專題33 開關(guān)(閉合)(斷開)動態(tài)電路分析問題

專題三十三：開關(guān)通（閉合人斷（斷開）動態(tài)電路分析問題考點(diǎn)掃描☆名師點(diǎn)撥一、 考點(diǎn)解析動態(tài)電路分析是初中物理電學(xué)中的重點(diǎn)內(nèi)容。動態(tài)電路分析只涉及到串并聯(lián)電路（電源電壓保持不變）。所謂動態(tài)電路是指對一個通常含有電源、滑動變阻器、開關(guān)、電流和電壓表等電器元件的電路，通過改變變阻器接入電路的阻值或開關(guān)的通斷等形式來改變電路的連接方式，進(jìn)而改變電路中的總電阻、電流、電壓的大小。中考物理中，動態(tài)電路分析主要以選擇題和計算題形式出現(xiàn)。主要分為三種類型：（1）滑動變阻器的滑片P的位置的變化引起電路中電學(xué)物理量的變化；（2）開關(guān)的斷開或閉合引起電路中電學(xué)物理量的變化；（3）其他電學(xué)量發(fā)生變化或客觀因素引起電路中電學(xué)物理量的變化。具體來說，就是要弄清電阻之間是串聯(lián)還是并聯(lián)或兩者皆有；所給的電表是測量干路的電流（或電壓）還是支路中的電流（或電壓）等。解答此類問題需要注意一下問題：電流表的電阻非常小，在電路中相當(dāng)于導(dǎo)線，可看作短路。電壓表的電阻非常大，在電路中相當(dāng)于斷路（開路），即在分析此類問題時可先將電壓表放在一邊，暫不考慮?；舅枷耄好鞔_電路中的變量和不變量，首先確定不變的物理量（如電源的電壓、各定值電阻，小燈泡的電阻以及小燈泡的額定電壓和額定功率），然后根據(jù)相關(guān)的規(guī)律去分析其它量的變化。4?解題思路：總體遵循“先局部-再整體-再局部”的思路，具體說來：①由某個電阻或開頭的變化分析總電阻的變化（局部）；②根據(jù)歐姆定律，由總電阻的變化分析總電流的變化（整體）；③由總電流的變化，根據(jù)歐姆定律和電路和串、并聯(lián)規(guī)律分析各支路的電壓、電流的變化（局部）。開關(guān)通（閉合）、斷（斷開）動態(tài)電路分析電路中開關(guān)閉合或斷開，電路中物理量發(fā)生變化。開關(guān)通斷變化的是電路中元件的接入和退出，元件的變化會引起電路物理量的變化。分析此類動態(tài)電路，要看清開關(guān)通斷后元件是如何發(fā)生變化的，然后再進(jìn)一步分析物理量的變化。二、 考點(diǎn)復(fù)習(xí)1?定義：用導(dǎo)線將電源、用電器、開關(guān)連接起來組成的電流路徑叫電路。常見的電路狀態(tài)有：通路、開路、短路。2?電路串聯(lián)：把元件逐個順次連接起來的電路叫串聯(lián)；電路中只有一條電流路徑，一處段開所有用電器都停止工作。3?電路并聯(lián)：把元件并列的連接起來的電路；電路中的電流路徑至少有兩條，各支路中的元件獨(dú)立工作，互不影響。如：家庭中所有用電器的連接都是并聯(lián)。識別電路串、并聯(lián)的常用方法⑴電流分析法：在識別電路時，電流：電源正極一各用電器一電源負(fù)極，若途中不分流用電器串聯(lián)；若電流在某一處分流，每條支路只有一個用電器，這些用電器并聯(lián)；若每條支路不只一個用電器，這時電路有串有并，叫混聯(lián)電路。⑵斷開法：去掉任意一個用電器，若另一個用電器也不工作，則這兩個用電器串聯(lián)；若另一個用電器不受影響仍然工作則這兩個用電器為并聯(lián)。⑶節(jié)點(diǎn)法：在識別電路時，不論導(dǎo)線有多長，只要其間沒有用電器或電源，則導(dǎo)線的兩端點(diǎn)都可看成同一點(diǎn)，從而找出各用電器的共同點(diǎn)。電流⑴串聯(lián)電路中電流特點(diǎn)：電路中各處電流都相等；表達(dá)式為：1=1=1=…=1。1 2 n⑵并聯(lián)電路中電流特點(diǎn):在并聯(lián)電路中,干路中的電流等于各支路電流之和。表達(dá)式為：1=1+1+…+1。1 2 n電壓串聯(lián)電路中，各用電器兩端電壓相加等于干路總電壓并聯(lián)電路中，各用電器兩端電壓都相等電阻并聯(lián)電路中的總電阻比并聯(lián)的每個電阻都小在任何一個電路(無論該電路是串聯(lián)還是并聯(lián)或兩者皆有)中，總電阻隨電路中某一個電阻的增大而增大，隨某一個電阻的減小而減小?？键c(diǎn)剖析☆聚焦高頻高頻考點(diǎn)：開關(guān)通斷的動態(tài)電路分析【典例】(2017?益陽)如圖所示的電路中，閉合開關(guān)S「S，電流表、燈泡L和L均能正常工作。則下列說法正確的是()。

