2022-2022學(xué)年九年級物理21歐姆定律的動(dòng)態(tài)電路分析同步專題剖析含解析新版教科版

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專題21歐姆定律的動(dòng)態(tài)電路分析

一、動(dòng)態(tài)電路的定性分析

1.對于任何一種電路，在分析動(dòng)態(tài)變化狀況時(shí)，可總結(jié)為“一個(gè)不變，兩個(gè)關(guān)鍵，一個(gè)整體”。

（1）一個(gè)不變：電路中總電壓不變。

（2）兩個(gè)關(guān)鍵：一是串聯(lián)電路中，串聯(lián)的電阻越多，總電阻越大，并聯(lián)電路中，并聯(lián)的支路越多，則總電阻越小。二是對于由兩部分電阻串聯(lián)或并聯(lián)而成的電路，若其中一部分是定值電阻，而另一部分為可變電阻，則總電阻大小的變化狀況與可變電阻大小變化狀況全都。

（3）一個(gè)整體：分析電路時(shí)必需考慮囫圇電路中各物理量的變化狀況，然后由整體到部分，由定值到變值的挨次舉行分析。

2.解題挨次：電源電壓不變→局部電阻如何變化→總電阻如何變化→總電流如何變化→電阻不變部分的電流、電壓如何變化→電阻變化部分的電流、電壓如何變化→各電表示數(shù)如何變化。

二、動(dòng)態(tài)電路的定量計(jì)算思路

關(guān)鍵是分離抓住電路變化前后所處狀態(tài)，分析電路中的變化量和不變量，運(yùn)用有關(guān)電學(xué)邏輯和電路特點(diǎn)建立狀態(tài)方程，聯(lián)立求解?？傊?，只要把握正確的解題思路和辦法，常見電路的計(jì)算問題都能迎刃而解。解題思路如下結(jié)構(gòu)圖：

明確變化前后電路銜接狀況

1.銜接方式

2.電流表、電壓表測量對象

分析電路中的變量和不變量

1.用電器：電流、電壓、電阻

2.全電路：電流、電壓、電阻

運(yùn)用有關(guān)電學(xué)邏輯和電路特點(diǎn)建立狀態(tài)方程

【例1】如圖所示，電源電壓不變，閉合開關(guān)S后，滑動(dòng)變阻器的滑片P自中點(diǎn)向b端移動(dòng)的過程中，下列關(guān)于電表示數(shù)變化狀況推斷正確的是（）

A.電流表A1變小，A2變小，電壓表V不變

B.電流表A1變小，A2不變，電壓表V不變

C.電流表A1變小，A2變小，電壓表V變大

D.電流表A1不變，A2變大，電壓表V變小

【答案】B

【解析】CD.由電路圖可知，R1與R2并聯(lián)，電壓表V測電源的電壓，電流表A1測R2支路的電流，電流表A2測R1支路的電流，因電源電壓保持不變，所以，滑片移動(dòng)時(shí)，電壓表V的示數(shù)不變，故CD錯(cuò)誤；

AB.因并聯(lián)電路中各支路自立工作.互不影響，所以，滑片移動(dòng)時(shí)，通過R1的電流不變，即電流表A2的示數(shù)不

變，當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片P向右移動(dòng)的過程中，接入電路中的電阻變大，由

U

I

R

可知，該支路的電流變小，即

電流表A1的示數(shù)變小，故B正確，A錯(cuò)誤。

【例2】“道路千萬條，平安第一條；行車不規(guī)范，親人兩行淚?！本坪蟛婚_車是每個(gè)司機(jī)必需遵守的交通規(guī)矩。甲圖是酒精測試儀工作電路原理圖，電源電壓U=6V；R1為氣敏電阻，它的阻值隨氣體中酒精含量的變化而變化，如乙圖所示。氣體中酒精含量大于0且小于80mg/100mL為酒駕，達(dá)到或者超過80mg/100mL為醉駕。使用前通過調(diào)零旋鈕（即滑動(dòng)變阻器R2的滑片）對測試儀舉行調(diào)零，此時(shí)電壓表示數(shù)為U1=5V，調(diào)零后R2的滑片位置保持不變。

