專題17 常見的電路模型-2024版高三物理培優(yōu)-模型與方法

2024版高三物理培優(yōu)——模型與方法專題17常見的電路模型目錄TOC\o"1-3"\h\u一.電路動(dòng)態(tài)分析模型 1二．含容電路模型 6三．關(guān)于，的物理意義模型 11四．電源的輸出功率隨外電阻變化的討論及電源的等效思想 22五．電路故障的分析模型 30一.電路動(dòng)態(tài)分析模型1.電路的動(dòng)態(tài)分析問題：是指由于斷開或閉合開關(guān)、滑動(dòng)變阻器滑片的滑動(dòng)等造成電路結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，某處電路變化又引起其他電路的一系列變化；對(duì)它們的分析要熟練掌握閉合電路歐姆定律，部分電路歐姆定律，串、并聯(lián)電路中電壓和電流的關(guān)系．2.電路動(dòng)態(tài)分析的三種常用方法（1）程序法【需要記住的幾個(gè)結(jié)論】：①當(dāng)外電路的任何一個(gè)電阻增大（或減?。r(shí)，整個(gè)電路的總電阻一定增大（或減?。?。②若電鍵的通斷使串聯(lián)的用電器增多時(shí)，總電阻增大；若電鍵的通斷使并聯(lián)的用電器增多時(shí)，總電阻減?、塾秒娖鲾嗦废喈?dāng)于該處電阻增大至無窮大，用電器短路相當(dāng)于該處電阻減小至零。（2）“串反并同”結(jié)論法①所謂“串反”，即某一電阻增大時(shí)，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小，反之則增大。②所謂“并同”，即某一電阻增大時(shí)，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大，反之則減小。即：eq\b\lc\\rc\)(\a\vs4\al\co1(U串↓,I串↓,P串↓))←R↑→eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(U并↑,I并↑,P并↑))【注意】此時(shí)電源要有內(nèi)阻或有等效內(nèi)阻，“串反并同”的規(guī)律僅作為一種解題技巧供參考。（3）極限法因變阻器滑片滑動(dòng)引起電路變化的問題，可將變阻器的滑片分別滑至兩個(gè)極端，讓電阻最大或?yàn)榱阍儆懻摗?.電路動(dòng)態(tài)變化的常見類型：①滑動(dòng)變阻器滑片移動(dòng)引起的動(dòng)態(tài)變化：限流接法時(shí)注意哪部分是有效電阻，分壓接法兩部分電阻一增一減，雙臂環(huán)路接法有最值；②半導(dǎo)體傳感器引起的動(dòng)態(tài)變化：熱敏電阻、光敏電阻、壓敏電阻等隨溫度、光強(qiáng)、壓力的增大阻值減??；③開關(guān)的通斷引起的動(dòng)態(tài)變化：開關(guān)視為電阻，接通時(shí)其阻值為零，斷開時(shí)其阻值為無窮大，所以，由通而斷阻值變大，由斷而通阻值變小。4.滑動(dòng)變阻器的幾種接法限流接法分壓接法雙臂環(huán)路接法左部分為有效電阻，向←滑動(dòng)，AB間總阻值減小。向←滑動(dòng)，R并增大，R串減小，AB間總電阻減小。兩部分電阻并聯(lián)，RAB先增大后減小，當(dāng)并聯(lián)的兩部分阻值相等時(shí)RAB最大?！灸Ｐ脱菥?】（2023·河北邢臺(tái)·河北巨鹿中學(xué)校聯(lián)考三模）某磁敏電阻R的阻值隨外加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的增大而增大。有一位同學(xué)利用該磁敏電阻設(shè)計(jì)了一款可以測量小車加速度的實(shí)驗(yàn)裝置，如圖所示，條形磁鐵的左、右兩端分別連接兩根相同的輕質(zhì)彈簧，兩彈簧的另一端固定在小車兩側(cè)的豎直擋板上，磁鐵可以相對(duì)小車無摩擦左右移動(dòng)，下列說法正確的是（）

A．當(dāng)小車向右做加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)變大B．當(dāng)小車向右做減速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，電壓表示數(shù)變小C．當(dāng)小車向左做加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)變大D．當(dāng)小車向左做減速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，電壓表示數(shù)變小【答案】BC【詳解】AD．當(dāng)小車向右加速或向左減速時(shí)，磁鐵具有向右的加速度，受到的合力向右，故左側(cè)的彈簧壓縮，右側(cè)的彈簧拉伸，磁鐵向左靠近磁敏電阻R，R阻值變大，電路中的電流減小，電流表的示數(shù)變小，電壓表測R兩端的電壓，由串聯(lián)分壓知，電壓表示數(shù)變大，AD錯(cuò)誤；BC．當(dāng)小車向左加速或向右減速時(shí)，磁鐵具有向左的加速度，受到的合力向左，故左側(cè)的彈簧拉伸，右側(cè)的彈簧壓縮，磁鐵向右遠(yuǎn)離磁敏電阻R，R阻值變小，電路中的總電阻變小，電路中的電流變大，電流表示數(shù)變大，由串聯(lián)分壓知，電壓表示數(shù)變小，BC正確。故選BC。【模型演練2】（2023春·湖南·高三長郡中學(xué)校聯(lián)考階段練習(xí)）如圖所示電路中，電源電動(dòng)勢為E，內(nèi)阻為r。閉合開關(guān)S，電壓表示數(shù)為U，電流表示數(shù)為I，電表均為理想電表，在滑動(dòng)變阻器的滑片P由b端滑到a端的過程中，下列說法正確的是（）

