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2024 年高考物理一轮大单元综合复习导学练
专题50 闭合电路的功率问题、电路动态分析、含容电路、故障分析
导练目标
导练内容
目标1
闭合电路的功率问题
目标2
电路动态分析
目标3
含容电路
目标4
故障分析
【知识导学与典例导练】
一、闭合电路的功率问题
1．闭合电路的功率和效率
电源总功率
任意电路：P 总＝EI＝P 出＋P 内
纯电阻电路：P 总＝I2(R＋r)＝
电源内部
消耗的功率
P 内＝I2r＝P 总－P 出
电源的
输出功率
任意电路：P 出＝UI＝P 总－P 内
纯电阻电路：P 出＝I2R＝
P 出与外电阻
R 的关系
电源的效率
任意电路：η＝×100%＝×100%
纯电阻电路：η＝×100%
2．输出功率与外电阻的关系
由P 出与外电阻R 的关系图像可知：
(1)当R＝r 时，电源的输出功率最大为Pm＝。
(2)当R＞r 时，随着R 的增大输出功率越来越小。
(3)当R＜r 时，随着R 的增大输出功率越来越大。
1
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(4)当P 出＜Pm时，每个输出功率对应两个外电阻R1和R2，且R1R2＝r2。
【例1】如图，直线 A 为某电源的 U-I 图线，曲线 B 为某小灯泡 D1的 U-I 图线的一部分，用该电源和
小灯泡 D1组成闭合电路时，灯泡 D1恰好能正常发光，则下列说法中正确的是（ ）
A．此电源的内阻为
Ω
B．灯泡 D1 的额定电压为 3V，功率为 6W
C．电源的效率为 75%
D．把灯泡 D1换成阻值为 1Ω 的定值电阻，电源的输出功率将变大
【答案】BCD
【详解】A．根据
由图线A 读出电源的电动势为E=4V 图A 的斜率绝对值大小表示电源的内阻，
则
故A 错误；
B．灯泡与电源连接时，灯泡 D1 恰好能正常发光，A、B 两图线的交点表示灯泡的工作状态，则知其电压
U=3V，I=2A，则灯泡D1的额定电压为3V，功率为
故B 正确；
C．电源的效率为
故C 正确；
D．灯泡正常发光时的电阻为
把小灯泡D1换成一个R=1Ω 的定值电阻，即外电阻由1.5Ω 变为
1Ω，更接近内阻r=0.5Ω，所以电源的输出功率变大，故D 正确。故选BCD。
二、电路动态分析
常规电路动态分析的三种方法
1．程序法
2．结论法
用口诀表述为“串反并同”：
(1)所谓“串反”，即某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、消耗的电功
率都将减小，反之则增大。
2
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(2)所谓“并同”，即某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、消耗的电功
率都将增大，反之则减小。
3．极限法
因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端，让电阻最大或
电阻为零进行讨论。
【例2】如图所示的电路中，电源内阻不可忽略。开关S 闭合后，在滑动变阻器
的滑片向上滑动的过程
中，下列说法正确的是（ ）
A．电压表与电流表的示数都增大
B．电压表示数与电流表示数的比值变大
C．电压表示数变化量大小与电流表示数变化量大小之比变大
D．电阻
所消耗的电功率减小
【答案】B
【详解】A．开关S 闭合后，根据“串反并同”法判断可知，在滑动变阻器
的滑片向上滑动的过程中，
滑动变阻器接入电路中的电阻增大，电流表与之间接串联示数减小，电压表与之间接并联示数增大，A 错
误；
B．电压表示数与电流表示数的比值为外电路总阻值，滑动变阻器接入电路中的电阻增大，外电路总阻值
变大，则
变大，B 正确；
C．电压表示数变化量大小与电流表示数变化量大小之比为电源内阻，所以不变，C 错误；
D．根据“串反并同”法判断可知，
与
并联，滑动变阻器接入电路中的电阻增大，电阻两端电压增大，
所以
所消耗的电功率增大， D 错误。故选B。
三、含容电路
3
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含电容器电路的分析是一个难点,电路中出现电容器，学生往往难以确定电容器与电路的串、并联关系
及电压关系等，给分析解决问题带来很大的障碍。
1.电路的简化：不分析电容器的充、放电过程时，把电容器所在的电路视为断路，简化电路时可以去掉，
求电荷量时再在相应位置补上。
