第62講電路的動(dòng)態(tài)分析（原卷版）

第62講電路的動(dòng)態(tài)分析1．（2018?全國(guó)）如圖所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r恒定不變。閉合開關(guān)S，滑動(dòng)變阻器的滑片P處于某一位置時(shí)，小燈泡L能發(fā)光。將滑片P從該位置向b端滑動(dòng)，則（）A．小燈泡L變亮，電流表的示數(shù)變小B．小燈泡L變亮，電流表的示數(shù)增大C．小燈泡L變暗，電流表的示數(shù)變小D．小燈泡L變暗，電流表的示數(shù)增大（多選）2．（2014?上海）如圖，電路中定值電阻阻值R大于電源內(nèi)阻阻值r．將滑動(dòng)變阻器滑片向下滑動(dòng)，理想電壓表V1、V2、V3示數(shù)變化量的絕對(duì)值分別為△V1、△V2、△V3，理想電流表示數(shù)變化量的絕對(duì)值為△I，則（）A．A的示數(shù)增大B．V2的示數(shù)增大C．△V3與△I的比值大于rD．△V1大于△V2一.知識(shí)回顧1．電動(dòng)勢(shì)(1)定義：電源內(nèi)部非靜電力所做的功與所移動(dòng)的電荷量之比。(2)表達(dá)式：E＝eq\f(W,q)。(3)物理意義：反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的本領(lǐng)大小的物理量。(4)特點(diǎn)：由非靜電力的特性決定，跟電源的體積無關(guān)，也跟外電路無關(guān)。2．內(nèi)阻：電源內(nèi)部也存在電阻，叫作電源的內(nèi)阻，常用r表示，它是電源的另一重要參數(shù)。3．閉合電路的歐姆定律(1)內(nèi)容：閉合電路的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比。(2)公式①I＝eq\f(E,R＋r)(只適用于純電阻電路)；②E＝U外＋U內(nèi)(適用于所有電路)。4．路端電壓與負(fù)載的關(guān)系一般情況U＝IR＝eq\f(E,R＋r)·R＝eq\f(E,1＋\f(r,R))當(dāng)R增大時(shí)，U增大特殊情況①當(dāng)外電路斷開時(shí)，I＝0，U＝E②當(dāng)電源兩端短路時(shí)，I＝eq\f(E,r)，U＝05．路端電壓跟電流的關(guān)系(1)關(guān)系式：U＝E－Ir。(2)用圖像表示如圖所示，其中縱軸截距為電動(dòng)勢(shì)，橫軸截距為短路電流，斜率的絕對(duì)值為電源的內(nèi)阻。6．電路的功率和效率(1)電源的功率P總＝EI。(2)電源內(nèi)部損耗功率P內(nèi)＝I2r。(3)電源的輸出功率P出＝UI。A.定值電阻的功率：P定＝I2RR為定值電阻，P定只與電流有關(guān)系，當(dāng)R外最大時(shí)，I最小，P定最小，當(dāng)R外最小時(shí)，I最大，P定最大。B.對(duì)純電阻電路，則有：P出＝I2R＝eq\f(E2R,R＋r2)＝eq\f(E2,\f(R－r2,R)＋4r)。由上式可以看出①當(dāng)R＝r時(shí)，電源的輸出功率最大，Pm＝eq\f(E2,4r)。②當(dāng)R>r時(shí)，隨著R的增大輸出功率越來越小。③當(dāng)R<r時(shí)，隨著R的增大輸出功率越來越大。④當(dāng)P出<Pm時(shí)，每個(gè)輸出功率對(duì)應(yīng)兩個(gè)可能的外電阻R1和R2，且R1·R2＝r2。⑤P出與R的關(guān)系如圖所示。利用等效思想，把除變化電阻之外的其他的定值電阻等效成電源的內(nèi)阻r′，則變化電阻的功率即為等效以后的電源的輸出功率，即當(dāng)R變＝r′時(shí)，P變有最大值。C.外電路不管是純電阻電路還是非純電阻電路，則有：P出＝（E-U）U/r，U=E/2時(shí)，輸出功率最大。Pm＝eq\f(E2,4r)或者P出＝I（E-Ir）,I=E/2r時(shí)，輸出功率最大。Pm＝eq\f(E2,4r)(4)電源的效率η＝eq\f(P出,P總)×100%＝eq\f(U,E)×100%。A.任意電路η＝eq\f(P出,P總)×100%＝eq\f(U,E)×100%B.純電阻電路η＝eq\f(R,R＋r)×100%＝eq\f(1,1＋\f(r,R))×100%因此R越大，η越大；當(dāng)R＝r時(shí)，電源有最大輸出功率，效率僅為50%。7．判定總電阻變化情況的規(guī)律(1)當(dāng)外電路的任何一個(gè)電阻增大(或減小)時(shí)，電路的總電阻一定增大(或減小)。(2)若開關(guān)的通、斷使串聯(lián)的用電器增多時(shí)，電路的總電阻增大；若開關(guān)的通、斷使并聯(lián)的支路增多時(shí)，電路的總電阻減小。