第5章　欧姆定律 专题训练五　动态电路的分析与计算 （含解析） 2025-2026学年物理教科版九年级上册

专题训练五　动态电路的分析与计算
滑动变阻器型动态电路
1. 小文设计并连接了如图的电路,电源两端电压和小灯泡的电阻都不变。闭合开关S,保证电路安全的前提下,滑动变阻器的滑片从右向左滑动的过程中 (　　)
A.滑动变阻器接入电路的电阻变大,灯泡变暗
B.电流表示数变大,电压表示数变小
C.电压表示数与电流表示数的比值变小
D.可以将滑动变阻器滑片滑到最左端
2.如图,滑动变阻器R1的电阻变化范围是0~200 Ω,电阻R2=400 Ω,电源电压是6 V且保持不变。闭合开关S,当滑动变阻器的滑片从a端滑到b端时,电压表示数的变化范围是 (　　)
A.6~4 V B.6~2 V
C.6~0 V D.4~2 V
3.(2024临沂中考)闭合如图甲所示电路的开关,将滑动变阻器的滑片由最右端移到最左端的过程中,电压表与电流表的示数变化的图像如图乙所示。则定值电阻R0的阻值为　　　　Ω,电源电压为　　　　V。
开关型动态电路
4.电路中有多个开关时,开关闭合、断开情况不同会让电路发生变化,准确判断等效电路是解决动态电路的关键,关于如图所示动态电路,下列判断正确的是 (　　)
A.闭合S2和S3,L1和L2串联
B.闭合S1和S3,只有L1发光
C.闭合S1和S3,L1和L2并联
D.闭合S1和S2,只有L2发光
5.(2023益阳中考)如图所示的电路中,电源电压保持不变,R1和R2为定值电阻。先闭合开关S1,再闭合开关S2后,电流表和电压表的示数变化情况是 (　　)
A.电流表示数增大,电压表示数不变
B.电流表示数增大,电压表示数减小
C.电流表示数减小,电压表示数增大
D.电流表示数不变,电压表示数增大
6.(2024江西中考)如图所示,三个电阻R1、R2、R3的阻值均相同,开关S1断开、开关S2掷到1,电流表A1与电流表A2的示数之比为　　　　;当开关S1闭合、开关S2掷到2时,电流表A1与电流表A2的示数之比为　　　　　。
敏感电阻类动态电路
7.(2024鸡西中考)天然气是一种清洁能源,方便居民使用的同时,存在着泄漏的安全隐患。物理兴趣小组在老师的指导下设计了天然气泄漏检测电路,如图电源电压恒定不变,R0为定值电阻,R为气敏电阻。R阻值随天然气浓度的增大而减小,则天然气 (　　)
A.浓度增大,电流表示数变小
B.浓度增大,电压表示数变小
C.浓度减小,电流表示数变大
D.浓度减小,电压表示数变小
8.(2024镇江中考)图1是小华设计的天然气浓度测试仪,电源电压U恒为4 V,R为定值电阻,电压表测量范围为0~3 V,将电压表作为气体浓度的显示装置。气敏电阻Rx阻值与气体浓度的关系如图2所示。当气体浓度增加时,Rx的阻值将　　　　,电压表的示数会　　　　。要求将电压表示数为1.5 V处标为气体浓度0.5%,电阻R的阻值应为　　　　Ω。若长时间使用后,电源电压降低,则测量结果　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)实际的气体浓度。
电路安全类动态电路
9.如图所示的电路图,电源电压恒为30 V,定值电阻R2=40 Ω,R3=30 Ω,滑动变阻器R1的规格为
“80 Ω　1 A”,电流表A1的测量范围为0~3 A,电流表A2的测量范围为0~0.6 A,电压表的测量范围为0~15 V,下列说法不正确的是 (　　)
A.只闭合开关S,R1和R3串联,将滑片P从a端滑至中点,电路中电流变大
B.只闭合开关S、S3,调节滑片P的位置并保证电路安全,则R1两端电压的范围是12~15 V
C.只闭合开关S、S1、S2,调节滑片P的位置并保证电路安全,则R1接入电路的阻值范围是30~
80 Ω
D.只闭合开关S、S1、S2,调节滑片P在R1的a端,此时电流表A1的示数为1.125 A