A．U先變大后變小 B．I先變小后變大C．U與I比值先變大后變小 D．電源內(nèi)部消耗的功率先減小后增大【答案】AD【詳解】ABC．當(dāng)滑動(dòng)變阻器在正中間位置時(shí)，并聯(lián)部分電阻最大，外電阻最大，故滑動(dòng)變阻器的滑片P由b端滑到a端的過程中，外電阻先增大后減小，總電流先變小后變大U先變大后變小，為定值電阻，I先變大后變小，不變，選項(xiàng)A正確、選項(xiàng)BC錯(cuò)誤；D．外電壓先增大后減小，故內(nèi)電壓先減小后增大，電源內(nèi)部消耗的功率先減小后增大，選項(xiàng)D正確。故選AD。【模型演練3】（2023·湖南邵陽·統(tǒng)考模擬預(yù)測）如圖所示，電源電動(dòng)勢為E、內(nèi)阻為r，滑動(dòng)變阻器總電阻為R，所有電表均為理想表。當(dāng)滑片由左向右滑動(dòng)時(shí)，關(guān)于各表示數(shù)變化描述正確的是（）A．A1示數(shù)可能先增大再減小B．A2示數(shù)可能先減小再增大C．A3示數(shù)一定先減小再增大D．V示數(shù)一定一直增大【答案】BD【詳解】C．滑動(dòng)變阻器的滑片由左向右滑動(dòng)時(shí)，變阻器左端部分電阻增大，右端部分電阻減小，由于右端部分與電阻并聯(lián)，并聯(lián)電阻小于支路電阻，可知并聯(lián)部分減小量小于變阻器左端部分電阻的增加量，則總電阻增大，總電流減小，即A3示數(shù)一直減小，故C錯(cuò)誤；D．總電流減小，內(nèi)電壓減小，路端電壓增大，即V示數(shù)一直增大，故D正確；A．總電流減小，變阻器右端部分電阻減小，根據(jù)并聯(lián)電路電流分配關(guān)系可得電阻分得的電流減小，而總電流減小，所以A1示數(shù)一直減小，故A錯(cuò)誤；B．設(shè)變阻器右端部分電阻為，且在減小，那么左端部分電阻為，在增大。由閉合電路歐姆定律可得由并聯(lián)電路的電流分配關(guān)系可得A2示數(shù)化簡可得由數(shù)學(xué)知識(shí)可得在的范圍隨著x減小，可能先減小后增大，故B正確。故選BD。【模型演練4】（2023·江蘇南京·統(tǒng)考三模）某牧場設(shè)計(jì)了一款補(bǔ)水提示器，其工作原理如圖所示，水量增加時(shí)滑片下移，電表均為理想電表。下列說法正確的是（）A．若選擇電壓表，水量增多時(shí)電壓表示數(shù)變大B．若選擇電流表，水量增多時(shí)電流表示數(shù)變小C．若選擇電流表，與電壓表相比，電路更節(jié)能D．若選擇電壓表，增加可提高靈敏度【答案】A【詳解】A．如果選擇電壓表，滑動(dòng)變阻器R和定值電阻R0串聯(lián)在電路中，且電壓表測R的滑片至最上端的電壓，無論滑片如何移動(dòng)，變阻器接入電路的阻值不變，閉合開關(guān)S，水量增多時(shí)，滑片下移，R上半部分的電阻增大，R上半部分分得的電壓增大，即電壓表示數(shù)變大，故A正確；B．如果選擇電流表，滑動(dòng)變阻器R滑片以下的部分和定值電阻R0串聯(lián)在電路中，電流表測電路中的電流，水量增多時(shí)，滑片下移，滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值減小，電路總電阻減小，由歐姆定律可得，電路電流增大，即電流表示數(shù)變大，故B錯(cuò)誤；C．與電壓表相比，選擇電流表設(shè)計(jì)電路的總電阻較小，電路電流較大，由P=UI可知，電路的總功率較大，不節(jié)能，故C錯(cuò)誤；D．若選擇電壓表，增加，電路中電流減小，電阻變化相同時(shí)，電壓變化變小，即靈敏度降低，故D錯(cuò)誤。故選A。【模型演練5】（2023·全國·高三專題練習(xí)）在如圖所示的電路中，E為電源，電源內(nèi)阻為r，小燈泡L燈絲電阻不變，電壓表V為理想電表，、為定值電阻，為滑動(dòng)變阻器，若將滑動(dòng)變阻器的滑片向下移動(dòng)，則（）A．通過的電流變大 B．電壓表的示數(shù)變小C．電源內(nèi)阻上的電壓變大 D．小燈泡消耗的功率變小【答案】C【詳解】BC．若將滑動(dòng)變阻器的滑片向下移動(dòng)，電阻值減小，從而電路總電阻也減小，干路電流增大，所以兩端電壓增大，電源內(nèi)阻上的電壓變大，電壓表示數(shù)增大，故B錯(cuò)誤，C正確；A．由于干路電流增大，由閉合電路歐姆定律可得，兩端電壓減小，所以通過的電流減小，故A錯(cuò)誤；D．因?yàn)楦陕冯娏髟龃螅须娏鳒p小，所以小燈泡的電流增大，功率變大，故D錯(cuò)誤。故選C。二．含容電路模型(1)電路簡化電路穩(wěn)定后，把電容器所處的支路視為斷路，簡化電路時(shí)可以去掉，求電荷量時(shí)再在相應(yīng)位置補(bǔ)上。(2)電路穩(wěn)定時(shí)電容器的電壓電路穩(wěn)定時(shí)，電容器所在的支路中沒有電流，與之串聯(lián)的電阻相當(dāng)于導(dǎo)線，其兩端無電壓。電容器兩端的電壓等于與之并聯(lián)的電阻兩端的電壓。(3)電容器的帶電荷量及變化電容器兩端電壓的變化引起電容器充、放電。①利用Q＝UC計(jì)算電容器初、末狀態(tài)所帶的電荷量Q1和Q2。②如果變化前后極板帶電的電性相同，通過所連導(dǎo)線的電荷量為|Q1－Q2|。③如果變化前后極板帶電的電性相反，通過所連導(dǎo)線的電荷量為Q1＋Q2?！灸Ｐ脱菥?】（2023·貴州黔東南·?？寄M預(yù)測）如圖，電源電動(dòng)勢為E、內(nèi)阻為r，為定值電阻，電容器的電容為C，現(xiàn)將滑動(dòng)變阻器的滑片由最上端緩慢地向下滑動(dòng)，電壓表示數(shù)變化量的絕對(duì)值分別為、，電流表示數(shù)變化量的絕對(duì)值為，已知，滑動(dòng)變阻器的最大阻值大于r，下列說法正確的是（）

