《直流电路动态分析》直流电路动态分析

1单选题

电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R及滑动变阻器连接成如图所示的电路．闭合电键S，当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时，下列说法正确的是(　　)

电压表和电流表读数都减小

电压表和电流表读数都增大

电压表读数增大，电流表读数减小

电压表读数减小，电流表读数增大

题目答案

答案解析

分析：

当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时，变阻器接入电路的电阻增大，外电路总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律，分析总电流和路端电压的变化．由路端电压的变化分析通过R电流的变化，根据总电流与R的电流变化，分析通过变阻器的电流变化．

解答：

解：当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时，变阻器接入电路的电阻增大，外电路总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律得知，总电流I减小，路端电压U=E-Ir，E、r不变，U增大．电压表测量路端电压U，则电压表读数增大．U增大，则电阻R的电流I_R增大，通过电流表的电流I_A=I-I_R，I减小，I_R增大，I_A减小，即电流表读数减小．

故选C

点评：

本题是电路动态变化分析问题．当局部的电阻增大时，外电路总电阻跟着增大，可直接判断路端电压的变化．

2多选题

(多选)如图所示，电源电动势为ε，内阻为r，当滑动变阻器的滑片P处于图中R的中点位置时，小灯泡L$_1$、L$_2$、L$_3$、L$_4$均正常发光．若将滑片P略向左滑动，小灯泡变亮的是(　　)

L$_1$

L$_2$

L$_3$

L$_4$

题目答案

答案解析

分析：

L$_2$与变阻器并联后与L$_3$串联，再与L$_4$并联．若将滑片P向左滑动时，变阻器在路电阻增大，外电阻增大，根据闭合电路欧姆定律分析路端电压的变化和干路电流的变化，即知L$_1$亮度的变化．根据干路电流和通过L$_1$电流的变化，分析通过L$_4$电流的变化，判断其亮度的变化．根据路端电压与L$_1$电压的变化，分析L$_4$电压的变化，即可判断其亮度的变化．

解答：

解：若将滑片P向左滑动时，变阻器在路电阻增大，外电阻增大，根据闭合电路欧姆定律得知，干路电流I减小，所以L$_1$变暗，路端电压U增大，L$_1$分压减小，则L$_4$变亮电流增大，

通过L$_3$电流I$_3$=I-I$_4$，I减小，I$_4$增大，则I$_3$减小，故L$_3$变暗，分压减小，所以L$_2$电压U$_2$=U-U$_1$-U$_3$，U$_1$和U$_3$都减小，则U$_2$增大，故L$_2$变亮．故BD正确．

故选：BD

点评：

本题首先要搞清电路的连接方式，其次按“局部→整体→局部”的思路进行分析．

3单选题

如图所示电路，当滑动变阻器的滑片P处于中点位置时，灯泡L$_1$、L$_2$、L$_3$、L$_4$亮度相同．若将P向左滑动时，各灯泡亮度变化情况将是（　　）

L_l、L$_4$变暗，L$_2$、L$_3$变亮

L$_1$、L$_2$变暗，L$_3$、L$_4$变亮

L$_1$、L$_4$变暗，I$_2$无法判断，L$_3$变亮

四灯都变亮

题目答案

答案解析

分析：

首先认识电路的结构：变阻器与灯L$_3$串联后与灯L$_1$并联，再与灯L$_2$串联，最后整体与L$_4$并联，灯L$_4$的电压等于路端电压．将P向左滑动时，变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，由闭合电路欧姆定律分析干路电流的变化和路端电压的变化，确定灯L$_4$亮度的变化．由干路电流和L$_4$电流的变化，来确定灯L$_2$电流的变化，分析其亮度的变化．根据灯L$_1$的电压变化分析亮度的变化，根据L$_3$的电流判断亮度．

解答：

解：将P向左滑动时，变阻器的阻值变小，外电路总电阻减小，由闭合电路欧姆定律得知：干路电流I增大，内电压增大，则路端电压减小，灯L$_4$变暗．

流过灯L$_2$电流I$_2$=I-I$_4$，I增大，I$_4$减小，则I$_2$增大，灯L$_2$变亮．

灯L$_1$的电压U$_1$=U-U$_2$，U减小，U$_2$增大，U$_1$减小，L$_1$灯变暗．

流过灯L$_3$电流I$_3$=I$_2$-I$_1$，I$_1$减小，I$_2$增大，所以I$_3$增大，L$_3$变亮．故A正确．

故选：A

点评：

本题是电路中动态变化分析问题，往往按照“局部→整体→局部”顺序进行分析．

4单选题

如图所示电路中，R$_1$、R$_2$为定值电阻，R$_3$为滑动变阻器，电源内阻不可忽略，当滑动变阻器的滑动片向左移动时，电流表、电压表可视为理想电表，关于电流表和电压表示数的变化情况的分析，正确的是（　　）