2.电路稳定时电容器的处理方法：电路稳定后，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导
线，,即电阻不起降低电压的作用，电容器两端的电压与其并联用电器两端电压相等。
3.电压变化带来的电容器变化：电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充、放电。若电容器两端电
压升高,电容器将充电；若电容器两端电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电，可由ΔQ=C·ΔU 计算
电容器上电荷量的变化量。
4.含容电路动态分析的三个步骤：
第一步
理清电路的串、并联关系
第二步
确定电容器两极板间的电压。在电容器充电和放电的过程中，欧姆定律等电路规律不适
用，但对于充电或放电完毕的电路，电容器的存在与否不再影响原电路，电容器接在某一
支路两端，可根据欧姆定律及串、并联规律求解该支路两端的电压U
第三步
分析电容器所带的电荷量。针对某一状态，根据Q＝CU，由电容器两端的电压U 求电容器
所带的电荷量Q，由电路规律分析两极板电势的高低，高电势板带正电，低电势板带负电
【例3】如图所示的电路中，电源电动势为12V，内阻为
。四个电阻的阻值已在图中标出，电容器的电
容
。闭合开关
、
，电路稳定后，则（ ）
A．电源的输出功率为12W
B．电容器所带电荷量为
C．断开开关
，稳定后电容器上极板所带电荷量与断开前相比的变化量为
D．断开开关
，电源的输出功率增大
4
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【答案】BC
【详解】A．外电阻为
根据欧姆定律可知
则电源的总功率为
输出功率
故A 错误；
B．选电源负极为0 势点，则电容器下极板的电势为
上极板的电势为
则ab 间的绝对值电压为
电容器电荷量为
故B 正确；
CD．断开开关
，外电阻为
由于闭合前外电阻
内阻
则断开开关后，外
电阻阻值远离电源内阻，则电源的输出功率减小，稳定后电路电流为
电容器的电压
电容器上极板所带电荷量与断开前相比的变化量为
故C 正确，D 错误。故选BC。
四、故障分析
1．电路故障一般是短路或断路，其特点如下：
(1)短路状态的特点：有电流通过电路而两端电压为零。
(2)断路状态的特点：电源路端电压不为零而电流为零。
2．利用电流表、电压表判断电路故障的方法
常见故障
故障解读
原因分析
正常
无示数
“电流表示数正常”表明电流表所
在电路为通路，“电压表无示数”
表明无电流通过电压表
故障原因可能是：
a．电压表损坏；
b．电压表接触不良；
c．与电压表并联的用电器短路
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正常
无示数
“电压表有示数”表明电压表有电
流通过，“电流表无示数”说明没
有或几乎没有电流流过电流表
故障原因可能是：
a．电流表短路；
b．和电压表并联的用电器断路
均无示数
“两表均无示数”表明无电流通过
两表
除了两表同时被短路外，可能是干路
断路导致无电流
【例4】如图所示，
闭合后，两个灯泡均发光，但过一段时间之后两灯都熄灭，电流表的示数为零。用
电压表测
两端电压，电压表的示数近似于电源电压，该电路的故障可能是（ ）
A．电流表坏了或未接好
B．
的灯丝烧断或灯座与灯泡没接触
C．
和
的灯丝都被烧断
D．
的灯丝被烧断或没接好
【答案】B
【详解】由“两灯都熄灭，电流表的示数为零”可判断出电路故障为断路；由用电压表测
两端电压，
电压表的示数近似于电源电压，可判断出故障为：
的灯丝烧断或灯座与灯泡没接触。故选B。
【综合提升专练】
1．小怀同学希望利用电学方法对长度进行测量，电路图如下，其中电源电动势为6V，内阻为1，电流表
量程为
，内阻为1，有一长方体导体材料R，x、y、z 方向上棱长分别为dcm、2cm、1cm，先将R
沿x 轴方向接入电路，电流表示数1A，再将R 沿y 轴方向接入电路，电流表示数2A，则下列说法正确的是
（ ）
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A．
B．沿x、y、z 三个方向接入R，电源效率最大约为
C．沿x、y、z 三个方向接入R，电流表示数均不会超量程
D．沿x、y、z 三个方向接入R，R 的功率最小为2W
【答案】C
【详解】AC．由闭合电路欧姆定律有
代入数据，沿x 轴方向时
，则有
沿y 轴方向时
，则有
根据电阻定律
带入数据可得
沿z 轴方向时
由闭合电路欧姆定律
代入数据可得沿z 轴方向时
故A 错误，C 正确；
B．由题意可知路端电压最大为沿x 轴接入电路时
根据
故B 错误；
D．根据
