专题高中物理必修三闭合电路欧姆定律电路动态分析（含解析）

电路动态分析的方法
(1)程序法：遵循“局部—整体—局部”的思路。
①分析步骤(如图)
②分析时：串联电路注意分析电压关系，并联电路注意分析电流关系。
(2)“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、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、电功率都将增大，反之则减小。
即：←R↑→
(3)极限法
对于因滑动变阻器的滑片滑动引起电路变化的问题，可分析将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端情况，此时还要注意滑片移动引起的电路变化是否是单调变化，滑片移动过程中是否有极值情况出现。
(4)特殊值法
对于某些电路问题，可以代入特殊值进行判定，从而得出结论。
考点一　闭合电路的动态分析
1. (2024·邵阳市高二期中)在如图所示的电路中，R1为定值电阻，R2为可变电阻，电源的电动势为E，内阻为r，设电流表的读数为I，电压表的读数为U，当R2的滑动触头向图中a端移动时(　　)
A．I变大，U变小 B．I变大，U变大
C．I变小，U变小 D．I变小，U变大
2. (2024·上海市高二期中)如图所示，L1、L2是两只完全相同的小灯泡，R为光敏电阻，当光照越强时，阻值越小。开关S闭合后，随着光照强度逐渐增大，两灯的亮度变化情况(　　)
A．L1逐渐变亮、L2逐渐变暗
B．L1逐渐变亮、L2逐渐变亮
C．L1逐渐变暗、L2逐渐变亮
D．L1逐渐变暗、L2逐渐变暗
3. 如图所示，E为内阻不能忽略的电源，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S为开关，与分别为理想电压表与电流表。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
4．在如图所示电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P向上滑动时，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，变大
B．变大，不变
C．变大，变大
D．
5.如图所示电路中，电源电动势为、内阻为，定值电阻，。闭合开关后( )
A. 若，则通过的电流为
B. 若，则通过的电流为
C. 若的滑片向左移动，则通过的电流变小
D. 若的滑片向右移动，则的电压变化量与电流变化量之比变小
6.（多选）如图所示，电源电动势为E，内电阻为r，灯泡L1、L2、L3规格相同，且电阻大于电源内阻r，理想电压表V1、V2示数为U1、U2，其变化量的绝对值分别为和；流过电源的电流为I，其变化量的绝对值为。当滑动变阻器的触片从左端滑到右端的过程中（ ）
A. 小灯泡L1、L2变暗，L3变亮
B.
C. 不变
D. 电源输出功率变小
考点二　含电容器的电路动态分析
1.电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，此支路相当于断路，因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压。
2.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，电容器将充电；如果电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电。
3.根据公式Q＝CU或ΔQ＝CΔU，求电荷量及其变化量。
4.分析和计算含有电容器的直流电路时，注意把握以下几个方面
(1)电路稳定时电容器在电路中就相当于一个阻值无限大的元件，在电容器处电路看成是断路，画等效电路时，可以先把它去掉。
(2)若要求电容器所带电荷量时，可在相应的位置补上，求出电容器两端的电压，根据Q＝CU计算。
(3)电路稳定时电容器所在支路断路，与电容器串联的电阻两端无电压，该电阻相当于导线。
(4)当电容器与电阻并联后接入电路时，电容器两端的电压与并联电阻两端的电压相等。
(5)电路中的电流、电压变化时，将会引起电容器的充、放电，有ΔQ＝CΔU。
7.如图所示，电源电动势E＝6 V，内阻不计，电阻R1＝2 Ω，R2＝4 Ω，R3＝6 Ω，电容器电容C＝4 μF，下列说法正确的是(　　)
A．S断开时电容器的电压为2 V
B．S断开时电容器a极板带负电
C．S闭合，电路稳定后，电容器b极板带负电
D．S闭合，电路稳定后，电容器所带电荷量为8×10－6 C
8.如图所示的电路中，闭合开关S后，灯L1和L2都正常发光，后来由于某种故障使灯L2突然变亮，理想电压表读数增加，由此推断，这故障可能是(　　)
A．灯L1灯丝烧断 B．电阻R2断路
C．电阻R2短路 D．电容器被击穿短路
9. 如图所示，电源电动势E＝10 V，内阻r＝1 Ω，电阻R1＝3 Ω，R2＝6 Ω，电容C＝30 μF。开关S断开和闭合时，电容器两极板间的电势差分别为(　　)
A．6 V,10 V B．10 V,10 V
C．10 V,6 V D．6 V,6 V
10．(多选)(2024·大理市高二期末)在如图所示的电路中，电源内阻不能忽略，开关K闭合，下列方法能使电容器带电荷量增大的是(　　)
A．增大电阻R1 B．增大电阻R2
C．减小电阻R3 D．断开开关K
11.（多选）如图，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，选地面的电势为零，当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，下列说法正确的是（　　）
