※专题课:闭合电路的动态分析、含有电容器的电路
例1 A [解析] 开关在位置1时,外电路总电阻R总=R,电压表示数U=E=E,每个灯泡两端的电压U1=U2=U=E,电源内阻的发热功率为P热=.开关在位置2时,外电路总电阻R总'=R,电压表示数U'=E=E,灯泡L1的电压U1'=E,L2的电压U2'=E,电源内阻的发热功率为P热'=.综上所述,电压表读数变小,故A正确.L1亮度不变,L2将变亮,故B、C错误.电源内阻的发热功率将变大,故D错误.
变式 A [解析] 当光照强度增加时,光敏电阻Rt阻值减小,外电路总阻值R减小,电流表示数I=变大,C错误;电源路端电压U=E-Ir变小,D错误;A灯实际功率P=变小,A灯变暗,A正确;总电流增大,A灯中电流减小,则通过R0的电流增大,电压增大,由于外电压变小,所以B灯电压减小,B灯实际功率减小,B灯变暗,B错误.
例2 D [解析] 如果电源接触不良,则整个电路为断路状态,灯泡不亮,电流表无示数,不论电压表接在何处都无示数,A错误;如果灯泡的灯丝已断,电流表无示数,用电压表测量时,c、d间无电压,B错误;如果电流表内部断路,灯泡不亮,电流表无示数,用电压表测量时,c、d间无电压,C错误;开关的触片或接线柱接触不良,开关闭合后,电灯不亮,电流表无读数,当用电压表测量时,a、b间的电压为0,而a、d及c、d间均有电压,D正确.
例3 AC [解析] 保持两开关闭合,R的滑片上滑时,滑动变阻器的阻值变大,电容器两端的电压增大,根据C=,电容器处于充电状态,则R0中电流向右,A正确;保持两开关闭合,R的滑片下滑时,滑动变阻器的阻值变小,电容器两端的电压减小,根据E=,电场强度减小,则油滴受到向上的电场力减小,油滴向下运动,B错误;断开S2,电容器电荷量保持不变,根据C=,E= ,C=得E=,C的下极板下移时,两极板间的场强保持不变,根据φP-φ下=φP=EdP下,则C的下极板下移时,P点的电势升高,C正确;断开S2,电容器电荷量保持不变,C的上极板下移时,两极板间的场强保持不变,又由φP-φ下=φP=EdP下,C的上极板下移时,P点的电势不变,所以油滴的电势能保持不变,D错误.
随堂巩固
1.B [解析] 温度升高,R1的阻值减小,干路电流增大,若适当增大电源的电动势,电铃电压更容易达到临界值而引起电铃响,故报警的临界温度降低,A错误,B正确;把R2的滑片适当向下移,其阻值增大,并联部分阻值增大,随着温度升高,R1的阻值减小,干路电流增大,电铃电压更容易达到临界值,使报警的临界温度降低,C、D错误.
2.CD [解析] 由于用电压表测得b、d两点间的电压为220 V,所以a、b间电路是通的,b、c间电路不通或c、d间电路不通;由于用电压表测得a、c两点间的电压为220 V,所以c、d间电路是通的,a、b间电路不通或b、c间电路不通.综合分析可知b、c间电路不通,a、b间电路和c、d间电路通,即C、D正确.
3.D [解析] 滑片P向下滑动时有效阻值增大,根据闭合电路欧姆定律可知,路端电压增大,即电压表的读数增大,A错误;电阻R1消耗的功率P1=I2R1,滑片P向下滑动时有效阻值增大,根据闭合电路欧姆定律可知,干路电流减小,则P1减小,B错误;电容器的电容由本身构造决定,不随电压发生变化,C错误;电容器所带电荷量Q=CU,因为C不变,根据闭合电路欧姆定律可知,电容器电压(R2两端电压)U增大,所以Q增多,D正确.※专题课:闭合电路的动态分析、含有电容器的电路
1.A [解析] 当滑片下移时,滑动变阻器接入电路的电阻减小,则外电路总电阻减小,电路中总电流增大,电源的内电压增大,由闭合电路欧姆定律可知,电路的路端电压减小,故电压表示数减小,由欧姆定律可知,R1上的分压增大,而路端电压减小,故并联部分的电压减小,则通过R2的电流减小,电流表的示数减小,故A正确.
2.BD [解析] 当光照强度逐渐增强时,光敏电阻R的阻值减小,电路的总电阻减小,由闭合电路欧姆定律可得,电路中总电流增大,则灯泡L2逐渐变亮,灯泡L2两端的电压增大,由U=E-Ir可知,路端电压减小,则灯泡L1两端的电压减小,故灯泡L1逐渐变暗,故A错误,B正确;总电流增大,由P=I2r可知,电源内阻消耗的功率逐渐增大,故C错误,D正确.
3.A [解析] 在滑片由a端滑向b端的过程中,滑动变阻器接入电路中的电阻减小,使得总电阻减小,D错误;根据I=,可知总电流增大,根据闭合电路的欧姆定律有E=Ir+U外,可知路端电压减小,A正确;电流表的示数为IA=,可知电流表示数减小,B错误;根据P=I2r,可知电源内阻消耗的功率增大,C错误.
4.C [解析] 因为灯泡L1和L2都不亮,说明电路中有断路故障或短路故障,又因为Ucd=6 V,说明c、d两点与电源两极之间是通路,L1和R不可能断路,所以可能是L2的灯丝烧断了,故A、B、D错误,C正确.
