浅析高中物理中闭合电路的动态分析
闭合电路的动态分析专题
闭合电路的动态分析电路变化主要包括两种情况，一是由于电路中部分支路的接通或断开引起电路结构的变化，从而引起电路中有关物理量的变化；二是由于部分电路中某个电阻发生变化（例如：滑动变阻器滑动触头位置的改变），同样会引起电路中相关物理量的变化。
那么如何进行电路变化的动态分析，我们分析的理论依据是闭合电路欧姆定律，及部分电路欧姆定律，以及串联分压、并联分流等规律。
首先，要根据闭合电路欧姆定律，在I ＝ε/R+r 中，电源电动势ε和内电阻r 不变，由于电路结构的变化，会引起外电阻的R 变化，导致干路电流I 和路端电压U 的变化，再利用部分电路欧姆定律（在使用欧姆定律I ＝U/R ，必须牢记I 、U 、R 是对同一部分电路而言的，三个物理量中任意一个发生变化都可能引起其它两个量的变化。
）来讨论各支路中的相关物理量的变化，进而讨论干路中的各个物理量的变化。
其次，分析电路变化时，一般的顺序是先从变化部分开始，按照先总后分，先干路后支路，先固定电阻，后变化电阻的顺序进行分析。
变化电路的讨论如图电路：设R 1增大，总电阻一定 ；由 ，I 一定 ；由 ，U 一定 ；因此U 4、I 4一定 ；由I 3= ，I 3、U 3一定 ； 由U 2= ，U 2、I 2一定 ； 由I 1= ，I 1一定 。
总结规律如下：①总电路上R 增大时总电流I 减小，路端电压U 增大；②变化电阻本身和总电路变化规律相同；③和变化电阻有串联关系（通过变化电阻的电流也通过该电阻）的看电流（即总电流减小时，该电阻的电流、电压都减小）；④和变化电阻有并联关系的（通过变化电阻的电流不通过该电阻）看电压（即路端电压增大时，该电阻的电流、电压都增大）。
下面根据其以上方法具体分析一些实例： 一、由于某部分电路的断开或接通，会引起电路中相关物理量的变化。
例1．如图所示，当K 闭合时，两电表的读数变化情况是：（ ）V 、A 读数变大 V 、A 读数变小 V 的读数变大，A 的读数变小V 的读数变小，A 的读数变大解析：当K 闭合时，由于并联的支路的个数增加，由并联知识可知：外电阻R 减小， 由闭合电路欧姆定律I ＝ε/ R+ r 知，干电流I 增大，通过分析路端电压U=ε—I r 即R 2两端电压减小，由部分电路欧姆定律I 2= U 2/ R 2安培表A 的读数变小，正确答案应选B例2、如图所示，由于某一电阻发生断路，导致电压表和电流表示数均比该电阻未断开时要大，则这个断路的电阻可能是：（ ）A ．R 1B ．R 2C ．R 3D ．R 4 解析：若R 1断路，由并联电路特点，可知总电阻R 变大，由I ＝ε/ R+ r ，得总电流I 变小，由U=ε—I r 知路端电压增大，得R 2的两端电压U 2增大，通过对I 2= U 2/ R 2分析，知电流表的示数变大，故选项A 正确；若R 2断路，知电流表的示数为零，故选项B 错误；若R 3断路，电压表的示数为零，故选项C 错误；若R 4断路，由并联电路知识特点，可知总电阻R 变大，由I ＝ε/ R+ r ，得总电流I 变小，由U=ε—I r 知路端电压增大，得R 2的两端电压U 2增大，通过对I 2= U 2/ R 2分析，知电流表的示数变大，故选项D 正确；本题正确选项为AD 。
闭合电路的动态分析
闭合电路的动态分析电路的动态分析问题是指由于断开或闭合开关、滑动变阻器滑片的滑动等造成电路结构发生了变化，某处电路变化又引起其他电路的一系列变化.直流电路的动态变化分析是电学的常考点之一，几乎每年都有该类试题出现.该类试题能考查考生对闭合电路欧姆定律的理解，电路的结构分析及对电路中并联特点的应用能力，兼顾考查学生的逻辑推训能力.1. 判定总电阻变化情况的规律(1)当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时，电路的总电阻一定增大(或减小)。
