2020年春基于核心素养中考物理特色专题——电路动态问题含解析

2020年春基于核心素养中考物理特色专题——电路动态问题
一、电路动态问题主要研究的基本内容
1.滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起电路中电学物理量的变化
?（1）串联电路中滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起的变化
?（2）并联电路中滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起的变化
2.电键的断开或闭合引起电路中电学物理量的变化
（1）串联电路中电键的断开或闭合引起的变化
（2）并联电路中电键的断开或闭合引起的变化
3.电键的断开或闭合、同时滑动变阻器也移动的情况下，引起电路中电学物理量的变化
4.电路的故障引起电路中电学物理量的变化及故障原因分析
二、解决电路动态问题主要应用的物理规律和方法
1.串并联电路特点
（1）串联电路：
电流关系： I=I1=I2
电压关系： U=U1+U2
电阻关系： R=R1+R2
并联电路：
电流关系： I=I1+I2
电压关系： U=U1=U2
电阻关系： 1/R=1/R1+1/R2
2.欧姆定律
（1）内容：导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比.
（2）公式：I=U/R
（3）变形公式：U=IR R=U/I
3.电功率公式
P=UI P=I2R P= U2/R
4.判断电路连接——可以先简化电路，电流表当导线看，电压表当开路看.
5.如何判断电流表测量通过哪个用电器的电流。
方法：看电流表与哪个用电器串联，则就测通过那个用电器的电流.
6.如何判断电压表测哪部分电路两端的电压。
方法：电压表与哪个用电器并联就测哪个用电器两端的电压.
三、解决动态电路问题复习策略
1．学会正确分析电路图。首先要让学生养成分析电路图的习惯，无论是静态电路还是动态电路，都要求学生能够独立分析题目给出的电路图中，各个用电器之间是串联还是并联。具体的方法是把电流表简化成导线，将电压表简化成断开的开关或干脆拿掉，把闭合的开关看成导线，把被局部短路的用电器拿掉，把开关断开的支路去掉，从而简化电路。经过电路简化后，电路中基本只出现电源、用电器，电路显得比较简单，把刚才去掉的电表复原上去，明确电压表和电流表分别测量那个用电器的电压和电流。
2．正确判断滑动变阻器有效电阻及由于滑片的变化引起的有效电阻的变化。
3．熟练掌握串并联电路中电压、电流及电阻的规律。动态电路中涉及的用电器肯定不止一个，必然会运用到串并联电路中电压、电流及电阻的规律，如果学生不能熟练掌握这些规律，那么解题也就无从谈起。?
4．熟练掌握欧姆定律的运用，尤其是要分析好电路中局部和整体的关系。欧姆定律是解决动态电路的金钥匙，也是电学的基本定律。在动态电路中一般情况下电源的电压都是不变的，滑动变阻器滑片的变化或开关的通断，必然会引起电路中电流的变化，解题思路是先整体后局部，先利用欧姆定律分析整个电路中电流的变化情况，在具体分析每一个用电器的电流电压变化情况。?
5．理解好断路和短路。很多学生遇到电路故障问题就头痛，原因就是没有理解好怎样才是短路，以及短路对整个电路的影响。所以要想学好电学这部分内容还得深刻理解短路这个概念。
【例题1】如图所示，电源电压不变，下列说法正确的是（　　）
A．只闭合S1，将P向左移动，电流表示数变小，电压表示数变大
B．闭合S1、S2，断开S3，将P向左移动，R1消耗的功率增大
C．开关都闭合，将P向左移动，电压表的示数为零，电流表示数变小
D．开关都闭合，将P向左移动，L消耗的功率不变，R2消耗的功率变小
【答案】B
【解析】A.只闭合S1，两电阻串联，电压表测变阻器的电压，电流表测电路中的电流，将P向左移动分析变阻器连入电路中的电阻变化，由串联电阻的规律判断总电阻变化，由欧姆定律得出电流表示数变化，根据欧姆定律分析R1电压变化，由串联电路电压的规律确定电压表示数变化；
B.闭合S1、S2，断开S3，R1与灯并联后与R2串联，将P向左移动判断变阻器连入电路中的电阻变化，根据分压强原理确定R2的电压变化，根据串联电路电压的规律分析并联部分的电压变大，根据P=确定R1消耗的功率变化；
CD.开关都闭合，变阻器短路，R1与灯并联，电压表的示数为零；将P向左移动，对电路没有影响。
（1）只闭合S1，两电阻串联，电压表测变阻器的电压，电流表测电路中的电流，将P向左移动，变阻器连入电路中的电阻变小，由串联电阻的规律，总电阻变小，由欧姆定律，电流表示数变大，根据U=IR，R1电压变大，由串联电路电压的规律，电压表示数变小，A错误；