A．、示數(shù)增大，A的示數(shù)減小B．、、A的示數(shù)均增大C．兩端電壓增大D．電容器增加的電荷量為【答案】AD【詳解】AB．滑動(dòng)變阻器的滑片由最上端緩慢地向下滑動(dòng)，滑動(dòng)變阻器接入電阻增大，回路總電阻增大，干路電流減小，內(nèi)電壓減小，則路端電壓增大，即示數(shù)增大，A示數(shù)減小，由于則示數(shù)增大，故A正確，B錯(cuò)誤；C．由于兩端電壓為，根據(jù)上述，電流減小，則兩端電壓減小，故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)解得則電容器增加的電荷量為故D正確。故選AD。【模型演練2】（2023·海南省直轄縣級(jí)單位·嘉積中學(xué)?？寄M預(yù)測）如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢為E，內(nèi)阻為r，開關(guān)S閉合后，平行板電容器中的帶電液滴M處于靜止?fàn)顟B(tài)，電流表和電壓表均為理想電表，則（）

A．帶電液滴M一定帶正電B．的滑片向上端移動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)減小，電壓表示數(shù)增大，功率增大C．若僅將電容器下極板稍微向上平移，帶電液滴M將向上極板運(yùn)動(dòng)D．若將開關(guān)S斷開，帶電液滴M將向下極板運(yùn)動(dòng)【答案】BC【詳解】A．由圖可知電容器上級(jí)板帶正電，下極板帶負(fù)電，所以帶電液滴M帶負(fù)電，故A錯(cuò)誤；B．的滑片向上端移動(dòng)時(shí)，接入阻值變大，并聯(lián)電路部分電阻變大，并聯(lián)電路部分電壓增大，通過的電流變大，回路總電阻變大，干路電流減小，則通過的電流變小，兩端電壓減小，滑動(dòng)變阻器器兩端電壓變大，所以電流表示數(shù)減小，電壓表示數(shù)增大，的功率由可知變大，故B正確；C．將電容器下極板稍微向上平移時(shí)電容器兩極板電壓值不變，由知E變大，帶電液滴M受到向上的電場力變大，所以將向上移動(dòng)，故C正確；D．若將開關(guān)S斷開，則電容器兩極板電壓等于電源電動(dòng)勢，即電壓變大，由知E變大，帶電液滴M受到向上的電場力變大，所以將向上移動(dòng)，故D錯(cuò)誤。故選BC?！灸Ｐ脱菥?】（2023·重慶合川·統(tǒng)考模擬預(yù)測）在如圖所示的電路中，當(dāng)閉合開關(guān)S后，若將滑動(dòng)變阻器的滑片P向下調(diào)節(jié)，則正確的是（）A．電路再次穩(wěn)定時(shí)，電源效率增加B．燈L2變暗，電流表的示數(shù)減小C．燈L1變亮，電壓表的示數(shù)減小D．電容器存儲(chǔ)的電勢能增加【答案】C【詳解】A．電源的效率將滑動(dòng)變阻器的滑片P向下調(diào)節(jié)，變阻器接入電路的電阻減小，外電路電阻減小，則電源的效率減小，故A錯(cuò)誤；BC．將滑動(dòng)變阻器的滑片P向下調(diào)節(jié)，變阻器接入電路的電阻減小，R與燈L2并聯(lián)的電阻減小，外電路總電阻減小，根據(jù)閉合電路歐姆定律分析得知，干路電流I增大，路端電壓U減小，則電壓表示數(shù)減小，燈L1變亮。R與燈L2并聯(lián)電路的電壓U減小，U1增大，U并減小，燈L2變暗。流過電流表的電流I增大，I2減小，IA增大，電流表的示數(shù)增大，故B錯(cuò)誤，C正確；D．電容器兩端的電壓等于并聯(lián)部分的電壓，電壓變小，由知電容器的電荷量減少，電容器存儲(chǔ)的電勢能減小，故D錯(cuò)誤。故選C?！灸Ｐ脱菥?】（2023·全國·高三專題練習(xí)）如圖所示電路中，直流電源內(nèi)阻，、為定值電阻，滑動(dòng)變阻器最大阻值為，。開關(guān)K閉合且電路穩(wěn)定后，滑動(dòng)變阻器的滑片P緩慢從b向a滑動(dòng)過程中（

）A．電流表示數(shù)變小 B．電源的效率減小C．滑動(dòng)變阻器消耗的功率一直減小 D．通過的電流方向?yàn)閺腸到d【答案】B【詳解】A．滑動(dòng)變阻器的滑片P緩慢從b向a滑動(dòng)過程中，接入電路的電阻減小，電路的總電阻減小，根據(jù)閉合電路歐姆歐姆定律可知，電路的電流增大，電流表示數(shù)增大，故A錯(cuò)誤；B．電源的效率為當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻減小，電源效率減小，故B正確；C．把R1看作電源的內(nèi)阻，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻減小，外電路的阻值靠近等效電源的內(nèi)阻，等效電源的輸出功率變大，滑動(dòng)變阻器消耗的功率變大，故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)閉合電路歐姆定律有當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻減小,電路的電流增大時(shí)，路端電壓減小，電容器電壓減小，根據(jù)電容器定義式可知電荷量在減小，電容器在放電狀態(tài)，所以通過的電流方向?yàn)閺膁到c，故D錯(cuò)誤。故選B?！灸Ｐ脱菥?】（2023·廣東·模擬預(yù)測）熱水器中，常用熱敏電阻實(shí)現(xiàn)溫度控制。