第12章 综合·融通 闭合电路的动态分析 电阻表的原理（Word教参）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理必修第三册（人教版 江苏专用）

该高中物理课件聚焦闭合电路动态分析与电阻表原理，通过主题串知综合应用导入，系统整合常规电路、含电容器电路、故障分析等动态问题，以程序法、结论法为学习支架，衔接闭合电路欧姆定律，构建完整知识脉络。 其亮点在于融合物理观念与科学思维，通过酒驾检测、光敏电阻等实例，结合程序推理与结论法培养分析能力，配套例题与针对训练深化科学探究。学生能提升电路问题解决能力，教师可依托系统内容高效开展教学。

综合·融通　闭合电路的动态分析　 电阻表的原理 　　　　(融会课主题串知综合应用) 　　通过本节课的学习要会应用闭合电路的欧姆定律分析闭合电路的动态问题；了解电阻表的内部结构，会用闭合电路欧姆定律分析电阻表的原理，并能解决简单问题。 主题(一)　常规电路的动态分析 　　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)由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” “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。 “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。 　　[例1]　(2025·启东中学开学考试)利用图示电路可以检测司机是否酒驾。图中R0为定值电阻，R是一个“气敏传感器”，它的电阻值会随着其周围酒精气体浓度的增大而减小。若检测时司机喝了酒，则下列说法正确的是 (　　) A.电路的总电阻减小，电压表的示数减小 B.电路的总电阻增大，电流表的示数减小 C.电压表和电流表示数的比值不变 D.电路消耗的总功率变小 [解析]　若检测时司机喝了酒，则R减小，电路总电阻减小，电流变大，即电流表示数变大，R0两端的电压变大，即电压表的示数变大；电路消耗的总功率P=IE变大；根据=R0，可知电压表和电流表示数的比值不变。故选C。 [答案]　C 　　[针对训练] 1.如图所示，电源的内阻不能忽略，灯泡的电阻不变，当接入电路的灯泡增多时，下列说法正确的是 (　　) A.通过原来灯泡中的电流将减小 B.电源的路端电压增大 C.电源内阻消耗的功率减小 D.电源消耗的总功率减小 解析：选A　当接入电路的灯泡数目增多时，外电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知，干路电流增大，则内电压增大，路端电压减小，即灯泡两端电压减小，由欧姆定律知，通过原来灯泡中的电流将减小，故A正确，B错误；电源内阻消耗的功率为Pr=I2r，因为干路电流I增大，内阻r不变，则电源内阻消耗的功率Pr将增大，故C错误；电源消耗的总功率为P=EI，因为干路电流I增大，电源电动势不变，则电源消耗的总功率P将增大，故D错误。 主题(二)　含电容器电路的动态分析 　　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。 　　[例2]　(2025·通州质检)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 [解析]　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。 [答案]　D 　　[针对训练] 2.(2025·江苏扬州阶段练习)如图所示电路中，电源电动势为E、内阻为r，R0为定值电阻，电容器的电容为C。闭合开关S，增大可变电阻R的阻值，电压表示数的变化量为ΔU，电流表示数的变化量为ΔI，则 (　　) A.变化过程中ΔU和ΔI的比值变大 B.电压表示数U和电流表示数I的比值不变 C.电阻R0两端电压减小，减小量为ΔU D.电容器的带电量增大，增加量为CΔU 解析：选D　根据闭合电路欧姆定律有U=E-I(R0+r)，可得=-(R0+r)，可知变化过程中ΔU和ΔI的比值保持不变，故A错误；对可变电阻R，根据欧姆定律可得R=，由于R增大，则电压表的示数U和电流表的示数I的比值变大，故B错误；闭合开关S，增大可变电阻R的阻值后，电路中电流减小，由欧姆定律可知，电阻R0两端的电压减小，R两端的电压增大，而它们的总电压即路端电压增大，所以电阻R0两端电压的减小量小于ΔU，故C错误；电容器两极板间的电压等于R两端的电压，可知电容器两极板间电压增大，根据Q=CU，可知电容器的带电量增大，增加量为CΔU，故D正确。 3.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 解析：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。 4.如图所示的电路中，电源的负极接地，其电动势为E。内电阻为r，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，C为电容器，、分别为理想电流表和电压表。在滑动变阻器滑动触头P自b端向a端滑动的过程中，下列说法正确的是 (　　) A.a点的电势降低 B.电压表示数变小 C.电流表示数变大 D.电容器C所带电荷量减少 解析：选B　在滑动变阻器滑动触头P自b端向a端滑动的过程中，变阻器接入电路的电阻增大，外电路总电阻增大，干路电流I减小，电阻R1两端电压减小，则电压表示数减小，选项B正确；根据外电路中顺着电流方向，电势降低，可知a点的电势大于零，且a点的电势大小等于R2两端的电压。电阻R2两端的电压U2=E-I(R1+r)，I减小，则U2变大，则a点的电势升高，选项A错误；U2变大，通过R2的电流I2增大。通过电流表的电流IA=I-I2，I减小，I2增大，则IA减小，即电流表示数减小，选项C错误；电容器C的电压等于电阻R2两端的电压，则电容器板间电压变大，由Q=CU知电容器C所带电荷量增多，选项D错误。 