（2）闭合S1、S2，断开S3，R1与灯并联后与R2串联，将P向左移动，变阻器连入电路中的电阻变小，根据分压强原理，R2的电压变小，根据串联电路电压的规律，并联部分的电压变大，根据P=，R1消耗的功率增大，B正确；
（3）（4）开关都闭合，变阻器短路，R1与灯并联，电压表的示数为零；将P向左移动，对电路没有影响；
电流表示数不变，C错误；
L的电压和电流都不变，根据P=UI，消耗的功率不变，R2消耗的始终为0，不变，D错误。
【例题2】如图所示电路，电源电压保持不变，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P向右滑动时，下列说法正确的是（　　）
A．两个电流表的示数都变大
B．两个电流表的示数都变小
C．电流表A1示数不变，电流表A2示数变大
D．电流表A1示数不变，电流表A2示数变小
【答案】D
【解析】两电阻并联，电流表A1测R1的电流，A2测总电流：并联电路各支路独立工作、互不影响，故电流表A1示数不变；当滑动变阻器的滑片P向右滑动时，变阻器连入电路中的电阻变大，由欧姆定律分析通过其的电流变化，因通过R1的电流不变，根据串联电路电流的规律，分析电流表A2示数变化。
（1）由图知，两电阻并联，电流表A1测R1的电流，A2测总电流：
因为并联电路各支路独立工作、互不影响，所以滑片移动时通过定值电阻R1的电流不变，即电流表A1示数不变，故AB错误；
（2）当滑动变阻器的滑片P向右滑动时，变阻器连入电路中的电阻变大，由欧姆定律可知，通过变阻器的电流变小，因通过R1的电流不变，根据并联电路的电流规律可知，总电流变小，即电流表A2示数变小，故D正确，C错误。
【例题3】图甲是小灯L和电阻的电流随电压变化图象，将它们按图乙所示接入电路中，已知该电路中电源的电压是2V，则下列结论错误的是（　　）
A．只闭合开关S，电路消耗的功率是1W
B．当再闭合S1后，电流表示数变化了0.2A
C．当再闭合S1后，电路消耗的总功率为1.2W
D．当再闭合S1后，电路消耗的功率将增大0.4W
【答案】C
【解析】由电路图可知，只闭合开关S时，电路为L的简单电路，电流表测电路中的电流，由甲图象读出通过小灯泡的电流，根据P=UI求出电路消耗的功率；当再闭合开关S1时，灯泡与定值电阻R并联，电流表测干路电流，根据并联电路的电压特点可知R两端的电压，由甲图象可知此时通过R的电流，根据并联电路中各支路独立工作、互不影响可知通过灯泡L的电流不变，则通过R的电流即为电流表示数的变化量，根据并联电路的电流特点求出干路电流，利用P=UI求出电路消耗的总功率，根据△P=P′﹣P求出电路消耗功率的增加量。
（1）由电路图可知，只闭合开关S时，电路为L的简单电路，电流表测电路中的电流，电源的电压是2V，则灯泡两端的电压为2V，由甲图象可知，通过灯泡的电流为0.5A，则电路消耗的功率：
P=UIL=2V×0.5A=1W，故A正确；
（2）当再闭合开关S1时，灯泡L与定值电阻R并联，电流表测干路电流，
因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，此时R两端的电压为2V，由图象可知IR=0.2A，
因并联电路中各支路独立工作、互不影响，
所以，通过L的电流不变，则电流表示数的变化量：△I=IR=0.2A，故B正确；
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以，干路电流表的示数：
I=IL+IR=0.5A+0.2A=0.7A，
此时电路消耗的总功率：
P′=UI=2V×0.7A=1.4W，故C错误；
电路消耗功率的增加量：
△P=P′﹣P=1.4W﹣1W=0.4W，故D正确。
一、选择题
1.如图所示，电源电压保持不变，闭合开关S1、S2，断开开关S3，当滑片P向左滑动时（　　）
A．灯泡L2亮度变亮，电流表示数减小
B．灯泡L1亮度不变，电压表示数增大
C．电流表示数不变，电压表示数增大
D．电流表示数不变，电压表示数不变
【答案】BC
【解析】（1）闭合开关S1、S2，断开开关S3，变阻器与灯L1串联，电压表测P以右电阻丝的电压，电流表测电路中的电流；因电压表接在滑片处，故电流要全部经过变阻器，滑片移动不影响接入电路中电阻的大小，由欧姆定律可知，电路的电流不变，即电流表示数不变，故A错误；
电路的电流不变，根据P=I2R可知，灯L1的实际功率不变，则L1的亮度不变；滑片P向左滑动时，滑片P以右电阻丝的阻值变大，由U=IR可知，电压表示数变大，BC正确，D错误。
2.在如图所示的电路中，电源电压不变。闭合电键K后，灯L1、L2都发光。一段时间后，其中一灯突然熄灭，而电流表、电压表的示数都不变，则产生这一现象的原因可能是（?? ）
?
