第二节 闭合电路的欧姆定律
基础过关练
题组一 电动势
1.(多选)关于电动势,下列说法正确的是( )
A.电动势越大的电源,将其他形式的能转化为电能的本领越大
B.干电池电动势1.5 V表示该电池单位时间内可以把1.5 J的其他形式的能转化为电能
C.电源电动势等于电源两极间的电压
D.电动势在数值上等于闭合电路内、外电压之和
2.(2021陕西黄陵中学期中)在炎热的夏天,我们经常可以看到,有的小朋友的太阳帽前有一小风扇(如图所示),该小风扇与一小型的太阳能电池板相接,对其供电。经测量该电池板的电动势为E=0.6 V,则关于该电池板的描述正确的是( )
A.把该电池板接入闭合电路后,电动势减小
B.该电池板比电动势为1.5 V的干电池做功少
C.该电池板单位时间内可把0.6 J的太阳能转化为电能
D.电路中通过1 C电荷量时,该电池板能把0.6 J的太阳能转化为电能
题组二 闭合电路的欧姆定律
3.(多选)如图所示的U-I图像中,Ⅰ是电源的路端电压随电流变化的图像,Ⅱ是某电阻两端的电压随电流变化的图像。下列说法正确的是( )
A.电源电动势为3 V
B.电源内阻为0.5 Ω
C.该电阻为定值电阻,阻值为1 Ω
D.该电阻接在该电源两端时,流过的电流为1.5 A
4.如图所示的电路中,R1=9 Ω,R2=30 Ω,S闭合时,理想电压表V的示数为11.4 V,理想电流表A的示数为0.2 A,S断开时,理想电流表A的示数为0.3 A,求:
(1)电阻R3的值;
(2)电源电动势E和内阻r的值。
5.在如图所示的电路中,R1=2 Ω,R2=R3=4 Ω,当开关K接a时,R2两端的电压为4 V,当开关K接b时,电压表示数为4.5 V,试求:
(1)开关K接a时,通过电源的电流;
(2)电源的电动势和内电阻;
(3)开关K接c时,通过R2的电流。
题组三 路端电压与负载的关系
6.(多选)将三个不同电源的U-I图线画在同一坐标系中,如图所示,其中1和2平行,以下说法正确的是( )
A.电动势:E1>E2=E3
B.电动势:E1>E2>E3
C.电源内阻:r1D.短路电流:I1>I2>I3
7.(多选)如图所示为某一电源的U-I图线,由图可知( )
A.电源电动势为2 V
B.电源内电阻为 Ω
C.电源短路时电流为6 A
D.电路路端电压为1 V时,电路中电流为5 A
8.如图所示,甲图中变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中,两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙中的AC、BC两直线所示。不考虑电表对电路的影响。
(1)电压表V1、V2的示数随电流表示数的变化图像应分别为U-I图像中的哪一条直线
(2)定值电阻R0、变阻器的总电阻R分别为多少
(3)求出电源的电动势和内阻。
能力提升练
题组一 闭合电路的动态分析
1.在如图所示的电路中,R1、R2和R3皆为定值电阻,R4为可变电阻,电源的电动势为E,内阻为r,设电流表的读数为I,电压表的读数为U,当R4的滑动触头向图中b端移动时( )
A.I变大,U变小 B.I变大,U变大
C.I变小,U变大 D.I变小,U变小
2.某种热敏电阻的阻值随环境温度的升高而减小,可以利用这种特性来测量环境温度。在下面的四个电路中,电源电动势一定,内阻不计,Rt表示热敏电阻,R0表示定值电阻。若希望在温度升高时,电路中的电压表或电流表示数减小,则下列电路中符合要求的是( )
3.(多选)在如图所示的电路中,电源电动势为E,内阻为r,各电表都可看成理想电表,闭合开关,滑动变阻器滑片P向右移动,若以ΔU1、ΔU2、ΔU3、ΔI分别表示电压表V1、V2、V3和电流表A的示数变化的大小,则下述结论正确的是( )
A.电压表V1、V2、V3和电流表A的示数分别变小、变大、变小、变大
B.电压表V1、V2、V3和电流表A的示数分别变大、变小、变大、变小
C.、、分别变小、不变、变小
D.、、都不变
