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1、初中物理电路变化问题定性分析 中国首家中小学在线学习会员制服务平台 初中物理：电路变化问题定性分析 在初中物理的电学习题中，经常会遇到这样一类问题：电源电压不变，由于可变电阻阻值变化，或者说某个开关闭合或断开引起阻值变化，然后让你判断电路的电流、各电阻两端的电压以及电功率怎样变化。学生对这样的问题感到非常棘手，其实这是有规律可循的。首先弄清电路的串并联关系，然后根据电压、电阻、电流间的变化关系，在寻找变量的同时，要注意哪些是不变的物理量，便可以顺利解决问题。因为电阻、电流和电压是彼此关联的，要想处理好这类问题，主要解决好以下几个环节：局部电阻的变化整个电路的电阻的变化总电流的变化局部定值电阻电
2、压的变化局部电流的变化。下面我们就几个案例进行分析。 一、滑动变阻器阻值的变化问题 例1 在如图1所示的电路中，R1是定值电阻，电源电压U保持不变，当滑动变阻器滑片向右移动时，电压表、电流表的示数如何变化? 分析 滑片向右移动时，滑动变阻器接入电路的电阻R2变大，由于R1是定值电阻，所以串联电路的总电阻R串=R1+R2变大，串联电路的电流I=U/R串，因U恒定不变，R串变大，所以I变小，电流表示数就变小。定值电阻两端1 中国首家中小学在线学习会员制服务平台 的电压U1=IR1，因为I变小，而R1不变，所以U1变小，电压表示数变小。即分析思路流程如下(表示增大，表示减小)： 思考：若要判断滑动变
3、阻器两端电压U2，能否根据U2=IR2来判断U2的变化?回答显然是否定的，因为I和R2都是变化的，而此时的问题切入点应是R2的阻值不变，再根据U2=U-U1，因U恒定不变，U1减小，则U2增大分析思路流程如下： 例2 如图2所示。当滑动变阻器滑片向右移动时，各电压表、电流表的示数如何变化? 解析 根据电路特点可以确定R1和R2并联。电压表测量的是R2或R1两端的电压，也就是电源的电压，电流表A，A1和A2分别测量的是通过干路、R1和R2支路的电流。其实，这个问题的关键在于并联电路的电流、电压和电阻的关系。滑动变阻器连入电路的阻值虽是增大的，但直接接在电源的两端，引起了总电阻的变化，但并没引起总
4、电压的变化，所以它只改变滑动变阻器这一支路电流，并不能改变R1支路电流。分析思路流程如下： 2 中国首家中小学在线学习会员制服务平台 例3 如图3所示电路，当滑片向左滑动时，各电表的示数如何变化? 分析 此问题关键是分析电路，R1和R2组成了一个串联电路，但R1滑片的一端接在电压表上，也就是说滑动变阻器的滑片并不能改变整个电路的总电阻，所以电路的电流并不改变，电压表测量的是加在滑动变阻器R1右面部分的电阻与R2两端的电压之和。分析思路流程如下： 例4 如图4所示电路，当滑片向右滑动时，各表的示数如何变化? 3 中国首家中小学在线学习会员制服务平台 分析 此电路是混联电路，R1和R2并联再与R3
5、串联，电流表A1，A2，A3分别测通过R1、R2和干路的电流，电压表测量的是滑动变阻器两端的电压，滑动变阻器的阻值增大，并联电路的等效电阻没有变化，当滑片向右滑时，R3变小，则R总变小，总电流变大，这时的切入点是R并不变，U并变大，因而I1和I2变大，又由于U不变，U3变小。分析思路的流程如下： 例5 如图5所示，当滑片向右滑动时(不包括最右端)。各表示数变化情况? 分析 这是一个混联电路，但滑动变阻器在一支路上，当滑片向右滑动时，4 中国首家中小学在线学习会员制服务平台 接入电路的阻值减小，则并联部分的阻值减小。总阻值减小，总电流增大，此时切入点是干路上的电阻R3，由于R3的阻值不变，所以U
6、3变大，U并变小，流过R1的电流变小，总电流变大，流过R2的电流变大。分析思路的流程如下： 例6 电路如图6所示，电源电压U=6V恒定不变，定值电阻R=10，滑动变阻器最大值Rm=20。关于滑动变阻器消耗的功率，下列说法正确的是( ) A.当滑片P在a端时。滑动变阻器消耗的功率为零 B.当滑片P在ab中点时，滑动变阻器消耗的功率为0.9W C.当滑片P从a端移动到b的过程中，滑动变阻器消耗的功率逐渐变大 D.滑片P从a移动到b的过程中，滑动变阻器消耗的功率先变大后变小 分析 这个问题难点在于不是求滑动过程中定值电阻的电功率的变化关系，而是求滑动变阻器消耗的电功率的变化关系。如果高中阶段用极值的
7、方法解得当R=Rpa，滑动变阻器消耗的电功率最大，但在初中阶段学生的数学知识储备不足，而且又是一道选择题。所以此时只能用特殊值法和排除法，分别算出滑片在5 中国首家中小学在线学习会员制服务平台 点a，b和中点时的电功率的大小并进行比较，也可以得出三者的关系。 则 则 则 6 中国首家中小学在线学习会员制服务平台 所以，此题正确答案为选项ABD。 例7 如图7所示，当变阻器的滑片P置于某位置时，R1、R2两端的电压分别为U1和U2，当滑片P置于另一位置时，R1，R2两端的电压分别为U1和U2，若 ， ，则( ) A. B. C. 7 中国首家中小学在线学习会员制服务平台 D.无法判断哪个大 分析
8、 如果将图7变换为图8就能非常方便地解决问题。当R1增大时，总电阻增大，电压不变，电流I变小，R0和R2是定值电阻，可以把R0和R2看做是一个电阻R，所以电阻R上的电压减小值是U1的增大值，即 。则 分析思路的流程如下： 二、开关的闭合与断开问题 这类问题也可以使电路中的电流、电阻和电压及电功率发生变化，分析此类问题同样应注意哪些是不变的物理量，然后根据串并联关系，依据不变量推导变量的变化规律。 8 中国首家中小学在线学习会员制服务平台 例8 在如图9所示的电路中，R1、R2是定值电阻，电源电压U保持不变。当开关S1由断开变为闭合时，电压表、电流表的示数如何变化? 分析 开关S1断开时，R1与
9、R2组成串联电路，电压表测量的是R1两端的电压，它只是总电压的一部分，电流表测量的是串联电路中的电流 ;而当开关S1闭合后，R2被短路，电路中只有R1，电压表测量的仍是R1两端的电压即总电压，故电压表的读数变大，电流表此时测量的是通过电阻R1的电流 ，故电流表的读数变大，分析思路如下： 综上所述，我们分析此类问题时，应从“局部整体局部”这一“不变”的原则来应对“万变”的电路变化，我们应紧紧把握哪些物理量不变，并以此为切入点，然后在分析问题的过程中运用逻辑推理的方法，使这一问题像做“多米诺骨牌”游戏一样，前一个扣倒后一个，后一个再扣倒后一个，如此下去，其中体现了逻辑的美感，但这种美感是建立在缜密的思考过程与严谨的定性计算的基础上，因此要求学生有宽阔的视野和扎实的基本功。 9
