1. 3年真題考點(diǎn)分布
2. 命題規(guī)律及備考策略
【命題規(guī)律】近3年新高考卷對(duì)于本節(jié)內(nèi)容考查共計(jì)28次,主要考查:
電路的動(dòng)態(tài)分析;
電路的故障分析;
含容電路分析;
【備考策略】掌握電路的動(dòng)態(tài)分析的兩種基本思路;理解電路故障分析方法和解決實(shí)際問(wèn)題;學(xué)會(huì)含容電路的處理的基本思路和方法
【命題預(yù)測(cè)】本節(jié)內(nèi)容在各省高考題中,單獨(dú)出現(xiàn)的概率不大,往往是和其他板塊知識(shí)以綜合題的形式出現(xiàn),在實(shí)驗(yàn)題中,常以故障分析的情況出現(xiàn)。2024年考生對(duì)于本節(jié)內(nèi)容的復(fù)習(xí)不要花過(guò)多的時(shí)間,掌握較簡(jiǎn)單的動(dòng)態(tài)分析和故障分析的方法即可,不用過(guò)多的深入研究。更多課件 教案 視頻 等優(yōu)質(zhì)滋源請(qǐng) 家 威杏 MXSJ663
考法1 電路的動(dòng)態(tài)分析
1.解決電路動(dòng)態(tài)變化的基本思路
(1)“先總后分”——先判斷總電阻和總電流如何變化.
(2)“先干后支”——先分析干路部分,再分析支路部分.
(3)“先定后變”——先分析定值電阻所在支路,再分析阻值變化的支路.
2.電路動(dòng)態(tài)分析的方法
(1)程序法:基本思路是“部分→整體→部分”.即

(2)極限法:因滑動(dòng)變阻器滑片滑動(dòng)引起的電路變化問(wèn)題,可將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端分別滑至兩個(gè)極端去討論.
(3)串反并同法:“串反”是指某一電阻增大(或減小)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(或增大).“并同”是指某一電阻增大(或減小)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(或減小).
3.分析含容電路應(yīng)注意的兩點(diǎn)
(1)電路穩(wěn)定后,電容器所在支路電阻無(wú)電壓降,因此電容器兩極板間的電壓就等于該支路兩端的電壓.在電路穩(wěn)定后,與電容器串聯(lián)的電阻阻值變化,不影響電路中其他電表示數(shù)和燈泡亮度.
(2)電路中的電流、電壓變化時(shí),將會(huì)引起電容器的充、放電.如果電容器兩端電壓升高,電容器將充電,電荷量增大;如果電容器兩端電壓降低,電容器將通過(guò)與它連接的電路放電,電荷量減?。?br>角度1:局部→整體→局部:分析動(dòng)態(tài)電路
【典例1】(2023秋·廣東·高三廣州市真光中學(xué)校聯(lián)考開(kāi)學(xué)考試)如圖所示,電源的電動(dòng)勢(shì)E恒定不變且內(nèi)阻r不可忽略,、和都是定值電阻,R是滑動(dòng)變阻器,電壓表、電壓表和電流表A都是理想電表。閉合開(kāi)關(guān)S,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片由圖示位置向左緩慢移動(dòng)時(shí),下列說(shuō)法正確的是( )

A.電壓表、電壓表和電流表A的示數(shù)均減小
B.電壓表和電壓表的示數(shù)減小,電流表A的示數(shù)增大
C.電壓表的示數(shù)減小,電流表A和電壓表的示數(shù)增大
D.電壓表的示數(shù)減小,電流表A和電壓表的示數(shù)增大
【答案】B
【詳解】滑動(dòng)變阻器R的滑片向左移動(dòng),R的阻值減小,回路的總電阻減小,根據(jù)閉合電路歐姆定律知干路的總電流增大,由,可知路端電壓減小,故電壓表的示數(shù)減??;根據(jù)部分電路歐姆定律,通過(guò)電阻的電流減小,流經(jīng)滑動(dòng)變阻器R所在支路的電流增大,由分流原理知電流表A的示數(shù)增大;路端電壓減小,電阻兩端的電壓增大,故電壓表的示數(shù)減小。
故選B。
角度2:根據(jù)“串反并同”分析動(dòng)態(tài)電路
【典例2】(2023·重慶·校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè))2022年8月,重慶持續(xù)高溫,多地發(fā)生火災(zāi)。為預(yù)防火災(zāi),某學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)安裝如圖所示的簡(jiǎn)易火災(zāi)報(bào)警器,其中R0為定值電阻,RT為熱敏電阻(其阻值隨溫度升高而減小)。當(dāng)熱敏電阻RT所在處出現(xiàn)火情時(shí),電流表示數(shù)I和電壓表示數(shù)U的變化情況是( )

A.I和U均減小B.I和U均增大
C.I增大,U減小D.I減小,U增大
【答案】B
【詳解】由“串反并同”的方法可知,熱敏電阻RT所在處出現(xiàn)火情時(shí),熱敏電阻的阻值減小,電壓表的示數(shù)將變大,電流表的示數(shù)也將變大。
故選B。
電路動(dòng)態(tài)分析的兩個(gè)結(jié)論
(1)判定總電阻變化情況的規(guī)律
①當(dāng)外電路的任何一個(gè)電阻增大(或減小)時(shí),電路的總電阻一定增大(或減小).
②若開(kāi)關(guān)的通、斷使串聯(lián)的用電器增多時(shí),電路的總電阻增大;若開(kāi)關(guān)的通、斷使并聯(lián)的支路增多時(shí),電路的總電阻減小.
(2)“串反并同”
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.
【變式1】(2023·重慶合川·統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè))在如圖所示的電路中,當(dāng)閉合開(kāi)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(shì)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(guò)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(shì)能減小,故D錯(cuò)誤。
故選C。
【變式2】(2023·山東濟(jì)南·濟(jì)南市歷城第二中學(xué)??家荒#┰趫D甲所示的交流電路中,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為2:1,電阻,為滑動(dòng)變阻器。電源電壓u隨時(shí)間t按正弦規(guī)律變化如圖乙所示,則下列說(shuō)法正確的是( )
A.滑片P向下移動(dòng)時(shí),電流表示數(shù)增大B.滑片P向上移動(dòng)時(shí),電阻的電流增大
C.當(dāng)時(shí),電流表的示數(shù)為2AD.當(dāng)時(shí),電源的輸出功率為32W
【答案】C
【詳解】A.等效電路如圖所示
當(dāng)滑片P向下移動(dòng)時(shí),導(dǎo)致滑動(dòng)變阻器阻值減小,則等效電阻阻值減小,則等效電阻分壓減小,根據(jù)變壓器原理可知,副線圈兩端電壓減小,即電阻兩端電壓減小,根據(jù)歐姆定律可知,電流表示數(shù)減小,故A錯(cuò)誤;
B.將等效為電源內(nèi)阻,滑片P向上移動(dòng)時(shí),電阻增大,根據(jù)串反并同可知,流過(guò)電阻的電流減小,故B錯(cuò)誤;
C.等效電阻阻值為
電源電壓有效值為
因此原線圈兩端電壓為
根據(jù)變壓器原理可知,副線圈電壓為
因此電流表示數(shù),,故C正確;
D.當(dāng)時(shí),電源的輸出功率:,故D錯(cuò)誤。
故選C。
【變式3】(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(shì),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(kāi)關(guān)S,在滑動(dòng)變阻器的滑片從a端滑到b端的過(guò)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(shuō)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0.36W
D.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(shì)
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(guò)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)?,不變,而U2=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(guò)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(guò)程中,電源的輸出功率一直減小,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
故選C。
考法2 電路的故障分析
電路故障一般是短路或斷路,常見(jiàn)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(cè)
若電壓表示數(shù)等于電源電壓,說(shuō)明電路中有電流通過(guò)電壓表,電路為通路(電壓表作為一個(gè)大電阻把開(kāi)關(guān)和電源接通了),則開(kāi)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(chēng)排除法。
電路故障問(wèn)題的分析方法與技巧
(1)故障特點(diǎn)
①斷路特點(diǎn):表現(xiàn)為電路中的兩點(diǎn)間電壓不為零而電流為零,并且這兩點(diǎn)與電源的連接部分沒(méi)有斷點(diǎn).
