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“表格法”突破串联电路的动态分析
一、要点解析
1.滑动变阻器滑片P位置的变化引起的电路中电学物理量的变化
①分析思路:
a.滑动变阻器R→电流表A→电压表V→电压表V(欧姆定律)
2 1 2
举例:当滑动变阻器向右移动R↑,我们也借助表格来进行分析:
2
③I=I↓
1
②( )↓
R→ R→ ①(R=R+R)
1 2 1 2
④(U=IR)↓ ⑤(U=U-U)↑ U→
1 1 1 2 1
b.滑动变阻器R→电压表V→电压表V→电流表A(分压原理)
2 2 1
举例:当滑动变阻器向右移动R↑:
2
③( )↓
R→ R↑
1 2
②(U=U-U)↓ U→
1 2
①( )↑
例1.如图1所示的电路中,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片向左移动时:
(1)各电表示数的变化情况:
图1
滑动变阻器R 电流表A 电压表V 电压表V 电压表V
2 1 2
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P向右滑动
P向左滑动
解析:上面列表给出的分析思路,同学们可自行推导一遍各电表的变化情况,答案如下:
滑动变阻器R 电流表A 电压表V 电压表V 电压表V
2 1 2
P向右滑动 ↑ ↓ ↓ ↑ →
P向左滑动 ↓ ↑ ↑ ↓ →
(2)电表示数的比值:
V∶V V∶A V∶A V∶A
1 2 1 2
P向右滑动
P向左滑动
解析:电表的比值要注意其物理意义,答案如下:
V∶V V∶A V∶A V∶A
1 2 1 2
P向右滑动 (R∶R)↓ R→ R↑ R↑
1 2 1 2
P向左滑动 (R∶R)↑ R→ R↓ R↓
1 2 1 2
(3)变化量的比值:
ΔV∶ΔV=ΔU∶ΔU ΔV∶ΔA=ΔU∶ΔI ΔV∶ΔA=ΔU∶ΔI
1 2 1 2 1 1 1 2 2 2
P向右滑动
P向左滑动
解析:因为U+U=U,所以U、U 必然一个变大一个变小,即U+ΔU+U-ΔU=U,得:ΔU=ΔU;
1 2 1 2 1 1 2 2 1 2
因为 U′=I′R U+ΔU=(I+ΔI )R ,即 ΔU∶ΔI =R→;又因为 ΔU=ΔU ,ΔI=ΔI ,所以
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 2
ΔU∶ΔI =ΔU∶ΔI =R→;综上可知:
2 2 1 1 1
ΔV∶ΔV=ΔU∶ΔU ΔV∶ΔA=ΔU∶ΔI ΔV∶ΔA=ΔU∶ΔI
1 2 1 2 1 1 1 2 2 2
P向右滑动 1 R→ R→
1 1
P向左滑动 1 R→ R→
1 1
2.开关断开闭合引起电路中电流与电压的变化
例2.如图2所示,请分析、如何变化?
