第4章 综合·融通 闭合电路的动态分析（Word练习）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理必修第三册（鲁科版）

综合·融通　闭合电路的动态分析(融会课主题串知综合应用) 前面已经学习了电路的串并联、部分电路欧姆定律和闭合电路欧姆定律，通过本节课的学习，进一步熟练应用上述规律，掌握闭合电路的动态分析和电路故障的动态分析方法。 主题(一)　常规电路的动态分析 [知能融会通] 　　闭合电路动态问题的分析方法 1.程序法 (1)分析电路，明确各部分电路的串、并联关系及电流表或电压表的测量对象； (2)由局部电阻变化判断总电阻的变化； (3)由I=判断总电流的变化； (4)据U=E-Ir判断路端电压的变化； (5)由欧姆定律及串、并联电路的规律判断各部分的电路电压及电流的变化。 2.结论法——“并同串反” (1)“并同”：是指某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小。 (2)“串反”：是指某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大。 　　[典例]　在如图所示的电路中，E为电源电动势，r为电源内阻，R1和R3均为定值电阻，R2为滑动变阻器，电表均为理想电表。当R2的滑片在a端时合上开关S，此时三个电表A1、A2和V的示数分别为I1、I2和U。现将R2的滑片向b端移动，则三个电表示数的变化情况是 (　　) 　　A.I1增大，I2不变，U增大 B.I1减小，I2增大，U减小 C.I1增大，I2减小，U增大 D.I1减小，I2不变，U减小 听课记录： 　　[变式拓展]　上例中，若图中R3=0，则 (1)和的变化情况如何? (2)和的变化情况如何? 　　[易错警示] 对和的物理意义认识不清而致错 (1)根据电阻的U-I图线上任意一点的纵坐标与横坐标的比等于电阻的阻值，可知表示电阻的变化情况。 (2)对于定值电阻来说，==R；对于阻值变化的电阻来说，由闭合电路欧姆定律得U=E-Ir，故U-I图线在任意一点的斜率=-r，所以将阻值变化的电阻作为外电路时，表示等效电源的内阻。 [题点全练清] 1.如图所示，R1为热敏电阻(阻值随温度升高而减小)，R2和R3均为定值电阻，电源电动势为E、内阻为r，电压表和电流表均为理想电表。如果R1的温度降低，则 (　　) A.电压表示数增大，电流表示数减小 B.电压表、电流表示数均增大 C.电压表示数减小，电流表示数增大 D.电压表、电流表示数均减小 2.在如图所示的电路中，电源电动势为E、内阻为r，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P从图示位置向右滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U1、U2、U3表示，电表示数变化量的绝对值分别用ΔI、ΔU1、ΔU2、ΔU3表示。则下列判断中正确的是 (　　) A.U2、U3都变小　　　 B.U2变大，U3变小 C.不变 D.变大 3.如图所示，电路中电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在变阻器R0的滑片向下滑动的过程中 (　　) A.电压表与电流表的示数都减小 B.电压表与电流表的示数都增大 C.电压表的示数增大，电流表的示数减小 D.电压表的示数减小，电流表的示数增大 4.(2025·成都模拟)小明利用压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小的特点，设计了一个判断升降机运动状态的装置。其工作原理如图所示，虚线框内是连接压敏电阻的电路，压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置着一个物块，在升降机运动过程中的某一段时间内，发现电流表的示数I恒定不变，且I小于升降机静止时电流表的示数I0，则这段时间内 (　　) A.