10.(2024成都中考)小孟在实验室设计了一款测量物体重力的装置,其示意图如图甲,物体放在有弹簧支撑的托盘上,弹簧底部固定,该装置可以通过电表示数转换测出重力大小。图乙是滑动变阻器接入电路中的阻值RP与被测物体重力G的关系图像。电源电压恒为24 V,定值电阻R0为30 Ω,电流表测量范围为0~0.6 A,电压表测量范围为0~15 V,滑动变阻器标有“50 Ω　1 A”。
(1)闭合开关S,当电流表示数I=0.4 A时,求物体的重力G。
(2)在保证电路各元件安全的情况下,求RP的变化范围。
【详解答案】
1.C　解析:滑动变阻器和灯泡并联,滑动变阻器的滑片从右向左滑动的过程中,滑动变阻器连入电路的电阻减小,滑动变阻器所在支路的电流变大,小灯泡的电流、电压都不变,灯泡亮度不变,故A错误;滑动变阻器和灯泡并联,电压表测电源电压,则电压表示数始终不变,滑动变阻器所在支路的电流变大,则总电流变大,电流表示数变大,故B错误;电压表示数始终不变,电流表示数变大,电压表示数与电流表示数的比值变小,故C正确;将滑动变阻器滑片滑到最左端,会造成电路短路,所以不能将滑动变阻器滑片滑到最左端,故D错误。故选C。
2.A　解析:由电路图可知,R1、R2串联,电压表测量电阻R2与滑片P到b之间的电压之和;因电压表在电路中相当于开路,所以滑片移动时不能改变接入电路中的电阻,则电路中电流不变,由U=IR可知,滑片P到b之间的电阻越大,电压表的示数越大;当滑动变阻器的滑片P在a端时,电压表的示数最大,此时电压表测量电源电压,即
U最大=6 V;当滑动变阻器的滑片P在b端时,电压表的示数最小,因串联电路的总电阻等于各串联电阻之和,所以,根据欧姆定律可得,此时电路中的电流:I===0.01 A,电压表的最小示数:U最小=IR2=0.01 A×
400 Ω=4 V,所以,滑片从a端滑到b端,电压表示数的变化范围是6~4 V。故选A。
3.3　1.5　解析:由图甲知,滑动变阻器和定值电阻串联,电压表测量滑动变阻器R两端的电压,电流表测量电路的电流;滑动变阻器的滑片由最右端移到最左端的过程中,滑动变阻器连入电路的阻值从最大变为0,从而使电路中的总电阻变小,电路中的电流变大,根据串联分压可知,R两端的电压变小直至0。由图乙可知,当电路中的电流为0.1 A时,电压表的示数为1.2 V,电源电压为U=U0+U滑=0.1 A×R0+1.2 V①,当电路中的电流为0.5 A时,电压表的示数为0,电源电压为U=U'0=0.5 A×R0②,联立①②,解得R0=3 Ω,U=1.5 V。
4.C　解析:由题图可知,闭合S2和S3,将导线直接连接在电源两端,L1和L2短路,故A错误;闭合S1和S3,L1和L2并联,两灯都发光,故B错误,C正确;闭合S1和S2,L2短路,只有L1发光,故D错误。故选C。
5.A　解析:先闭合开关S1,电路中只有电阻R2工作,电流表测量电路中的电流,电压表测量电源电压;再闭合开关S2后,两电阻并联,电流表测量干路的电流,电压表仍测量电源电压,由于电源电压不变,所以先闭合开关S1,再闭合开关S2后,电压表示数不变;由于并联电路各支路互不影响,所以通过R2的电流不变,并联电路中干路的电流等于各支路的电流之和,所以先闭合开关S1,再闭合开关S2后,电流表示数变大,故A正确。故选A。
6.1∶1　2∶1
解析:由题图可知,当开关S1断开、开关S2掷到1时,R2和R3串联,A1和A2测量串联电路电流,在串联电路中,电流处处相等,故A1与电流表A2的示数之比为1∶1。当开关S1闭合、开关S2掷到2时,R1与R3并联,A2测量通过R3的电流,A1测量干路电流。R1、R3的阻值相同,故R1和R3所在的支路电流相等,根据并联电路电流规律可知,干路电流等于各支路电流之和,则干路电流与R3所在的支路电流之比为2∶1,故电流表A1与电流表A2的示数之比为2∶1。
7.D　解析:由题图可知,两电阻串联,电压表测量定值电阻R0两端的电压,电流表测电路中的电流;天然气浓度增大时,R阻值减小,电路中的总电阻变小,由I=可知,电路中的电流增大,即电流表示数变大,由U=IR可知,R0两端的电压变大,即电压表示数变大,故AB不符合题意;天然气浓度减小时,R阻值增大,电路中的总电阻变大,由I=可知,电路中的电流变小,即电流表示数变小,由U=IR可知,R0两端的电压变小,即电压表示数变小,故C不符合题意,D符合题意。故选D。
