专题61闭合电路的动态分析 含容电路的分析 电路故障分析-2023届高三物理一轮复习重难点逐个突破

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考点二 含容电路的分析（11-22T）
考点三 电路故障分析（23-27T）
考点一 闭合电路的动态分析
1.串、并联电路常用的结论
1）串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的总电阻。
2）并联电路的总电阻小于其中任一支路的总电阻，且小于其中最小的电阻。
3）无论电阻怎样连接，每一段电路消耗的总功率P总是等于各个电阻消耗的功率之和。
4）无论电路是串联还是并联，电路中任意一个电阻变大时，电路的总电阻变大。
2．闭合电路的动态分析
1)程序法：基本思路是“部分→整体→部分”。即
2)极限法：因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论。
3)串反并同法：
“串”是指把变化的那个电阻和电源连成一个回路，凡是在这个回路上的电阻都认为与该变化的电阻是串联关系。
“反”是指与变化的电阻是串联关系的电阻的电流、电压、电功率的变化和该变化电阻的阻值的变化相反．
“并”是指不在上述串联回路的电阻，认为与变化的那个电阻是并联关系。
“同”是指与变化的电阻有并联关系的电阻的电流、电压、电功率的变化和该变化电阻的阻值的变化相同．
1．如图，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S为开关，V与A分别为电压表与电流表。初始时S0闭合，S断开，现将S闭合，则（ ）
A．V的读数变大，A的读数变小
B．V和A的读数均变小
C．V和A的读数均变大
D．V的读数变小，A的读数变大
2．(多选)如图甲所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻（其阻值R随光照强度E变化规律如图乙所示），当照射光强度增大时，下列说法正确的是（ ）
A．电压表的示数增大 B．R2中电流减小
C．小灯泡的功率增大 D．电路的路端电压增大
3．(多选)如图所示的电路，电源电压不变，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器（最大阻值为 R0且R0>R1），a和b为电流表或电压表。只闭合开关 S1，移动滑动变阻器滑片各电表均有示数变化，下列说法正确的是（ ）
A．a为电流表，b为电压表
B．若只闭合开关S1，滑片P向右滑动，a和b两表示数均变小
C．若只闭合开关 S1，滑片P 从最左端滑到最右端的过程中，滑动变阻器 R2的功率先变大后变小
D．若先闭合 S1、S2，再闭合 S3时，小灯泡的亮度会变亮
4．（2022·安徽·滁州市第四中学高三开学考试）电阻应变片是一种将被测件上的形状变化转换成为一种电信号的敏感器件，其阻值会随着机械形变而发生变化。如图所示为某同学设计的利用金属丝应变电阻来研究其阻值与拉力大小之间关系的电路，其中电压表和电流表是理想电表，a、b两点之间连接的是金属丝应变电阻，把一重物悬挂在金属丝中间。当把悬挂重物的质量减小时，下列说法正确的是（ ）
A．电流表示数变小B．电压表示数变大
C．电压表与电流表示数之比变大D．电压表与电流表示数变化之比不变
5．酒精测试仪常用于对机动车驾驶员是否酒后驾驶的现场检测，它利用了一种电阻随酒精气体浓度的变化而变化的二氧化锡半导体型酒精气体传感器。如图所示的电路中，若传感器电阻与酒精气体的浓度c成反比，且酒精气体的浓度c=0时，传感器电阻极大。电压表示数为U，下列说法正确的是（ ）
A．U越大，表示c越小，c与U成反比
B．U越大，表示c越大，c与U成正比
C．U越大，表示c越小，c与U不成反比
D．U越大，表示c越大，c与U不成正比
6.如图所示，电源电动势为E，内电阻为r。两电压表可看作理想电表，当闭合开关，将滑动变阻器的滑片由右向左滑动时，下列说法中正确的是( )
A.小灯泡L1、L2均变暗
B.小灯泡L1变亮，电压表V1的读数变大
C.小灯泡L2变亮，电压表V2的读数不变
D.小灯泡L1变暗，电压表V1的读数变小
7．（2022·山东德州·高三阶段练习）(多选)某同学设计了一个加速度计，如图所示。电池电动势均恒为E，内阻不计，滑动变阻器阻值均匀，总电阻为R，总长度为L，滑块2质量为m，轻质滑动片4与电阻接触良好。轻质弹簧3的劲度系数均为k，按图连接电路后，电压表指针的零点调到中央，此时弹簧恰处在原长位置，滑动片4恰好在电阻中间位置。当P端的电势高于Q端时，指针向零点右侧偏转，则（ ）
A．当物体向左加速时，电压表的指针向右偏转
B．当物体向左减速时，电压表的指针向右偏转
C．当电压表的读数大小为U时，弹簧形变量均为x=UL2E
D．当电压表的读数大小为U时，物体加速的大小为a=kUL2mE