(3)在如圖甲所示分壓電路中，滑動(dòng)變阻器可視為由兩段電阻構(gòu)成，其中一段R并與用電器并聯(lián)，另一段R串與并聯(lián)部分串聯(lián)。A、B兩端的總電阻與R串的變化趨勢(shì)一致。(4)在一個(gè)定值電阻R和一個(gè)可變電阻R0組成的如圖乙所示的電路中，若R0≥R，則當(dāng)兩個(gè)并聯(lián)支路的電阻值相等時(shí)，a、b兩端的總電阻最大；若R0<R，則兩支路電阻值越接近，a、b間的總電阻越大。即“阻差小，總阻大；阻差大，總阻小”。8．電路動(dòng)態(tài)分析的方法(1)程序法電路結(jié)構(gòu)的變化→R的變化→R總的變化→I總的變化→U端的變化→固定支路eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(并聯(lián)分流I,串聯(lián)分壓U))→變化支路。(2)“串反并同”結(jié)論法①所謂“串反”，即某一電阻增大時(shí)，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小，反之則增大。②所謂“并同”，即某一電阻增大時(shí)，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大，反之則減小。即：eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(U串↓,I串↓,P串↓))←R↑→eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(U并↑,I并↑,P并↑))(3)極限法對(duì)于因滑動(dòng)變阻器的滑片滑動(dòng)引起電路變化的問題，可分析將滑動(dòng)變阻器的滑片分別滑至兩個(gè)極端情況，此時(shí)還要注意滑片移動(dòng)引起的電路變化是否是單調(diào)變化，滑片移動(dòng)過程中是否有極值情況出現(xiàn)。(4)特殊值法對(duì)于某些電路問題，可以代入特殊值進(jìn)行判定，從而得出結(jié)論。9.電路動(dòng)態(tài)分析的一般步驟(1)弄清局部電路變化所引起的局部電路電阻的變化。(2)根據(jù)局部電路電阻的變化，確定整個(gè)電路的外電阻如何變化。(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律I總＝eq\f(E,R外總＋r)，確定電路總電流如何變化。(4)由U內(nèi)＝I總r確定電源內(nèi)電壓如何變化。(5)由U＝E－U內(nèi)確定路端電壓如何變化。(6)確定支路兩端的電壓及通過各支路的電流如何變化。二.例題精析題型一：部分電路中的電流、電壓及功率變化例1．如圖所示電路，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R1的滑片向上滑動(dòng)時(shí)，下列說法正確的是（）A．R2的功率增大B．R3兩端的電壓減小C．電流表的示數(shù)變大D．R1的電流增大題型二：閉合電路中電源的輸出功率與效率變化例2．如圖所示，已知電源的內(nèi)阻為r，外電路的固定電阻R0＝r，可變電阻Rx的總電阻為2r，在Rx的滑動(dòng)觸頭從A端滑向B端的過程中（）A．Rx消耗的功率減小B．Rx消耗的功率先增大后減小C．電源內(nèi)部消耗的功率減小D．R0消耗的功率減小題型三：巧用等效電源（多選）例3．如圖所示，電路中定值R的阻值大于電源內(nèi)阻r的阻值，開關(guān)S閉合，將滑動(dòng)變阻器滑片向下滑動(dòng)，理想電壓表V1、V2、V3的示數(shù)變化量的絕對(duì)值分別為ΔU1、ΔU2、ΔU3，理想電流表示數(shù)變化量的絕對(duì)值為ΔI，下列說法正確的是（）A．理想電壓表V3的示數(shù)變大B．電源的效率增大C．ΔUD．ΔU3＞ΔU1＞ΔU2三.舉一反三，鞏固練習(xí)。在如圖所示的電路中，電源內(nèi)阻不能忽略。當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向a端滑動(dòng)時(shí)（）A．流過電源的總電流增大B．R1消耗的功率增大C．電源內(nèi)部消耗的功率增大D．R2所在支路的電流增大如圖電路中，R1為定值電阻，電表均為理想電表。移動(dòng)滑動(dòng)變阻器R2的滑片，V、V1、V2和A三個(gè)電表的示數(shù)分別記為U、U1、U2和I，則必有（）A．|ΔU1C．|ΔU1利用某半導(dǎo)體的電阻隨溫度升高而減小的特征可以制作電子溫度計(jì)。圖甲表示該半導(dǎo)體的電阻R隨攝氏溫度t變化的情況。