高中物理電路問(wèn)題動(dòng)態(tài)分析

邊宗虎

物理學(xué)中的電路問(wèn)題分析涉及的物理概念、物理規(guī)律是電學(xué)的重要基礎(chǔ)。電路的分析與計(jì)算是高考的重點(diǎn)內(nèi)容，旨在考查學(xué)生對(duì)基本概念的理解及對(duì)基本規(guī)律的掌握。下面擇例談?wù)劯咧形锢黼娐穯?wèn)題的分析思路，與同行商榷。

一、直流電路的動(dòng)態(tài)分析

在進(jìn)行直流電路動(dòng)態(tài)分析時(shí)，我們應(yīng)：

（1）確定電路的外電阻R外總?cè)绾巫兓?/p>

（2）根據(jù)閉合電路歐姆定律確定電路的總電流如何變化；

（3）由U內(nèi)=I總r確定電源內(nèi)電壓如何變化；

（4）由U外=E-U內(nèi)確定電路的外電壓（路端電壓）如何變化；

（5）由部分電路歐姆定律確定干路上某定值電阻兩端的電壓如何變化；

（6）確定支路兩端電壓如何變化以及通過(guò)各支路的電流如何變化。

【例1】 （2013·江蘇高考）在輸液時(shí)，藥液有時(shí)會(huì)從針口流出體外，為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)了一種報(bào)警裝置，電路如圖1所示。M是貼在針口處的傳感器，接觸到藥液時(shí)其電阻RM發(fā)生變化，導(dǎo)致S兩端電壓U增大，裝置發(fā)出警報(bào)，此時(shí)（ ）。

A.RM變大，且R越大，U增大越明顯

B.RM變大，且R越小，U增大越明顯

C.RM變小，且R越大，U增大越明顯

D.RM變小，且R越小，U增大越明顯

解析：當(dāng)RM變大時(shí)，R總變大，根據(jù)I總=ER總，I干變小，S兩端的電壓U=I總RS變小，故A、B錯(cuò)誤；當(dāng)RM變小時(shí)，R總=1

1R+1RM

+RS變小，根據(jù)I總=ER總，得I干變大，S兩端的電壓U=I總RS變大，且R越大，RM變小時(shí)，對(duì)回路的總電阻變化的影響越明顯，故C正確，D錯(cuò)誤。

二、變壓器電路的動(dòng)態(tài)分析

1.匝數(shù)比不變的情況

（1）U1不變，根據(jù)U1U2=n1n2，輸入電壓U1決定輸出電壓U2，不論

負(fù)載電阻R如何變化，U2不變。

（2）當(dāng)負(fù)載電阻發(fā)生變化時(shí)，I2變化，輸出電流I2決定輸入電流

I1，故I1發(fā)生變化。

（3）I2變化引起P2變化，P1=P2，故P1發(fā)生變化。

2.負(fù)載電阻不變的情況

（1）U1不變，n1n2發(fā)生變化，故U2變化。

（2）R不變，U2變化，故I2發(fā)生變化。

（3）根據(jù)P2=U22R，P2發(fā)生變化，再根據(jù)P1=P2，故P1變化，P1=U1I1，U1不變， 故I1發(fā)生變化。

3.分析變壓器動(dòng)態(tài)問(wèn)題的思路程序可表示為

【例2】 如圖2甲所示，理想變壓器原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)比n1∶n2=4∶1，原線(xiàn)圈接圖2乙所示的正弦交流電，副線(xiàn)圈與理想電壓表、理想電流表、熱敏電阻RT（阻值隨溫度的升高而減?。┘皥?bào)警器P組成閉合電路，回路中電流增大到一定值時(shí)報(bào)警器P將發(fā)出警報(bào)聲。則以下判斷正確的是（ ）。