(2)若开关的通、断使串联的用电器增多时，电路的总电阻增大；若开关的通、断使并联的支路增多时，电路的总电阻减小。
(3)在如图所示分压电路中，滑动变阻器可视为由两段电阻构成，其中一段R 并与用电器并联，另一段R 串与并联部分串联。
A 、B 两端的总电阻与R 串的变化趋势一致。
2．程序法：遵循“局部－整体－部分”的思路，按以下步骤分析：3．“串反并同”结论法(1)所谓“串反”，即某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、消耗的电功率都将减小，反之则增大。
(2)所谓“并同”，即某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、消耗的电功率都将增大，反之则减小。
即： ⎭⎪⎫U 串↓I 串↓P 串↓←R ↑→⎩⎪⎨⎪⎧ U 并↑I 并↑P 并↑4．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，让电阻最大或电阻为零进行讨论。
【题型1】电动势为E 、内阻为r 的电源与定值电阻R 1、R 2及滑动变阻器R 连接成如图所示的电路．当滑动变阻器的触头由中点滑向b 端时，下列说法正确的是( )A ．电压表和电流表示数都增大B ．电压表和电流表示数都减小C ．电压表示数增大，电流表A 1示数减小，A 2示数增大D ．电压表示数减小，电流表A 1示数增大，A 2示数减小【题型2】(多选)如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，电表均为理想电表．闭合开关S后，若减小R的阻值，则下列说法正确的是()A．电流表的示数一定增大B．电压表的示数一定增大C．电源的输出功率一定增大D．R1上的电压一定减小【题型3】在校园冬季安全大检查中，某学习小组发现学校宿舍楼的火警报警装置的电路如图所示，R1为热敏电阻，温度升高时，R1急剧减小，当电铃两端电压达到一定值时，电铃会响，则下列说法正确的是()A．若报警器的电池老化(内阻变大，电动势不变)，不会影响报警器的安全性能B．若试验时发现当有火时装置不响，应把R2的滑片P向下移C．若试验时发现当有火时装置不响，应把R2的滑片P向上移D．增大电源的电动势，会使报警的临界温度升高【题型4】某学校创建绿色校园，如图甲为新装的一批节能路灯，该路灯通过光控开关实现自动控制：电灯的亮度可自动随周围环境的亮度改变而改变。
高中物理——闭合电路动态分析两种常见方法
高中物理——闭合电路动态分析两种常见方法例1.如图所示，平行金属板中带电质点P原处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，当滑动变阻器R4的滑片向a端移动时，则（）A．电压表读数减小B．电流表读数减小C．质点P将向上运动D．R1上消耗的功率逐渐增大法一：按局部-整体-局部顺序分析分析顺序：由一个电阻变化得到总电阻变化，然后得到干路电流变化，内压变化，外压变化，定值电阻的电压和电功率变化，如果有并联再分析并联部分电压变化，并联的电流变化，最后得到变化电阻电流变化情况解析：滑动变阻器电阻变小，总电阻变小，干路电流变大，内压变大，外压变小。
