第4章 专题强化10 路端电压与外电阻的关系 闭合电路的动态分析（配套课件PPT）-【步步高】2025-2026学年高二物理必修第三册学习笔记（鲁科版）

该高中物理课件聚焦路端电压与外电阻的关系及闭合电路动态分析，通过滑动变阻器电压表示数问题导入，结合闭合电路欧姆定律推导表达式和变化规律，构建从问题到规律的学习支架，衔接前后知识。 其亮点在于以问题驱动结合科学思维方法，如程序法分析动态电路，U-I图像辨析规律，通过手机亮度调节等实例强化应用，培养物理观念和科学探究能力。学生能深化规律理解，教师可高效开展教学。

第 4 章 路端电压与外电阻的关系　闭合电路的动态分析 专题强化10 1.理解路端电压与外电阻的关系并能进行相关计算(重点)。 2.会利用路端电压与负载的关系、闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律等知识分析电路的动态问题(重难点)。 学习目标 内容索引 专题强化练 一、路端电压与外电阻的关系 二、闭合电路的动态分析 < 一 > 路端电压与外电阻的关系 如图所示电路中，随着外电路中滑动变阻器接入电路中的阻值不同，电压表的示数是否恒定呢？试用闭合电路的欧姆定律解释。 答案　电压表的示数变化。由闭合电路的欧姆定律E＝U＋Ir，知U＝E－I·r I＝，当滑动变阻器的阻值R变化时，I也变化，U随之变化。 1.路端电压的表达式：U＝ 。 2.路端电压随外电阻的变化规律 (1)当外电阻R增大时，由I＝可知电流I ，路端电压U＝E－Ir 。 (2)当外电阻R减小时，由I＝可知电流I ，路端电压U＝E－Ir 。 (3)两种特殊情况：当外电路断路时，电流I变为 ，U＝ 。即断路时的路端电压等于 。当电源短路时，外电阻R＝0，此时I＝。 梳理与总结 E－Ir 减小 增大 增大 减小 0 E 电源电动势 (1)因为U＝IR，所以当I增大时，路端电压也增大。 (　　) (2)当外电阻趋于无穷大时，外电压等于电源电动势。 (　　) √ × 易错辨析 　电源的电动势为4.5 V，外电阻为4.0 Ω时，路端电压为4.0 V。 (1)如果在外电路并联一个6.0 Ω的电阻，路端电压是多少？ 例1 答案　3.7 V 外电阻为4.0 Ω时，由闭合电路欧姆定律得U＝IR外＝R外，代入数据，解得r＝0.5 Ω 并联一个6.0 Ω的电阻后，外电阻R1＝ Ω＝2.4 Ω，则有U1＝R1＝ A×2.4 Ω≈3.7 V； (2)如果6.0 Ω的电阻串联在外电路中，路端电压又是多少？ 答案　4.3 V 串联一个6.0 Ω的电阻后，外电阻R2＝4 Ω＋6 Ω＝10 Ω， 则路端电压U2＝R2＝ A×10 Ω≈4.3 V。 如图所示，甲电路中只有一个小灯泡，乙电路中有四个小灯泡并联，两个电路所用电池和小灯泡的规格都相同。闭合开关后发现，乙电路中每个小灯泡的亮度明显比甲电路中的小灯泡暗。对该现象的解释，正确的是 A.甲电路中流过电源的电流更大 B.甲电路中的路端电压更大 C.甲电路中灯泡的电压是乙电路 中灯泡电压的四倍 D.甲电路中流过灯泡的电流是乙电路中流过每个灯泡电流的四倍 例2 √ 两个电路中的电池相同，灯泡规格相同，根据并联电路的规律可知，外电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知，干路电流增大，内电压增大，路端电压减小，即灯泡两端电压减小，所以乙电路中的灯泡变暗，故选B。 返回 < 二 > 闭合电路的动态分析 结合“路端电压与外电阻的关系” 在如图所示的电路中，当滑动变阻器的滑片P向右滑动时，回路的总电流、路端电压如何变化？通过定值电阻R1、R2和滑动变阻器的电流如何变化，它们两端的电压如何变化？ 答案　滑片P向右滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻增大，R外增大，由I＝可得， I减小，由U内＝I·r得U内减小，路端电压U外＝E－U内增大。 I减小，则定值电阻R1分压U1＝I·R1减小， U外＝U1＋U2，所以定值电阻R2两端的电压U2增大。 又U2＝I2R2，则通过R2的电流I2增大， I＝I3＋I2，所以通过滑动变阻器的电流I3减小。 又U3＝U2，则滑动变阻器两端的电压U3增大。 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)： 梳理与总结 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。 3.极限法 因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端，使其接入电路的电阻最大或电阻为零，画等效电路图分析各电学量的变化情况。 (2024·广州市高二期中)在如图所示的电路中，当滑动变阻器滑片P向下移动时 A.A灯变亮 B.B灯变暗 C.C灯变亮 D.D灯变亮 例3 √ 滑片P向下移动时，滑动变阻器接入电路的电阻值减小，电路总电阻减小，干路电流增大，路端电压减小，所以A灯变暗，流过A灯的电流减小，故A错误； 电路总电流增大，流过A灯的电流减小，则流过B灯的电流增大，所以B灯变亮，故B错误； 路端电压减小，B灯两端电压增大，故C灯两端电压减小，所以C灯变暗，故C错误； 流过B灯的电流增大，流过C灯的电流减小，所以流过D灯的电流增大，所以D灯变亮，故D正确。 　(多选)(2024·安徽省六安第一中学期中)在如图所示的电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P向下滑动时，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和U3表示，电表示数的变化量的绝对值分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示。