8.减小　增大　12　小于
解析:根据图2可知,当气体浓度增加时,Rx的阻值将减小。由于电路是串联的,根据串联电路的分压特点,电阻越大,分得的电压也越大。因此,当Rx的阻值减小时,它分得的电压也会减小,而电压表与定值电阻R并联,所以电压表的示数(即定值电阻R两端的电压)会增大。当电压表示数为1.5 V,且此时气体浓度为0.5%时,根据图2,可以知道此时Rx的阻值为20 Ω。由于电源电压为4 V,根据串联电路的电压特点,可以得到气敏电阻Rx两端的电压为Ux=U-UR=4 V-1.5 V=2.5 V,此时电路中的电流为I===0.125 A,根据欧姆定律,可得电阻R的阻值为R===12 Ω。若长时间使用后,电源电压降低,那么整个电路中的电流都会减小。由于电压表与定值电阻R并联,所以电压表的示数(即定值电阻R两端的电压)也会减小。但是,由于气敏电阻Rx的阻值并没有改变,而电压表的示数却减小了,那么根据我们之前的分析(电压表示数越大,气体浓度越高),电压表就会显示一个比实际气体浓度更低的值。因此,测量结果会小于实际的气体浓度。
9.C　解析:由题图可知,只闭合开关S,R1和R3串联,将滑片P从a端滑至中点,滑动变阻器连入电路的电阻变小,总电阻变小,由I=知电路中电流变大,故A正确,不符合题意;只闭合开关S、S3,R1和R3串联,电压表测量R1两端的电压,电流表A1和A2测量电路中的电流,电流表A1的测量范围为0~3 A,电流表A2的测量范围为0~0.6 A,滑动变阻器R1的规格为“80 Ω　1 A”,由串联电路电流的规律可知通过电路的最大电流为0.6 A,R3两端的电压U3=IR3=0.6 A×30 Ω=18 V,R1两端的最小电压U1最小=U-U3=30 V-18 V=12 V,电压表的测量范围为0~15 V,电压表的示数最大值为15 V,R3两端的电压为U3=30 V-15 V=15 V,滑动变阻器两端的电压和R3两端的电压相等,由串联分压可知,滑动变阻器连入电路的阻值等于R3的阻值为30 Ω,滑动变阻器R1的规格为“80 Ω　1 A”,滑动变阻器连入电路的阻值小于最大阻值,所以电压表的最大示数是15 V,R1两端电压的范围是12~15 V,故B正确,不符合题意;只闭合开关S、S1、S2,R3被短路,R1和R2并联,电流表A1测量干路中的电流,电流表A2测量通过滑动变阻器的电流,并联电路中各个支路的电压相等,通过R2的电流I2===0.75 A,电流表A2的测量范围为0~
0.6 A,如果通过滑动变阻器的最大电流为0.6 A,总电流:0.75 A+0.6 A=1.35 A<3 A,所以通过滑动变阻器的最大电流为0.6 A,并联电路中各个支路的电压相等,R1接入电路的最小值R1最小===50 Ω,滑动变阻器R1的规格为“80 Ω　1 A”,R1最大阻值是80 Ω,R1接入电路的阻值范围是50~80 Ω,故C错误,符合题意;只闭合开关S、S1、S2,R3被短路,R1和R2并联,电流表A1测量干路中的电流,电流表A2测量通过滑动变阻器的电流,滑片P在R1的a端时,滑动变阻器连入电路的阻值最大,电流表A1的示数I1=+=+=0.375 A+0.75 A=1.125 A,故D正确,不符合题意。故选C。
10.解:(1)当电流表示数I=0.4 A时,电路中的总电阻R===60 Ω,此时RP大小RP=R-R0=60 Ω-30 Ω=30 Ω,根据图乙可知,此时物体重力为4 N。
(2)因电压表的测量范围为0~15 V,故R0能通过的最大电流I0===0.5 A,结合电流表测量范围、滑动变阻器允许通过的最大电流可得,电路的最大电流Imax=I0=0.5 A,此时RP的最小阻值RPmin=-R0=-30 Ω=18 Ω,当物体重力为0时,RP取最大阻值50 Ω,此时电路安全,故RPmax=50 Ω,所以RP的变化范围为18~50 Ω。