【备考2021】高中物理模型问题专项突破 17动态电路分析 课件（23张ppt）

模型17　动态电路分析
2021年高中模型问题专项突破
模型概述
01
1.判定总电阻变化情况的规律
(1)当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时,电路的总电阻一定增大(或减小)。
(2)当开关的通、断使串联的用电器增多时,电路的总电阻增大;当开关的通、断使并联的支路增多时,电路的总电阻减小。
(3)在如图所示的分压电路中,滑动变阻器可视为由两段电阻构成,其中一段R并与用电器并联,另一段R串与并联部分串联。A、B两端的总电阻与
R串的变化趋势一致。
2.分析动态变化问题要注意以下三点
(1)两个公式:闭合电路欧姆定律E=U+Ir(E、r不变)和部分电路欧姆定律U=IR。
(2)两个关系:外电压等于外电路上串联各部分电压之和;总电流等于各支路电流之和。
(3)两种方法:程序法、“串反并同”法。
a．程序法
解决闭合电路动态变化问题,应按照局部→整体→局部的程序进行分析。具体的思路是:电路结构的变化→R的变化→R总的变化→I总的变化→U内的变化→U外的变化→固定支路 →变化支路。对于固定不变的部分,
一般按照欧姆定律直接判断;而对于变化的部分,一般应根据分压或分流间接判断。
b“串反并同”法
①所谓“串反”,即某一电阻增大时,与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小,反之则增大。
②所谓“并同”,即某一电阻增大时,与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大,反之则减小。
02
精讲精练
【典例1】(多选) （2020年江苏卷）某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示。当汽车启动时，开关S闭合，电机工作，车灯突然变暗，此时（　　）
A. 车灯的电流变小 B. 路端电压变小
C. 电路的总电流变小 D. 电源的总功率变大
【解析】A．开关闭合时，车灯变暗，故流过车灯的电流 变小，A正确；
B．电路 路端电压为
变小，路端电压变小，B正确；
√
√
√
C．总电流即干路电流为
减小，干路电流增大，C错误；
D．电源总功率
增大，总功率变大，D正确。
故选ABD。
【变式训练1 】在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图所示。M是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻 发生变化，导致S两端电压U增大，装置发出警报，此时
A 变大，且R越大，U增大越明显
B 变大，且R越小，U增大越明显
C 变小，且R越大，U增大越明显
D 变小，且R越小，U增大越明显
√
【解析】接触到药液时其电阻 发生变化，导致S两端电压U增大，根据欧姆定律U=IRs，
由闭合电路欧姆定律 知 ，
两者联立可知 变小，且R越大，U增大越明显，故A、B、D错，C对。
【典例 2】 (多选)将电学元件按照如图所示的电路连接,其中电源的内阻不能忽略,电压表和电流表均为理想电表,开始时滑动变阻器的滑片位于滑动变阻器的中间位置,电路中的小灯泡正常发光。在滑动变阻器的滑片逐渐向右端滑动的过程中,下列选项中正确的是(　　)。
A.电压表的示数增大,电流表的示数增大
B.电压表的示数减小,电流表的示数增大
C.小灯泡的亮度变暗
D.定值电阻R1消耗的电功率减小
√
√
【解析】思路一　程序法。在滑动变阻器的滑片逐渐向右端滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻减小,总电阻减小,由闭合电路欧姆定律可以判断,电路中总电流增大,电流表示数增大,由U=IR可以判断内电压增大,则路端电压减小,小灯泡L消耗的功率减小,则其亮度变暗,C项正确;流过R1的电流I1=I总-IL,可知I1增大,电阻R1消耗的功率增大,UR1增大,D项错误;电压表示数UV=UL-UR1,可知UV减小,A项错误,B项正确。
思路二　“串反并同”法。在滑动变阻器的滑片向右滑动的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻减小,电压表与滑动变阻器并联,则电压表的示数减小;定值电阻R1与滑动变阻器串联,则定值电阻R1消耗的电功率增大;小灯泡与滑动变阻器间接并联,则小灯泡的亮度变暗;电流表与滑动变阻器间接串联,则电流表的示数增大;由以上分析可知B、C两项正确。
【变式训练2】(多选)如图所示,图中的四个电表均为理想电表,当滑动变阻器滑片P向右端移动时,下列说法中正确的是(　　)。