因为R1的电压变大，所以电容器两端电压变小，电场强度变小，粒子向下动；R3电流变小,所以R2电流变大，电流表数变大，R2电压变大，滑动变阻器电压变小，所以选AD法二：串反并同与变化电阻串联的元件I、U变化规律与该电阻阻值变化规律相反；与变化电阻并联的元件I、U变化规律与该电阻阻值变化规律相同解析：上题中滑动变阻器电阻变小，R1、R2与它串联，所以电流电压变大（串反）；电容器、R3、电压表与它并联，所以它们电压也变小（并同）注意：1.串反并同指广义上的串联并联关系2.串反并同仅适用于电源有内阻或者有等效内阻电路中（高中题大部分有内阻）3.高考如果考察，大概率为含电容电路图1图1中，不计电源内阻，滑片右移，“并同”不成立图2图2中，即使不计电源内阻，R1可作为电源等效内阻，串反并同可用变式训练1.电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接成如图所示的电路，当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时，下列说法正确的是（）A．电压表和电流表读数都减小B．电压表读数增大，电流表读数减小C．电压表读数减小，电流表读数增大D．电压表和电流表读数都增大变式训练2.在如图所示的电路中，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，理想电流表和电压表．在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中，下列说法中正确的是（）A.a点的电势降低B.电压表示数变小C.电流表示数变小D.电容器C所带电荷量增多。
微专题64 闭合电路中动态分析问题-2025版高中物理微专题
微专题64闭合电路中动态分析问题【核心考点提示】1．程序法：电路结构的变化→R 的变化→R 总的变化→I 总的变化→U 端的变化→固定支路IU →变化支路.2．极限法：即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论．【微专题训练】【例题】(2017·安徽淮北一模)在如图甲所示电路中，闭合开关S ，当滑动变阻器的滑片P 向上滑动的过程中，四个理想电表的示数都发生变化。
图乙中三条图线分别表示了三个电压表示数随电流表示数变化的情况，以下说法错误的是(C )A ．图线a 表示的是电压表V 3的示数随电流表示数变化的情况B ．图线c 表示的是电压表V 2的示数随电流表示数变化的情况C ．此过程中电压表V 1示数的变化量ΔU 1和电流表示数变化量ΔI 的比值变大D ．此过程中电压表V 2示数的变化量ΔU 2和电流表示数变化量ΔI 的比值不变[解析]滑片P 向上滑动，R 2减小，总电阻减小，总电流增大，电源内电压增大，路端电压减小，R 1两端电压增大，R 2两端电压减小，根据这些变化关系可知，图线a 是电压表V 3的示数随电流表示数变化的图线，图线b 是电压表V 1的示数随电流表示数变化的图线，图线c 是电压表V 2的示数随电流表示数变化的图线，A 、B 正确；ΔU 1ΔI ＝r ，而ΔU 2ΔI＝R 1，C 错误，D 正确。
【变式】(2018·湖北鄂东南教改联盟期中)在如图所示电路中，闭合开关S ，当滑动变阻器的滑动触头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 、U 1、U 2和U 3表示，电表示数变化量的绝对值分别用ΔI 、ΔU 1、ΔU 2和ΔU 3表示。
下列说法正确的是(AB )A ．U 1I 不变，ΔU 1ΔI不变B ．U 2I 变大，ΔU 2ΔI 不变C ．U 3I 不变，ΔU 3ΔI 变大D ．电源的输出功率变大[解析]根据欧姆定律得U 1I ＝ΔU 1ΔI ＝R 1，故当滑动变阻器的滑动触头P 向下滑动时，U 1I 、ΔU 1ΔI 均不变，故A 正确。
闭合电路的动态分析(课堂PPT)
示数增大.