甲圖2乙

A.變壓器副線(xiàn)圈中交流電壓的瞬時(shí)表達(dá)式u=9sin100πt（V）

B.電壓表示數(shù)為9V

C.RT處溫度升高到一定值時(shí)，報(bào)警器P將會(huì)發(fā)出警報(bào)聲

D.RT處溫度升高時(shí)，變壓器P入變小

解析：由變壓器變壓公式可知，變壓器副線(xiàn)圈輸出電壓為9V，副線(xiàn)圈中交流電壓的瞬時(shí)表達(dá)式u=92sin100πt（V），A正確。電壓表示數(shù)小于9V，B錯(cuò)誤。R處溫度升高到一定值時(shí)，熱敏電阻R減小到一定值，回路中電流增加到一定值時(shí)報(bào)警器P將會(huì)發(fā)出警報(bào)聲，C正確。RT處溫度升高時(shí)，變壓器I出增大，變壓器P入增大，D錯(cuò)誤。

總之，在動(dòng)態(tài)分析高中物理電路問(wèn)題時(shí)，應(yīng)注意以下幾個(gè)點(diǎn)：

（1）熟練掌握電路的連接，串、并聯(lián)電路特點(diǎn)和規(guī)律以及歐姆定律等電路分析的必備知識(shí)，必要時(shí)可列表進(jìn)行比較，以加強(qiáng)記憶；

（2）訓(xùn)練時(shí)從直流到交流，先掌握直流電路的動(dòng)態(tài)變化特點(diǎn)和分析程序，繼而推廣到較復(fù)雜的交流電路和電磁感應(yīng)電路；

（3）閉合電路歐姆定律和能量守恒定律是動(dòng)態(tài)分析電路的兩大依據(jù)，應(yīng)注意能量守恒思想在動(dòng)態(tài)分析中的作用和物理圖像的運(yùn)用。

（特約編輯 安 平）endprint

物理學(xué)中的電路問(wèn)題分析涉及的物理概念、物理規(guī)律是電學(xué)的重要基礎(chǔ)。電路的分析與計(jì)算是高考的重點(diǎn)內(nèi)容，旨在考查學(xué)生對(duì)基本概念的理解及對(duì)基本規(guī)律的掌握。下面擇例談?wù)劯咧形锢黼娐穯?wèn)題的分析思路，與同行商榷。

一、直流電路的動(dòng)態(tài)分析

在進(jìn)行直流電路動(dòng)態(tài)分析時(shí)，我們應(yīng)：

（1）確定電路的外電阻R外總?cè)绾巫兓?/p>

（2）根據(jù)閉合電路歐姆定律確定電路的總電流如何變化；

（3）由U內(nèi)=I總r確定電源內(nèi)電壓如何變化；

（4）由U外=E-U內(nèi)確定電路的外電壓（路端電壓）如何變化；

（5）由部分電路歐姆定律確定干路上某定值電阻兩端的電壓如何變化；

（6）確定支路兩端電壓如何變化以及通過(guò)各支路的電流如何變化。

【例1】 （2013·江蘇高考）在輸液時(shí)，藥液有時(shí)會(huì)從針口流出體外，為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)了一種報(bào)警裝置，電路如圖1所示。M是貼在針口處的傳感器，接觸到藥液時(shí)其電阻RM發(fā)生變化，導(dǎo)致S兩端電壓U增大，裝置發(fā)出警報(bào)，此時(shí)（ ）。

A.RM變大，且R越大，U增大越明顯

B.RM變大，且R越小，U增大越明顯

C.RM變小，且R越大，U增大越明顯

D.RM變小，且R越小，U增大越明顯

解析：當(dāng)RM變大時(shí)，R總變大，根據(jù)I總=ER總，I干變小，S兩端的電壓U=I總RS變小，故A、B錯(cuò)誤；當(dāng)RM變小時(shí)，R總=1

1R+1RM

+RS變小，根據(jù)I總=ER總，得I干變大，S兩端的電壓U=I總RS變大，且R越大，RM變小時(shí)，對(duì)回路的總電阻變化的影響越明顯，故C正確，D錯(cuò)誤。