4.(多选)在如图所示的电路中,电源的电动势为E,内阻为r,灯泡L的电阻大于电源的内阻r。闭合开关S,在滑动变阻器的滑片P由a向b移动的过程中,下列各物理量的变化情况正确的是( )
A.电流表的读数一直减小
B.灯泡L变亮
C.电源输出功率先增大后减小
D.电压表的读数先增大后减小
5.如图所示,电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r。闭合开关,电路稳定后,将滑动变阻器滑片向下滑动,理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3,理想电流表A示数变化量的绝对值为ΔI,下列说法错误的是( )
A.A的示数增大
B.V2的示数增大
C.ΔU3与ΔI的比值大于r
D.ΔU1大于ΔU2
题组二 含容电路的分析与计算
6.在如图所示的电路中,电源的负极接地,其电动势为E、内电阻为r,R1、R2为定值电阻,R3为滑动变阻器,C为电容器,A、V为理想电流表和电压表。在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中,下列说法中正确的是( )
A.电压表示数变小
B.电流表示数变小
C.电容器C所带电荷量增多
D.a点的电势降低
7.(多选)图示电路中,电容器与电阻R2并联后,经电阻R1与电源相连,电源电动势E=24 V,内电阻r=1 Ω,电阻R1=15 Ω,R2=8 Ω,电容器的电容C=2×10-9 F,闭合开关S,待电路稳定后,下列说法正确的是( )
A.电源两端的电压为24 V
B.电容器两端的电压为18 V
C.电容器所带电荷量为1.6×10-8 C
D.通过电阻R1的电流为1 A
8.(多选)如图所示,C1=6 μF,C2=3 μF,R1=3 Ω,R2=6 Ω,电源电动势E=18 V,内阻不计。下列说法正确的是( )
A.开关S断开时,a、b两点电势相等
B.开关S闭合、电路稳定后,流过a、b两点的电流是2 A
C.开关S断开时C1带的电荷量比开关S闭合后C1带的电荷量大
D.不论开关S断开还是闭合,C1带的电荷量总比C2带的电荷量大
9.如图所示的电路中,电源电动势E=10 V,内阻r=1 Ω,电容器的电容C=40 μF,电阻R1=R2=4 Ω,R3=5 Ω。接通开关S,待电路稳定后,求:
(1)理想电压表V的读数;
(2)电容器所带的电荷量;
(3)S再断开后,通过R2的电荷量。
答案全解全析
基础过关练
1.AD 电动势的物理意义是表征电源把其他形式的能转化为电能的本领。电动势越大的电源,将其他形式的能转化为电能的本领越大,故A正确;干电池电动势1.5 V表示若有1 C的电荷量通过电路,就有1.5 J的化学能转化为电能,故B错误;电源没有接入电路时,两极间的电压等于电源电动势,在闭合电路中电源两极的电压是路端电压,小于电源电动势,故C错误;根据闭合电路欧姆定律E=U+Ir可知,闭合电路中,电源电动势在数值上等于内、外电压之和,故D正确。
2.D 电池板的电动势大小跟是否接入电路无关,选项A错误;电动势表示电源中非静电力做功的能力的大小,不表示做功的多少,选项B错误;由于不知道单位时间内流过太阳能电池板的电荷量,所以不能求出单位时间内有多少太阳能转变为电能,选项C错误;根据电动势的定义式E=,解得W=qE=1×0.6 J=0.6 J,即电路中每通过1 C电荷量,太阳能电池板把0.6 J的太阳能转变为电能,选项D正确。
3.ABC 由U=E-Ir可知,图像Ⅰ与纵轴的交点表示电源的电动势,电动势E=3 V,故A正确;图像Ⅰ的斜率表示电源内阻,故内阻r== Ω=0.5 Ω,故B正确;该电阻的阻值等于图像Ⅱ的斜率大小,为R== Ω=1 Ω,故C正确;根据闭合电路欧姆定律可得,该电阻接在该电源两端时,流过的电流I== A=2 A,故D错误。
4.答案 (1)15 Ω (2)12 V 1 Ω
解析 (1)S闭合时,R2两端电压U2=I2R2=0.2×30 V=6 V,所以R1两端电压为U1=U-U2=5.4 V,流过R1的电流I1==0.6 A,流过电阻R3的电流I3=I1-I2=0.6 A-0.2 A=0.4 A,所以电阻R3的阻值R3==15 Ω。
