～20　(3)0.81～2.25
变式2　(1)0.5　(2)2.25
【思路引导】灯泡L　电路中　0.6　3
变式3　(1)4～10　(2)1.35～2.25
【思路引导】滑动变阻器　3
变式4　0.3　10　20
14. 20　4.8　【思路引导】大　小　小　大
15. 解：(1)当推力为0时，由图甲可知R的阻值R＝40 Ω
(2)当推力为300 N时，由图甲可知R的阻值
R′＝10 Ω
因为R与R0串联，所以电路总电阻
R总＝R′＋R0＝10 Ω＋20 Ω＝30 Ω
电路电流I＝＝＝0.2 A，所以通过R0的电流I0＝0.2 A
所以R0的功率P0＝IR0＝(0.2 A)2×20 Ω＝0.8 W
(3)图丙中R与R0并联，故它们的电压都等于电源电压6 V
此时通过R0的电流I1＝＝＝0.3 A
由题可知，通过电流表的电流最大不超过0.6 A
所以通过R的最大电流
I2＝I最大－I1＝0.6 A－0.3 A＝0.3 A
所以R的最小阻值R″＝＝＝20 Ω
由图甲可知推力F的最大值F′＝200 N