思维特训(九)　动态电路(二)

1、.思维特训九动态电路二 |典|例|分|析| 定值电阻与滑动变阻器串联的UI图象例 1上海市第二十四届初中物理竞赛在图9TX1a所示的电路中，电源电压保持不变。将滑动变阻器R的滑片P由a端移到b端，电压表V1、V2的示数与电流表A示数的变化关系图线如图b所示。根据图线可以知道，滑动变阻器R的最大阻值为_，定值电阻R2的阻值为_。 图9TX1解析 由电路图可知，R1、R2与滑动变阻器串联，电压表V1测量R1两端的电压，电压表V2测量滑动变阻器两端的电压。当滑片P由a端移到b端时，滑动变阻器R连入电路的电阻变小，电路中的电流变大。根据欧姆定律可知，R1两端的电压变大，R2两端的电压变大，那么滑动变阻

2、器两端的电压变小，由此可知图象中向下倾斜的线为V2的UI图象，向上倾斜的线为V1的UI图象。当滑片在b端时，滑动变阻器两端的电压为0，U14 V，I1 A，R1的阻值：R14 ，电源电压为UIR1R21 A4 R2。当两电压表的示数相等时，电路中的电流为I0.6 A，根据串联电路中电流特点和欧姆定律可知：滑动变阻器接入电路的电阻RR14 ，电源电压为UIR1RR20.6 A4 4 R2。当滑动变阻器接入电路的电阻最大时，电路中的电流为I0.4 A，电源电压为UIR1R最大R20.4 A4 R最大R2。联立式可得：R22 ，R最大9 。答案 92 动态电路变化范围计算例 2如图9TX2甲所示，电

3、源两端电压恒定，R1、R2均为定值电阻，R0为滑动变阻器。图乙是通过定值电阻R1的电流随其两端电压变化的图象。当开关S1、S2闭合，滑动变阻器的滑片P滑至最左端时，电压表的示数为U1，电流表的示数为I1；当开关S1闭合、S2断开、滑动变阻器的滑片P滑至中点时，电流表的示数为I2；U16 V，R26 ，I1与I2的差值为1.3 A。求：1定值电阻R1的阻值大小。2电流表的示数I1。3滑动变阻器的最大阻值R0。图9TX2答案 1由图象可知：R1两端的电压为U6 V时，电流为I0.5 A，那么定值电阻R1的阻值：R112 。2当开关S1、S2闭合，滑动变阻器的滑片P滑至最左端时，R1与R2并联，电压

4、表测量电源电压，那么UU16 V，由图象可知：此时通过R1的电流为I0.5 A，通过R2的电流为I1 A，那么电流表的示数为I1II0.5 A1 A1.5 A。3当开关S1闭合、S2断开、滑动变阻器的滑片P滑至中点时，滑动变阻器和定值电阻R1串联，I1与I2的差值为1.3 A，那么I2I11.3 A1.5 A1.3 A0.2 A，R1两端的电压：UR1I2R10.2 A12 2.4 V，滑动变阻器两端的电压：U0UUR16 V2.4 V3.6 V，此时滑动变阻器连入电路的阻值：R018 ，滑动变阻器的最大阻值：R02R0218 36 。|思|维|集|训|1在如图9TX3甲所示的电路中，电源电压

5、保持不变，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器。闭合开关S，调节滑动变阻器，将滑片P从最左端滑到最右端，两电压表的示数随电路中电流变化的完好过程图线如图乙所示。那么图9TX3A图线B反映的是电压表V1的示数随电流的变化B改变R1的值，其他条件不变，两条图线一定有交点C改变R1的值，图线B一定与横轴相交，图线A的延长线不一定过坐标原点D滑动变阻器的最大阻值等于R1的阻值2上海市第二十六届“大同中学杯物理竞赛在图9TX4a所示的电路中，电源电压保持不变，R1、R2为定值电阻，R为滑动变阻器，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P从右端滑到左端的过程中，电压表V1、V2的示数随电流表A示数变化的完好图线如图b

6、中图线所示，在图9TX5中能正确反映该过程中电压表V3的示数随电流表A示数变化的完好图线是图9TX4图9TX53在如图9TX6所示的电路中，电源电压恒定，滑片P把变阻器分为RaP5 ，RbP10 两部分，要求当开关S闭合时，c、d 间的电压不得低于开关断开时c、d 间电压的90%，那么电阻Rx的取值范围是图9TX6ARx10 BRx30 CRx10 DRx30 4上海市第二十三届“大同中学杯物理竞赛在图9TX7a所示的电路中，电源电压保持不变，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器。闭合开关S，调节滑动变阻器，将滑动变阻器的滑片P从最左端滑到最右端，两电压表的示数随电路中电流变化的完好过程图线如图b