可得，沿x 轴方向时
沿y 轴方向时
沿z 轴方向时
故D 错误。
故选C。
2．外电路为纯电阻的情况下，电源输出功率
随路端电压
变化的函数关系如图所示，则有（ ）
A．电源电动势为
，内阻为
B．路端电压为
时，电源输出功率为
C．外电阻的阻值为
时，电源效率为75％
D．外电阻分别为
与
时，电源输出功率相同
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【答案】C
【详解】A．根据
有图像可知，当
时，
，有
当
时，
，有
解得
；
故A 项错误；
B．根据之前的分析有
可知，当路端电压为4V 时，电源输出功率为8W，B 项错误；
C．滑动变阻器的阻值为
时，有
故C 项正确；
D．外电阻为
时，路端电压为
电源输出功率为
外电阻为
时，路端电压为
电源输出功率为
故D 项错误。故选C。
3．如图所示，电源电动势E=12V，内阻r=3Ω，甲图中R0=1Ω，乙图中额定输出功率P0=2W 的直流电动机
绕阻R0′=1Ω。当调节滑动变阻器R1时，可使甲电路输出功率最大；调节R2时可使乙电路输出功率最大，且
此时电动机刚好正常工作。则（ ）
A．R1=0Ω
B．R1=1.5Ω
C．R2=1.5Ω
D．R2=2Ω
【答案】C
【详解】当电路的外电阻等于内阻时，电路的输出功率最大，所以甲图
对于乙图，
输出的功率最大时，电动机的额定功率
电路中电流为I，所以
根据数学知识可知当
时函数有最大值，即
电动机的电压为3V，内阻的电压
，R2两端电压为3V，所以电阻
为
故C 正确，ABD 错误。故选C。
4．如图所示电路，电源的内电阻不能忽略。现闭合开关 S，电压表有确定示数，调节可变电阻 R 的阻值，
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电压表的示数增大ΔU。下列判断正确的是（ ）
A．可变电阻R 被调到较小的阻值
B．电阻R2两端的电压减小，减小量等于ΔU
C．通过电阻R2的电流减小，减小量小于
D．路端电压增大，增大量等于ΔU
【答案】C
【详解】A．调节可变电阻 R 的阻值，电压表的示数增大，可知R 与R1并联后的电阻增大，可变电阻R 增
大，因此可变电阻R 被调到较大的阻值，A 错误；
BC．可变电阻R 增大，则有外电路的电阻增大，由闭合电路欧姆定律可知，干路中电流减小，电阻R2两端
的电压减小，路端电压增大，路端电压等于外电路的总电压，因此电阻R2两端的电压减小量小于ΔU，可
知通过电阻R2的电流减小，减小量小于
，B 错误，C 正确；
D．由于电阻R2两端的电压减小，因此路端电压增大，增大量小于ΔU，D 错误。故选C。
5．如图甲所示，两个电压表均视为理想电表，电阻
为压敏电阻（阻值随所受压力的增大而减小，用柔
软的导线与其他电学元件相连且导线足够长），在其受压面上固定一物块。如图乙所示，一半圆柱的工件
固定在实验桌面上，A 为半圆水平直径的端点，B 为半圆的最高点。闭合电键S，将物块和压敏电阻一起置
于圆柱表面上，用方向始终沿圆弧的切线方向的力F 推物块，使物块和压敏电阻由A 点缓慢移动到B 点，
在此过程中，电压表
的示数改变量大小为
，电压表
的示数改变量大小为
，
、
分别是电
压表
、
示数。下列说法正确的是（ ）
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A．电压表
的示数
变小
B．电压表
的示数
变小
C．
一定小于
D．
消耗的电功率逐渐减小
【答案】B
【详解】AB．物块和压敏电阻由A 点缓慢移动到B 点，物块对压敏电阻的压力逐渐增大，压敏电阻
的阻
值逐渐减小，根据“串反并同”可知电压表
的示数增大，电压表
的示数减小，故A 错误，B 正确；
C．根据串联并联电路特点可知
，可以判断
和
的大小关系，无法判断
和
的
大小关系，故C 错误；
D．通过
的电流增大，
两端的电压减小，由于内、外电阻关系未知，所以无法判断
消耗电功率的变
化，故D 错误。故选B。
6．某物理实验兴趣小组利用如图所示电路研究电压的变化
与电流的变化
的关系，电流表、电压表
均为理想电表，D 为理想二极管，C 为电容器，
为定值电阻。闭合开关S 至电路稳定后，将滑动变阻器
的滑片P 向左移动一小段距离，待电路稳定后发现电压表
的示数变化量大小为
，电压表
的示数变
化量大小为
，电流表A 的示数变化量大小为
，则下列判断正确的是（ ）
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A．
的值等于
B．
大于
C．电源输出功率先增大后减小
D．滑片向左移动的过程中，电容器所带电荷量减少
【答案】B
