电路分析（解析版）-2024-2025学年高二物理上学期末复习讲义

第08讲电路分析

——划重点之高二期中期末复习精细讲义

O'”号州①

考点1路端电压与负载的关系

考点2欧姆表的测量原理及内部电路

考点3电路的动态变化

考点4电路故障的分析与判断

考点1：路端电压与负载的关系

1.路端电压与干路电流的关系

(1)定义

路端电压。：外电路的电势降落叫作路端电压，即电源两端的电压。

干路电流/：外电路干路的电流，即流过电源的电流。

(2)图像

根据闭合电路欧姆定律，可知U=E-Ir,则U-I图像为倾斜直线.

①横截距：当U=0时，/=一，此时的电流叫作短路电流，对应图像与横轴交点，即横截距.

r

②纵截距：当/=0时，意味着外电路断路时，路端电压等于电动势.对应图像与纵轴交点,

即纵截距.

③斜率；由函数关系式可知，图像的斜率为-/•，即r=二=".斜率绝对值越大，表示电源

/短M

内阻越大。

④面积：图线上某点横、纵坐标的乘积U7为电源的输出功率，即图中矩形面积表示电源在路端

电压为U时的输出功率.

以图像中电压关系

2.路端电压与负载的关系

E

(1)函数关系：U=IR=E-Ir=E------几(纯电阻电路)

R+r

特例：①当外电路断路时，Rt8,U内=0,u=E,即外电路断路时路端电压等于电源电动势.

E

②当外电路短路时R=O,/=—,即短路电流.由于一般情况下厂很小，电路中电流会很大，容

r

易烧坏电源，所以严禁把电源两极不经负载直接相接.

(2)变化关系

对某一给定的闭合电路而言，电流、路端电压、内电压均会随外电阻的变化而变化，总结如下.

外电阻RR]及-8火一0

E

电流/=—4/一0八IT一

R+rr

内电压

E。内一ULE

U^-Ir-------rUd0

内R+r

路端电压

U]UTE。一0

U=IR=E---ra

R+r

3.电阻的图线与电源的以图线的比较

物理意义

图象上特征

电源U—I图象电阻。一/图象

图形K

图象表述的物电源的路端电压随电路电流的变电阻两端电压随电阻中的电

理量变化关系化关系流的变化关系

图线与坐标与纵轴交点表示电源电动势，与横过坐标轴原点，表示没有电压

轴交点轴交点表示短路电流时电流为0

图线上每一点

表示电源的输出功率表示电阻消耗的功率

坐标的乘积UI

图线上每一点表示外电阻的大小，不同点对应的每一点对应比值均等大，表示

对应的U、/比值外电阻大小不同此电阻的大小不变

图线斜率的大小内阻r=|——电阻R=——

AZAI

①对电源的U-I图象若纵坐标上的取值不从0开始图象与纵轴的

交点仍表示电源的电动势，而横轴上的截距不表示短路电流，斜

率的绝对值仍表示内阻r»

注意事项②利用电源的。一/图象和电阻的U—/图象解题，无论电阻的U

-I图象是线性还是非线性，解决此类问题的基本方法是图解法，

即把电源和电阻的。一/图线画在同一坐标系中，图线的交点即电

阻的“工作点”，电阻的电压和电流可求，其他的量也可求。

【典例1】光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点。如图所示，图线。是该电池在某光照

强度下路端电压。和电流/的关系图像（电池内阻不是常量），图线b是某电阻尺的U-/图像。在

该光照强度下将它们组成闭合回路时,下列说法正确的是（）

A.光电池的电动势为5VB.光电池的内阻为8Q

C.光电池的输出功率为0.6WD.回路中的总电阻为18。

【答案】D

【详解】AB.根据闭合电路欧姆定律。=5—6可知，当/=0时，E=U,由图线。与纵轴的交点

读出电源的电动势为E=3.6V；根据两图线交点处的状态可知，电阻的电压为U=2.5V,电流为/=

0.2A,则硅光电池的内阻为

E-U3.6-2.5

v=---=—————Q=5.5Q

I0.2

故AB错误;

C.光电池的输出功率为

P=U/=2.5x0.2W=0.5W

故C错误;

