闭合电路欧姆定律之动态电路分析
电路动态变化的常见情况及分析方法
电路动态变化的常见情况及分析⽅法2019-08-29电路动态分析是电学中⼀类⾮常典型的题型，它能综合考查学⽣对闭合电路欧姆定律的掌握，对电路结构的认识，以及对串、并联电路的基本特点等知识的应⽤，是⼀类考查学⽣分析能⼒、推理能⼒的好题.对不同的动态电路，引发的变化原因不同，但在分析⽅法上都⼤同⼩异.⼀、引起电路动态变化的原因归结起来，引起电路动态变化的原因有如下⼏种情况：1.滑动变阻器滑⽚的位置改变2.电路中开关的闭合、断开、或者换向3.⾮理想电表对电路的测试4.电容器结构的改变5.电路出现故障（断路或短路）6.电路中有传感器等敏感元件⼆、电路动态变化的基本分析⽅法1.程序法（1）基本思路：电路结构的变化，引起某部分电阻R的变化，引起总电阻R总的变化，引起⼲路电流I总的变化，引起路端电压U端的变化，引起固定⽀路上电流和电压的变化.（2）判定总电阻变化情况的规律a.当外电路的任何⼀个电阻增⼤（减⼩）时，电路的总电阻⼀定增⼤（减⼩）b.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.图1c.如图所⽰分压电路中，滑动变阻器可视为由两段电阻构成，其中⼀段与⽤电器并联，另⼀段与并联部分串联.设滑动变阻器的总电阻为R0，灯炮的电阻为R灯，与灯泡并联的那⼀段电阻为R，则分压器的总电阻为：R总=R0-R+RR灯R+R灯=R0-R2R+R灯=R0-11R+R灯R2.由此可以看出，当R减⼩时，R总增⼤；当R增⼤时，R总减⼩.2.极限法：因变阻器滑⽚滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑动端分别滑⾄两个极端去讨论，进⽽得出⼀般变化情况的⽅法.3.特殊值法：对于某些双臂环路问题，可以采取代⼊特殊值去判定，从⽽得出⼀般结论.三、例析图2例1如图所⽰，电源电动势E=8V，内阻不为零，电灯A标有“10V，10W”字样，电灯B标有“8V，20W”字样，滑动变阻器的总电阻为6Ω，闭合开关S，当滑动触头P由a端向b端滑动的过程中（不考虑电灯电阻的变化）A.电流表的⽰数⼀直增⼤，电压表的⽰数⼀直减⼩B.电流表的⽰数⼀直减⼩，电压表的⽰数⼀直增⼤C.电流表的⽰数先增⼤后减⼩，电压表的⽰数先减⼩后增⼤D.电流表的⽰数先减⼩后增⼤，电压表的⽰数先增⼤后减⼩解析图⽰电路是滑动变阻器R上部分与灯泡A串联，下部分与灯泡B串联，然后再并联，当P位置改变，导致总电阻变化，从⽽引起电流表、电压表⽰数变化.要知道P由a端向b端滑动过程中，总电阻怎样变化，必须要知道两灯泡的电阻.由P=U2R得：R=U2P，所以，RA=10210Ω，RB=8220Ω=3.2 Ω.⼜知R滑=6Ω，所以P由a端向b端滑动过程中，上⾯⽀路的电阻总⼤于下⾯⽀路的电阻，且相差越来越⼤，故R总减⼩.由此可直接判断出电压表⽰数减⼩，电流表⽰数增⼤.正确答案为A.点评本题属于滑动变阻器滑⽚位置变化⽽引起的电路动态变化，由于是双臂环路问题，故采取了算出具体数值，由极端法讨论的分析⽅法.例2如图所⽰，⼀理想变压器原线圈接⼊交流电源，副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻，开关S是闭合的，V1和V2为理想电压表，读数分别为U1和U2；A1、A2和A3为理想电流表，读数分别为I1、I2和I3.现断开S，U1数值不变，下列推断中正确的是（）.图3A.U2变⼩，I3变⼩B.U2不变，I3变⼤C.I1变⼩，I2变⼩D.I1变⼤，I2变⼤解析因为U1不变，由U1U2=n1n2可得U2不变，断开S后，副线圈所在电路电阻R变⼤，由I2=U2R可知，电流I2减⼩.由U1I1=U2I2得I1=U2I2U1，故I1减⼩.电阻R3两端电压U3=U2-I2R1，故U3变⼤，I3=U3R2变⼤.综合可得正确答案为B、C.点评本题是由于电路中开关断开，引起电阻变化，导致各部分电阻上的电压和通过的电流变化.由程序法进⾏动态电路分析的问题.图4例3两个定值电阻R1、R2串联后接在输出电压U稳定且等于12 V的直流电源上，有⼈把⼀个内阻不是远⼤于R1、R2的电压表接在R1两端，如图所⽰，电压表的⽰数为8V.如果他把此电压表改接在R2两端，则电压表的⽰数将（）.A.⼩于4VB.等于4VC.⼤于4V⼩于8VD.等于或⼤于8V解析电压表在电路中有双重⾝份，⼀⽅⾯，它能显⽰⾃⾝两端的电压，另⼀⽅⾯，它⼜有⼀定的电阻.此题中电压表先与R1并联，读数为8V，则R2上分得的电压为4V.⽽当电压表与R2并联时，其并联后的电阻要⽐R2⼩，⽽此时R1的阻值要⽐原先R1与电压表并联的阻值⼤，此时R1分得的电压⼤于8V，R2与电压表并联后分得的电压⼩于4V.正确答案为A.点评⾮理想电表接⼊电路中时，相当于改变了电路结构，从⽽使各部分电压、电流发⽣相应变化.注：本⽂为⽹友上传，不代表本站观点，与本站⽴场⽆关。
初中物理电学同步专题点拨与强化专题21欧姆定律的动态电路计算含解析
专题21 欧姆定律的动态电路计算➢ 计算题解题思路关键是分别抓住电路变化前后所处状态,分析电路中的变化量和不变量,运用有关电学规律和电路特点建立状态方程,联立求解.总之,只要掌握正确的解题思路和方法,常见电路的计算问题都能迎刃而解.解题思路如下结构图：命题点一 滑动变阻器滑片引起的相关计算 1．在如图甲电路中,电源电压不变,R 0为定值电阻,R 为滑动变阻器.在滑片P 从最右端向最左端滑动过程中,电压表与电流表的示数变化关系如图乙.则下列说法正确的是（ ）A ．电源电压为5VB ．R 0消耗的最小功率为0.4WC ．定值电阻R 0为8ΩD ．滑片P 在中点时,电流为0.4A 【答案】B【解析】AC ．由图乙可知,当电流为0.2A 时,电压表示数为4V,则电源电压为04V 02A U .R =+⨯①当电流为0.6A 时,电压表示数为0V,则电源电压为006A U .R =⨯②联立①②可得010ΩR =,6V U故A 错误,C 错误； B ．由2P I R =可知,当电流中电流最小时,R 0消耗的功率最小,由图乙可知,电路中的最小电流为0.2A,所以R 0消耗的最小功率()22min min 002A 10Ω04W P I R ..==⨯=故B 正确；D ．滑动变阻器最值最大时,电流最小,由欧姆定理可知,滑动变阻器的最大阻值1max min 4V20Ω02AU R I .=== 滑片P 在中点时,电路中的电流max06V03A20Ω+10Ω22U I .R R ===+ 故D 错误. 故选B.2．如图甲所示电路,分别把定值电阻R 1、R 2（R 1＞R 2）接入A 、B 之间后进行实验,并根据电流表和电压表示数画出A 、B 之间电阻的P ﹣U 图象,如图乙所示.如果把R 1和R 2并联后接入A 、B 之间进行实验,同理,可以在图乙中画出它的P ﹣U 图象③.则图象①所对应的电阻和图象③所在的区域分别是（ ）A ．R 1和ⅠB ．R 1和ⅢC ．R 2和ⅠD ．R 2和Ⅲ【答案】C【解析】根据题意得：AB 间电阻的功率为：P =2U R,因为R 1>R 2,所以当电压相等时： P 1<P 2,所以图像①对应的电阻是R 2；当R 1和R 2并联后接入A 、B 之间进行实验时,R 并<R 2 <R 1,所以当电压相等时：P 1<P 2 <P 并,,所以图像③所在的区域为Ⅰ,故C 正确.3.如图,电路中电源电压不变,R 1是定值电阻,R 2是滑动变阻器.当开关闭合,滑动变阻器滑片向左移动一小段距离后,则电压表V 2的示数______,电压表V 1示数的减少量∆U 1与电流表A 示数的增加量∆I 1的比值______.（均选填“变大”、“变小”或“不变”）【答案】不变 不变【解析】[1][2]由图得,R 1与R 2串联,电压表V 2测电源电压,电压表V 1测R 2的电压,所以滑动变阻器滑片向左移动一小段距离后,则电压表V 2的示数不变.根据串联电路的串联特点得,电压表V 1示数的减小量∆U 1为R 1电压的增大量,电流表A 示数的增加量∆I 1等于R 1电流的增大量.