专题33 开关(闭合)(断开)动态电路分析问题

专题三十三：开关通（闭合人断（断开）动态电路分析问题考点扫描☆名师点拨一、 考点解析动态电路分析是初中物理电学中的重点内容。动态电路分析只涉及到串并联电路（电源电压保持不变）。所谓动态电路是指对一个通常含有电源、滑动变阻器、开关、电流和电压表等电器元件的电路，通过改变变阻器接入电路的阻值或开关的通断等形式来改变电路的连接方式，进而改变电路中的总电阻、电流、电压的大小。中考物理中，动态电路分析主要以选择题和计算题形式出现。主要分为三种类型：（1）滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起电路中电学物理量的变化；（2）开关的断开或闭合引起电路中电学物理量的变化；（3）其他电学量发生变化或客观因素引起电路中电学物理量的变化。具体来说，就是要弄清电阻之间是串联还是并联或两者皆有；所给的电表是测量干路的电流（或电压）还是支路中的电流（或电压）等。解答此类问题需要注意一下问题：电流表的电阻非常小，在电路中相当于导线，可看作短路。电压表的电阻非常大，在电路中相当于断路（开路），即在分析此类问题时可先将电压表放在一边，暂不考虑。基本思想：明确电路中的变量和不变量，首先确定不变的物理量（如电源的电压、各定值电阻，小灯泡的电阻以及小灯泡的额定电压和额定功率），然后根据相关的规律去分析其它量的变化。4•解题思路：总体遵循“先局部-再整体-再局部”的思路，具体说来：①由某个电阻或开头的变化分析总电阻的变化（局部）；②根据欧姆定律，由总电阻的变化分析总电流的变化（整体）；③由总电流的变化，根据欧姆定律和电路和串、并联规律分析各支路的电压、电流的变化（局部）。开关通（闭合）、断（断开）动态电路分析电路中开关闭合或断开，电路中物理量发生变化。开关通断变化的是电路中元件的接入和退出，元件的变化会引起电路物理量的变化。分析此类动态电路，要看清开关通断后元件是如何发生变化的，然后再进一步分析物理量的变化。二、 考点复习1•定义：用导线将电源、用电器、开关连接起来组成的电流路径叫电路。常见的电路状态有：通路、开路、短路。2•电路串联：把元件逐个顺次连接起来的电路叫串联；电路中只有一条电流路径，一处段开所有用电器都停止工作。3•电路并联：把元件并列的连接起来的电路；电路中的电流路径至少有两条，各支路中的元件独立工作，互不影响。如：家庭中所有用电器的连接都是并联。识别电路串、并联的常用方法⑴电流分析法：在识别电路时，电流：电源正极一各用电器一电源负极，若途中不分流用电器串联；若电流在某一处分流，每条支路只有一个用电器，这些用电器并联；若每条支路不只一个用电器，这时电路有串有并，叫混联电路。⑵断开法：去掉任意一个用电器，若另一个用电器也不工作，则这两个用电器串联；若另一个用电器不受影响仍然工作则这两个用电器为并联。⑶节点法：在识别电路时，不论导线有多长，只要其间没有用电器或电源，则导线的两端点都可看成同一点，从而找出各用电器的共同点。电流⑴串联电路中电流特点：电路中各处电流都相等；表达式为：1=1=1=…=1。1 2 n⑵并联电路中电流特点:在并联电路中,干路中的电流等于各支路电流之和。表达式为：1=1+1+…+1。1 2 n电压串联电路中，各用电器两端电压相加等于干路总电压并联电路中，各用电器两端电压都相等电阻并联电路中的总电阻比并联的每个电阻都小在任何一个电路(无论该电路是串联还是并联或两者皆有)中，总电阻随电路中某一个电阻的增大而增大，随某一个电阻的减小而减小。考点剖析☆聚焦高频高频考点：开关通断的动态电路分析【典例】(2017•益阳)如图所示的电路中，闭合开关S「S，电流表、灯泡L和L均能正常工作。则下列说法正确的是()。

