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(1)欧姆定律I =UR(2)闭合电路欧姆定律E I R rE U IrE U U =+=+=+外内(3)电阻定律R =ρlS(4)电功率:P =UI P =I 2R =U2R(5)焦耳定律:Q =I 2Rt(6)串并联电路规律:11222112U RU R I RI R ==串联分压:并联分流:1.闭合电路动态变化的原因(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1212R R R R R =+.如果12R R C +=(恒量),则当12=R R 时,并联电阻最大;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→整体→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电阻的变化.(2)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=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 =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 1 和 R 3均为定值电阻,R 2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 2 和 V 的示数分别为 I 1、I 2和 U .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 1增大,I 2不变,U 增大B .I 1增大,I 2减小,U 增大C .I 1减小,I 2增大,U 减小D .I 1减小,I 2不变,U 减小3.图中A 为理想电流表,V 1和V 2为理想电压表,R 1为定值电阻,R 2为可变电阻,电池E 内阻不计,则( )A .R 2电阻减小时,V 2示数增大B .R 2改变时,V 2示数与 A 示数之比不变。
C .R 2改变一定量时,V 2示数的变化量与A 示数的变化量之比的绝对值等于R 1D .R 2改变一定量时,V 1示数的变化量与 A 示数的变化量之比也随之改变4.如图所示电路中,电源的电动势为E ,内阻为r ,各电阻阻值如图所示,当滑动变阻器的滑动触头P 从a 端滑到b 端的过程中,下列说法正确的是( )A .电压表的读数U 先增大,后减小B .电流表的读数I 先增大,后减小C .电压表读数U 与电流表读数I 的比值不变D .电压表读数的变化量△U 与电流表读数的变化量△I 的比值不变5.在如图所示的电路中,电池的电动势E=5V ,内电阻r=10Ω,固定电阻R=90Ω,R 0是可变电阻,在R 0由零增加到400Ω的过程中,求:(1)当R 0都等于多少时,电源的的输出功率最大,最大输出功率为多少? (2)可变电阻R 0上消耗功率最大的条件和最大热功率; (3)R 0调到多少时R 上消耗的功率最大,最大功率是多少? (4)电池的电阻r 和固定电阻R 上消耗的最小热功率之和;6.如图所示的电路中,所有电表均为理想电表,R 1为定值电阻,R 2为可变电阻,电源内阻为r ,滑片向右移动,路端电压为U ,则UI ∆∆_________,1U I∆∆_________,2U I∆∆_________。
(填“变大”,“不变”,“变小”)例题分析:【例1】(多选)如图所示的电路中,所有电表均为理想电表,R1为定值电阻,R2为可变电阻,电源内阻不计,则下列说法正确的是( )A.R2不变时,电表V1、A的读数之比等于R1B.R2不变时,电表V2、A的读数之比等于R1C.R2改变一定量时,电表V1、A读数的变化量之比的绝对值等于R1D.R2改变一定量时,电表V2、A读数的变化量之比的绝对值等于R1例2:(多选)如图,电源内阻为r,两个定值电阻阻值均为R,闭合开关,将滑动变阻器滑片向下滑动,理想电压表V3示数变化量的绝对值为ΔU3,理想电流表A1、A2示数变化量的绝对值分别为ΔI1、ΔI2,则正确的是( )A.A2示数增大B.V2示数与A1示数的比值减少C.ΔU3与ΔI1的比值小于2RD.ΔI1小于ΔI2专题练习1.在如图所示的电路中,两个灯泡均发光,当滑动变阻器的滑动触头向下滑动时,则( ) A.A灯变亮,B灯变暗B.A灯和B灯都变亮C.电源的输出功率减小D.电源的工作效率降低2.如图所示,E为内阻不能忽略的电池,R1、R2、R3均为定值电阻,电压表与电流表均为理想电表;开始时开关S闭合,电压表和电流表均有读数,某时刻发现电压表和电流表读数均变大,则电路中可能出现的故障是( ) A.R1断路B.R2断路C.R1短路D.R3短路3.