②短路特點(diǎn):用電器或電阻發(fā)生短路,表現(xiàn)為有電流通過(guò)電路但其兩端電壓為零.
(2)檢查方法
①電壓表檢測(cè):如果電壓表示數(shù)為零,則說(shuō)明可能在并聯(lián)路段之外有斷路,或并聯(lián)路段短路.
②歐姆表檢測(cè):當(dāng)測(cè)量值很大時(shí),表示該處是斷路,當(dāng)測(cè)量值很小或?yàn)榱銜r(shí),表示該處是短路.在運(yùn)用歐姆表檢測(cè)時(shí),電路一定要切斷電源.
③電流表檢測(cè):當(dāng)電路中接有電源時(shí),可用電流表測(cè)量各部分電路上的電流,通過(guò)對(duì)電流值的分析,可以確定故障的位置.在運(yùn)用電流表檢測(cè)時(shí),要注意電流表的極性和量程.
④假設(shè)法: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)生某種故障,運(yùn)用閉合電路或部分電路的歐姆定律進(jìn)行推理.
角度1:判斷電路故障的元件和原因
【典例3】(2023·湖南·模擬預(yù)測(cè))如圖所示,燈泡A、B都能正常發(fā)光,后來(lái)由于電路中某個(gè)電阻發(fā)生斷路,致使燈泡A比原來(lái)亮一些,B比原來(lái)暗一些,則斷路的電阻是( )
A.R1B.R3C.R2D.R4
【答案】C
【詳解】A.電阻R1單獨(dú)在一個(gè)支路上,斷路后使并聯(lián)電路的電阻值變大,使燈泡所在的并聯(lián)電路兩端的電壓變大,兩個(gè)燈泡的亮度都變亮,故A不符合題意;
B.電阻R3與燈泡B是并聯(lián)的,如果R3斷路,此處只有燈泡B一個(gè)電阻,根據(jù)并聯(lián)電路總電阻與分電阻的關(guān)系,此處電阻相當(dāng)于增大,所以燈泡B兩端電壓增大,由P=知功率變大,燈泡B變亮,故B不符合題意;
C.電阻R2與燈泡A是并聯(lián)的,如果R2斷路,此處只有燈泡A一個(gè)電阻,根據(jù)并聯(lián)電路總電阻與分電阻的關(guān)系,此處電阻相當(dāng)于增大,所以燈泡A兩端電壓增大,燈泡B兩端電壓降低,由P=知,燈泡A功率變大,亮度變亮,燈泡B功率變小,亮度變暗,故C符合題意;
D.電阻R4在干路上,如果R4斷路,則整個(gè)電路沒(méi)有電流,燈泡都不發(fā)光,此選項(xiàng)不符合題意,故D不符合題意。
故選C。
角度2:電表示數(shù)變化問(wèn)題
【典例4】(2023·全國(guó)·模擬預(yù)測(cè))在如圖所示的電路中,開(kāi)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?br>【答案】A
【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,電流表的讀數(shù)減小為0,B錯(cuò)誤;
C.若短路,接入電阻減小,根據(jù)串反并同,電壓表讀數(shù)減小為0,電流表的讀數(shù)增大,C錯(cuò)誤;
D.若斷路,接入電阻增大,根據(jù)串反并同,電壓表讀數(shù)減小,電流表的讀數(shù)減小為0,D錯(cuò)誤。
故選A。
角度3:小燈泡亮度變化問(wèn)題
【典例5】(2023·浙江·模擬預(yù)測(cè))某實(shí)物投影機(jī)有10個(gè)相同的強(qiáng)光燈L1~L10(25V/200W)和10個(gè)相同的指示燈X1~X10(220V/2W),將其連接在220V交流電源上,如圖所示,則下列對(duì)工作電路的表述正確的是( )
A.若L2斷路,則干路電流I增大
B.若L2斷路,則X1的功率增大,L1的功率增大
C.若L2短路,X2功率減小,其它指示燈的功率增大
D.若L2短路,X2功率增大,其它指示燈的功率減小
【答案】C
【詳解】A. 若L2斷路,外電阻增大,則干路電流I減小,A錯(cuò)誤;
B. 若L2斷路,相當(dāng)于L2阻值增大,根據(jù)串反并同,X1和L1的電流都減小,X1和L1的功率都減小,B錯(cuò)誤;
C. 若L2短路,相當(dāng)于L2的阻值減小,根據(jù)串反并同規(guī)律,X2的電壓減小,X2功率減小,其它指示燈的電流增大,功率增大,C正確,D錯(cuò)誤。
故選C。
1.(2023·北京東城·匯文中學(xué)??家荒#┰谌鐖D所示的電路中,干電池、開(kāi)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(kāi)關(guān)時(shí),發(fā)現(xiàn)燈泡不發(fā)光。在斷開(kāi)開(kāi)關(guān)的情況下,某同學(xué)用多用電表歐姆擋進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)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( )
A.A、C間導(dǎo)線斷路B.D、E間導(dǎo)線斷路C.燈泡斷路D.F、B間導(dǎo)線斷路
【答案】C
【詳解】E、F間電阻為無(wú)窮大,則A、C間導(dǎo)線、D、E間導(dǎo)線、F、B間電阻均為零,說(shuō)明導(dǎo)線均沒(méi)有斷路,則燈泡斷路。
故選C。
2.(2023·北京西城·北京四中??寄M預(yù)測(cè))如圖所示是某電路的示意圖,虛線框內(nèi)是超導(dǎo)限流器.超導(dǎo)限流器是一種短路故障電流限制裝置,它由超導(dǎo)部件和限流電阻并聯(lián)組成.當(dāng)通過(guò)超導(dǎo)部件的電流大于其臨界電流IC時(shí),超導(dǎo)部件由超導(dǎo)態(tài)(可認(rèn)為電阻為零)轉(zhuǎn)變?yōu)檎B(tài)(可認(rèn)為是一個(gè)純電阻),以此來(lái)限制故障電流.超導(dǎo)部件正常態(tài)電阻R1=6Ω,臨界電流IC=0.6A,限流電阻R2=12Ω,燈泡L上標(biāo)有“6V,3W”字樣,電源電動(dòng)勢(shì)E=6V,內(nèi)阻忽略不計(jì),則下列判斷不正確的是
A.當(dāng)燈泡正常發(fā)光時(shí),通過(guò)燈L的電流為0.5A
B.當(dāng)燈泡正常發(fā)光時(shí),通過(guò)R2的電流為0.5A
C.當(dāng)燈泡L發(fā)生故障短路時(shí),通過(guò)R1的電流為1A
D.當(dāng)燈泡L發(fā)生故障短路時(shí),通過(guò)R2的電流為0.5A
【答案】B
【詳解】A.當(dāng)燈泡正常發(fā)光時(shí),通過(guò)燈L的電流為
選項(xiàng)A正確;
B.當(dāng)燈泡正常發(fā)光時(shí),超導(dǎo)部件處于超導(dǎo)狀態(tài),則通過(guò)超導(dǎo)部件的電流為0.5A,通過(guò)R2的電流為零,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;
CD.當(dāng)燈泡L發(fā)生故障短路時(shí),超導(dǎo)部件處于正常狀態(tài),此時(shí)R1=6Ω,通過(guò)R1的電流為
通過(guò)R2的電流為,選項(xiàng)CD正確;
此題選擇錯(cuò)誤的選項(xiàng),故選B.
