2027高中物理必修第三册（新教材）专题提升课5　闭合电路的综合问题

专题提升课5闭合电路的综合问题思维进阶重难突破第一部分微专题一闭合电路的动态分析1．引起电路特性发生变化的四种情况(1)滑动变阻器滑片位置的改变，使接入电路的电阻发生变化。(2)开关的闭合、断开或换向(双掷开关)，使电路结构发生变化。(3)电路元件突然损坏，使电路结构或电阻发生变化。(4)非理想电表的接入，使电路的结构发生变化。(3)极值法对含有可变电阻的电路，当可变电阻的阻值变化而导致电路出现动态变化时，可将可变电阻的阻值推到极端(0或最大)，然后对电路加以分析从而得出正确结论。(4)特殊值法对于某些电路问题，可以采取代入特殊值法判定，从而得出结论。典型例题共研C例1

(2026·江苏无锡市期中)某学校创建绿色校园，图甲为新装的节能路灯，该路灯通过光控开关实现自动控制，电灯的亮度可自动随周围环境亮度的改变而改变。图乙为其内部电路简化原理图，电源电动势为E，内阻为r，R1为光敏电阻(光照强度增加时，其电阻值减小)，R0为定值电阻。现增加光照强度，则下列说法正确的是(

)A.电源路端电压不变B.B灯变暗，A灯变亮C.R0两端电压变大D.电源的总功率不变角度1外电路电阻变化引起的动态分析[解析]光照增强时，R1阻值变小，干路电流I变大，内电压变大，外电压变小，故A灯变暗；由于I＝I

A＋I0，I变大，I

A变小，故I0变大；由于U0＝I0R0变大，U外变小，由U外＝U0＋UB可知UB变小，B灯变暗，A、B错误，C正确。由P＝IE可知，电源总功率变大，D错误。B例2在如图所示的电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片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，电表示数的变化量分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示。下列说法不正确的是(

)例3

(2026·广东东莞市期中)某同学按如图所示的电路进行实验，电压表内阻看作无限大。实验过程中，由于电路发生故障，发现两电压表示数相同，若这种情况的发生是由某一用电器引起的，则可能的故障原因是(

)A．R2断路 B．R3断路C.R2短路 D．R1短路[解析]由题图可知R1与R2、R3串联，电压表V1测R2和R3两端的总电压；V2测R2两端的电压；若两电压表示数相同，则是两电表接在了等电势的两端，故可能是R2断路或者R3短路。角度2电路故障引起的动态变化A2．故障问题的分析(1)常见故障：断路、短路。(2)常用方法：假设法假设某电阻发生断路(或短路)，根据闭合电路动态分析方法判断实际现象与题中情景是否相符，进而找出电路故障。微专题二电源的输出功率和电源的效率典型例题共研D例4

如图所示，图线甲、乙分别为电源和某导体的U-I图线，电源的电动势和内阻分别用E、r表示，下列说法正确的是(

)例5在如图所示的电路中，定值电阻R0＝0.5Ω，电源的电动势E＝6V，电容器的电容C＝40μF，导线的电阻可忽略不计。当电阻箱R′＝5.5Ω，开关S闭合稳定时，电容器两极板所带的电荷量Q＝1.92×10-4C。(1)求电源的外电压和电源的内阻。[答案]

4.8V

1.5Ω

(2)求电源的效率。(3)当电阻箱R′的读数为多少时，电阻箱R′消耗的功率最大，这个最大值为多少？[答案]

80%[答案]

2Ω4．5W(4)当电阻箱R′的读数为多少时，电源的输出功率最大，这个最大值为多少？[答案]

1Ω

6W功率最大值的求解方法(1)对定值电阻来说，电流最大时功率最大。(2)电源的输出功率在外电阻等于内阻时最大，若不能相等，外电阻越接近内阻时，电源的输出功率越大。(3)如图所示，求解滑动变阻器R2消耗的最大功率时，可把定值电阻R1等效为电源内阻的一部分，则R2＝R1＋r时，R2上消耗的功率最大。微专题三含电容器电路的分析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，因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压。2．当电容器和电阻并联后接入电路时，电容器两极板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。典型例题共研B例6

(2026·辽宁沈阳市期中)在如图所示电路中，A、B是构成平行板电容器的两金属极板，光敏电阻RG的阻值随光照强度的增大而减小。将开关S闭合，有一带电粒子静止在电容器中的P点，下列说法正确的是(