所以电压表V 1示数的减少量∆U 1与电流表A 示数的增加量∆I 1的比值为R 1的阻值,比值不变.4．实验小组的同学设计了如图(a)所示的电路,已知电源电压恒定不变,电阻R 1的阻值为1Ω.闭合开关S,调节滑动变阻器滑片P的位置,根据电路中电压表和电流表的数据描绘了如图(b)所示的两条U-I图线.其中利用电压表V1和电流表A的数据描绘出甲图线,利用电压表V2和电流表A的数据描绘出乙图线.求：(1)定值电阻R2的阻值；(2)电源电压U.【答案】(1)2Ω；(2)1.5V【解析】(1)由图b可知,乙图线表示电阻R2的I-U图像,根据欧姆定律U IR=可得,定值电阻R2的阻值为2221.0V=2Ω0.5AURI==(2)由串联电路中电压关系,得电源电压为U=U1+IR1将图b乙图像的已知数据代入公式,得U=1.3V+0.2A×1Ω或U=1.0V+0.5A×1Ω解得U=1.5V.答：(1)定值电阻R2的阻值为2Ω；(2)电源电压U为1.5V.5.如图所示,一个滑动变阻器R(阻值0~20Ω)与一个5Ω的固定电阻串联后,接到电压U恒为3V的电源上.(1)调节R的大小,计算电路中的最大电流和最小电流；(2)当电流表的读数为0.3A时,变阻器的阻值为多少？【答案】(1) 0.6A；0.12A；(2) 5Ω【解析】(1)当滑动变阻器R接入电路中的电阻为零时（滑片位于右端时）,电路中的总电阻最小,电路中的电流最大,则电路中的最大电流为3V==0.6A5ΩUIR=大当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时（滑片位于左端时）,电路中的总电阻最大,电路中的电流最小,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,电路中的最小电流3V==0.12A20Ω+5ΩUIR R=+小(2)当电流表的示数为0.3A时,电路中的总电阻为3V==10Ω0.3AURI=总此时变阻器的阻值为1010Ω-5Ω=5ΩR R R==总﹣答：(1)调节R的大小,计算电路中的最大电流是0.6A,最小电流为0.12A；(2)当电流表的读值为0.3A时,变阻器的阻值为5Ω.6.如图所示电路,电源电压恒定,滑动变阻器的规格为“30Ω 1A”．在A、B 间接入规格为“12V 12W”的灯泡L,闭合开关,当变阻器连入电路的阻值为6Ω时,灯泡正常发光．求：（1）灯泡L正常工作时电阻（2）电源电压（3）取下灯泡L,在A、B间接入一个电阻R0,要求R0接入电路后,闭合开关,调节滑动变阻器R能使电流表示数达到0.4A,求R0的取值范围．（提示：太大或太小会导致无论如何调节滑动变阻器电路中电流均不能达到0.4A）．【答案】(1) 12Ω；(2) 18V；(3) 15Ω～45Ω【解析】(1)由P=UI=2UR可得,灯泡L正常工作时电阻：R L=2LLUP=2(12V)12W=12Ω；(2)当变阻器连入电路的阻值为6Ω时,灯泡正常发光,因串联电路中各处的电流相等,所以,由P=UI可得,电路中的电流：I=UR=12V12Ω=1A,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,电源的电压：U=U L+IR=12V+1A×6Ω=18V；(3)取下灯泡L,在A、B间接入一个电阻R0后,调节滑动变阻器R能使电流表示数达到0.4A,此时电路中的总电阻：R总=UI'=18V0.4A=45Ω,当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时,R0的阻值最大,此时其阻值R0=R总=45Ω；当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,R0的阻值最小,此时其阻值R0=R总-R大=45Ω-30Ω=15Ω,则R0的取值范围为15Ω～45Ω．答：(1)灯泡L正常工作时电阻为12Ω；(2)电源电压为18V；(3)R0的取值范围为15Ω～45Ω．命题点二开关的通断引起的相关计算7.如图甲所示的电路,先将开关S接到a,然后将开关S接到b．前后两次电压表指针偏转均如图乙所示,则下列说法中正确的是（）A．电源电压为10VB．灯L1两端的电压为8 VC．通过灯L1、L2的电流之比为4：1D．灯L1、L2的电阻之比为4：1【答案】ABD【解析】A. 由电路图知,将开关S接到a时,两灯泡L1与L2串联,电压表V测电源电压,开关S接到b时,两灯泡L1与L2仍然串联,电压表V测灯泡L2两端的电压；根据串联电路的电压特点可知,电源电压大于灯泡L2两端的电压,即开关S接到a时电压表示数较大；由于两个电压表指针偏转角度相同,则开关S接到a 时电压表量程是0∼15V,分度值是0.5V,电压表示数为10V,即电源电压U＝10V；故A正确；开关S接到b 时,电压表量程为0∼3V,分度值是0.1V,电压表示数是2V,即L2两端的电压U2＝2V；B. 因为串联电路两端电压等于各部分电压之和,所以,灯泡L1两端的电压U1＝U−U2＝10V−2V＝8V；故B正确；C. 根据串联电路电流处处相等的特点可知,灯L1、L2的电流之比I1:I2＝1:1；故C错误；D. 由I＝U R可得两灯的电阻之比为：1111222212814211UR I U I VUR U I VI⨯⨯＝＝＝＝故D正确．故选ABD．8．如图所示,电源电压保持不变,电流表的量程为0～0.6A,电压表的量程为0～15V,R1=20Ω,滑动变阻器R2的规格为“100Ω 1A”．(1)闭合开关S1,断开开关S2、S3,电流表示数为0.4A,求电源电压；(2)闭合开关S3,断开开关S1、S2,滑动变阻器滑片置于中点位置时,电压表的示数为4V,求R3的阻值；(3)闭合开关S1、S2和S3,在不损坏电流表、电压表的情况下,求滑动变阻器R2的阻值取值范图.【答案】（1）8V（2）50Ω（3）40Ω～100Ω【解析】(1)闭合开关S1,断开开关S2、S3,电路为只有R1的简单电路,此时I=0.4A,则电源电压：U=IR1=0.4A⨯20Ω=8V；(2) 闭合开关S3,断开开关S1、S2,R2和R3串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,即U滑=4V,滑动变阻器滑片置于中点位置时,R3=100Ω3=50Ω,此时电路中的电流为：I’=3UR滑=4V50Ω=0.08A, R3两端电压为U3=U-U滑=8V-4V=4V,则R3的阻值为：R3=3UI'=4V0.08A=50Ω;(3)闭合开关S1、S2和S3,R1和R3并联,电流表的量程为0～0.6A,因此电路中最大电流为0.6A,由(1)知,通过R1的电流为0.4A,则通过R2的电流为I2=I max-I1=0.6A-0.4A=0.2A,则滑动变阻器R2的最小取值为：R min=2UI=8V0.2A=40Ω, 滑动变阻器滑到最大值时,电流表和电压表都是安全的,因此滑动变阻器R2的阻值取值范图为40Ω～100Ω．9．在图（a）所示的电路中,电源电压为12伏,电阻R1的阻值为10欧,变阻器R2上标有“100Ω 2A”字样．闭合电键S后．①求通过电阻R1的电流I1；②现在电路中某位置接入一个电流表,移动滑片P,当电流表指针的位置如图（b）所示,求此时滑动变阻器R2接入电路的阻值．【答案】①1.2A；②25Ω；10Ω．【解析】①由图可知,该电路为并联电路,则过电阻R1的电流I1为：1112?V1.2?A10?ΩUIR===.②当电流表量程为0-0.6A时,分度值为0.02A,示数为0.48A；由于通过R1的电流为1.2A,根据并联电路电流特点可知,此时电流表应与滑动变阻器串联；滑动变阻器接入电路的电阻为：2212?V25?Ω0.48?AURI===.当电流表量程为0-3A时,分度值为0.1A,示数为2.4A；由于通过R1的电流为1.2A,根据并联电路电流特点可知,此时电流表应与连接在干路中,则通过滑动变阻器的电流为：'2212.4?A 1.2?A 1.2?AI I I=-=-=.