3.(2023·江蘇宿遷·??寄M預(yù)測(cè))如圖所示電路中,由于某處出現(xiàn)了故障,導(dǎo)致電路中的A、B兩燈變亮,C、D兩燈變暗,故障的原因可能是( )
A.R1短路 B.R2斷路C.R2短路 D.R3短路
【答案】D
【詳解】若R1短路,外電阻減小,路端電壓U減小,干路電流I增大,A燈變亮.并聯(lián)部分的電壓減小,通過(guò)B的電流減小,則B燈變暗,不符合題意.故A錯(cuò)誤.若R2斷路,外電阻增大,路端電壓U增大,干路電流I減小,A燈變暗,不符合題意.故B錯(cuò)誤.若R2短路,D燈不亮,外電阻減小,路端電壓U減小,干路電流I增大,A燈變亮.并聯(lián)部分的電壓減小,通過(guò)B的電流減小,則B燈變暗,不符合題意.故C錯(cuò)誤.若R3短路,外電阻減小,路端電壓U減小,干路電流I增大,A燈變亮.并聯(lián)部分的電壓減小,通過(guò)C、D的電流都減小,則C、D燈變暗.干路電流增大,通過(guò)C燈電流減小,則B燈的電流增大,變亮.符合題意.故D正確.故選D.
【點(diǎn)睛】此題是電路故障分析問(wèn)題.解決的關(guān)鍵是在明確電路連接關(guān)系的前提下采用“排除法”將每一選項(xiàng)逐一代入題干,檢查是否符合題意,最終確定正確選項(xiàng).
考法3 含容電路分析
1.電路簡(jiǎn)化
在恒定的直流電路中,把電容器所在的支路視為斷路,簡(jiǎn)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.電容器的電壓
(1)電容器兩端的電壓等于與之并聯(lián)的電阻兩端的電壓。
(2)電容器所在的支路中沒(méi)有電流,與之串聯(lián)的電阻無(wú)電壓,相當(dāng)于導(dǎo)線。
3.電容器的電荷量及變化
(1)利用Q=CU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(guò)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(guò)所連導(dǎo)線的電荷量為Q1+Q2。
3、含電容器電路動(dòng)態(tài)變化
(1)電路穩(wěn)定后,由于電容器所在支路無(wú)電流通過(guò),所以在此支路上的電阻無(wú)電壓降,因此電容器兩極板間的電壓就等于該支路兩端的電壓。在電路穩(wěn)定后,與電容器串聯(lián)的電阻中無(wú)電流通過(guò),與電容器串聯(lián)的電阻阻值變化,不影響電路中其他電表示數(shù)和燈泡亮度。
(2)電路中的電流、電壓變化時(shí),將會(huì)引起電容器的充、放電。如果電容器兩端電壓升高,電容器將充電,所帶電荷量增大;如果電容器兩端電壓降低,電容器將通過(guò)與它連接的電路放電,所帶電荷量減小。
二、含二極管的直流電路
(1)二極管具有單向?qū)щ娦?,?dāng)給二極管加上正向電壓時(shí),二極管電阻很小,處于導(dǎo)通狀態(tài);當(dāng)給二極管加上反向電壓時(shí),二極管電阻很大,處于截止?fàn)顟B(tài)。
(2)在含有二極管的電路中,二極管起到了開(kāi)關(guān)作用。
角度1:含容電路電流、電壓的計(jì)算
【典例6】(2023·海南·統(tǒng)考高考真題)如圖所示電路,已知電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻不計(jì),電容器電容為C,閉合開(kāi)關(guān)K,待電路穩(wěn)定后,電容器上電荷量為( )

A.CEB.C.D.
【答案】C
【詳解】電路穩(wěn)定后,由于電源內(nèi)阻不計(jì),則整個(gè)回路可看成3R、2R的串聯(lián)部分與R、4R的串聯(lián)部分并聯(lián),若取電源負(fù)極為零電勢(shì)點(diǎn),則電容器上極板的電勢(shì)為
電容器下極板的電勢(shì)為
則電容兩端的電壓
則電容器上的電荷量為
故選C。
角度2:含容電路電橋問(wèn)題
【典例7】(2019·甘肅·西北師大附中??家荒#┤鐖D所示電路中,電源電動(dòng)勢(shì)E=10V,內(nèi)電阻不計(jì),電阻R1=14Ω,R2=6Ω,R3=2Ω,R4=8Ω,R5=10Ω,則電容器兩板間電壓大小是( )
A.3V B.4VC.5VD.6V
【答案】C
【詳解】設(shè)Ud=0,電容器兩板間的電壓即為a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差.則a點(diǎn)電勢(shì)為:.電流由b點(diǎn)經(jīng)R4流到d點(diǎn),則b點(diǎn)電勢(shì)為:,由Ub>Ua可知,電容器下板帶正電,b、a兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為:Uba=Ub-Ua=5.0V,則電容器兩板間電壓大小即是5.0V.故選C.
【點(diǎn)睛】本題是電路橋式電路,對(duì)于電容器,關(guān)鍵求電壓.本題電路穩(wěn)定時(shí),電容器的電壓等于電容器這一路同側(cè)兩個(gè)電阻的電壓之差.