(2)由闭合电路欧姆定律得,当S闭合时,E=U+I1r,当S断开时,E=I(R1+R2+r),代入数据,联立解得E=12 V,r=1 Ω。
5.答案 (1)1 A (2)6 V 2 Ω (3)0.5 A
解析 (1)当K接a时,R1被短路,外电阻为R2,根据部分电路欧姆定律得,通过R2的电流I2== A=1 A,所以通过电源的电流为1 A。
(2)当K接a时,由闭合电路欧姆定律得E=U2+I2r①
当K接b时,外电路R1和R2串联,R外=R1+R2=6 Ω
通过电源的电流I==0.75 A
这时有E=U+Ir=4.5 V+0.75r②
联立①②解得E=6 V,r=2 Ω
(3)当K接c时,R2与R3并联,再与R1串联,并联电阻为R23==2 Ω
总电阻R总=R1+r+R23=6 Ω
总电流I3==1 A
通过R2电流I'=I3=0.5 A
6.AD 根据闭合电路欧姆定律得U=E-Ir,由数学知识可知,电源的U-I图像的纵轴截距表示电源的电动势,斜率的绝对值等于电源的内阻r;对照图像知E1>E2=E3,r1=r2I2>I3,选项D正确。
7.AD 在本题的U-I图线中,纵轴截距表示电源电动势,A正确;横轴截距表示短路电流,C错误;图线斜率的绝对值表示电源的内电阻,则r= Ω=0.2 Ω,B错误;当路端电压为1 V时,电源内电阻分得的电压U内=E-U外=2 V-1 V=1 V,则电路中的电流I== A=5 A,D正确。
8.答案 (1)AC BC (2)3 Ω 12 Ω (3)8 V 1 Ω
解析 (1)当变阻器的滑片向左移动时,变阻器接入电路的电阻减小,电路中电流增大,定值电阻R0两端的电压增大,路端电压减小,由题图乙分析可得V1对应AC,V2对应BC。
(2)由题意得R0== Ω=3 Ω,当滑动变阻器取最大值时,电流最小Imin=0.5 A,而UR=U2-U1=7.5 V-1.5 V=6 V,所以Rmax== Ω=12 Ω。
(3)因为U2=E-Ir,则内阻r== Ω=1 Ω,所以E=U2+Ir=7.5 V+0.5×1 V=8 V。
能力提升练
1.B 当R4的滑动触头向图中b端移动时,R4连入电路部分电阻增大,外电阻增大,总电阻增大,根据闭合电路欧姆定律可知回路中总电流减小,则内电压减小,外电压增大,则电压表示数增大;总电流减小,R1和R3两端电压减小,可知加在R2两端电压增大,流过R2的电流增大,电流表的读数增大。选项A、C、D错误,B正确。
2.C 当环境温度升高时:A图中,外电路的总电阻减小,总电流增大,即流过电流表的电流增大,选项A错误;B图中,外电路的总电阻减小,总电流增大,内电压升高,路端电压降低,流过R0的电流减小,因此流过电流表的电流增大,选项B错误;C图中,外电路的总电阻减小,总电流增加,内电压及R0两端的电压都增加,Rt两端的电压降低,电压表测量的是热敏电阻Rt两端的电压,因此电压表的示数减小,选项C正确;D图中,外电路的总电阻减小,总电流增加,内电压及R0两端的电压都增加,电压表测量的是R0两端的电压,示数增大,选项D错误。
3.AD 当滑动变阻器的滑片P向右移动时,变阻器接入电路的电阻减小,总电阻减小,电路中的总电流增大,电流表A的示数变大;根据欧姆定律可知R2两端的电压增大,电压表V2示数变大;由闭合电路欧姆定律知内电压增大,则路端电压减小,电压表V3示数变小。R2两端的电压增大,路端电压减小,则R1两端的电压减小,电压表V1的示数变小,故A正确,B错误;由U1=E-I(R2+r)得=R2+r不变,=R2不变,由U3=E-Ir得=r不变,故C错误,D正确。