如圖是一學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)的模擬電路，為加熱電阻絲，為正溫度系數(shù)的熱敏電阻（溫度越高電阻越大），C為電容器。S閉合后，當(dāng)溫度升高時(shí)（）A．電容器C的帶電荷量增大B．燈泡L變暗C．電容器C兩板間的電場強(qiáng)度減小D．消耗的功率增大【答案】A【詳解】AB．由電路圖可知，S閉合后，當(dāng)溫度升高時(shí)，由于電路為并聯(lián)電路，電阻增大，則總電阻增大，根據(jù)歐姆定律可知總電流I減小，由于則U增大，即電燈泡兩端電壓U增大，即燈泡L變亮，由于可知，增大，則流過和的電流減小，由于可知減小，由于則可知增大，則電容器C兩端電壓增大，由可知電容器C的帶電荷量增大，故A正確，B錯(cuò)誤；C．根據(jù)可知電容器C兩端電壓增大，則電容器C兩板間的電場強(qiáng)度增大，故C錯(cuò)誤；D．由上述可知，流過的電流減小，根據(jù)可知消耗的功率減小，故D錯(cuò)誤。故選A。三．關(guān)于，的物理意義模型【引例分析】引例1：如圖所示，電源的電動(dòng)勢為，內(nèi)阻為，調(diào)整電路的可變電阻的阻值，使電壓表的示數(shù)增大，則在這個(gè)過程中（）A.通過的電流增大，增加量一定等于B兩端的電壓減小，減少量一定等于C.通過的電流減小，但減少量一定小于D.路端電壓增大，增加量一定等于分析與解答：電路結(jié)構(gòu)為與并聯(lián)，再與串聯(lián)，再連在電源兩端。①，由題意可得，增大，由“串反并同”得增大，減小，減小，如果規(guī)定表示增加，表示減少，則有：②，如果規(guī)定表示變化量的絕對(duì)值，由②—①式可得：

，變形可得：，即電壓表V示數(shù)的增加量等于兩端電壓的減少量和電源內(nèi)阻上電壓的減少量。為定值電阻，有，變形可得，A正確；，B正確；為定值電阻，，，C正確；，，所以路端電壓的增加量小于電壓表V示數(shù)的增加量，D選項(xiàng)錯(cuò)誤。引例二在如圖所示電路中，閉合開頭，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑動(dòng)時(shí)，四個(gè)理想電表的示數(shù)都發(fā)生變化，電表的示數(shù)分別用、、和表示，電表示數(shù)變化量的大小分別用、、和表示.下列比值正確的是（）A、不變，不變B、變大，變大C、變大，不變D、變大，不變分析與解答：將電路進(jìn)行簡化，可得與串聯(lián)后接在電源兩端。對(duì)定值電阻來說，其導(dǎo)體的伏安特性曲線為過原點(diǎn)的直線，由部分電路歐姆定律得圖像上任意一點(diǎn)的坐標(biāo)比值為定值電阻的阻值，即；由圖像形狀可得，圖像上任意一點(diǎn)的坐標(biāo)比值等于該圖像的斜率，即；所以，對(duì)定值電阻來講，結(jié)論為。對(duì)阻值變化的電阻來說，其導(dǎo)體的伏安特性曲線的表達(dá)式為，形狀為傾斜的直線，為了研究的方便，可將看成唯一的外電路，其余部分等效成內(nèi)電路，其等效電路如圖所示，等效電動(dòng)勢為E，等效內(nèi)阻為，從等效電路圖可以看出，兩端的電壓就是等效電源的路端電壓，所以的導(dǎo)體的伏安特性曲線（）就是等效電源的伏安特性曲線，由等效電路圖可得，，。由部分電路歐姆定律得圖像上任意一點(diǎn)的坐標(biāo)比值為在該時(shí)刻的阻值，即，由圖像形狀可得，圖像的斜率為等效電源的內(nèi)阻，即；所以，對(duì)阻值變化的電阻來講，結(jié)論為，，。將和的串聯(lián)部分看成一個(gè)新的電阻，為電源的外電路，隨的減小而減小，所以的導(dǎo)體的伏安特性曲線就是電源的伏安特性曲線，所以，，隨的減小而減??；為定值?？偨Y(jié)：對(duì)任何導(dǎo)體均有：導(dǎo)體的伏安特性曲線上任意一點(diǎn)的坐標(biāo)比值為電阻的阻值，即；對(duì)定值電阻有：導(dǎo)體的伏安特性曲線的斜率同樣表示導(dǎo)體的電阻，對(duì)阻值變化的電阻有：導(dǎo)體的伏安特性曲線的斜率表示將阻值變化的電阻做為唯一的外電路時(shí)的等效電源的內(nèi)阻，即【模型演練1】（2023·湖北·模擬預(yù)測）在如圖甲所示電路中，閉合開關(guān)S，圖乙中三條圖線分別表示了三個(gè)電壓表示數(shù)與電流表示數(shù)隨滑動(dòng)觸頭P滑動(dòng)的過程中變化的情況，以下說法正確的是（）

A．滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)，電流表示數(shù)逐漸變大B．圖線a表示的是電壓表的示數(shù)隨電流表示數(shù)變化的情況C．此過程中電壓表V3示數(shù)的變化量ΔU3和電流表示數(shù)變化量ΔI比值的絕對(duì)值為的阻值D．此過程中電壓表V1示數(shù)的變化量ΔU1，電壓表V2示數(shù)的變化量ΔU2，電壓表V3示數(shù)的變化量ΔU3和電流表示數(shù)變化量ΔI滿足關(guān)系式【答案】ABD【詳解】AB．由圖甲電路得，V1測路端電壓U1，V2測R1兩端電壓U2，V3測R2兩端電壓U3?；瑒?dòng)觸頭P向上滑動(dòng)，則R2減小，電路總電阻減小，電流增大。因I增大，則U1、U3減小，且U3比U1減小得快，所以圖乙中圖線b是電壓表V1的示數(shù)隨電流表示數(shù)變化的情況，a表示電壓表V3的示數(shù)隨電流表示數(shù)變化的情況，故AB正確；CD．因R1不變，電流增大，則U2增大，所以圖乙中圖線c表示電壓表V2的示數(shù)隨電流表示數(shù)變化的情況，因則所以和的比值為電源內(nèi)阻不變，和電流表示數(shù)變化量的比值為電源內(nèi)阻與R1之和，即又因?yàn)樗裕瑵M足關(guān)系式故C錯(cuò)誤，D正確。