2019高考物理一輪復(fù)習(xí)微專題系列之熱點(diǎn)專題突破專題45閉合電路的動(dòng)態(tài)分析與含電容器電路問(wèn)題學(xué)案

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上突破45 閉合電路的動(dòng)態(tài)分析與含電容器電路問(wèn)題一、電路動(dòng)態(tài)分析電路的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)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.直流電路的動(dòng)態(tài)變化分析是電學(xué)的?？键c(diǎn)之一，幾乎每年都有該類試題出現(xiàn).該類試題能考查考生對(duì)閉合電路歐姆定律的理解，電路的結(jié)構(gòu)分析及對(duì)電路中并聯(lián)特點(diǎn)的應(yīng)用能力，兼顧考查學(xué)生的邏輯推訓(xùn)能力.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；若開關(guān)的通、斷使并聯(lián)的支路增多時(shí)

2、，電路的總電阻減小。(3)在如圖所示分壓電路中，滑動(dòng)變阻器可視為由兩段電阻構(gòu)成，其中一段R并與用電器并聯(lián)，另一段R串與并聯(lián)部分串聯(lián)。A、B兩端的總電阻與R串的變化趨勢(shì)一致。2程序法：遵循“局部整體部分”的思路，按以下步驟分析：3“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、消耗的電功率都將減小，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、消耗的電功率都將增大，反之則減小。即：R4極限法因滑動(dòng)變阻器滑片滑動(dòng)引起電路變化的問(wèn)題，可將滑動(dòng)變阻器的滑片分別滑至兩個(gè)極端，讓電阻最大或電阻為零進(jìn)行討論

3、?！镜淅?】在如圖所示的電路中，E為電源電動(dòng)勢(shì)，r為電源內(nèi)阻，和均為定值電阻，為滑動(dòng)變阻器。當(dāng)?shù)幕瑒?dòng)觸點(diǎn)在a端時(shí)合上開關(guān)S，此時(shí)三個(gè)電表、和V的示數(shù)分別為、和U?，F(xiàn)將的滑動(dòng)觸點(diǎn)向b端移動(dòng)，則三個(gè)電表示數(shù)的變化情況是（ ）A增大，不變，U增大 B減小，增大，U減小C增大，減小，U增大 D減小，不變，U減小【答案】B【典例2】如圖，電路中定值電阻阻值R大于電源內(nèi)阻阻值r。將滑動(dòng)變阻器滑片向下滑動(dòng)，理想電壓表示數(shù)變化量的絕對(duì)值分別為V1、V2、V3，理想電流表A示數(shù)變化量的絕對(duì)值I，則（ ）A. A的示數(shù)增大 B. 的示數(shù)增大C. 與的比值大于r D. V1大于V2【答案】ACD【解析】滑動(dòng)變阻器的

4、滑片向下滑動(dòng)，導(dǎo)致滑動(dòng)變阻器阻值變小，由于電壓表斷路，定值電阻和滑動(dòng)變阻器為串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器阻值變小，總電阻變小，電源電動(dòng)勢(shì)不變，總電流變大，即電流表示數(shù)變大，A正確；電壓表測(cè)量定值電阻R的電壓，電阻不變，總電流變大，所以電壓變大即示數(shù)增大。電壓表測(cè)量定值電阻和滑動(dòng)變阻器總電壓即路端電壓，示數(shù)變小，B錯(cuò)誤；電壓表的變化量，所以，C正確；根據(jù)閉合電路歐姆定律得，則得：V2I=r；V1I=R，由于，則得V1>V2，D正確【跟蹤短訓(xùn)】1在如圖所示電路中，當(dāng)變阻器R3的滑片向b端移動(dòng)時(shí)（ ）A. 電壓表示數(shù)變大，電流表示數(shù)變小B. 電壓表示數(shù)變小，電流表示數(shù)變大C. 電壓表示數(shù)變大，電流表示數(shù)變