主题(三)　电路故障分析 　　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。 　　[例3]　(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 [解析]　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。 [答案]　B 　　[针对训练] 5.如图所示电路中电源电动势为3 V，当开关S接通后，灯泡L1和L2都不亮，用电压表测得各部分电压为Uab=3 V，Ubc=3 V，Ucd=0 V，由此可以断定 (　　) A.滑动变阻器R断路 B.L1的灯丝烧断了 C.L2的灯丝烧断了 D.L1、L2的灯丝烧断了 解析：选A　根据Uab=3 V，Ubc=3 V，Ucd=0 V，可以得知只能是滑动变阻器断路；若L1的灯丝烧断了，则Ubc=0 V，Ucd=0 V；若L2的灯丝烧断了，则Ubc=0 V，Ucd=3 V；若L1、L2的灯丝都烧断了，则Ubc=0 V，Ucd=0 V。故选A。 6.用电压表检查如图所示电路中的故障，闭合开关后测得Uab=0，Uad=5.0 V，Ubc=0，Ucd=5.0 V，则此故障可能是 (　　) A.L断路　　　　　 B.R断路 C.R'断路 D.S断路 解析：选A　由Uab=0和Ubc=0可知电路为断路故障(电路中无电流)，由测得Uad=5.0 V和Ucd=5.0 V可知，a、c两点等电势，开关S、电阻R、电阻R'均为通路，所以故障可能是L断路，故A正确，B、C、D错误。 7.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 解析：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。 8.(2022·北京高考，节选)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 解析：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。 主题(四)　电阻表的原理 1.电阻表的原理(如图所示) 2.电阻表表盘的刻度标注 刻度 标注方法 标注位置 “0 Ω” 红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针满偏，被测电阻Rx=0 满偏电流Ig处 “∞” 红、黑表笔不接触，表头指针不偏转，被测电阻Rx=∞ 电流为零处 中值电阻 Rx中=r+R+Rg=RΩ 刻度盘正中央 “Rx” 红、黑表笔接Rx， Ix=，Rx与Ix一一对应 与Rx对应电流Ix处 3.电阻表的表盘刻度特点 (1)电阻表的表盘刻度不均匀且与其他电表(如电流表、电压表)的刻度是相反的。 (2)从表盘上看，“左密右疏”，电阻零刻度线是电流最大刻度，电阻“∞”刻度线是电流零刻度，电阻表可测阻值为0~∞的电阻。 4.电阻表测电阻的误差分析 使用旧电池给测量带来误差：电池使用较长时间后，电动势会下降，会使电阻测量值偏大，要及时更换新电池；由于调零电阻的存在，电池内阻的变化不会引起误差。 　　[例4]　把一量程为6 mA、内阻为100 Ω的电流表改装成电阻表，电路如图所示，现有如下器材：A.电源(E=3 V，内阻不计)；B.滑动变阻器(0~100 Ω)；C.滑动变阻器(0~500 Ω)；D.红表笔；E.黑表笔。 (1)滑动变阻器选用　　　　。  (2)红表笔接　　　　端，黑表笔接　　　　端。(均填“M”或“N”)  (3)按正确方法测量Rx，指针指在电流表2 mA刻度处，则电阻值应为　　　　 Ω；若指在电流表3 mA刻度处，则电阻值应为　　　　 Ω。  (4)若该电阻表使用一段时间后，电池电动势变小，内阻变大，但此表仍能调零，按正确使用方法再测上述电阻Rx，其测量结果与原结果相比将　　　(填“偏大”“偏小”或“不变”)。  [解析]　(1)两表笔直接接触时，调节滑动变阻器的阻值使电流表达到满偏，则有Ig=，解得R0=400 Ω，故滑动变阻器应选C。 (2)红表笔接内部电源的负极，黑表笔接内部电源的正极，所以红表笔接N端，黑表笔接M端。 (3)电流为I=2 mA时，有I=， 解得Rx=1 000 Ω。 电流为I'=3 mA时，有I'=， 解得Rx'=500 Ω。 (4)当电池电动势变小，内阻变大时，电阻表重新调零，由于满偏电流Ig不变，由公式Ig=可知，电阻表内阻得调小，由公式I===，可知当r内变小时，接入同样的被测电阻，通过的电流变小，电阻表读数变大。 [答案]　(1)C　(2)N　M　(3)1 000　500　(4)偏大 [思维建模] (1)如图，红表笔接“+”插孔，黑表笔接“-”插孔，即红“+”黑“-”。 (2)电流方向为“红进黑出”。 (3)黑表笔与电阻表内部电源正极相连，红表笔与电阻表内部电源负极相连。 　　[针对训练] 9.(2025·江苏无锡阶段测评)某同学用内阻Rg=200 Ω、满偏电流Ig=5 mA的毫安表及相关元件制作了一个简易电阻表，电阻刻度值尚未标定，电路如图甲所示。该同学将两表笔短接，调节滑动变阻器R使毫安表指针满偏，再将阻值为600 Ω的电阻接在两表笔之间，此时毫安表指针位置如图乙所示。下列说法正确的是 (　　) A.该电源电动势为3 V B.该电源电动势为4.5 V C.刻度1 mA处标注3 000 Ω D.刻度1.5 mA处标注1 500 Ω 解析：选B　满偏时Ig=，将阻值为Rx=600 Ω 的电阻接在两表笔之间时读数为I=3 mA，则I=，解得E=4.5 V，R内=900 Ω， A错误，B正确；根据I1=，可得Rx1=3 600 Ω，即刻度1 mA处标注3 600 Ω，C错误；根据I2=，可得Rx2=2 100 Ω， 即刻度1.5 mA 处标注2 100 Ω，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $