动态电路活用串反并同
作者:王百川
来源:《中学生数理化·学习研究》2017年第08期
电路知识是高考的必考内容,纵观近十年的高考物理试题,年年都有考题出现。电路中涉及的物理量有电流、电压、电阻和电功率等,它们之间的关系与电路特征有关,所以综合性大,能很好地考查考生的分析综合等高级思维。其中动态电路问题,更是高考中的热点,常规解答的基本思路是:“部分—整体—部分”,即从阻值变化的部分入手,由串、并联规律判断R总的变化情况,再由欧姆定律判断I总和U端的变化情况,最后再由部分电路欧姆定律和串并联电路电流和电压的关系确定各部分量的变化情况。这种分析过程复杂烦琐,下面介绍浓缩分析思维过程的一种方法——“串反并同”法。
串反:当某电阻变化时,与它串联导体的各电学量(如电流、电压和电功率)都产生与之相反的变化。
并同:当某电阻变化时,与它并联导体的各电学量(如电流、电压和电功率)都产生与之相同的变化。
判断串或并只能以“变化部分的电阻R变”为标准:凡通过R变的电流有可能通过(不管是全部还是部分)导体Rx,则Rx与R变为串;凡通过R变的电流一定不通过Rx,则Rx与R变为并。
注:“串同并反”法无论考不考虑电源内阻都适用。 图1
例1如图1所示,电源电动势为E,内阻为r,闭合开关S,滑动变阻器滑片P向左移动,下列结论正确的是()。
A.电流表读数变小,电压表读数增大 B.小灯泡L变亮
C.电容器C上电荷量减小 D.电源的总功率变大
思维导图:滑动变阻器滑片P向左移动,R在增大。电流表与R串联,则电流减小读数变小;电压表与R并联,电压增大读数增大。灯泡L与R串联,电功率减小灯泡变暗。电容器与R并联,电容器两端电压增大电荷量增大。电源与R串联,总功率变小。答案为A。 图2
例2如图2所示,开关S闭合,电流表、电压表均为理想电表,若电阻R1断路,则下列说法中正确的是()。 A.电流表示数变小 B.电压表示数变大
C.电源内电路消耗的功率变大 D.R3消耗的功率变大
思维导图:断路相当于电阻无穷大,因此R1阻值在增大。电流表与R1并联,则电流增大示数变大;电压表与R1并联,电压增大示数变大。电源内电路与R1串联,电功率减小。R3与R1并联,R3功率变大。答案为BD。 图3
例3如图3所示,电动势为E、内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接。只合上开关S1,三个灯泡都能正常工作。如果再合上S2,则下列表述正确的是()。 A.电源输出功率减小 B.灯泡L1上消耗的功率增大 C.通过R1上的电流增大 D.通过R3上的电流增大
思維导图:R2电阻由断开到闭合,相当于电阻由无穷大到有限值,即电阻在减小。电源与R2串联,输出功率增大。灯泡L1与R2并联,灯泡L1上消耗功率减小。R1与R2串联,R1电流增大。R3与R2并联,R3电流减小。答案为C。 作者单位:山东省肥城市泰西中学2015级23班