升降机可能匀速下降 B.升降机可能匀减速下降 C.升降机可能匀加速下降 D.升降机可能变加速上升 主题(二)　含电容器电路的动态分析 [知能融会通] 　　分析含电容器电路应注意的两点 1.电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，在此支路上的电阻无电压降低，因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压。在电路稳定后，与电容器串联的电阻中无电流通过，与电容器串联的电阻阻值变化，不影响电路中其他电表示数和灯泡亮度。 2.电路中的电流、电压变化时，将会引起电容器的充、放电。如果电容器两端电压升高，电容器将充电，电荷量增大；如果电容器两端电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电，电荷量减小。 　　[典例]　(2025·山东青岛质检)如图所示，电路两端加恒定电压U，电路稳定后，灯泡L正常发光，然后向右移动滑动变阻器R的滑片，在此过程中 (　　) 　　A.灯泡L逐渐变暗 B.定值电阻R1两端电压逐渐减小 C.电容器C所带的电荷量逐渐增大 D.定值电阻R0中有水平向右的电流 听课记录： [题点全练清] 1.(双选)在如图所示的电路中，电源电动势为E、内阻为r，C为电容器，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。开关闭合后，灯泡L能正常发光。当滑动变阻器的滑片向右移动时，下列判断正确的是 (　　) A.灯泡L将变暗 B.灯泡L将变亮 C.电容器C的电荷量将减小 D.电容器C的电荷量将增大 2.如图所示，电源的电动势为E、内阻为r，R1、R2为定值电阻，C为电容器。闭合开关S，在滑动变阻器R的滑片向上滑动过程中 (　　) A.电阻R1中的电流变小 B.电阻R2中的电流向右 C.电容器C的电容变大 D.电容器C所带电荷量变小 3.如图所示电路中，电源内阻不能忽略，电表均为理想电表。闭合开关后，电路处于稳定状态，下列说法正确的是 (　　) A.电流表的示数突然变大，可能因为电容器被击穿 B.灯泡L1突然变亮，可能因为电阻R发生了短路 C.灯泡L2突然变亮，可能因为电阻R发生了断路 D.电压表的示数突然变小，可能因为灯泡L2的灯丝烧断 4.如图所示的电路中，光敏电阻R2的阻值随光照强度增大而减小，电表均为理想电表。闭合开关S，电路达到稳定状态后，若增大照射光强度，电流表的示数变化为ΔI，电压表的示数变化为ΔU，下列说法正确的是 (　　) A.电流表示数减小 B.电压表示数减小 C.电容器所带电荷量增加 D.保持不变 主题(三)　电路故障的分析　　　　　　　　　　 [知能融会通] 　　电路故障特点及分析方法 1.断路特点：表现为路端电压不为零而电流为零； 2.短路特点：用电器或电阻发生短路，表现为有电流通过电路但用电器或电阻两端电压为零。 3.分析方法：将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生某种故障，运用闭合电路或部分电路的欧姆定律进行推理。 　　[典例]　(2025·江苏苏州阶段练习)在如图所示的电路中，当开关S闭合时，电灯不亮，电流表无读数，电压表读数接近电源电压，以下可能的情况是 (　　) 　　A.电流表断路，L1和L2都完好 　　B.L1灯丝断路，电流表和L2都完好 　　C.L2灯丝断路，电流表和L1都完好 　　D.L1和L2灯丝都断路，而电流表完好 听课记录： [题点全练清] 1.如图所示，电源电压恒定，闭合开关S后，电路正常工作。过了一会儿，两电表的示数一个变大，另一个变小，则该电路中出现的故障是 (　　) A.一定是电阻R断路 B.可能是电阻R短路 C.可能是灯L断路 D.一定是灯L短路 2.