把該半導(dǎo)體與電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r的電源，理想電壓表和保護(hù)電阻R0連成如圖乙所示的電路。用該半導(dǎo)體作測(cè)溫探頭，把電壓表的電壓刻度改為相應(yīng)的溫度刻度，就得到了一個(gè)簡(jiǎn)易的電子溫度計(jì)。下列說法正確的是（）A．電壓較大的刻度對(duì)應(yīng)較高的溫度B．電壓刻度0V對(duì)應(yīng)的就是0℃C．該電子溫度計(jì)表盤上溫度的刻度是均勻的D．若電池用久后內(nèi)阻r變大，用該溫度計(jì)測(cè)量的溫度要比真實(shí)值偏高如圖甲所示，條形碼掃描筆的原理是掃描筆頭在條形碼上勻速移動(dòng)時(shí)，遇到黑色線條，發(fā)光二極管發(fā)出的光線將被吸收，光敏三極管接收不到反射光，呈高阻抗；遇到白色間隔，光線被反射到光敏三極管，三極管呈低阻抗。光敏三極管將條形碼變成一個(gè)個(gè)電脈沖信號(hào)，信號(hào)經(jīng)信號(hào)處理系統(tǒng)處理，即完成對(duì)條形碼信息的識(shí)別，等效電路圖如圖乙所示，其中R為光敏三極管的等效電阻，R0為定值電阻，下列判斷正確的是（）A．當(dāng)掃描筆頭在白色線條上移動(dòng)時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得高電壓B．當(dāng)掃描筆頭在黑色間隔上移動(dòng)時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得高電壓C．掃描速度對(duì)信號(hào)處理系統(tǒng)接收到的電壓信號(hào)無影響D．掃描筆頭外殼出現(xiàn)破損漏光，仍然能正常工作利用某半導(dǎo)體的電阻隨溫度升高而減小的特征可以制作電子溫度計(jì)。圖甲表示該半導(dǎo)體的電阻R隨溫度t變化的情況。把該半導(dǎo)體與電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r的電源，理想電壓表和保護(hù)電阻R0連成如圖乙所示的電路。用該半導(dǎo)體作測(cè)溫探頭，把電壓表的電壓刻度改為相應(yīng)的溫度刻度，就得到了一個(gè)簡(jiǎn)易的電子溫度計(jì)。下列說法正確的是（）A．溫度升高后，電源的效率將升高B．該電子溫度計(jì)表盤上溫度的刻度是均勻的C．tA和tB相比，tA應(yīng)標(biāo)在電壓較小的刻度上D．若電池用久后內(nèi)阻r變大，用該溫度計(jì)測(cè)量的溫度要比真實(shí)值偏高在如圖所示的電路中，R1、R2、R3和R4皆為定值電阻，R5為可變電阻，電源的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，設(shè)電流表A1的讀數(shù)為I1，電流表A2的讀數(shù)為I2，電壓表V1的示數(shù)為U1，電壓表V2的讀數(shù)為U2，當(dāng)R5的滑片向b端移動(dòng)過程中，電流表A1的讀數(shù)變化量的絕對(duì)值為ΔI1，電流表A2的讀數(shù)變化量的絕對(duì)值為ΔI2，電壓表V1的讀數(shù)變化量的絕對(duì)值為ΔU1，電壓表V2的讀數(shù)變化量的絕對(duì)值為ΔU2，則（）A．U1變大，U2變大，ΔUB．I1變小，ΔU1＜ΔU2，ΔUC．I1變大，I2變小，ΔUD．I1變小，ΔU1＞ΔU2，ΔU（多選）如圖所示，電路中開關(guān)S閉合，兩平行金屬板間帶電微粒P處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R2的滑片向b端移動(dòng)時(shí)，下列說法正確的是（）A．微粒P將向上運(yùn)動(dòng)B．電流表讀數(shù)增大C．R3上消耗的電功率增大D．電源的效率減小（多選）如圖所示，R1、R2和R3都是阻值為R0的定值電阻，R是滑動(dòng)變阻器，V1、V2和A都是理想電壓表和電流表，閉合開關(guān)S，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片由圖示位置向左緩慢滑動(dòng)時(shí)，下列說法中正確的是（）A．V1表示數(shù)減小B．V2表示數(shù)減小C．|D．電壓表V1示數(shù)的變化量ΔU1的絕對(duì)值小于電壓表V2示數(shù)的變化量ΔU2的絕對(duì)值如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)E＝6V，內(nèi)阻r＝2Ω，滑動(dòng)變阻器R1總阻值為6Ω，定值電阻R2＝10Ω，電流表A以及電壓表V1、V2是理想電表。在調(diào)整滑動(dòng)變阻器R1的過程中，下面說法正確的是（）A．電壓表V1讀數(shù)改變