开关S闭合，S断开，电源外部电流流向为a-b-c-d；12开关S、S都闭合，灯泡L和L并联；1212开关S、S都闭合，通过灯泡L的电流一定大于通过灯泡L的电流；1212闭合S、S中任意一个开关，都会有灯泡发光12【考查角度】动态电路分析。［解析】由电路图可知，开关181闭合，逐断开，电源外部电流流向为d-tT—%敌崔錯谋；由电路图可知，用存开关£彌屁，J与"首首和连、慝罐和连，两灯是并联的，敌B正确；开关昂、址都闭合，g与“弄联，由于不血道两灯迪的情猊，不齟判断通辻灯?的电就与通过灯海“电流的关系，故（：錯谴1；开关Si在干路上'控制所有用电器，开关员控制灯泡—敌只闭存员‘灯迪"发光，昂、逐都闭存"两为■范都发光，只斑合&的两灯泡都不发光，敌D错谯:口【答案】B。考点过关☆专项突破定值电阻R定值电阻Ri=150Q、Rj300Q。闭合开关S后，电流表A的示数1.（2017•益阳）如图所示的电路中,为5mA。求:1）电阻R两端的电压为多少？1）12）电流表A的示数为多少？2）电路工作5min，R产生的焦耳热是多少？1考查角度】动态电路分析、欧姆定律应用、焦耳定律。【解析】由电路图可知，R与R并联，电流表A测干路电流，电流表A测R支路的电流；（1）因并12122联电路中各支路两端的电压相等，所以，由IU可得，电阻R两端的电压：U=U=IR=5X10一3AX30011222R

Q=1.5V;(2)通过R的电流：i=U=丄5匕=001A=10mA,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,1R1500 '1所以，电流表A的示数：I=I+I=10mA+5mA=15mA；(3)电路工作5min，R产生的焦耳热：Q=I2Rt=1121111(0.01A)2X150QX5X60s=4.5Jo【答案】(1)1.5V;(2)15mA;(3)是4.5J。学科#网(2017•衡阳)如图所示，闭合开关后两灯均能发光，则()。甲为电流表，乙为电压表；B.甲为电压表，乙为电流表；C•甲、乙均为电流表； D•甲、乙均为电压表【考查角度】动态电路分析、电路连接。【解析】由图可知，甲表是与灯并联，所以应该是电压表;乙表是在干路上与电源串联，只能是电流表，这样才能使两个灯都发光。【答案】Bo(2017•龙东)如图所示的电路中，若同时闭合开关S和S、断开S，电阻R与R是 的；若1 3 2 1 2只闭合开关S，电阻R和R是 的。(均选填“串联”或“并联”)212【考查角度】动态电路分析、电路连接。【籌析】若河时而合开关$族鸟、断开龟则电流只有两条路径：正桩―禹―禺T费桩7正粧―冷―局—昌—贞粧，故禹・堆井联；若只而合开关氐电流只有一条路径：正桩―局―耳―兄一费桩"因此骂、亞年联口【答案】并联、串联。(2017•广东)如题图所示电路中，电源电压为4.5V,L、L是小灯泡，当开关S闭合时，电压表12的示数为1.5V，忽略温度对灯丝电阻的影响，则()。L两端的电压为1.5V；2L两端的电压为1.5V；L与L的灯丝电阻之比为2：112