下列说法正确的是 A.不变，不变 B.变大，变大 C.变大，不变 D.不变，不变 例4 √ √ 由题图可知，＝R1，是定值，A对； ＝R2，随滑片P向下移动而变大，而＝R1＋r不变，B错，C对； 因＝R1＋R2，故此比值增大，而＝r为电源的内阻，不变，故D错。 通过U－I图像辨析动态电路和 对于U－I图线，为直线的斜率。 1.对于定值电阻R0，U＝IR0，U－I图线为过原点的倾斜直线，＝R0 总结提升 2.闭合电路中，U＝E－Ir，＝R外，||＝r 3.可变电阻R的U－I图线为倾斜的直线，U＝E－I（r＋R0），＝R，||＝r＋R0 总结提升 返回 < 三 > 专题强化练 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 D D C A BC B A CD 题号 9 10 答案 B (1)12 V　2 Ω　(2)0~11 V　(3)4.9 Ω 对一对 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 考点一　路端电压与外电阻的关系 1.关于闭合电路，下列说法正确的是 A.电源正负极被短路时，电流很小 B.电源正负极被短路时，路端电压最大 C.外电路断路时，路端电压为零 D.用电器增加时，路端电压可能减小 基础对点练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 电源正负极被短路时，外电路电阻为零，则电流很大，此时路端电压为零；外电路断路时，电路中电流为零，此时路端电压等于电动势； 用电器增加时，如用电器是并联接入，则外电路电阻减小，电路中电流增大，内阻上电压增大，则路端电压减小，故选D。 2.卫星在工作时用太阳能电池供电，太阳能电池由许多片电池板组成。某电池板断路电压是800 mV，短路电流为40 mA，若将该电池板与阻值为20 Ω的电阻连成一闭合电路，则它的路端电压是 A.0.10 V B.0.20 V C.0.30 V D.0.40 V 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 √ 由题意可知，电源电动势E＝0.8 V，内阻r＝ Ω＝20 Ω，当接入R＝20 Ω电阻时U＝E＝0.40 V，故选D。 3.如图甲所示是来测量脂肪积累程度的仪器，其原理是根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例(体液中含有钠离子、钾离子等，而脂肪不容易导电)，模拟电路如图乙所示。测量时，闭合开关，测试者分别握两手柄，体型相近的两人相比，脂肪含量高者 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A.电流表示数大 B.电压表示数小 C.电源内阻的电压小 D.路端电压小 √ 体液中含有钠离子、钾离子等，而脂肪不容易导电，则体型相近的两人相比，脂肪含量高者电阻Rx大，由闭合电路欧姆定律可知I＝，电路中的电流小，故A错误； 由于电压表测的是人体的电压，则U＝E－I(r＋R1＋R2)，电流小，则电压表示数大，故B错误； 电源内阻电压为Ur＝Ir，电流小，则电源内阻的电压小，故C正确； 路端电压为U路＝E－Ir，电流小，则路端电压大，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 考点二　闭合电路的动态分析 4.如图所示，a、b、c三盏灯都能发光，且在电路变化时，灯不会烧坏。当滑动变阻器的滑片P向下移动时，下列说法正确的是 A.外电路的总电阻变小 B.总电流变小 C.a灯变暗 D.c灯变亮 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 分析电路可知，当滑动变阻器的滑片P向下移动时，并联部分电阻变小，外电路总电阻变小，选项A正确； 根据闭合电路欧姆定律可知，电路中总电流增大，选项B错误； a灯在干路，干路电流增大，a灯一定变亮，选项C错误； 由U＝E－Ir可知，电源的输出电压减小，而a灯两端的电压增大，故并联部分电压减小，c灯一定变暗，选项D错误。 5.(多选)(2024·三明市期中)如今，人们对手机的依赖程度越来越高，手机已成为现代人必不可少的随身物品，然而长时间的使用手机会对眼睛造成一定的伤害，因此现在的智能手机都有一项可以调节亮度的功能，该功能既可以自动调节，也可以手动调节。某同学为了模拟该功能，设计了如图所示的电路，R1为光敏电阻，光照增强，阻值变小，R2为滑动变阻器，闭合开关后，下列说法正确的是 A.仅光照变弱，小灯泡变亮 B.仅光照变强，小灯泡变亮 C.仅将滑片向a端滑动，小灯泡变暗 D.仅将滑片向a端滑动，电池输出的路端电压变小 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 仅光照变弱，光敏电阻的阻值变大，回路总电阻变大，电流变小，灯泡变暗，故A错误； 当光照变强时，光敏电阻的阻值变小，电流变大，则灯泡变亮，故B正确； 仅将滑片向a端滑动，滑动变阻器阻值变大，回路总电阻变大，电流变小，灯泡变暗，故C正确； 仅将滑片向a端滑动，滑动变阻器阻值变大，回路总电阻变大，电流变小，根据U＝E－Ir可知，路端电压变大，故D错误。 6.如图所示，电动势为E且内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S为开关， 与 分别为电压表与电流表。