A.电压表 的示数减小,电流表 的示数增大
B.电压表 的示数增大,电流表 的示数减小
C.电压表 的示数减小,电流表 的示数增大
D.电压表 的示数增大,电流表 的示数减小
√
√
【解析】滑动变阻器滑片P向右端移动,使得RP减小,总电阻减小,总电流增大,即电流表 的示数增大。电源内电压增大,R1两端电压增大,并联电路的电压(电压表 的示数)减小,R3两端电压减小,通过R3的电流减小,即电流表 的示数减小,因为总电流增大,所以经过另外一个支路即经过R2的电流增大,R2两端电压增大,即电压表 的示数增大,A、D两项正确。
【变式训练3】(2018山西太原二模)(多选)A、B、C是三个不同规格的灯泡,按如图所示方式连接,闭合开关后恰好都能正常发光,已知电源的电动势为E,内阻为r,将滑动变阻器滑片P向左移动少许,设灯泡不会烧坏,则(　　)。
A.整个电路的总功率一定变小
B.电源的输出功率可能变小
C.A、B灯变亮,C灯变暗
D.B灯变亮,A、C灯都变暗
√
√
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【解析】将滑动变阻器的滑片P向左移动时,其接入电路的电阻减小,外电路总电阻减小,根据闭合电路欧姆定律得,干路电流增大,则A灯变亮。根据P=EI可知,E不变,I增大,则电源的总功率一定增大。并联部分的总电阻减小,分担的电压减小,则C灯变暗。由于通过B灯的电流等于干路电流与通过C灯电流之差,干路电流增大,而通过C灯的电流减小,则通过B灯的电流增大,B灯变亮,即A、B灯比原来亮,C灯变暗。当外电路电阻和电源内阻相等时,电源的输出功率最大,由于内外电阻的关系未知,所以不能确定电源的输出功率如何变化,B、C两项正确。
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【变式训练4】　(多选)如图，电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r。将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表V1、 V2、 V3示数变化量的绝对值分别为△V1、△V2、△V3，理想电流表A示数变化量的绝对值为△I，则
(A) A的示数增大
(B) V2的示数增大
(C) △V3与△I的比值大于r
(D) △V1大于△V2
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√
√
√
【解析】此电路为串联电路，将滑片向下滑动，电路中的总电阻减小，总电流增大；电流表的示数增大，A项正确；电源的内阻分压增大，所以路端电压减小，即V2的示数减小，B项错误；电压表V1测量的是定值电阻两端的电压，由于电流增大，定值电阻的分压增大，滑动变阻器两端的电压减小，所以V1的示数变化大于V2，D项正确；将定值电阻等效为电源的内阻， ，C项正确。
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【变式训练5】(2018河南南阳模拟)如图所示,电源电动势为E,内阻为r,理想电压表 、 的示数分别为U1、U2,其变化量的绝对值分别为ΔU1和ΔU2;流过电源的电流为I,其变化量的绝对值为ΔI。在滑动变阻器的滑片从右端滑到左端的过程中(灯泡电阻不变化)(　　)。
A.小灯泡L1、L3变暗,L2变亮　　　
B.ΔU1<ΔU2
C. 增大
D. 不变
√
【解析】滑动变阻器滑片P向左端移动,RP变小,总电阻变小,总电流变大,灯泡L2变亮,电压表 示数U2和内电压U内变大,L3所分电压U1=E-U2-U内,可知U1减小,则通过L3的电流变小,L3变暗,通过L1的电流I1=I-I3,可知I1变大,即L1变亮,A项错误;由闭合电路欧姆定律有ΔU内+ΔU2=ΔU1,则ΔU2<ΔU1,B项错误;由欧姆定律
有 = =r+R2,
可知 大小不变,C项错误;
=R2,可知 大小不变,D项正确。
【变式训练6】 (多选)如图所示,I为电流表示数,U为电压表示数,P为定值电阻R2消耗的功率,Q为电容器C所带的电荷量,W为电源通过电荷量q时电源做的功。在变阻器滑片向右缓慢滑动的过程中,下列图象能正确反映各物理量关系的是(　　)。
【解析】变阻器滑片向右缓慢滑动的过程中,接入电路的电阻减小,电路中电流增大,R2消耗的功率P=I2R,P∝I2,故A项正确;电容器C两端的电压UC=E-I(R2+r),电荷量Q=CUC=C[E-I(R2+r)],则 =-C(R2+r),保持不变,则Q-I图象是向下倾斜的直线,故B项正确;电压表示数U=E-Ir,U-I图象应是向下倾斜的直线,故C项错误;电源通过电荷量q时电源做的功W=qE,E是电源的电动势,则W-q图像是过原点的直线,故D项错误。