1.(2023·海南??凇そy(tǒng)考模擬預(yù)測(cè))如圖所示,電源電動(dòng)勢(shì)E一定,內(nèi)阻不計(jì),R1、R2是定值電阻,R3是光敏電阻,其阻值隨光照的增強(qiáng)而減小。開(kāi)關(guān)S閉合,電路穩(wěn)定后,電容器兩板間的一帶電液滴恰好能靜止在M點(diǎn)?,F(xiàn)增強(qiáng)照射電阻R3的光照強(qiáng)度,則( )
A.電容器的電容減小B.R2中有向右的電流
C.液滴向下運(yùn)動(dòng)D.M點(diǎn)的電勢(shì)增大
【答案】D
【詳解】A.電容器的電容由電容器本身性質(zhì)決定,不隨其電壓或電荷量的變化而變化,故A錯(cuò)誤;
B.由電路連接方式易知電容器上極板帶正電,下極板帶負(fù)電,增強(qiáng)照射電阻的光照強(qiáng)度,電容器兩極板間電壓增大,根據(jù)可知電容器充電,中有向左的電流,故B錯(cuò)誤;
C.根據(jù)平衡條件可知,開(kāi)始時(shí)液滴所受電場(chǎng)力與重力平衡,增強(qiáng)照射電阻的光照強(qiáng)度,電容器兩極板間電場(chǎng)強(qiáng)度增大,液滴所受電場(chǎng)力增大,將大于重力,則液滴所受合外力向上,將向上運(yùn)動(dòng),故C錯(cuò)誤;
D.增強(qiáng)照射電阻的光照強(qiáng)度,R3阻值減小,回路總電阻減小,總電流增大,則R1兩端電壓增大,電容器兩極板間電壓增大,根據(jù)可知兩極板間電場(chǎng)強(qiáng)度增大,而下極板接地,電勢(shì)為零,設(shè)M到下極板間的距離為,則M點(diǎn)的電勢(shì)為
所以M點(diǎn)的電勢(shì)升高,故D正確。
故選D。
2.(多選)(2020·重慶·統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè))如圖所示D為理想二極管,開(kāi)關(guān)S1、S2均閉合且電路穩(wěn)定時(shí),一帶電微粒靜止于平行金屬板M、N正中央,下列操作中,帶電微粒始終處于靜止?fàn)顟B(tài)的是( )
A.滑片P1向a端移動(dòng)B.滑片P1向b端移動(dòng)
C.滑片P2向d端移動(dòng)D.?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)S1
【答案】BCD
【詳解】電容與R1并聯(lián),兩者電壓相同,但有二極管的存在,電容只能在電壓變大時(shí)充電,不能在電壓減小時(shí)放電;帶電微粒靜止,處于平衡狀態(tài),質(zhì)點(diǎn)受到的重力與電場(chǎng)力大小相等,電場(chǎng)力方向豎直向上。
A.滑片P1向a端移動(dòng),滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值變大,電路總電阻變大,由閉合電路的歐姆定律得知電路總電流變小,由得知外電壓增大,P1與P2并聯(lián)連接,可知P2支路外電壓增大,由得知電場(chǎng)強(qiáng)度增大,有二極管的存在,電容只能在電壓變大時(shí)充電,不能在電壓減小時(shí)放電,此時(shí)電場(chǎng)力大于重力,帶電微粒向上運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤;
B .滑片P1向b端移動(dòng),滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值變小,電路總電阻變小,由閉合電路的歐姆定律得知電路總電流變大,由得知外電壓減小,P1與P2并聯(lián)連接,可知P2支路外電壓減小,但有二極管的存在,電容只能在電壓變大時(shí)充電,不能在電壓減小時(shí)放電,故電容兩端電勢(shì)差不變,由得知電場(chǎng)強(qiáng)度不變,此時(shí)電場(chǎng)力仍等于重力,帶電微粒仍處于靜止,故B正確;
C.滑片P2向d端移動(dòng),滑動(dòng)變阻器與電容器串聯(lián)相當(dāng)于短路,因此不影響電路變化,因此能夠平衡, 故C正確;
D.?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)S1時(shí),P1與P2與電容器形成閉合回路,即電容器充當(dāng)電源作用,但由于二極管的單向同電性,阻礙電容器放電,由得知電場(chǎng)強(qiáng)度不變,跟剛閉合電路時(shí)一樣帶電粒子處于平衡狀態(tài),故D正確。
故選BCD。
3.(多選)(2023·湖南·校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè))如圖所示的電路中,電源電動(dòng)勢(shì)為12V,內(nèi)阻為。四個(gè)電阻的阻值已在圖中標(biāo)出,電容器的電容。閉合開(kāi)關(guān)、,電路穩(wěn)定后,則( )

A.電源的輸出功率為12W
B.電容器所帶電荷量為
C.?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān),穩(wěn)定后電容器上極板所帶電荷量與斷開(kāi)前相比的變化量為
D.?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān),電源的輸出功率增大
【答案】BC
【詳解】A.外電阻為
根據(jù)歐姆定律可知
則電源的總功率為
輸出功率,故A錯(cuò)誤;
B.選電源負(fù)極為0勢(shì)點(diǎn),則電容器下極板的電勢(shì)為
上極板的電勢(shì)為
則ab間的絕對(duì)值電壓為
電容器電荷量為,故B正確;
CD.?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān),外電阻為
由于閉合前外電阻
內(nèi)阻
則斷開(kāi)開(kāi)關(guān)后,外電阻阻值遠(yuǎn)離電源內(nèi)阻,則電源的輸出功率減小,穩(wěn)定后電路電流為
電容器的電壓
電容器上極板所帶電荷量與斷開(kāi)前相比的變化量為,故C正確,D錯(cuò)誤。
故選BC。
【基礎(chǔ)過(guò)關(guān)】
1.(2021·北京朝陽(yáng)·模擬預(yù)測(cè))在如圖所示的電路中,干電池、開(kāi)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(kāi)關(guān)時(shí),發(fā)現(xiàn)燈泡不發(fā)光。在斷開(kāi)開(kāi)關(guān)的情況下,某同學(xué)用多用電表歐姆擋進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)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( )
A.A、C間導(dǎo)線斷路B.D、E間導(dǎo)線斷路C.燈泡斷路D.F、B間導(dǎo)線斷路
【答案】C
【詳解】E、F間電阻為無(wú)窮大,則A、C間導(dǎo)線、D、E間導(dǎo)線、F、B間電阻均為零,說(shuō)明導(dǎo)線均沒(méi)有斷路,則燈泡斷路。
故選C。
2.(2023·海南??凇そy(tǒng)考模擬預(yù)測(cè))如圖所示的電路,有定值電阻、,滑動(dòng)變阻器、電流表、電壓表、電容器,內(nèi)阻不能忽略的電源。開(kāi)關(guān)閉合,滑動(dòng)變阻器滑片向上滑動(dòng),待電路穩(wěn)定后,與滑動(dòng)前相比,下列說(shuō)法正確的是( )
A.電源的效率增加 B.電壓表示數(shù)減小C.電容器電量增加D.電流表示數(shù)減小
【答案】B
【詳解】根據(jù)題意可知,滑動(dòng)變阻器滑片向上滑動(dòng),接入電路中的電阻減小,則電路的總電阻減小,由閉合回路歐姆定律可知,總電流增大,路端電壓減小