5.A [解析] 闭合开关灯泡不亮,说明有断路或短路,由选项可知只判断断路情况即可,因UBC=0,则与之串联的电路有断路,UCD=0,则与之串联的电路有断路,UDE≠0,则与之串联的电路无断路,即D到负极,E到正极无断路,UAE≠0,则A到负极,E到正极无断路,所以D、E间有断路,可能是滑动变阻器断路,故A正确,B、C、D错误.
6.C [解析] 根据等效电路,可得开关S断开时,电容器两端的电压U1=·R×E,得Q1=CU1,S闭合时,U2=·R=E,Q2=CU2,故,故C正确.
7.B [解析] 当环境温度降低时,R2阻值变大,总电阻变大,总电流减小,R1及内阻r上的电压减小,路端电压变大,即电压表读数变大,R2两端电压变大,电容器两端电压变大,根据Q=CU可知,电容器带电荷量变大,根据E=可知电容器两极板间的电场强度增大,根据P=I2R,总电流I减小,可知,R1消耗的功率减小,选项A、C、D错误,B正确.
8.AD [解析] 当滑动变阻器的滑片向右移动时,电路中的总电阻增大,电路中电流减小,灯泡L变暗,故A正确,B错误;电容器两端的电压等于路端电压,电路中电流减小,内电压将减小,则路端电压增大,由Q=CU知,电容器C的电荷量将增大,故C错误,D正确.
9.C [解析] 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,A错误;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,B错误;若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,C正确;R2短路,B灯被短路了,将会不亮,D错误.
10.ACD [解析] 因电源有内阻,且电路变化时仅有一个电阻变化,故可以利用“串反并同”规律分析,即当电路中有一个电阻变化时,与其直接或间接串联的用电器的电压、电流及功率的变化与该电阻的变化相反,若用电器与变化电阻直接或间接并联,则该用电器的电压、电流及功率与电阻变化相同,由图可知,电路是电阻R2与L3串联后与L2并联,再与R1串联,再与L1和R串联的支路并联,最后与电源串联,当光照变强时,R减小,L1与其串联,L2和L3与其并联,根据“串反并同”规律可知,L1变亮、L2和L3都变暗,故A正确,B错误;去掉R1改为导线,可等效为其阻值减为零,L1与其并联,根据“串反并同”规律可知,L1会变暗,C正确;R2断路时,等效为其阻值增大为无穷大,L1与其并联,根据“串反并同”规律可知,L1会变亮,故D正确.
11.B [解析] 由闭合电路的欧姆定律可知,路端电压U=E=6 V,电容器两极板的电势差为6 V,又下极板接地,故下极板电势为零,P点电势为U=3 V,故A错误;电容器上极板所带电荷量Q=CU=1×10-6×6 C=6×10-6 C,故B正确;移动电容器上极板,电容器两端电势差不变,又由于两极板间距离增大,故电场强度减小,而P点到下极板的距离不变,故电势差减小,P点电势减小,故C错误;滑片从b端向a端移动,则外电路电阻增大,所以路端电压增大,则两极板电势差增大,极板间场强增大,油滴受到的静电力增大,油滴受重力和静电力作用,又由开始时油滴静止可知,静电力方向向上,移动滑片后油滴所受合外力方向向上,故油滴向上运动,故D错误.
12.B [解析] 保持R1不变,缓慢增大R2时,由于R和R2串联,R两端的电压减小,即平行板电容器的两个极板间的电压U减小,带电小球受到的静电力F电=qE=q减小,细线的拉力大小为F=,将减小,选项B正确,A错误.保持R2不变,缓慢增大R1时,R两端的电压不变,F电不变,细线的拉力F不变,C、D错误.
13.D [解析] 根据欧姆定律可知=R1,=R2,=R1+R2,滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,R2减小,故不变,、均减小,A、B错误;根据欧姆定律可知=R1,C错误;根据闭合电路欧姆定律可知U3=E-Ir,则=r,D正确.
14.AC [解析] 滑片P1向左滑动时,R1接入电路的电阻值减小,R3两端电压增大,A、B板间的电势差增大,根据E=,可知板间场强增大,由UPB=φP-φB=E×dPB,可知P点的电势升高,A正确;P2的移动不影响A、B板间的电场强度,带电油滴不动,B错误;A板上移时,由C=,可知d增大,C减小,由于二极管的单向导电性,可知Q不变,板间电势差将增大,板间场强E=,可知为定值,由UPB=φP-φB=E×dPB,可知φP不变,C正确;A板左移时,C减小,同理可判断,Q不变,无电流通过R2,D错误.※专题课:闭合电路的动态分析、含有电容器的电路
学习任务一 闭合电路的动态分析
[科学思维] 闭合电路动态问题的分析方法:
(1)程序法
电路结构的变化→R的变化→R总的变化→I总的变化→U内的变化→U外的变化→固定支路→变化支路.
(2)直观法
①当外电路的任何电阻变大(或变小)时,总电阻变大(或变小).
②控制开关使串联的电阻增多时,总电阻变大;使并联的电阻增多时,总电阻变小.
