2025年高二物理下學(xué)期電路分析與動態(tài)變化問題專練一、電路基本概念與規(guī)律回顧（一）電路組成與狀態(tài)電路由電源、用電器、開關(guān)和導(dǎo)線四部分組成，其三種基本狀態(tài)包括通路、斷路和短路。通路狀態(tài)下，電路閉合且有持續(xù)電流通過；斷路時電路某處斷開，電流無法流通；短路分為整體短路（電源正負(fù)極直接相連）和局部短路（用電器兩端被導(dǎo)線直接連接），兩種情況均會導(dǎo)致電流異常增大，需避免出現(xiàn)。判斷電路狀態(tài)時，可采用電流優(yōu)先流向法：當(dāng)電流存在“導(dǎo)線路徑”和“含用電器路徑”兩種選擇時，會優(yōu)先通過導(dǎo)線形成短路。（二）串并聯(lián)電路特性串聯(lián)電路電流處處相等（(I=I_1=I_2)），總電壓等于各部分電壓之和（(U=U_1+U_2)），總電阻等于各電阻之和（(R=R_1+R_2)）。電壓分配規(guī)律為(\frac{U_1}{U_2}=\frac{R_1}{R_2})，即電阻越大分得電壓越多。并聯(lián)電路各支路電壓相等（(U=U_1=U_2)），總電流等于各支路電流之和（(I=I_1+I_2)），總電阻倒數(shù)等于各電阻倒數(shù)之和（(\frac{1}{R}=\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2})）。電流分配規(guī)律為(\frac{I_1}{I_2}=\frac{R_2}{R_1})，即電阻越小分得電流越多。（三）閉合電路歐姆定律公式：(I=\frac{E}{R+r})，其中(E)為電源電動勢，(r)為電源內(nèi)阻，(R)為外電路總電阻。路端電壓與電流關(guān)系為(U=E-Ir)，當(dāng)外電阻(R)增大時，電流(I)減小，路端電壓(U)增大；當(dāng)外電路短路時，(R=0)，(I=\frac{E}{r})，此時路端電壓(U=0)。二、動態(tài)電路分析方法（一）“局部-整體-局部”分析框架局部變化：確定引起電路變化的初始因素（如滑動變阻器滑片移動、開關(guān)通斷、敏感電阻阻值變化），判斷直接影響的電阻值變化趨勢（增大或減?。?。整體電路：根據(jù)串并聯(lián)電阻規(guī)律，計算外電路總電阻(R_{總})的變化，再由閉合電路歐姆定律(I_{總}=\frac{E}{R_{總}+r})判斷總電流變化，結(jié)合(U_{路}=E-I_{總}r)確定路端電壓變化。局部電路：利用串并聯(lián)電路的電流、電壓分配規(guī)律，結(jié)合歐姆定律（(U=IR)）和功率公式（(P=UI=I^2R=\frac{U^2}{R})），分析各支路電流、電壓及用電器功率的變化。（二）輔助分析技巧串反并同法在電源內(nèi)阻不可忽略的電路中，若某電阻與待分析元件串聯(lián)，則二者電流、電壓變化趨勢相反；若并聯(lián)，則變化趨勢相同。例如，滑動變阻器阻值增大時，與其串聯(lián)的電阻兩端電壓減小，與其并聯(lián)的電阻兩端電壓增大。極限法將滑動變阻器滑片移至兩個極端位置（接入電阻為0或最大值），分析電路的極端情況。如滑片移至最右端時，滑動變阻器接入電阻最大，可簡化為斷路狀態(tài)分析。等效電路法對于復(fù)雜混聯(lián)電路，可通過“去表法”（理想電流表短路、理想電壓表斷路）畫出等效電路圖，明確各元件連接關(guān)系后再進行分析。