如图所示，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3均为定值电阻，电压表与电流表均为理想电表；开始时开关S闭合，电压表、电流表均有示数，某时刻发现电压表和电流表读数均变大，则电路中可能出现的故障是 (　　) A.R1断路　　　　　 B.R2断路 C.R1短路 D.R3短路 3.在如图所示的电路中，干电池、开关和额定电压为1.5 V的灯泡组成串联电路。当闭合开关时，发现灯泡不发光。在闭合开关的情况下，某同学用多用电表直流电压挡进行检测。检测结果如表所示，已知电路仅有一处故障，由此做出的判断正确的是 (　　) 测试点 A、B D、E E、F F、B 多用电表示数 1.5 V 0 1.5 V 0 A.A、C间导线断路 B.D、E间导线断路 C.灯泡断路 D.F、B间导线断路 4.如图是“测量电源的电动势和内电阻”实验的电路图。某同学在实验中，闭合开关后，发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电压表有示数且不变，电流表始终没有示数。为查找故障，在其他连接不变的情况下，他将电压表连接a位置的导线端分别试触b、c、d三个位置，发现试触b、c时，电压表有示数；试触d 时，电压表没有示数。若电路中仅有一处故障，则 (　　) A.导线ab断路 B.滑动变阻器断路 C.导线cd断路 D.滑动变阻器短路 9 / 10 学科网（北京）股份有限公司 综合·融通　闭合电路的动态分析 主题(一) 　 [典例]　选B　方法一：程序法　将R2的滑片向b端移动，R2接入电路的电阻减小，外电路总电阻R减小，总电流I增大，内电压U内增大，路端电压U减小，电压表V的示数U减小；总电流I增大，R3两端电压U3增大，R1、R2两端电压减小，A1示数I1减小，A2示数I2增大，故B项正确。 方法二：串反并同法　R2接入电路的电阻减小，A2与其串联，故A2示数I2增大；A1与R2并联，故A1示数I1减小；V与R2间接并联，故V的示数U减小，故选B。 [变式拓展]　提示：(1)=R1，故不变；=R2，故减小。 (2)以R2和电源并联部分作为等效电源，则R1为等效电路中唯一用电器，由闭合电路欧姆定律可得U=E-I1，R2减小，r不变，减小，故减小。同理，U=E-I2，R1和r都不变，故不变。 [题点全练清] 1.选A　如果R1的温度降低，其电阻增大，电路总电阻增大，电路总电流减小，电流表示数减小，电源内电压及R2两端电压减小，电压表示数增大，A正确。 2.选C　将滑动变阻器的滑片P从图示位置向右滑动时，R2变大，电路总电阻变大，由闭合电路欧姆定律可知电路总电流I变小，根据U3=E-Ir，U1=IR1，U2=U3-U1，可知外电压U3变大，定值电阻R1两端电压U1变小，滑动变阻器两端电压U2变大，故A、B错误；根据闭合电路欧姆定律可得U3=E-Ir，则有=r，可知不变，故C正确，D错误。 3.选A　方法一：程序法 变阻器R0的滑片向下滑动，R0接入电路的电阻变小，电路的总电阻变小，总电流变大，电源的内电压变大，外电压变小，故电压表的示数变小，R1两端的电压变大，R2两端的电压变小，故电流表的示数变小，A正确。 方法二：“串反并同”结论法 变阻器R0的滑片向下滑动，R0接入电路的电阻变小，因电压表与电流表都与R0“间接并联”，故由“串反并同”法可知，电压表与电流表的示数都减小，A正确。 方法三：极限法 假设R0的滑片移动到最下端，使R0接入电路的阻值变为零，即R2被短路，此时流过电流表的电流为零，因为R外变小，导致外电压变小，故A正确。 4.选B　在升降机运动过程中发现电流表的示数不变，说明升降机做匀变速运动或匀速运动，电流表的示数小于升降机静止时电流表的示数，说明升降机做匀变速运动；因为电流表的示数I小于升降机静止时电流表的示数I0，所以电路外电压变小，内电压变大，故电路总电流变大，电路总电阻变小，即压敏电阻的阻值变小，压敏电阻所受的压力变大，由牛顿第三定律可知压敏电阻对物块的支持力变大，所以升降机可能匀加速上升，可能匀减速下降，故选B。 