開關(guān)S閉合，S斷開，電源外部電流流向為a-b-c-d；12開關(guān)S、S都閉合，燈泡L和L并聯(lián)；1212開關(guān)S、S都閉合，通過燈泡L的電流一定大于通過燈泡L的電流；1212閉合S、S中任意一個開關(guān)，都會有燈泡發(fā)光12【考查角度】動態(tài)電路分析。［解析】由電路圖可知，開關(guān)181閉合，逐斷開，電源外部電流流向為d-tT—%敵崔錯謀；由電路圖可知，用存開關(guān)￡彌屁，J與"首首和連、慝罐和連，兩燈是并聯(lián)的，敵B正確；開關(guān)昂、址都閉合，g與“弄聯(lián)，由于不血道兩燈迪的情猊，不齟判斷通辻燈?的電就與通過燈?！半娏鞯年P(guān)系，故（：錯譴1；開關(guān)Si在干路上'控制所有用電器，開關(guān)員控制燈泡—敵只閉存員‘燈迪"發(fā)光，昂、逐都閉存"兩為■范都發(fā)光，只斑合&的兩燈泡都不發(fā)光，敵D錯譙:口【答案】B?？键c(diǎn)過關(guān)☆專項突破定值電阻R定值電阻Ri=150Q、Rj300Q。閉合開關(guān)S后，電流表A的示數(shù)1.（2017?益陽）如圖所示的電路中,為5mA。求:1）電阻R兩端的電壓為多少？1）12）電流表A的示數(shù)為多少？2）電路工作5min，R產(chǎn)生的焦耳熱是多少？1考查角度】動態(tài)電路分析、歐姆定律應(yīng)用、焦耳定律。【解析】由電路圖可知，R與R并聯(lián)，電流表A測干路電流，電流表A測R支路的電流；（1）因并12122聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，所以，由IU可得，電阻R兩端的電壓：U=U=IR=5X10一3AX30011222R