滑动变阻器接入电路的电阻为：2'212?V10?Ω1.2?AURI===.10．如图所示电路,电源电压恒定不变,只闭合S3时,电压表示数为2.5V；闭合S1、S2、S3时,流过R3的电流为0.4A,电压表的示数为6V,此时R2=R3；只闭合S1、S3时,将R2滑片滑至左端,流过小灯泡的电流为0.5A,则：求：(1)只闭合S 3时,小灯泡两端的电压为多少？ (2)闭合S 1、S 2、S 3时,电流表示数为多少？(3)闭合S 1、S 3时,电流表与电压表的示数为多少？【答案】（1）3.5V ；（2）0.8A ；（3）0.9A,0【解析】(1)由题意,闭合S 1、S 2、S 3时,此时2R 与3R 并联,电流表测此时干路电流,电压表测电源电压,电压表的示数为6V,即电源电压6V U只闭合S 3时,此时L 和2R 串联,电流表测此时电路电流,电压表测2R 两端电压,电压表示数为2.5V,即2 2.5V U =根据串联电路电压规律,则只闭合S 3时,小灯泡两端的电压为L 26V-2.5V=3.5V U U U =-=(2)闭合S 1、S 2、S 3时,2R 与3R 并联,根据并联电路电压规律,则236V U U U ===流过R 3的电流为0.4A,根据欧姆定律UI R=,则R 3的阻值 336V =15Ω0.4AU R I == 又因为R 2=R 3所以215R =Ω根据欧姆定律UI R=,则此时通过2R 的电流 226V =0.4A 15ΩU I R == 由电路图可知,电流表测此时干路电流,根据并联电路电流规律,则闭合S 1、S 2、S 3时,电流表示数为A 230.4A+0.4A=0.8A I I I I ==+=干(3)只闭合S 1、S 3时,将R 2滑片滑至左端,此时L 与3R 并联,电流表测此时干路电流,电压表被短路,此时3R 两端的电压为电源电压,3R 阻值不变,则通过3R 的电流仍为0.4A,此时流过小灯泡的电流为0.5A,根据并联电路电流规律,则闭合S 1、S 3时,电流表的示数为''A 3L 0.4A+0.5A=0.9A I I I I ==+=干因为此时电压表短路,所以电压表示数为0.答：(1)只闭合S 3时,小灯泡两端的电压为3.5V ； (2)闭合S 1、S 2、S 3时,电流表示数为0.8A ；(3)闭合S 1、S 3时,电流表示数为0.9A,电压表的示数为0.命题点三 滑片移动、开关通断共同引起的相关计算11．在如图所示的电路中,电源电压恒为9V,R 和R 1均为阻值为4.5Ω的定值电阻,R 0为电路保护装置．闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P 位于中点时,电压表的示数为5V,标有“1.5V 0.5W”字样的灯泡L 正常发光,下列说法正确的是（ ）A ．滑动变阻器的最大阻值为30ΩB ．电流表选用0～3A 的量程C ．通电一段时间后,电压表的示数会发生变化D ．调节滑片P 的位置,电流表的示数不变 【答案】ABCD【解析】由电路图可知,定值电阻R 1、灯泡L 、滑动变阻器最大阻值的一半串联后再与定值电阻R 并联,然后它们与定值电阻R 0串联,电流表测R 支路的电流,电压表测滑动变阻器两端的电压．（1）因串联电路中各处的电流相等,且灯泡正常发光,所以,由P =UI 可得,通过滑动变阻器的电流：0.5W 11.5V 3L L L P I I U ====滑,由U I R=可知,滑动变阻器接入电路中的电阻：15V 1512A 3U R I ===Ω滑滑滑,则滑动变阻器的最大阻值R 滑=30Ω,故A 正确；（2）因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,定值电阻R 两端电压等于定值电阻R 1、灯泡L 、滑动变阻器最大阻值的一半串联后的总电压,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,定值电阻R 两端的电压大于滑动变阻器两端的电压,即U R ＞U 滑=5V,则通过R 的电流：5V1.1A 4.5R R U I R =≈Ω＞,则电流表选用0～3A 的量程,故B 正确； （3）因电源的电压恒定且灯泡正常发光,所以,通电一段时间后,灯泡两端的电压不变,滑动变阻器两端的电压不变,故C 错误；（4）调节滑片P 的位置后,并联部分的电阻发生变化,并联部分的总电阻发生变化,由串联电路中电阻越大分得的电压越大可知,并联部分的电压发生变化,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,R 两端的电压发生变化,通过R 电流发生变化,电流表的示数发生变化,故D 错误． 故选AB ．12．如图所示,L 为标有“6V、3W”的小灯泡,滑动变阻器R 最大阻值为12欧,R 0为定值电阻.求：（1）小灯泡正常发光时的电阻.（2）当S1、S2都断开,滑片P滑到变阻器R的中点时,灯L恰好正常发光,求电源的电压. （3）当S1、S2都闭合,滑片P滑到b端时,电流表的示数为1.0安,求R0阻值.【答案】（1）12Ω；（2）9V；（3）36Ω.【解析】（1）∵U L＝6V,P L＝3W,∴小灯泡正常发光时的电阻为：R L＝22LL(6V)=3WUP＝12Ω.（2）当S1、S2都断开且滑片P置于滑动变阻器的中点时,变阻器与灯泡串联（如图1所示）.∵此时灯L正常发光,∴此时灯泡两端的电压为6V,电路中的电流为：I串＝I L＝LL3W=6VPU＝0.5A,滑动变阻器R最大阻值为12Ω,则滑动变阻器此时进入电流知道电阻为12Ω22R＝6Ω,则滑动变阻器两端的电压为U滑＝I串R滑＝0.5A×6Ω＝3V,则电源电压为：U＝U L+U滑＝6V+3V＝9V.（3）当S1、S2都闭合且滑片P滑到b端时,电阻R0和滑动变阻器的最大阻值并联（如图2所示）,∵滑动变阻器的最大阻值接入电路R＝12Ω,∴通过滑动变阻器的电流为：I R＝UR＝9V12Ω＝0.75A,而干路中的总电流I并＝1.0A,∴通过电阻R0的电流为：I0＝I并-I R＝1.0A-0.75A＝0.25A,电阻R0的阻值为：R0＝UI＝9V0.25A＝36Ω.答：（1）小灯泡正常发光时的电阻约为12Ω；（2）电源的电压为9V；（3）R0阻值约为36Ω.13.如图所示电路中,小灯泡L标有“6V 3W”字样,R2=12Ω,当S1、S2都闭合时,电流表示数为0.8A,这时小灯泡L正常发光,求：（1）电源电压U____；（2）电阻R1的阻值____；（3）当S1、S2都断开时,电流表的示数____.【答案】6V 20Ω 0.25A【解析】(1)当S1、S2都闭合时,R1与L并联,电流表测干路电流,因并联电路中各支路两端的电压相等,且灯泡正常发光,所以电源电压：U＝U L＝6V；(2)由P＝UI可得,灯泡正常发光时通过灯泡的电流：I L＝＝0.5A,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,通过R1的电流：I1＝I−I L＝0.8A−0.5A＝0.3A,由I＝可得,电阻R1的阻值：R1＝＝20Ω；(3)根据P＝可得,灯泡的电阻：R L＝＝12Ω；当S1、S2都断开时,L与R2串联,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,电路中的电流：I′＝＝0.25A.14.如图所示,电源电压6V恒定不变,灯泡L标有“6V 3W”字样,滑动变阻器的阻值范围是0〜20Ω,求：（1）小灯泡的电阻是多大？（2）S、S1都闭合时,滑动变阻器两端的电压多大？（3）S闭合、S1断开时,电路最小电流是多大？【答案】（1）小灯泡的电阻为12Ω；（2）S、S1都闭合时,滑动变阻器两端的电压为0V；（3）S闭合、S1断开时,电路最小电流是0.1875A【解析】（1）由P=可得,灯泡的电阻：R L===12Ω；（2）当S、S1都闭合时,滑动变阻器被短路,其两端的电压为0V；（3）S闭合、S1断开,滑动变阻器与灯泡串联,当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,最小电流：I 最小===0.1875A．