)A.仅将A板上移，粒子仍保持静止不动B.仅将A板上移，P点电势降低C.仅增大光照强度，电阻R中有向上的电流D.仅增大光照强度，灯泡L将变暗例6在如图所示的电路中，定值电阻R1＝2Ω，R2＝R3＝R4＝6Ω，电容器的电容C＝2μF，电流表为理想电表。开始时开关S断开，电流表的示数I1＝0.8A；将开关S闭合，电路稳定后电流表的示数I2＝1.0A。求：(1)电源的电动势E和内阻r；[答案]

12V

1Ω(2)开关S闭合时电源的输出功率；(3)开关S从断开到闭合，电容器的电荷量变化量的绝对值Δq。[解析]当开关S断开时，电容器的电荷量Q1＝CU1＝CI1(R3＋R4)＝1.92×10-5C，当开关S闭合时，电容器的电荷量Q2＝CU2＝CI2R4＝1.2×10-5C，故开关S从断开到闭合，电容器的电荷量变化量的绝对值Δq＝|Q2－Q1|＝7.2×10-6C。[答案]

11W[答案]

7.2×10-6C1．电容器的充、放电过程结束后，通过对电路的分析与计算得出电容器两极板的电势，电势高的极板带正电。2．如果变化前后极板带电的电性相同，那么通过所连导线的电荷量等于始末状态电容器电荷量之差；如果变化前后极板带电的电性相反，那么通过所连导线的电荷量等于始末状态电容器电荷量之和。随堂演练巩固落实第二部分B1．(闭合电路的动态分析)(2026·广西贵港市期中)酒驾、醉驾都是严重危害交通安全的违法行为，图1是交警常用的酒精测试仪，其工作原理如图2所示，R为气敏电阻，其阻值随酒精气体浓度的增大而减小。电源的电动势为E、内阻为r，电路中的电表均为理想电表，R0为定值电阻。酒驾驾驶员对着测试仪吹气过程中，下列说法正确的是(

)A.两电表的示数都变大B.电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比不变C.饮酒量越多，电源的效率越大D.饮酒量越多，气敏电阻R消耗的功率一定越小将R0和r看成等效内阻，即r等效＝R0＋r，所以气敏电阻R消耗的功率相当于等效电源的输出功率，则当R＝r等效时气敏电阻R消耗的功率最大，但由于R的初始阻值与r等效的大小关系未知，所以当R减小时，R消耗的功率可能减小也可能增大，故D错误。B2．(闭合电路的动态分析)如图所示，电路的开关闭合后，发现灯泡A、B、C均不亮，导线连接均无故障。已知电源电压为U，用电压表测得Uaf＝U，Uab＝0，Ucd＝U，Uef＝0。若电路只有一处故障，则故障是(

)A．灯泡A断路

B．灯泡B断路C.灯泡C断路

D．灯泡C短路解析：Uaf＝U说明af间有断路，Uab＝0，Ucd＝U，Uef＝0，说明灯泡B断路，A、C完好。D3．(闭合电路的功率和效率)(2026·江苏无锡市期中)如图所示，直线a为某电源的U-I图线，直线b和c分别为电阻R1、R2的U-I图线。现用该电源分别与R1、R2组成闭合电路甲和乙。由图像能确定的是(

)A.R1的阻值小于R2的阻值B.甲、乙电路中电源效率相等C.甲、乙电路中电源内阻消耗的功率相等D.甲、乙电路中电源输出功率的大小关系不能确定解析：电阻的U-I图线斜率表示其阻值，由题图可知，R1的阻值大于R2的阻值，A错误。电源内阻消耗的功率P内＝I2r，甲电路的电流小于乙电路的电流，则甲电路的电源内阻消耗的功率小于乙电路的电源内阻消耗的功率，C错误。电源输出功率P＝UI，由于不明确路端电压与电流乘积大小，故甲、乙电路中电源输出功率的大小关系不能确定，D正确。AD4．(含电容器电路的分析)(多选)(2026·湖北随州市期中)如图所示的电路，电源电动势为E、内阻为r，R1为定值电阻(且R1>r)，R2、R3为滑动变阻器。闭合开关，水平放置的平行板电容器中间一质量为m、电荷量为q的微粒恰好静止，下列说法正确的是(

)A.微粒带正电B.滑动变阻器R3滑片向右移动，微粒向上运动C.滑动