5、大D. 電壓表示數(shù)變小，電流表示數(shù)變小【答案】B2在如圖所示的電路中為電源，其內(nèi)阻為，為定值電阻（），為電阻箱，R3光敏電阻，其阻值大小隨所受照射光強(qiáng)度的增大面減小，為理想電壓表，為理想電流表，閉合開關(guān)后，下列說(shuō)法正確的是（ ）A. 用光照射，電流表示數(shù)變大B. 用光照射，電壓表示數(shù)變小C. 將變阻箱阻值變大，電流表示數(shù)變大D. 將變阻箱阻值變大，電壓表示數(shù)變小【答案】ACD故選ACD。3如圖所示的電路中，電源內(nèi)阻為r，閉合電鍵，電壓表示數(shù)為U，電流表示數(shù)為I；在滑動(dòng)變阻器R1的滑片P由a端滑到b端的過(guò)程中（）A. U先變大后變小B. I先變小后變大C. U與I的比值先變大后變小D. U的變化

6、量的大小與I的變化量的大小的比值等于r【答案】ABC【解析】由圖可知，滑動(dòng)變阻器上下兩部分并聯(lián)，當(dāng)滑片在中間位置時(shí)總電阻最大，則在滑動(dòng)變阻器R1的滑片P由a端滑到b端的過(guò)程中，滑動(dòng)變阻器R1的電阻先增大后減小，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知電二、含電容器電路問(wèn)題電容器在電路中有很重要的應(yīng)用，經(jīng)常牽涉到計(jì)算流過(guò)某一電阻的電荷量，在高考中要求我們對(duì)電路比較熟悉，對(duì)電路的串并聯(lián)結(jié)構(gòu)的理解也要提高到一定的高度。1電路的簡(jiǎn)化不分析電容器的充、放電過(guò)程時(shí)，把電容器所在的電路視為斷路，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電路穩(wěn)定時(shí)電容器的處理方法電路穩(wěn)定后，與電容器串聯(lián)的電路中沒(méi)有電流，同支路的電阻

7、相當(dāng)于導(dǎo)線，即電阻不起降低電壓的作用，但電容器兩端的電壓與其并聯(lián)用電器兩端電壓相等。3電壓變化帶來(lái)的電容器變化電路中電流、電壓的變化可能會(huì)引起電容器的充、放電。若電容器兩端電壓升高，電容器將充電；若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，可由QC·U計(jì)算電容器上電荷量的變化量。4. 含電容器電路問(wèn)題的解題思路第一步理清電路的串、并聯(lián)關(guān)系第二步確定電容器兩極板間的電壓。在電容器充電和放電的過(guò)程中，歐姆定律等電路規(guī)律不適用，但對(duì)于充電或放電完畢的電路，電容器的存在與否不再影響原電路，電容器接在某一支路兩端，可根據(jù)歐姆定律及串、并聯(lián)規(guī)律求解該支路兩端的電壓U第三步分析電容器所帶

8、的電荷量。針對(duì)某一狀態(tài)，由電容器兩端的電壓U求電容器所帶的電荷量QCU，由電路規(guī)律分析兩極板電勢(shì)的高低，高電勢(shì)板帶正電，低電勢(shì)板帶負(fù)電【典例3】 阻值相等的四個(gè)電阻、電容器C及電池E(內(nèi)阻可忽略)連接成如圖所示電路。開關(guān)S斷開且電流穩(wěn)定時(shí)，C所帶的電荷量為Q1；閉合開關(guān)S，電流再次穩(wěn)定后，C所帶的電荷量為Q2。Q1與Q2的比值為()A.B.C. D.【答案】 C【解析】斷開S和閉合S后等效電路分別如圖甲、乙所示。根據(jù)串聯(lián)電路的電壓與電阻成正比可得甲、乙兩圖中電容器兩極板間的電壓U1E，U2E，C所帶的電荷量QCU，則Q1Q235，選項(xiàng)C正確?！镜淅?】如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)E=6. 00

9、 V，其內(nèi)阻可忽略不計(jì)。電阻的阻值分別為=2.4 k，4.8 k，電容器的電容C=4.7。閉合開關(guān)S，待電流穩(wěn)定后，用電壓表測(cè)兩端的電壓，其穩(wěn)定值為1.50 V。（1）該電壓表的內(nèi)阻為多大？（2）由于電壓表的接入，電容器的電荷量變化了多少？【答案】（1）4.8 k （2）聯(lián)立得：代入數(shù)據(jù)得4.8 k（2）電壓表接入前，電容器上的電壓等于電阻上的電壓，兩端的電壓為，則又接入電壓表后，電容器上的電壓為由于電壓表的接入，電容器帶電荷量增加了代入數(shù)據(jù)，可得。【跟蹤短訓(xùn)】1. 如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)E=6V，內(nèi)阻r=1，電阻R1=6，R2=5，R3=3，電容器的電容C=2×10-5F。若

10、將開關(guān)S閉合，電路穩(wěn)定時(shí)通過(guò)R2的電流為I；斷開開關(guān)S后，通過(guò)R1的電荷量為q。則（ ）A. I=0.25A B. I=0.5AC. q=1×10-5C D. q=2×10-5C【答案】C2電源電動(dòng)勢(shì)為內(nèi)阻為r的電源和一個(gè)水平放置的電容為C的平行板電容器及三個(gè)電阻阻值分別為的電阻組成如圖所示的電路.當(dāng)開關(guān)閉合后，電容器中有一個(gè)帶電液滴正好處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)將開關(guān)斷開，則以下判斷正確的是（ ）A. 液滴帶正電B. 液滴將向下運(yùn)動(dòng)C. 斷開前電容器上的帶電荷量為CR2Er+R2+R3D. S斷開穩(wěn)定后電容器上的帶電量為CR1Er+R1+R3【答案】C3如圖所示電路，水平放置的平行

11、板電容器的一個(gè)極板與滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端C相連接，電子以速度vo沿垂直于電場(chǎng)線方向射人并穿過(guò)平行板間的電場(chǎng)在保證電子還能穿出平行板間電場(chǎng)的情況下，若使滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端C上移，則電容器極板上所帶電荷量q和電子穿越平行板所需的時(shí)間t( )A. 電荷量q增大，時(shí)間t不變 B. 電荷量q不變，時(shí)間t增大C. 電荷量q增大，時(shí)間t減小 D. 電荷量q不變，時(shí)間t不變【答案】A【解析】當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端C上移時(shí)，跟電容器并聯(lián)的阻值增大，所以電容器的電壓U增大，根據(jù)q=UC得：電量q增大；電子在平行板電容器中做類平拋運(yùn)動(dòng)，沿極板方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=l/ v0與電壓的變化無(wú)關(guān)，所以時(shí)間t不變

12、。故A正確，BCD錯(cuò)誤；故選A。課后作業(yè)1(多選)在如圖所示的電路中，電源的內(nèi)阻為r，現(xiàn)閉合開關(guān)S，將滑動(dòng)變阻器的滑片P向左移動(dòng)一段距離后，下列結(jié)論正確的是()A燈泡L變亮 B電壓表讀數(shù)變小C電流表讀數(shù)變小 D電容器C上的電荷量增加【答案】CD2如圖所示，R1R2R3R4R，開關(guān)S閉合時(shí)，間距為d的平行板電容器C的正中間有一質(zhì)量為m、電荷量為q的小球恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)；則開關(guān)S斷開時(shí)，小球的運(yùn)動(dòng)情況為()A不動(dòng) B向上運(yùn)動(dòng)C向下運(yùn)動(dòng) D不能確定【答案】C【解析】開關(guān)S斷開，電路的總電阻變大，干路電流減小，R4兩端電壓減小，則電容器兩端的電壓也減小，勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)減小，小球受到的電場(chǎng)力減小，所以小

13、球所受合力向下，即小球向下運(yùn)動(dòng)，C正確。3.如圖所示，接通開關(guān)S，在滑動(dòng)觸頭由a端滑向b端的過(guò)程中，下列表述正確的是()A路端電壓變小 B電流表的示數(shù)變大C電源內(nèi)阻消耗的功率變小 D電路的總電阻變大【答案】A4. 如圖所示的電路中，電源內(nèi)阻不可忽略，開關(guān)S閉合前燈泡A、B、C均已發(fā)光。那么，當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，A、B、C三個(gè)燈泡的亮度變化情況是()AA亮度不變，B變亮，C變暗BA變暗，B變亮，C變暗CA變亮，B變暗，C變亮DA變暗，B變亮，C亮度不變【答案】B【解析】當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，C、D并聯(lián)，電阻減小，外電路總電阻R減小，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，總電流I增大，A的電壓UAEIr減小，電流IA減

14、小，A變暗。B的電流IBIIA，增大，電壓UB增大，B變亮。C的電壓UCUAUB，UA減小，UB增大，則UC減小，C變暗。故B正確。5.如圖所示電路中，電源內(nèi)阻不能忽略，兩個(gè)電壓表均為理想電表。當(dāng)滑動(dòng)變阻器R2的滑動(dòng)觸頭P移動(dòng)時(shí)，關(guān)于兩個(gè)電壓表V1與V2的示數(shù)，下列判斷正確的是()AP向a移動(dòng)，V1示數(shù)增大、V2示數(shù)減小BP向b移動(dòng)，V1示數(shù)增大、V2示數(shù)減小 CP向a移動(dòng)，V1示數(shù)改變量的絕對(duì)值小于V2示數(shù)改變量的絕對(duì)值DP向b移動(dòng)，V1示數(shù)改變量的絕對(duì)值大于V2示數(shù)改變量的絕對(duì)值【答案】AC【解析】P向a移動(dòng)，R2連入電路的電阻減小，根據(jù)“并同串反”可知V2示數(shù)減小，V1示數(shù)增大，U內(nèi)增大

15、，A正確；同理，B錯(cuò)誤；由EU內(nèi)U外U內(nèi)UV1UV2，且電源電動(dòng)勢(shì)不變，可得：U內(nèi)示數(shù)改變量的絕對(duì)值與V1示數(shù)改變量的絕對(duì)值之和等于V2示數(shù)改變量的絕對(duì)值，C正確；同理，D錯(cuò)誤。6.在某控制電路中，需要連成如圖所示的電路，主要由電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r的電源與定值定阻R1、R2及電位器(滑動(dòng)變阻器)R連接而成，L1、L2是紅、綠兩個(gè)指示燈，當(dāng)電位器的觸頭由弧形碳膜的中點(diǎn)逆時(shí)針滑向a端時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是()AL1、L2兩個(gè)指示燈都變亮BL1、L2兩個(gè)指示燈都變暗CL1變亮，L2變暗DR1兩端電壓增大【答案】BD7在如圖所示的電路中，R0為定值電阻，R為光敏電阻(光照減弱時(shí)阻值增大)，C為電容器，

16、現(xiàn)減弱對(duì)光敏電阻R光照的強(qiáng)度，下列說(shuō)法正確的是（ ）A. 電流表的示數(shù)減小 B. 電容器C的電荷量增大C. 電壓表的示數(shù)變小 D. 電源內(nèi)部消耗的功率變大【答案】AB【解析】弱對(duì)光敏電阻R光照的強(qiáng)度，R增大，根據(jù)閉合回路歐姆定律可得路端電壓增大，即電壓表示數(shù)增大，總電流減小，即電流表示數(shù)減小，電容器兩端的電壓增大，根據(jù)以及C不變，U增大可得Q增大，電源內(nèi)部消耗的電功率，I減小，內(nèi)阻不變，所以P減小，故AB正確8如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)E12V，內(nèi)阻r1.0，電阻R14.0，R27.5，R35.0，電容器的電容C10 F.閉合開關(guān)S，電路達(dá)到穩(wěn)定后電容器的電荷量為A. 4.5×105 C

17、B. 6.0×105 CC. 7.5×105 C D. 1.2×104 C【答案】B點(diǎn)睛：本題是含有電容器的電路，分析電路時(shí)要抓住電路穩(wěn)定時(shí)，電容器相當(dāng)于開關(guān)斷開，所在電路沒(méi)有電流，其電壓等于所在支路兩端的電壓。9如圖所示的電路中，電源內(nèi)阻不能忽略，R1、R2、R3均是可變電阻，將S1、S2都閉合，下列說(shuō)法正確的是( )A. 只將R1阻值調(diào)大，C1、C2的帶電量都增大B. 只將R2或R3的阻值調(diào)大，C1、C2的帶電量都減小C. 只斷開開關(guān)S2，C1、C2的帶電量都增大D. 只斷開開關(guān)S1，C1、C2的帶電量均不變【答案】C【解析】A項(xiàng)：當(dāng)開關(guān)都閉合時(shí)，只將R1阻值