8．在如图所示的电路中，R1为定值电阻，将滑动变阻器R2的滑片从最左端移动至最右端，电压表示数变化了△U，电流表示数变化了△I，则这一过程中（ ）
A．ΔU>0B．ΔI>0C．ΔUΔI增大D．ΔUΔI减小
9．(多选)在如图所示电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片Р向下滑动时，各电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示，电表示数变化量的大小分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示。下列说法正确的是（ ）
A．U1I不变， 大于ΔU3ΔI B．U2I变大，ΔU2ΔI不变
C．U2I变大，ΔU2ΔI小于ΔU3ΔI D．U3I变大，ΔU2ΔI可能等于ΔU1ΔI
10．（2022·山东·模拟）(多选)在如图甲所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，闭合开关S，在滑动变阻器的滑动触头P向上滑动的过程中，四个理想电表的示数都发生了变化。图乙中的三条图线分别表示了三个电压表示数的变化情况。则下列说法正确的是（ ）
A．图线a表示的是电压表V1的示数的变化情况
B．图线c表示的是电压表V2的示数的变化情况
C．此过程中电压表V1示数的变化量ΔU1和电流表A示数的变化量ΔI的比值的绝对值变大
D．此过程中电压表V3示数的变化量ΔU3和电流表A示数的变化量ΔI的比值的绝对值不变
考点二 含容电路的分析
1．简化电路
把电容器所在的支路视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置补上。
2．电容器的电压
(1)电容器两端的电压等于与之并联的电阻两端的电压。
(2)电容器所在的支路中没有电流，与之串联的电阻无电压，相当于导线。
3．电容器的电荷量及变化
(1)利用Q＝UC计算电容器初、末状态所带的电荷量Q1和Q2；
(2)如果变化前后极板带电的电性相同，通过所连导线的电荷量为|Q1－Q2|；
(3)如果变化前后极板带电的电性相反，通过所连导线的电荷量为Q1＋Q2。
11．在如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，平行板电容器C的两金属板水平放置，R1和R2为定值电阻，P为滑动变阻器R的滑动触头，G为灵敏电流表，A为理想电流表。开关S闭合后，C的两板间恰好有一质量为m、电荷量为q的油滴处于静止状态。则若将P向上移动，过程中下列说法正确的是（ ）
A．油滴带正电B．A表的示数变大
C．油滴向上加速运动D．G中有由a→b的电流
12．（2022·湖南·安化县第二中学模拟预测）(多选)AB为一根阻值为1000Ω长为1m的均匀合金丝，如图接入电路中。电源电动势E=10V，不计内阻；电容器C=0.2F；小灯泡的额定电压为8V，额定电流为0.4A。下列说法正确的是（ ）
A．把滑片滑到离B端20cm处小灯泡会正常发光
B．把滑片从B端以0.2m/s的速度向A端匀速滑动小灯泡正常发光
C．把滑片从B端以0.2m/s2的加速度向A端加速滑动小灯泡正常发光
D．如果滑片滑动速度过大可能会烧坏灯泡
13．（2022·全国·高三课时练习）(多选)如图所示，在竖直放置的平行板电容器的金属板内侧表面系一绝缘细线，细线下端系一带电小球，带电小球静止时绝缘细线与金属板的夹角为θ。R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，R3为电阻箱。闭合开关S，电流表和电压表的示数分别为I和U。已知电源电动势E和内阻r一定，电表均为理想电表。下列说法正确的有（ ）
A．小球带负电
B．将R2的滑片向左移动，角θ变小
C．调节R3使其阻值减小，U与I的比值变小
D．调节R3使其阻值减小，U的变化量的绝对值与I的变化量的绝对值的比值不变
14．如图所示的电路中，电源有不可忽略的内阻，R1、R2、R3为三个可变电阻，闭合开关，电路稳定后电容器C1、C2所带电荷量分别为Q1和Q2，下列判断正确的是（ ）
A．仅将R1增大，Q1增大，而Q2减小
B．仅将R2增大，Q1和Q2都将减小
C．仅将R3增大，Q1减小而Q2增大
D．突然断开开关S，有图示自下而上的电流流过R3
15．如图所示，电源电动势为E、内阻为r，R0为定值电阻，电容器的电容为C．闭合开关S，增大电阻箱R阻值的过程中，电压表示数的变化量为ΔU，电流表示数的变化量为ΔI，则下列说法中错误的是（ ）
A．电压表示数U和电流表示数I的比值为R
B．ΔU和ΔI的比值为R0+r
C．电阻R0两端电压的减小量为ΔU
D．电容器电量的增加量为CΔU