初始时S0与S均闭合，现将S断开，则 A. 的读数变大， 的读数变小 B. 的读数变大， 的读数变大 C. 的读数变小， 的读数变小 D. 的读数变小， 的读数变大 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 将开关S断开，则电路的总电阻变大，总电流变小，由U＝E－Ir知，路端电压变大，故电压表的读数变大；总电流变小，则定值电阻R1两端的电压IR1变小，故定值电阻R3两端的电压变大，流过R3的电流变大，电流表的读数变大，选项B正确。 7.(2023·厦门市高二期末)如图所示，电源电动势为E，内阻为r，L为小灯泡，R为滑动变阻器。电流表和电压表读数分别为I、U，其读数变化量的大小分别为ΔI、ΔU。现闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P向下滑动时 A.I增大 B.L变亮 C.U增大 D.增大 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 能力综合练 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 根据I＝，当滑动变阻器的滑片P向下滑动时外电路总电阻R外减小，电流表的读数增大，故A正确； 根据U＝E－Ir，电压表读数减小，小灯泡变暗，故B、C错误； 根据以上分析，可知＝r，即不变，故D错误。 8.(多选)如图所示，电源电动势为E，内阻为r，不计电压表和电流表内阻对电路的影响，当开关闭合后，两小灯泡均能发光。在将滑动变阻器的滑片逐渐向右滑动的过程中，下列说法正确的是 A.小灯泡L1、L2均变暗 B.小灯泡L1变暗，小灯泡L2变亮 C.电流表A的读数变小，电压表V的读数变大 D.电流表A的读数变化量的大小与电压表V的 读数变化量之比不变 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 将滑动变阻器的滑片逐渐向右滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻增大，外电路总电阻增大，干路电流减小，电流表读数变小，小灯泡L2变暗，电源的内电压减小，根据闭合电路欧姆定律知路端电压增大，电压表V的读数变大，而L2两端电压减小，所以L1两端的电压增大，L1变亮，故B错误，C正确，A错误； 电压表的读数变化量(外电压的变化量)与电流表的读数变化量的大小比值为电源的内阻，电源的内阻不变，故D正确。 9.如图所示，电源电动势为E，内电阻为r，当闭合开关S时，各个电灯均能正常发光，如果只有电灯L1因灯丝烧断而熄灭，将要出现的现象是 A.L3变亮，L2、L4变暗 B.L2、L3变亮，L4变暗 C.L4变亮，L2、L3变暗 D.L2、L4变亮，L3变暗 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 由题图可知，电灯L2与电灯L1并联后与电灯L4串联，再与电灯L3并联，L1因灯丝烧断而熄灭，即L1部分断路，并联部分电阻增大，则总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律I＝，干路总电流I减小，根据U＝E－Ir，路端电压增大，U3＝U，则有L3两端电压变大，所以通过L3的电流变大，电灯L3变亮；由于干路总电流减小，通过L3的电流变大，所以通过L4的电流减小，L4变暗；L4两端电压减小，并联部分电压增大，则L2两端电压增大，所以通过L2的电流增大，L2变亮，所以B正确，A、C、D错误。 10.如图甲所示的电路，滑动变阻器与电源相连接，其中滑动变阻器的最大阻值Rm＝22 Ω，电源的输出电压U随外电路总电阻R按图乙所示的规律变化，其中MN段与横轴平行，且与U＝12 V的虚线接近重合。求： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 尖子生选练 (1)电源的电动势E、内阻r； 答案　12 V　2 Ω 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 根据闭合电路欧姆定律 由题图乙可知，当I＝0时，E＝U＝12 V 当R＝2 Ω时，U'＝6 V，则I'＝3 A， 根据闭合电路欧姆定律可得r＝2 Ω (2)a、b间空载时Uab的取值范围； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 答案　0~11 V 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 a、b间空载时，当滑动变阻器的滑片移至最下端时，a、b两端电压U1＝0， 当滑动变阻器的滑片移至最上端时， 根据闭合电路欧姆定律有E＝U2＋Ir，又I＝ 可得这时a、b两端电压U2＝11 V 所以a、b间空载时Uab的取值范围为0~11 V。 (3)若干路电流不能超过2 A，a、b间所接电阻的最小值。(结果保留一位小数) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 答案　4.9 Ω 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 返回 设a、b间所接电阻的最小值为R'， 此时滑动变阻器的滑片应移至最上端， 干路电流Im＝2 A，根据闭合电路欧姆定律有E＝Im(R外＋r) 又R外＝ 代入数据可得R'≈4.9 Ω。 本课结束 第 4 章 $