D.外电阻为

U2.5

R=—=Q=12.5O

I0.2

回路中的总电阻为

R^=R+r=18Q

故D正确。

故选Do

【典例2］如图所示，直线I、n分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流的变化的特性图线,

曲线in是一个小灯泡的伏安特性曲线，如果把该小灯泡分别与电源I、电源2单独连接，则下列说

法错误的是（）

A.电源1与电源2的内阻之比是11：7

B.电源1与电源2的电动势之比是1：1

C.在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是1：2

D.在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是1：2

【答案】D

【详解】A.根据U-/图线的物理意义可知，两电源的内阻之比

1010

n：r—:——=11:7

2711

A正确，不符题意;

B.由图可知，两电源的电动势之比

Ei：&=10:10=1:1

B正确，不符题意；

C.两种情况下，小灯泡的功率之比

P1：P2=(3x5):(5x6)=1:2

C正确，不符题意；

D.两种情况下，小灯泡的电阻之比

35

R:/?==：二=18:25

1256

D错误，符合题意。

故选D。

【典例3】(多选)如图所示，图线I是某电池的/-U关系图像，图线II是阻值为R的定值电阻的1-U

关系图像，图像中的阴影面积为5W,下列说法正确的是()

A.当把定值电阻R直接接在此电源两端时，线段表示内电压、线段NP表示外电压

B.图像中的阴影面积表示把定值电阻R直接接在此电源两端时电阻R的热功率

C.此电源的电动势为30V

D.定值电阻R为20。

【答案】CD

【详解】A.N点的横坐标、纵坐标分别表示把定值电阻R直接接在此电源两端，电源的外电压和

回路的电流，尸点的横坐标表示电源的电动势，则线段A/N表示外电压、线段NP表示内电压，故A

错误；

BC.线段NP表示内电压，则图像中阴影面积表示电源内阻的热功率的一半，由

P内=I2r

又/=1A,P内=10W,解得

v—1011

由

E="r

又

/短=3A

解得

E=30V

故B错误，C正确；

D.由闭合电路欧姆定律可得/=上，又E=30V,I=1A,r=10（1,解得

R+r

R=20。

故D正确。

故选CDo

【典例4】（多选）如图所示，直线/、8分别为电源°、b的路端电压与电流的关系图线，直线C

为电阻尺两端电压与电流的关系图线，将电阻R分别接到a、6两电源上，下列说法正确的是（）

A.。电源的电动势大于6电源的电动势

B.。电源的内阻小于6电源的内阻

C.R接到a电源上时比接到b电源上时消耗的功率大

D.R接到6电源上时电源的输出功率比接到。电源上时电源的输出功率大

【答案】AC

【详解】AB.根据闭合电路欧姆定律

U=E-Ir

可知电源的U-1图像的纵截距表示电源电动势，斜率的绝对值表示内阻，则

Ea>Eb，7a>?b

故A正确，B错误；

CD.电阻五两端电压与电流的关系图线与电源a、6的U-/图像的交点横纵坐标的乘积表示电阻R

消耗的功率即电源的输出功率，由图可知R接到电源6上时，电阻R消耗的功率即电源的输出功率

较小，故C正确，D错误。

故选ACo

取蜀意都间々

考点2：欧姆表的测量原理及内部电路

1.欧姆表内部电路结构：电流计、电池、滑动变阻器.

2.欧姆表测电阻原理

欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的，其工作电路如图甲所示，G是电流计(表头)，内阻为

Rg,满偏电流为Ig,电池的电动势为E,内阻为r.电阻R是可变电阻，也叫调零电阻.

(1)当红、黑表笔直接接触(短接)时，如图乙所示，相当于被测电阻&=0,调节R的阻值，使

E

...—~~—=Ig,此时表头的指针指到满刻度，所以刻度盘上指针满偏(/=Ig)的位置对应欧姆表刻度

E

的零点.此时欧姆表的内阻为屈1=厂=r+Rg+R。

(2)当红、黑表笔不接触(断路)时，如图丙所示，相当于被测电阻尺-8,此时表头中没有电流,

表头的指针不发生偏转，指向电流为0的位置，所以刻度盘上指针不偏转(/=0)的位置对应欧姆表刻

度的8位置.