电流表A和电压表V$_1$的示数均减小

电流表A和电压表V$_2$的示数均增大

电压表V$_1$的示数变化量等于电压表V$_2$的示数变化量

电流表A的示数变大，电压表V$_1$的示数变大，V$_2$的示数变小

题目答案

答案解析

分析：

根据滑片的移动方向判断出滑动变阻器接入电路的阻值如何变化，然后由串并联电路特点及闭合电路欧姆定律分析答题．

解答：

解：ABD、由电路图可知，滑动变阻器的滑动片向左移动时，滑动变阻器接入电路的阻值减小，电路的总电阻减小，电源的电动势不变，由闭合电路欧姆定律可知，电路总电流I增大，路端电压U=E-Ir，则U减小，电阻R$_1$的电压U$_1$=IR$_1$增大，则电压表V$_1$示数增大；

并联部分的电压 U_并=U-U$_1$减小，电压表V$_2$示数减小；U_并减小，通过R$_2$的电流减小，因为总电流增大，所以通过电流表的示数增大．电流表A读数变大，电压表V$_2$读数变小，V$_1$读数变大，故A，B错误，D正确；

C、电压表V$_1$的示数与电压表V$_2$的示数之和等于U，即U$_1$+U$_2$=U，因V$_1$示数增大，V$_2$示数减小，而U减小，所以电压表V$_1$的示数增加量小于电压表V$_2$的示数减小量，故C错误．

故选：D

点评：

本题是一道闭合电路的动态分析题，要掌握动态电路动态分析题的解题思路与方法．

5多选题

(多选)如图所示电路中，电源的内电阻为r，R$_1$、R$_3$、R$_4$均为定值电阻，电表均为理想电表．闭合电键S，当滑动变阻器R$_2$的滑动触头P向右滑动时，关于电流表和电压表的示数变化，下列说法正确的是(　　)

电压表示数变大

电流表示数变小

电压表示数变小

电流表示数变大

题目答案

答案解析

分析：

首先认识电路的结构：R$_1$、R$_2$并联，再与R$_4$串联，与R$_3$并联，电压表测量路端电压，等于R$_3$电压．由R$_2$接入电路的电阻变化，根据欧姆定律及串并关系，分析电流表和电压表示数变化量的大小

解答：

解：A、C，设R$_1$、R$_2$、R$_3$、R$_4$的电流分别为I$_1$、I$_2$、I$_3$、I$_4$，电压分别为U$_1$、U$_2$、U$_3$、U$_4$．干路电流为I_总，路端电压为U，电流表电流为I．

当滑动变阻器R$_2$的滑动触头P向右滑动时，R$_2$变大，外电路总电阻变大，I_总变小，U=E-Ir变大，U变大，则电压表示数变大．故A正确，C错误．

B、D，U变大，I$_3$变大，I变小，由I$_4$=I-I$_3$变小，U$_4$变小，而U$_1$=U-U$_4$，U变大，则U$_1$变大，I$_1$变大，I_总变小，又I_总=I+I$_1$，I变小．故B正确，D错误．

故选AB

点评：

本题按“局部→整体→局部”的顺序进行分析，采用总量的方法分析电流表示数的变化．

6多选题

(多选)在如图所示电路中，电源的电动势E=3V，内电阻r=0.5Ω，电阻R$_1$=2Ω，闭合电键S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U$_1$、U$_2$和U$_3$表示，电表示数变化量的大小分别用△I、△U$_1$、△U$_2$和△U$_3$表示，则下列叙述中正确的是(　　)

I变小，U$_1$变小

△U$_1$＞△U$_2$

△U$_1$＞△U$_3$

$\frac {△U$_2$}{△I}$＞r

题目答案

ACD

答案解析

分析：

理想电表不考虑电表对电表的影响，电压表V1测量路端电压，电流表测量干路电流．滑动变阻器的滑动触头P向下滑动，接入电路电阻变大，根据电路的结构，由欧姆定律可判断电表示数的变化量大小．

解答：

解：A、R$_2$变大，外电路总电阻变大，由欧姆定律，I变小，U$_1$=IR$_1$变小，故A正确．

B、I变小，则U$_3$=E-Ir，U$_3$变大，则U$_3$=U$_1$+U$_2$，U$_1$变小，则U$_2$变大，且△U$_2$＞△U$_1$．故B错误．

C、△U$_1$=△I•R$_1$，△U$_3$=△I•r，由于R$_1$＞r，所以△U$_1$＞△U$_3$．故C正确．

D、U$_2$=E-I(R1+r)，$\frac {△U$_2$}{△I}$=R$_1$+r＞r，故D正确．

故选ACD

点评：

本题D项，也可以把电阻R$_1$看成是电源的内阻，用等效思维理解．B选项中，比较△U$_2$与△U$_1$的大小常采用总量法，这是比较变化量大小常用的方法．

7多选题

(多选)在如图所示的电路中，闭合电键S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U$_1$、U$_2$和U$_3$表示，电表示数变化量的大小分别用△I、△U$_1$、△U$_2$和△U$_3$表示．下列比值正确的是(　　)