解析：R0↓→R总↓→I↑ → U1↑→U内↑→U外↓ → V↓
而 U并↓＝U外↓－U1↑→U2↓→I2↓，故A正确。
《课堂讲义》P40【例1】
5
练习2.在如图所示的电路中，当滑动变阻器R3的滑动触 头P向下滑动时( D ) A.电压表示数变小，电流表示数变小 B.电压表示数变小，电流表示数变大 C.电压表示数变大，电流表示数变大 D.电压表示数变大，电流表示数变小
解析： R2 ↑ →R并↑ →R总↑ →I总↓→ U内 ↓、 U1↓ U外↑→U并↑→ U2 、U4↑、I2↑； 而 I总↓＝ I2 ↑ + I3↓。所以，正确的选项是D。
《课堂讲义》P41对点练习1改变答案顺序
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练习3、如图所示的电路，闭合电键S，待电路中的
电流稳定后，减小R 的阻值.则( BC )
左移动一段距离后，下列结论正确的是( BD ) A.灯泡L变亮 B.电源的输出功率变小
C.电容器C上电荷量减少
D.电流表读数变小，电压表读数变大
解析：根据“串反并同”，当R↑时，L与R串联， R↑→L变暗↓；A与R从整体上来看是串联的R↑→A↓； C与R并联， R↑→UC↑→Q↑＝CUC；V从整体上来看与R 是并联的， R↑→V↑。P出＝↑UI↓不能确定。
（1）确定电路的外电阻R外总如何变化；
① 当外电路的任何一个电阻增大（或减小）时，电路 的总电阻一定增大（或减小）
② 若电键的闭合使串联的用电器增多，总电阻增大; 若电键的闭合使并联的支路增多，总电阻减小。
2
（ 2）根据闭合电路欧姆定律 确定电路的总电流如何变化；
E I总 R外总 r
（3）由U内=I总r确定电源内电压如何变化；
高考物理之闭合电路的动态分析知识点
高考物理之闭合电路的动态分析知识点在处理闭合电路中的动态分析问题时，一是要抓住变化因素和不变因素，用数学语言描述时要明确谁是自变量、谁是常量、谁是因变量。
一般情况下电源的电动势和内阻不会变化。
二是要从元件的变化情况入手，从局部到整体，再回到局部，逐步分析各物理量的变化情况。
解题时可分为四步：1、判断局部元件的变化情况，以确定闭合电路的总电阻如何变化。
例如，当开关接通或断开时，将怎样影响总电阻的变化。
当然，更常见的是利用滑动变阻器来实现动态变化。
当然，更常见的是利用滑动变阻器来实现动态变化。
应该记住，电路中不论是串联部分还是并联部分，只要一个电阻的阻值变大时，整个电路的总电阻就变大。
只要一个电阻的阻值变小时，整个电路的总电阻就变小。
2、判断总电流I如何变化。
例如，当总电阻增大时，由闭合电路欧姆定律知，因此I减小。
3、判断路端电压U如何变化。
此时，由于外电路电阻R和电流均变化，故用判断有一定困难，此时可用来判断。
4、判断电路中其他各物理量如何变化。
以上四步体现了从局部到整体，再回到局部的研究方法。
这四步中，第一步是至关重要的，若判断失误，则后续判断均会出错。
第四步是最为复杂的。
第四步中要能快捷地作出判断，要求在利用物理规律方面，除了欧姆定律、焦耳定律以外，还要熟悉串联电路、并联电路的特点，主要是串联电路中的分压关系和并联电路中的分流关系。
在选取研究对象方面，可采取扫清外围、逐步逼近的方法。
由于与变化元件越近的电路通常与之联系也会越密切，因此其物理量变化也将复杂。
这样，不妨从与变化元件联系最松散的电路开始分析，再逐步推理，从已知条件出发，循着规律，一步一个结论，将结论又作为已知条件向下推理，最后判断变化元件有关物理量的变化情况。
按照“局部----整体----局部”的程序进行分析。
基本思路：电路结构变化→R变化→R总变化→总电流I 变化→U内变化→U外变化→支路变化。
案例分析，当滑动变阻器接头向b端滑动，各电表示数如何变化：滑动变阻器向b端滑动→R减小→R外减小→R总减小（R外＋r）→总电流I减小（A1示数减小）→U外增大（V示数增大）总电流I减小→R1的电压减小→R2的电压增大（U外等于R1的电压加上R2的电压）→R2的电流增大（A2示数增大）并同串反并同：某电阻R增大，与之并联的电阻中电流，电压都将增大。