Q=1.5V;(2)通過R的電流：i=U=丄5匕=001A=10mA,因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和,1R1500 '1所以，電流表A的示數(shù)：I=I+I=10mA+5mA=15mA；(3)電路工作5min，R產(chǎn)生的焦耳熱：Q=I2Rt=1121111(0.01A)2X150QX5X60s=4.5Jo【答案】(1)1.5V;(2)15mA;(3)是4.5J。學(xué)科#網(wǎng)(2017?衡陽)如圖所示，閉合開關(guān)后兩燈均能發(fā)光，則()。甲為電流表，乙為電壓表；B.甲為電壓表，乙為電流表；C?甲、乙均為電流表； D?甲、乙均為電壓表【考查角度】動態(tài)電路分析、電路連接?！窘馕觥坑蓤D可知，甲表是與燈并聯(lián)，所以應(yīng)該是電壓表;乙表是在干路上與電源串聯(lián)，只能是電流表，這樣才能使兩個燈都發(fā)光。【答案】Bo(2017?龍東)如圖所示的電路中，若同時閉合開關(guān)S和S、斷開S，電阻R與R是 的；若1 3 2 1 2只閉合開關(guān)S，電阻R和R是 的。(均選填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)212【考查角度】動態(tài)電路分析、電路連接?！净I析】若河時而合開關(guān)$族鳥、斷開龜則電流只有兩條路徑：正樁―禹―禺T費(fèi)樁7正粧―冷―局—昌—貞粧，故禹?堆井聯(lián)；若只而合開關(guān)氐電流只有一條路徑：正樁―局―耳―兄一費(fèi)樁"因此罵、亞年聯(lián)口【答案】并聯(lián)、串聯(lián)。(2017?廣東)如題圖所示電路中，電源電壓為4.5V,L、L是小燈泡，當(dāng)開關(guān)S閉合時，電壓表12的示數(shù)為1.5V，忽略溫度對燈絲電阻的影響，則()。L兩端的電壓為1.5V；2L兩端的電壓為1.5V；L與L的燈絲電阻之比為2：112

通過L與L的電流之比為1：212【考查角度】動態(tài)電路分析、電路計算?！窘馕觥坑深}圖可以看出，S閉合后燈泡L、L屬于串聯(lián)，電壓表V測量的是L兩端電壓，因為電壓121表的示數(shù)為1.5V，故小燈泡L兩端電壓是4.5V-1.5V=3V；因為兩個小燈泡是串聯(lián)，故通過它們的電流相同，2根據(jù)公式r=U得到：R=U丄=U=竺=1I RIUU 3V2222【答案】B。（2017?吉林）如圖所示，電源電壓保持不變，當(dāng)開關(guān)S由斷開到閉合時，電路中（）。電流表的示數(shù)變大，小燈泡變亮電流表的示數(shù)變小，小燈泡變亮電壓表的示數(shù)變小，小燈泡不亮電壓表的示數(shù)變大，小燈泡不亮【考查角度】動態(tài)電路分析。【解析】由圏可知，開關(guān)斯開，走值電阻和燈翹半聯(lián)總電阻讐于二壽5;開關(guān)閉4燈泡較戀路，燈泡不亮；電路只有一個龍值電祖"惡電阻變，卜；因電源電壓不更，所嘆惡電流更Jt,也就是電流莊示數(shù)雖正確答案是口口【答案】D。6.）。A.電流表示數(shù)不變，電壓表無示數(shù)；6.）。A.電流表示數(shù)不變，電壓表無示數(shù)；B.電流表示數(shù)增大，電壓表有示數(shù);C.電流表示數(shù)減小，電壓表有示數(shù)；D.電流表示數(shù)增大，電壓表無示數(shù)考查角度】動態(tài)電路分析?！窘馕觥块]合S之前，電流表測量R上的電流，7U，閉合S之后，電流表測量干路上的總電流，2 1 I=一 21R1「UU，所以電流表示數(shù)變大；閉合S之后，電壓表測量的是上R的電壓，所以有示數(shù)。故正確答案I= + 2 22RR12是B?！敬鸢浮緽o7.(2017眉山)如圖所示，電源電壓為6V且保持不變，Rq=30Q，滑動變阻器的規(guī)格為“20Q、1A”電流表的量程為“0—0.6A”小燈泡上標(biāo)有“3V、1.5W”字樣。不考慮燈絲電阻變化，并保證電路安全，則()oA.當(dāng)S閉合，S］、S2都斷開時，滑動變阻器接入電路的阻值范圍是4Q—20Q;B當(dāng)S閉合，S］、S2都斷開時，電路消耗最大功率是3.6W;當(dāng)S、S］、S2都閉合時，電路消耗的總功率最小值為2.4W;當(dāng)S、S］、S2都閉合時，滑動變阻器接入電路的最小阻值是15Q【考查角度】動態(tài)電路分析。【解析】(1)S閉臺，昂、電都斷開，潸動變阻器與燈泡串聯(lián)-糧據(jù)潸動變阻器的規(guī)幣和旣姆走評可知潸動更阻需接入電路的祖值葩罔；(2)3馬4盼屍都斷開，潸動變阻器芍L半聯(lián)，樨?fù)?jù)F=5卓捋電路消耗最九功準(zhǔn)；(3)乳盼屍都閉掙"潸動變阻器與附井聯(lián)，癸使電路消耗的惡功率最申.則潸動變祖器的怛值疑女，據(jù)此求捋流經(jīng)潸動變阻器的電流，商附的支路上的電流5為干路上的電流，龍石利用F=€I卿電路渭耗的總功率最亦值；(4)乩頭甩都馬合，潸動更阻器月附莽聯(lián)，當(dāng)電路消耗的總功率最大時，糧據(jù)電流莊的量裁確走干路中的電流，利用R斗彌電路中的農(nóng)電阻，能后可乘宥動變阻器接入電路的阻值口【答案】A、S閉合，S］、S2都斷開，滑動變阻器與燈泡串聯(lián)。由P= 可得，小燈泡電阻R= = =6Q,L由P=UI可得小燈泡正常發(fā)光時的電流：1吉|中耳學(xué)-0.5A,當(dāng)電路中電流最大時，電阻最小，則滑動變阻器接入電路的最小阻值：R小二耳更二寮”=6Q；滑動變阻器的規(guī)格為“20Q、lA”則最大阻值R大=20Q，故滑動變阻器接入電路的阻值范圍是6Q_20大Q；故A錯誤。