（1）當(dāng)電壓表示數(shù)為U1=5V時(shí)，求R1消耗的電功率

（2）當(dāng)電壓表示數(shù)為U1=5V時(shí)，求R2接入電路中的阻值

（3）某次檢測中，電流表示數(shù)I1′=0.2A，請通過計(jì)算，推斷此駕駛員屬于酒駕還是醉駕。

【答案】（1）0.5W（2）10Ω（3）此駕駛員為酒駕.

【解析】（1）由圖可知，當(dāng)氣體中酒精含量為0mg/100mL時(shí)，R1

的阻值為50Ω由P=UI，

U

I

R

=得：

P1=21

1

U

R

=

()2

5V

50Ω

=0.5W；

（2）通過R1的電流為：I1=1

1

U

R

=

5V

50Ω

=0.1A，由于R2與R1串聯(lián)，所以通過R2的電流為：I2=I1=0.1A，由U總=U1+U2得R2兩端的電壓為：U2=U總?U1=6V?5V=1V，由

U

I

R

=得R2=2

2

U

I=

1V

0.1A

=10Ω；

（3）由

U

I

R

=得R’總=

'

1

U

I

總=

6V

0.2A

=30Ω，由于R1與R2串聯(lián)，則R總=R1+R2，此時(shí)R1的阻值為R1′=R

總

′?R2=30??10?=20?，由圖可知，R1的阻值隨氣體中酒精含量減小而增強(qiáng)，當(dāng)R1=10?時(shí)，氣體中酒精含量為80mg/100mL，則當(dāng)R1′=20?時(shí)，氣體中酒精含量大于0mg/100mL且小于80mg/100mL，故此駕駛員為酒駕。

1.小明設(shè)計(jì)了如圖所示電路，電源電壓不變，R為定值電阻。閉合開關(guān)S，當(dāng)滑片P從a移到b的過程中，下列推斷正確的是（）

A.電壓表示數(shù)變小，電流表示數(shù)變大，燈變亮

B.電壓表示數(shù)變大，電流表示數(shù)變大，燈變亮

C.電壓表示數(shù)變小，電流表示數(shù)變小，燈變暗

D.電壓表示數(shù)變大，電流表示數(shù)變小，燈變暗

【答案】A

【解析】由電路圖可知，定值電阻R與滑動(dòng)變阻器、燈泡串聯(lián)，電壓表測變阻器兩端的電壓，電流表測電路中的電流。閉合開關(guān)S，當(dāng)滑片P從a移到b的過程中，接入電路中的電阻變小，電路的總電阻變小，由

U

I

R

=

可知，電路中的電流變大，即電流表示數(shù)變大，由U＝IR可知，燈泡和定值電阻R兩端的電壓變大，因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓變小，即電壓表的示數(shù)變小，因燈泡的亮暗取決于實(shí)際功率的大小，所以，由P＝UI可知，燈泡的實(shí)際功率變大，即燈泡變亮。

故選A。

2.如圖所示，保持電源電壓不變，閉合開關(guān)S，將滑動(dòng)變阻器的滑片P從中點(diǎn)向左移動(dòng)，下列說法正確的是（）

A.在甲圖中，電壓表V示數(shù)不變，電流表A1、A2示數(shù)均變大

B.在甲圖中，電流表A1示數(shù)變小，電壓表V、電流表A2示數(shù)均不變

C.在乙圖中，電壓表V1示數(shù)不變，電流表A、電壓表V2示數(shù)均變小

D.在乙圖中，電壓表V2示數(shù)變大，電流表A示數(shù)變小，電壓表V1示數(shù)不變

【答案】D

【解析】AB.甲圖中，變阻器R1與定值電阻R2并聯(lián)，電壓表測電源電壓，A1測通過變阻器R1的電流，A2測并聯(lián)電路的總電流；因電源電壓不變，則滑片移動(dòng)時(shí)電壓表V示數(shù)不變；將滑動(dòng)變阻器的滑片P從中點(diǎn)向左移動(dòng)，