三、典型題型分類解析（一）滑動變阻器引起的動態(tài)變化例題1如圖所示電路，電源電動勢(E=12V)，內(nèi)阻(r=2Ω)，定值電阻(R_1=4Ω)，滑動變阻器(R_2)最大阻值為(10Ω)。閉合開關(guān)S，當(dāng)滑片P從左端向右端移動時，求：（1）電流表A和電壓表V1（測(R_1)電壓）、V2（測(R_2)電壓）的示數(shù)變化趨勢；（2）當(dāng)(R_2=6Ω)時，電源輸出功率。解析（1）局部變化：滑片右移，(R_2)接入電阻增大。整體電路：(R_{總}=R_1+R_2+r)增大→總電流(I=\frac{E}{R_{總}}=\frac{12}{4+R_2+2}=\frac{12}{R_2+6})減小→電流表示數(shù)減小。路端電壓(U=E-Ir=12-2I)，因(I)減小，(U)增大。局部分析：(R_1)兩端電壓(U_1=IR_1=4I)，(I)減小→V1示數(shù)減?。?R_2)兩端電壓(U_2=U-U_1=12-2I-4I=12-6I)，(I)減小→(U_2)增大→V2示數(shù)增大。（2）當(dāng)(R_2=6Ω)時，(R_{總}=4+6+2=12Ω)，總電流(I=\frac{12}{12}=1A)，路端電壓(U=12-1×2=10V)，輸出功率(P=UI=10×1=10W)。（二）開關(guān)通斷引起的電路重組例題2如圖所示電路，電源電壓(U=18V)保持不變，(R_1=6Ω)，(R_2=12Ω)，(R_3=3Ω)。初始時開關(guān)S1閉合、S2斷開，求：（1）電流表示數(shù)；（2）閉合S2后，電流表和電壓表（測(R_2)電壓）示數(shù)變化量。解析（1）S1閉合、S2斷開時，電路為(R_1)與(R_3)串聯(lián)，總電阻(R=6+3=9Ω)，電流表示數(shù)(I=\frac{U}{R}=\frac{18}{9}=2A)。（2）閉合S2后，(R_2)與(R_3)并聯(lián)后再與(R_1)串聯(lián)。并聯(lián)部分電阻(R_{并}=\frac{R_2R_3}{R_2+R_3}=\frac{12×3}{12+3}=2.4Ω)；總電阻(R'=R_1+R_{并}=6+2.4=8.4Ω)，總電流(I'=\frac{18}{8.4}≈2.14A)（電流表示數(shù)增大）；并聯(lián)部分電壓(U_{并}=I'R_{并}=2.14×2.4≈5.14V)（電壓表測(R_2)電壓，即并聯(lián)電壓）；電流表示數(shù)變化量(\DeltaI=2.14-2=0.14A)，電壓表示數(shù)變化量(\DeltaU=5.14-0=5.14V)（初始S2斷開時(R_2)支路斷路，電壓表示數(shù)為0）。（三）敏感電阻參與的動態(tài)電路例題3某溫控電路如圖所示，電源電動勢(E=9V)，內(nèi)阻(r=1Ω)，定值電阻(R_0=5Ω)，熱敏電阻(R_t)的阻值隨溫度升高而減小。當(dāng)環(huán)境溫度從20℃升至50℃時，(R_t)從20Ω減小到10Ω，求此過程中路端電壓的變化范圍。解析20℃時，總電阻(R_{總1}=R_0+R_t1+r=5+20+1=26Ω)，總電流(I_1=\frac{E}{R_{總1}}=\frac{9}{26}≈0.35A)，路端電壓(U_1=E-I_1r=9-0.35×1≈8.65V)；50℃時，總電阻(R_{總2}=5+10+1=16Ω)，總電流(I_2=\frac{9}{16}=0.56A)，路端電壓(U_2=9-0.56×1≈8.44V)；路端電壓變化范圍：8.44V~8.65V，隨溫度升高而減小。