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一、滑动变阻器引起电路改变类
例1 如图1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向左滑动时,下列判断正确的是( )。
A. 电压表V1示数变小 B. 电压表V2示数不变
C. 灯泡L的亮度不变 D. 电压表V1与电流表A示数比值变小
解析:闭合开关S,滑动变阻器和灯泡L串联,电流表测电路电流,电压表V1测滑动变阻器和灯泡L 两端总电压即电源电压,其示数不变,电压表V2测滑动变阻器两端电压。设电源电压为U,则闭合开关,向左移动滑片P时R滑减小,根据I = [UR滑+RL]知电路中电流I增大即电流表示数增大,灯泡变亮,又根据U = IR可知灯泡L两端电压UL增大,进而知滑动变阻器两端电压U滑 = U-UL减小,即电压表V2示数减小。由于电压表V1示数不变,电流表A示数增大,易知其比值变小。综上所述,选项D正确。
答案:D
点评:当变阻器串联连入电路时,若变阻器电阻增大,与之串联的电流表示数变小,与之串联的电阻或用电器两端电压变小,即“串反”; 若变阻器电阻增大,与之并联的电压表示数变大,即“并同”。
例2 如图2所示,电源电压保持不变,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向左移动时,下列说法正确的是( )。
A. 通过滑动变阻器的电流变小
B. 电路中的总电流不变
C. 电流表和电压表的示数都逐渐变大
D. 电压表示数与电流表示数的比值不变
解析:由电路图可知,闭合开关S,灯泡与滑动变阻器并联,电流表A测通过滑动变阻器的电流。由于并联电路互不影响,当滑动变阻器的滑片P向左移动时,通过灯泡L的电流不变,其亮度不变,但通过滑动变阻器电流I滑 = [UR滑]变小即电流表示数变小,故电路中的总电流I干= I滑 + IL变小;电压表V的示数跟电流表A的示数的比值为滑动变阻器接入电路中的电阻,由于接入电路中的电阻变大,故电压表V的示数跟电流表A的示数的比值变大。综上所述,选项A正确。
答案:A
点评:此类动态电路的分析思路为:“抛弃”电表分析电路元件的连接方式→确定电表测量对象→判断变阻器连入电阻的变化情况→根据欧姆定律和并联电路特点判断电路中各支路电流变化情况→分析某元件相关物理量的变化情况。
二、开关状态改变引起电路改变类
例3 如图3所示,电源电压保持不变。只闭合开关S1,电流表和电压表均有示数,若再闭合开关S2,则下列说法正确的是( )。
A. 电流表示数变大,电压表示数变小
B. 电流表示数变小,电压表示数不变
C. 电压表示数与电流表示数的比值变小
D. 电压表示数与电流表示数的比值不变
解析:由电路图可知,只闭合开关S1时,R1与R2串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流;若再闭合开关S2,R2被短路,电路为R1的简单电路,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,电路中的总电阻变小。由欧姆定律可知,电路中的电流变大,即电流表示数变大;由于电路中的电流变大,由U = IR可知,R1两端的电压变大,即电压表的示数变大;由R = [UI]可知,电压表示数与电流表示数的比值等于R1的阻值,则其比值不变。综上所述,选项D正确。
答案:D
点评:此类动态电路的分析思路为:判断开关状态改变时电路元件的连接方式如何改变→判断电表测量对象是否变、如何变→根据欧姆定律和串、并联电路特点判断相关物理量的变化情况。
三、更换电表类型引起电路改变类
例4 如图4所示,电源电压恒定,当开关S1、S2闭合, 甲、乙两表为电压表时,两电表示数之比U甲∶U乙 = 4∶1;当开关S1闭合、S2断开, 甲、乙两表均为电流表时,两电表示数之比为 ( )。
A. 4∶3 B. 3∶2 C. 3∶4 D. 3∶1
解析:当开关S1、S2闭合, 甲、乙两表为电压表时,该电路为串联电路,乙测量的是R2两端的电压,甲测量的是电源电压U。设R1、R2两端电压分别为U1、U2,则根据串联电路中,U = U1 + U2,I = I1 = I2和欧姆定律可知[U甲U乙] = [U1+U2U2] = [IR1+IR2IR2] = [41],易得[R1R2] = [31]。當开关S1闭合、S2断开, 甲、乙两表均为电流表时,该电路为并联电路,甲测量的是通过R2的电流,乙测量的是干路电流I。设通过R1、R2的电流分别为I1、I2,则[I1I2] = [R2R1] = [13],又根据并联电路中,I = I1 + I2可知[I甲I乙] = [I2I1+I2] = [34]。
答案:C
点评:求解此类题一般先根据“电流表在电路中相当于导线,电压表在电路中相当于断路”分析电路连接方式改变情况和电表的测量对象,再根据欧姆定律和串、并联电路特点判断电表示数变化情况。