例1 如图所示的电路中,电源电动势为E,内阻为R,L1和L2为相同的灯泡,每个灯泡的电阻和定值电阻的阻值均为R,电压表为理想电表,S为单刀双掷开关.当开关由1位置打到2位置时,下列说法中正确的是( )
A.电压表读数将变小
B.L1亮度不变,L2将变暗
C.L1将变亮,L2将变暗
D.电源内阻的发热功率将变小
[反思感悟]
变式 [2024·福建三明一中月考] 为了创建文明城市,某城市新装了一批节能路灯,该路灯通过光控开关实现自动控制电灯亮度,如图所示为其内部电路简化原理图.已知电源电动势为E,内阻为r,Rt为光敏电阻,光照强度增加时,其阻值减小.则当光照强度增加时( )
A.A灯变暗
B.B灯变亮
C.电流表示数变小
D.电源路端电压变大
[反思感悟]
学习任务二 电路故障分析
[科学思维]
(1)断路的特点与分析
①断路的特点:电路中发生断路,表现为某段电路两端的电压不为零而电流为零.
②断路故障的判断:用电压表与电源并联,若有电压,则说明电源正常,再逐段与电路并联,若电压表指针偏转,则该段电路中有断点.
(2)短路的特点与分析
①短路的特点:电路中发生短路,表现为某段电路两端的电压为零而电流不为零.
②短路故障的判断:若电流表有示数而用电器不工作,则该支路被短路;用电压表与该支路并联,若无电压,则该支路被短路.
例2 [2024·江苏扬州中学月考] 如图所示电路中,闭合开关后,灯泡不亮,电流表无示数,用电压表测量a、b间的电压值为零,而测a、d及c、d时,均有电压,这说明 ( )
A.电源接触不良
B.灯泡的灯丝已断
C.电流表内部断路
D.开关的触片或接线柱接触不良
[反思感悟]
学习任务三 含电容器电路的分析与计算
[物理观念] 含电容器的电路的特点
(1)电路稳定后,由于电容器所在支路无电流通过,此支路相当于断路,所以在此支路中的电阻上无电势降落,因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压.
(2)当电容器和电阻并联后接入电路时,电容器两极板间的电压与其并联电阻两端的电压相等.
(3)电路的电流、电压变化时,将会引起电容器的充(放)电.如果电容器两端电压升高,电容器将充电;如果电容器两端电压降低,电容器将通过与它连接的电路放电.
例3 (多选)[2024·河南郑州一中月考] 直流电源、滑动变阻器R、定值电阻R0以及平行板电容器C连接成如图的电路.图中C的下极板接地,开始时C不带电.现闭合开关S1、S2,调节滑动变阻器的滑片,稳定后一带电油滴恰能静止在电容器中的P点,下列说法正确的是 ( )
A.保持两开关闭合,R的滑片上滑时,R0中电流向右
B.保持两开关闭合,R的滑片下滑时,油滴向上运动
C.断开S2,C的下极板下移时,P点的电势升高
D.断开S2,C的上极板下移时,油滴的电势能减小
[反思感悟]
【要点总结】
分析电容器上电荷量的步骤:
(1)确定电路的连接方式及电容器和哪部分电路并联.
(2)根据闭合电路欧姆定律求出并联部分的电压即为电容器两极板间的电压.
(3)根据公式Q=CU或ΔQ=CΔU求出电容器上电荷量或者其变化量.
1.[2024·江苏盐城中学月考] 如图所示的火警报警装置中,R1为热敏电阻,若温度升高,则R1的阻值会急剧减小,从而引起电铃电压的增加,当电铃电压达到一定值时,电铃会响.下列说法正确的是 ( )
A.适当增大电源的电动势可使报警的临界温度升高
B.适当增大电源的电动势可使报警的临界温度降低
C.把R2的滑片适当向下移可使报警的临界温度升高
D.把R2的滑片适当向下移不改变报警的临界温度
2.(电路故障分析)(多选)如图为一电路板的示意图,a、b、c、d为接线柱,a、d与220 V的电源连接,ab间、bc间、cd间分别连接一个电阻.现发现电路中没有电流,为检查电路故障,用一电压表测得b、d两点间以及a、c两点间的电压均为220 V.由此可知( )
A.a、b间电路通,c、d间电路不通
B.a、b间电路不通,b、c间电路通
C.a、b间电路通,b、c间电路不通
D.b、c间电路不通,c、d间电路通
3.[2024·广东佛山一中月考] 如图所示的电路中,当滑动变阻器R2的滑片P向下滑动时 ( )
A.电压表的读数减小
B.R1消耗的功率增大
C.电容器的电容增大
D.电容器所带电荷量增多※专题课:闭合电路的动态分析、含有电容器的电路建议用时:40分钟
◆ 知识点一 闭台电路的动态分析
1.如图所示的电路中,电源内阻不可忽略,电表均为理想电表.开关S闭合后,在滑动变阻器R0的滑片向下移动的过程中 ( )
A.电压表与电流表的示数都减小
B.电压表与电流表的示数都增大
C.电压表的示数增大,电流表的示数减小
D.电压表的示数减小,电流表的示数增大
2.(多选)如图所示电路中,L1、L2为两只相同的灯泡(灯泡的电阻为定值),R为光敏电阻(其电阻随光照的增强而减小).在光照强度逐渐增强的过程中,下列判断正确的是 ( )
A.L1、L2两灯泡均逐渐变暗
B.灯泡L1逐渐变暗,灯泡L2逐渐变亮
C.电源内阻消耗的功率逐渐减小
D.电源内阻消耗的功率逐渐增大
3.如图所示的实验电路中,电流表内阻忽略不计,闭合开关S,在滑片由a端滑向b端的过程中,下列表述正确的是 ( )
A.路端电压变小
B.电流表的示数变大
C.电源内阻消耗的功率变小
D.电路的总电阻变大
◆ 知识点二 电路故障分析
4.[2024·北京四中月考] 如图所示的电路中,电源的电动势为6 V,当开关S闭合后,灯泡L1和L2都不亮,用电压表测得各部分的电压分别为Uab=6 V,Uad=0 V,Ucd=6 V,则电路故障原因可能是 ( )
A.L1和L2的灯丝都烧断了
B.L1的灯丝烧断了
C.L2的灯丝烧断了
D.滑动变阻器R断路
5.[2024·贵州贵阳一中月考] 如图所示的电路,当闭合开关S时灯泡不亮,为了检查电路的故障,现通过多用电表的电压挡进行检测,测得UBC=0、UCD=0,UDE、UAE均不为零,则电路故障原因可能是 ( )
A.滑动变阻器断路
B.灯泡L断路
C.开关S损坏
D.电阻R断路
◆ 知识点三 含电容器电路的分析与计算
6.阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图所示电路.开关S断开且电流稳定时,C所带的电荷量为Q1;闭合开关S,电流再次稳定后,C所带的电荷量为Q2.Q1与Q2的比值为 ( )