A．电压表读数增大
B．带电质点P的电势能减大
C．电源的效率变高
D．若电压表、电流表的示数变化量分别为ΔU和ΔI，则
答案与解析
1.答案　C
解析　当R2的滑动触头向图中a端移动时，滑动变阻器接入电路阻值变小，电路总电阻变小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路总电流变大，路端电压变小；则电压表的读数U变小，定值电阻R1两端电压变小，则通过R1的电流变小，即电流表的读数I变小，选C。
2.答案　C
解析　灯L1与光敏电阻并联，然后与灯L2串联，当闭合开关S且逐渐增大光照强度时，光敏电阻阻值减小，则电路中总电阻减小，根据闭合电路的欧姆定律可知，电路中总电流将增大，内阻分压增大，路端电压减小，而灯L2在干路，根据UL2＝I总RL，可知，灯L2两端的电压增大，路端电压U＝UL2＋UL1，可知灯L1两端的电压一定减小，由此可知，开关S闭合后，随着光照强度逐渐增大，L1逐渐变暗、L2逐渐变亮，故选C。
3.答案　B
解析　将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R1两端的电压U1＝IR1变小，故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。
4．B
【详解】A．由欧姆定律
故当滑动变阻器的滑片P向下滑动时，、均不变，A错误；
B．由
变大，由闭合电路欧姆定律得
则有
不变，B正确；
C．由
变大，由闭合电路欧姆定律得
则有
不变，C错误；
D．滑片P向下滑动，阻值增大，增大， 及电源内阻上分得的电压减小，得
D错误。
故选B。
5.【答案】A
【解析】、当时，电路总电阻，通过的电流，选项A正确，选项B错误
C、当的滑片向左移动时，阻值变大，两端的分压变大，通过的电流变大，选项 C错误
D、将除以外的部分看作一个等效电源，该等效电源的电动势为，内阻，当的滑片向右移动时，由闭合电路欧姆定律有，则为定值，选项D错误
故选A。
6.【答案】ACD
【解答】解：A、当滑动变阻器的触片P从左端滑到右端时，变阻器接入电路的电阻增大，外电路总电阻增大，总电流减小，则L2变暗，V2示数减小，内电压减小，路端电压增大，变阻器的电阻增大，并联部分的电阻增大，则并联部分的电压增大，即电压表V1示数变大，则L3变亮。总电流减小，而L3的电流增大，则L1的电流减小，则L1变暗，故A正确；
B、由上分析可知，电压表V1的示数变大，电压表V2的示数变小，由于路端电压增大，即两电压表示数之和增大，所以△U1＞△U2，故B错误；
C、根据闭合电路欧姆定律可知，U1＝E﹣I（RL2+r），RL2+r，不变，故C正确；
D、当外电阻等于内阻，电源的输出功率最大，灯泡L1、L2、L3规格相同，且电阻大于电源内阻r，则随之滑动变阻器接入电路的电阻增大，电源的输出功率变小，故D正确。
7.答案　D
解析　S断开时，C相当于断路，R3中无电流，C两端电压等于R2两端电压，电容器a极板的电势比b极板的电势高，所以电容器a极板带正电，电容器的电压U2＝＝4 V，故A、B错误；S闭合电路稳定后，R1和R2先串联再与R3并联，电容器b极板的电势比a极板电势高，b极板带正电，电容器两端电压即R1两端电压，为U1＝2 V，电容器所带电荷量为Q＝CU1＝8×10－6 C，故C错误，D正确。
8.答案　B
解析　若灯L1灯丝烧断，即L1断路，总电阻增大，总电流减小，故L2分压减小，L2变暗，A错误；若电阻R2断路，导致总电阻增大，总电流减小，L1两端电压减小，而路端电压增大，则电压表读数增加，L2两端电压增大，L2变亮，B正确；若R2短路，L2熄灭，C错误；若电容器被击穿短路，外电路总电阻减小，总电流增大，路端电压减小，电压表读数减小，L2变亮，D错误。
9.答案　C
解析　开关S断开时，电容器两端的电压为UC1＝E＝10 V，开关S闭合时，电容器两端电压为UC2＝R2＝6 V，故选C。
10.答案　AD
解析　增大电阻R1时，外电路总电阻增大，干路电流减小，电源路端电压增大，R3两端的电压增大，则电容器带电荷量将增大，故A正确；增大电阻R2时，外电路总电阻增大，干路电流减小，路端电压增大，电阻R1中电流增大，可知电阻R3中电流减小，因此电阻R3两端电压将减小，电容器带电荷量将减小，故B错误；减小电阻R3，外电路总电阻减小，干路电流增大，路端电压减小，电阻R1中电流减小，通过R3的电流增大，R2两端电压增大，R3分到的电压将减小，则电容器带电荷量将减小，故C错误；断开开关K，等效为外电路总电阻增大，干路电流减小，路端电压增大，且电容器两端电压与路端电压相同，因此电容器带电荷量将增大，故D正确。
11.【答案】BD
【解答】解：A、滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，连入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律知干路电流增大，电源的内电压和R1的电压增大，则并联部分的电压减小，电压表读数减小，故A错误；
B、平行金属板间电压减小，根据E知平行金属板间的场强减小，带电质点P受到的电场力减小，则带电质点P将向下运动，电场力做负功，所以带电质点P的电势能增大，故B正确；
C、电源的效率：η100%100%，路端电压减小，所以电源的效率变低，故C错误；
D、设干路电流为I总，电压表示数为U，由闭合电路欧姆定律得：U＝E﹣I总（r+R1），则r+R1。并联部分的电压减小，所以R3中的电流I3减小，而干路电流I总增大，则电流表示数I增大，而且有ΔI＞ΔI总，所则r+R1，故D正确。