四、多表電路與故障分析（一）電表測量對象判斷電流表：與被測電路串聯(lián)，電流從正接線柱流入，負(fù)接線柱流出。若電流表與電阻并聯(lián)，則該電阻被短路。電壓表：與被測電路并聯(lián)，正接線柱接高電勢端，負(fù)接線柱接低電勢端。若電壓表與電阻串聯(lián)，則該電阻所在支路近似斷路，電壓表示數(shù)約等于路端電壓。例題4如圖所示電路，電源電動勢(E=6V)，內(nèi)阻不計，(R_1=2Ω)，(R_2=3Ω)，(R_3=6Ω)。則電流表A1（測干路電流）、A2（測(R_2)支路電流）、電壓表V（測(R_3)電壓）的示數(shù)分別為多少？解析電路為(R_2)與(R_3)并聯(lián)后再與(R_1)串聯(lián)。并聯(lián)電阻(R_{并}=\frac{3×6}{3+6}=2Ω)，總電阻(R=2+2=4Ω)，干路電流(I_1=\frac{6}{4}=1.5A)（A1示數(shù)）；并聯(lián)電壓(U_{并}=I_1R_{并}=1.5×2=3V)（V示數(shù)）；(R_2)支路電流(I_2=\frac{U_{并}}{R_2}=\frac{3}{3}=1A)（A2示數(shù)）。（二）電路故障分析常見故障包括斷路和短路，可通過電表示數(shù)判斷：斷路：斷路處電壓表示數(shù)接近電源電壓，電流表示數(shù)為0；短路：短路處電壓表示數(shù)為0，電流表示數(shù)異常增大。例題5某串聯(lián)電路中，電源電壓(U=12V)，(R_1=4Ω)，(R_2=8Ω)。閉合開關(guān)后，電壓表測(R_1)電壓時示數(shù)為0，測(R_2)電壓時示數(shù)為12V，判斷電路故障。解析若(R_1)短路，則其兩端電壓為0，此時電路總電阻(R=8Ω)，電流(I=\frac{12}{8}=1.5A)，(R_2)兩端電壓(U_2=1.5×8=12V)，與測量結(jié)果一致，故故障為(R_1)短路。五、綜合訓(xùn)練題（一）基礎(chǔ)應(yīng)用題如圖所示，電源電動勢(E=10V)，內(nèi)阻(r=1Ω)，(R_1=3Ω)，(R_2=6Ω)，滑動變阻器(R_3)最大阻值為(10Ω)。當(dāng)滑片P從左端移至右端時，求：（1）電路總電阻的變化范圍；（2）電流表示數(shù)的最小值；（3）(R_2)消耗功率的最大值。在含光敏電阻的電路中，當(dāng)光照強度增大時，光敏電阻(R_g)阻值從(10kΩ)減小到(2kΩ)。已知電源電壓(U=12V)，定值電阻(R_0=2kΩ)，求光照變化過程中電壓表（測(R_g)電壓）示數(shù)的變化量。（二）能力提升題如圖所示，電源電動勢(E=15V)，內(nèi)阻(r=1Ω)，(R_1=2Ω)，(R_2=3Ω)，(R_3=5Ω)，開關(guān)S閉合后，求：（1）通過(R_3)的電流；（2）若(R_2)突然斷路，求路端電壓的變化量。某電路中，滑動變阻器(R)與定值電阻(R_0)串聯(lián)，電源內(nèi)阻(r=2Ω)。當(dāng)(R=3Ω)時，路端電壓(U=9V)；當(dāng)(R=7Ω)時，路端電壓(U=11V)。求電源電動勢(E)和(R_0)的阻值。六、解題規(guī)范與注意事項電路分析步驟：①確定電路結(jié)構(gòu)（串并聯(lián)）→②明確電表測量對象→③分析局部電阻變化→④推導(dǎo)整體電路參數(shù)（總電阻、總電流、路端電壓）→⑤計算局部電路物理量。公式應(yīng)用：區(qū)分純電阻電路（(W=Q=UIt=I^2Rt=\frac{U^2}{R}t)）和非純電阻電路（(W=UIt=Q+E_