故選ABD?！灸Ｐ脱菥?】（2023·全國·高三專題練習(xí)）如圖所示電路中，，，電源電動(dòng)勢E=3V，內(nèi)阻。電流表示數(shù)為I，電壓表示數(shù)為U。在滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P從a滑到b的過程中，電表均為理想電表，下列判斷正確的是（）A．I減小，U減小 B．不變，不變C．電源的最大輸出功率為1.5W D．獲得的最大功率為1.5W【答案】ABC【詳解】A．由圖可判斷，的右端電阻與電壓表串聯(lián)，對(duì)電壓表的影響可忽略，電壓表測量兩端的電壓，電流表測量干路的電流，當(dāng)P由a向b滑動(dòng)時(shí)，連入電路的阻值由0開始增大，回路總電阻增大，干路電流減小，路端電壓增大，電壓表示數(shù)為其減小，故A正確；B．根據(jù)歐姆定律可知其不變，故B正確；C．外電路電阻為由0增大到，則R由增大到，而當(dāng)時(shí)電源的輸出功率最大，即故C正確；D．當(dāng)時(shí)，干路電流最大，的功率最大，即故D錯(cuò)誤。故選ABC。【模型演練3】（2023·全國·高三專題練習(xí)）在如圖所示電路中，電源的電動(dòng)勢為E，內(nèi)阻為r，R1是定值電阻，R2是滑動(dòng)變阻器（R2>R1），閉合開關(guān)S，不同規(guī)格的燈泡L1和L2均正常發(fā)光，現(xiàn)將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片P向上移動(dòng)一定的距離，理想電流表A1、A2、電壓表的示數(shù)均會(huì)發(fā)生一定變化，其變化量分別用ΔI1、ΔI2和ΔU表示，則下列分析判斷可能正確的是（）A．電壓表V示數(shù)變大，電流表A1示數(shù)變小B．電流表A2示數(shù)不可能變?yōu)榱鉉．燈泡L1、L2變暗D．電源的內(nèi)阻r=【答案】AD【詳解】A．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片P向上移動(dòng)時(shí)，電阻R2接入電路中的電阻變大，外電路由于局部電阻增大導(dǎo)致整個(gè)外電路電阻增大，根據(jù)閉合電路歐姆定律可得，回路中總電流減小，即電流表A1示數(shù)減小，電源內(nèi)電壓減小，所以路端電壓即電壓表示數(shù)U變大，故A正確；B．根據(jù)橋式電路特征，當(dāng)滿足由此可知，電路中M、N兩點(diǎn)間的電勢差為零，電流表A2示數(shù)變?yōu)榱悖蔅錯(cuò)誤；C．由于回路中總電流減小，則R1與L1并聯(lián)部分電壓也減小，R2與L2并聯(lián)部分電壓增多，所以流過燈泡L1的電流變小，流過燈泡L2的電流變大，即燈泡L1變暗，L2變亮，故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)閉合電路歐姆定律可得所以故D正確。故選AD?！灸Ｐ脱菥?】（2023·全國·高三專題練習(xí)）如圖所示，、和都是阻值為的定值電阻，R是滑動(dòng)變阻器，電源內(nèi)阻為r，、和都是理想電壓表和電流表，閉合開關(guān)S，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片由圖示位置向左緩慢滑動(dòng)時(shí)，、分別表示電壓表、示數(shù)的變化量，表示電流表A的示數(shù)變化量，則下列說法中正確的是（）A．表示數(shù)減小B．表示數(shù)減小C．D．電壓表示數(shù)的變化量的絕對(duì)值小于電壓表示數(shù)的變化量的絕對(duì)值【答案】BCD【詳解】AB．R的滑片向左緩慢滑動(dòng)時(shí)，R的阻值減小，利用閉合電路歐姆定律結(jié)論“并同串反”知：表示數(shù)增大，表示數(shù)減少，故A錯(cuò)誤，B正確；D．R減小，回路總阻值減小，總電流增大，r和R分壓變大，減小，可知的絕對(duì)值小于的絕對(duì)值，故D正確；C．設(shè)流經(jīng)的電流為，流經(jīng)的電流為，流經(jīng)的電流為，則由閉合電路歐姆定律有聯(lián)立解得可得故C正確。故選BCD?！灸Ｐ脱菥?】（2023·河北石家莊·統(tǒng)考三模）在如圖所示電路中，電源電動(dòng)勢，內(nèi)阻，定值電阻，，，滑動(dòng)變阻器的取值范圍為0～，所打電表均為理想電表。閉合開關(guān)S，在滑動(dòng)變阻器的滑片從a端滑到b端的過程中，電壓表、電壓表、電流表A示數(shù)的變化量分別為、、。下列說法正確的是（）A．大于B．不變，增大C．的功率先增大后減小，最大值為0.36WD．電源的輸出功率先增大后減小，最大值為4.5W【答案】C【詳解】將R1和R2等效為電源內(nèi)阻，則等效電源的電動(dòng)勢等效內(nèi)阻等效電路如圖A．則當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片從a端滑到b端的過程中，R4變大，總電阻變大，總電流減小，路端電壓變大，V1讀數(shù)變小，則V2讀數(shù)變大，因U路端=U1+U2可知小于，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．因?yàn)椴蛔儯鳸2=E＇-I(R1+r＇)可知不變，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．