例1 如图1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向左滑动时,下列判断正确的是( )。
A. 电压表V1示数变小 B. 电压表V2示数不变
C. 灯泡L的亮度不变 D. 电压表V1与电流表A示数比值变小
解析:闭合开关S,滑动变阻器和灯泡L串联,电流表测电路电流,电压表V1测滑动变阻器和灯泡L 两端总电压即电源电压,其示数不变,电压表V2测滑动变阻器两端电压。设电源电压为U,则闭合开关,向左移动滑片P时R滑减小,根据I = [UR滑+RL]知电路中电流I增大即电流表示数增大,灯泡变亮,又根据U = IR可知灯泡L两端电压UL增大,进而知滑动变阻器两端电压U滑 = U-UL减小,即电压表V2示数减小。由于电压表V1示数不变,电流表A示数增大,易知其比值变小。综上所述,选项D正确。
答案:D
点评:当变阻器串联连入电路时,若变阻器电阻增大,与之串联的电流表示数变小,与之串联的电阻或用电器两端电压变小,即“串反”; 若变阻器电阻增大,与之并联的电压表示数变大,即“并同”。
例2 如图2所示,电源电压保持不变,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向左移动时,下列说法正确的是( )。
A. 通过滑动变阻器的电流变小
B. 电路中的总电流不变
C. 电流表和电压表的示数都逐渐变大
D. 电压表示数与电流表示数的比值不变
解析:由电路图可知,闭合开关S,灯泡与滑动变阻器并联,电流表A测通过滑动变阻器的电流。由于并联电路互不影响,当滑动变阻器的滑片P向左移动时,通过灯泡L的电流不变,其亮度不变,但通过滑动变阻器电流I滑 = [UR滑]变小即电流表示数变小,故电路中的总电流I干= I滑 + IL变小;电压表V的示数跟电流表A的示数的比值为滑动变阻器接入电路中的电阻,由于接入电路中的电阻变大,故电压表V的示数跟电流表A的示数的比值变大。综上所述,选项A正确。
答案:A
点评:此类动态电路的分析思路为:“抛弃”电表分析电路元件的连接方式→确定电表测量对象→判断变阻器连入电阻的变化情况→根据欧姆定律和并联电路特点判断电路中各支路电流变化情况→分析某元件相关物理量的变化情况。
二、开关状态改变引起电路改变类
例3 如图3所示,电源电压保持不变。只闭合开关S1,电流表和电压表均有示数,若再闭合开关S2,则下列说法正确的是( )。
A. 电流表示数变大,电压表示数变小
B. 电流表示数变小,电压表示数不变
C. 电压表示数与电流表示数的比值变小
D. 电压表示数与电流表示数的比值不变
解析:由电路图可知,只闭合开关S1时,R1与R2串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流;若再闭合开关S2,R2被短路,电路为R1的简单电路,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,电路中的总电阻变小。由欧姆定律可知,电路中的电流变大,即电流表示数变大;由于电路中的电流变大,由U = IR可知,R1两端的电压变大,即电压表的示数变大;由R = [UI]可知,电压表示数与电流表示数的比值等于R1的阻值,则其比值不变。综上所述,选项D正确。
答案:D
点评:此类动态电路的分析思路为:判断开关状态改变时电路元件的连接方式如何改变→判断电表测量对象是否变、如何变→根据欧姆定律和串、并联电路特点判断相关物理量的变化情况。
三、更换电表类型引起电路改变类
例4 如图4所示,电源电压恒定,当开关S1、S2闭合, 甲、乙两表为电压表时,两电表示数之比U甲∶U乙 = 4∶1;当开关S1闭合、S2断开, 甲、乙两表均为电流表时,两电表示数之比为 ( )。
A. 4∶3 B. 3∶2 C. 3∶4 D. 3∶1
解析:当开关S1、S2闭合, 甲、乙两表为电压表时,该电路为串联电路,乙测量的是R2两端的电压,甲测量的是电源电压U。设R1、R2两端电压分别为U1、U2,则根据串联电路中,U = U1 + U2,I = I1 = I2和欧姆定律可知[U甲U乙] = [U1+U2U2] = [IR1+IR2IR2] = [41],易得[R1R2] = [31]。當开关S1闭合、S2断开, 甲、乙两表均为电流表时,该电路为并联电路,甲测量的是通过R2的电流,乙测量的是干路电流I。设通过R1、R2的电流分别为I1、I2,则[I1I2] = [R2R1] = [13],又根据并联电路中,I = I1 + I2可知[I甲I乙] = [I2I1+I2] = [34]。
答案:C
点评:求解此类题一般先根据“电流表在电路中相当于导线,电压表在电路中相当于断路”分析电路连接方式改变情况和电表的测量对象,再根据欧姆定律和串、并联电路特点判断电表示数变化情况。