答：（1）小灯泡的电阻为12Ω；（2）S、S1都闭合时,滑动变阻器两端的电压为0V；（3）S闭合、S1断开时,电路最小电流是0.1875A．命题点四实际应用类动态电路计算15．某体育运动中心为了研究蹦床运动员的训练情况,在蹦床上接入压力传感器,压力传感器所在电路如图甲．已知某运动员质量为50kg,某次从距离蹦床一定高度处跳下的过程中,研究得到电路中两个电压表读数与电路中电流之间的关系如图乙所示,压力传感器的电阻与所受压力之间关系如图丙．试计算：（1）定值电阻1R的阻值．（2）电源电压和定值电阻2R的阻值．（3）当电路中电流达到最大时,运动员受到的合力为多少N？【答案】(1)1Ω；(2)12V；1Ω；(3)300N【解析】(1)根据电路图可知,压力传感器、R1、R2串联,电流表测量电路中的电流,电压表V1测量R1两端电压,电压表V2测量压力传感器和R1两端总电压,因为串联电路两端电压等于各部分电压之和,因此图象a为电压表V1示数变化图象,图象b为电压表V2示数变化图象；因为电压表V1测量R1两端电压,所以据图象a可得：U1=4V,I1=4A；定值电阻R1的阻值R1114V=1Ω4AUI==；(2)因为电压表V2测量压力传感器和R1两端总电压,所以由图象b可知,当U2=10V时,I2=1A；U2′=4V,I2′=4A；根据欧姆定律和图象b可得：U=10V+1A×R2 ①U=4V+4A×R2 ②联立①②可得：电源电压U=12V,定值电阻的阻值：R2=2Ω；(3)分析可知,当传感器电阻变为0时,此时两个电压表示数相等,电路中电流达到最大,由图象可得：I max=4A,由图丙可得弹簧对运动员的弹力：F弹为800N,所受合力：F=F弹-G=F弹-mg=800N-50kg×10N/kg=300N．答：(1)定值电阻R1的阻值为1Ω；(2)电源电压为12V,定值电阻R2的阻值为2Ω；(3)当电路中电流达到最大时,运动员受到的合力为300N．15．某同学设计了一个利用如图1 所示的电路来测量海水的深度,其中R1=2Ω 是一个定值电阻, R2是一个压敏电阻,它的阻值随所受液体压力F 的变化关系如图 2 所示,电源电压保持 6V 不变,将此压敏电阻用绝缘薄膜包好后放在一个硬质凹形绝缘盒中,放入海水中保持受力面水平,且只有一个面积为 0.02m2的面承受海水压力．（设海水的密度ρ 海水=1.0×10 3kg/m3,g 取 10N/kg）（1） 当电流表示数为 0.2A 时,求压敏电阻 R 2 的阻值；（2） 如图 2 所示,当压敏电阻 R 2 的阻值为 20Ω 时,求此时压敏电阻 R 2 所在深度处的海水压强； （3） 若电流的最大测量值为 0.6A,则使用此方法能测出海水的最大深度是多少？ 【答案】（1）28Ω；（2）2×106Pa ；（3）500m ． 【解析】（1）由U I R =可得,当电流表示数为0.2A 时电路的总电阻：6V30Ω0.2AU R I 总===,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,压敏电阻R 2的阻值：R 2=R 总-R 2=30Ω-2Ω=28Ω；（2）当压敏电阻R 2的阻值为20Ω时,由图2可知,压敏电阻受到的压力F =4×104N,此时压敏电阻R 2所在深度处的海水压强：46a 2410N 210p 0.02mF p S ⨯===⨯； （3）当电流表的示数I′=0.6A 时,使用此方法能测出海水的深度最大,此时电路的总电阻：‘6V10Ω0.6AU R I ==='总,此时压敏电阻的阻值：R 2′=R 总′-R 2=10Ω-2Ω=8Ω,由图2可知,压敏电阻受到的压力F′=10×104N,此时压敏电阻R 2所在深度处的海水压强：46a 2110N510p 0.02mF p S ⨯==⨯''=,由p gh ρ=可得,使用此方法能测出海水的最大深度：6a 33510p 500m 110kg /m 10N /kgp h g 水ρ⨯===⨯'⨯． 17．温州地区常受台风侵袭,为测量风速,小明设计了一台简易风速仪,其工作原理如图甲所示．装有挡风板和滑片P 的轻质滑块与轻质弹簧套在滑杆MN 上,弹簧左端固定,右端与滑块相连．挡风板的挡风面积为0.2m 2,均匀电阻丝AB 长为20cm,阻值为10Ω,电源电压U 0恒为6V,保护电阻R 0为14Ω,电压表量程0～3V ．弹簧弹力F 与弹簧长度改变量x 的关系如图乙所示．无风时,滑片P 在A 处,有风时,滑块移动,稳定后读出电压表示数,计算并查阅下表数据可知风速及风级． 风级一级 二级 三级 四级 五级 六级 风速v （m/s ） 0.3～1.5 1.6～3.3 3.4～5.4 5.5～7.9 8.0～10.7 10.8～13.8 风压p （pa ）0.055～1.41.6～6.87.2～1818.9～3940～7272.9～119直吹在挡风板上,不计一切摩擦阻力．（1）在滑片P 左移的过程中,电路的总电阻______．（选填“变大”、“不变”或“变小”） （2）当电压表示数U 为2V 时,风速仪所测的风为几级______？（写出计算过程）（3）小明想在风速仪的电压表上直接标出风速,查阅资料后获知该挡风板所受的风力与风速的平方成正比．经计算,他画出了风速v 与电压表示数U 的关系曲线,如图丙所示．后因保护电阻R 0损坏,他将其换成了阻值为5Ω的电阻,请你在图丙坐标系中大致画出更换电阻后的风速v 与电压表示数U 的关系曲线,并在曲线上标出所能测量的最大风速的对应点Q ．【答案】不变 五级【解析】（1）因电压表接在滑片上且电压表在电路中相当于断路,所以,电流要流经全部电阻丝,在滑片P 左移的过程中,始终是全部电阻丝与电阻R 0串联,所以电路的总电阻不变； （2）由图知,电压表测滑片以右电阻丝的电压,根据串联电阻的规律和欧姆定律可得,电路中的电流为：006V=0.25A 10Ω+14ΩU I R R ==+当电压表示数U 为2V 时,由欧姆定律可得,AP 段电阻丝的阻值：2V =8Ω0.25AAP U R I == 因均匀电阻丝AB 长为20cm,阻值为10Ω, 故AP 段电阻丝的长度：8Ω20cm=16cm 10ΩAP L =⨯, 由图乙知,此时弹簧的弹力F =14N, 此时风对挡风板的压强（风压）为：214N =70Pa 0.2mF p S ==； 由表知,此时风力为五级；（3）由图丙可知,风速最大时,原来电压表最大示数为2.5V, 由欧姆定律可得,AP 段电阻丝的最大电阻为：2.5V=10Ω0.25AAP U R P I ''==, 因均匀电阻丝AB 长为20cm,阻值为10Ω,故弹簧的压缩长度为20cm, 由图乙知,此时弹力7N14N+=17.5N 2F '=； 若换成了阻值为5Ω的电阻,电路中的电流：006V=0.4A 5Ω+10ΩU I R R ''==+ 因电压表量程为0-3V,故电压表最大示数为3V,由欧姆定律可得,AP 的最大电阻为：3V=7.5Ω0.4AV AP U R I '''== 此时AP 段电阻丝的长度：7.5Ω20cm=15cm 10ΩAP L '=⨯, 弹簧弹力F 与弹簧长度改变量x 的关系为过原点的直线,由图乙可知F 与x 的关系为7N/cm 8F x =⨯, 则当L′AP =15cm,弹簧的弹力7N/cm 15cm=13.12N 8F '=⨯； 因该挡风板所受的风力与风速的平方成正比,故有2217.5N 13.12N v v=大,解得此时的最大风速：v =0.86v 大,即：U =3V 时,v =0.86v 大,可在图象中描出Q 点,此时风速v 与电压表示数U 的大致关系曲线,如下面过Q 点的曲线所示：。
《欧姆定律的应用之“开关型”动态电路问题》
I5
I2 2
串联分压规律
闭合开关S
闭合开关S、S1、S2
R1=5Ω
R2
=15Ω
A
0.3A
U=?