4.AD 滑动变阻器的右半部分与电流表A串联,再与左半部分并联,并联部分与灯泡串联后再与电压表并联,电压表测路端电压。滑片P向左滑动,当两支路电阻相等,即RA+Ra=Rb时,并联路段电阻最大,并联路段的电阻先增大后减小,外电路总电阻先增大后减小,由串联分压可知路端电压先增大后减小,选项D正确;电流表刚开始测干路电流,随着P由a向b移动,电流表示数逐渐变小,P滑到b端,电阻R和电流表被短路,电流表示数为零,A正确;外电路电阻增大时,流过灯泡的电流减小,灯泡分压减小,灯泡变暗,选项B错误;外电路电阻越接近电源内阻,电源输出功率越大,由于灯泡电阻大于电源内阻,因此外电路电阻总大于电源内阻,外电阻先增大后减小,所以电源的输出功率先减小后增大,选项C错误。
5.B 理想电压表V1、V2、V3分别测定值电阻两端的电压、路端电压、滑动变阻器两端的电压,理想电流表A测的是干路中的电流。滑动变阻器滑片向下滑动,其接入电路的电阻变小,根据闭合电路欧姆定律可知,干路中的电流增大,A示数增大,内电压增大,路端电压减小,即V2示数减小,故A正确,B错误;因为=R,=r,=r+R,故C正确;ΔU2=ΔI·r,ΔU1=ΔI·R,又因R>r,故ΔU2<ΔU1,故D正确。
6.D 在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中,变阻器接入电路的电阻减小,外电路总电阻减小,干路电流I增大,电阻R1两端电压增大,则电压表示数变大,A错误;电阻R2两端的电压U2=E-I(R1+r),I增大,则U2变小,电容器两极板间电压变小,其所带电荷量减小,C错误;根据外电路中顺着电流方向,电势降低,可知a点的电势大于零,a点的电势等于R2两端的电压,U2变小,则a点的电势降低,通过R2的电流I2减小,D正确;电流表下端接地,电势为零,通过电流表的电流IA=I-I2,I增大,I2减小,则IA增大,即电流表示数变大,B错误。
技巧点拨
分析电容器所带电荷量的变化要注意以下两点
(1)把电容器当成断路简化电路图,按照电路动态分析的基本方法来分析各部分电路电压与电流的变化。
(2)电路稳定时,找到与电容器并联的电阻,而电容器两极板间的电压等于与之并联的电阻两端的电压。
7.CD 当开关闭合时,电源两端的电压是路端电压,小于电动势,选项A错误;电路中的电流为I==1 A,R2两端的电压为U2=IR2=8 V,电容器与R2并联,其两端电压也是8 V,选项B错误,D正确;电容器所带电荷量为Q=CU2=1.6×10-8 C,选项C正确。
方法技巧
含电容器电路的分析技巧
分析和计算含有电容器的直流电路时,关键是准确判断和求出电容器两端的电压,其具体方法是:
(1)确定电容器和哪个电阻并联,该电阻两端电压即电容器两端电压。
(2)当电容器和某一电阻串联后接在某一电路两端时,此电路两端电压即电容器两端电压。
(3)当电容器与电源直接相连,则电容器两极板间电压等于电源电动势。
8.BC S断开时外电路处于断路状态,两电阻中无电流通过,电阻两端电势相等,由图知a点电势与电源负极电势相等,而b点电势与电源正极电势相等,电容器两端电压都等于电源电动势,而C1>C2,由Q=CU知此时Q1>Q2,当S闭合后,稳定状态下C1与R1并联,C2与R2并联,电路中电流I==2 A,此时两电阻两端电压分别为U1=IR1=6 V、U2=IR2=12 V,则此时两电容器所带电荷量分别为Q1'=C1U1=3.6×10-5 C、Q2'=C2U2=3.6×10-5 C,对电容器C1来说,S闭合后其两端电压减小,所带电荷量也减小,故A错误,B、C正确,D错误。
9.答案 (1)5 V (2)1.6×10-4 C (3)1.6×10-4 C
解析 电路稳定后,电容器和电压表所在支路可认为是断路,可得R2上无电流通过,R2两端电势相等,其等效电路如图所示
(1)根据闭合电路欧姆定律,得电路中的电流为I==1 A
电压表的读数为U3=IR3=5 V
(2)电容器两端电压为UC=U1=IR1=4 V
电容器所带的电荷量Q=CU1=1.6×10-4 C
(3)S断开后,电容器将通过R1、R2和其构成的闭合电路放电,所以通过R2的电荷量为
=Q=1.6×10-4 C(共19张PPT)
1 | 电动势
第二节 闭合电路的欧姆定律
1.电源电动势在数值上等于不接用电器时电源正负两极间的电压。
2.非静电力
(1)非静电力的作用:把正电荷在电源内部由负极搬运到正极,同时在该过程中非