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从左端滑到右端时,理想电压表V1、V2示数变化的绝对值分别为ΔU1、ΔU2,干路电流为I,下列说法中正确的是(灯泡电阻相同且不变)( )A.小灯泡L1、L3变暗,L2变亮B.ΔU1与ΔI的比值不变C.ΔU1<ΔU2D.ΔU1=ΔU24.如图所示,电路中定值电阻阻值R大于电源内阻r,闭合开关S后,将滑动变阻器R0滑片向下滑动,理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3,理想电流表A示数变化量的绝对值为ΔI,则( )A.电流表A示数减小 B.ΔU1<ΔU2C.ΔU3ΔI>r D.ΔU2>ΔU1+ΔU35.如图所示的电路中,当开关S闭合时,电路中的电流表和电压表读数的变化是()A.两表读数均变大B.两表读数均变小C.电流表读数增大,电压表读数减小D.电流表读数减小,电压表读数增大6.如图所示,电动势为E、内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接.只合上开关S1,三个灯泡都能正常工作.如果再合上S2,则下列表述正确的是( )A.电源输出功率减小B. L1上消耗的功率增大C.通过R1上的电流增大D.通过R3上的电流增大7.如图所示L1灯与L2灯的电阻相同,当滑动变阻器R的滑片P向上滑动时,两灯亮度变化情况是( )A. L1灯变亮,L2灯变亮B. L1灯变暗,L2灯变亮C. L1灯变暗,L2灯变暗D. L1灯变亮,L2灯变暗8.如图所示电路,电源内阻不可忽略,开关S闭合后,在变阻器R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9.(多选)如图所示,电源E的内阻不计,其中A为理想电流表,V1、V2为理想电压表,R1、R2、R3为定值电阻.开始时S是断开的,当闭合开关S时,各电表的示数变化情况正确的是( )A.电压表V1的示数变小B.电压表V2的示数变小C.电流表A的示数变大D.电流表A的示数变小10.(多选)如图所示电路中,当滑动变阻器的滑片P从a端向b端滑动时,以下判断正确的是()A.电压表读数变大,通过灯L1的电流变大,灯L2变亮B.电压表读数变小,通过灯L1的电流变小,灯L2变亮C.电压表读数变小,通过灯L2的电流变大,灯L1变暗D.电压表读数变大,通过灯L2的电流变小,灯L1变暗11.(多选)如图所示电路中,定值电阻R大于电源内阻r,当滑动变阻器滑动端向右滑动后,理想电流表A1、A2、A3的示数变化量的绝对值分别为△I1、△I2、△I3,理想电压表示数变化量的绝对值为△U,下列说法中正确的是()A.电流表A2的示数一定变小B.电压表V的示数一定增大C.△I3一定大于△I2D.△U与△I1比值一定小于电源内阻r12.(多选)在如图所示的电路中,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、U1、U2和U3表示,电表示数变化量的大小分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示.下列比值正确的是 ( )A.不变,不变 B.变大,变大C.变大,不变 D.变大,不变13.(多选)如图,电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r.将滑动变阻器滑片向下滑动,理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3,理想电流表A示数变化量的绝对值ΔI,则( )A. A的示数增大B. V2的示数增大C.ΔU3与ΔI的比值大于rD.ΔU1大于ΔU214.(多选)如图,电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r.闭合开关后,将滑动变阻器滑片向下滑动,理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3,理想电流表示数变化量的绝对值为ΔI,则( )A.ΔU2=ΔU1+ΔU3B.=R+rC.电源输出功率先增大后减小D.和保持不变15.如图所示,E=13.5 V,r=2 Ω,R4=2 Ω,R5=1 Ω,R6=3 Ω,电流表和电压表均为理想电表,当开关S断开时,电流表的读数为I1=1.35 A,电压表的示数为U1=1.35 V,当S闭合后,电流表的读数为I2=1.5 A,电压表的示数为U2=2.25 V,求R1、R2、R3的阻值.