
在如图所示的电路中,电源电压保持不变,下列说法正确的是( ) A. 只闭合开关 S1,变阻器滑片向左移动时,电压表 V1 无示数,电压表 V2 与电流表 A 示数的 比值不变 B. 只闭合开关 S3,移动变阻器滑片,电压表 V1 示数变化量与电流表 A 示数变化量的比值不 变 C. 只闭合开关 S2,移动变阻器滑片,电压表 V1 示数的变化量等于电压表 V2 的示数的变化量 D. 若不考虑电表量程等元件安全问题,当闭合开关 S1、S3,变阻器滑片置于最左端时,R1 消耗的功率最大
要解决这道电路动态分析题,需结合串并联电路规律、欧姆定律及电压电流变化量比值的核心结论(如定值电阻的,电源外电压变化量与电流变化量比值的绝对值等于电源内阻)。由于题目未提供电路图,根据选项描述的开关组合(S1、S2、S3)和电表变化特征,可推断电路包含电源、定值电阻、滑动变阻器、电压表V1(测部分电压)、V2(测另一部分电压)及电流表(测总电流或支路电流)。以下是对各选项的具体分析:
只闭合开关S1,变阻器滑片向左移动时,电压表V1无示数,电压表V2与电流表A示数的比值不变
V1无示数表明其测量对象短路或未接入电路。若S1闭合时电路为滑动变阻器的简单电路(或与其他电阻并联),V1可能被短路,此时示数为0。
V2与电流表示数比值:若V2测电源电压(电源电压不变),电流表测变阻器电流,滑片移动时变阻器接入电阻变化,比值会随滑片移动改变。若V2测某定值电阻电压,比值等于该电阻阻值,此时比值不变。
矛盾点:题目未明确V2测量对象,但若电路中存在定值电阻与变阻器串联,V2测电源电压时比值会变化,故A错误。
只闭合开关S3,移动变阻器滑片,电压表V1示数变化量与电流表A示数变化量的比值不变
若S3闭合时电路为“电源+定值电阻\(R_1\)+滑动变阻器”串联,V1测滑动变阻器电压\(U_1\),电流表测总电流\(I\)。根据闭合电路欧姆定律:\(U_1 = E - I(R_1 + r)\)(\(E\)为电源电动势,\(r\)为内阻),则\(\Delta U_1/\Delta I = -(R_1 + r)\),其绝对值为定值。
若V1测定值电阻电压\(U_1 = IR_1\),则\(\Delta U_1/\Delta I = R_1\)(定值电阻的\(\Delta U/\Delta I = R\))。
两种情况下,比值均为常数(仅符号可能为负),故B正确。
只闭合开关S2,移动变阻器滑片,电压表V1示数的变化量等于电压表V2的示数的变化量
若S2闭合时电路为串联电路,V1测\(R_1\)电压\(U_1\),V2测滑动变阻器电压\(U_2\),则\(U_1 + U_2 = E - Ir\)(路端电压)。当滑片移动时,\(\Delta U_1 + \Delta U_2 = \Delta (E - Ir)\)。若电源内阻\(r \neq 0\),路端电压变化,\(|\Delta U_1| \neq |\Delta U_2|\);若\(r = 0\),则\(\Delta U_1 = -\Delta U_2\),即变化量大小相等、方向相反。
题目未说明电源内阻是否忽略,且“变化量”未明确绝对值,若考虑方向则不相等,故C错误。
闭合开关S1、S3,变阻器滑片置于最左端时,\(R_1\)消耗的功率最大
滑片置于最左端时,变阻器接入电阻最小(可能为0,即短路)。若S1、S3闭合后\(R_1\)与变阻器并联,变阻器短路时\(R_1\)直接接电源,电压为\(E\),功率\(P = E^2/R_1\)为最大值;若串联,变阻器电阻最小时电流最大,\(R_1\)功率\(P = I^2R_1\)也最大。
无论串并联,当变阻器电阻最小时,\(R_1\)获得的电压或电流最大,功率最大,故D正确。
正确选项为B、D。电路动态分析中,需明确电表测量对象及电路结构,关键利用“定值电阻\(\Delta U/\Delta I = R\)”“电源外电压变化量比值\(|\Delta U/\Delta I| = r\)”等结论,同时注意电源内阻是否影响电压分配。
思考问题:若电源内阻不可忽略,当电路中某电阻的电压变化量为\(\Delta U\),电流变化量为\(\Delta I\),如何通过\(|\Delta U/\Delta I|\)判断该电阻是定值电阻还是变化电阻?(提示:定值电阻的\(|\Delta U/\Delta I|\)等于其阻值,变化电阻则可能等于其他电阻之和或内阻。)