【详解】A．滑动变阻器的滑片P 向左移动一小段距离，滑动变阻器接入电路的电阻变大，电路总电流减
小，电阻R1两端电压和电源内电压之和UR1+Ur减小，根据电路电压关系可知，电压表V1的示数U1增大，
且
所以
故A 错误；
B．电压表V2的示数变化量大小为
所以
所以
大于
，故B 正确；
C．因为不清楚电源内阻与外电阻关系，无法判断电源输出功率变化，故C 错误；
D．滑片向左移动的过程中，UR1减小，电容器放电，但因为二极管存在无法放电，所以电容器所带电荷量
不变，故D 错误。故选B。
7．如图所示，电路中电源电动势为E、内阻为r，R1为滑动变阻器，R2为定值电阻。开关S 闭合后，平行
金属板中的带电液滴处于静止状态，电流表和电压表均为理想电表。当滑动变阻器滑片P 向a 端滑动过程
中，下列说法正确的是（ ）
A．电流表A1的示数减小
B．电流表A2的示数减小
C．电压表的示数先减小后增大
D．油滴向上运动
【答案】D
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【详解】AC．设滑动变阻器上端的阻值为
，外电路的阻值为
当滑动变阻器滑片P 向a 端滑动过程中，
增大，外电路的阻值
减小，根据闭合电路的欧姆定律，总
电流I 增大，电流表A 的示数增大，内电压增大，路端电压减小，电压表的示数减小，故AC 错误；
BD．根据串联分压，滑动变阻器的上端和
的并联总电阻增大．则并联这部分电阻所加电压
增大，油
滴所受电场力增大，油滴向上运动，再根据
可知电流表A 的示数增大，故B 错误、D 正确。故选
D。
8．在如图所示的电路中，灯泡A 和灯泡B 原来都是正常发光的。现在突然发现灯泡A 比原来变暗了些，
灯泡B 比原来变亮了些，则电路中出现的故障可能是（ ）
A．R3断路
B．R1短路
C．R2断路
D．R1、R2同时短路
【答案】C
【详解】A．若R3断路，外电阻增大，路端电压U 增大，A、B 两灯的电压和电流均增大，两灯均变亮，故
A 错误；
B．若R1短路，外电阻减小，总电流增大，路端电压减小，通过R3的电流减小，则通过A 灯的电流增大，
A 灯变亮。B 灯的电流增大，B 灯变亮，故B 错误；
C．R2断路，外电阻增大，路端电压U 增大，干路电流I 减小，R3电流I3增大，则通过A 的电流IA=I-I3
减小，A 灯变暗。B 灯电压UB=U-IA（RA+R1）增大，B 灯变亮，故C 正确；
D．R2短路，B 灯被短路了，将会不亮，故D 错误。故选C。
9．如图所示的电路中，电路正常工作时，表V1、V2、A 的示数分别为220V、110V、0.2A，突然发现当表
V1和V2的示数都是220V 而表A 示数为0，则电路中出现故障的是（ ）
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A．L1和L2同时断路
B．出故障的是L2，且L2短路
C．出故障的是L2，且L2断路
D．出故障的是L1，且L1断路
【答案】C
【详解】由于电压表示数不为0，则从电压表正极到电源的正极部分电路及从电压表负极到电源的负极部
分电路都是通路，即这部分电路没有故障，但是电流表没有示数，则电路中有部分电路断路发，所以出故
障的是与电压V2并联的L2，且L2断路。
故选C。
10．2023 年2 月，科创数据研究中心（SMDC）对某品牌最新款新能源汽车内的直流蓄电池进行测试，如
图甲所示。测试过程中系统输出的
图像如图乙所示，其中P 为直流电源的输出功率，I 为总电流，
下列说法正确的是（ ）
A．该蓄电池的电动势为 12 V
B．该蓄电池的内阻为 1Ω
C．该蓄电池的最大输出功率为70 W
D．该蓄电池的短路电流为24 A
【答案】AD
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【详解】AB．蓄电池的输出功率为
变形得
结合图像可得
；
故A 正确，B 错误；
C．由
可知当
最大输出功率为
故C 错误；
D．该蓄电池的短路电流为
故D 正确。故选AD。
11．如图，某实验小组的同学通过实验作出一个电源的路端电压U 与电流I 的图像（直线），以及一只
“2.4V，1W”的小灯泡的伏安特性曲线。他们将这只灯光作为负载与电源连接为闭合电路。正确的是（
）
A．电源的电动势约为3.0V
B．电源的内阻约为0.12Ω
C．小灯泡能正常发光
D．小灯泡消耗的功率约为0.22W
【答案】AD
【详解】AB．根据闭合电路欧姆定律可得
解得图中电源的
图像可知，电源的电动势约为
电源的内阻约为
故A 正确，B 错误；
CD．两图线的交点意义是，将这只灯光作为负载与电源连接为闭合电路时，小灯泡的实际电压和电流，由
图可知，
，