16．(多选)如图所示，电路中电源电动势为E，内阻为r，C为电容器，L为小灯泡，R为定值电阻，闭合开关，小灯泡能正常发光。现将滑动变阻器的滑片向左滑动一段距离，滑动前后理想电压表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．电源的输出功率一定增大
B．灯泡逐渐变暗
C．ΔU1ΔI、ΔU2ΔI、ΔU3ΔI均保持不变
D．当电路稳定后，断开开关，小灯泡不会立刻熄灭
17．（2021·山东·高三专题练习）(多选)如图所示，R1=R2=R3=20Ω，电容器的电容C=5μF，电源电动势E=7V，电源内阻r=10Ω。起初，开关S是断开的，电容器C所带的电荷量为Q1；然后，闭合开关S，待电路稳定后，电容器C所带的电荷量为Q2。下列说法正确的是（ ）
A．开关S断开时，上极板所带的电荷为正电荷
B．开关S闭合后，上极板所带的电荷为正电荷
C．Q1：Q2=7：5
D．闭合开关S电路稳定后，通过灵敏电流计的电荷量为2.4×10-5C
18.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．eq \f(2,5) B．eq \f(1,2) C．eq \f(3,5) D. eq \f(2,3)
19.如图所示，平行板电容器两极板水平放置，现将其与二极管串联接在电动势为E的直流电源上，电容器下极板接地，静电计所带电荷量可忽略，二极管具有单向导电性．闭合开关S，一带电油滴恰好静止于两板间的P点，现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，则下列说法正确的是( )
A．平行板电容器的电容将变大
B．静电计指针张角变小
C．带电油滴的电势能将增加
D．油滴仍将保持静止
20．如图所示，电路中二极管为理想二极管，电源内阻不能忽略，平行板电容器水平放置。闭合开关S。电路稳定后，一带电粒子恰能静止在电容器两极板间。要使带电粒子向上运动，需（ ）
A．增大电容器两板间距离
B．减小电容器的正对面积
C．将滑动变阻器的滑片向a端移动
D．断开开关S
21．（2022·黑龙江·哈师大附中高三期末）在如图的电路结构中的Q点处，有一粒子源，能不断地向两平行板电容器的中央处水平向左地释放出速度为v的同样的带电微粒，开关S闭合时，滑动变阻器的滑片P在图中所处的位置时，微粒恰能沿平行板电容器的中线运动，并能打在左边的挡板M上，现仍保持开关S闭合，并将滑片P往下移动一小段，则此后从Q点发出的带电微粒的运动将（ ）
A．不发生偏转B．向下偏转
C．向上偏转D．无法确定
22.如图所示电路中，电源电动势E＝10 V，内电阻不计，电阻R1＝14 Ω，R2＝6.0 Ω，R3＝2.0 Ω，R4＝8.0 Ω，R5＝10 Ω，
电容器的电容C＝2 μF，求：
(1)电容器所带的电荷量，并说明电容器哪个极板带正电？
(2)若R2突然断路，将有多少电荷量通过R5?
考点三 电路故障分析
用电压表判断电路故障的方法
(1)断路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表指针偏转，则该段电路中可能有断点。
(2)短路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表示数为零，则该并联段电路被短路。若电压表示数不为零，则该并联段电路没有被短路或不完全被短路。
23．在如图所示的电路中，开关闭合后，由于电阻元件发生短路或断路故障，电压表和电流表的读数都增大，则肯定出现了下列哪种故障（ ）
A．R1短路B．R2短路C．R3短路D．R1断路
24．（2023·全国·高三专题练习）在探究电路故障时，某实验小组设计了如图所示的电路，当开关闭合后，电路中的各用电器正常工作，经过一段时间，发现小灯泡A的亮度变暗，小灯泡B的亮度变亮。则下列对电路故障的分析正确的是（ ）
A．可能是定值电阻R1短路B．可能是定值电阻R2断路
C．可能是定值电阻R3短路D．可能是定值电阻R4短路
25．某学生在研究串联电路电压特点时，接成如图所示电路，接通K后，他将高内阻的电压表并联在A、C两点间时，电压表读数为U；当并联在A、B两点间时，电压表读数也为U；当并联在B、C两点间时，电压表读数为零，则出现此种情况的原因可能是（R1、R2阻值相差不大）（ ）
A．AB段断路 B．BC段断路 C．AB段短路 D．BC段短路
26．（2022·全国·高三专题练习）如图所示，S闭合后，两个灯泡均发光，过一段时间后两灯突然都熄灭，电流表的示数为零。用电压表测L2两端电压，电压表示数近似等于电源电压，该电路的故障可能是（ ）
A．电流表坏了或未接好 B．L1的灯丝被烧断或没接好
C．L1和L2的灯丝都被烧断 D．L2的灯丝被烧断或没接好
27.如图是某同学连接的实验实物图，开关闭合后A、B灯都不亮，他采用以下方法进行故障检查．选用量程为10 V的已校准的电压表进行检查，测试结果如表1所示．根据测试结果，可判定故障是________．
A．灯A短路 B．灯B短路 C．cd段断路 D．df段断路