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A
B
减小
不变
变大
变大
D
B
变小
不变
【分析】
我们的解题思路是逐个分析每个选项中开关切换前后的电路结构,明确不同状态下电流表、电压表的测量对象,对比电表示数的变化,判断选项正误:
1. 首先明确电流表相当于导线,电压表相当于开路,先拆解每个开关组合对应的电流路径,确定用电器的连接方式。
2. 对每个选项的两种开关状态分别判断电流、电压的大小,对比是否符合选项描述,逐一排除错误选项,得到正确答案。
【解析】
我们逐一分析各选项:
选项A:先闭合$\mathrm{S}_{2}$、$\mathrm{S}_{3}$,断开$\mathrm{S}_{1}$,此时定值电阻$R$与灯泡$L$并联,电流表串联在$R$的支路中,测量通过$R$的电流,大小为$I_R = \frac{U}{R}$;电压表并联在电源两端,测量电源电压$U$。再断开$\mathrm{S}_{2}$,此时$L$所在支路断路,电路中只有$R$接入电路,电流表仍然测量通过$R$的电流,大小仍为$\frac{U}{R}$,电压表仍然测量电源电压$U$,因此两电表示数均不变,A正确。
选项B:先闭合$\mathrm{S}_{2}$、$\mathrm{S}_{3}$,断开$\mathrm{S}_{1}$,$R$与$L$并联,电流表测$R$的电流$I_R=\frac{U}{R}$,电压表测电源电压$U$。再断开$\mathrm{S}_{3}$,此时$R$所在支路断路,电流表示数变为0,电压表示数仍为电源电压,电流表示数发生变化,B错误。
选项C:先闭合$\mathrm{S}_{1}$,断开$\mathrm{S}_{2}$、$\mathrm{S}_{3}$,此时$R$与$L$串联,电压表并联在电源两端,测量电源电压$U$。再闭合$\mathrm{S}_{2}$,$R$被短路,电路中只有$L$接入,电压表仍然并联在电源两端,测量电源电压$U$,电压表示数不变,C错误。
选项D:先闭合$\mathrm{S}_{1}$,断开$\mathrm{S}_{2}$、$\mathrm{S}_{3}$,$R$与$L$串联,电流表测串联电路的电流,大小为$I=\frac{U}{R+R_L}$。再闭合$\mathrm{S}_{2}$,电流表和$R$同时被$\mathrm{S}_{2}$短路,电流表示数变为0,电流表示数变小,D错误。
综上,正确选项为A。
【答案】
A
【知识点】
电路动态分析,串并联电路判断,欧姆定律应用
【点评】
本题的易错点是容易误判不同开关状态下的电流表测量对象,尤其是闭合$\mathrm{S}_{2}$后电流表被短路的情况,解题的核心是准确画出不同开关组合下的等效电路,理清每条电流路径,就能快速对比电表示数的变化。
【难度系数】
0.4
【分析】
解题时首先要分两种开关状态判断电路连接:第一步,先明确闭合S1、S2接a时,R1与R3串联,S2接b时R2与R3串联,电流表始终测串联电路的电流。由于R3是未知定值电阻,无法直接求出电流的确定值,因此我们可以利用电源电压恒定的特点,分别对两种状态根据欧姆定律写出电源电压的表达式,联立得到接b时电流的代数式,再结合R3>0的性质推导电流的取值范围,最后匹配选项即可得到答案。
【解析】
1. 当闭合开关$\mathrm{S}_1$,单刀双掷开关$\mathrm{S}_2$接$a$时,$R_1$与$R_3$串联,电流表测电路电流,根据欧姆定律,电源电压为:
$$U = I_a(R_1+R_3) = 0.5\ \mathrm{A} × (12\ \Omega + R_3)$2. 当闭合开关$\mathrm{S}_1$,单刀双掷开关$\mathrm{S}_2$接$b$时,$R_2$与$R_3$串联,电源电压恒定不变,因此: $$U = I_b(R_2+R_3) = I_b × (6\ \Omega + R_3)$