A.電源的效率為,則效率減小,故A錯(cuò)誤;
BCD.由于路端電壓減小,則兩端電壓減小,流過(guò)的電流減小,由于總電流增大,則電流表示數(shù)變大,兩端電壓增大,則兩端電壓減小,電容器兩端電壓和電壓表示數(shù)減小,由可知,電容器電量減小,故CD錯(cuò)誤,B正確。
故選B。
3.(2023·安徽蕪湖·蕪湖市第十二中學(xué)校考模擬預(yù)測(cè))如圖所示的電路中,電壓表、電流表均為理想電表。閉合開(kāi)關(guān),滑動(dòng)變阻器的觸頭向右滑動(dòng)過(guò)程中,則( )
A.電流表的示數(shù)減小、電流表的示數(shù)不變、電壓表V的示數(shù)減小
B.電流表示數(shù)變化的絕對(duì)值比電流表示數(shù)變化的絕對(duì)值小
C.電阻消耗的功率一直減小,電源的效率一直增大
D.電容器C兩極板的電場(chǎng)強(qiáng)度減小
【答案】B
【詳解】A.變阻器的滑動(dòng)觸頭向右滑動(dòng),的阻值減小,整個(gè)電路的總電阻減小,總電流增大,內(nèi)電壓增大,外電壓減小,即電壓表示數(shù)U減小,R電壓增大,、并聯(lián)電壓減小,通過(guò)的電流減小,即示數(shù)減小,而總電流I增大,則流過(guò)的電流增大,即示數(shù)增大,A錯(cuò)誤;
B.因,,則
則,即電表示數(shù)變化量的絕對(duì)值小于電表示數(shù)變化量,B正確;
C.當(dāng)減小時(shí),通過(guò)的電流減小,由
可知,消耗的功率在減小,電源的效率,則當(dāng)外電路電阻減小時(shí),電源的效率減小,C錯(cuò)誤;
D.電壓增大,則電容器兩端電壓變大,電容器C兩極板的電場(chǎng)強(qiáng)度變大,D錯(cuò)誤;
故選B。
4.(2023·上?!つM預(yù)測(cè))如圖所示的電路中,R1、R2是定值電阻,電表均為理想電表,RB是磁敏材料制定的元件(其特點(diǎn)無(wú)磁場(chǎng)時(shí)處于斷開(kāi)狀態(tài),有磁場(chǎng)出現(xiàn)時(shí)導(dǎo)通)。閉合開(kāi)關(guān)S,滑動(dòng)變阻器R的滑片處于某位置,當(dāng)有磁鐵靠近RB附近時(shí),( )
A.電流表讀數(shù)減小 B.R1的功率減小C.電壓表讀數(shù)增大D.電源總功率增大
【答案】D
【詳解】AC.當(dāng)有磁鐵經(jīng)過(guò)RB附近時(shí),外電阻減小,根據(jù)閉合電路歐姆定律得,
可知電流表示數(shù)變大,外電路電壓為U=E-Ir,I變大,其它量不變,所以電壓表示數(shù)減小,故AC錯(cuò)誤;
D.電源的總功率P=IE,因?yàn)殡娏鱅變大,所以電源總功率變大,故D正確;
C.根據(jù)題意可知當(dāng)有磁鐵經(jīng)過(guò)RB附近時(shí),RB的阻值減小,根據(jù)串反并同可知通過(guò)R1的電流增大,根據(jù)P=I2R1,可知R1的功率增大,故B錯(cuò)誤。
故選D。
5.(2022·上海·一模)如圖,電路中定值電阻值R大于電源內(nèi)阻值r。將滑動(dòng)變阻器滑片向下滑動(dòng),理想電壓表V1、V2、V3示數(shù)變化量的絕對(duì)值分別為△U1、△U2、△U3,理想電流表A示數(shù)變化量的絕對(duì)值為△I,則( )
A.A的示數(shù)減小B.V2的示數(shù)增大
C.U3與I的比值小于rD.U1大于U2
【答案】D
【詳解】A.理想電壓表內(nèi)阻無(wú)窮大,相當(dāng)于斷路。理想電流表內(nèi)阻為零,相當(dāng)短路,所以R與變阻器串聯(lián),電壓表V1、V2、V3分別測(cè)量R、路端電壓和變阻器兩端的電壓。當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片向下滑動(dòng)時(shí),接入電路的電阻減小,電路中電流增大,則A的示數(shù)增大,故A錯(cuò)誤;
B.電路中電流增大,電源的內(nèi)電壓增大,則路端電壓減小,所以V2的示數(shù)減小,故B錯(cuò)誤;
C.根據(jù)閉合電路歐姆定律得U3=E﹣I(R+r),可得=R+r>r,V3與I的比值大于r,故C錯(cuò)誤;
D.根據(jù)閉合電路歐姆定律得,U2=E﹣Ir,可得,,
根據(jù)題意可得R>r,所以,,故D正確。
故選D。
6.(2023·安徽·統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè))如圖所示,R3處是光敏電阻,a、b兩點(diǎn)間接一電容,當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后,在沒(méi)有光照射時(shí),電容上下極板上電量為零,當(dāng)用光線照射電阻R3時(shí),下列說(shuō)法正確的是( )
A.R3的電阻變小,電容上極板帶正電,電流表示數(shù)變大
B.R3的電阻變小,電容上極板帶負(fù)電,電流表示數(shù)變大
C.R3的電阻變大,電容上極板帶正電,電流表示數(shù)變小
D.R3的電阻變大,電容上極板帶負(fù)電,電流表示數(shù)變小
【答案】A
【詳解】R3是光敏電阻,當(dāng)用光線照射電阻R3時(shí),據(jù)光敏電阻的特點(diǎn),其阻值變小,據(jù)閉合電路的歐姆定律知,所以電流表示數(shù)變大,CD錯(cuò)誤;
因原來(lái)時(shí)電容器極板上的帶電量為零,故說(shuō)明ab兩點(diǎn)電勢(shì)相等;
有光照以后,兩支路兩端的電壓相等,因R1、R2支路中電阻沒(méi)有變化,故R2的分壓比不變;而由于R3的電阻減小,所以R3的兩端電壓減小,,而不變,所以增大,故上端的電勢(shì)要高于下端,故上端帶正電,A正確B錯(cuò)誤;
7.(2023·黑龍江大慶·大慶中學(xué)??家荒#┤鐖D所示,開(kāi)關(guān)S閉合后,帶電質(zhì)點(diǎn)P在平行金屬板中處于靜止?fàn)顟B(tài)。則( )
A.質(zhì)點(diǎn)P一定帶正電
B.滑片向a端移動(dòng)時(shí),兩只電表的示數(shù)均增大
C.滑片向a端移動(dòng)時(shí),質(zhì)點(diǎn)P將向上板運(yùn)動(dòng)
D.若將開(kāi)關(guān)S斷開(kāi),質(zhì)點(diǎn)P將向下板運(yùn)動(dòng)
【答案】C
【詳解】A.由圖可知電容器的上極板帶正電,板間場(chǎng)強(qiáng)向下,質(zhì)點(diǎn)處于平衡狀態(tài),則知受到的電場(chǎng)力向上,故液滴帶負(fù)電,故A錯(cuò)誤;
BC.滑片向a端移動(dòng)時(shí),滑動(dòng)變阻器接入電阻增大,根據(jù)“串反并同”法可知電流表的示數(shù)減小,電壓表的示數(shù)變大,電容器兩端的電壓增大,質(zhì)點(diǎn)所受的電場(chǎng)力增大,則質(zhì)點(diǎn)將向上移動(dòng),故B錯(cuò)誤,C正確;
D.開(kāi)關(guān)S斷開(kāi),電容器兩端的電壓等于電源的電動(dòng)勢(shì),即電容器兩端電壓增大,板間場(chǎng)強(qiáng)增大,受到的電場(chǎng)力變大,質(zhì)點(diǎn)P將向上運(yùn)動(dòng),故D錯(cuò)誤。
故選C。
8.(多選)(2021·安徽滁州·安徽省定遠(yuǎn)中學(xué)??寄M預(yù)測(cè))如圖所示,電源的電動(dòng)勢(shì)E=12 V,內(nèi)阻r=2Ω,R1=1Ω,R2=3Ω,R3=10Ω,R4=4Ω,R5為電阻箱,調(diào)節(jié)范圍為0~10 Ω,電容器C=10 μF,電容器的下極板接地,兩極板正中間有一點(diǎn)P (未標(biāo)出),初始時(shí)刻開(kāi)關(guān)S斷開(kāi),R5=0,則下列說(shuō)法正確的是( )