A. B. C. D.
7.[2024·重庆一中月考] 如图所示的温控电路,通过热敏电阻的阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制,R1为定值电阻,R2为半导体热敏电阻(温度越高,电阻越小),C为击穿电压足够大的平行板电容器,当环境温度降低时 ( )
A.电容器所带电荷量减小
B.电容器两极板间的电场强度将会增大
C.电压表的读数减小
D.R1消耗的功率增大
8.(多选)在如图所示的电路中,电源电动势为E,内电阻为r,C为电容器,R0为定值电阻,R为滑动变阻器.开关闭合后,灯泡L能正常发光,当滑动变阻器的滑片向右移动时,下列判断正确的是 ( )
A.灯泡L将变暗
B.灯泡L将变亮
C.电容器C的电荷量将减小
D.电容器C的电荷量将增大
9.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
10.(多选)[2024·广东执信中学月考] 现有一个家用太阳能辅助电路如图所示,图中的电源为太阳能电源,其内阻不可忽略,L1、L2、L3为位于三个房间的规格相同的灯泡,R是光敏电阻,其阻值随光强度增大而减小,R1、R2是保护电阻,合上开关S,则( )
A.当照射在R上的光变强时,L1变亮,L2和L3都变暗
B.当照射在R上的光变强时,L1变暗,L2和L3都变亮
C.在光照强度不变的情况下,去掉R1改成导线,则L1会变暗
D.在光照强度不变的情况下,R2断路,则L1会变亮
11.如图所示的电路中,电源电动势E=8 V,内阻r=2 Ω,电阻R2=6 Ω,电容为1 μF的平行板电容器水平放置且下极板接地.当滑动变阻器R1的滑片处于b端时,有一带电油滴位于板间正中央P点且恰好处于静止状态.下列说法正确的是 ( )
A.此时P点电势为6 V
B.电容器上极板所带电荷量为6×10-6 C
C.若仅将电容器上极板缓慢上移少许,则P点电势不变
D.若仅将滑片从b端向a端缓慢移动少许,则油滴将向下移动
12.如图所示,M、N是平行板电容器的两个极板,R为定值电阻,R1、R2为可调电阻,用绝缘细线将质量为m、带正电的小球悬于电容器内部.闭合开关S,小球静止时受到细线的拉力为F.调节R1、R2,关于F的大小判断正确的是 ( )
A.保持R1不变,缓慢增大R2时,F将变大
B.保持R1不变,缓慢增大R2时,F将变小
C.保持R2不变,缓慢增大R1时,F将变大
D.保持R2不变,缓慢增大R1时,F将变小
13.[2024·河南洛阳期中] 在如图所示的电路中,电源电动势恒定、内阻为r,R1为定值电阻.闭合开关S,理想电流表A,理想电压表V1、V2、V3的示数分别用I、U1、U2和U3表示.当滑动变阻器R2的滑动触头P向上滑动时,四个理想电表的示数都发生变化,电表示数变化量的绝对值分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示,下列说法正确的是 ( )
A.不变,变大
B.变大,变小
C.=R2
D.=r
14.(多选)如图所示,A、B为平行正对的金属板,B板接地,R1和R2为滑动变阻器,R3为定值电阻,二极管为理想二极管,闭合开关S,稳定后在A、B板间的P点放一带电油滴,它恰能保持静止.下列说法正确的是( )
A.滑片P1向左移动,P点电势将升高
B.滑片P2向左移动,带电油滴将向上运动
C.A板上移,P点的电势不变
D.A板左移,将有电流流过R2(共48张PPT)
※专题课：闭合电路的动态分析、含有电容器的电路
学习任务一 闭合电路的动态分析
学习任务二 电路故障分析
学习任务三 含电容器电路的分析与计算
备用习题
练习册
◆
随堂巩固
学习任务一 闭合电路的动态分析
［科学思维］ 闭合电路动态问题的分析方法：
(1)程序法
电路结构的变化的变化的变化的变化的变化的变化 固定支路.