，则小灯泡不能正常发光，小灯泡消耗的功率为
故C 错误，D 正确。故选AD。
12．药物生产车间需要严格控制室内温度范围，尽量保证较小的温度波动。如图是某监控温度波动的报警
原理图，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，当报警器两端的电压变化量超出设定值时，报警器就会自
动报警。下列说法正确的是（ ）
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A．温度升高，报警器两端电压减小
B．温度降低，热敏电阻的热功率一定增大
C．滑动变阻器取值大，报警器不容易报警
D．滑动变阻器取值与报警器是否容易报警无关
【答案】AC
【详解】A．温度升高，热敏电阻的阻值减小，总电流增大，内电压增大，根据闭合电路的规律可知，报
警器两端电压减小，A 正确；
B．温度降低，热敏电阻的阻值增大，根据闭合电路的规律可知，通过热敏电阻的电流减小，由P = I2R 热
敏电阻的热功率不一定增大，B 错误；
CD．若滑动变阻器接入电路的阻值大，则热敏电阻的阻值变化一定时，报警器两端的电压变化量小，不容
易报警，C 正确，D 错误。故选AC。
13．如图所示电路，定值电阻
，
，电源电动势为E，内阻为r，a 为滑动变阻器的中点。
闭合开关后，滑片由a 滑到b 的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．R2消耗的电功率增大
B．R1消耗的电功率增大
C．电源的输出功率逐渐增大
D．电源的效率逐渐增大
【答案】BC
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【详解】ABD．由电路图可知，滑片由a 滑到b 的过程中外电路的总电阻减小，则干路电流增大，则
两
端的电压增大，由闭合电路欧姆定律
可知路端电压减小，则
两端的电压减小，则流过
的电
流减小，根据
可知R2消耗的电功率减小，总电流增大，则流过
的电流增大，根据
可知
R1消耗的电功率增大，电源的效率
可知电源效率减小，故B 正确，AD 错误；
C．由电路图可知，滑片由a 滑到b 的过程中，外部电阻总电阻由大于变化到，当外电阻等于电源内阻
时，电源的输出功率最大，可知滑片由a 滑到b 的过程中，滑片由a 滑到b 的过程中，电源的输出功率逐
渐增大，故C 正确。故选BC。
14．在如图所示的电路中，闭合开关
，当滑动变阻器的滑动触头
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
、
、
和
表示，电表示数变化量的大小分别用
、
、
和
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】ACD
【详解】A．R1是定值电阻，有
都不变，故A 正确；
BC．当滑动变阻器的滑动触头P 向下滑动时，R2变大，R2是可变电阻，有
所以
变大，根据闭合
电路欧姆定律得
则
不变，故B 错误，C 正确；
16
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D．根据欧姆定律得
，R1不变，R2变大，可知
变大，又根据闭合电路欧姆定律得
则知
保持不变，故D 正确。故选ACD。
15．如图所示的电路中，电源电动势为
，内阻
，电阻
，电阻
，电阻
，
滑动变阻器
接入电路的阻值为
，电容器的电容
，电阻
与电容器间的导线记为d，单刀双
掷开关
与触点连接，下列说法正确的是（ ）
A．如果仅将
的滑片向上滑动，
消耗的功率减少
B．如果仅将
的滑片向上滑动，电源的输出功率增加
C．如果仅将
的滑片向上滑动，电容器两极板间的电势差减小
D．若仅将开关
由触点拨向触点
，流过导线d 的横截面的电荷量为
【答案】BD
【详解】A．如果仅将
的滑片向上滑动，接入电路电阻变小，根据闭合电路欧姆定律可知
则电流变大，所以
消耗的功率
变大，A 错误；
B．电源输出功率和外电阻关系图像如图所示
由题中已知数据可知在滑动变阻器滑片向上滑动过程中外电阻始终大于内阻，由图像可知当外电阻减小时，
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电源输出功率增加，B 正确；
C．电容器两端的电压为
故电容器两极板间的电势差变大，C 错误；
D．开关与触点接通
电容器两端电压
开关与触点
接通
电容器两端电压
但电容器两极板电性发生改变，所以流过导线
的横
截面的电荷量
，D 正确。故选BD。
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