B、S閉合，、S都斷開，滑動變阻器與L串聯(lián)，電阻最小時電流最大，其最大電流：12=6V

最大莎石忑=0.5A，電路消耗最大功率=6V

最大莎石忑=0.5A，最大最大C、S、S]、S都閉合，滑動變阻器與R并聯(lián)，通過R的電流：I]=#L=￥^=0.2A,當(dāng)滑動變阻器的阻值最大時，此支路上的電流最小，則l2=g^=^y=0.3A,則干路上的電流1最小=Ii+I2=0.2A+0.3A=0.5A,電路消耗的總功率最小值P=UI=6VX0.5A=3W，故C錯誤。最小最小由電流春的童程可知，干路中的最電流為0&A,則電路渭耗的總功準(zhǔn)最Jt,電路中的惡電阻R滬半才冷=10込猜動變昨與B?并聯(lián)，則盤=話■盤，單誌廠僉盤，解得R尸1??；故D正確口故選Du&(2017?麗水)如圖所示電路中，R的阻值為4Q，當(dāng)開關(guān)S和S都閉合時，電流表示數(shù)為3A；當(dāng)只閉合S時，電流表示數(shù)為2A,下列說法正確的是()。2A.電源電壓為6V；B.S和S都閉合時，R消耗的功率為18W；122C.R的阻值為1Q；D.只閉合S時，電路消耗的總功率為24W22【考查角度】動態(tài)電路分析、功率及其計算?！窘馕觥?1)當(dāng)開關(guān)S、S均閉合時，電路為R的簡單電路，電流表測電路中的電流，根據(jù)歐姆定律121求出電源的電壓。S和S都閉合時，電路為R的簡單電路，R消耗的功率為零。1212只閉合時，兩電阻串聯(lián)，電流表測電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出電阻R阻值。只閉合時，根據(jù)P=UI求出此時消耗的總功率。解答：A:當(dāng)開關(guān)S、S均閉合時，電路為R的簡單電路，電流表測電路中的電流，示數(shù)為3A;由/121