(2)直观法
①当外电路的任何电阻变大(或变小)时,总电阻变大(或变小).
②控制开关使串联的电阻增多时,总电阻变大;使并联的电阻增多时,总电阻变小.
例1 如图所示的电路中,电源电动势为,内阻为,和为相同的灯泡,每个灯泡的电阻和定值电阻的阻值均为,电压表为理想电表,为单刀双掷开关.当开关由1位置打到2位置时,下列说法中正确的是( )
A
A.电压表读数将变小 B.亮度不变,将变暗
C.将变亮,将变暗 D.电源内阻的发热功率将变小
[解析] 开关在位置1时,外电路总电阻,电压表示数,每个灯泡两端的电压,电源内阻的发热功率为.开关在位置2时,外电路总电阻,电压表示数,灯泡的电压,的电压,电源内阻的发热功率为.综上所述,电压表读数变小,故A正确亮度不变,将变亮,故B、C错误.电源内阻的发热功率将变大,故D错误.
变式 [2024·福建三明一中月考] 为了创建文明城市，某城市新装了一批节能路灯，该路灯通过光控开关实现自动控制电灯亮度，如图所示为其内部电路简化原理图.已知电源电动势为，内阻为，为光敏电阻，光照强度增加时，其阻值减小.则当光照强度增加时( )
A
A.A灯变暗 B.B灯变亮 C.电流表示数变小 D.电源路端电压变大
[解析] 当光照强度增加时，光敏电阻阻值减小，外电路总阻值减小，电流表示数变大，C错误；电源路端电压变小，D错误；A灯实际功率变小，A灯变暗，A正确；总电流增大，A灯中电流减小，则通过的电流增大，电压增大，由于外电压变小，所以B灯电压减小，B灯实际功率减小，B灯变暗，B错误.
学习任务二 电路故障分析
［科学思维］
(1)断路的特点与分析
①断路的特点：电路中发生断路，表现为某段电路两端的电压不为零而电流为零.
②断路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压，则说明电源正常，再逐段与电路并联，若电压表指针偏转，则该段电路中有断点.
(2)短路的特点与分析
①短路的特点：电路中发生短路，表现为某段电路两端的电压为零而电流不为零.
②短路故障的判断：若电流表有示数而用电器不工作，则该支路被短路；用电压表与该支路并联，若无电压，则该支路被短路.
例2 [2024·江苏扬州中学月考] 如图所示电路中，闭合开关后，灯泡不亮，电流表无示数，用电压表测量、间的电压值为零，而测、及、时，均有电压，这说明( )
D
A.电源接触不良 B.灯泡的灯丝已断
C.电流表内部断路 D.开关的触片或接线柱接触不良
[解析] 如果电源接触不良，则整个电路为断路状态，灯泡不亮，电流表无示数，不论电压表接在何处都无示数，A错误；如果灯泡的灯丝已断，电流表无示数，用电压表测量时，、间无电压，B错误；如果电流表内部断路，灯泡不亮，电流表无示数，用电压表测量时，、间无电压，C错误；开关的触片或
接线柱接触不良，开关闭合后，电灯不亮，电流表无读数，当用电压表测量时，、间的电压为0，而、及、间均有电压，D正确.
学习任务三 含电容器电路的分析与计算
［物理观念］ 含电容器的电路的特点
(1)电路稳定后,由于电容器所在支路无电流通过,此支路相当于断路,所以在此支路中的电阻上无电势降落,因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压.
(2)当电容器和电阻并联后接入电路时,电容器两极板间的电压与其并联电阻两端的电压相等.
(3)电路的电流、电压变化时,将会引起电容器的充(放)电.如果电容器两端电压升高,电容器将充电;如果电容器两端电压降低,电容器将通过与它连接的电路放电.
例3 (多选)[2024·河南郑州一中月考] 直流电源、滑动变阻器、定值电阻以及平行板电容器连接成如图的电路.图中的下极板接地，开始时不带电.现闭合开关、，调节滑动变阻器的滑片，稳定后一带电油滴恰能静止在电容器中的点，下列说法正确的是( )
AC
A.保持两开关闭合，的滑片上滑时，中电流向右
B.保持两开关闭合，的滑片下滑时，油滴向上运动
C.断开，的下极板下移时，点的电势升高
D.断开，的上极板下移时，油滴的电势能减小
[解析] 保持两开关闭合，的滑片上滑时，滑动变阻器的阻值变大，电容器两端的电压增大，根据,电容器处于充电状态，则中电流向右，A正确；保持两开关闭合，的滑片下滑时，滑动变阻器的阻值变小，电容器两端的电压减小，根据
，电场强度减小，则油滴受到向上的电场力减小，油滴向下运动，B错误；断开，电容器电荷量保持不变，根据， ，得，C的下极板下移时，两极板间的场强保持不变，根据下，则C的下极板下移时，点的电势升高，C正确；断开，电容器电荷量保持不变，C的上极板下移时，两极板间的场强保持不变，又由下，C的上极板下移时，点的电势不变，所以油滴的电势能保持不变，D错误.
【要点总结】
分析电容器上电荷量的步骤：
(1)确定电路的连接方式及电容器和哪部分电路并联.