將R3等效為新電源的內(nèi)阻，內(nèi)阻為當(dāng)外電路電阻等于電源內(nèi)阻時(shí)輸出功率最大，則當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片從a端滑到b端的過程中，電阻從0增加到30Ω，可知的功率先增大后減小，當(dāng)R4=25Ω時(shí)功率最大，最大值為選項(xiàng)C正確；D．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片在a端時(shí)，電源E的外電阻為，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片在b端時(shí)，電源E的外電阻為，電源E的內(nèi)阻，則滑動(dòng)變阻器的滑片從a端滑到b端的過程中，電源的輸出功率一直減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選C?！灸Ｐ脱菥?】（2023·全國·高三專題練習(xí)）如圖所示，電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻分別為E、r，在滑動(dòng)變阻器的滑片由a向b移動(dòng)的過程中，下列各物理量變化情況為（）A．電流表的讀數(shù)逐漸減小B．的功率先減小后增大C．電源的輸出功率逐漸增大D．電壓表與電流表讀數(shù)改變量的比值先減小后增大【答案】B【詳解】AB．滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭將滑動(dòng)變阻器分為上下兩部分，上下兩部分電阻屬于并聯(lián)關(guān)系，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭由a向b移動(dòng)的過程中，并聯(lián)電阻的等效電阻先增大后減小，可知回路中總電阻先增大后減小，根據(jù)閉合電路的歐姆定律有可知，回路中的電流先減小后增大，則電流表的讀數(shù)先減小后增大，的功率可知其功率先減小后增大，故A錯(cuò)誤，B正確；C．電源的輸出功率由于電源的內(nèi)阻與外電阻之間的關(guān)系未知，則電源的輸出功率的變化不確定，故C錯(cuò)誤；D．電壓表測量路端電壓，根據(jù)閉合電路的歐姆定律有可得不變，故D錯(cuò)誤。故選B。【模型演練7】（2023·四川成都·高三成都七中?？茧A段練習(xí)）交警使用的某型號(hào)酒精測試儀如圖1所示，其工作原理如圖2所示，傳感器的電阻值R隨酒精氣體濃度的增大而減小，電源的電動(dòng)勢為E，內(nèi)阻為r，電路中的電表均可視為理想電表。當(dāng)一位酒駕駕駛員對(duì)著測試儀吹氣時(shí)，下列說法正確的是（）

A．電壓表的示數(shù)變大，電流表的示數(shù)變小B．酒精氣體濃度越大，電源的效率越低C．酒精氣體濃度越大，電源的輸出功率越小D．電壓表示數(shù)變化量的絕對(duì)值與電流表示數(shù)變化量的絕對(duì)值之比變小【答案】B【詳解】A．當(dāng)一位酒駕駕駛員對(duì)著測試儀吹氣時(shí)，酒精氣體濃度的增大，則傳感器的電阻值R減小，根據(jù)可知電流表示數(shù)增大，根據(jù)可知電壓表示數(shù)減小，即電壓表示數(shù)減小，電流表示數(shù)增大，A錯(cuò)誤；B．電源的效率當(dāng)酒精氣體濃度增大時(shí)，傳感器的電阻值R減小，根據(jù)上式可知電源的效率降低，B正確；C．電源的輸出功率作出該函數(shù)的圖像如圖所示

根據(jù)圖像可知，由于與電源內(nèi)阻之間的關(guān)系，因此當(dāng)酒精氣體濃度增大，傳感器的電阻值R減小，減小，電源的輸出功率有可能減小，有可能增大，也有可能先增大后減小，C錯(cuò)誤；D．根據(jù)可知即電壓表示數(shù)變化量的絕對(duì)值與電流表示數(shù)變化量的絕對(duì)值之比不變，D錯(cuò)誤。故選B。四．電源的輸出功率隨外電阻變化的討論及電源的等效思想當(dāng)外電阻為純電阻電路時(shí)1．電源的輸出功率P出＝I2R＝eq\f(E2,(r＋R)2)·R＝eq\f(E2,\f((R－r)2,R)＋4r)(輸出功率隨外電阻變化的圖線如圖所示)．ErR圖1s(1)當(dāng)R＝r時(shí)，P出最大＝eq\f(E2,4r)＝eq\f(E2,4R).ErR圖1s(2)當(dāng)P出<P出最大時(shí)，每個(gè)輸出功率值對(duì)應(yīng)兩個(gè)可能的外電阻R1和R2，且r＝eq\r(R1·R2).(3)R<r時(shí)，P出隨R的增大而增大；R>r時(shí)，P出隨R的增大而減小．2．電源的效率η＝eq\f(I2R,I2(R＋r))＝eq\f(R,R＋r)＝eq\f(1,1＋\f(r,R))，η隨著R的增大而增大，當(dāng)R＝r時(shí)，電源有最大輸出功率時(shí)，效率僅為50%.3、圖2所示的電路中，電源的電動(dòng)勢為E，內(nèi)阻為r，R1為定值電阻，那么負(fù)載電ErR圖2R1阻ErR圖2R1將定值電阻R1和電源看成一個(gè)等效電源，如圖3虛線框所示。則等效電源的電動(dòng)勢，內(nèi)阻，ErR圖3RErR圖3R1ABE'r'驗(yàn)證：顯然，時(shí)，（正確）ErR圖4R14、圖4所示的電路中，電源的電動(dòng)勢為E，內(nèi)阻為r，R1為定值電阻，那么負(fù)載電阻ErR圖4R1ErR圖5R1ABE'rErR圖5R1ABE'r'因此，當(dāng)時(shí)，驗(yàn)證：顯然，當(dāng)時(shí)，正確【模型演練1】（2023·湖北·模擬預(yù)測）如圖所示，曲線C1、C2是閉合回路中內(nèi)、外電路消耗的電功率隨電流變化的圖線。由該圖可知下列說法中錯(cuò)誤的是（）