可得，電源的電壓：U=IR=3AX4Q=12V；故A錯誤。11B：只閉合打時，兩電阻串聯(lián)，電流表測電路中的電流'示數(shù)為2A;由i=UR可得，電路中的總電阻U12V2AU12V2A=6。；因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以，電阻R?阻值：只2=只-R=6Q-40=20,故B錯誤。C:S和S都閉合時，電路為R的簡單電路，R消耗的功率為零；故C錯誤。1212D:只閉合時，電流為2A,電路消耗的總功率：P=U^=12VX2A=24W，故D正確?！敬鸢浮緿o(2017?威海)某生態(tài)園設(shè)計了模擬日光和自動調(diào)溫系燒，實現(xiàn)照明、保溫和加熱的功能，其原理如圖所示，電源電壓恒為220V，叫和R2是兩個電熱絲(不考慮溫度對電阻的影響)，R2=30Q，L是標(biāo)有“220V160W”的照明燈泡，白天有日光的時候，只開啟該系統(tǒng)的保溫功能并連續(xù)工作10h，此時叫與R2的電功率之比為1：3,晚上溫度較低的時候，需開啟加熱和照明功能。燈泡正常發(fā)光此狀態(tài)下系統(tǒng)也需連續(xù)工作10h，q=1.8X107J/mq=1.8X107J/m3,請解答下列問題:沼氣(2)若一天中工作的20h內(nèi)電熱絲放出的熱量完全由該生態(tài)園自產(chǎn)的沼氣提供，其熱效率為50%,則每天需要完全燃燒多少m3的沼氣？【考查角度】動態(tài)電路分析、焦耳定律。［解析】(1)由電珞圖錄析電路的工柞戟劭耳天保溫找態(tài)時，Rz傘聯(lián)，晚上加鵝時L與Hi弄聯(lián);由?天工作時兩電阻功率計算出M的阻也再計算晚上時Ki電功率,從而捋到晚上工作時電珞的厲功率；(2)由尸=￥計算?天保漂的惡捕率，曲Q二W二Pt計算一天內(nèi)電獨(dú)蜓救出的甦由褐吃豉率和Q=q￥計尊需要熔燒詔吃的由題知，白天有日光時，系統(tǒng)處于保溫狀態(tài)，燈泡不工作，此時兩開關(guān)應(yīng)斷開，兩電阻R、R串聯(lián)，總電阻最大，總功率最?。挥纱?lián)電路的特點(diǎn)可知，通過兩電阻的電流相等，且R與R的電功率之比為1：3,由P=I2R可得：12P= =R=1，由題知R=300，所以R=100;晚上系統(tǒng)處于加熱狀態(tài)，且燈泡正常工作，由電路圖P21遲竹3 2 1

可知，此時兩開關(guān)應(yīng)都閉合，燈泡L與R并聯(lián)；1由并聯(lián)電路的特點(diǎn)可知，此時U=U=220V，且燈泡正常工作，所以R的功率:11eU2 eU2 (220V)2P= =1 R1001=48400所以晚上工作電路的總功率：P嚴(yán)額+P1'=160W+4840W=5000W；曲年聯(lián)電珞的特點(diǎn)和尸=蘭町禪，白天舉斃在保淒狀態(tài)時電鵡薙的惡功率:RU2耐+町(220U2耐+町(220n110Q+30Q=1210JF由題可知白甘晚上承斃的工作時阿和河，則一天內(nèi)電塾埜敘出的塾量:Q二W二P,葉”砂匚(P,+卩砂)t=X10X3600s=2.178X10^?由詔吃熾燒的衲豉率為郵可得：50%Qa=Qp由QpV可需需長熾燒器吃的帖：買=魚=_^_=一 =斗沁q50%^ 50%x1.8x10;J/j?j【答案】⑴晚上工作時電路的總功率是5000W；(2)每天需要完全燃燒24.2m3的沼氣。(2017?遵義)有一種掛式電熱水器內(nèi)部簡化電路如圖所示，該熱水器設(shè)有高、中、低三檔，已知電熱絲R=55Q，高檔加熱功率為1100W,電熱轉(zhuǎn)化效率為80%，水的比熱容為4.2X103j/kg?°C)。求:將2kg水從20C加熱到75C需要吸收多少熱量；用高檔將2kg水從20C加熱到75C需要多少時間;只閉合S、S時，電熱水器的電功率是多少。2考查角度】動態(tài)電路分析、電熱計算。【分析】(1)知道水的質(zhì)量、