高中物理電路問題動態分析

邊宗虎

物理學中的電路問題分析涉及的物理概念、物理規律是電學的重要基礎。電路的分析與計算是高考的重點內容，旨在考查學生對基本概念的理解及對基本規律的掌握。下面擇例談談高中物理電路問題的分析思路，與同行商榷。

一、直流電路的動態分析

在進行直流電路動態分析時，我們應：

（1）確定電路的外電阻R外總如何變化；

（2）根據閉合電路歐姆定律確定電路的總電流如何變化；

（3）由U內=I總r確定電源內電壓如何變化；

（4）由U外=E-U內確定電路的外電壓（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各支路的電流如何變化。

【例1】 （2013·江蘇高考）在輸液時，藥液有時會從針口流出體外，為了及時發現，設計了一種報警裝置，電路如圖1所示。M是貼在針口處的傳感器，接觸到藥液時其電阻RM發生變化，導致S兩端電壓U增大，裝置發出警報，此時（ ）。

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RM變大時，R總變大，根據I總=ER總，I干變小，S兩端的電壓U=I總RS變小，故A、B錯誤；當RM變小時，R總=1

1R+1RM

+RS變小，根據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，對回路的總電阻變化的影響越明顯，故C正確，D錯誤。

二、變壓器電路的動態分析

1.匝數比不變的情況

（1）U1不變，根據U1U2=n1n2，輸入電壓U1決定輸出電壓U2，不論

負載電阻R如何變化，U2不變。

（2）當負載電阻發生變化時，I2變化，輸出電流I2決定輸入電流

I1，故I1發生變化。

（3）I2變化引起P2變化，P1=P2，故P1發生變化。

2.負載電阻不變的情況

（1）U1不變，n1n2發生變化，故U2變化。

（2）R不變，U2變化，故I2發生變化。

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

3.分析變壓器動態問題的思路程序可表示為

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

甲圖2乙

A.變壓器副線圈中交流電壓的瞬時表達式u=9sin100πt（V）

B.電壓表示數為9V

C.RT處溫度升高到一定值時，報警器P將會發出警報聲

D.RT處溫度升高時，變壓器P入變小

解析：由變壓器變壓公式可知，變壓器副線圈輸出電壓為9V，副線圈中交流電壓的瞬時表達式u=92sin100πt（V），A正確。電壓表示數小于9V，B錯誤。R處溫度升高到一定值時，熱敏電阻R減小到一定值，回路中電流增加到一定值時報警器P將會發出警報聲，C正確。RT處溫度升高時，變壓器I出增大，變壓器P入增大，D錯誤。

總之，在動態分析高中物理電路問題時，應注意以下幾個點：

（1）熟練掌握電路的連接，串、并聯電路特點和規律以及歐姆定律等電路分析的必備知識，必要時可列表進行比較，以加強記憶；

（2）訓練時從直流到交流，先掌握直流電路的動態變化特點和分析程序，繼而推廣到較復雜的交流電路和電磁感應電路；

（3）閉合電路歐姆定律和能量守恒定律是動態分析電路的兩大依據，應注意能量守恒思想在動態分析中的作用和物理圖像的運用。

（特約編輯 安 平）endprint

物理學中的電路問題分析涉及的物理概念、物理規律是電學的重要基礎。電路的分析與計算是高考的重點內容，旨在考查學生對基本概念的理解及對基本規律的掌握。下面擇例談談高中物理電路問題的分析思路，與同行商榷。

一、直流電路的動態分析

在進行直流電路動態分析時，我們應：

（1）確定電路的外電阻R外總如何變化；

（2）根據閉合電路歐姆定律確定電路的總電流如何變化；

（3）由U內=I總r確定電源內電壓如何變化；

（4）由U外=E-U內確定電路的外電壓（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各支路的電流如何變化。

【例1】 （2013·江蘇高考）在輸液時，藥液有時會從針口流出體外，為了及時發現，設計了一種報警裝置，電路如圖1所示。M是貼在針口處的傳感器，接觸到藥液時其電阻RM發生變化，導致S兩端電壓U增大，裝置發出警報，此時（ ）。

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RM變大時，R總變大，根據I總=ER總，I干變小，S兩端的電壓U=I總RS變小，故A、B錯誤；當RM變小時，R總=1

1R+1RM

+RS變小，根據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，對回路的總電阻變化的影響越明顯，故C正確，D錯誤。