⑶当红、黑表笔之间接入待测电阻尺时，如图丁所示，此时电路中的电流

EEE

--------，与A对应的电阻值此=——RQ。改变则电流A随之改变，每

r+Rg+R+R、

RQ+RXIX

个Rv值都对应一个电流值Zv、若在刻度盘上直接标出与Zv值对应的尺值，就可以从刻度盘上直接读

出被测电阻尺的阻值，即由闭合电路欧姆定律，把电流刻度盘改刻成电阻刻度盘.

3.欧姆表的刻度盘

(1)刻度不均匀

E

根据闭合电路欧姆定律，通过表头的电流为/=---------------，式中八&为定值、调零电阻

r+R&+R+Rx

R也为定值，则/与R——对应，但是电流/与被测电阻必是非线性关系，所以电阻值刻度是不均

匀的.

(2)刻度左大右小

E

根据电流/与被测电阻&的关系式/=---------------可知，Rx越大,/越小，即指针偏角越

r+Ra+R+RY

小，所以左侧标示的电阻值比右侧大.

(3)刻度左密右疏

被测电阻与电流/是非线性关系，所以欧姆表的表盘刻度不均匀.从表盘上看“左密右疏”，

即刻度盘左边刻度值变化大，相同间隔，电阻差值更大些.

①对于欧姆表，其指针偏转情况与前面学习的电流表、电压表不同，指针偏角越大，电阻越小；

指针偏角越小，电阻越大.

②欧姆表的电流是内部电源提供的，在欧姆表中，红表笔接内部电源的负极、黑表笔接内部电

源的正极.电压表和电流表内部无电源，只能测其他含电源电路的电压和电流.

③欧姆表内部对电流方向有要求的是表头，通过表头的电流必须从正极进，负极出，即红表笔

进，黑表笔出，简称“红进黑出”.而欧姆表的电流是内部电源提供的，所以，红表笔接内部电源的

负极，黑表笔接内部电源的正极.

④当两表笔直接接触时，被测电阻&=0,调节调零电阻R,使电流表指针满偏，根据闭合电路欧

E

姆定律可知=----------，所以电流表满偏刻度对应欧姆表刻度的零点.

gr+Rg+R

EI

⑤是欧姆表的内阻，当被测电阻国=屈1时，通过表头的电流/=--------=上，即

RQ+RX2

通过表头的电流为满偏电流的一半，此时指针指在刻度盘的中央，所以欧姆表表盘中央的刻度对应

的电阻值等于欧姆表内阻.

