闭合电路欧姆定律(功率最值、动态分析问题)

专题：闭合欧姆定律(电路的动态分析问题)知识回顾： 直流电路的有关规律(4)电功率：P = UI P = I 2R=-R⑸焦耳定律：Q= I 2Rt(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)•⑵若电键的通断使串联的用电器增多，总电阻增大；若电键的通断使并联的支路增多，总 电阻减小.(3)两个电阻并联，总电阻RR l R 2•如果R R 2 C (恒量)，则当R 二R 2时，并联电阻R R 2最大；两电阻差值越大，总电阻越小. 2•闭合电路动态分析的方法基本思路是“局部一整体一局部” 流程图： 3.电路动态分析的一般步骤(1)明确局部电路变化时所引起的局部电路变化.⑵根据局部电路电阻的变化，确定电路的外电阻 R 外总如何变化.(3)根据闭合电路欧姆定律I 总=R ―~~，确定电路的总电流如何变化. R 外总 + r ⑷ 由U 内=I 总r 确定电源的内电压如何变化. (5) 由U= E — U 内确定路端电压如何变化.(6) 确定支路两端的电压及通过各支路的电流如何变化. 经典例题：1. 如图所示的电路，L 是小灯泡，C 是极板水平放置的平行板电容器.有一带电油滴悬浮在两极板间静止不动.若滑动变阻器的滑片向下滑动，则(A. L 变暗 B . L 变亮 C.油滴向上运动 D.油滴不动2. 在如图所示的电路中，E 为电源电动势，r 为电源内阻， R 和R 3均为定值电阻，R 为滑动变阻器.当R 2的滑动触点在 a 端时合上开关S ，此时三个电表A 1、A 和V 的示数分别R r⑵ 闭合电路欧姆定律E U IrE U 外U 内(3)电阻定律R =p S1 •闭合电路动态变化的原因(6)串并联电路规律:串联分压：乂U 2 并联分流：I 2I l R 2R IR 2f 増大d 右 严小—"訂 一 1减小匸”""一4「‘ (增犬最右确宦\\ ，壇大 减小 \{. 电阻的为II 2 和 现将R 2的滑动触点向b 端移动，则三个电表示数的变化情况是()A. I i 增大， 丨2不变， U 增大B. I i 增大， I 2减小， U 增大C. I i 减小， I 2增大， U 减小D. I i 减小， 丨2不变， U 减小3•图中A 为理想电流表，V 和V 2为理想电压表，R 为定值电阻，R 2为可变电阻，电池E 内阻 不计，则（ ） A. 艮电阻减小时，V 2示数增大 B. Rb 改变时，V 2示数与A 示数之比不变。

2023届高三物理一轮复习重点热点难点专题特训专题51 闭合电路的功率问题、动态分析问题、含容电路问题和故障分析问题特训目标 特训内容目标1 闭合电路的功率问题（1T —4T ） 目标2 闭合电路的动态分析问题（5T —8T ） 目标3 闭合电路的含容电路问题（9T —12T ） 目标4闭合电路的故障分析问题（13T —16T ）一、闭合电路的功率问题1．如图（a ）所示电路，R 1为滑动变阻器，R 2为定值电阻。

从左向右移动变阻器的滑片，根据电表数据得到U -I 图像如图（b ）所示，则（ ）A ．R 1的最大功率为4WB ．R 2的最大功率为3WC ．电源的最大输出功率为4WD ．电源的输出功率先增大后减小 【答案】B【详解】根据欧姆定律可知223U R I∆==Ω∆所以图（b ）中斜率为正的图线反映R 2的伏安特性。

设电源电动势为E ，内阻为r 。

根据闭合电路欧姆定律有3U E Ir =-；12()U E I r R =-+所以3U r I∆=∆； 12U r R I∆=+∆所以图（b ）中斜率为负的两条图线中，斜率绝对值较大的图线反映了V 1表示数随I 的变化，则24r R +=Ω斜率绝对值较小的图线反映了V 3表示数随I 的变化，则1r =Ω，4V E =A ．R 1的输出功率为()22211122212121()2()E R E P I R R r R R r R R r R ===++++++根据数学知识可知当12R R r =+时，P 1有最大值为1max 1W P =故A 错误；B ．当电路中电流最大时，R 2的功率最大，此时R 1接入电路的阻值为零，所以22max223W E P R R r ⎛⎫== ⎪+⎝⎭故B 正确；CD ．电源的输出功率为()222121222121212()()2E R R E P I R R r R R r R R rR R +=+==++++++从左向右移动变阻器的滑片，R 1增大，根据数学知识可知当12R R r +>时，P 随R 1的增大而减小，当R 1=0时，P 有最大值为max 2max 3W P P == 故CD 错误。