A．灯L1短路 B．灯L2短路 C．灯L1断路 D．灯L2断路
【答案】C
【解析】可以采用排除法。小灯L2短路，会导致电压表示数变小、电流表示数变大；小灯L2断路，会导致电流表示数变0；小灯L1短路，会导致两灯都不亮；一灯熄灭而电表示数都不变，只有小灯L1发生断路时才有此可能。
3.如图所示的电路中，电源两端的电压保持不变，R2为定值电阻．闭合开关 S，在滑动变阻器的滑片P向右滑动的过程中，关于电压表和电流表的示数变化，下列四个选项中，判断正确的是（　　）
A．电压表、电流表示数均变大
B．电压表、电流表示数均变小
C．电压表示数变大，电流表示数变小
D．电压表示数变小，电流表示数变大
【答案】C．
【解析】由电路图可知，定值电阻R2与滑动变阻器R1串联，电压表测R1两端的电压，电流表测电路中的电流．根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化，根据欧姆定律可知电路中电流的变化和R2两端的电压变化，根据串联电路的电压特点可知R1两端的电压变化．
由电路图可知，定值电阻R2与滑动变阻器R1串联，电压表测R1两端的电压，电流表测电路中的电流．
在滑动变阻器的滑片P向右滑动的过程中，接入电路中的电阻变大，电路中的总电阻变大，
由I=可知，电路中的电流变小，即电流表的示数变小，故AD错误；
由U=IR可知，R2两端的电压变小，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，R1两端的电压变大，即电压表的示数变大，故B错误、C正确．
4.如图所示电路中，电源电压保持不变，当变阻器滑片P向右移动时，电表示数变大的是（　　）

A B C D
【答案】D．
【解析】首先判定电路的连接方式，分析电表的作用；根据电阻的变化判定电表的变化．
A．该电路为并联电路，电流表测量R0的电流，滑动变阻器在另一条支路中，滑动变阻器滑片移动时对另一条支路无影响，电流表示数不变，故A错误；
B．该电路为并联电路，电流表测量干路中的电流，滑动变阻器滑片向右移动，电阻变大，由欧姆定律可知通过变阻器的电流减小，通过另一条支路电流不变，故干路中的电流变小，故B错误；
C．该电路为串联电路，电压表测量R0的电压，滑动变阻器滑片向右移动，电阻变大，电流减小，根据U=IR可知，电压表示数变小，故C错误；
D．该电路为串联电路，电压表测量滑动变阻器的电压，滑动变阻器滑片向右移动，电阻变大，电流减小，根据U=IR可知，R0的电压变小，根据串联电路的电压规律可知，滑动变阻器两端电压变大，故D正确．
5.在如图所示的电路中，电源电压保持不变，闭合电键S，向右移动滑动变阻器滑片P的过程中（　　）
A．电流表A示数变大
B．电压表V2示数变小
C．电压表V1示数与 电压表V2示数的差值变大
D．电压表V1示数与电流表A示数的比值变大
【答案】D．
【解析】由电路图可知，R1与R2串联，电压表V1测电源的电压，电压表V2测R2两端的电压，电流表测电路中的电流．根据电源的电压可知滑片移动时电压表V1示数的变化，根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化，根据欧姆定律可知电路中电流的变化和R1两端的电压变化，根据串联电路的电压特点可知R2两端的电压变化．
由电路图可知，R1与R2串联，电压表V1测电源的电压，电压表V2测R2两端的电压，电流表测电路中的电流．
因电源电压保持不变，所以，滑片移动时，电压表V1的示数不变，
向右移动滑动变阻器滑片P的过程中，接入电路中的电阻变大，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A的示数变小，故A错误；
由U=IR可知，R1两端的电压变小，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，R2两端的电压变大，即电压表V2的示数变大，故B错误；
因电压表V1示数与电压表V2示数的差值等于R1两端的电压，且R1两端的电压变小，
所以，电压表V1示数与 电压表V2示数的差值变小，故C错误；
由电压表V1的示数不变、电流表A的示数变小可知，电压表V1示数与电流表A示数的比值变大，故D正确．