(2)根据闭合电路欧姆定律求出并联部分的电压即为电容器两极板间的电压.
(3)根据公式或求出电容器上电荷量或者其变化量.
1. (多选)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S,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,则 ( )
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
ACD
[解析]将滑片向下滑动,则滑动变阻器连入电路中的电阻R变减小,由I=知,电流表A的示数增大,A正确;
电压表V2测量的是路端电压,U2=E-Ir减小,B错误;
U3=E-Ir-IR,则有ΔU3=ΔI(R+r),ΔU3与ΔI的比值等于R+r,即大于r,C正确;
ΔU2=ΔIr,ΔU1=ΔIR,又知R>r,故ΔU1大于ΔU2,D正确.
2.如图所示,R1、R2是电阻箱,R3、R4、R5是定值电阻,E、r分别为电源电动势和内阻,开关S闭合,下列说法正确的是 ( )
A.当R1增大时,电流表A1的示数减小
B.当R1减小时,电容器的电荷量增加
C.当R2减小时,电容器的电荷量增加
D.当R2增大时,电流表A2的示数增大
C
[解析]电路稳定后,电容器相当于断路,当R1增大时,电流表A1的示数依然为零,示数不变,A错误;
当R1减小时,电容器两端的电压不变,电荷量也不变,B错误;
当R2减小时,根据“串反并同”规律可知,R3和 R5分得的电压都增大,电容器两端的电压为R3和 R5两电阻两端电压之和,由C=得Q=CU,电容器的电荷量增加,C正确;
当R2增大时,总电阻增大,由闭合电路欧姆定律,干路电流减
小,电流表A2测的是干路电流大小,因此其示数减小,D错误.
3.如图所示,电源电动势为E,内阻为r,滑动变阻器总电阻为R,所有电表均为理想电表.闭合开关S后,当滑片P由a端向b端缓慢滑动的过程中 ( )
A.电流表A1的示数逐渐增大
B.电流表A2的示数先减小再增大
C.电容器C的电荷量保持不变
D.电压表V的示数逐渐增大
A
[解析]设滑动变阻器滑片右侧电阻为Ra,滑动变阻器与R0构成电路的总电阻R总=R-Ra+=R-=R-,当滑片P由a端向b端缓慢滑动的过程中,Ra增大,则R总减小,则干路电流增大,即电流表A2的示数增大,B错误;
设滑动变阻器滑片右侧电阻Ra与R0并联总电阻为R并,则R并==,Ra增大,则R并增大,由于干路电流增大,则并联部分电压U并增大,则电流表A1的示数逐渐增大,A正确;
电容器C的电压U=E-U并-Ir,根据上述,干路电流增大,U并增大,则电容器C的电压减小,根据Q=CU可知,电容器C的电荷量减小,C错误;
电压表V的示数为UV=E-Ir,根据上述,干路电流增大,则电
压表V的示数逐渐减小,D错误.
1.[2024·江苏盐城中学月考] 如图所示的火警报警装置中,为热敏电阻,若温度升高,则的阻值会急剧减小,从而引起电铃电压的增加,当电铃电压达到一定值时,电铃会响.下列说法正确的是( )
B
A.适当增大电源的电动势可使报警的临界温度升高
B.适当增大电源的电动势可使报警的临界温度降低
C.把的滑片适当向下移可使报警的临界温度升高
D.把的滑片适当向下移不改变报警的临界温度
[解析] 温度升高,的阻值减小,干路电流增大,若适当增大电源的电动势,电铃电压更容易达到临界值而引起电铃响,故报警的临界温度降低,A错误,B正确;把的滑片适当向下移,其阻值增大,并联部分阻值增大,随着温度升高,的阻值减小,干路电流增大,电铃电压更容易达到临界值,使报警的临界温度降低,C、D错误.
2.(电路故障分析)(多选)如图为一电路板的示意图,、、、为接线柱,、与的电源连接,间、间、间分别连接一个电阻.现发现电路中没有电流,为检查电路故障,用一电压表测得、两点间以及、两点间的电压均为.由此可知( )
CD
A.、间电路通,、间电路不通 B.、间电路不通,、间电路通
C.、间电路通,、间电路不通 D.、间电路不通,、间电路通
[解析] 由于用电压表测得、两点间的电压为,所以、间电路是通的,、间电路不通或、间电路不通;由于用电压表测得、两点间的电压为,所以、间电路是通的,、间电路不通或、间电路不通.综合分析可知、间电路不通,、间电路和、间电路通,即C、D正确.
3.[2024·广东佛山一中月考] 如图所示的电路中,当滑动变阻器的滑片向下滑动时( )
D
A.电压表的读数减小 B.消耗的功率增大
C.电容器的电容增大 D.电容器所带电荷量增多
[解析] 滑片向下滑动时有效阻值增大,根据闭合电路欧姆定律可知,路端电压增大,即电压表的读数增大,A错误;电阻消耗的功率,滑片向下滑动时有效阻值增大,根据闭合电路欧姆定律可知,干路电流减小,则减小,B错误;电容器的电容由本身构造决定,
不随电压发生变化,C错误;电容器所带电荷量,因为C不变,根据闭合电路欧姆定律可知,电容器电压两端电压增大,所以增多,D正确.