通过L与L的电流之比为1：212【考查角度】动态电路分析、电路计算。【解析】由题图可以看出，S闭合后灯泡L、L属于串联，电压表V测量的是L两端电压，因为电压121表的示数为1.5V，故小灯泡L两端电压是4.5V-1.5V=3V；因为两个小灯泡是串联，故通过它们的电流相同，2根据公式r=U得到：R=U丄=U=竺=1I RIUU 3V2222【答案】B。（2017•吉林）如图所示，电源电压保持不变，当开关S由断开到闭合时，电路中（）。电流表的示数变大，小灯泡变亮电流表的示数变小，小灯泡变亮电压表的示数变小，小灯泡不亮电压表的示数变大，小灯泡不亮【考查角度】动态电路分析。【解析】由圏可知，开关斯开，走值电阻和灯翹半联总电阻讐于二寿5;开关闭4灯泡较戀路，灯泡不亮；电路只有一个龙值电祖"惡电阻变，卜；因电源电压不更，所叹惡电流更Jt,也就是电流莊示数虽正确答案是口口【答案】D。6.）。A.电流表示数不变，电压表无示数；6.）。A.电流表示数不变，电压表无示数；B.电流表示数增大，电压表有示数;C.电流表示数减小，电压表有示数；D.电流表示数增大，电压表无示数考查角度】动态电路分析。【解析】闭合S之前，电流表测量R上的电流，7U，闭合S之后，电流表测量干路上的总电流，2 1 I=一 21R1「UU，所以电流表示数变大；闭合S之后，电压表测量的是上R的电压，所以有示数。故正确答案I= + 2 22RR12是B。【答案】Bo7.(2017眉山)如图所示，电源电压为6V且保持不变，Rq=30Q，滑动变阻器的规格为“20Q、1A”电流表的量程为“0—0.6A”小灯泡上标有“3V、1.5W”字样。不考虑灯丝电阻变化，并保证电路安全，则()oA.当S闭合，S］、S2都断开时，滑动变阻器接入电路的阻值范围是4Q—20Q;B当S闭合，S］、S2都断开时，电路消耗最大功率是3.6W;当S、S］、S2都闭合时，电路消耗的总功率最小值为2.4W;当S、S］、S2都闭合时，滑动变阻器接入电路的最小阻值是15Q【考查角度】动态电路分析。【解析】(1)S闭台，昂、电都断开，潸动变阻器与灯泡串联-粮据潸动变阻器的规幣和旣姆走评可知潸动更阻需接入电路的祖值葩罔；(2)3馬4盼屍都断开，潸动变阻器芍L半联，樨据F=5卓捋电路消耗最九功準；(3)乳盼屍都闭挣"潸动变阻器与附井联，癸使电路消耗的惡功率最申.則潸动变祖器的怛值疑女，据此求捋流经潸动变阻器的电流，商附的支路上的电流5为干路上的电流，龍石利用F=€I卿电路渭耗的总功率最亦值；(4)乩头甩都馬合，潸动更阻器月附莽联，当电路消耗的总功率最大时，粮据电流莊的量裁确走干路中的电流，利用R斗彌电路中的農电阻，能后可乘宥动变阻器接入电路的阻值口【答案】A、S闭合，S］、S2都断开，滑动变阻器与灯泡串联。由P= 可得，小灯泡电阻R= = =6Q,L由P=UI可得小灯泡正常发光时的电流：1吉|中耳学-0.5A,当电路中电流最大时，电阻最小，则滑动变阻器接入电路的最小阻值：R小二耳更二寮”=6Q；滑动变阻器的规格为“20Q、lA”则最大阻值R大=20Q，故滑动变阻器接入电路的阻值范围是6Q_20大Q；故A错误。

B、S闭合，、S都断开，滑动变阻器与L串联，电阻最小时电流最大，其最大电流：12=6V

最大莎石忑=0.5A，电路消耗最大功率=6V

最大莎石忑=0.5A，最大最大C、S、S]、S都闭合，滑动变阻器与R并联，通过R的电流：I]=#L=¥^=0.2A,当滑动变阻器的阻值最大时，此支路上的电流最小，则l2=g^=^y=0.3A,则干路上的电流1最小=Ii+I2=0.2A+0.3A=0.5A,电路消耗的总功率最小值P=UI=6VX0.5A=3W，故C错误。最小最小由电流春的童程可知，干路中的最电流为0&A,则电路渭耗的总功準最Jt,电路中的惡电阻R沪半才冷=10込猜动变昨与B„并联，则盘=話■盘，单誌厂佥盘，解得R尸1弧；故D正确口故选Du&(2017・丽水)如图所示电路中，R的阻值为4Q，当开关S和S都闭合时，电流表示数为3A；当只闭合S时，电流表示数为2A,下列说法正确的是()。2A.电源电压为6V；B.S和S都闭合时，R消耗的功率为18W；122C.R的阻值为1Q；D.只闭合S时，电路消耗的总功率为24W22【考查角度】动态电路分析、功率及其计算。【解析】(1)当开关S、S均闭合时，电路为R的简单电路，电流表测电路中的电流，根据欧姆定律121求出电源的电压。S和S都闭合时，电路为R的简单电路，R消耗的功率为零。1212只闭合时，两电阻串联，电流表测电路中的电流，根据欧姆定律求出电路中的总电阻，利用电阻的串联求出电阻R阻值。只闭合时，根据P=UI求出此时消耗的总功率。解答：A:当开关S、S均闭合时，电路为R的简单电路，电流表测电路中的电流，示数为3A;由/121