R=R1+R2=5Ω+15Ω=20Ω U=IR=0.3A×20Ω=6V
闭合开关S、S1、S2
R1 =5Ω R3 =?
1.5A A
U=6V
I1
U R1
6V 5
1.2A
I3=I′－I1′=1.5A－1.2A=0.3A
R3
U I3
6V 0.3A
一 动态电路总述
1.基本特点： 电路结构变化→电阻变化→其他元件及相应物理量变化 2.常见类型：
开关类
变阻器类
热敏电阻类
二 “开关类”串联动态电路问
题 例1.如图所示，电源电压不变，R1、R2均为定值电阻。闭合 开关S1、S2，两电表均有示数；再断开开关S2，则电流表示 数_______，电压表示数_______，电压表与电流表示数之比
电压表：U2=U
V A
U2 I
R2
定值电阻——不变
电源电压不变
电流表：I2
U R1
R2
变小
电压表：U 2
U R1
R2
R2
变小
三 “开关类”并联动态电路问
题 例2.如图所示，电源电压不变，R1、R2均为定值电阻。开 关S闭合后，再闭合开关S1，则： （1）电压表V的示数________；（选填“变大”、“变小”
只闭合S1
R1
U1 I1
4.0V 0.2A
20
R=R1+R3=20Ω+10Ω=30Ω
U=IR=0.2A×30Ω=6V
高中物理：闭合电路的欧姆定律
高中物理：闭合电路的欧姆定律【知识点的认识】1．闭合电路欧姆定律（1）内容：闭合电路里的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电阻之和成反比。
（2）公式：①I＝（只适用于纯电阻电路）；②E＝U外+Ir（适用于所有电路）。
2．路端电压与外电阻的关系：一般情况U＝IR＝•R＝，当R增大时，U增大特殊情况（1）当外电路断路时，I＝0，U＝E＝，U＝0（2）当外电路短路时，I短【命题方向】（1）第一类常考题型是对电路的动态分析：如图所示，电源电动势为E，内阻为r，当滑动变阻器的滑片P处于左端时，三盏灯L1、L2、L3均发光良好。
在滑片P从左端逐渐向右端滑动的过程中，下列说法中正确的是（）A．小灯泡L1、L2变暗B．小灯泡L3变暗，L1、L2变亮C．电压表V1、V2示数均变大D．电压表V1、V2示数之和变大分析：在滑片P从左端逐渐向右端滑动的过程中，先分析变阻器接入电路的电阻如何变化，分析外电路总电阻的变化，由闭合电路欧姆定律分析干路电流的变化，即可由欧姆定律判断L2两端电压的变化，从而知道灯泡L2亮度的变化和电压表V2示数的变化。
再根据路端电压的变化，分析灯泡L3亮度的变化和电压表V1示数的变化；根据干路电流与L3电流的变化，分析L1电流的变化，即可判断灯泡L1亮度的变化。
根据路端电压的变化，判断两电压表示数之和的变化。
解：B、滑片P向右滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻变大，整个闭合回路的总电阻变大，根据闭合欧姆定律可得干路电流I＝变小，灯泡L2变暗，故B错误。
C、灯泡L2两端电压U2＝IR2变小，即电压表V2示数变小，电压表V1的读数为U1＝E﹣I （r+R2），变大，故C错误。
A、小灯泡L3变亮，根据串、并联电路的特点I＝I1+I3，I减小，I3＝变大，则通过小灯泡L1的电流I1减小，小灯泡L1变暗，故A正确。
D、电压表V1、V2示数之和为U＝E﹣Ir，I减小，U增大，故D正确。
故选AD。
点评：本题首先要搞清电路的连接方式，搞懂电压表测量哪部分电路的电压，其次按“局部→整体→局部”的思路进行分析。
闭合回路欧姆定律3(电路简化及动态电路分析) 限时练-高二上学期物理人教版(2019)必修第三册
12.2.3 闭合电路欧姆定律3（电路简化及动态电路分析）时间：45分钟 分值：100分班级：_____ _____组_____号 姓名：____________ 分数：__________一、选择题 基础训练1.用E 表示电源电动势，U 表示路端电压，r U 表示内电压，R 表示外电路总电阻，r 表示电源内电阻，I 表示干路电流，则下列各式中正确的是( ) A ．r ErU R r=+ B ．r U E U =-C ．U E Ir =+D ．REU R r=+ 2.如图电路中，电源内阻r 为1Ω，电阻R 为5Ω，理想电压表示数为1.50V ，则电源电动势为( ) A ．1.5V B ．1.8V C ．2.0VD ．3.0V3.在如图所示的电路中，已知电源的电动势E =3 V ，内电阻r =1Ω，电阻R =11Ω。
闭合开关S 后，电路中的电流等于( )A ．1.0 AB ．0.75 AC ．0.50 AD ．0.25 A4.如图电路中，电阻R =10Ω，电源电动势E =9.0V ，内阻r =2.0Ω。
电流表和电压表均为理想电表，闭合开关S 后，电流表示数I 、电压表示数U 分别为( )A ．I =0.90A ； U =9.0VB ．I =0.90A ； U =7.5VC ．I =0.75A ； U =1.5VD ．I =0.75A ； U =7.5V5.如图所示的电路中有一节干电池、一个定值电阻、一个电阻箱和一只内阻不计的理想电流表，已知定值电阻的阻值为R 0＝1Ω，把电阻箱R 的阻值由2Ω改变为6Ω时，电流表的读数减小到原来的一半，则内阻应为( ) A ．1Ω B ．2Ω C ．4ΩD ．6Ω 6.直流电路如图，在滑动变阻器的滑片P 向右移动时，电源的( ) A ．总功率一定增大B ．效率一定减小C ．内部损耗功率一定减小D ．输出功率一定先增大后减小7.小明设计了一种酒精测试仪的电路，其电路如图所示，电源电压恒定，R 为定值电阻，Q 为气敏元件，其阻值R Q 随被测酒精气体浓度的变化而变化。
高中物理【闭合电路欧姆定律】知识点、规律总结
一、电源的电动势和内阻 1．电动势 (1)电源：电源是通过非静电力做功把_其__他__形__式___的能转化成__电__能__的装置． (2)电动势：非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比值，E＝Wq . (3)电动势的物理含义：电动势表示电源_把__其__他__形__式__的__能__转__化__成__电__势__能___本领的大 小，在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压． 2．内阻：电源内部导体的电阻．
电源 U-I 图象
电阻 U-I 图象
图线上每一点坐标的乘积 UI
表示电源的输出功率
表示电阻消耗的功率
图线上每一点对应
表示外电阻的大小，不同点对应 每 一 点 对 应 的 比 值 均 等
的 U、I 比值
的外电阻大小不同
大，表示此电阻的大小
图线斜率的绝对值等于内电阻 r
图线的斜率的大小
的大小(注意坐标数值是否从零
即：
U串↓
U并↑
I串↓ ←R↑→I并↑
P串↓
P并↑
(3)极限法 因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑片分别滑至两个极端，让 电阻最大或电阻为零去讨论．
第 1 维度：常规电路的动态分析 (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．
第 3 维度：含热敏电阻、光敏电阻等的动态电路 电路中有光敏电阻、热敏电阻且阻值发生变化时，电路中各个部分的电流、电压和 功率都会随之发生变化．对含有敏感元件的电路，弄清楚敏感元件的特性是解题的关键．
考点二 闭合电路的功率及效率问题
专题35 闭合电路欧姆定律及电路的动态分析1-——新高考物理复习必刷题附答案解析