静电力做功,将其他形式的能转化为电势能。
(2)非静电力的来源:在化学电池中是指化学作用,在发电机中是指电磁作用。
3.电动势
(1)大小:非静电力把正电荷从负极搬运到正极所做的功与被搬运的电荷量的比
值。
(2)公式:E= 。
(3)单位:伏特,用符号“V”表示。
(4)物理意义:电动势的大小反映了电源将其他形式的能转化为电能的本领,电动
势大,表示电源的转化本领大。
2 | 闭合电路欧姆定律
3.常用的变形公式:E=U外+U内或U外=E-Ir;适用范围:任何闭合电路。
2.公式:I= ;适用范围:纯电阻电路。
1.内容:闭合电路中的电流与电源的电动势成正比,与内、外电路的电阻之和成
反比。
3 | 路端电压与负载的关系
1.纯电阻电路路端电压与外电阻的关系:U外=E-U内=E- r。
结论:①R增大→U外增大;②外电路断路时,U外=E;③外电路短路时,U外=0。
2.路端电压与电流的关系
(1)公式:U外=E-Ir。
(2)图像(U-I图像):如图所示,U-I图像是一条倾斜的直线,该直线与纵轴交点的纵
坐标表示电动势E,斜率的绝对值表示电源内阻r。
1.电场力与非静电力都可以使电荷移动,所以本质上都是使电荷的电势能减少。
( )
2.电源发生短路时,电流为无穷大。 ( )
3.外电路断路时,电源两端的电压等于电源电动势。 ( √ )
4.电源的电动势E和内阻r是由电源本身决定的,不随外电路电阻的变化而改变。
( √ )
知识辨析
情境 设电源的电动势E=3 V,内阻r=2 Ω,根据路端电压与电流的关系U=E-Ir,以
U为纵轴,I为横轴,作出U与I的关系图像,如图所示,据图回答下面问题。
1 电源U-I 图像的理解和应用
问题1 外电路断开的状态对应于图像中的哪个点 怎么看出这时路端电压与电
源电动势的关系
提示 外电路断开时,电流为零,电源内阻上没有电压,则此时路端电压与电源电
动势相等,即对应图像中纵轴上的A点。
问题2 电动势E的大小对图像有什么影响
提示 电源的电动势E越大,对应U-I图像纵截距就越大。
问题3 电源短路的状态对应图像中的哪个点 怎样读出这时电流的大小
提示 电源短路时负载电阻为零,路端电压为零,则对应着图像中横轴上的B点,此
时横截距为电源短路电流。
问题4 r的大小对图像有什么影响
提示 根据U与I的关系和数学知识可以得出路端电压U和电流I的关系图像斜率
的绝对值等于电源的内阻r,电源的内阻越大,图像斜率的绝对值就越大。
电源的U-I图像和定值电阻的U-I图像的比较
图像种类 电源的 U-I图像 定值电阻
的U-I图像
图形
物理意义 电源的路端电压随电流
的变化关系 电阻两端的电压随电流
的变化关系
截距 纵截距表示电源电动势
E,横截距表示短路电流 图线过坐标原点,表示
电流为零时电阻两端的
电压为零
坐标U、I 的乘积 表示电源的输出功率 表示电阻消耗的功率
坐标U、I 的比值 表示外电阻的大小,不
同点对应的外电阻大小
不同 表示电阻的大小,不同
点对应的比值均相同
斜率的 绝对值 表示电源内阻r的大小 表示电阻大小
2 电路的动态分析
1.判定总电阻变化情况的规律
(1)当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时,电路的总电阻一定增大(或减小)。
(2)若开关的通、断使串联的用电器增多时,电路的总电阻增大;若开关的通、断
使并联的支路增多时,电路的总电阻减小。
(3)在如图甲所示分压电路中,滑动变阻器可视为由两段电阻构成,其等效电路图
如图乙所示
乙
甲
R右与用电器并联,R左与并联部分串联。A、B两端的总电阻与R左的变化趋势一致。
2.电路动态分析的方法
(1)程序法:遵循“局部—整体—部分”的思路,按以下步骤分析:
(2)极限法:因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题,当物理量单调变化时,可
将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论。