變阻器連入電路的電阻變大，由I=U

R

可知通過變阻器的電流變小，即A1示數(shù)變??；因并聯(lián)電路各支路互不影

響，則通過定值電阻R2的電流不變，按照并聯(lián)電路電流的邏輯可知總電流變小，即A2示數(shù)變小，故AB錯(cuò)誤；CD.乙圖中，變阻器R1與定值電阻R2串聯(lián)，V1測電源電壓，V2測變阻器R1兩端的電壓，電流表A測電路中的電流；因電源電壓不變，則滑片移動(dòng)時(shí)電壓表V1示數(shù)不變；將滑動(dòng)變阻器的滑片P從中點(diǎn)向左移動(dòng)，變阻器連入

電路的電阻變大，由電阻的串聯(lián)可知電路的總電阻變大，由I=U

R

可知，電路中的電流變小，即電流表A示數(shù)

變小；電路中的電流變小，按照U=IR可知，定值電阻R2兩端的電壓變小，由串聯(lián)電路電壓的邏輯可知，變阻器R1的電壓變大，即V2示數(shù)變大，故C錯(cuò)誤，D正確。

3.如圖所示，電源電壓不變，R1為定值電阻，開關(guān)閉合后滑片向右移動(dòng)時(shí)，下列說法錯(cuò)誤的是（）

A.電壓表測的是R1兩端電壓

B.電流表示數(shù)變大

C.電壓表示數(shù)變小

D.電壓表與電流表示數(shù)之比不變

【答案】B

【解析】A.由圖可知，電阻R1和變阻器R2串聯(lián)，電壓表測R1兩端的電壓，電流表測電路中的電流，故A正確，不符合題意；

BC.滑片向右移動(dòng)時(shí)，變阻器連入電路中的電阻變大，按照電阻的串聯(lián)，電路的總電阻變大，由I=U

R

可知通

過電路的電流變小，即電流表示數(shù)變小，由U=IR可知R1兩端的電壓變小，即電壓表示數(shù)變小，故B錯(cuò)誤，符合題意，C正確，不符合題意；

D.由歐姆定律可知電壓表與電流表示數(shù)之比等于R1的阻值，R1的阻值不變，電壓表與電流表示數(shù)之比不變，故D正確，不符合題意。

4.如圖是電冰箱的簡化電路圖.圖中M是電冰箱壓縮機(jī)內(nèi)的電動(dòng)機(jī)，L是電冰箱內(nèi)的照明燈.下列推斷正確的是（）

A.S1閉合、S2斷開時(shí)，照明燈與電動(dòng)機(jī)并聯(lián)

B.S1、S2都閉合時(shí)，照明燈與電動(dòng)機(jī)串聯(lián)