专题九恒定电流必刷35闭合电路欧姆定律及电路的动态分析1．（2020·山东省邹城市第一中学月考）如图所示直线OAC为某一直流电源的总功率P随总电流I变化的图线；抛物线OBC为同一电源内部消耗的功率P r随总电流I变化的图线，则当通过电源的电流为1A时，该电源的输出功率为（）A．1W B．3W C．2W D．2.5W2．（2020·峨山彝族自治县第一中学开学考试）如图所示，已知R1=R2=R3=1Ω，当开关S闭合后，电压表的读数为1V；当开关S断开后，电压表的读数为0.8V，则电池的电动势等于（）A．1V B．1.2V C．2V D．4V3．（2020·东海县第二中学高二月考）如图所示的电路中，电阻R=2Ω．断开S后，电压表的读数为3V；闭合S后，电压表的读数为2V，则电源的内阻r为A．1ΩB．2ΩC．3ΩD．4Ω4．（2020·安徽省天长中学高二期末）如图所示，图线a是某一电源的U－I曲线，图线b是一定值电阻的U －I曲线．若将该电源与该定值电阻连成闭合电路（已知该电源的内阻r=2.0Ω），则说法错误的是（）A．该定值电阻为6ΩB．该电源的电动势为20VC．将2只这种电阻串联作为外电阻，电源输出功率最大D．将3只这种电阻并联作为外电阻，电源输出功率最大5．（2020·全国高二期末）一电池外电路断开时的路端电压为3V，接上8Ω的负载电阻后路端电压降为2.4V，则可以判定电池的电动势E和内电阻r为（）A．E＝2.4V，r＝1ΩB．E＝3V，r＝2ΩC．E＝2.4V，r＝2ΩD．E＝3V，r＝1Ω6．（2020·浙江高一期中）如图所示是某电源的路端电压与电流的关系图象，下列不正确的是（）A．电源的电动势为6.0VB．电源的内阻为2ΩC．电源的短路电流为0.5AD．电流为0.3 A时的外电阻是18Ω7．（2020·河南洛阳·高三三模）如图（a）所示电路中，当滑动变阻器R的触头从一端滑到另一端的过程中，两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图（b）所示。
高二物理选修3-1 第二章第7节闭合电路的欧姆定律
高二物理选修3-1 第二章第7节闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律一、闭合电路的欧姆定律：公式：rR EI +=；变式：)(r R I E +=；内外U U E +=；Ir E U -=；高二物理选修3-1 第二章第7节闭合电路的欧姆定律R1R 2A1ErS示数为I1=0.20A;当开关S扳到位置2时,电流表的示数为I2=0.30A,求电源的电动势和内电阻.举一反三：1、在例1的基础上，如果没有电流表，只有电压表，如何设计求电源的电动势和内阻。
二、路端电压与负载的关系1、路端电压U：就是外电压；2、负载R：电路中消耗电能的元件称为负载；3、路端电压U与负载R的关系UIO12Ir E U -= rR EI +=①当R 增大时，I 减小，所以外电压U 增大； ②当R 减小时，I 增大，所以外电压U 减小； 4、路端电压U 与电流I 的关系图象 （1）图象的截距（如图所示）：①外电路断路时，即R →∞时，I=0，Ir=0，外U =E ，即直线在纵坐标上的截距表示电源的电动势E ； ②外电路短路时，即R=0，I=rE（称为短路电流），外U =0，即直线在横坐标上的截距表示为短路电流I 短。
（2）直线的斜率： 由短短得I Er r E I ==，所以直线斜率的绝对值就等于电源内阻，即IUr ∆∆=，直线的斜率绝对值越大，内阻r 越大。
注意：θtan ≠r ，因为对于同一个电源，坐标标度不同，θ不同。
例1、有两节电池,它们的电动势分别为E1和E2,内电阻分别为r 1和r 2.将它们分别连成闭合电路,其外电路的电流I 和路端电压U 的关系如图所示,可以判定( )A.图象交点所示状态,两电路的外电阻相等B.E 1>E 2,r 1>r 2C.图象交点所示状态,两电路的电阻相等D.E 1>E 2,r 1<r 2举一反三：1、如图所示，在同一坐标系中画出a 、b 、c 三个电源的U 一I 图象，其中a 和c 的图象平行，下列说法中正确的是 （ ）A ． Ea<Eb ，ra=rbB ． Eb=Ec ，rc>rbC ． Ea<Ec ，ra=rcD ． Eb<Ec ，rb=rc三、闭合电路的电源的功率和效率1．电源的总功率：P 总＝EI ＝IU 外＋IU 内＝P 出＋P 内．若外电路是纯电阻电路，则有P 总＝I 2(R ＋r)＝E 2R ＋r.2．电源内部消耗的功率：P 内＝I 2r ＝U 内I ＝P 总－P 出． 3．电源的输出功率：P 出＝UI ＝EI －I 2r ＝P 总－P 内．若外电路是纯电阻电路，则有 P 出＝I 2R ＝E 2R (R ＋r )2＝E 2(R －r )2R ＋4r.由上式可以看出(1)当R ＝r 时，电源的输出功率最大为Pm ＝E 24r . (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<Pm 时，每个输出功率对应两个可能的外电阻R 1和R 2，且R 1·R 2＝r 2. (5)P 出与R 的关系如图所示．4．电源的效率η＝P 出P 总×100%＝U E ×100%＝R R ＋r×100%＝11＋r R ×100%因此R 越大，η越大；当R ＝r ，电源有最大输出功率时，效率仅为50%.η－R 图象如图所示．例1、 如图所示，电源电动势E ＝3 V ，内阻r ＝3 Ω，定值电阻R 1＝1 Ω，滑动变阻器R 2的最大阻值为10 Ω，求：(1)当滑动变阻器的阻值R 2为多大时，电阻R 1消耗的功率最大？电阻R 1消耗的最大功率是多少？(2)当变阻器的阻值为多大时，变阻器消耗的功率最大？变阻器消耗的最大功率是多少？(3)当变阻器的阻值为多大时，电源输出功率最大？电源输出的最大功率是多少？(4)三种情况下，电源的效率分别为多大？ErRs举一反三：1、如图所示的电路中,R 为电阻箱,V 为理想电压表.当电阻箱读数为R1=2Ω时， 电压读数为U 1=4V;当电阻箱读数为R 2=5Ω时,电压表读数为U 2=5V, 求: (1)电源的电动势E 和内阻r.(2)当电阻箱R 读数为多少时,电源的输出功率最大?最值Pm 为多少?四、闭合电路的动态分析根据闭合电路的欧姆定律和串联、并联电路的特点来分析电路中某电阻变化引起整个电路中各部分电学量的变化情况，常见的方法有：1．程序法：部分→整体→部分.(2)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．2．直观法任一电阻阻值增大，必引起该电阻中电流的减小和该电阻两端电压的增大． 3．“并同串反”规律所谓“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、电功率都将增大，反之则减小．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、两端的电压、电功率都将减小，反之则增大．即 }U 串↓I 串↓P 串↓←R ↑→{ U 并↑I 并↑P 并↑4．极限法即因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论．例1、如图所示电路，电源内阻不可忽略．开关S闭合后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中()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，电流表的示数增大举一反三：1、在如图所示的电路中，R1=10 Ω，R2=20 Ω，滑动变阻器R的阻值为0~50Ω，当滑动触头P由a向b滑动的过程中，灯泡L的亮度变化情况是（）A.逐渐变亮B.逐渐变暗C.先变亮后变暗D.先变暗后变亮五、含电容器电路问题的分析：分析和计算含有电容器的直流电流时，要注意以下几点：(1)电路稳定后，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，因此电容器两极间的电压就等于该支路两端电压．电容器稳定时，相当于此处电路断路．(2)当电容器和电阻并联后接入电路时，电容器两极间的电压与其并联电阻两端的电压相等．(3)电路的电流、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，电容将充电；反之，电容器将对与它并联的电路放电．例1、如图所示，电源电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，电阻R1＝2 Ω，R2＝3 Ω，R3＝7.5 Ω，电容器的电容C＝4 μF.开关S原来断开，现在合上开关S到电路稳定，试问这一过程中通过电流表的电荷量是多少？举一反三R2C s2s1ER1高二物理选修3-1第二章第7节闭合电路的欧姆定律流过电阻R1、R2的电流方向,以下判断正确的是（ )A、若只断开S1,流过R1的电流方向为自左向右B、若只断开S1,流过R1的电流方向为自右向左C、若只断开S2,流过R2的电流方向为自左向右D、若只断开S2,流过R2的电流方向为自右向左2、如图,E=10V,R1=4Ω,R2=6Ω,C=30μF.电池内阻可忽略.