(3)串反并同法:“串反”是指某一电阻增大(或减小)时,与它串联或间接串联的电
阻中的电流、两端电压、电功率都将减小(或增大);“并同”是指某一电阻增大
(或减小)时,与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大
(或减小)。
典例 如图所示为某同学在研究性学习中自制的电子秤原理示意图。托盘与电
阻可忽略的金属弹簧相连,托盘与弹簧的质量均不计。滑动变阻器的滑片与弹簧
上端连接。不称重物时,滑片P在电阻R0的最上端【1】;称重物时,在压力作用下滑
片P下滑【2】。操作人员可通过电阻很大的灯泡的亮度判断出有没有开始称重,电
流表的示数可以反映出物体的质量,下列说法正确的是 ( )
A.称的物体越重,灯泡越暗
B.称的物体越重,电流表示数越大
C.不称重物时,灯泡会很亮
D.不称重物时,电流表示数较大
D
信息提取 【1】滑片P在R0的最上端,R0、灯泡被短路。
【2】滑动变阻器连入电路的有效电阻增大。
思路点拨 解答本题要三步走:
第一步:看电路的连接方式,滑动变阻器与灯泡并联,然后与电阻R1串联。
第二步:看滑片P的移动方向,下移物体重,上移物体轻。
第三步:利用闭合电路欧姆定律【3】分析干路中电流的变化,利用串并联电路的特
点【4】分析支路电流的变化情况。
解析 当物体越重时,弹簧的压缩量越大,P越向下,滑动变阻器接入电路的电阻值
越大,则总电阻越大,总电流I越小(由【3】得到),选项B错误;灯泡两端的电压U=E
-Ir-IR1越大,通过灯泡的电流I灯= 越大(由【4】得到),灯泡越亮,选项A错误;不称
重物时,R0、灯泡被短路,电路总电阻最小(由【1】得到),电流表示数I= 较大,
选项D正确,选项C错误。
3 含容电路问题
1.电路的简化
不分析电容器的充、放电过程时,把电容器所处的支路视为断路,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
电容器所在的支路中没有电流,同支路的电阻相当于导线,即电阻不降低电压,是
等势体。电容器两端的电压等于与之并联的支路两端的电压。
3.电容器所带电荷量的变化
如果变化前后极板带电的电性相同,那么通过所连导线的电荷量等于初、末状态
电容器所带电荷量之差;如果变化前后极板带电的电性相反,那么通过所连导线
的电荷量等于初、末状态电容器所带电荷量之和。
典例 如图所示,电源电动势E=9 V,内电阻r=0.5 Ω,电阻R1=5.0 Ω、R2=3.5 Ω、R3=
6.0 Ω、R4=3.0 Ω,电容C=2.0 μF。当开关S由与a接触【1】到与b接触【2】通过R3的电
荷量【3】是多少
信息提取 【1】S与a接触电路稳定时,等效电路如图甲。
【2】S与b接触电路稳定时,等效电路如图乙。
【3】R3与电容器串联,通过R3的电荷量即电容器所带电荷量的变化量。
思路点拨 解答本题需要四步走:
甲
乙
第一步:画出开关分别接a和b时的等效电路图;
第二步:根据闭合电路的欧姆定律【4】分别求出两种情况下电路中的电流,再根据
欧姆定律【5】分别算出两种情况下电容器两端的电压;
第三步:根据电容定义式【6】计算电容器极板上的电荷量;
第四步:判断变化前后极板带电的电性,然后计算通过R3的电荷量。
解析 当开关接a时,电容器两端的电压U1= R1=5 V(由【1】和【4】得到)
电容器所带电荷量Q1=CU1=2.0×10-6×5 C=1×10-5 C(由【6】得到)
由于上极板电势高,则上极板带正电荷。
当开关接b时,电容器两端的电压U2= R2=3.5 V(由【2】和【4】得到)
电容器所带电荷量Q2=CU2=2.0×10-6×3.5 C=0.7×10-5 C(由【6】得到)
且上极板电势低,则上极板带负电。
因开关与a、b接触时极板所带电荷电性相反,通过所连导线的电荷量等于两个状
态下电容器所带电荷量之和,则开关由a接b的过程中,电荷量变化
ΔQ=Q1+Q2=1.7×10-5 C
即通过R3的电荷量为1.7×10-5 C。
答案 1.7×10-5 C