A.若將電容器的下極板稍向下移動(dòng),則P點(diǎn)的電勢(shì)增大
B.閉合開(kāi)關(guān)S后,流過(guò)R3的電荷量Q=1.5×10-5 C
C.將電阻箱調(diào)到9 Ω后再閉合開(kāi)關(guān)S,穩(wěn)定后電容器上的電量為0
D.閉合開(kāi)關(guān)S后,將電阻箱從0開(kāi)始逐漸調(diào)到最大值,電源的輸出功率先增大后減小
【答案】AB
【詳解】當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí),、和斷路,電容器的電壓等于所分的電壓;當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí),斷路,、串聯(lián),R4、R5串聯(lián)后再并聯(lián),電容器的電壓等于和所分的電壓差。
A.開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí),電容器的電壓U不變,接地其電勢(shì)為零。設(shè)電容器間距離為d,P點(diǎn)與上極板的距離為x,則P點(diǎn)的電勢(shì)為,可知將電容器的下極板稍向下移動(dòng),d增大,x、U不變,故P點(diǎn)電勢(shì)增大,故A正確;
B.開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí),電容器電壓,此時(shí)電容器的電荷量為
上極板為正,下極板為負(fù),開(kāi)關(guān)S閉合時(shí),由于,此時(shí)電容器電壓依然為電壓,根據(jù)電路知識(shí)求得,此時(shí)電容器電荷量為
上極板為正,下極板為負(fù),故流過(guò)的電荷量,故B正確;
C.將電阻箱調(diào)到后再閉合開(kāi)關(guān)S時(shí),由于,故電容器兩端的電壓不為零,故所帶的電荷量不為零,故C錯(cuò)誤;
D.閉合開(kāi)關(guān)S時(shí),外阻,此時(shí)電源的輸出功率最大,在電阻箱從0開(kāi)始逐漸調(diào)到最大值過(guò)程,外阻R一直增大,故電源的輸出功率一直減小,故D錯(cuò)誤。
故選AB。
9.(多選)(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(chǎng)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(cè)量小車(chē)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(chē)兩側(cè)的豎直擋板上,磁鐵可以相對(duì)小車(chē)無(wú)摩擦左右移動(dòng),下列說(shuō)法正確的是( )

A.當(dāng)小車(chē)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(chē)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(chē)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(chē)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(chē)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(cè)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(chē)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。
10.(多選)(2023·貴州黔東南·校考模擬預(yù)測(cè))如圖,電源電動(dòng)勢(shì)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(shuō)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。
【能力提升】
1.(2022·上海閔行·統(tǒng)考一模)電路如圖所示,電源內(nèi)阻為r,L1、L2、L3為相同規(guī)格小燈泡,當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑片向右滑動(dòng)時(shí)( )
A.小燈泡L1比L2亮,L2比L3亮B.電源內(nèi)阻損耗功率增加
C.電源效率降低D.燈泡L2變暗
【答案】D
【詳解】A.由于,則燈泡L1中的電流大于燈泡L2中的電流,小燈泡L1比L2亮。由于燈泡L2支路的總電阻大于燈泡L3支路的電阻,則燈泡L2支路的電流小于燈泡L3支路的電流,即L2比L3暗,A錯(cuò)誤;
B.滑動(dòng)變阻器的滑片向右滑動(dòng)時(shí),接入電阻增大,干路電流減小,根據(jù),,可知,電源內(nèi)阻損耗功率減小,B錯(cuò)誤;
C.根據(jù),可知,滑動(dòng)變阻器的滑片向右滑動(dòng)時(shí),接入電阻增大,外電阻增大,電源效率增大,C錯(cuò)誤;
D.滑動(dòng)變阻器的滑片向右滑動(dòng)時(shí),接入電阻增大,根據(jù)“串反并同”可知,燈泡L2中的電流減小,則燈泡L2變暗,D正確。
故選D。
2.(2023·廣東·模擬預(yù)測(cè))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(chǎng)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(guò)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(chǎng)強(qiáng)度增大,故C錯(cuò)誤;
D.由上述可知,流過(guò)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。
3.(2021·北京房山·統(tǒng)考一模)如圖所示,接通電鍵S,燈泡L1、L2都正常發(fā)光。某時(shí)刻由于電路故障兩燈突然熄滅。若故障只有一處,則下列說(shuō)法正確的是( )
A.如果將電壓表并聯(lián)在cd兩端有示數(shù),說(shuō)明cd間完好
B.如果將電壓表并聯(lián)在ac兩端示數(shù)為0,說(shuō)明ac間斷路
C.如果將電流表并聯(lián)在ac兩端示數(shù)為0,說(shuō)明cd間完好
D.如果將電壓表并聯(lián)在ad兩端有示數(shù),并聯(lián)ac兩端示數(shù)為0,說(shuō)明cd間斷路
【答案】D
【詳解】電路故障分為斷路和短路,故障只有一處,假設(shè)發(fā)生了短路,如果是某盞燈短路,該燈熄滅,而另一盞燈應(yīng)該變亮,如果是兩盞燈以外的元件短路,則兩盞燈均變亮,故假設(shè)不成立。電路故障應(yīng)為斷路。
A.電壓表并聯(lián)在cd兩端有示數(shù),說(shuō)明cd間發(fā)生了斷路,故A錯(cuò)誤;
B.電壓表并聯(lián)在ac兩端示數(shù)為0,說(shuō)明ac部分以外的電路發(fā)生了斷路,而ac間電路完好,故B錯(cuò)誤;
C.電流表并聯(lián)在ac兩端示數(shù)為0,說(shuō)明ac部分以外的電路發(fā)生了斷路,而ac間電路完好,無(wú)法說(shuō)明cd間情況,故C錯(cuò)誤;
D.電壓表并聯(lián)在ad兩端有示數(shù),說(shuō)明ad段發(fā)生了斷路,并聯(lián)ac兩端示數(shù)為0,說(shuō)明ac部分以外的電路發(fā)生了斷路,故綜合以上兩點(diǎn),應(yīng)是cd間斷路,故D正確。