二、變壓器電路的動態分析

1.匝數比不變的情況

（1）U1不變，根據U1U2=n1n2，輸入電壓U1決定輸出電壓U2，不論

負載電阻R如何變化，U2不變。

（2）當負載電阻發生變化時，I2變化，輸出電流I2決定輸入電流

I1，故I1發生變化。

（3）I2變化引起P2變化，P1=P2，故P1發生變化。

2.負載電阻不變的情況

（1）U1不變，n1n2發生變化，故U2變化。

（2）R不變，U2變化，故I2發生變化。

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

3.分析變壓器動態問題的思路程序可表示為

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

甲圖2乙

A.變壓器副線圈中交流電壓的瞬時表達式u=9sin100πt（V）

B.電壓表示數為9V

C.RT處溫度升高到一定值時，報警器P將會發出警報聲

D.RT處溫度升高時，變壓器P入變小

解析：由變壓器變壓公式可知，變壓器副線圈輸出電壓為9V，副線圈中交流電壓的瞬時表達式u=92sin100πt（V），A正確。電壓表示數小于9V，B錯誤。R處溫度升高到一定值時，熱敏電阻R減小到一定值，回路中電流增加到一定值時報警器P將會發出警報聲，C正確。RT處溫度升高時，變壓器I出增大，變壓器P入增大，D錯誤。

總之，在動態分析高中物理電路問題時，應注意以下幾個點：

（1）熟練掌握電路的連接，串、并聯電路特點和規律以及歐姆定律等電路分析的必備知識，必要時可列表進行比較，以加強記憶；

（2）訓練時從直流到交流，先掌握直流電路的動態變化特點和分析程序，繼而推廣到較復雜的交流電路和電磁感應電路；

（3）閉合電路歐姆定律和能量守恒定律是動態分析電路的兩大依據，應注意能量守恒思想在動態分析中的作用和物理圖像的運用。

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物理學中的電路問題分析涉及的物理概念、物理規律是電學的重要基礎。電路的分析與計算是高考的重點內容，旨在考查學生對基本概念的理解及對基本規律的掌握。下面擇例談談高中物理電路問題的分析思路，與同行商榷。

一、直流電路的動態分析

在進行直流電路動態分析時，我們應：

（1）確定電路的外電阻R外總如何變化；

（2）根據閉合電路歐姆定律確定電路的總電流如何變化；

（3）由U內=I總r確定電源內電壓如何變化；

（4）由U外=E-U內確定電路的外電壓（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各支路的電流如何變化。

【例1】 （2013·江蘇高考）在輸液時，藥液有時會從針口流出體外，為了及時發現，設計了一種報警裝置，電路如圖1所示。M是貼在針口處的傳感器，接觸到藥液時其電阻RM發生變化，導致S兩端電壓U增大，裝置發出警報，此時（ ）。

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RM變大時，R總變大，根據I總=ER總，I干變小，S兩端的電壓U=I總RS變小，故A、B錯誤；當RM變小時，R總=1

1R+1RM

+RS變小，根據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，對回路的總電阻變化的影響越明顯，故C正確，D錯誤。

二、變壓器電路的動態分析

1.匝數比不變的情況

（1）U1不變，根據U1U2=n1n2，輸入電壓U1決定輸出電壓U2，不論

負載電阻R如何變化，U2不變。

（2）當負載電阻發生變化時，I2變化，輸出電流I2決定輸入電流

I1，故I1發生變化。

（3）I2變化引起P2變化，P1=P2，故P1發生變化。

2.負載電阻不變的情況

（1）U1不變，n1n2發生變化，故U2變化。

（2）R不變，U2變化，故I2發生變化。

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

3.分析變壓器動態問題的思路程序可表示為

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

甲圖2乙

A.變壓器副線圈中交流電壓的瞬時表達式u=9sin100πt（V）

B.電壓表示數為9V

C.RT處溫度升高到一定值時，報警器P將會發出警報聲

D.RT處溫度升高時，變壓器P入變小

解析：由變壓器變壓公式可知，變壓器副線圈輸出電壓為9V，副線圈中交流電壓的瞬時表達式u=92sin100πt（V），A正確。電壓表示數小于9V，B錯誤。R處溫度升高到一定值時，熱敏電阻R減小到一定值，回路中電流增加到一定值時報警器P將會發出警報聲，C正確。RT處溫度升高時，變壓器I出增大，變壓器P入增大，D錯誤。

總之，在動態分析高中物理電路問題時，應注意以下幾個點：

（1）熟練掌握電路的連接，串、并聯電路特點和規律以及歐姆定律等電路分析的必備知識，必要時可列表進行比較，以加強記憶；

（2）訓練時從直流到交流，先掌握直流電路的動態變化特點和分析程序，繼而推廣到較復雜的交流電路和電磁感應電路；

（3）閉合電路歐姆定律和能量守恒定律是動態分析電路的兩大依據，應注意能量守恒思想在動態分析中的作用和物理圖像的運用。

（特約編輯 安 平）endprint