C.關(guān)上冰箱門時(shí)、S1自動(dòng)斷開，使得照明燈熄滅

D.冰箱內(nèi)溫度降低到設(shè)定溫度時(shí)，S1自動(dòng)斷開，電動(dòng)機(jī)停止工作

【答案】D

【解析】A.開關(guān)S1閉合、S2斷開時(shí)，照明燈不工作，惟獨(dú)電動(dòng)機(jī)工作，故A錯(cuò)；

B.開關(guān)S1、S2都閉合時(shí)，照明燈L與電動(dòng)機(jī)M并聯(lián)，故B錯(cuò)；

C.關(guān)上冰箱門時(shí)，S2自動(dòng)斷開，照明燈熄滅，故C錯(cuò)；

D.冰箱內(nèi)溫度降低到設(shè)定溫度時(shí)，S1自動(dòng)斷開，電動(dòng)機(jī)停止工作，這是壓縮機(jī)工作的普通原理；

5.如圖所示，電源電壓保持不變，關(guān)于電路的工作狀況，下列說法中正確的是（）

A.同時(shí)閉合兩個(gè)開關(guān)，通過兩只燈泡的電流一定相同

B.若電壓表和電流表的位置對調(diào)，閉合S1、S2后，則兩表都被燒壞

C.若先閉合S1，再閉合S2，電壓表示數(shù)不變，電流表的示數(shù)變大

D.若燈L1被短路，閉合S1、S2后，燈L1不亮，燈L2亮，電流表損壞

【答案】C

【解析】A.同時(shí)閉合兩個(gè)開關(guān)，兩燈并聯(lián)，由并聯(lián)電路電壓的邏輯，兩燈電壓相同，兩燈的規(guī)格不一定相同，由歐姆定律I=UR

可知，通過兩只燈泡的電流不一定相同，A錯(cuò)誤；B.若電壓表和電流表的位置對調(diào)，電壓表串聯(lián)在電路中，電流表與L1并聯(lián)，因電壓表內(nèi)阻很大，電路的電流很小，兩表都不會被燒壞，B錯(cuò)誤；

C.若先閉合S1，為L1的容易電路，電壓表測電源電壓，電流表測電路的電流；再閉合S2，兩燈并聯(lián)，電壓表測電源電壓，電壓表示數(shù)不變；而此時(shí)電流表測干路電流，因通過L1的電流不變，按照并電路電流的邏輯，電流表的示數(shù)變大，C正確；

D.若燈L1被短路，閉合S1、S2后，則燈L2也會短路，燈L2不亮，造成電流表損壞和電源短路，D錯(cuò)誤。

6.在圖的電路中，電源電壓保持不變，R為定值電阻.閉合開關(guān)S后，將滑動(dòng)變阻器的滑片P從最右端移到中間某個(gè)位置，電壓表和電流表的示數(shù)分離變化了△U和△I.下列分析正確的是（）

A.

UI

??變大B.UI??變小C.UI??不變D.UI??先變小后變大【答案】C【解析】由電路圖可以知道，定值電阻R與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測R兩端的電壓，電流表測電路中的電流，設(shè)滑片移動(dòng)前后電路中的電流分離為1I、2I，則12III?=-，

由IUR

=可得，電壓表的示數(shù)分離為:11UIR=22UIR=電壓表示數(shù)的變化量:()212121UIRUUIRIRIIR?=-=-=-=?即

UIR?=?所以，UI

??不變.7.如圖所示，電源電壓為U0，且保持不變。閉合開關(guān)S，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片位于中點(diǎn)時(shí)，電壓表V2的示數(shù)為02

U?，F(xiàn)將滑片從中點(diǎn)移動(dòng)到b端，則（）

A.電流表A的示數(shù)變小

B.電壓表V1的示數(shù)變小

C.電壓表V1和V2的示數(shù)之和變小

D.電壓表V1示數(shù)的變化量小于電壓表V2示數(shù)的變化量

【答案】ACD

【解析】由圖可知，電阻R1、R2和變阻器R串聯(lián)，電壓表V1測量R和R2的總電壓，電壓表V2測量R2兩端的電壓，電流表測量電路中的電流。

A.將滑片從中點(diǎn)移動(dòng)到b端，變阻器連入電路的電阻變大，電路的總電阻變大，由I=

UR可知電路中的電流變小，即電流表的示數(shù)變小，故A符合題意；

B.由U=IR可知R1兩端的電壓變小，由串聯(lián)電路電壓的邏輯可知R和R2兩端的總電壓變大，即電壓表V1的示數(shù)變大，故B不符合題意；

CD.電源電壓為U0，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片位于中點(diǎn)時(shí)，電壓表V2的示數(shù)為02