例题分析:【例1】(多选)如图所示的电路中,所有电表均为理想电表,R1为定值电阻,R2为可变电阻,电源内阻不计,则下列说法正确的是( )A.R2不变时,电表V1、A的读数之比等于R1B.R2不变时,电表V2、A的读数之比等于R1C.R2改变一定量时,电表V1、A读数的变化量之比的绝对值等于R1D.R2改变一定量时,电表V2、A读数的变化量之比的绝对值等于R1【答案】ACD例2:(多选)如图,电源内阻为r,两个定值电阻阻值均为R,闭合开关,将滑动变阻器滑片向下滑动,理想电压表V3示数变化量的绝对值为ΔU3,理想电流表A1、A2示数变化量的绝对值分别为ΔI1、ΔI2,则正确的是( )A.A2示数增大B.V2示数与A1示数的比值减少C.ΔU3与ΔI1的比值小于2RD.ΔI1小于ΔI2【答案】:ABD专题练习1.在如图所示的电路中,两个灯泡均发光,当滑动变阻器的滑动触头向下滑动时,则( ) A.A灯变亮,B灯变暗B.A灯和B灯都变亮C.电源的输出功率减小D.电源的工作效率降低【答案】:A【解析】:当滑动触头向下滑动时,R总变大,得I总=ER总减小,U A=E-I总R1-I总r知U A增大,故A灯变亮,I总=I A+I B+I R2,I总减小,而I A、I R2均增加,故I B 减小,B 灯变暗,A 正确,B 错误;P 输=ER 总+r 2R 总=E 2R 总-r 2R 总+4r ,当R 总增加时,因R 总与r 大小关系未知,不能判断P 输具体如何变化,故C 错误;η=U 外I EI ×100%=R 总R 总+r×100%,当R 总增加时,η增加,故D 错误.学科&网2.如图所示,E 为内阻不能忽略的电池,R 1、R 2、R 3均为定值电阻,电压表与电流表均为理想电表;开始时开关S 闭合,电压表和电流表均有读数,某时刻发现电压表和电流表读数均变大,则电路中可能出现的故障是( )A .R 1断路B .R 2断路C .R 1短路D .R 3短路 【答案】:B3.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 从左端滑到右端时,理想电压表V 1、V 2示数变化的绝对值分别为ΔU 1、ΔU 2,干路电流为I ,下列说法中正确的是(灯泡电阻相同且不变)( )A .小灯泡L 1、L 3变暗,L 2变亮B .ΔU 1与ΔI 的比值不变C .ΔU 1<ΔU 2D .ΔU 1=ΔU 2 【答案】:B 【解析】:当滑动变阻器的滑片P 从左端滑到右端,其电阻值变大,导致电路的总电阻变大,根据“串反并同”规律,可知:L 1、L 2变暗,L 3变亮,选项A 错误;根据部分电路欧姆定律可知:ΔU 1ΔI=R 2+r ,其比值不变,选项B 正确;理想电压表V 1的示数变化绝对值ΔU 1大于理想电压表V 2的示数变化绝对值ΔU 2,选项C 、D 错误.4.如图所示,电路中定值电阻阻值R 大于电源内阻r ,闭合开关S 后,将滑动变阻器R 0滑片向下滑动,理想电压表V 1、V 2、V 3示数变化量的绝对值分别为ΔU 1、ΔU 2、ΔU 3,理想电流表A 示数变化量的绝对值为ΔI ,则( )A .电流表A 示数减小B .ΔU 1<ΔU 2C.ΔU 3ΔI>r D .ΔU 2>ΔU 1+ΔU 35.如图所示的电路中,当开关S闭合时,电路中的电流表和电压表读数的变化是()A.两表读数均变大B.两表读数均变小C.电流表读数增大,电压表读数减小D.电流表读数减小,电压表读数增大【答案】C【解析】开关S断开,R1、R2串连接入电路,电流表示数I=,电压表示数为U=E﹣Ir=E﹣;开关S闭合后,R2被短路,电路中的电阻减小,通过的电流为I′=,电压表示数为U=E﹣I′r=E-,所以电流表示数变大,电压表示数变小,故选C6.如图所示,电动势为E、内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接.只合上开关S1,三个灯泡都能正常工作.如果再合上S2,则下列表述正确的是( )A.电源输出功率减小B. L1上消耗的功率增大C.通过R1上的电流增大D.通过R3上的电流增大【答案】C7.如图所示L1灯与L2灯的电阻相同,当滑动变阻器R的滑片P向上滑动时,两灯亮度变化情况是( )A. L1灯变亮,L2灯变亮B. L1灯变暗,L2灯变亮C. L1灯变暗,L2灯变暗D. L1灯变亮,L2灯变暗【解析】与R并联后与串联再与并联;当滑片向上滑动时,滑动变阻器接入电阻增大,则电路中电流减小,由可知,路端电压增大,故的亮度增大;因路端电压增大,则中的电流增大,但因总电流减小,故流过的电流减小,故分压减小,则并联部分电压增大,故变亮,A正确8.如图所示电路,电源内阻不可忽略,开关S闭合后,在变阻器R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【答案】D9.(多选)如图所示,电源E的内阻不计,其中A为理想电流表,V1、V2为理想电压表,R1、R2、R3为定值电阻.开始时S是断开的,当闭合开关S时,各电表的示数变化情况正确的是( )A.电压表V1的示数变小B.电压表V2的示数变小C.电流表A的示数变大D.