7、所示。那么图线_选填“甲或“乙是电压表V2的示数随电流变化的图线，滑动变阻器的最大阻值为_。假如将定值电阻R1阻值换为20 ，同样将滑动变阻器的滑片P从最左端滑到最右端，请在图c中画出两电压表的示数随电路中电流变化的完好过程图线。图9TX75在如图9TX8所示的电路中，电阻R14 ，R21 ，R3为滑动变阻器，电源电压为12 V电源电压保持不变。所用的电流表量程是00.6 A，电压表的量程为03 V，在实验过程中，为了使电流表、电压表都不会损坏，那么滑动变阻器接入电路中的电阻至少多大？图9TX86电子琴的部分电路如图9TX9所示，电源电压为15 V保持不变，电阻R19 ，R24.5 ，R31.

8、5 ，滑动变阻器的阻值变化范围为010 。求：电路中电流最小时电压表的示数和电路中的最大电流。图9TX97如图9TX10所示是一个分压电路。图中的负载电阻R1160 ，允许通过的最大电流是0.15 A，电源电压是14 V，电压表的量程为015 V，滑动变阻器上标有“120 0.15 A字样。当滑片P自左向右挪动时，电源电压保持不变，但电压表的示数会发生变化。问：1电阻R1和RAP、RPB中哪一个通过的电流最大？说明理由2滑片P在挪动过程中自A向B，各元件是否平安？通过分析和估算电流加以说明3在不损坏电路元件的前提下，电压表示数的变化范围是多少？图9TX108有一种超薄型电子地磅，其原理如图9T

9、X11甲所示。设电源两端电压U6 V恒定不变，R0为定值电阻，滑动变阻器的总电阻为R50 、总长度为L20 cm，滑片P与托盘相连，开场时滑片位于变阻器最上端A，并能随轻弹簧一起上下滑动。滑动变阻器的电阻与其接入电路的长度成正比；当对地磅施加压力F时，弹簧的长度会缩短弹簧发生弹性形变时，弹力的大小跟弹簧伸长或缩短的长度成正比。滑片向下挪动，电流表示数发生变化，电流表的测量范围是00.6 A。下表是施加的压力F与电流表示数变化的情况：图9TX11压力F/N510310103151032010325103电流表示数I/A0.120.150.20.30.6根据上述条件和表中数据，求：1此地磅的最大称

10、量质量是多少。g取10 N/kg2说明定值电阻R0的作用，并计算R0的值。3当电流表的示数为0.24 A时，地磅上所放物体的质量是多大？4由于图甲所示电路中I与m之间不存在正比关系，造成刻度盘上的刻度不均匀，有同学建议将原理图改为图乙所示，你认为这样改动好不好？请你通过计算分析并简要说明理由。5假设改为图丙所示的电路，可实现电压表的示数U1与地磅上所放物体质量m成正比，因此，刻度是均匀的，请你写出此关系式。详解详析1D解析 滑片在最左端时，R2接入电路的阻值为零，因此此时电压表V2示数为零，由图象可得，图线B反映的是电压表V2的示数随电流的变化，故A选项错误。串联电路起分压作用，因此当R1的值

11、大于R2的最大阻值时，电压表V1和电压表V2的示数一定不会相等，那么两条图线一定没有交点，故B选项错误。因为图线B反映的是电压表V2的示数随电流的变化，因此当R2接入电路的阻值为零时，图线B一定与横轴相交；根据欧姆定律可知，当R一定时，电压与电流成正比，因此图线A的延长线一定过坐标原点，故C选项错误。从图乙中可以看出，电路中电流最小时，滑动变阻器接入电路的阻值最大，并且此时两电压表的示数相等，故滑动变阻器的最大阻值等于R1的阻值，D选项正确。2A解析 由电路图可知，R1、R、R2串联，电压表V1测R1两端的电压，V2测R两端的电压，V3测滑动变阻器R和定值电阻R2两端的电压之和。1将滑动变阻器

12、的滑片P从右端滑到左端的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻变小，根据I可知，电路中的电流变大；根据UIR可知，R1两端的电压变大，故表示电压表V1示数随电流的变化；滑动变阻器R连入电路中的电阻变小，其两端电压变小，故表示电压表V2示数随电流的变化。2当滑片位于最左端时，R1与R2串联，由b图象可知：R1两端的电压U14 V，通过的电流为I10.4 A，那么R110 ；电源电压为UU1I1R24 V0.4 AR2。当滑片位于最右端时，R1、R、R2串联，由图b可知，I20.2 A，R两端的电压为UR3 V，U12 V，那么电源电压为UURU1I2R23 V2 V0.2 AR2。由两式可得：U6 V