【典例5】某同学用内阻Rg=200。、满偏电流/g=5mA的毫安表及相关元件制作了一个简易欧姆表,

电阻刻度值尚未标定，电路如图。该同学将两表笔短接，调节滑动变阻器R使毫安表指针满偏，再

将阻值为600。的电阻接在两表笔之间，此时毫安表指针位置如图乙所示。下列说法正确的是（）

A.该电源电动势为3V

B.该电源电动势为4.5V

C.刻度1mA处标注3000。

D.刻度1.5mA处标注1500Q

【答案】B

【详解】AB.满偏时

E

K内

将阻值为%=600。的电阻接在两表笔之间时读数为7=3mA,则

_E

R内+%

解得

E=4.5V,R@=900C

选项A错误，B正确；

C.刻度1mA处，根据

_E

R内+Rx

可得

7?x/=3600Q

即刻度1mA处标注3600Q,选项C错误；

D.刻度1.5mA处，根据

_E

R内+Rx

可得

员2=2100。

即刻度1.5mA处标注2100。，选项D错误。

故选Bo

【典例6]如图为利用欧姆表测量电阻&的电阻值的电路，欧姆表内部表头的满偏电流为上3x10-4A、

内阻々=100。，电源的电动势为E=1.5V,电源的内阻不计，保护电阻的阻值为R尸500,滑动变阻器

的全值电阻为R=50kQ。若用该欧姆表较精确地测量电阻尺，则&的范围为（）

A.0〜50kQB.3~8kQ

C.300-800QD.30-80Q

【答案】B

【详解】欧姆表在中值电阻附近测量是较准确的。设中值电阻为R#,欧姆表的中值电阻等于欧

姆表的内阻及引根据闭合电路欧姆定律，满偏时

E

及内

半偏时

1rE

[g=/+R中

联立解得

E

R中=氏内=厂=5ko

/g

欧姆表的中值电阻为5kd欧姆表能准确测量的阻值范围在5k。附近即为3〜8k。，故选B。

【典例7】小新同学练习使用多用电表测量电压和电阻。

甲

（1）他先测量5V左右的交流电压

①下列操作不合理的是

A.先调节图甲中的T旋钮，使指针指向左侧零刻度

B.将档挡K调至U10V

C.测量并读数

②指针如图乙所示，则此交变电流电压为Vo

（2）然后小新同学又用多用电表的欧姆挡粗略测量一定值电阻的阻值孔，他先把选择开关旋到“x100”

挡位，测量时发现指针偏转过小。

①应使流过欧姆表表头的电流适当变o

②接下来正确的操作顺序是0

心将两表笔短接，调节欧姆挡调零旋钮，使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度，然后断开两表笔

b、旋转选择开关至“OFF”挡，并拔出两表笔

c、将选择开关旋到“xlO”挡

d、将选择开关旋到“X1k”挡

e、将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出阻值七，断开两表笔

③最后小新同学对欧姆挡进行了深入分析。由于欧姆表老化，电池电动势变为原来左倍（k<l）,

内阻增大了Ar。正常操作测量某待测电阻，读数为凡则该电阻真实值比R偏（选填“大”

或“小”），真实值应为=（用*"与“R'表示）

【答案】⑴A5

（2）大daeb小kR

【详解】（1）①[1]先调节图甲中的S旋钮，使指针指向左侧零刻度，故选A。

②[2]指针如图乙所示，则此交变电流电压为5V。

(2)①[1]测量时发现指针偏转过小，流过欧姆表表头的电流过小，应使流过欧姆表表头的电流适当

变大，使指针指到表盘中央附近。

②⑵为使指针指在刻度盘中央附近，应选用“x1k”挡，再欧姆调零，测量，整理器材，因此正确的

实验步骤为daeb；

③[3]设原来电池电动势为E,满偏电流为4,则

-E取

导+RE+IsR

电池电动势变为原来后倍(kV1),内阻增大了Ar以后

kE叫

则

1<I

则欧姆表指针偏左，电阻的测量值偏大，所以该电阻真实值比R偏小。

[4]R真与R的关系满足/'=/时，则

R；—.真♦

X测/g-k

解得

R真=kR测=kR

【典例8】多用电表是集电流、电压及电阻的测量为一体的电学仪表，且每种测量功能均有多个量

程可供选择，是电学实验及电工测量的常用仪器，如图甲所示。

甲乙

(1)无论是用来测量电流、电压还是电阻，使用前都要检查表的指针是否指在处。若没有,

需要旋动部件.(选填“S"、"T”或"K”)进行调节。

(2)用多用电表直流电压2.5V挡测量电压的结果如图乙所示，此次读数为Vo

(3)用多用电表测量电阻，正确操作后测量出的结果如图丙所示，为使测量结果更为准确，应将欧姆

挡的倍率调整为.(选填“xl”、“x100”或“x1k”)。并进行.