【2024寒假分层作业】专题50 闭合电路的功率问题、电路动态分析、含容电路、故障分析(解析版)
2024年高考物理一轮大单元综合复习导学练专题50闭合电路的功率问题、电路动态分析、含容电路、故障分析导练目标导练内容目标1闭合电路的功率问题目标2电路动态分析目标3含容电路目标4故障分析【知识导学与典例导练】一、闭合电路的功率问题1．闭合电路的功率和效率2．输出功率与外电阻的关系与外电阻R的关系图像可知：由P出(1)当R＝r时，电源的输出功率最大为P m＝E24r。
(2)当R＞r时，随着R的增大输出功率越来越小。
(3)当R ＜r 时，随着R 的增大输出功率越来越大。
(4)当P 出＜P m 时，每个输出功率对应两个外电阻R 1和R 2，且R 1R 2＝r 2。
【例1】如图，直线A 为某电源的U -I 图线，曲线B 为某小灯泡D 1的U -I 图线的一部分，用该电源和小灯泡D 1组成闭合电路时，灯泡D 1恰好能正常发光，则下列说法中正确的是（）A ．此电源的内阻为23ΩB ．灯泡D 1的额定电压为3V ，功率为6WC ．电源的效率为75%D ．把灯泡D 1换成阻值为1Ω的定值电阻，电源的输出功率将变大【答案】BCD【详解】A ．根据U E Ir =-由图线A 读出电源的电动势为E =4V 图A 的斜率绝对值大小表示电源的内阻，则41Ω0.5Ω6r -==故A 错误；B ．灯泡与电源连接时，灯泡D 1恰好能正常发光，A 、B 两图线的交点表示灯泡的工作状态，则知其电压U =3V ，I =2A ，则灯泡D 1的额定电压为3V ，功率为32W 6W P UI ==⨯=故B 正确；C ．电源的效率为100%75%UEη=⨯=故C 正确；D ．灯泡正常发光时的电阻为1 1.5ΩD UR I==把小灯泡D 1换成一个R =1Ω的定值电阻，即外电阻由1.5Ω变为1Ω，更接近内阻r =0.5Ω，所以电源的输出功率变大，故D 正确。
故选BCD 。
二、电路动态分析常规电路动态分析的三种方法1．程序法2．结论法用口诀表述为“串反并同”：(1)所谓“串反”，即某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、消耗的电功率都将减小，反之则增大。
闭合电路的动态分析
（3）分清变和不变的量以及它们之间的关系（先 研究不变的量，再研究变化的量的 变化情况）。
例
题 图中滑动触头向下移动时，判断各电表 的示数变化情况。
R1 A1 A2 V1 R2 A3 V2 R3
解析：
触头
R3
R总
I干
U路
V1
A1
V2
A2
A3
引申1：
如图所示电路，滑动触头向下移动， (1)判断理想电表的示数前后变化情况。 (2)电容器的带电量如何变化? (3)R1消耗的功率如何变化? R
当外电阻为纯电阻电路时
2R E 外 2 = P出=I R外= (R外+r)2
由图可知:同一功率对 应着两个电阻值,两个 电阻值之间有何关系呢?
③输出功率：P出=P- P内=IE- I2r=I U外= I2 R外
E2
(R -r)2
外
R外
+4r
2 E 当R外=r时,P出最大，且最大值为 P出m= 4r
R2的变化范围是0－10Ω。求：
E U0 U N 1）右图中a为闭合电路的U-I图象 b为部分电路(外电阻)的U-I图象
M（I0,U0） 2）两者的交点坐标表示该电阻 接入电路时的路端电压与电流. b a 3 ） a 的斜率的绝对值表示电源内 β α 阻的大小、b的斜率的绝对值表 o I I0 Im 示接入电路中外电阻的的大小
4）图中虚线矩形的面积表示接入该电阻时的输出功率。 当两个斜率相等时（即内、外电阻相等）图中矩 形面积最大，即输出功率最大。
闭合电路的动态分析 (1)保持不变的量只有电源的电动势和内电阻，电 流、电压、电功率等都随外电阻的改变而改变. (2)相关公式：
电流I=E/(R外+r).