一.电路动态分析1．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；对它们的分析要熟练掌握闭合电路欧姆定律，部分电路欧姆定律，串、并联电路中电压和电流的关系．2．电路动态分析的思路基本思想是“部分―→整体―→部分”．思维流程如下：1、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( >．A．电压表示数变大，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．电压表示数变小，电流表示数变小2、如图所示，电源的电动势和内阻分别为E、r，在滑动变阻器的滑片P由a向b移动的过程中，下列各物理量变化情况为( >．b5E2RGbCAPA．电流表的读数一直减小B．R0的功率先减小后增大C．电源输出功率先增大后减小D．电压表的读数先增大后减小3、如图所示，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S为开关，与分别为电压表和电流表．初始时S0与S均闭合，现将S断开，则( >．p1EanqFDPw的读数变小A.的读数变大，的读数变大的读数变大，B.的读数变小C.的读数变小，的读数变大D.的读数变小，4、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滑动时，关于两个电压表V1与V2的示数，下列判断正确的是( >．DXDiTa9E3dA．P向a滑动V1示数增大、V2的示数减小B．P向b滑动V1示数增大、V2的示数减小C．P向a滑动，V1示数改变量的绝对值小于V2示数改变时的绝对值D．P向b滑动，V1示数改变量的绝对值大于V2示数改变量的绝对值二.含电容器电路的分析与计算1．电路的简化：不分析电容器的充、放电过程时，把电容器处的电路视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置补上．RTCrpUDGiT2．电路稳定时电容器的处理方法：电路稳定后，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导线，即电阻不起降低电压的作用，但电容器两端可能出现电势差．5PCzVD7HxA3．电压变化带来的电容器带电荷量的变化：电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充、放电．若电容器两端电压升高，电容器将充电；若电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电，可由ΔQ＝C·ΔU计算电容器上电荷量的变化．jLBHrnAILg 1.如图所示的电路中，电源电动势E＝3 V，内电阻r＝1Ω，定值电阻R1＝3 Ω，R2＝2 Ω，电容器的电容C＝100 μF，则下列说法正确的是( >．xHAQX74J0XA．闭合开关S，电路稳定后电容器两端的电压为1.5 VB．闭合开关S，电路稳定后电容器所带电荷量为3.0×10－4 C C．闭合开关S，电路稳定后电容器极板a所带电荷量为1.5×10－4 CD．先闭合开关S，电路稳定后断开开关S，通过电阻R1的电荷量为3.0×10－4 C2.在如图所示的电路中，R1、R2、R3均为可变电阻．当开关S闭合后，两平行金属板M、N中有一带电油滴正好处于静止状态．为使带电油滴向上加速运动，可采取的措施是( >．LDAYtRyKfEA．增大R1的阻值 B．减小R2的阻值C．减小R3的阻值 D．增大M、N间距三.闭合电路的U-I图象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.3）a的斜率的绝对值表示电源内阻的大小、b的斜率的绝对值表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。

闭合电路的欧姆定律的应用一、电路的动态分析问题闭合电路中只要有一只电阻的阻值发生变化，就会影响整个电路，使总电路和每一部分的电流、电压都发生变化。

讨论依据是：闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律、串联电路的电压关系思路:动态电路的分析方法程序法：基本思路是“局部→整体→局部”，即从阻值部分的变化入手，由串、并联规律判断总电阻的变化情况，再由闭合电路欧姆定律判断总电流和路端电压的变化情况，最后由部分电路欧姆定律判断各部分电路中物理量的变化情况。