二、變壓器電路的動(dòng)態(tài)分析

1.匝數(shù)比不變的情況

（1）U1不變，根據(jù)U1U2=n1n2，輸入電壓U1決定輸出電壓U2，不論

負(fù)載電阻R如何變化，U2不變。

（2）當(dāng)負(fù)載電阻發(fā)生變化時(shí)，I2變化，輸出電流I2決定輸入電流

I1，故I1發(fā)生變化。

（3）I2變化引起P2變化，P1=P2，故P1發(fā)生變化。

2.負(fù)載電阻不變的情況

（1）U1不變，n1n2發(fā)生變化，故U2變化。

（2）R不變，U2變化，故I2發(fā)生變化。

（3）根據(jù)P2=U22R，P2發(fā)生變化，再根據(jù)P1=P2，故P1變化，P1=U1I1，U1不變， 故I1發(fā)生變化。

3.分析變壓器動(dòng)態(tài)問(wèn)題的思路程序可表示為

【例2】 如圖2甲所示，理想變壓器原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)比n1∶n2=4∶1，原線(xiàn)圈接圖2乙所示的正弦交流電，副線(xiàn)圈與理想電壓表、理想電流表、熱敏電阻RT（阻值隨溫度的升高而減?。┘皥?bào)警器P組成閉合電路，回路中電流增大到一定值時(shí)報(bào)警器P將發(fā)出警報(bào)聲。則以下判斷正確的是（ ）。

甲圖2乙

A.變壓器副線(xiàn)圈中交流電壓的瞬時(shí)表達(dá)式u=9sin100πt（V）

B.電壓表示數(shù)為9V

C.RT處溫度升高到一定值時(shí)，報(bào)警器P將會(huì)發(fā)出警報(bào)聲

D.RT處溫度升高時(shí)，變壓器P入變小

解析：由變壓器變壓公式可知，變壓器副線(xiàn)圈輸出電壓為9V，副線(xiàn)圈中交流電壓的瞬時(shí)表達(dá)式u=92sin100πt（V），A正確。電壓表示數(shù)小于9V，B錯(cuò)誤。R處溫度升高到一定值時(shí)，熱敏電阻R減小到一定值，回路中電流增加到一定值時(shí)報(bào)警器P將會(huì)發(fā)出警報(bào)聲，C正確。RT處溫度升高時(shí)，變壓器I出增大，變壓器P入增大，D錯(cuò)誤。

總之，在動(dòng)態(tài)分析高中物理電路問(wèn)題時(shí)，應(yīng)注意以下幾個(gè)點(diǎn)：

（1）熟練掌握電路的連接，串、并聯(lián)電路特點(diǎn)和規(guī)律以及歐姆定律等電路分析的必備知識(shí)，必要時(shí)可列表進(jìn)行比較，以加強(qiáng)記憶；

（2）訓(xùn)練時(shí)從直流到交流，先掌握直流電路的動(dòng)態(tài)變化特點(diǎn)和分析程序，繼而推廣到較復(fù)雜的交流電路和電磁感應(yīng)電路；

（3）閉合電路歐姆定律和能量守恒定律是動(dòng)態(tài)分析電路的兩大依據(jù)，應(yīng)注意能量守恒思想在動(dòng)態(tài)分析中的作用和物理圖像的運(yùn)用。

（特約編輯 安 平）endprint

物理學(xué)中的電路問(wèn)題分析涉及的物理概念、物理規(guī)律是電學(xué)的重要基礎(chǔ)。電路的分析與計(jì)算是高考的重點(diǎn)內(nèi)容，旨在考查學(xué)生對(duì)基本概念的理解及對(duì)基本規(guī)律的掌握。下面擇例談?wù)劯咧形锢黼娐穯?wèn)題的分析思路，與同行商榷。

一、直流電路的動(dòng)態(tài)分析

在進(jìn)行直流電路動(dòng)態(tài)分析時(shí)，我們應(yīng)：

（1）確定電路的外電阻R外總?cè)绾巫兓?/p>

（2）根據(jù)閉合電路歐姆定律確定電路的總電流如何變化；

（3）由U內(nèi)=I總r確定電源內(nèi)電壓如何變化；

（4）由U外=E-U內(nèi)確定電路的外電壓（路端電壓）如何變化；

（5）由部分電路歐姆定律確定干路上某定值電阻兩端的電壓如何變化；

（6）確定支路兩端電壓如何變化以及通過(guò)各支路的電流如何變化。

【例1】 （2013·江蘇高考）在輸液時(shí)，藥液有時(shí)會(huì)從針口流出體外，為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)了一種報(bào)警裝置，電路如圖1所示。M是貼在針口處的傳感器，接觸到藥液時(shí)其電阻RM發(fā)生變化，導(dǎo)致S兩端電壓U增大，裝置發(fā)出警報(bào)，此時(shí)（ ）。