(1)闭合开关S,求稳定后通过R1的电流.(2)然后将开关S断开,求这以后流过R1的总电量.R1R2高二物理选修3-1第二章第7节闭合电路的欧姆定律EC s六、电路故障分析：电路故障一般是短路或断路，常见的情况有：导线断芯，灯泡断丝、灯座短路、变阻器内部断路、接触不良等现象．检查故障的基本方法有两种：1．电压表检测方法：如果电压表示数为0，说明电压表上无电流通过，则可能在并联路段之外有断路，或并联路段内有短路．如果电压表有示数，说明电压表上有电流通过，则在并联路段之外无断路，或并联路段内无短路．2．用多用电表的欧姆挡检测要对检测的电路切断电源，逐一使元件脱离原电路(或对某段电路检测)后测量是通路还是断路便可找到故障所在．例1、用电压表检查如图所示电路中的故障，测得U ad＝5.0 V，U cd＝0 V，U bc＝0 V，U ab＝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R 1R 2R 3SErR 123SE r举一反三：1、如图所示的电路中,电源电动势为6V,当开关接通后,灯泡L1和L2都不亮,用电压表测得各部分电压是Uab=6V, Uad=0V, Ucd=6V, 由此可以判定 ( )A 、L1和L2 的灯丝都烧断了B 、L1的灯丝烧断C 、L2的灯丝烧断D 、变阻器R 断路2、如图所示的电路中,开关S 闭合后,由于电阻发生短路或者断路故障,电压表和电流表的读数都增大,则肯定出现了下列那种故障 ( )A 、R1短路B 、R2短路C 、R3短路D 、R1断路闭合电路的欧姆定律习题1．如图所示为“热得快”热水器的电路图和示意图．现接通电源，发现该热水器没有发热，并且热水器上的指示灯也不亮，现用交流电压表测得热水器A、B两端的电压为220 V，指示灯两端的电压为220V．那么该热水器的故障在于( )A．连接热水器和电源之间的导线断开B．连接电阻丝与指示灯的导线发生了短路C．电阻丝熔断，同时指示灯烧毁D．同时发生了以上各种情况2．如图所示，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3为定值电阻，S、S为开关，与分别为电压表和电流表．初始时，S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3．如图所示的电路中，电源电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，电阻R1＝6 Ω，R2＝5 Ω，R3＝3 Ω，电容器的电容C＝2×10－5 F．若将开关S闭合，电路稳定时通过R2的电流为I；断开开关S后，通过R1的电荷量为q.则( )A．I＝0.75 AB．I＝0.5 AC．q＝2×10－5 CD．q＝1×10－5 C4．如图所示，直线A是电源的路端电压和电流的关系图线，直线B、C分别是电阻R1、R2的两端电压与电流的关系图线，若将这两个电阻分别接到该电源上，则( )A．R1接在电源上时，电源的效率高B．R2接在电源上时，电源的效率高C．R1接在电源上时，电源的输出功率大D．电源的输出功率一样大5．如图为测量某电源电动势和内阻时得到的U－I图线，用此电源与三个阻值均为3 Ω的电阻连接成电路，测得路端电压为 4.8 V．则该电路可能是下图中的( )6．某同学将一直流电源的总功率PE 、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标系中，如图中的a、b、c所示．以下判断错误的是( )A．直线a表示电源的总功率B．曲线c表示电源的输出功率C．电源的电动势E＝3 V，内电阻r＝1 ΩD．电源的最大输出功率Pm＝9 W7.在某控制电路中，需要连成如图所示的电路，主要由电动势为E 、内阻为r 的电源与定值电阻R 1、R 2及电位器(滑动变阻器)R 连接而成，L 1、L 2是红绿两个指示灯，当电位器的触头由弧形碳膜的中点逆时针滑向a 端时，下列说法中正确的是( )A ．L 1、L 2两个指示灯都变亮B ．L 1、L 2两个指示灯都变暗C ．L 1变亮，L 2变暗D ．L 1变暗，L 2变亮8．如图所示电路中，电源电动势E 恒定，内阻r ＝1 Ω，定值电阻R 3＝5 Ω.当开关K 断开与闭合时，ab 段电路消耗的电功率相等．则以下说法中正确的是( )A ．电阻R 1、R 2可能分别为4 Ω、5 ΩB ．电阻R 1、R 2可能分别为3 Ω、6 ΩC ．开关K 断开时电压表的示数一定小于K 闭合时的示数D ．开关K 断开与闭合时，电压表的示数变化量大小与电流表的示数变化量大小之比一定等于6 Ω9．如图甲所示为某一小灯泡的U －I 图线，现将两个这样的小灯泡并联后再与一个4 Ω的定值电阻R 串联，接在内阻为1 Ω、电动势为5 V 的电源两端，如图乙所示，则( )A ．若通过每盏小灯泡的电流强度为0.2 A ，此时每盏小灯泡的电功率为0.6 WB ．若通过每盏小灯泡的电流强度为0.3 A ，此时每盏小灯泡的电功率为0.6 WC．若通过每盏小灯泡的电流强度为0.2 A，此时每盏小灯泡的电功率为0.26 W D．若通过每盏小灯泡的电流强度为0.3 A，此时每盏小灯泡的电功率为0.4 W10．在如图所示的电路中，R1＝2 Ω，R2＝R3＝4 Ω，当开关K接a时，R2上消耗的电功率为4 W，当开关K接b时，电压表示数为4.5 V，试求：(1)开关K接a时，通过电源的电流和电源两端的电压；(2)开关K接b时，电源的电动势和内电阻；(3)开关K接c时，通过R2的电流．闭合电路欧姆定律1．C 2.B 3.AD 4.A 5.B6．D [电源的总功率为P E ＝EI ，电源的输出功率为P R ＝EI －I 2r ，电源内部的发热功率P r ＝I 2r ，所以直线a 表示电源的总功率，选项A 正确；曲线b 表示电源内部的发热功率，曲线c 表示电源的输出功率，选项B 正确；直线a 的斜率表示电动势E ，解得E ＝3 V ，由曲线b 上某点坐标可得电源内阻为1 Ω，选项C 正确；当外电路电阻等于电源内阻时，电源输出功率最大，Pm ＝E24r＝2.25 W ，对应曲线c 的最高点，选项D 错误．]7．B [当电位器的触头由弧形碳膜的中点逆时针滑向a 端时，电位器接入电路的电阻减小，根据串并联电路特点可知电路中总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可得干路电流增大，内阻分担电压增大，路端电压减小，L 1灯变暗，通过其电流减小；由U 1＝I 2R 1及I 2＝I －I 1可知R 1分担电压增大，L 2及R 2两端电压减小，L 2功率减小而变暗，选项B 正确．]8．AD [将R 3和电源串联在一起看做等效电源，则该等效电源的电动势为E ，等效内阻为r ′＝r ＋R 3，K 闭合时，两电表的示数分别为：U ＝R 1E R 1＋r ′，I ＝E R 1＋r ′.当K 断开时，两电表的示数分别为：U ′＝R 1＋R 2E R 1＋R 2＋r ′，I ′＝ER 1＋R 2＋r ′.又U ′＝E 1＋r ′R 1＋R 2>U ＝E1＋r ′R 1，故选项C 错．由以上各式可得：U ′－UI －I ′＝r ′，故D 选项正确．据题意，UI ＝U ′I ′，代入解得：R 1(R 1＋R 2)＝r ′2，显然A 选项正确，B 选项错误．]9．B [若通过每盏小灯泡的电流强度为0.2 A ，则电源输出电流为I ＝0.4 A ，由闭合电路欧姆定律计算得此时小灯泡两端电压为U ＝E －I(R ＋r)＝3 V ．由题图甲可知小灯泡的电流强度为0.2 A 时小灯泡两端电压仅为1.3 V ，显然通过每盏小灯泡的电流强度不可能为0.2 A ，A 、C 错误；若通过每盏小灯泡的电流强度为0.3 A ，由题图甲可知小灯泡两端电压为2.0 V ，电阻R 和内阻r 上的电压为3.0 V ，此时每盏小灯泡的电功率为P ＝UI ＝0.6 W ，B 正确、D 错误．]10．(1)1 A 4 V (2)6 V 2 Ω (3)0.5 A解析 (1)K 接a 时，R 1被短路，外电阻为R 2，根据电功率公式可得 通过电源的电流I 1＝PR 2＝1 A ， 电源两端的电压U 1＝ PR 2＝4 V. (2)K 接a 时，有E ＝U 1＋I 1r ＝4＋r ，① K 接b 时，R 1和R 2串联，R 外′＝R 1＋R 2＝6 Ω， 通过电源的电流I 2＝U 2R 1＋R 2＝0.75 A ，高二物理选修3-1 第二章第7节闭合电路的欧姆定律21 / 21 这时有：E ＝U 2＋I 2r ＝4.5＋0.75r.②联立①②式得：E ＝6 V ，r ＝2 Ω.(3)K 接c 时，R 总＝R 1＋r ＋R 23＝6 Ω，总电流I 3＝E/R 总＝1 A ，通过R 2的电流I ′＝12I 3＝0.5 A. 易错点评1．在第6题中，由于考生对各个功率的表达式不清晰，或不能把各功率的表达式与各个图象对应起来，不能理解图象的交点，最值的意义，导致无从下手解题．2．对于第7题，有关闭合电路动态分析的问题，错误主要有两个方面：①不能按正常程序进行分析，凭想当然去做题．②不根据闭合电路欧姆定律进行定量分析与计算，导致错误．3．在10题中，清楚电键K 接a 、b 、c 时的等效电路，明确各电阻间的串并联关系是解题成功的关键．。