知识点一 闭台电路的动态分析
1.如图所示的电路中,电源内阻不可忽略，电表均为理想电表.开关闭合后,在滑动变阻器的滑片向下移动的过程中( )
A
A.电压表与电流表的示数都减小 B.电压表与电流表的示数都增大
C.电压表的示数增大,电流表的示数减小 D.电压表的示数减小,电流表的示数增大
[解析] 当滑片下移时,滑动变阻器接入电路的电阻减小,则外电路总电阻减小,电路中总电流增大,电源的内电压增大,由闭合电路欧姆定律可知,电路的路端电压减小,故电压表示数减小，由欧姆定律可知,上的分压增大,而路端电压减小,故并联部分的电压减小,则通过的电流减小,电流表的示数减小,故A正确.
2.(多选)如图所示电路中，、为两只相同的灯泡(灯泡的电阻为定值)，为光敏电阻(其电阻随光照的增强而减小).在光照强度逐渐增强的过程中，下列判断正确的是( )
BD
A.、两灯泡均逐渐变暗 B.灯泡逐渐变暗，灯泡逐渐变亮
C.电源内阻消耗的功率逐渐减小 D.电源内阻消耗的功率逐渐增大
[解析] 当光照强度逐渐增强时，光敏电阻的阻值减小，电路的总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可得，电路中总电流增大，则灯泡逐渐变亮，灯泡两端的电压增大，由可知，路端电压减小，则灯泡两端的电压减小，故灯泡逐渐变暗，故A错
误，B正确；总电流增大，由可知，电源内阻消耗的功率逐渐增大，故C错误，D正确.
3.如图所示的实验电路中，电流表内阻忽略不计,闭合开关,在滑片由端滑向端的过程中,下列表述正确的是( )
A
A.路端电压变小 B.电流表的示数变大
C.电源内阻消耗的功率变小 D.电路的总电阻变大
[解析] 在滑片由端滑向端的过程中,滑动变阻器接入电路中的电阻减小,使得总电阻减小,D错误;根据,可知总电流增大,根据闭合电路的欧姆定律有,可知路端电压减小,A正确;电流表的示数为,可知电流表示数减小,B错误;根据,可知电源内阻消耗的功率增大,C错误.
知识点二 电路故障分析
4.[2024·北京四中月考] 如图所示的电路中，电源的电动势为，当开关闭合后，灯泡和都不亮，用电压表测得各部分的电压分别为，，，则电路故障原因可能是( )
C
A.和的灯丝都烧断了 B.的灯丝烧断了
C.的灯丝烧断了 D.滑动变阻器断路
[解析] 因为灯泡和都不亮，说明电路中有断路故障或短路故障，又因为，说明、两点与电源两极之间是通路，和不可能断路，所以可能是的灯丝烧断了，故A、B、D错误，C正确.
5.[2024·贵州贵阳一中月考] 如图所示的电路，当闭合开关时灯泡不亮，为了检查电路的故障，现通过多用电表的电压挡进行检测，测得、，、均不为零，则电路故障原因可能是( )
A
A.滑动变阻器断路 B.灯泡断路 C.开关损坏 D.电阻断路
[解析] 闭合开关灯泡不亮，说明有断路或短路，由选项可知只判断断路情况即可，因，则与之串联的电路有断路，，则与之串联的电路有断路，，则与之串联的电路无断路，即D到负极，到正极无断路，，则A到负极，到正极无断路，所以D、间有断路，可能是滑动变阻器断路，故A正确，B、C、D错误.
知识点三 含电容器电路的分析与计算
6.阻值相等的四个电阻、电容器及电池(内阻可忽略)连接成如图所示电路.开关断开且电流稳定时，所带的电荷量为；闭合开关，电流再次稳定后，所带的电荷量为与的比值为( )
C
A. B. C. D.
[解析] 根据等效电路，可得开关断开时，电容器两端的电压，
得，闭合时，，，故，故C正确.
7.[2024·重庆一中月考] 如图所示的温控电路，通过热敏电阻的阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制，为定值电阻，为半导体热敏电阻(温度越高，电阻越小)，为击穿电压足够大的平行板电容器，当环境温度降低时( )
B
A.电容器所带电荷量减小 B.电容器两极板间的电场强度将会增大
C.电压表的读数减小 D.消耗的功率增大
[解析] 当环境温度降低时，阻值变大，总电阻变大，总电流减小，及内阻上的电压减小，路端电压变大，即电压表读数变大，两端电压变大，电容器两端电压变大，根据可知，电容器带电荷量变大，根据可知电容器两极板间的电
场强度增大,根据，总电流减小，可知，消耗的功率减小，选项A、C、D错误，B正确.
8.(多选)在如图所示的电路中，电源电动势为，内电阻为，为电容器，为定值电阻，为滑动变阻器.开关闭合后，灯泡能正常发光，当滑动变阻器的滑片向右移动时，下列判断正确的是( )
AD
A.灯泡将变暗 B.灯泡将变亮
C.电容器的电荷量将减小 D.电容器的电荷量将增大
[解析] 当滑动变阻器的滑片向右移动时，电路中的总电阻增大，电路中电流减小，灯泡变暗，故A正确，B错误；电容器两端的电压等于路端电压，电路中电流减小，内电压将减小，则路端电压增大，由知，电容器C的电荷量将增大，故C错误，D正确.