故選D。
4.(2023·北京海淀·統(tǒng)考一模)水平放置的平行板電容器C、定值電阻R0、滑動(dòng)變阻器R、電源E和開(kāi)關(guān)S等元件組成如圖所示電路,閉合S待穩(wěn)定后,電容器兩極板間的帶電油滴A恰好保持靜止。不考慮空氣阻力和浮力,下列說(shuō)法正確的是( )
A.當(dāng)R接入電路中的阻值變大時(shí),電容器將放電
B.當(dāng)R接入電路中的阻值變小時(shí),油滴A將向下運(yùn)動(dòng)
C.僅換用阻值更大的R0,油滴A將向下運(yùn)動(dòng)
D.僅換用阻值更小的R0,油滴A依舊可以保持懸浮狀態(tài)
【答案】A
【詳解】A.滑動(dòng)變阻器R和定值電阻R0串聯(lián),所以當(dāng)R接入電路中的阻值變大時(shí),電路中的總電阻變大,根據(jù)閉合電路歐姆定律
可知電路中的總電流變小,根據(jù)歐姆定律
電阻R0兩端的電壓變小,電容器與電阻R0并聯(lián),所以電容器兩端的電壓減小,根據(jù),可知電容器所帶電荷量會(huì)減少,電容器會(huì)放電,故A正確;
B.同理,當(dāng)R接入電路中的阻值變小時(shí),電路中總電阻減小,根據(jù)閉合電路歐姆定律,可知電路中的總電流變大,根據(jù)歐姆定律
電阻R0兩端的電壓變大,電容器與電阻R0并聯(lián),所以電容器兩端的電壓變大,根據(jù)
可知,電容器兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度變大,因?yàn)橛偷蜛開(kāi)始時(shí)受到重力和電場(chǎng)力平衡,當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度增大后,根據(jù),可知油滴受到的電場(chǎng)力增大,所以油滴向上運(yùn)動(dòng),B錯(cuò)誤;
C.僅換用阻值更大的R0,電路中總電阻增大,根據(jù)閉合電路歐姆定律
可知電路中的總電流變小,根據(jù)閉合電路歐姆定律
電阻R0兩端的電壓變大,電容器與電阻R0并聯(lián),所以電容器兩端的電壓變大,根據(jù)
可知,電容器兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度變大,因?yàn)橛偷蜛開(kāi)始時(shí)受到重力和電場(chǎng)力平衡,當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度增大后,根據(jù),可知油滴受到的電場(chǎng)力增大,所以油滴向上運(yùn)動(dòng),C錯(cuò)誤;
D.僅換用阻值更小的R0,電路中總電阻變小,根據(jù)閉合電路歐姆定律,可知電路中的總電流變大,根據(jù)閉合電路歐姆定律,電阻R0兩端的電壓變小,電容器與電阻R0并聯(lián),所以電容器兩端的電壓變小,根據(jù),可知,電容器兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度變小,因?yàn)橛偷蜛開(kāi)始時(shí)受到重力和電場(chǎng)力平衡,當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度變小后,根據(jù),可知油滴受到的電場(chǎng)力變小,所以油滴向下運(yùn)動(dòng),D錯(cuò)誤。
故選A。
5.(多選)(2023·湖北·模擬預(yù)測(cè))在如圖甲所示電路中,閉合開(kāi)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(guò)程中變化的情況,以下說(shuō)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(guò)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(guò)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(mǎn)足關(guān)系式
【答案】ABD
【詳解】AB.由圖甲電路得,V1測(cè)路端電壓U1,V2測(cè)R1兩端電壓U2,V3測(cè)R2兩端電壓U3。滑動(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)?,所以,滿(mǎn)足關(guān)系式,故C錯(cuò)誤,D正確。
故選ABD。
6.(多選)(2023·海南省直轄縣級(jí)單位·嘉積中學(xué)??寄M預(yù)測(cè))如圖所示的電路中,電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r,開(kāi)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(kāi)關(guān)S斷開(kāi),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(guò)的電流變大,回路總電阻變大,干路電流減小,則通過(guò)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(chǎng)力變大,所以將向上移動(dòng),故C正確;
D.若將開(kāi)關(guān)S斷開(kāi),則電容器兩極板電壓等于電源電動(dòng)勢(shì),即電壓變大,由知E變大,帶電液滴M受到向上的電場(chǎng)力變大,所以將向上移動(dòng),故D錯(cuò)誤。
故選BC。
7.(多選)(湖南長(zhǎng)沙·瀏陽(yáng)一中校聯(lián)考一模)某學(xué)生在研究串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)時(shí),接成如圖所示電路,接通K后,他將高內(nèi)阻的電壓表并聯(lián)在A、C兩點(diǎn)間時(shí),電壓表讀數(shù)為U;當(dāng)并聯(lián)在A、B兩點(diǎn)間時(shí),電壓表讀數(shù)也為U;當(dāng)并聯(lián)在B、C兩點(diǎn)間時(shí),電壓表讀數(shù)為零,則出現(xiàn)此種情況的原因可能是(R1、R2阻值相差不大)( )
A.AB段斷路B.BC段斷路C.AB段短路D.BC段短路
【答案】AD
【詳解】電壓表有示數(shù)說(shuō)明并聯(lián)部分無(wú)短路,串聯(lián)部分無(wú)斷路,電壓表無(wú)示數(shù)說(shuō)明并聯(lián)部分可能短路或者串聯(lián)部分?jǐn)嗦?,根?jù)題意電壓表并聯(lián)在A,C兩點(diǎn)間,電壓表讀數(shù)為U,當(dāng)并聯(lián)在A,B兩點(diǎn)間時(shí),電壓表讀數(shù)也為U,當(dāng)并聯(lián)在 B,C兩點(diǎn)間時(shí),電壓表的讀數(shù)為零,則可以判斷電路的故障可能是AB段斷路,也可能BC段短路,故AD正確,BC錯(cuò)誤。
故選AD。
8.(多選)(2021·湖南岳陽(yáng)·統(tǒng)考二模)如圖是某物理興趣小組利用變壓器制作電吹風(fēng)的電路圖,a、b、c、d為四個(gè)固定觸點(diǎn),旋轉(zhuǎn)可動(dòng)的扇形金屬觸片P使之與相鄰的兩個(gè)固定觸點(diǎn)接觸,電吹風(fēng)可處于停機(jī)、吹熱風(fēng)和吹冷風(fēng)等不同的工作狀態(tài)。n1和n2分別是變壓器(視為理想變壓器)的兩個(gè)線圈的匝數(shù),該電吹風(fēng)的各項(xiàng)參數(shù)如表所示,下列說(shuō)法正確的有( )
A.小風(fēng)扇的內(nèi)阻為27.5Ω