2020版高考浙江选考物理一轮课件：第18讲 闭合电路欧姆定律
(D) A.可变电阻R阻值增大,通过它的电流增大
B.电阻R2两端的电压减小,变化量等于ΔU
C.通过电阻R2的电流减小,变化量大于
U R2
D.电源的路端电压增大,变化量小于ΔU
重难突破
解析 由题,电压表的示数增大,R和R1并联的电阻增大,得知R增大,总电
阻增大,总电流减小,并联部分电压增大,通过R1的电流增大,所以通过可
过R1的电流增大,根据公式P=I2R1可得R1消耗的电功率增大,故D错误。
重难突破
1-1 如图所示电路中,电源内阻不能忽略,两个电压表均为理想电表。 当滑动变阻器R2的滑动触头P移动时,关于两个电压表V1与V2的示数,下 列判断正确的是 ( C ) A.P向a移动,V1示数减小、V2示数减小 B.P向b移动,V1示数增大、V2示数减小 C.P向a移动,V1示数改变量的绝对值小 于V2示数改变量的绝对值 D.P向b移动,V1示数改变量的绝对值大于V2示数改变量的绝对值
重难突破
3-1 如图所示,直线A为电源的U-I图线,直线B为电阻R的U-I图线,用该
电源和电阻组成闭合电路时,电源的输出功率和电路的总功率分别是
(C)
A.4 W,8 W
B.2 W,4 W
C.4 W,6 W
D.2 W,3 W
解析 从题图中可知E=3 V,图线A和图线B的交点是电源和电阻R构成 电路的工作点。因此P出=UI=4 W,P总=EI=6 W。故选C。
教材研读
3.一电池外电路断开时的路端电压为3 V,接上8 Ω的负载后路端电压降
为2.4 V,则可以判定电池的电动势E和内阻r分别为 ( B )
A.E=2.4 V,r=1 Ω
B.E=3 V,r=2 Ω
C.E=2.4 V,r=2 Ω
高中物理新教材同步必修第三册 第12章 闭合电路专题强化8 闭合电路的动态分析 含有电容器的电路
图1
123456789
解析 当R2所在位置温度升高时R2阻值减小，外 电路总电阻减小，总电流增大，电流表的示数增 大，R1两端的电压U1＝IR1增大，故A、C错误； 总电流增大，内电压增大，则路端电压U＝E－Ir减 小，并联部分的电压减小，所以灯泡L变暗，故B正确； 通过L的电流减小，而总电流增大，则通过R2的电流增大，故D错误.
端向b端滑动时，以下判断正确的是
A.电压表示数变大，通过灯L1的电流变大，灯L2变亮
B.电压表示数变小，通过灯L1的电流变小，灯L2变暗
C.电压表示数变大，通过灯L2的电流变小，灯L1变亮
√D.电压表示数变小，通过灯L2的电流变大，灯L1变暗
图5
解析 当滑动变阻器的滑片P从a端向b端滑动时，滑动变阻器接入电路
√B.保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变小
C.保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变大
D.保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变小
图4
123456789
解析 当电路接通后，对小球受力分析：小球受重力、静电力和悬线的 拉力F三个力的作用，其中重力为恒力.当电路稳定后，R1中没有电流， 两端电势相等，因此电容器两极板间的电压等于R0两端电压.当R2不变， R1变化时，电容器两极板间的电压不变，板间电场强度不变，小球所受 静电力不变，F不变，C、D错误； 若保持R1不变，缓慢增大R2，R0两端电压减小，电容 器两端电压减小，两极板间电场强度减弱，小球受到 的静电力减小，F变小，A错误，B正确.
√D.电流表A的读数变化量与电压表V的读数变化量之比
图7
不变
123456789
解析 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， 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，而灯L2两端电压减小，所以灯L1两端的电压增大， 灯L1变亮，故B、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 数变化量的比值为电源的内阻，电源的内阻不变，故 D正确.
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R1
R2
(1)闭合开关S，求稳定后 通过R1的电流。
S
E
C
(2)然后将开关S断开，求
这以后流过R1的总电量。
解析：
R1
R2
(1)由闭合电路欧姆定律， 闭合稳定后流过电阻的
E
C S 电流为:
I=
R1E+R2=
10 4+6
=1(A)
(2)断开S前电容器上极板带正电,其带电量为
Q1=CU2=CIR2=30×10-6 ×1 ×6=1.2 ×10-4C 断开电路稳定后，电容器的电压升高为
实例分析
1、闭合S，当滑片P向a端移动 时，灯的明暗度将如何变化？
L3
Er S
I
I1 P
L1
a R0 b
I2
L2
C：R0↓→R总↓→I总↑ →
L3变亮
U3↑ → U内=Ir↑ U外=E-U内↓
C
U2↓→L2变暗 I2↓且I总↑
↓
I1↑→L1变亮
动态分析的总体思路：
“局部→整体→局部”
（变化的部分） （求解的部分） 变化的原因：1、滑动变阻器滑片的 滑动。2、电键的接通和断开。
A.增大R1 B.增大R2 C.增大R3 D.减小R1
A
RR1
R3
B B1
E
R2
CCC
R2பைடு நூலகம்
C
R3
3、分析和计算含有电容器的直流电路时，关键是准
确地判断并求出电容器的两端的电压，其具体方法 是： （1）.确定电容器和哪个电阻并联，该电阻两端电 压即为电容器两端电压. （2）.当电容器和某一电阻串联后接在某一电路两 端时，此电路两端电压即为电容器两端电压.
练习3.已知如图，电源内阻不计。为 使电容器的带电量增大，可采取以 下那些方法：（ CD）
训练题
在如图所示电路中，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能发光，当滑动变阻器的 滑片向右移动时，下列判断正确的是（ AD）
A、灯泡L亮度变暗 B、电容器C的电荷量将减小 C、R0上有自右向左的电流 D、电路稳定后 R0上电压为零
例2、如图所示，电源电动势E=10V， R1=4Ω,R2=6Ω,C=30μF,电池内阻可忽 略。
U1´=E=10V,电容器被充电,上极板仍带正电
R1 E
R2 S
C
带电量Q2=CU1´=CE=30 × 10-6 ×10=3 ×10-4C 断开后流过的电量为
△Q=Q2－Q1=1.2 × 10-4C
含容电路方法总结
1、在直流电路中电容器可视为断路
2 、与其串联的电阻无电流，两端没有电压，充 当导线的作用
闭合电路欧姆定律 之
动态电路分析及含容电路
实例分析
1、闭合S，当滑片P向a端移动时，灯的明暗度将 如何变化？
Er S
P
L
a R0b
A
Er S
I
I1 P
L1
a R0 b
I2
L2
B
A：R0↓→R总↓ →I总↑ →L变亮
{ { B：R0↓→R总↓ →I总↑→
U内=Ir↑ U外=E-U内↓→
I2↓→L2变暗 I1↑→L1变亮
动态电路分析的一般步骤：
1、据局部电阻变化，确定电路的总电阻的变化。
2、根据闭合电路欧姆定律 路中的总电流如何变化。
(I
R，E 确r ) 定电
3、由U外=E-Ir和U内=Ir确定电源的内、外电压 如何变化。
4、据电路的串、并联关系判断电路各部分电流 和电压的变化情况。在并联部分，先分析不 变的支路，再分析变化的支路。