9.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比原来亮了些，则电路中出现的故障可能是( )
C
A.断路 B.短路
C.断路 D.、同时短路
[解析] 若断路，外电阻增大，路端电压增大，A、B两灯的电压和电流均增大，两灯均变亮，A错误；若短路，外电阻减小，总电流增大，路端电压减小，通过的电流减小，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，B错误；若断路，外电阻增大，路端电压增大，干路电流减小，电流增大，则通过A的电流减小，A灯变暗，B灯电
压增大，B灯变亮，C正确；短路，B灯被短路了，将会不亮，D错误.
10.(多选)[2024·广东执信中学月考] 现有一个家用太阳能辅助电路如图所示，图中的电源为太阳能电源，其内阻不可忽略，、、为位于三个房间的规格相同的灯泡，是光敏电阻，其阻值随光强度增大而减小，、是保护电阻，合上开关，则( )
ACD
A.当照射在上的光变强时，变亮，和都变暗
B.当照射在上的光变强时，变暗，和都变亮
C.在光照强度不变的情况下，去掉改成导线，则会变暗
D.在光照强度不变的情况下，断路，则会变亮
[解析] 因电源有内阻，且电路变化时仅有一个电阻变化，故可以利用“串反并同”规律分析，即当电路中有一个电阻变化时，与其直接或间接串联的用电器的电压、电流及功率的变化与该电阻的变化相反，若用电器与变化电阻直接或间接并联，则该用电器的电压、电流及功率与电阻变化相同，由图可知，电路是电阻与串联后
与并联，再与串联，再与和串联的支路并联，最后与电源串联，当光照变强时，减小，与其串联，和与其并联，根据“串反并同”规律可知，变亮、和都变暗，故A正确，B错误；去掉改为导线，可等效为其阻值减为零，与其并联，根据“串反并同”规律可知，会变暗，C正确；断路时，等效为其阻值增大为无穷大，与其并联，根据“串反并同”规律可知，会变亮，故D正确.
11.如图所示的电路中，电源电动势，内阻 ，电阻 ，电容为的平行板电容器水平放置且下极板接地.当滑动变阻器的滑片处于端时，有一带电油滴位于板间正中央点且恰好处于静止状态.下列说法正确的是( )
B
A.此时点电势为
B.电容器上极板所带电荷量为
C.若仅将电容器上极板缓慢上移少许，则点电势不变
D.若仅将滑片从端向端缓慢移动少许，则油滴将向下移动
[解析] 由闭合电路的欧姆定律可知，路端电压，
电容器两极板的电势差为，又下极板接地，故下极板电势为零，
点电势为，故A错误；电容器上极板所带电荷量
，故B正确；移动电容器上
极板，电容器两端电势差不变，又由于两极板间距离增大，故电场强度减小，而点到下极板的距离不变，故电势差减小，点电势减小，故C错误；滑片从端向端移动，则外电路电阻增大，所以路端电压增大，则两极板电势差增大，极板间场强增大，油滴受到的静电力增大，油滴受重力和静电力作用，又由开始时油滴静止可知，静电力方向向上，移动滑片后油滴所受合外力方向向上，故油滴向上运动，故D错误.
12.如图所示，、是平行板电容器的两个极板，为定值电阻，、为可调电阻，用绝缘细线将质量为、带正电的小球悬于电容器内部.闭合开关，小球静止时受到细线的拉力为.调节、，关于的大小判断正确的是( )
B
A.保持不变，缓慢增大时，将变大 B.保持不变，缓慢增大时，将变小
C.保持不变，缓慢增大时，将变大 D.保持不变，缓慢增大时，将变小
[解析] 保持不变，缓慢增大时，由于和串联，两端的电压减小，即平行板电容器的两个极板间的电压减小，带电小球受到的静电力减小，细线的拉力大小为，将减小，选项B正确，A错误.保持不变，缓慢增大时，两端的电压不变，不变，细线的拉力不变，C、D错误.
13.[2024·河南洛阳期中] 在如图所示的电路中，电源电动势恒定、内阻为，为定值电阻.闭合开关，理想电流表A，理想电压表、、的示数分别用、、和表示.当滑动变阻器的滑动触头向上滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表示数变化量的绝对值分别用、、和表示，下列说法正确的是( )
D
A.不变，变大 B.变大，变小 C. D.
[解析] 根据欧姆定律可知，，，滑动变阻器的滑动触头向上滑动时，减小，故不变，、均减小，A、B错误；根据欧姆定律可知，C错误；根据闭合电路欧姆定律可知，则，D正确.
14.(多选)如图所示，、为平行正对的金属板，板接地，和为滑动变阻器，为定值电阻，二极管为理想二极管，闭合开关，稳定后在、板间的点放一带电油滴，它恰能保持静止.下列说法正确的是( )
AC
A.滑片向左移动，点电势将升高 B.滑片向左移动，带电油滴将向上运动
C.板上移，点的电势不变 D.板左移，将有电流流过
[解析] 滑片向左滑动时，接入电路的电阻值减小，两端电压增大，A、B板间的电势差增大，根据，可知板间场强增大，由，可知点的电势升高，A正确；的移动不影响A、B板间的电场强度，带电油滴不动，B错误；A板上移时，由，
可知增大，C减小，由于二极管的单向导电性，可知不变，板间电势差将增大，板间场强，可知为定值，由，可知不变，C正确；A板左移时，C减小，同理可判断，不变，无电流通过，D错误.