B.變壓器兩線圈的匝數(shù)比n1∶n2=1∶4
C.吹熱風(fēng)時(shí)觸片P與觸點(diǎn)a、b接觸
D.若使用時(shí)發(fā)現(xiàn)該電吹風(fēng)的電熱絲發(fā)熱但不吹風(fēng),則一定是變壓器副線圈和小風(fēng)扇的回路開(kāi)路所致
【答案】BC
【詳解】A.小風(fēng)扇消耗的電功率轉(zhuǎn)化為機(jī)械功率和線圈上的熱功率,因未說(shuō)明小風(fēng)扇的效率,所以不能計(jì)算小風(fēng)扇的內(nèi)阻,故A錯(cuò)誤;
B.根據(jù)變壓器的原線圈、副線圈的匝數(shù)與電壓的關(guān)系,,故B正確;
C.吹熱風(fēng)時(shí)觸片P與觸點(diǎn)a、b接觸,故C正確;
D.若使用時(shí)發(fā)現(xiàn)該電吹風(fēng)的電熱絲發(fā)熱但不吹風(fēng),則變壓器副線圈與電熱絲為通路,小風(fēng)扇不吹風(fēng),可能為原線圈斷路,但不一定是變壓器副線圈和小風(fēng)扇的回路開(kāi)路所致,故D錯(cuò)誤。
故選BC。
9.(多選)(2023·河北滄州·河北省吳橋中學(xué)??寄M預(yù)測(cè))某電路圖如圖所示,電源電動(dòng)勢(shì),內(nèi)阻不計(jì),電阻均為定值電阻,且,電容器的電容C=100μF,電流表是理想電流表。則在滑片P從最右端緩慢滑到最左端的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是( )
A.電流表的示數(shù)先變小后變大B.電流表的示數(shù)先變大后變小再變大
C.電容器上電荷量的變化量為零D.電容器上電荷量的變化量為
【答案】AD
【詳解】AB.當(dāng)滑片P在最右端時(shí)的等效電路圖,如圖所示。
當(dāng)滑片P在最左端時(shí)的等效電路圖,如圖所示。
當(dāng)滑片P在中間位置時(shí)的等效電路圖,如圖所示,由圖可知,滑片P和B點(diǎn)的電勢(shì)相等,則P、B間的電壓是零,則電流表的示數(shù)是零,由此可知,當(dāng)滑片P從最右端緩慢滑到最左端時(shí),電流表的示數(shù)先變小后變大,A正確,B錯(cuò)誤:
CD.當(dāng)滑片P在最右端時(shí),電容器上極板接電源的負(fù)極,上極板帶負(fù)電,下極板帶正電,當(dāng)滑片P在最左滑時(shí),電容器上極板接電源的正極,上極板帶正電,下極板帶負(fù)電,可知電容器先放電后反向充電,由前兩個(gè)解析圖可知,電容器兩端電壓等于與它并聯(lián)的電阻R兩端電壓,可得
則有當(dāng)滑片P在最右端時(shí),電容器電壓是?2V,當(dāng)滑片P在最左端時(shí),電容器電壓是2V,由電容的定義式可得,電容器上電荷量,
則有電容器上電荷量的變化量為,C錯(cuò)誤,D正確。
故選AD。
10.(多選)(2023·河南濮陽(yáng)·統(tǒng)考一模)如圖所示的電路,其中光敏電阻R0隨光照強(qiáng)度增加阻值減小,已知電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻恒定,當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合,改變光照強(qiáng)度且電路穩(wěn)定后,下列說(shuō)法正確的是( )
A.當(dāng)光照強(qiáng)度增加后,電流表示數(shù)增大B.當(dāng)光照強(qiáng)度增加后,電容器電量減小
C.當(dāng)光照強(qiáng)度減小后,電容器電量減小D.當(dāng)光照強(qiáng)度減小后,流過(guò)定值電阻R1的電流增大
【答案】AD
【詳解】A.當(dāng)光照強(qiáng)度增加后,光敏電阻阻值減小,回路總電阻減小,電流表示數(shù)增加,選項(xiàng)A正確;
B.電源內(nèi)阻和定值電阻的電壓增加,電阻的電壓電流都減小,則的電流電壓都增加,電容器兩板間電壓變大,則二極管導(dǎo)通對(duì)電容器充電,電容器電量增加,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;
CD.當(dāng)光照強(qiáng)度減小后,光敏電阻阻值增加,同理電流表示數(shù)減小,定值電阻的電壓電流都減小,電阻的電壓電流增加,則的電流電壓都減小,如果沒(méi)有二極管電容器的電量將減小,由于二極管的單向?qū)щ娦?,電容器電量不變,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確。
故選AD。
【真題感知】
1.(2023·海南·統(tǒng)考高考真題)如圖所示電路,已知電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻不計(jì),電容器電容為C,閉合開(kāi)關(guān)K,待電路穩(wěn)定后,電容器上電荷量為( )

A.CEB.C.D.
【答案】C
【詳解】電路穩(wěn)定后,由于電源內(nèi)阻不計(jì),則整個(gè)回路可看成3R、2R的串聯(lián)部分與R、4R的串聯(lián)部分并聯(lián),若取電源負(fù)極為零電勢(shì)點(diǎn),則電容器上極板的電勢(shì)為
電容器下極板的電勢(shì)為
則電容兩端的電壓
則電容器上的電荷量為
故選C。
2.(2020·全國(guó)·統(tǒng)考高考真題)圖(a)所示的電路中,K與L間接一智能電源,用以控制電容器C兩端的電壓UC。如果UC隨時(shí)間t的變化如圖(b)所示,則下列描述電阻R兩端電壓UR隨時(shí)間t變化的圖像中,正確的是( )
A.B.C.D.
【答案】A
【詳解】根據(jù)電容器的定義式可知,
結(jié)合圖像可知,圖像的斜率為,則內(nèi)的電流與內(nèi)的電流關(guān)系為
且兩段時(shí)間中的電流方向相反,根據(jù)歐姆定律可知兩端電壓大小關(guān)系滿(mǎn)足,由于電流方向不同,所以電壓方向不同。
故選A。
3.(安徽·高考真題)如圖所示,M、N是平行板電容器的兩個(gè)極板,為定值電阻,、為可調(diào)電阻,用絕緣細(xì)線將質(zhì)量為、帶正電的小球懸于電容器內(nèi)部.閉合電鍵S,小球靜止時(shí)受到懸線的拉力為F.調(diào)節(jié)、,關(guān)于F的大小判斷正確的是
A.保持不變,緩慢增大時(shí),F(xiàn)將變大B.保持不變,緩慢增大時(shí),F(xiàn)將變小
C.保持不變,緩慢增大時(shí),F(xiàn)將變大D.保持不變,緩慢增大時(shí),F(xiàn)將變小
【答案】B
【詳解】保持不變,緩慢增大時(shí),電路的總電阻增大,電流減小,因此兩端電壓減小,因此可知電場(chǎng)強(qiáng)度減小,則小球收到的電場(chǎng)力減小,繩拉力等于電場(chǎng)力和重力的合力,因此拉力F減小,故A錯(cuò)B正確;保持不變,沒(méi)有接到電路,其變化不影響電路的變化,因此電容器的電壓不變,拉力F不變,CD錯(cuò)誤題型
實(shí)驗(yàn)題
高考考點(diǎn)
電路的動(dòng)態(tài)分析;電路的故障分析;含容電路的動(dòng)態(tài)分析
新高考
2023
無(wú)
2022
北京卷15題、河北卷12題、湖南卷13題、
2021
無(wú)
測(cè)試點(diǎn)
A、C
D、E
E、F
F、B
多用表示數(shù)
0
0

0
測(cè)試點(diǎn)
A、C
D、E
E、F
F、B
多用表示數(shù)
0
0

0
小風(fēng)扇額定電壓
55V
冷風(fēng)時(shí)電吹風(fēng)輸入功率
110W
熱風(fēng)時(shí)電吹風(fēng)輸入功率
1210W

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