专题1：闭合电路的动态分析 含有电容器的电路 导学案-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

该高中物理导学案聚焦闭合电路动态分析与含电容器电路问题，通过滑动变阻器滑片移动的电路实例导入，以“局部—整体—局部”程序法构建基础，结合“串反并同”结论法形成递进式学习支架，衔接欧姆定律与电路综合应用。 资料特色在于知识结构化与情境化融合，知识整理步骤清晰，例题融入酒精检测、湿度传感器等生活科技情境，培养科学态度与责任。解题方法涵盖常规推理与等效电源法，提升科学思维中的科学推理和模型建构能力，参考答案详细解析助力物理观念深化。

专题1：闭合电路的动态分析　含有电容器的电路 [学习目标]　 1.会应用闭合电路的欧姆定律分析闭合电路的动态问题.（重难点） 2.会分析含有电容器的电路问题．（难点） 一、闭合电路的动态分析 【导学】 1．如图所示的电路中，电源内阻不能忽略不计，当滑动变阻器的滑片P向b端移动时，电压表和电流表的示数分别如何变化。 【知识整理】 闭合电路动态问题的分析方法 (1)程序法：遵循“局部—整体—局部”的思路，按以下步骤分析(如图)： (2)结论法——“串反并同” “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。 “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。 【例题】 2．生命无价，酒后禁驾。某酒精检测仪的工作原理如图所示，传感器电阻的阻值随酒精气体浓度的增大而减小，电源的电动势为、内阻为，且（阻值恒定）。电流表、电压表均为理想电表，当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，下列说法中正确的是（     ） A．电源输出功率变大 B．电流表的示数减小 C．电压表的示数增大 D．电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比变小 3．湿敏电阻是利用湿敏材料吸收空气中的水分而导致本身电阻值发生变化这一原理而制成的，当湿度增加时，湿敏电阻的阻值会减小，常用于制作湿度传感器。在室内设计如图电路，当周围环境的湿度增加时（     ） A．电灯L变亮 B．电流表的示数变大 C．流过湿敏电阻的电流变小 D．电源的总功率变小 4．如图所示，图1是交警常用的酒精测试仪，其工作原理如图2所示，R为气敏电阻，其阻值随酒精气体浓度的增大而减小。电源的电动势为E、内阻为r，电路中的电表均为理想电表，R0为定值电阻。酒驾驾驶员对着测试仪吹气过程中，下列说法正确的是（     ） A．两电表的示数都变大 B．电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比不变 C．酒精气体浓度越大，电源的输出功率一定越小 D．酒精气体浓度越大，电源的效率越大 5．如图所示是一种风速测定装置，其中风速表是由电压表改装而成，电源电压不变，为定值电阻，为滑动变阻器。形管道的竖直管内装有可上下无摩擦自由移动的轻质活塞，活塞通过轻质细杆和滑动变阻器的滑片相连，闭合后，当风速增大时活塞上方气压变小，下列说法中正确的是（     ） A．活塞下移，则风速表的示数变小 B．活塞下移，则风速表的示数变大 C．活塞上移，则滑动变阻器两端的电压变大 D．活塞上移，则风速表的示数变大 二、含电容器的电路 【知识整理】 （1）在直流电路中，当电容器充、放电时，电路中有充、放电电流．如果电容器两端电压升高，电容器将充电；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。 （2）电路稳定后，电容器处电路可看成是断路，由于电容器所在支路无电流通过，所以在此支路中的电阻上无电压降低，因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压。 （3）当电容器和电阻并联后接入电路时，电容器两极板间的电压与其并联电阻两端的电压相等． （4）电容器的充、放电过程结束后，通过对电路的分析与计算得出电容器两极板的电势，电势高的极板带正电。 （5）充电时电容器相当于用电器，电流从正极进，放电时电容器相当于电源，电流从正极出。 【例题】 6．如图所示，电源电动势为E、内阻为r，为定值电阻，为滑动变阻器，。开关闭合后，将的滑片向下滑动过程中（　　） A．流过的电流向左 B．电容器右极板带负电 C．电容器的带电量减小 D．电源的输出功率增大 7．在如图所示的电路中，、均为定值电阻。当滑动变阻器的滑片缓慢向下移动时，下列说法正确的是（     ） A．小灯泡L变暗 B．中电流变大 C．电源效率增大 D．点有向上的电流 8．如图所示的电路中，电源电动势E＝12 V（内阻不计），电阻R1＝R2＝4  Ω，R3＝2  Ω，电容器的电容C＝0.1 F。初始时开关S1闭合，S2断开。现S1保持闭合，再闭合S2，待电路稳定后，电容器上极板所带电荷量的变化量为（电容器始终未被击穿）（     ） A．0.4 C B．0.8 C C．1.2 C D．2.4 C 9．图（a）所示电路中，K与L之间接有智能电源，使电容器C两端的电压随时间t按图（b）所示变化，则此过程电阻R两端电压随时间t变化的图像可能是（     ） A． B． C． D． 10．如图所示的电路，电源电动势为E，内阻为r，R1=2kΩ，R2=4kΩ，R3=10kΩ，R4是光敏电阻，其阻值随光照强度的增强而减小；当开关S闭合且没有光照时，电容器C不带电；当用强光照射R4且电路稳定时，R4的阻值4kΩ，下列说法正确的是（   ） A．在无光照时，R4阻值为5kΩ B．有光照且电路稳定时，电容器C的上极板带正电 C．有光照且电路稳定后，断开开关S，通过R1、R2的电荷量之比为2：3 D．与无光照射时比较，有光照时通过R4的电流增大，电源的路端电压减小，电源提供的总功率减小 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 1．电压表示数降低，电流表示数增大 【详解】常规解法：当滑片P移向b端时，接入电路的阻值会减小，导致总电阻R减小。根据闭合电路欧姆定律可知，干路电流增大，路端电压减小；则电压表示数降低。同时，由于总电压保持不变，和内电阻上的电压会增大，导致和并联部分的电压减小。因此，上的电流会减小，但由于干路电流整体增大，故上的电流会相应增大，从而使得电流表示数增大。 等效电源法：由总阻值减小，内阻不变，串联分压知识知，电压表示数变小。如图所示，将线框内的部分等效为电源，则为唯一的外电阻，电流表测干路电流，因阻值减小，根据全电路欧姆定律知，电流表示数增大。 2．A 【详解】A．电源的外电路总电阻为 电源输出功率在时最大，吹气后减小，向接近，所以电源输出功率增大，故A正确； B．电路中的电流为 吹气后减小，增大，故B错误； C．电压表示数为 由于 吹气后减小，减小，故C错误； D．由 整理得 所以 该比值不变，故D错误。 故选A。 3．B 【详解】AB．当周围环境的湿度增加时，湿敏电阻的阻值会减小，总电阻减小，总电流增大，路端电压减小，电灯L变暗，A错误，B正确； C．电灯L上电压减小，其电流随之减小，而总电流增大，可知流过湿敏电阻的电流增大，C错误； D．总电阻减小，则电源的总功率P＝EI变大，D错误。 故选B。 4．B 【详解】A．当酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，气敏电阻的阻值减小，由闭合电路欧姆定律 可知电流表示数增大，又根据 可得电压表示数变小，故A错误； B．由 可得 所以保持不变，故B正确； C．当时，电源的输出功率最大，但初始、和的大小关系未知，则无法判断减小时电源的输出功率是增大还是减小，故C错误； D．