6.如图所示的电路，电源电压保持不变，R为定值电阻。下列说法正确的是（　　）
A．开关闭合前，电压表和电流表均无示数
B．开关闭合后，滑片P向右移动的过程中，电压表的示数变大
C．开关闭合后，滑片P向右移动的过程中，电压表与电流表示数的比值不变
D．开关闭合后，滑片P向右移动的过程中，电压表与电流表示数的乘积变大
【答案】C
【解析】（1）由电路图可知，开关闭合前，电路处于开路状态，但是电压表的两个接线柱通过变阻器与电源的正负极相连通；
（2）开关闭合后，定值电阻R与滑动变阻器串联，电流表A测电路中的电流，电压表测定值电阻R两端的电压。根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化，根据欧姆定律、串联电路的特点即可分别判断；
由于电压表与电流表示数的乘积为定值电阻R的功率，根据P=I2R判断R功率的变化即可得出电压表与电流表示数的乘积的变化。
开关闭合前，电路处于开路状态，则电流表没有示数；但电压表的两个接线柱通过变阻器与电源的正负极相连通，此时电压表测量电源电压，所以电压表有示数；故A错误；
开关闭合后，定值电阻R与滑动变阻器串联，电流表A测电路中的电流，电压表测定值电阻R两端的电压；
滑片P向右移动的过程中，接入电路中的电阻变大，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；
根据U=IR可知，定值电阻R两端的电压变小，即电压表的示数变小，故B错误；
由欧姆定律可知，电压表与电流表示数的比值为定值电阻的阻值，所以，电压表与电流表示数的比值不变，故C正确；
电压表与电流表示数的乘积为定值电阻R的功率，根据P=I2R可知R的功率变小，所以电压表与电流表示数的乘积变小，故D错误。
7.如图所示的电路中，电源电压恒定不变，R1为定值电阻，闭合开关S，在滑动变阻器的滑片P向右滑动的过程中，下列四个选项中，判断正确的是（　　）
电流表、电压表的示数均变小
B．电流表、电压表的示数均变大
C．电流表示数变大、电压表示数变小
D．电压表与电流表示数的比值变小
【答案】CD
【解析】由电路图可知，R1与滑动变阻器串联，电压表测变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流。ABC、在滑动变阻器的滑片P向右滑动的过程中，变阻器接入电路中的电阻变小，电路中的总电阻变小，由I=U/R可知，电路中的电流变大，即电流表的示数变大，由U=IR可知，R1两端的电压变大，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以变阻器两端的电压变小，即电压表的示数变小，故AB错误、C正确。D、电压表与电流表的比值等于滑动变阻器的阻值，因为滑动变阻器的阻值变小，所以电压表与电流表的示数比值变小，故D正确。故选CD。
8.如图所示的电路，闭合开关后，当滑片P向右移动时，下列说法正确的是（　　）
A．灯泡L变暗 B．电压表示数变小
C．电流表A1示数变大 D．整个电路消耗的总功率变小
【答案】D
【解析】由电路图可知，灯泡L与电阻R并联，电压表测电源的电压，电流表A1测干路电流，电流表A2测L支路的电流，根据电源的电压可知滑片移动时电压表示数的变化，根据并联电路中各支路独立工作、互不影响可知滑片移动时通过L的电流和实际功率不变，根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化，根据欧姆定律可知通过R的电流变化，根据并联电路的电流特点可知干路电流的变化，根据P=UI可知电路总功率的变化。
由电路图可知，灯泡L与滑动变阻器R并联，电压表V测电源的电压，电流表A1测干路电流，电流表A2测L支路的电流。
因电源的电压不变，
所以，滑片移动时，电压表的示数不变，故B错误；
因并联电路中各支路独立工作、互不影响，
所以，滑片移动时，通过L的电流和实际功率不变，即L的亮度不变，故A错误；
当滑片P向右移动时，变阻器接入电路中的电阻变大，
由I=可知，通过R的电流变小，
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以，干路电流变小，即电流表A1的示数变小，故C错误；
由P=UI可知，整个电路消耗的总功率变小，故D正确。