图2
解析:S断开时电阻R与电灯L串联,电压表测的是R的电压;S闭合后电路为电阻R与电源形成的
简单电路,电压表既测的是R的电压也测量的是电源电压,所以电压表示数变大,闭合后电流不经过电
流表,所以电流表的示数变小。
电压表V 电流表A
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K闭合、S断开 U
R
K闭合、S闭合 U 0
答案:变大;变小。
二、典例引领
1.滑动变阻器滑片移动引起的动态变化
例3.如图所示的电路中,将电压表V 、V 正确连入电路,闭合开关S,电路正常工作,各电表的示
1 2
数均不为零。移动滑动变阻器R 的滑片P,电压表V 与电流表A示数的比值不发生变化,电压表V 与电
2 1 2
流表A示数的比值发生变化。
图3
(1)电压表V 测量的是_______两端的电压。
1
(2)电压表V 测量的是_______两端的电压。
2
(3)若电压表V 与V 示数的比值逐渐变小,则变阻器的滑片 P正在向端移动_______(选填“a”
1 2
或“b”)。
解析:①因为V∶A不发生变化,即V 测的是R 两端电压;②V∶A发生变化,则V 测的是R 或
1 1 1 2 1 2
电源两端电压;③V∶V 逐渐变小,即R∶R 或R∶R逐渐变小,因为R→,所以R↑,滑片P向b端
1 2 1 2 1 1 2
移动。
V∶A V∶A A
1 2
P向左(a)滑动 R→ R↓ I↑
1 2
P向右(b)滑动 R→ R↑ I↓
1 2
答案:(1)R;(2)R 电源;(3)b。
1 2
例4.从电源、电流表、电压表中选出合适的元件,填入如图所示电路中的 AB、CD、EF两点间。合
上开关,若向右移动滑片P时电压表的示数变大,则EF间接入的是_______;若向右移动滑片P时电流
表示数变小,则电流表接入电路的位置是________。
图4
解析:电压表只能接在CD;向右滑动滑片,R↑,电压表示数变大,则电压表测的是U ,用“去源
2 2
法”可知只能EF接电源;向右滑动滑片,R↑,总电流变小,故电流表接在AB或EF都能实现。
2
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答案:电源;AB或EF。
2.变化量的关系
例5.如图所示的电路中,电源电压保持不变。闭合开关 S,当滑动变阻器的滑片P向左移动时,示
数变大的电表有______个;电压表V 的变化量ΔV 与电压表V 的变化量ΔV 的比值将________。(选填
1 1 2 2
“变小”“不变”“变大”)
图5
解析:向左移动滑片,R↓,I变大,即A表变大;U 变大,即V 变大,故示数变大的有2个;
2 1 1
ΔV∶ΔV=ΔU∶ΔU=1,不变。
1 2 1 2
滑动变阻器R 电流表A 电压表V 电压表V 电压表V
2 1 2
P向左滑动 ↓ ↑ ↑ ↓ →
答案:2;不变。
例6.如图所示电路,电源电压保持不变,当开关S闭合时,电流表的示数________,电压表的示数
________。向右移动滑动变阻器R 的滑片P时,电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值将______
2
(均选填“变小”“不变”“变大”)。
图6
解析:原来S闭合前,电流表示数为0,闭合后有示数,故电流表示数变大;闭合前,电压表测的是
电源电压,闭合后测R 电压,所以电压表示数变小; ΔU∶ΔI=R不变。
2 2 2
V V V A
1 2
P向左滑动 U↑ U↓ → I↑
1 2
答案:变大;变小;不变。
例7.如图所示,将滑动变阻器滑片P从某一位置移动到另一位置,则电压表的示数由8V变为6 V,
电流表示数相应由0.4A变为0.6A。那么电源的电压是多少?定值电阻的阻值是多少? (不计温度对电阻
的影响,电源电压保持不变)
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解析:上一章节,我们用列方程的方法解决此类问题,这里我们可以直接用:
,U=U+U=IR+U=0.4A×10Ω+8V=12V。
1 2 1 1 1
答案:12V;10Ω。
3.特殊题型
例8.如图所示,当滑片P向左移动时,A表示数将________,V表示数将________。 (均填“变
大”变小”“不变”)
解析:本题并不是滑动变阻器,滑片滑动时,并不能改变 R 的阻值,仅改变电压表V的测量范围;
2
R→,所以R→,I→,即A表不变;向左移动时电压表V的测量范围变小,所以V表变小。
2
( )→
P向左移动
R→ R→ (R+R)→
1 2 1 2
U→ U↓ (U+U)↓
1 2 1 2
答案:不变;变小。
4.实际应用
例9.思琦家新添了一辆小轿车,听闻甲醛对人体的危害非常严重,因此他设计了如图甲所示的电路
检测甲醛污染指数。已知电源电压恒为3V,R 为60Ω的定值电阻,R为可以感知甲醛污染指数的可变电
0
阻,污染指数在50以下为轻度污染,50-100间为中度污染,100以上为重度污染。由图乙可知:污染指