3. 联立两式消去电源电压$U$,可得:
$$I_b × (6\ \Omega + R_3) = 0.5\ \mathrm{A} × (12\ \Omega + R_3)$ 整理求解$I_b$: $$I_b = \frac{0.5\ \mathrm{A} × (12\ \Omega + R_3)}{6\ \Omega + R_3}$
4. 由于$R_3$是定值电阻,满足$R_3>0$:
当$R_3$趋近于0时,$I_b$趋近于$1\ \mathrm{A}$;当$R_3$趋近于无穷大时,$I_b$趋近于$0.5\ \mathrm{A}$,因此电流的取值范围为$0.5\ \mathrm{A} < I_b < 1\ \mathrm{A}$,选项中只有$0.8\ \mathrm{A}$符合该范围。
【答案】
B
【知识点】
欧姆定律,串联电路电阻规律
【点评】
本题属于范围推导类电路题,没有给出R3的具体阻值,无法直接计算出电流的确定值,需要利用电源电压不变的特点推导电流的取值区间,容易出现的错误是忽略R3的存在直接算出电流为1A错选A,要注意R3是大于0的定值电阻,两个极端边界的电流值都不可能取到。
【难度系数】
0.5
【分析】
解题时首先要分别梳理开关闭合、断开两种状态下的电路结构:第一步先确定两个电表的测量对象,电压表并联在电源两端,始终测量电源电压;电流表在干路位置。当S闭合时,定值电阻R和灯泡L并联,电流表测干路总电流,总电流是两个支路电流之和;当S断开后,R所在支路断路,电路中只有灯泡L工作,电流表此时仅测灯泡的支路电流。由于电源电压不变,灯泡两端电压始终等于电源电压,灯泡电阻不变,通过灯泡的电流大小不变,对比闭合时的干路总电流,就能判断电流表示数的变化,而电压表始终测电源电压,示数自然不变。
【解析】
1. 开关S闭合状态:电阻R与灯泡L并联,电压表直接并联在电源两端,测量电源电压;电流表串联在干路中,根据并联电路电流规律,此时电流表示数为干路总电流:$I_{\mathrm{总}}=I_R+I_L$,其中$I_R$是通过R的电流,$I_L$是通过灯泡L的电流。
2. 开关S断开状态:电阻R所在支路断路,电路中只有灯泡L接入通路,电压表仍然并联在电源两端,电源电压保持不变,因此电压表示数不变;此时电流表仅测量通过灯泡L的电流,示数为$I_L$。
3. 对比两次电表示数:显然$I_L < I_R+I_L$,因此开关S由闭合到断开时,电流表示数减小,电压表示数不变。
【答案】
减小 不变
【知识点】
并联电路特点,欧姆定律,电压表使用
【点评】
本题的易错点是误判电流表的测量对象,错认为电流表始终测灯泡支路电流得出错误结论,解题核心是先明确不同开关状态下的电路连接方式,确认电表对应的测量物理量,再结合并联电路规律对比示数变化即可。
【难度系数】
0.7
【分析】
我们可以分两步梳理电路来推导结果:第一步先分析只闭合S₁时的电路结构,此时电阻R和灯泡L串联,电流表测串联电路的电流,电压表测R两端的分压,这个分压是小于电源总电压的;第二步分析再闭合S₂后的电路,S₂直接并联在灯泡L两端,灯泡L会被短路,电路中只有电阻R接入,此时电压表直接测电源电压,总电阻也从R+RL变成了只有R,结合欧姆定律就能分别判断出两个电表示数的变化。
【解析】
1. 只闭合开关S₁时:
定值电阻R与灯泡L串联,电流表测量串联电路的电流,电压表测量R两端的电压,根据串联分压规律,此时电压表示数小于电源电压,电路总电阻为$R_{总1}=R+R_L$,电路电流$I_1=\frac{U}{R+R_L}$。
2. 再闭合开关S₂后:
灯泡L被S2短路,电路中只有定值电阻R接入电路,电压表此时直接并联在电源两端,测量电源电压,对比之前小于电源电压的示数,电压表示数变大;
此时电路总电阻$R_{总2}=R$,总电阻相比之前变小,电源电压U不变,根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$,新的电路电流$I_2=\frac{U}{R}$,显然$I_2>I_1$,因此电流表示数也变大。
【答案】
变大 变大
【知识点】
串联分压规律,欧姆定律,短路特性
【点评】
本题的核心考点是开关通断对电路结构的影响,只要准确识别不同状态下的用电器连接方式、明确电表测量对象,就可以快速结合规律推导结果,属于电路动态分析的基础题型。
【难度系数】
0.6
【分析】
首先我们先梳理解题思路:第一步先把电压表等效为开路,梳理电流路径,确定电路的连接方式,明确R1和滑动变阻器R2接入电路的部分是串联关系,电流表测量电路的总电流。第二步判断两个电压表的测量对象:V1测定值电阻R1两端的电压,V2测滑动变阻器R2接入电路部分的电压。第三步分析滑片P向右移动时,R2接入电路的电阻丝长度变短,接入阻值变小。最后结合欧姆定律逐一分析每个选项,明确电压表示数和电流表示数的比值本质就是对应被测电阻的阻值,结合阻值变化就能判断选项对错。
【解析】
1. 电路结构识别:电压表相当于开路,电流路径为:电源正极→电流表A→R1→滑动变阻器R2接入部分(滑片P到右端的电阻丝)→开关S→电源负极,因此R1与R2接入的电阻串联,电流表测串联电路的电流。
2. 电压表测量对象判定:V1并联在R1两端,测量R1的两端电压;V2并联在R2接入部分的两端,测量R2接入电阻的两端电压。
3. 滑片移动的影响:滑片P向右移动时,R2接入电路的电阻丝长度减小,接入阻值$R_{2接入}$变小,电路总电阻$R_总=R_1+R_{2接入}$随之变小。
4. 选项逐一验证:
选项A:电源电压U保持不变,由欧姆定律$I=\frac{U}{R_总}$,总电阻变小,电路电流I变大,即电流表示数变大,A错误。
选项B:对定值电阻R1,满足$U_1=IR_1$,R1是定值,I变大,因此U1变大,即V1示数变大,B错误。
选项C:电压表V1示数与电流表A示数之比为$\frac{U_1}{I}=R_1$,R1是定值电阻,比值保持不变,C错误。
选项D:电压表V2示数与电流表A示数之比为$\frac{U_2}{I}=R_{2接入}$,滑片右移时$R_{2接入}$变小,因此该比值变小,D正确。
【答案】D
【知识点】串联电路规律,欧姆定律应用,滑动变阻器使用
【点评】本题的易错点是误判滑动变阻器接入电路的电阻部分和电压表测量对象,解题时先等效去掉电压表梳理串联结构,利用“电压与电流的比值等于对应被测电阻的阻值”的规律,可以跳过复杂的数值计算,快速判断比值的变化,提升解题效率。
【难度系数】0.6
【分析】
首先梳理电路结构:先判断串并联关系,定值电阻R0与滑动变阻器接入电路的PB段电阻丝串联,电流表测量电路的总电流,电压表测量滑动变阻器两端的电压。接下来分析风速增大的连锁变化:风速变大,风力推动滑块向左移动,滑片P随之左移,接入电路的PB段电阻丝长度减小,滑动变阻器接入阻值变小。后续结合欧姆定律和串联电路的电压、电流规律,逐一推导各电表示数的变化,再对每个选项逐一判断正误即可。
【解析】
解:由电路图可知,定值电阻R0与滑动变阻器接入电路的电阻串联,电流表测电路总电流,电压表测滑动变阻器两端电压。
当风速增大时,滑片P向左移动,滑动变阻器接入电路的阻值R滑减小:
1. 电路总电阻$R_总=R_0+R_滑$减小,电源电压U不变,由欧姆定律$I=\frac{U}{R_总}$可知,电路电流I变大,即电流表示数变大,因此A选项错误。