A.RM變大，且R越大，U增大越明顯

B.RM變大，且R越小，U增大越明顯

C.RM變小，且R越大，U增大越明顯

D.RM變小，且R越小，U增大越明顯

解析：當(dāng)RM變大時(shí)，R總變大，根據(jù)I總=ER總，I干變小，S兩端的電壓U=I總RS變小，故A、B錯(cuò)誤；當(dāng)RM變小時(shí)，R總=1

1R+1RM

+RS變小，根據(jù)I總=ER總，得I干變大，S兩端的電壓U=I總RS變大，且R越大，RM變小時(shí)，對(duì)回路的總電阻變化的影響越明顯，故C正確，D錯(cuò)誤。

二、變壓器電路的動(dòng)態(tài)分析

1.匝數(shù)比不變的情況

（1）U1不變，根據(jù)U1U2=n1n2，輸入電壓U1決定輸出電壓U2，不論

負(fù)載電阻R如何變化，U2不變。

（2）當(dāng)負(fù)載電阻發(fā)生變化時(shí)，I2變化，輸出電流I2決定輸入電流

I1，故I1發(fā)生變化。

（3）I2變化引起P2變化，P1=P2，故P1發(fā)生變化。

2.負(fù)載電阻不變的情況

（1）U1不變，n1n2發(fā)生變化，故U2變化。

（2）R不變，U2變化，故I2發(fā)生變化。

（3）根據(jù)P2=U22R，P2發(fā)生變化，再根據(jù)P1=P2，故P1變化，P1=U1I1，U1不變， 故I1發(fā)生變化。

3.分析變壓器動(dòng)態(tài)問(wèn)題的思路程序可表示為

【例2】 如圖2甲所示，理想變壓器原、副線(xiàn)圈的匝數(shù)比n1∶n2=4∶1，原線(xiàn)圈接圖2乙所示的正弦交流電，副線(xiàn)圈與理想電壓表、理想電流表、熱敏電阻RT（阻值隨溫度的升高而減小）及報(bào)警器P組成閉合電路，回路中電流增大到一定值時(shí)報(bào)警器P將發(fā)出警報(bào)聲。則以下判斷正確的是（ ）。

甲圖2乙

A.變壓器副線(xiàn)圈中交流電壓的瞬時(shí)表達(dá)式u=9sin100πt（V）

B.電壓表示數(shù)為9V

C.RT處溫度升高到一定值時(shí)，報(bào)警器P將會(huì)發(fā)出警報(bào)聲

D.RT處溫度升高時(shí)，變壓器P入變小

解析：由變壓器變壓公式可知，變壓器副線(xiàn)圈輸出電壓為9V，副線(xiàn)圈中交流電壓的瞬時(shí)表達(dá)式u=92sin100πt（V），A正確。電壓表示數(shù)小于9V，B錯(cuò)誤。R處溫度升高到一定值時(shí)，熱敏電阻R減小到一定值，回路中電流增加到一定值時(shí)報(bào)警器P將會(huì)發(fā)出警報(bào)聲，C正確。RT處溫度升高時(shí)，變壓器I出增大，變壓器P入增大，D錯(cuò)誤。

總之，在動(dòng)態(tài)分析高中物理電路問(wèn)題時(shí)，應(yīng)注意以下幾個(gè)點(diǎn)：

（1）熟練掌握電路的連接，串、并聯(lián)電路特點(diǎn)和規(guī)律以及歐姆定律等電路分析的必備知識(shí)，必要時(shí)可列表進(jìn)行比較，以加強(qiáng)記憶；

（2）訓(xùn)練時(shí)從直流到交流，先掌握直流電路的動(dòng)態(tài)變化特點(diǎn)和分析程序，繼而推廣到較復(fù)雜的交流電路和電磁感應(yīng)電路；

（3）閉合電路歐姆定律和能量守恒定律是動(dòng)態(tài)分析電路的兩大依據(jù)，應(yīng)注意能量守恒思想在動(dòng)態(tài)分析中的作用和物理圖像的運(yùn)用。

（特約編輯 安 平）endprint