$\frac {U$_1$}{I}$不变，$\frac {△U$_1$}{△I}$不变

$\frac {U$_2$}{I}$变大，$\frac {△U$_2$}{△I}$变大

$\frac {U$_2$}{I}$变大，$\frac {△U$_2$}{△I}$变小

$\frac {U$_3$}{I}$变大，$\frac {△U$_3$}{△I}$不变

题目答案

答案解析

分析：

本题要分析定值电阻与可变电阻去分析．对于定值电阻，有R=$\frac {U}{I}$=$\frac {△U}{△I}$；对于可变电阻，可根据闭合电路欧姆定律分析$\frac {△U}{△I}$与电源内阻的关系，从而作出判断．

解答：

解：

A、R$_1$是定值电阻，有R$_1$=$\frac {U$_1$}{I}$=$\frac {△U$_1$}{△I}$，可知$\frac {U$_1$}{I}$、$\frac {△U$_1$}{△I}$都不变，故A正确．

B、C当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，R$_2$变大，R$_2$是可变电阻，有$\frac {U$_2$}{I}$=R$_2$，所以$\frac {U$_2$}{I}$变大，根据闭合电路欧姆定律得：U$_2$=E-I(R$_1$+r)，则知$\frac {△U$_2$}{△I}$=R$_1$+r，不变，故B、C错误．

D、$\frac {U$_3$}{I}$=R$_1$+R$_2$，可知$\frac {U$_3$}{I}$变大．又根据闭合电路欧姆定律得：U$_3$=E-Ir，则知$\frac {△U$_3$}{△I$_3$}$=r，保持不变，故D正确．

故选：AD．

点评：

本题要注意对于定值电阻，是线性元件，有R=$\frac {U}{I}$=$\frac {△U}{△I}$；对于可变电阻，R=$\frac {U}{I}$≠$\frac {△U}{△I}$，也可以结合电源的U-I图线分析．

8多选题

(多选)如图所示，电源的电动势和内阻分别为E、r，在滑动变阻器的滑片P由a向b缓慢移动的过程中，下列各物理量变化情况为（　　）

电容器所带电荷量一直增加

电容器所带电荷量先减少后增加

电源的总功率先减少后增加

电源路端电压先减少后增加

题目答案

答案解析

分析：

首先要明确电路结构，方法是将电压表、电容器均可暂时去掉，原因是电压表是并联电阻中，而电容器是电路稳定时，相当于断路．然后对电路进行分析，搞清各电阻是如何连接，从而求出结果．

解答：

解：对电路分析可知：滑动变阻器两部分是并联，再与另一电阻串连接入电源中．所以当两部分电阻相等时，此时的电阻最大，电流最小．

A、随着滑动变阻器的滑片P由a向b缓慢移动的过程中，总电阻先增大后减小，导致电流先减小后增大．而电容器与电阻Ra并联，所以电压先减小后增大．则电容器所带电荷量先减少后增加，故A错误；

B、随着滑动变阻器的滑片P由a向b缓慢移动的过程中，总电阻先增大后减小，导致电流先减小后增大．而电容器与电阻Ra并联，所以电压先减小后增大．则电容器所带电荷量先减少后增加，故B正确；

C、随着滑动变阻器的滑片P由a向b缓慢移动的过程中，总电阻先增大后减小，导致电流先减小后增大，而电动势不变则电源的总功率先减少后增加．故C正确；

D、随着滑动变阻器的滑片P由a向b缓慢移动的过程中，总电阻先增大后减小，导致电流先减小后增大，内电压先最小后增大，外电压先增大后减小．由于电压表是测得外电压，所以电压表读数是先增加后减少．故D错误；

故选：BC

点评：

当遇到复杂的电路时，要先画出原电路图的等效电路．这样可准确搞清各电阻是如何连接．

9单选题

如图所示，电源的电动势和内阻分别为E、r，在滑动变阻器的滑片P由a向b移动的过程中，下列各物理量变化情况为(　　)

电流表的读数一直减小

R_0的功率先增大后减小

电源输出功率先增大后减小

电压表的读数先增大后减小

题目答案

答案解析

分析：

在滑动变阻器的滑片P由a向b移动的过程中，变阻器并联电阻先增大后减小，根据闭合电路欧姆定律分析电路中总电流的变化，确定电流表示数的变化、R_0的功率变化和路端电压的变化．根据电源内外电阻的关系分析电源输出功率的变化．

解答：

解：在滑动变阻器的滑片P由a向b移动的过程中，变阻器并联的总电阻先增大后减小，根据闭合电路欧姆定律分析可知，电路中的总电流I先减小后增大，则电流表的读数先减小后增大，R_0的功率先减小后增大，电源的内电压先减小后增大，则由闭合电路欧姆定律可知路端电压先增大后减小，则电压表的读数先增大后减小．

由于电源的内阻与外电阻的关系未知，无法判断电源输出功率如何变化．故ABC错误，D正确．

故选：D

点评：

本题中关键要知道变阻器两侧电阻并联，滑片滑到中点时，并联电阻最大．考查分析电路动态变化问题的能力．

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