2. 定值电阻R0的电压$U_0=IR_0$,因I变大、R0不变,故U0变大;根据串联电路总电压等于各部分电压之和,滑动变阻器的电压$U_滑=U-U_0$,因此U滑变小,即电压表示数变小,可得电压表示数变小、电流表示数变大,B选项正确。
3. 电压表示数与电流表示数的比值$\frac{U_滑}{I}$,由欧姆定律可知该比值等于滑动变阻器接入的阻值R滑,R滑变小,因此该比值变小,C选项错误。
4. 设电源电压为U,由$U_滑=U-IR_0$可得:$\Delta U_滑=\Delta(U-IR_0)= -R_0·\Delta I$,因此电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值$|\frac{\Delta U}{\Delta I}|=R_0$,R0是定值电阻,该比值保持不变,D选项错误。
综上,答案选B。
【答案】
B
【知识点】
欧姆定律应用,串联电路规律,滑动变阻器
【点评】
本题结合风速仪的实际应用场景考查串联动态电路分析,易错点是容易误判滑动变阻器的接入电阻,以及推导$\frac{\Delta U}{\Delta I}$的变化规律,解题时先明确电路连接方式,再结合欧姆定律逐步推导即可,属于典型的生活化动态电路题型。
【难度系数】
0.6
【分析】
首先先理清电路结构:先判断定值电阻R₀和滑动变阻器R是串联关系,电流表测量整个串联电路的电流,再明确各电压表的测量对象:V₁测滑动变阻器R两端的电压,V₂测电源总电压,电源电压保持恒定。接下来第一步分析滑片移动的影响:滑片向左移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变小,电路总电阻随之变小,根据欧姆定律电路电流会变大,定值电阻R₀的电压U₀=IR₀也会变大,结合串联电路总电压等于各部分电压之和的规律,滑动变阻器的电压U₁=电源总电压-U₀,总电压不变、U₀变大,就能得到V₁的示数变化。接下来推导变化量的比值:通过列滑片移动前后的电压关系式,两式相减消去电源电压,就能得到ΔU₁和ΔI的关系,进而判断比值的变化情况。
【解析】
1. 电路识别:由电路图可知,R₀与R串联,电流表A测电路中的电流,电压表V₁测量滑动变阻器R两端的电压,电压表V₂测量电源两端的电压,电源电压保持不变。
2. 分析V₁的示数变化:滑片向左移动时,滑动变阻器接入电路的阻值减小,电路总电阻R总=R+R₀减小,根据欧姆定律I=U/R总,电路中的电流I增大。定值电阻R₀两端的电压U₀=IR₀,因此U₀随电流增大而增大。根据串联电路电压规律U总=U₁+U₀,可得U₁=U总-U₀,电源总电压U总不变、U₀增大,因此U₁变小,即电压表V₁的示数变小。
3. 推导ΔU₁与ΔI的比值:设滑片移动前后电路的电流分别为I₁、I₂,对应V₁的示数为U₁₁、U₁₂,根据串联电压规律可得:
$U_{11}=U_{\mathrm{总}}-I_1R_0$
$U_{12}=U_{\mathrm{总}}-I_2R_0$
两式相减后取绝对值:$|U_{11}-U_{12}|=|I_2-I_1|· R_0$,也就是$\Delta U_1=\Delta I · R_0$,因此$\frac{\Delta U_1}{\Delta I}=R_0$,R₀是定值电阻,所以该比值保持不变。
【答案】变小;不变
【知识点】串联电路电压规律;欧姆定律应用
【点评】本题属于串联电路动态分析的常规题型,前半部分的电表示数变化比较容易判断,后半部分的变化量比值推导是易错点,学生容易错误套用R=U/I认为比值随滑动变阻器阻值变化而变化,通过定值电阻的电压差推导就能快速得到结论,掌握这类串联电路电压电流变化量的规律可以大幅提升解题效率。
【难度系数】0.6