A．電源的電動(dòng)勢為E=4V內(nèi)電阻為r=1ΩB．短路電流為4AC．電源輸出功率最大值為4WD．曲線C1是外電路消耗的電功率隨電流變化的圖線，C2是內(nèi)電路消耗的電功率隨電流變化的圖線?！敬鸢浮緿【詳解】BC．無論是純電阻電路還是非純電阻電路，都有時(shí)輸出功率最大由題圖可知電源輸出功率最大值為4W，短路電流為4A，BC正確；A．根據(jù)可知，當(dāng)輸出功率最大時(shí)所以A正確；D．由、結(jié)合題圖可以知曲線C1是內(nèi)電路消耗的電功率隨電流變化的圖線，C2為外電路消耗的電功率隨電流變化的圖線，D錯(cuò)誤。本題選錯(cuò)誤項(xiàng)，故選D?！灸Ｐ脱菥?】（2023·海南·統(tǒng)考模擬預(yù)測）如圖，電阻絲的總電阻為，其電阻率不隨溫度的變化而改變。將它與電阻值為R的定值電阻串聯(lián)接在內(nèi)阻不計(jì)的電源兩端，電壓表為理想電表。閉合開關(guān)S，將滑片P由a向b移動(dòng)，則金屬絲兩端的電壓U和功率P（）A．U不變 B．U增大C．P減小 D．P先增大后減小【答案】D【詳解】AB．根據(jù)題意，由閉合回路歐姆定律有將滑片P由a向b移動(dòng)，逐漸減小，則逐漸減小，故AB錯(cuò)誤；CD．根據(jù)題意，由公式可得，金屬絲的功率為由數(shù)學(xué)知識(shí)可知，當(dāng)即時(shí)，有最小值，有最大值，則將滑片P由a向b移動(dòng)，P先增大后減小，故C錯(cuò)誤，D正確。故選D。【模型演練3】（2023·全國·高三專題練習(xí)）用標(biāo)有“6V，3W”的燈泡L1、“6V，6W”的燈泡L2與理想電壓表和理想電流表連接成如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路，其中電源電動(dòng)勢E＝9V。圖乙是通過兩個(gè)燈泡的電流隨兩端電壓變化的曲線。當(dāng)其中一個(gè)燈泡正常發(fā)光時(shí)（）A．電流表的示數(shù)為1AB．電壓表的示數(shù)約為6VC．電路輸出功率為4WD．電源內(nèi)阻為1Ω【答案】C【詳解】A．燈泡L1的額定電流為I1＝＝0.5A燈泡L2的額定電流為I2＝＝1A由于電路中只有一個(gè)燈泡正常發(fā)光，故電路中的電流為0.5A，即電流表的示數(shù)為0.5A，A錯(cuò)誤；B．由題圖甲知，電壓表測燈泡L2兩端的電壓，由題圖乙可知，A為燈泡L2的I—U圖像，則電壓表的示數(shù)為2V，B錯(cuò)誤；C．電路的輸出功率P＝I（U1＋U2）＝0.5A×（6V＋2V）＝4WC正確；D．電源的內(nèi)電壓為U＝E－（U1＋U2）＝9V－（6V＋2V)＝1V由歐姆定律的推導(dǎo)式得，電源內(nèi)阻為r＝D錯(cuò)誤。故選C。【模型演練4】（2023·全國·高三專題練習(xí)）如圖所示電路中，電源電動(dòng)勢，內(nèi)阻，定值電阻，，；滑動(dòng)變阻器的取值范圍為。閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使取不同的阻值接入電路，則下列說法正確的是（）A．時(shí)，定值電阻消耗的功率最大，為B．時(shí)，電源內(nèi)阻消耗的功率最小，為C．時(shí)，消耗的功率最大，為D．時(shí)，電源的效率最高，為90％【答案】C【詳解】A．時(shí)，外電阻最小，總電流最大，則定值電阻消耗的功率最大，此時(shí)并聯(lián)部分的總阻值為由閉合電路歐姆定律得干路電流為則定值電阻消耗的功率為故A錯(cuò)誤；B．當(dāng)電源內(nèi)阻消耗的功率最小時(shí)，由知此時(shí)電路中的總電流最小，對(duì)應(yīng)的外電阻最大，故當(dāng)時(shí)，總的外電阻并未達(dá)最大值，故B錯(cuò)誤；C．為求滑動(dòng)變阻器消耗的最大功率，可對(duì)原電路進(jìn)行如下圖所示的等效變換。易知，等效電源的等效電動(dòng)勢，等效內(nèi)阻，故當(dāng)時(shí)，消耗的功率最大，且為故C正確；D．當(dāng)時(shí)，總的外電阻最大。由于電源效率為顯然，當(dāng)總的外電阻R最大時(shí)，取最大值，當(dāng)時(shí)，總的外電阻為此時(shí)最大，且為故D錯(cuò)誤。故選C。【模型演練5】．（2023·江蘇常州·江蘇省前黃高級(jí)中學(xué)?？级＃┤鐖D甲所示為一個(gè)超聲波加濕器，如圖乙所示為其內(nèi)部濕度監(jiān)測裝置的簡化電路圖。已知電源電壓為，定值電阻的阻值為，電流表的量程為，電壓表的量程為，濕敏電阻R的阻值隨濕度變化的關(guān)系圖像如圖丙所示，其阻值最大為（圖中未畫出）。則在電路安全工作的前提下，下列說法正確的是（）A．濕敏電阻R的電流最小值為 B．定值電阻R0的電功率范圍為C．電路消耗的總功率最大值為 D．此裝置能監(jiān)測的濕度范圍為【答案】B【詳解】電路允許R的阻值最大時(shí)，電路中的電流最小，R兩端的最大電壓為兩端的電壓為電路中的最小電流為的最小電功率為R允許的最大阻值為由乙可知，此裝置可監(jiān)測的最大溫度為電路允許的阻值最小時(shí)，電路中的電流最大為兩端的電壓為的最大電功率為電路消耗的最大總功率為R兩端的電壓為R允許的最小阻值為由乙可知，此裝置可監(jiān)測的最小溫度為綜上可知A．濕敏電阻的電流最小值為100mA，故A錯(cuò)誤；B．定值電阻的電功率范圍為，故B正確；C．電路消耗的總功率最大值為2.4W，故C錯(cuò)誤；D．此裝置能監(jiān)測的濕度范圍為，故D錯(cuò)誤。故選B?！灸Ｐ脱菥?】．（2023·全國·高三專題練習(xí)）如圖所示電路，電源電動(dòng)勢為E，內(nèi)阻為r。閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，電壓表示數(shù)為U、電流表示數(shù)為I。電源的總功率P與電壓U、電流I的關(guān)系正確的是（）A．B． C．D．【答案】B【詳解】AB．由閉合電路歐姆定律有化簡得則電源的總功率為若U是自變量，則電源的總功率P與電壓U是線性關(guān)系，A錯(cuò)誤，B正確；CD．若I是自變量，則電源的總功率P與電壓滿足即電源的總功率P與電流I是正比例關(guān)系，故CD錯(cuò)誤。故選B。五．電路故障的分析模型電路故障一般是短路或斷路，常見的情況有導(dǎo)線斷芯、燈泡斷絲、燈座短路、電阻器內(nèi)部斷路、接觸不良等，檢查故障的基本方法有兩種。(1)電壓表檢測若電壓表示數(shù)等于電源電壓，說明電路中有電流通過電壓表，電路為通路(電壓表作為一個(gè)大電阻把開關(guān)和電源接通了)，則開關(guān)S和導(dǎo)線不斷路，燈L斷路即故障所在。(2)假設(shè)法已知電路發(fā)生某種故障，尋找故障發(fā)生位置時(shí)，可將整個(gè)電路劃分為若干部分，然后逐一假設(shè)某部分電路發(fā)生故障，運(yùn)用歐姆定律進(jìn)行正向推理。推理結(jié)果若與題述物理現(xiàn)象不符合，則故障不是發(fā)生在這部分電路，若推理結(jié)果與題述物理現(xiàn)象符合，則故障可能發(fā)生在這部分電路。直到找出發(fā)生故障的全部可能為止，亦稱排除法?！灸Ｐ脱菥?】（2023春·北京順義·高三統(tǒng)考階段練習(xí)）連接如圖所示的電路，閉合電鍵S后，從a向b移動(dòng)滑動(dòng)變阻器R的滑片，發(fā)現(xiàn)“小燈泡一直不發(fā)光，電壓表的示數(shù)逐漸增大”，電路的故障可能為（）A．小燈泡短路 B．小燈泡斷路C．電流表斷路 D．滑動(dòng)變阻器短路【答案】B【詳解】A．小燈泡短路，小燈泡不發(fā)光，電壓表示數(shù)一直為零，故A錯(cuò)誤；B．小燈泡斷路，小燈泡不發(fā)光，電流表與電壓表串聯(lián)，隨著滑片從a向b移動(dòng)，電壓表示數(shù)逐漸增大，故B正確；C．電流表斷路，小燈泡不發(fā)光，電壓表示數(shù)一直為零，故C錯(cuò)誤；D．滑動(dòng)變阻器短路，小燈泡不發(fā)光，電壓表示數(shù)一直為零，故D錯(cuò)誤。故選B?！灸Ｐ脱菥?】．（2023·北京通州·高三統(tǒng)考期末）在如圖所示的電路中，干電池、開關(guān)和額定電壓為1.5V的燈泡組成串聯(lián)電路。當(dāng)閉合開關(guān)時(shí)，發(fā)現(xiàn)燈泡不發(fā)光。為了檢驗(yàn)故障，某同學(xué)在開關(guān)閉合的情況下，用多用電表的電壓擋對(duì)電路進(jìn)行檢測。檢測結(jié)果如下表所示，已知電路僅有一處故障，由此做出的判斷中正確的是（）測試點(diǎn)A、CA、DA、EA、F多用表示數(shù)00約1.5V約1.5VA．D、E間導(dǎo)線斷路 B．B、F間導(dǎo)線斷路 C．燈泡斷路 D．A、C間導(dǎo)線斷路【答案】A【詳解】A．若D、E間導(dǎo)線斷路，則D點(diǎn)電勢與A點(diǎn)電勢相等，E點(diǎn)電勢與B點(diǎn)電勢相等，A、D間電壓應(yīng)為0，A、E間電壓應(yīng)為1.5V，故A正確；B．若F、B間導(dǎo)線斷路，則F點(diǎn)電勢與A點(diǎn)電勢相等，A、F間電壓應(yīng)為0，故B錯(cuò)誤；C．若燈泡斷路，則E點(diǎn)電勢與A點(diǎn)電勢相等，F(xiàn)點(diǎn)電勢與B點(diǎn)電勢相等，A、E間電壓應(yīng)為0，A、F間電壓應(yīng)為1.5V，故C錯(cuò)誤；D．若A、C間導(dǎo)線斷路，則C點(diǎn)電勢與B點(diǎn)電勢相等，A、C間電壓應(yīng)為1.5V，故D錯(cuò)誤。故選A?！灸Ｐ脱菥?】．（2023·山東濟(jì)南·高三濟(jì)南市歷城第二中學(xué)?？茧A段練習(xí)）如圖所示的電路中，閉合電鍵，燈L1、L2正常發(fā)光，由于電路出現(xiàn)故障，突然發(fā)現(xiàn)燈L1變亮，燈L2變暗，電流表的讀數(shù)變小，根據(jù)分析，發(fā)生的故障可能是（）A．R1斷路 B．R2斷路 C．R3短路 D．R4短路【答案】A【詳解】A．若R1斷路，則電路中總電阻增大，則總電流減小；電流表A及L2均應(yīng)變暗；由右側(cè)部分總電阻沒有變，則右側(cè)分壓將減小，則L1兩端的電壓將增大，則燈泡L1將變亮；故A正確；B．若R2斷路，則電路中電阻增大；則電路中的電流減小，則可知L1應(yīng)變暗，故B錯(cuò)誤；C．若R3短路，則R2被短路，則電路中總電阻將減小，則電路中電流增大，則L1變亮，兩端的電壓增大；則L2兩端電壓減小，則L2變暗；同時(shí)R4路中電阻減小，則電流表示數(shù)也將增大；故C錯(cuò)誤；D．若R4短路，則電路中總電阻減小，電路中電流增大；L1變亮；L2兩端的電壓減小，故L2變暗；而電流表所在支路，電阻減小，則電流增大；故A的示數(shù)增大；故D錯(cuò)誤。故選A?！灸Ｐ脱菥?】（2023·全國·模擬預(yù)測）在如圖所示的電路中，開關(guān)閉合后，由于電阻元件發(fā)生短路或斷路故障，電壓表和電流表的讀數(shù)都增大，則肯定出現(xiàn)了下列哪種故障（）A．短路 B．短路 C．短路 D．?dāng)嗦贰敬鸢浮緼【詳解】A．若短路，接入電阻減小，根據(jù)串反并同，電壓表和電流表的讀數(shù)都增大，A正確；B．若短路，接入電阻減小，根據(jù)串反并同，電壓表讀數(shù)增大，電流