可得，电源的电压：U=IR=3AX4Q=12V；故A错误。11B：只闭合打时，两电阻串联，电流表测电路中的电流'示数为2A;由i=UR可得，电路中的总电阻U12V2AU12V2A=6。；因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电阻R?阻值：只2=只-R=6Q-40=20,故B错误。C:S和S都闭合时，电路为R的简单电路，R消耗的功率为零；故C错误。1212D:只闭合时，电流为2A,电路消耗的总功率：P=U^=12VX2A=24W，故D正确。【答案】Do(2017•威海)某生态园设计了模拟日光和自动调温系烧，实现照明、保温和加热的功能，其原理如图所示，电源电压恒为220V，叫和R2是两个电热丝(不考虑温度对电阻的影响)，R2=30Q，L是标有“220V160W”的照明灯泡，白天有日光的时候，只开启该系统的保温功能并连续工作10h，此时叫与R2的电功率之比为1：3,晚上温度较低的时候，需开启加热和照明功能。灯泡正常发光此状态下系统也需连续工作10h，q=1.8X107J/mq=1.8X107J/m3,请解答下列问题:沼气(2)若一天中工作的20h内电热丝放出的热量完全由该生态园自产的沼气提供，其热效率为50%,则每天需要完全燃烧多少m3的沼气？【考查角度】动态电路分析、焦耳定律。［解析】(1)由电珞图录析电路的工柞戟劭耳天保温找态时，Rz伞联，晚上加鹅时L与Hi弄联;由®天工作时两电阻功率计算出M的阻也再计算晚上时Ki电功率,从而捋到晚上工作时电珞的厲功率；(2)由尸=¥计算®天保漂的惡捕率，曲Q二W二Pt计算一天内电独蜓救出的甦由褐吃豉率和Q=q¥计尊需要熔烧詔吃的由题知，白天有日光时，系统处于保温状态，灯泡不工作，此时两开关应断开，两电阻R、R串联，总电阻最大，总功率最小；由串联电路的特点可知，通过两电阻的电流相等，且R与R的电功率之比为1：3,由P=I2R可得：12P= =R=1，由题知R=300，所以R=100;晚上系统处于加热状态，且灯泡正常工作，由电路图P21迟竹3 2 1

可知，此时两开关应都闭合，灯泡L与R并联；1由并联电路的特点可知，此时U=U=220V，且灯泡正常工作，所以R的功率:11eU2 eU2 (220V)2P= =1 R1001=48400所以晚上工作电路的总功率：P严额+P1'=160W+4840W=5000W；曲年联电珞的特点和尸=兰町禅，白天舉毙在保淒状态时电鹉薙的惡功率:RU2耐+町(220U2耐+町(220n110Q+30Q=1210JF由题可知白甘晚上承毙的工作时阿和河，则一天内电塾埜敘出的塾量:Q二W二P,叶”砂匚(P,+卩砂)t=X10X3600s=2.178X10^?由詔吃熾烧的衲豉率为邮可得：50%Qa=Qp由QpV可需需長熾烧器吃的帖：買=鱼=_^_=一 =斗沁q50%^ 50%x1.8x10;J/j™j【答案】⑴晚上工作时电路的总功率是5000W；(2)每天需要完全燃烧24.2m3的沼气。(2017・遵义)有一种挂式电热水器内部简化电路如图所示，该热水器设有高、中、低三档，已知电热丝R=55Q，高档加热功率为1100W,电热转化效率为80%，水的比热容为4.2X103j/kg・°C)。求:将2kg水从20C加热到75C需要吸收多少热量；用高档将2kg水从20C加热到75C需要多少时间;只闭合S、S时，电热水器的电功率是多少。2考查角度】动态电路分析、电热计算。【分析】(1)知道水的质量、