13、，R25 。3因电压表V3测R和R2两端的电压之和，所以，当U14 V时，R两端电压为零，V3的示数为UU16 V4 V2 V；当U12 V时，V3的示数为UU16 V2 V4 V。结合选项可知A符合，B、C、D不符合。3D解析 开关断开时，根据串联分压特点可得：UcdUbP10 U。开关S闭合时，c、d间的电压不得低于开关断开时c、d间电压的90%，UcdUcdUU，即开关闭合时，c、d间的电压不得低于U。开关闭合时，RbP与Rx并联，设并联电阻值为RbPx，因并联时c、d间的电压为U，所以3，5RbPx3RbPx5 ，即RbPx ，又因并联电阻值RbPx，即 ， ，20 Rx150 215

14、 Rx，所以Rx30 。4乙20如下图解析 由图可知，定值电阻R1和滑动变阻器R2串联，电流表A测量电路电流，电压表V1测量电阻R1两端电压，电压表V2测量滑动变阻器R2两端电压。1滑片在最左端时，滑动变阻器连入电路的电阻为零，所以电压表V2示数为零。滑片向右滑动过程中，电压表V2示数增大，电流表示数减小。所以图线乙是电压表V2的示数随电流变化的图线。2由图线乙知：滑动变阻器两端最大电压为U24 V，通过的电流为I0.2 A，所以滑动变阻器的最大阻值为R220 。3由图b知，当滑片在最左端时，电压表V1的示数为6 V，V2的示数为零，所以电源电压为6 V。当R120 时，电流表的示数为I左0.

15、3 A。当滑片在最右端时，电流表的示数为I右0.15 A；此时电压表V1的示数为U1I右R10.15 A20 3 V；电压表V2的示数为U2I右R20.15 A20 3 V。根据以上数据分别画出两电压表的示数随电路中电流变化的完好过程图线。5由电路图可知，R1、R2、R3串联，电压表测R1两端的电压，电流表测电路中的电流。电压表的量程为03 V，那么R1两端的电压最大为3 V，为了保护电压表，电路中的最大电流：I0.75 A；又电流表量程是00.6 A，为了保证电路的平安，电路中的最大电流应为0.6 A，此时电路的总阻值：R20 ；那么滑动变阻器的最小阻值为R小RR1R220 4 1 15 。

16、61当两开关都断开，滑片在最右端时，滑动变阻器与三个电阻串联，此时电路总电阻最大，电路电流最小，I0.6 A，电压表测滑动变阻器两端电压，电压表示数：UVIR0.6 A10 6 V。2当滑片在最左端，两个开关都闭合时，三个电阻并联，此时电路总电阻最小，电路电流最大，II1I2I315 A。71由电路图可知，电阻R1与RAP并联后再与RPB串联，根据并联电路中干路电流等于各支路电流之和可知：在三个电阻中，通过干路中电阻RPB的电流最大。2当P自A向B挪动到接近B点时，电路中的总电阻近似等于 R1与RAB并联的电阻，即R 70 。干路中总电流为I0.2 A0.15 A，故当P移近B点时，滑动变阻器

17、的PB部分会烧坏。3设P移到AB间某点时流过PB的电流I恰好等于0.15 A，设AP段电阻为R2，PB段电阻为R3，如下图，那么有：I1R1II1R2，II1R2IRABR2U。将I0.15 A、RAB120 、R1160 、U14 V代入两式，可解出I10.05 A；所以U1I1R10.05 A160 8 V，故电压表示数的变化范围是08 V。81当电流表的示数为0.6 A时，所称量物体的质量最大，由表格数据可知，最大压力F25103 N，由于程度面上物体的压力和自身的重力相等，那么所称量物体的最大重力：GF25103 N，最大质量：m2.5103 kg。2当滑动变阻器接入电路中的电阻减小时

18、，电路中的电流变大，电流表有烧坏的可能，那么定值电阻R0的作用是保护电路。R0的阻值：R010 。3当电流表的示数为0.24 A时，电路中的总电阻：R总25 ，滑动变阻器接入电路中的电阻：R滑R总R025 10 15 ，滑动变阻器的总电阻为R50 、总长度为L20 cm，那么滑片下移的间隔 ：lLL20 cm20 cm14 cm，由于弹簧发生弹性形变时，弹力的大小跟弹簧伸长或缩短的长度成正比，且弹簧下移L20 cm时，F25103 N，那么，即，此时地磅上所放物体的重力：GF17.5103 N，地磅上所放物体的质量：m1.75103 kg。4地磅上所放物体的质量是m时，对磅秤的压力：F压Gmg，滑片下移的间隔 ：lL，滑动变阻器接入电路中的电阻：R