18、調(diào)大，外電路總電阻增大，干路中總電流減小，路端電壓增大，流過(guò)電阻箱R2、R3的電流增大，所以電容器C1、C2兩端電壓減小，所以C1、C2的帶電量都減小，D項(xiàng)：只斷開開關(guān)S1，C1、C2放電，電量將減小，故D錯(cuò)誤。10如圖所示，平行金屬板中帶點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)原來(lái)處于靜止?fàn)顟B(tài)，不考慮電流表和電壓表對(duì)電路的影響，的阻值和電源內(nèi)阻r相等。當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向端移動(dòng)時(shí)，則（ ）A. 上消耗的電功率逐漸減小B. 電流表讀數(shù)減小，電壓表度數(shù)增大C. 電源的輸出功率逐漸增大D. 質(zhì)點(diǎn)P將向上運(yùn)動(dòng)【答案】C【解析】A當(dāng)滑動(dòng)變阻器R4的滑片向b端移動(dòng)時(shí)，其接入電路的電阻減小，外電路總電阻減小，根據(jù)閉合電路歐姆定律分析得知干

19、路電流I增大，R1上消耗的電功率逐漸增大，故A錯(cuò)誤；B R3的電壓U3=EI(R1+r)減小，流過(guò)R3的電流I3減小，流過(guò)電流表的電流IA=II3，I增大，I3減小，則IA增大，所以電流表讀數(shù)增大。R4的電壓U4=U3U2，U3減小，U2增大，則U4減小，所以電壓表讀數(shù)減小。故B錯(cuò)誤；C由于R1的阻值和電源內(nèi)阻r相等，則外電路總電阻大于電源的內(nèi)阻r，當(dāng)外電阻減小時(shí)，電源的輸出功率逐漸增大。故C正確；D電容器板間電壓等于R3的電壓，減小，電容器板間場(chǎng)強(qiáng)減小，質(zhì)點(diǎn)P所受的電場(chǎng)力減小，所以質(zhì)點(diǎn)P將向下運(yùn)動(dòng)。故D錯(cuò)誤。故選：C.11如圖所示，開關(guān) S 閉合后，豎直放置的平行板電容器 C 兩板間有一帶電

20、微粒m處于靜止，現(xiàn)將滑動(dòng)變阻器 R 的滑動(dòng)片 P 向下滑動(dòng)一些（A 燈與B燈均未被燒壞），待電路穩(wěn)定后，與滑動(dòng)片P滑動(dòng)前相比，下列說(shuō)法正確的是 A. A燈變暗，B燈變亮B. 內(nèi)阻 r消耗的熱功率減小C. 帶電微粒 m將加速向上運(yùn)動(dòng)D. 通過(guò)滑動(dòng)變阻器 R的電流增大【答案】D12在如圖所示電路中，R1、R2為定值電阻，閉合電鍵S后，帶電粒子恰處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)將滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑動(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. V1示數(shù)減小， V2和V3示數(shù)增大 B. 帶電粒子將向上運(yùn)動(dòng)C. U3U1 D. 此過(guò)程中保持不變

21、【答案】BCD【解析】將滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑動(dòng)，滑動(dòng)變阻器的阻值減小，電路的總電阻減小，由閉合電路歐姆定律知，總電流增大，則V1示數(shù)U1增大。內(nèi)電壓增大，路端電壓U減小，而路端電壓，可知，V3示數(shù)U3減小。R2兩端電壓增大，所以V2示數(shù)減小，故A錯(cuò)誤；R2兩端電壓增大，則電容器板間電壓增大，板間場(chǎng)強(qiáng)增大，帶電粒子所受的電場(chǎng)力增大，因此帶電粒子將向上運(yùn)動(dòng)，故B正確；因?yàn)椋琔3減小，U1增大，而U減小，所以U3U1 故C正確；根據(jù)閉合電路歐姆定律知： 得 U2I=R1+R2+r，保持不變，故D正確。綜上分析，BCD正確。 【點(diǎn)睛】本題是電路的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題，關(guān)鍵要搞清電路的結(jié)構(gòu)，明確電表各測(cè)量哪部分電路的電壓或電流，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)短路分析電路的連接關(guān)系，根據(jù)歐姆定律進(jìn)行分析13A、B兩塊正對(duì)的金屬板豎直放置，在金屬板A的內(nèi)側(cè)表面系一絕緣細(xì)線，細(xì)線下端系一帶電小球（可視為點(diǎn)電荷）。兩塊金屬板接在如圖所示的電路中，電路中的為光敏電阻（其阻值隨所受光照強(qiáng)度的增大而減?。瑸榛瑒?dòng)變阻器，為定值電阻。當(dāng)R2的滑片P在中間時(shí)閉合電鍵S，此時(shí)