核心专题一 开关通断的动态电路 学案（有答案） 2023-2024学年物理沪科版九年级全一册

核心专题一 开关通断的动态电路
素养目标
1.通过串、并联电路中的开关通断,强化对动态电路的等效电路的分析能力;
2.进一步熟悉针对不同电路中电流、电压和电阻的计算过程中正确选择公式的技巧。
◎重点:动态电路分析;计算电流、电压和电阻问题时公式的选择。
【专题突破】
　　1.串、并联电路中的电流、电压和电阻的变化定性分析
例1　在如图所示的电路中,电源电压保持不变。当开关S由闭合到断开时 ( )
A.电流表的示数变大
B.电流表的示数变大
C.电压表示数与电流表示数的比值变大
D.电压表示数与电流表示数的比值变大
思路导引　本题考查了电路的动态分析,分析好开关闭合、断开时电路的连接方式和电表所测的电路元件是关键,要注意并联电路中各支路独立工作、互不影响特点的应用。由电路图可知,开关S闭合时,R1与R2并联,电压表测电源两端的电压,电流表测干路电流,电流表测R1支路的电流;当开关S断开时,电路为R1的简单电路,两电流表均测通过R1两端的电流;电压表仍测电源两端的电压,根据电源电压保持不变可知电压表示数的变化;根据并联电路中各支路独立工作、互不影响可知通过R1支路电路的变化,进一步可知电压表示数与电流表示数的比值变化,根据并联电路的电流特点可知干路电流的变化,进一步可知电压表示数与电流表示数的比值变化。
对点自测
1.如图所示的电路中,电源电压保持不变,只闭合开关S1,电流表和电压表均有示数;若再闭合开关S2,下列说法正确的是 ( )
A.电压表示数不变,电流表的示数变大,电流表的示数变小
B.电压表示数变大,电流表的示数不变,电流表的示数变大
C.电压表示数变大,电流表的示数变小,电流表的示数不变
D.电压表示数变大,电流表的示数变小,电流表的示数变大
2.如图所示电路图中,电源两端的电压恒定。闭合开关S1,小灯泡正常发光,再闭合开关S2,下列判断错误的是 ( )
A.电流表示数变大
B.电压表示数不变
C.小灯泡变亮
D.电路的总电阻变小
【答案】例1　D
对点自测
1.D
2.C
　　2.串、并联电路中的电流电压和电阻的变化定量分析
例2　如图所示的电路中,电源电压保持不变,电阻R1、R2、R和电流表一起串联在电源两端,开关S并联在电阻R2两端,已知R1=8 Ω,R2=2 Ω,电阻R不为零。当开关S断开时,电流表读数为0.2 A,当S闭合时,电流表读数可能是 ( )
A.0.18 A
B.0.24 A
C.0.26 A
D.0.28 A
思路导引　由电路图可知,当开关S断开时,R1、R2、R串联,电流表测电路中的电流,根据电阻的串联和欧姆定律表示出电源的电压;当S闭合时,R2被短路,R1与R串联,电流表测电路中的电流,根据电阻的串联和欧姆定律表示出电流表的示数,然后结合R的阻值得出电流表示数的范围,然后结合选项得出答案。
对点自测
3.如图所示,电源电压保持不变,在甲、乙两处分别接入电压表(电压分别用U甲、U乙表示),闭合开关S、S1,测得U甲∶U乙=4∶3。断开全部开关,拆去电压表,并在甲、乙两处分别接入电流表(电流分别用I甲、I乙表示),再闭合开关S,此时I甲∶I乙是 ( )
A.1∶2 B.4∶3
C.3∶4 D.4∶7
4.如图所示的电路中,闭合开关S1、S2,电流表A1的示数为0.5 A,的示数为0.3 A,电阻R2的阻值为10 Ω。下列说法正确的是( )
A.若断开开关S2,电流表A2示数变大
B.电源电压为5 V
C.电阻R1的阻值为15 Ω
D.通过电阻R1的电流为0.5 A
5.如图所示的电路中,电源电压为3 V,当开关S断开时,电流表示数为1.5 A;当开关S闭合时,电流表示数为2 A,则开关S闭合时,通过L1的电流为 A,通过L2的电流为 A,L1的电阻为 Ω,L1和L2的总电阻为 Ω。
【答案】例2　B
对点自测
3.B
4.C
5.0.5　1.5　6　1.5
3.串、并联电路中的动态电路分析
例3　如图所示电路,电源电压保持不变,电阻R1的阻值为12 Ω。只闭合开关S,电流表的示数为0.3 A。再闭合开关S1,电流表的示数为0.5 A。求:
(1)电源电压。
(2)电阻R2的阻值。
思路导引　(1)只闭合开关S时,电路中只有R1,电流表测通过R1的电流,由I=的变形式可计算电源电压;
(2)再闭合开关S1后,R1与R2并联,电流表测干路电流,根据并联电路电流特点计算通过R2的电流,根据并联电路中电压和电流的特点结合欧姆定律的变形公式计算R2的阻值。
对点自测
6.如图所示,电源两端电压U保持不变,电阻R1的阻值为6 Ω,电阻R2的阻值为18 Ω。当开关S闭合时,电压表示数为3 V。求:
(1)通过R1的电流;
(2)电源电压。
【答案】例3　解:(1)只闭合开关S时,电路中只有R1,电流表测通过R1的电流,由I=可得,电源电压:
U=I1R1=0.3 A×12 Ω=3.6 V
(2)再闭合开关S1后,R1与R2并联,电流表测干路电流,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,通过R2的电流:
　　I2=I-I1=0.5 A-0.3 A=0.2 A
因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,R2的阻值:
R2===18 Ω
对点自测
6.解:(1)当开关S闭合时,两电阻串联,电压表测量电阻R1两端的电压,电压表示数为3 V,电阻R1的阻值为6 Ω,
通过R1的电流:
I1===0.5 A
(2)串联电路各处电流相等,所以通过电路的电流:
I=I1=0.5 A
串联电路总电阻等于各分电阻之和,所以电源电压:
U=I(R1+R2)=0.5 A×(6 Ω+18 Ω)=12 V
【方法突破】
开关通断引起的动态电路分析
这类问题的解题思路如下:
(1)明确变化前后电路的连接方式,画出等效电路图;
(2)明确电压表测哪部分电压,电流表测何支路或干路电流;
(3)电路元件变化对哪部分电路造成影响,遵循“先局部——后整体——再局部”的思路。