U，由串聯(lián)分壓可知R2=R1+2

R由串聯(lián)分壓可知，電壓表V1示數(shù)的變化量等于R1兩端電壓的變化量，電壓表V2示數(shù)的變化量等于電阻R2兩端電壓變化量，R2的阻值大于R1的阻值，電壓表V1示數(shù)的變化量小于電壓表V2示數(shù)的變化量，電壓表V1和V2的示數(shù)之和變小，故CD符合題意。

8.為了練習(xí)使用滑動(dòng)變阻器，同時(shí)探索串聯(lián)電路中電壓、電流的邏輯，某試驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖8所示的電路，閉合開關(guān)S，滑動(dòng)變阻器2R的滑片P向左滑動(dòng)時(shí)，（電表均在平安范圍內(nèi)）則電流表A的示數(shù)____，電壓表1V與2V的示數(shù)之和_____（均選填“變大”“變小”或“不變”）

【答案】變大不變

【解析】[1]閉合開關(guān)S，R1與R2串聯(lián)，電流表測囫圇電路的電流，滑動(dòng)變阻器向左移動(dòng)，R2變小，總電阻變?。话凑諝W姆定律可知，電源電壓不變，電阻變小，則電流變大，即電流表的示數(shù)變大。

[2]V1測R1兩端電壓，V2測R2兩端電壓，按照串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)，總電壓等于各用電器兩端電壓之和，滑片移動(dòng)前后，電壓表1V與2V的示數(shù)之和都等于電源電壓，電源電壓不變故1V與2V的示數(shù)之和不變。

9.如圖甲所示電路，電源電壓為3V且保持不變。閉合開關(guān)S，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P從最右端滑到左端的過程中，如圖乙所示，是_____（選填“R1”或“R2”）的I—U關(guān)系圖像，滑動(dòng)變阻器R2的最大阻值是_____Ω。

【答案】R125

【解析】由電路圖可知，R1與R2串聯(lián)，電壓表V1測R1兩端的電壓，V2測R2兩端的電壓，電流表測電路中的電流；

[1]當(dāng)滑片位于左端時(shí)，電路為R1的容易電路，電壓表V1兩端的電壓最大，電路中的電流最大，由圖像乙可知，圖線為電阻R1的U-I圖像；

[2]當(dāng)滑片位于右端時(shí)，接入電路中的電阻最大，電路中的電流最小，R1兩端的電壓最小，由圖像可知，電路中的最小電流I=0.1A，R1兩端的電壓U1=0.5V，因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，R2兩端的電壓：

213V0.5V2.5VUUU=-=-=，

由UIR=可得，滑動(dòng)變阻器的最大阻值：222.5V=25Ω0.1A

URI==。

10.如圖所示，電源電壓為16V，且保持不變，已知滑動(dòng)變阻器R3的最大阻值為20Ω，定值電阻R2=15Ω，電流

表的量程為0.6A。

(1)S、S1閉合，S2斷開，將滑動(dòng)變阻器的滑片P移到a端時(shí)，讀出電壓表的示數(shù)為8V，求電流表示數(shù)和電阻

R1的阻值；

(2)S、S2閉合，S1斷開，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片P，此時(shí)讀出電壓表的示數(shù)為6V，求此時(shí)R3的阻值。

【答案】(1)0.4A，20Ω；(2)9Ω

【解析】(1)S、S1閉合，S2斷開，將滑動(dòng)變阻器的滑片P移到a端時(shí)，R3=20Ω，R1與R3串聯(lián)，電流表的示數(shù)