9.如图所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P向右移动时，电路中保持不变的是（　　）
A．用电器消耗的总功率
B．电压表V的示数与电流表A的示数的比值
C．电流表A的示数与电流表A1的示数的差值
D．电压表V的示数与电流表A1的示数的乘积
【答案】D
【解析】AB.由图知，R1与R2并联，电流表A1测R1的电流，电流表A测并联的总电流，电压表测电源电压，则滑片移动时电压表的示数不变；
当滑动变阻器的滑片P向右移动时，变阻器连入电路中的电阻变大，根据并联电阻的规律，总电阻变大，由P=可知，用电器消耗的总功率变小，故A不符合题意；
由欧姆定律可知，电压表V的示数与电流表A的示数的比值等于电路的总电阻，总电阻变大，则该比值变大，故B不符合题意；
CD.因并联电路中各支路互不影响，所以通过R1的电流不变，即电流表A1示数不变，
滑片P向右移动时，变阻器连入电路中的电阻变大，由欧姆定律可知，通过变阻器的电流变小；根据并联电路电流的规律，电流表A的示数与电流表A1的示数的差值等于通过变阻器的电流，所以该差值变小，故C不符合题意；因电压表示数不变、电流表A1示数不变，所以电压表V的示数与电流表A1的示数的乘积不变，故D符合题意。
10.如图，电源电压恒定，闭合S2，断开S1和S3，两电表均有示数；再断开S2，同时闭合S1和S3，此时（　　）
A．电流表示数变小，电压表示数变大
B．电流表示数变大，电压表示数变小
C．两表示数均变小
D．两表示数均变大
【答案】D
【解析】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用，关键是分清开关闭合和断开时电路的连接情况。
由电路图可知，闭合S2，断开S1和S3，两电阻串联，电压表测R的电压，电流表测电路中的电流；
根据串联电路的电压规律可知，R两端的电压小于电源电压；电路的总电阻为两个电阻的和，则电流表的示数为：I1=；
再断开S2，同时闭合S1和S3，R1、R2并联，电压表测电源的电压，故电压表的示数变大；
此时电流表测R的电流，此时电流表的示数为：I2=U/R，比较可知电流表的示数变大。
二、填空题
11.在图中，当电键 K闭合后，两只小灯泡发光，电压表示数为4伏。过了2分钟，电压表示数为0，经检查除小灯泡外其余器材的连接良好，请分析造成这种情况的原因可能有：___________（回答一种即可）。
【答案】小灯L2短路；小灯L1断路。
【解析】电压表示数为0，其原因有三：（1）电压表没有接好或电压表损坏；（2）小灯L2短路；（3）小灯L1断路。起先，电压表有示数，说明不存在原因1的情况。那么还有两种情况都是可能的。即：小灯L2短路；小灯L1断路。
12.如图所示，电源电压不变，闭合开关S，滑动变阻器的滑片P向左移动，总电阻　　，电压表示数　　．（两空都选择“变大”、“变小”或“不变”）
【答案】变小；变小．
【解析】由电路图可知，灯泡和滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流，根据滑片的移动确定接入电路电阻的变化，根据欧姆定律可知电路中电流的变化和灯泡两端的电压变化，根据串联电路的电压规律可知电压表示数的变化．
由电路图可知，灯泡和滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流，
当滑动变阻器的滑片P向左移动时，变阻器接入电路的电阻变小，电路的总电阻变小；
根据I=可知，电路中的电流变大，即电流表的示数变大；
根据U=IR可知，灯泡两端的电压变大，
根据串联电路的总电压等于各分电压之和可知，滑动变阻器两端的电压变小，即电压表的示数变小．
13.在如图所示电路中，开关闭合，灯泡L1和灯泡L2是______联连接的。当开关K断开时，电压表的示数将________，电流表的示数将__________(选填“增大”、“不变”或“减小”)。
??
【答案】并联。不变，减小。
【解析】本题的难度首先在电路的识别，我们可以将电流表看作导线，将电压表拿去，就容易看出这个电路是并联电路。电流表是串联在小灯L1的支路中的，所以开关断开时，电流表的示数从有读数变为0，应该选填“减小”。电压表是测量电源电压，而且不受电键控制，所以示数“不变”。