分析步骤详解如下：(1)明确局部电路变化时所引起的局部电路电阻的变化。

(2)根据局部电阻的变化，确定电路的外电阻R外总如何变化。

(3)根据闭合电路欧姆定律I总=E/(R外总+r)，确定电路的总电流如何变化。

(4)由U内=I总r，确定电源的内电压如何变化。

(5)由U外=E-U内，确定电源的外电压如何变化。

(6)由部分电路欧姆定律确定干路上某定值电阻两端的电压如何变化。

(7)确定支路两端的电压如何变化以及通过各支路的电流如何变化。

由以上步骤可以看出，基本思路是“局部→整体→局部”，同时要灵活地选用公式，每一步推导都要有确切的依据。

例1、如图所示电路,当滑动变阻器的滑片P向上移动时,判断电路中的电压表、电流表的示数如何变化?练习 1. 如图所示的电路中，当滑动变阻器的滑动触头向上滑动时，下面说法正确的是（）A. 电压表和电流表的读数都减小；B. 电压表和电流表的读数都增加；C. 电压表读数减小，电流表的读数增加D. 电压表读数增加，电流表的读数减小2、如图所示电路中，闭合电键S，当滑动变阻器的滑动触头P从最高端向下滑动时（）A．电压表V读数先变大后变小，电流表A读数变大B．电压表V读数先变小后变大，电流表A读数变小C．电压表V读数先变大后变小，电流表A读数先变小后变大D．电压表V读数先变小后变大，电流表A读数先变大后变小3、如图所示电路中，当滑动变阻器的滑片P向左移动时，各表（各电表内阻对电路的影响均不考虑）的示数如何变化？为什么？4、 在如图电路中，闭合电键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，电表示数变化量的大小分别用ΔI 、ΔU 1、ΔU 2和ΔU 3表示．下列比值正确的是 （ ）A 、U 1/I 不变，ΔU 1/ΔI 不变．B 、U 2/I 变大，ΔU 2/ΔI 变大．C 、U 2/I 变大，ΔU 2/ΔI 不变．D 、U 3/I 变大，ΔU 3/ΔI 不变．5、如图所示，电源电动势为E ，内电阻为r ．当滑动变阻器的触片P 从右端滑到左端时，发现电压表V 1、V 2示数变化的绝对值分别为ΔU 1和ΔU 2，下列说法中正确的是（ ）A ．小灯泡L 1、L 3变暗，L 2变亮B ．小灯泡L 3变暗，L 1、L 2变亮C ．ΔU 1<ΔU 2D ．ΔU 1>ΔU 2二、电源的外部特性曲线 ——路端电压U 随电流I 变化的图像．(1)图像的函数表达式 (2)图像的物理意义 ：①在纵轴上的截距表示电源的电动势E 。

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。

专题欧姆定律的动态电路分析一、动态电路的定性分析1.对于任何一种电路，在分析动态变化情况时，可总结为“一个不变，两个关键，一个整体”。

（1）一个不变：电路中总电压不变。

（2）两个关键：一是串联电路中，串联的电阻越多，总电阻越大，并联电路中，并联的支路越多，则总电阻越小。

二是对于由两部分电阻串联或并联而成的电路，若其中一部分是定值电阻，而另一部分为可变电阻，则总电阻大小的变化情况与可变电阻大小变化情况一致。

（3）一个整体：分析电路时必须考虑整个电路中各物理量的变化情况，然后由整体到部分，由定值到变值的顺序进行分析。

2.解题顺序：电源电压不变→局部电阻如何变化→总电阻如何变化→总电流如何变化→电阻不变部分的电流、电压如何变化→电阻变化部分的电流、电压如何变化→各电表示数如何变化。

二、动态电路的定量计算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：明确变化前后电路连接情况1.连接方式2.电流表、电压表测量对象分析电路中的变量和不变量1.用电器：电流、电压、电阻2.全电路：电流、电压、电阻运用有关电学规律和电路特点建立状态方程【例1】如图所示，电源电压不变，闭合开关S后，滑动变阻器的滑片P自中点向b端移动的过程中，下列关于电表示数变化情况判断正确的是（）A.电流表A1变小，A2变小，电压表V不变B.电流表A1变小，A2不变，电压表V不变C.电流表A1变小，A2变小，电压表V变大D.电流表A1不变，A2变大，电压表V变小【例2】“道路千万条，安全第一条；行车不规范，亲人两行泪。

”酒后不开车是每个司机必须遵守的交通法规。

甲图是酒精测试仪工作电路原理图，电源电压U=6V；R1为气敏电阻，它的阻值随气体中酒精含量的变化而变化，如乙图所示。

气体中酒精含量大于0且小于80mg/100mL 为酒驾，达到或者超过80mg/100mL为醉驾。