(4)某型号多用电表欧姆挡的电路原理图如图丁所示。微安表G是欧姆表表头，其满偏电流/g=500凶,

内阻Rg=900Q。电源电动势E=1.5V,内阻r=l。。电阻箱公和电阻箱的阻值调节范围均为

。〜9999.90。

①某同学将图丁中的。、b端短接，为使微安表G满偏，则应调节%=。；

②如图戊所示，该同学将微安表G与电阻箱&并联，利用该电路图组装一个“xlOO”倍率的欧姆表，

要求欧姆表的表盘刻度示意图如图己所示，其中央刻度标“15”，则该同学应调节/?2=C;用

此欧姆表测量一个阻值约2500Q的电阻，测量前应调节的=。。

③在上述②的条件下，欧姆表的刻度值是按电源电动势为1.5V时标注的，若表内电池用旧，电源电

动势下降到1.2V时，测得某电阻是25000,这个电阻的真实值是0。

【答案】⑴左侧的0刻度S

(2)1.45

(3)xl欧姆调零

⑷209990010492000

【详解】(1)无论是用来测量电流、电压还是电阻，使用前都要检查表的指针是否指在左侧的

0刻度，若没有，需要旋动机械调零部件S,使指针指到左侧的0刻度线；

(2)用多用电表直流电压2.5V挡测量电压，则此次读数为1.45V。

(3)[3][4]用欧姆表测量电阻时，表针尽可能靠近中间，偏角过大时，应该选择小倍率挡，偏角才

能减小，因此由原来的“xio”该为“X1”挡；并重新进行欧姆调零。

(4)[5]根据闭合电路欧姆定律可知

E1.5

1=——8—r=---------工Q—900Q—10=2099Q

/g500x10-6

[6]组装一个“x100”倍率的欧姆表，其中央刻度标“15”，则欧姆表内阻为1500。，电流表的满偏电流

为

E15

I=—=――A=0.001A=1mA=1000|iA=21

R内1500

根据并联电路特点可知

R?=Rg=900Q

[7]欧姆调零时

E1.5900

/?3=一,—R珏-r=----£1-----Q—1Q=10490

3/'并0.0012

[8]电源电动势为L5V时，欧姆表内阻为

E

R内=—=150011

乙,g

电源电动势下降到1.2V时，欧姆表内阻为

，E'

R内=—=120011

由闭合电路欧姆定律

E

I=------------

R内+k测

故

EE

1500+2500=1200+R测

解得

R测=2000(1

【典例9】其欧姆表的内部示意图如图甲所示，该表有“xl”“x10”两个挡位。已知电源电动势后=

1.5V,表头允许通过的电流最大值4=100〃A,内阻Rg=270。。现用该表测量一个阻值小于50。的

定值电阻

(1)图甲中a表笔为(选填“红表笔”或“黑表笔”)，要测量&，开头c应与(选填“d”

或“e”)相连，然后进行，测量％时指针位置如图乙所示，欧姆表的读数为

(2)若c与e相连，图乙中欧姆表盘的中间示数为“15”，则图甲中用+/?2=Q(结果保留三位

有效数字)。

(3)欧姆表电源经久末换，测量后发现其电动势小于1.5V,在正确的操作下，心的测量值________(选

填“大于”、“小于”或“等于")真实值。

【答案】⑴黑表笔d欧姆调零32

(2)2.73

⑶大于

【详解】(1)[l]a表笔与电源正极相连，故其为黑表笔。

⑵由图甲可知c接d时干路电流的最大值大于c接e时干路电流的最大值，结合欧姆表的内阻R=3可

知，c接d时为“xl”挡位，c接e时为“X10”挡位，结合图乙可知应选用“x1”挡位，故c应该接d。

[3]换挡后要进行欧姆调零。

[4]图乙中的读数为

R=32xin=32Q

(2)c接e时，欧姆表的内阻为

R=15xion=15011

此的欧姆表中流过的电流最大值

E

Ze=—=0.01A

g%

相当于表头量程扩大了100倍，故

%+&=导2.73°

(3)使用欧姆表的时候换挡必须调零，欧姆调零之后有

E

R内二厂

根据闭合回路欧姆定律可知，此时干路电流

/=三=4=右后变小了，流过表头的电流将变小，指针较正常时往左偏，测量值大于真实

R内+R，针■&施得

值。

考点3：电路的动态变化

考向1：不含电容器电路

1.动态分析

所谓动态分析就是电路中某些元件的参量发生了变化(如滑动变阻器的阻值增大或减小、开关的

通断等)，这会引起其他元件的相关物理量如电压、电流、电功率等随之发生变化，将变化过程分析

清楚

2.分析思路

基本思路是“部分—整体一部分”，从阻值发生变化的部分入手，由欧姆定律和串、并联电路的

特点进行分析，同时还要掌握一定的思维方法，例如程序法、极限法、“串反并同”法、特殊值法等.

(1)程序法具体步骤

分清局部路端

电路电阻电压

结构变化变化

分

各部

）

分流

（并联

逆A

增

支路

固定

电

电压，

）

联分压

桁串

介

上后

支路

可变

变化

、流

不变.

£、7•

认为

源，可

的电

给定

①对

引

都将

小），

（或减

增大

阻的

个电

何一

联，任

是并

联还

是串

阻间

路电

外电

，无论

路中

阻电

纯电

②在