数越小,电压表示数越_______,且电压表示数为_______V以上时,属于重度污染。
解析:由乙图可知,污染越大,R越小,则总电阻变小,总电流变大,R 上的电压U 变大。100以上
0 0
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的重度污染,则R≤30Ω,则R ≤90Ω,I ≥ A,U≥2V。
总 总 0
答案:大;2。
5.开关断开闭合引起的动态变化
例10.在如图所示的电路中,电源电压保持不变,当开关S由断开到闭合时,正确的判断是( )
A.电压表的示数变小 B.电流表的示数不变
C.电压表与电流表示数的比值不变 D.电压表与电流表示数的比值变小
解析:断开时,电压表测的是电源电压,电流表测的是串联电路总电流;闭合时,此时是只有一个
用电器的简单电路,电压表测的是R的电压也是电源电压,电流表变大;断开时,电压表与电流表的比
值为R和L的总电阻,闭合时电压表与电流表的比值为R的电阻,变小。选D。
电压表V 电流表A V ∶V
断 闭
S断开 U→ R+R
L
S闭合 U→ R
答案:选D。
三、针对演练
1.如图所示,两滑动变阻器的滑片P、P 都向右滑动时,下列说法正确的是( )
1 2
A. L 和L 都变暗 B. L 和L 都变亮
1 2 1 2
C. L 变亮,L 变暗 D. L 变暗,L 变亮
1 2 1 2
2.如图所示的滑动变阻器四种不同接法的电路中,闭合开关后,当滑片向右移动时,电路中灯泡亮度
变亮的是( )
A.(a)图 B.(b)图 C.(c)图 D.(d)图
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3.如图所示的电路中,电源电压保持不变。闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P向右滑动,则下列说
法中正确的是( )
A.总电阻变小 B.电流表的示数变小
C.电压表的示数变大 D.滑动变阻器接人电路中的电阻变小
4.如图所示的电路中,电源电压不变,闭合开关,当滑动变阻器的滑片向右移动时( )
A.电压表示数变大,电流表示数变小,灯泡变暗
B.电压表示数变小,电流表示数变大,灯泡变亮
C.电压表示数变小,电流表示数变小,灯泡变暗
D.电压表示数变大,电流表示数变大,灯泡变亮
第3题图 第4题图 第5题图
5.如图所示的电路中,电源电压为6V且保持不变,定值电阻R的阻值为10Ω,滑动变阻器的最大阻
值为20Ω。闭合开关S,滑动变阻器的滑片P由b端向a端移动的过程中,下列说法中正确的是( )
A.电压表的示数减小 B.电压表示数与电流表示数的比值不变
C.当滑片移至中点时,电压表的示数为2V D.当滑片移至a端时,电流表的示数为0.2 A
6.在如图所示电路中,当闭合开关后,滑动变阻器的滑动片P向右移动时( )
A.电压表示数变大,灯变暗 B.电压表示数变小,灯变亮
C.电流表示数变小,灯变亮 D.电流表示数不变,灯变暗
7.在如图所示的电路中,电源电压不变,闭合开关S,则( )
A.电压表V 的示数将增大 B.电压表V 示数与电压表V 示数的比值将不变
2 1 2
C.电压表V 的示数将减小 D.电压表V 示数与电流表A示数的乘积将变大
1 1
第6题图 第7题图 第8题图
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8.在如图所示的电路中,电源电压保持不变。闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,不变
的是( )
A.电压表V 示数与电压表V 示数的差值
1 2
B.电压表V 示数与电流表A示数的比值
2
C.电压表V 示数与电流表A示数的比值
1
D.电压表V 和电压表V 示数之差与电流表A示数的比值
1 2
9.如图所示,电源电压保持不变。闭合开关S后,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,变大的是(
)
A.电流表A的示数 B.电压表V 的示数
1
C.电压表V 的示数与电流表A示数的比值 D.电压表V 的示数与电流表A示数的比值
1 2
10.在如图所示的电路中,将开关 S闭合,则电流表的示数将_______,电压表的示数将_______(均
选填“变大”“变小”或“不变”)
第9题图 第10题图 第11题图
11.在如图所示的电路中,电源电压保持不变。闭合开关 S,当滑动变阻器的滑片P自左端向中点移
动时,电压表V 的示数将_______,电压表 V 示数的变化值与电流表A示数变化值的比值将_______。
1 2
(均选填“变大”“不变”或“变小”)
参考答案:
1.C 2.B 3.B 4.B 5.B 6.A 7.D 8.D 9.D 10.变大;变大
11.不变;变小
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