主题(二) 　 [典例]　选D　向右移动滑动变阻器R的滑片，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电路总电阻减小，电路两端加恒定电压U，则电路总电流增大，灯泡L逐渐变亮，定值电阻R1两端电压逐渐增大，故A、B错误；定值电阻R1两端电压逐渐增大，电路两端加恒定电压U，则滑动变阻器与灯泡L两端的总电压逐渐减小，即电容器C两极板间的电势差逐渐减小，根据Q=CUC，可知电容器C所带的电荷量逐渐减小，电容器放电，定值电阻R0中有水平向右的电流，故C错误，D正确。 [题点全练清] 1.选AD　由题意，可知R增大，电流I=，则I减小，灯泡L将变暗，故A正确，B错误；路端电压U=E-Ir，由于I减小，则U增大，电容器电荷量Q=CU，由于U增大，C不变，则Q增大，故C错误，D正确。 2.选B　闭合开关S，在滑动变阻器R的滑片向上滑动过程中，滑动变阻器接入电路的阻值减小，则电路总电流增大，即通过电阻R1的电流变大，故A错误；通过电阻R1的电流变大，则电阻R1两端电压变大，所以电容器C两端电压变大，根据电容的定义式可得Q=CU，可知电容器C所带电荷量变大，即电容器充电，根据连接方式可知电容器左极板带正电，所以电阻R2中有向右的电流，故B正确，D错误；电容器的电容大小由电容器的两板之间的距离和正对面积，以及介电常数决定，故电容器C的电容不变，故C错误。 3.选A　若电容器被击穿短路，可使得电路总电阻变小，总电流变大，故A正确；若电阻R发生短路，则电路左侧三元件并联部分分压为零，会导致灯泡L1熄灭，B错误；若电阻R发生断路，会使得电路左侧三元件并联部分总电阻变大，电路总电流变小，灯泡L2分压变小，故而亮度变暗，C错误；若灯泡L2的灯丝烧断，则电压表的示数将等于电源电动势，故而示数增大，D错误。 4.选D　当增大照射光强度时，光敏电阻R2的阻值减小，电路的总电阻减小，总电流I增大，则电流表示数增大，电压表示数增大，故A、B错误；由闭合电路欧姆定律可知，UC=E-I，由于I增大，则UC减小，电容器所带的电荷量减少，故C错误；根据欧姆定律U=IR1，可知=R1，故保持不变，故D正确。 主题(三) 　 [典例]　选B　如果电流表断路，L1和L2都完好，则电压表与电源两极不能相连，电压表示数为零，A错误；如果L1灯丝断路，电流表和L2都完好，则电路断路，两灯都不亮，电流表示数为零，电压表与电源两极相连，电压表示数接近电源电压，B正确；如果L2灯丝断路，电流表和L1都完好，则电压表与电源两极不能相连，电压表示数为零，C错误；如果L1和L2灯丝都断路，电流表完好，则电压表不能与电源两极相连，电压表示数为零，D错误。 [题点全练清] 1.选B　若电阻R断路，电流表示数减小到零，电压表示数变大，有可能是电阻R断路，而不一定是电阻R断路，A错误；若电阻R短路，电流表示数变大，电压表示数减小到零，B正确；若灯L断路，两电表示数都减小到零，C错误；若灯L短路，两电表示数都变大，D错误。 2.选B　若R1断路，电流表读数为零，故A错误；若R2断路，外电路总电阻增大，总电流减小，内电压减小，则电压表读数变大；R3的分压增大，则电流表的读数变大，故B正确；若R1短路，外电路总电阻减小，总电流增大，内电压增大，则电压表读数变小，电流表的读数变大，故C错误；若R3短路，外电路总电阻减小，总电流增大，内电压增大，则电压表读数变小，故D错误。 3.选C　E、F间电压值为1.5 V，则A、C间导线、D、E间导线、F、B间导线均没有断路，F、B间电压值为0，说明灯泡断路。故选C。 4.选C　闭合开关后，却发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电流表示数始终为零，可能是电路中出现断路，电压表的示数不变化，说明电压表串联在电路中；当试触b、c时依然是这个情况，说明b、c段是正常的，试触d时，电压表没有示数，说明在cd之间某处发生了断路，故选C。 $