电流表A的示数变小【答案】BC【解析】据题意,当开关闭合后,电阻R2、R3并联,则总电阻减小,干路电流增加,电流表示数变大,C选项正确,D选项错误;由于不计电源内阻,则有E=U1,即电压表V1的示数不变,A选项错误;并联部分电阻减小,则据:U2=E-UR1,由于电流增加,R1上的电压增加,故V2示数减小,故B选项正确10.(多选)如图所示电路中,当滑动变阻器的滑片P从a端向b端滑动时,以下判断正确的是()A.电压表读数变大,通过灯L1的电流变大,灯L2变亮B.电压表读数变小,通过灯L1的电流变小,灯L2变亮C.电压表读数变小,通过灯L2的电流变大,灯L1变暗D.电压表读数变大,通过灯L2的电流变小,灯L1变暗【答案】BC11.(多选)如图所示电路中,定值电阻R大于电源内阻r,当滑动变阻器滑动端向右滑动后,理想电流表A1、A2、A3的示数变化量的绝对值分别为△I1、△I2、△I3,理想电压表示数变化量的绝对值为△U,下列说法中正确的是()A.电流表A2的示数一定变小B.电压表V的示数一定增大C.△I3一定大于△I2D.△U与△I1比值一定小于电源内阻r【答案】BCD【解析】当滑动变阻器滑动端向右滑动后,变阻器接入电路的电阻增大,外电路总电阻增大,则总电流减小,所以电流表A3的示数减小.根据串联电路分压的特点分析可知,并联部分电压增大,即电压表V的示数增大,电流表A2的示数变大,故A错误,B正确.根据并联电路的电流规律I3= I1+ I2,A1的示数I1变小,A2的示数I2变大,A3的示数I3变小,则知△I1一定大于△I3.电压表测量路端电压,根据闭合电路欧姆定律U=E﹣I3r可知,=r,而△I1大于△I3,所以<r.根据=r,=R,据题R>r,则得△I3一定大于△I2,故C、D正确.学科&网12.(多选)在如图所示的电路中,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、U1、U2和U3表示,电表示数变化量的大小分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示.下列比值正确的是 ( )A.不变,不变 B.变大,变大C.变大,不变 D.变大,不变【答案】ACD13.(多选)如图,电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r.将滑动变阻器滑片向下滑动,理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3,理想电流表A示数变化量的绝对值ΔI,则( )A. A的示数增大B. V2的示数增大C.ΔU3与ΔI的比值大于rD.ΔU1大于ΔU2【答案】ACD14.(多选)如图,电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r.闭合开关后,将滑动变阻器滑片向下滑动,理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3,理想电流表示数变化量的绝对值为ΔI,则( )A.ΔU2=ΔU1+ΔU3B.=R+rC.电源输出功率先增大后减小D.和保持不变【答案】BD【解析】V2测量路端电压,V1测量R的电压,V3测量滑动变阻器的电压,将滑动变阻器滑片向下滑动,滑动变阻器阻值减小,总电阻减小,则总电流增大,内电压增大,U2变小,U1变大,U 3变小,U2减小量小于U1增大量和U3减小量之和,所以ΔU2<ΔU1+ΔU3,故A错误;根据闭合电路欧姆定律得:U3=E-I(r+R),则得:+R.故B正确;当外电路电阻等于内阻时,电源输出功率最大,而电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r,所以将滑动变阻器滑片向下滑动,输出功率变大,故C错误;根据欧姆定律得:=R,不变,根据闭合电路欧姆定律得:U2=E-Ir,则得=r,不变,故D正确15.如图所示,E=13.5 V,r=2 Ω,R4=2 Ω,R5=1 Ω,R6=3 Ω,电流表和电压表均为理想电表,当开关S断开时,电流表的读数为I1=1.35 A,电压表的示数为U1=1.35 V,当S闭合后,电流表的读数为I2=1.5 A,电压表的示数为U2=2.25 V,求R1、R2、R3的阻值.【答案】4 Ω 8 Ω 2 Ω当开关闭合时,等效电路如图2所示;已知流过电流电电流为1.5 A,R6两端电压为2.25 A;则干路电流为I′=(1.5+)A=2.25 A路端电压为U=E﹣I′r=(13.5﹣2.25×2)V=9 V;R 4两端的电压U4′=1.5×2 V=3V;则R1两端的电压为U1′=(9﹣3)V=6V;则流过R1的电压为1.5 A;因此没有电流流过R3;则R3、R6、R2的总电压也为9 V;电流为0.75 A;则有:9=0.75(1+3+R2)解得R2=8 ΩR 1,R2,R3阻值分别为4 Ω、8 Ω、2 Ω。