3

3

8

0.4

20

UV

IA

R

===

Ω

R1兩端的電壓

13

1688

UUUVVV

=-=-=

R1的阻值

1

1

8

20

0.4

UV

R

IA

===Ω

(2)S、S2閉合，S1斷開，滑動(dòng)變阻器與R2串聯(lián)，R2兩端得電壓

23

16610

UUUVVV

=-=-=

串

通過R2與R3串的電流

2

32

2

10V2

==A

15Ω3

U

II

R

==

滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值為

3

3

3

6

9

2

3

UV

R

IA

===Ω

串

串

11.某型號汽車的油量顯示電路如圖甲所示，其中定值電阻R0=10Ω，R為壓敏電阻（厚度不計(jì)），位于油箱底部，A表是一量程為0~0.6A的電流表，作為油量指示表。壓敏電阻的電阻值隨汽油產(chǎn)生的壓強(qiáng)的變化而變化，其對應(yīng)關(guān)系如圖乙所示。已知加滿汽油時(shí)油的深度為0.4m，A表示數(shù)為0.6A，汽油密度ρ油=0.7×103kg/m3，

g取10N/kg。求：

(1)加滿汽油時(shí)汽油在油箱底部產(chǎn)生的壓強(qiáng)；

(2)電源的電壓；

(3)汽油耗盡時(shí)電流表的示數(shù)。

【答案】(1)32.810Pa?；(2)12V；(3)0.1A

【解析】(1)加滿汽油時(shí)油的深度為0.4m，所以加滿汽油時(shí)汽油在油箱底部產(chǎn)生的壓強(qiáng)為

3330.710kg/m10N/kg0.4m2.810Papghρ==???=?油

(2)加滿汽油時(shí)油的深度為0.4m，A表示數(shù)為0.6A，汽油產(chǎn)生的壓強(qiáng)為32.810Pa?，由乙圖可知，此時(shí)壓敏電阻的電阻值10R=Ω，R0=10Ω，按照串聯(lián)電路的特點(diǎn)和UIR

=可得，電源電壓為()()00.6A101012VUIRR=+=?Ω+Ω=

(3)汽油耗盡時(shí)，壓敏電阻受壓強(qiáng)為0，由圖象知此時(shí)壓敏電阻連入電路的阻值'110R=Ω，由串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律可得此時(shí)電路中電流為

''012V0.1A10110UIRR===+Ω+Ω

答：(1)加滿汽油時(shí)汽油在油箱底部產(chǎn)生的壓強(qiáng)為32.810Pa?；

(2)電源的電壓為12V；

(3)汽油耗盡時(shí)電流表的示數(shù)為0.1A。

12.小明觀看到高速馬路進(jìn)出口處設(shè)有測量貨車重力的檢測裝置，他利用學(xué)過的物理學(xué)問設(shè)計(jì)了一套測量貨車重力的模擬裝置，其工作原理如圖甲所示。OAB為水平杠桿，OB長1m，O為支點(diǎn)，OA∶AB=1∶4，平板上物體所受重力大小通過電流表讀數(shù)顯示。已知定值電阻R0的阻值為10Ω，壓力傳感器R固定放置，R的阻值隨所受

壓力F變化的關(guān)系如圖乙所示。平板、壓桿和杠桿的質(zhì)量均忽視不計(jì)。

(1)當(dāng)電池組電壓U0＝12V，平板上物體所受重力分離是80N和100N時(shí)，閉合開關(guān)S，分離求出電流表的讀數(shù)；

(2)電池組用久后電壓變小為U1，這時(shí)平板上物體重100N時(shí)，電流表讀數(shù)為0.3A，求U1的大??；

(3)在第(2)問狀況中，電池組電壓大小為U1，要求平板上重為100N的物體對應(yīng)的電流表讀數(shù)和電池組電壓U0＝12V的狀況下相同，小明實(shí)行了兩種解決方法：

①其它條件不變，只更換電阻R0，試求出更換后的R0′的大小。

②其它條件不變，只水平調(diào)整杠桿上觸點(diǎn)A的位置，試推斷并計(jì)算觸點(diǎn)A應(yīng)向哪個(gè)方向移動(dòng)？移動(dòng)多少厘米？【答案】(1)0.3A和0.4A；(2)9V；(3)①2.5Ω；②觸點(diǎn)A應(yīng)向左移動(dòng)，移動(dòng)3厘米

【解析