因气敏电阻的阻值减小，外电路总阻值变小，电路总电流变大，则电源的效率 则电源的效率变小，故D错误。 故选B。 5．D 【详解】AB．风速增大时，活塞上方气压变小，活塞受到向上的合力而上移，不会下移，故AB错误。 C．活塞上移时，滑片上移，滑动变阻器接入电路的电阻减小。设电源电压为，电路电流为 滑动变阻器两端电压为 由于，不变，减小时减小，故C错误； D．设电源电压为，定值电阻两端电压为 由于，不变，减小时增大，风速表示数变大，故D正确。 故选D。 6．D 【详解】B．电容器右极板和电源的正极连接，左极板比右极板电势低，右极板带正电，故B错误； AC．仅将的滑片向下滑动，阻值减小，电路中总电阻减小，电流I增大；由两端电压 可知，电阻两端的电压增大，电容器两端电压增大，电容器要充电，流过电流方向右，故AC错误； D．电源的输出功率为 当 电源的输出功率最大，由于 仅将的滑片向下滑动，电阻减小，电源的输出功率增大，故D正确； 故选D。 7．D 【详解】A． 减小 → 并联总电阻减小 → 电路总电阻减小 → 干路总电流增大 → 并联支路电压减小 两端电压等于，因此流过的电流减小 又，增大、减小，因此流过灯泡的电流增大，灯泡功率增大，变亮。故A错误； B．对于 由上述推导，并联电压减小，，不变，因此电流减小，故B错误； C． 电源效率（为外电路总电阻），减小 → 外电阻减小 → 减小。故C错误； D．a点有向上的电流，电容器电压等于，减小 → 电容器带电量减小，电容器放电。电容器上极板接高电位带正电，下极板（侧）带负电；放电时负电荷从下极板向下流出，电流方向与负电荷运动方向相反，因此点电流向上，故D正确。 故选D。 8．C 【详解】初始时开关闭合，断开， 电路稳定时，电容器所在支路相当于断路，电阻中无电流通过。 因此两端无电压降。电容器上极板的电势等于电源负极电势。 电阻与串联接在电源两端，电容器下极板接在 与 之间。 电路电流 电容器两端电压等于电阻两端的电压 由于上极板接电源负极，电势较低，故上极板带负电。 根据 可知初始时上极板带电量 末状态、 均闭合，电容器上极板通过开关直接连接到电源正极。 电阻与依然串联，然后与并联，此时电容器两端电压等于电阻 两端的电压。 电源内阻不计，通过电阻与的电流不变，仍为 电阻两端的电压 此时电容器两端电压。 由于下极板电势低于上极板电势，故上极板带正电。 根据 可得末状态上极板带电量 电容器上极板电荷量的变化量 故选 C。 9．C 【详解】电容器的带电量，因此电路电流 电阻两端电压，即与图像的斜率成正比。 0∼1s：恒定不变，斜率，因此； 1∼2s：均匀增大，斜率为正的恒定值，因此为正的恒定值； 2∼3s：再次恒定不变，斜率为0，因此回到0； 3∼5s：均匀减小，斜率为负的恒定值，因此为负的恒定值，电流方向反向，符号为负。 故选C。 10．C 【详解】A．在无光照时，电容器C不带电，可知电容器上、下极板间电压为零，则R1与R3的电压相等，R2与R4的电压相等，据串联电路正比分压原理可知 解得 R4=20kΩ A错误； B．有光照且电路稳定时，设路端电压为U，电源负极电势为0，则电容器C的上极板电势为 下极板电势为 由于，即下极板电势较高，下极板带正电，B错误； D．在有光照时，光敏电阻的阻值减小，故总电阻减小，由闭合电路的欧姆定律可知，干路电流增大，电源内电压增大，路端电压减小，由P=EI可知，电源提供的总功率变大；流过R1、R2支路的电流减小，故流过R3、R4支路的电流增大，D错误； C．有光照且电路稳定后，断开开关S，电容器通过四个电阻放电，且放电的两个支路并联，由 ， 可知，通过R1、R2的电荷量之比为 Q1：Q2=I1：I2=(R2+R4)：(R1+R3)=(4kΩ+4kΩ)：(2kΩ+10kΩ)=2：3 C正确。 故选C。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $