高中物理二轮总复习教案：闭合电路的动态变化分析、电容分析及故障分析汇总

1、201 1 年高中物理二轮 总复习教案：闭合电 路的动态变化分析、 电容分析及故障分析精品资料路的外电阻R将减小.根据闭合电路的欧姆定律E1=R r知，电路中的总电流I将增大，由于内电阻r不变，则内电压U,增大，外电压U将减小，所以电压表的示数变小.又因为命题点2闭合电路的动态变化分析、电容分析及故障分析本类考题解答锦囊解答“闭合电路的动态变化分析电容分析及故障分析” 一类试题，应掌握以下内容：用控制变量的思路（电源、电动势、内阻不变），按局部一整体一局部顺序分析；直流电不通过电容器, 故接电容器处相当于断开；电路故障无非两种：断路和短路.I高考最新热门题1 （典型例题）在如图20-2-1所示

2、电路中，当变阻器 R的滑动头p向b端移动时A.电压表示数变大.电流表示数变小 B .电压表示数变小，电流表示数变大C.电压表示数变大，电流表示数变大D .电压表示数变小，电流表示数变小命题目的与解题技巧：本题考查考生分析电路结构，对各部分电流电压变化的 分析推理能力.解析当R的滑动头P向b端移动时，R2接入电路的电阻将减小，整个电仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢-10 -流过R1电阻的电流I增大，则U增大，而电阻R两端的电压为流过Ifi - 2 - 2U2=U-Ui,则U2将减小.由I2= U知R2，R电阻的电流I 2将减小.再根据分流关系 I3=I-I 2可知，流过R的电流I 3

3、将增大，所以电流表示数变 大.故B项对.答案B2 （典型例题）在如图20-2-2所示的电路中.R、R、R和R皆为定值电阻，R为可变电阻电源的 电动势为E,内阻为r.设电流表A的读数为I,电压表V的读数为U.当Rs的滑动触点向图中a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变小答案：D指导：根据电路分析，当只，的滑动触点向图中。端移动对，只：接人电路的电阻减小，则整个电路的总电阻外咸小，由闭合电路的欧姆定律上告知，电路的总电流I增大，内电压U'=IR, U'将增大，外电压U=E-U' ,U将减小，则电压表 V的读数将减小：又

4、 U=Ui+U3+U并，而Ui、U3随总电流的增大而U 增大，则U并将减小，由I2=；_厂知将减小，则电流表 A的读数将减小，故 D项对.U 2 U 43 （典型例题）在图20-2-3所示的电路中，电源的电动势£ =3.0V,内阻r=1.0;电阻R=10 , R2=10 , R=30 , R=35 ;电容器的电容 C=100F,电容器原来不带电，求接通电 键S后流过R的总电量.答案：2. 0X10-4C指导：分析电路图可知，外电路的直流通路由三个电阻组成，R:与R串联再与R并联，当S接通后，电容器两端的电压从始逐渐增大直至最终稳定，在这个过程中电容器充电，电量逐渐增大，这些电量必然流

5、过电阻R,电容器最终的电压 U'等于电阻 R两端的电压 以最终的电量也是流过电阻R的总电量为Q=CU ,所以求出电阻 R3两端的电压 以是解决本题的关键.由电阻的串并联公式，得闭 合电路的总电阻为r R（R2 R3）+R由欧姆定律得 通过电i= - r电源端电压U= -IR 国 R2 R3r电阻R两端的电压U' = R3 UR2 R3SD20 -3通过R3的总电量就是电容器的电量 Q=CU',由以上各式并代入数据解得 Q=2. 0X10-4C4 （典型例题）如图20-2-4所示的电路中，I处合电键，灯Li、L,正常发光，由于电路出现故障，突然发现灯Li变亮，灯L2变暗，

6、电流表的读数变小，根据分析，发生的故障可能是A.Ri断路 B.R 2断路C.R 3短路 D.R 4短路答案：A指导：本题考查学生查找电路故障过程中分析推理的能力.画出等效电路如D 20-3所示，当Ri断路时，ab两点间的电阻将增大，由串联分压可知，ab两点间的电压将增大，li灯变亮，bc两点间的电压将减小，L2,灯变暗；电阻 R2、R3、R4没有变化，则通过电流表的电流随bc间电压的减小而减小，故 A项对，当R2断路时，bc间的电阻将增大，bc间的电压将增大，L2灯变亮，bc间的电阻将增大，bc间的电压 将增大，L2灯变亮，故B项错，当R3短路时，bc间的电阻将减小，bc间的电压将减小，L2灯

7、变暗；ab两 点间的电压将增大，L1灯变亮，但是通过电流表的电流不减小反而增大，因为R3短路时，整个电路的电阻减小，干路电流增大，而在 bc间的两条支路上，流过 L2灯的电流减小，于是流过电流表支路的电流增大的更多，R4短路时的变化与 R3短路时情形完全相同，故 C、D项都错.口 题点经典类型题1 （ 典型例题）调整如图20-2-5所示电路的可变电阻R的阻值，使电压表的示数增大U,在这个过程中A.通过R1的电流增加，增加量一定等于 U/ RiB . R2两端电压减小，减少量一定等于4UC .通过R2的电流减小，但减小量一定小于 U/ RD.路端电压增加，增加量一定等于4 U命题目的与解题技巧：

8、此题考查对电路动态变化的灵活掌握及电路串并联中的电 流、电压关系.解析电压表的示数就是 R Ri并联部分的两端电压.由I尸可得Ii=_U 所以A项是对的 要完Ri '成这一变化，须使 R变大，由闭合电路欧姆定律得U=E-U内-U并，R变大后，R2的电压和电池内阻r的内压分别减小了4 L2和4U内，这样上式就可变为：L2- U2 =E-（U内-AU内）-（U并+ U），把式代入式得4 U=A U+U内一一由式可以看出：B错C项对.路端电压增加应等于内电压的减小量U,所以D项错.答案AC2 （典型例题）如图20-2-6所示的电路中，电源电动势为E,内阻为r , R,和R是两个定值电阻.当滑

9、动变 阻器的触头向a滑动时，流过R的电流Ii和流过R的电流I2 的变化情况为A.I i增大，I2减小 B . Ii减小，I2增大C. I i增大,1 2增大 D . Ii减小，I2减小答案：B 指导：以R, E不变为基础，按照局部一整体一局部的思路分析动态电路.Rj - R外 J . it f u 内 T f U外 J . i1，f 12T3 （典型例题）如图20-2-7在电路中，闭合电键，灯 Li、L2正常发光，由于电路出现故障，突然发 现灯Li变亮，灯L2变暗，电流表的读数变小，根据分析，发生的故障可能是A.R 1断路 B . R2断路C.R3短路 D.R 4短路答案：A 指导：电路中Li

10、与R并联，R4与电流表串联.分析时可以把选项中的情况一一放入电路中试 错.若Ri断，则与之并联的Li分压变大，功率增大；但并联部分电阻变大，干路上总电流变小，所以电流表读数变小，L2变暗，A项对.若R2断，则外电路电阻变大，总电流变小， Li、L2都将变暗，电流表读数也变小，B项错.若R3短路，则R2也随之短路，于是整个电路电阻减小，流过Li、L2和电流表的电流都得变大，故c项错.若凡短路，则电流表示数变大，故D项错.4 （典型例题）如图20-2-8电路中，电源的内电阻r不能忽略，其电动势 E小于电容器C的耐压值.先闭合开关S,待电路稳定后，再断开开关 S,则在电路再次达到稳定的过程中，下列说

11、法中正确的是A.电阻R两端的电压增大|1B .电容器C两端的电压减小卜： 届C.电源两端的电压减小.I c-D.电容器C上所带的电量增加答案：D指导：电容C没有电流通过，因而它这一支路一直是断开的，当 S闭合时，C与R2并联.S闭合时，RH1、R2串联接入电路，Ri、R2各分得电压的一部分，电容 C与R2电压相等，S断开之后，整个电路不通，所以Ri中无电流，因而 Ri两端的电压为零，A项错；S断开后，C相当于直接接在电源两端，电压变大，所以电量也变大，因而 B项错D项正确；S断开后，电源端电压等于电源电势，其值变大.m新高考命题方向预测a、b两点等电势,如图20-2-9 .所示电路中R是光敏电

12、阻，当开关 S闭合后，在没有光照射时,当用光照射电阻R，时，则A.R3的电阻变小,a点电势高于b点电势B.R3的电阻变小,a点电势低于b点电势C.R 3的电阻变大，a点电势高于b电势D.R3的电阻变大,a点电势低于b电势答案:A指导：根据光敏电阻的特性光照射电阻 R3时，R3的电阻小, 闭合电路的外电阻减小，总电流增大而路端电压变小，故通过Ri、R 2,的电流减小，R 2两端的电压变小，b点电势降低，通过 R3、Ri的电流增大，R4两端的电压变大，a点电势升高，所以a点电势高于b点电势，A选项正确.2 在图20-2-i0所示电H中，E为电源电动势，r为电源内阻，R为可变电阻，当 R调大时A.R

13、 2上的功率增大B . R上的功率增大C. R上的功率增大D.R 上的功率增大答案：AD 指导：当Ri增大时，整个电路的电阻增大，通过电源电路的电流减小，由P=I2R可知R,上的功率必减小，选项 C错误，既然总电流减小，所以 R与R上的电压降减小，但电源电动势不变，可知 R两端的 电压变大，只上的电功率增大，D选项正确只两端电压增大，电流也增大，但流过R0的电流减小，所以流过 R3的电流必减小，故 R3上功率减小，B选项错误.R3上电流减小，其两端电压减小，而及两端电压增大，所以R2两端电压必增大，即R2,上功率必增大，故 A选项正确.3 如图20-2-ii所示的电路中，闭合电键 S后，灯a和

14、灯b都正常发光，后来由于某种故障使灯b突然变亮，电压表读数增加，由此推断，这故障可能是A.a 灯灯丝烧断B.电阻R断路C.电阻R短路D.电容器被击穿短路答案：指导：由电压表读数增加，说明路端电压增大，外电阻增大，短路不可能，故C、D错误，若a灯丝烧断，总电阻增大，总电流减小， b灯两端电压减小，b灯变暗，A选项错 误，若Ri断路，总电阻增大，电压表读数增大，总电流减小，而 a灯与Ri并联部分两端电压 减小，则b灯两端电压增大，b灯变亮，B选项正确.4 如图20-2-12所示，电容器 C=6pF, G=3pF,电阻R=6, R=3,当开关S断开时，A B两点间的电压 .多大？当S闭合时，电容器

15、C的电量改变了多少？（设电压U=18V）答案：电量减少3. 6X105C指导：当S断开时，电路中无电流，B、C等势，A、D等势，因此，UAb=UAc=UDb=18V 电容器 Ci 电量为 Q=CUac=6 X10° X 18C=1. 08 X10+C当S闭合时，电阻R1和R2串联，R1两端的电压即，两端电压，由串联电路的电压分配关系得UACRU=6- X18 V=12V ,此时电容器 C1 的带电量为 QiV=CiU'AC= 6X10-6 X12C=0. 72X10-4C,电容 Ri F26 3器C,带电量的变化量为 Q=Q'1, =Q1=-3. 6X10-3C负号表

16、示电荷量减少，即 C1的带电量减少3. 6X10-3C 考场热身探究性命题综合测试1 一太阳能电池板，测得它的开路电压为 800mV短路电流为40mA若将该电池板与一阻值为 20的电阻器连成一闭合电路，则它的路端电压是A.0.10V B.0.20 VC.0.30V D , 0.40V答案：D指导：令太阳能电池板的电动势为E,内阻为r,开路电压即为电动势的数值，短路电流I短=-所以r=-E- 800mV- =20ll当外接20ll的电阻器时，由于内外电阻相等，则路端电压U端rI 短 40mVE 800=-mV 400mV0.40mV.22图 片 20 -12 如图Z20-1所示，当滑动变阻器的滑

17、动片P向上端移 动时，则各电表示数的变化情况是A.V 1减小，卜增大，A增大B.V 1增大，V2减小，A增大C.V 1增大，V2增大，A减小D.V1减小,V2减小，A减小答案：C指导：首先弄清V2表测量的是R2和R3并联支路上的电压，V1,表测量的是路端电压，再利用闭合电路欧姆定律判断主干电路上的物理量变化；P向上滑，置3的有效电阻增大，外电阻 R外增大，干路电流I减小，路端电压增大，从而判定V1表示数增大，再进行支路上的物理量的变化情况分析：由于/减小，引起内电压 U内及电阻R外上电压URI减小，而U并=E（U内+URI）,由此可知，并联电阻 R2和R3上的电 压U2增加，判定V2表示数增大

18、；由于U2增大，R2所在支路的电流I2增大，通过R3的电流13 = 1-12,因I减 小，|2增大，故I3减小，判定电流表 A示数减小，所以本题应选 C3 图Z20-2为一电路板的示意图，a、b、c、d为接线柱，a、d与220V的交流电源连接，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，用一交流电压表分别测得b、d两点间以及a、c两点间的电压均为，220V,由此可知A.ab间电路通，cd间电路不通B . ab间电路不通，bc间电路通C.ab 间电路通,bc间电路不通D. bc间电路不通，cd间电路通答案：CD指导：b, d间电压为220 V,说明ab间电路通，

19、Ac或cd间有不通之外；ac间电压为220 V,说明cd间电路通，而ab或bc有不通之处，综上所述，bc间电路不通其他皆通.4 图Z20-3所示电路中，已知电容 C=2F,电源电动势 E=12V,内电阻不计，R: R: R: R=1 : 2: 6： 3,则电容器极板a所带的电荷量为A. -8 X 12010CB . 4X12010CC . -4 X12010CD. 8X12010cAPB支路中电流答案：D 指导：电容器对直流电是断路的，因此电流稳定后,Il12R 2R4A RAQ豉路中电流E12124I2AR3 R4 6R 3R 3R令UA=0,则U pUQI1R1I3R34R 4VR46R

20、8V3R可见 UPQ=U-UQ=4V故电容器极板a带正电荷，电荷量为 Q=CUpq=2X10-6X4 =8X10-6(C)综上所述，本题正确选项 D正确.5 如图Z20-4所示电路中，灯泡 A和B都是正常发光的，忽然 B比原来变暗了一些，而灯泡A比原来亮了一些.试判断电路中什么地方出现了断路故障.答案：R2所在支路断路 指导：假设R1所在支路断路，则外电路总电阻增大，A、B两灯的电压均增大，两灯消耗的电功率也增大，两灯都应变亮，这与题设现象不符，可 见R1支路完好.再假设 R2所在支路断路，则 A所在并联支路的电阻增大，导致外电路总电阻增大，干路中电流减小，电源的路端电压U增大，流过R1的电流

21、I1,增大流过电灯所在并联支路的电流I2(I2=I总-I1)减小，B灯的电压Ub=I2Rb并减小，B灯的电功率也变小，B灯变暗；A 灯的电压Ua(Ua=U-Ub)增大，由于上述结论与题设现象相符，故R2所在支路断路.用假设法同样可以判断除R2支路外，其余支路的完好.6 在图Z20-5所示的电路中，电源的电动势 E=3.0V,内阻r=10,电阻 R=10, R=10,R=30 , R4=35 ,电容器的电容 C=100gF.电容器原来不带电.求接通开关S后流过R4的总电荷量.答案：2. 01X0-4C指导：电流稳定后，电容器相当于断路，解题的突破点是求出其两端电压 由电阻的串并联公式，得闭合电路

22、的总电阻为R R1(R2 R3) rR1 R2 R3由欧姆定律得，通过电源的电流I= ER电源的路端电压U=E-Ir电阻R两端的电压U' =R3UR2 R3通过R的总电荷量就是电容器的电荷量Q=CU由以上各式并代入数据解得Q=2. 0 X10-4C7 如图Z20-6甲所示电路中，R=R=R=10 , S断开时，电压表示数为 16 V, S闭合时，示数为10V,若电压表可视为理想的，求：(1)电源电动势和内阻各为多大 ？(2) 闭合S前后只，消耗的功率分别多大 ？(3)若将原电路改为下图 Z20-6乙所示电路，其他条件不变，则S断开和闭合时电压表的示数分别为多大？答案：(1)20V ,

23、5ll (2)6. 4VY 2. 5W (3)8V , 5 V 指导：(1)在图甲中，当断开 S时，R3中电流可视为零(因理想电压表内阻可视为无限大).R两端电压也可视为零，故电压表指示的是电源的路端电压，又此时外电路是R、R,串联，所以，电路中总电流RiR2旦A10 10Q8A由闭合电路欧姆定律得 E=U+Ir代入数值E=16+0. 8r 当闭合S时，电压表指示的是 R2两端电压，外电路结构是：Ri与R并联，再跟 R串联，此时电路中总电流R2吧A101A外电路总电阻为 RR1R3R2 15R1 R3由 E=I ' (R+r)得 E =I ' (15+r)由式，式得E=20V,

24、 r=5 ll(2)闭合S前后，R消耗的功率分别为R=I 2R=0. 8X 10W=6 4 W0 . 5X 10W=2 5W(3)若将原电路改为乙，则断开 S时，外电路由 R, R串联组成，电压表指示的是R,两端电压，止匕时总电流E20，一 一，I A 0.8A电压表本数R-i Rj r 10 10 5U1=IR1=0, 8X 10V=8 V闭合S时，外电路结构是 R, R并联再与R串联，电压表示数是 R, R组成的并联电路两端的电压,此时情况下，外电路总电阻为 R -R1-R2 R3 15R1 R2总电流 i= _E_2°_A 1AR r 15 5 1伏特表示数为U2= 1R2 0

25、.5 10V 5V2 28 如图Z20-7(a)所示电H中，Ro为一定值电阻，不计电表内阻的影响，改变滑动变阻器的滑片位置，测得电压表 V和V2随电流表A的示数变化的两条实验图线如图Z20-7(b)所示，关于这两条实验图线,以下说法不正确的是C.线b的延长线不一定过坐标的原点O.线a的延长线与纵轴交点的坐标值等于电源的电动势图线a、b交点的横坐标和纵坐标值的乘积等于电源瞬时输出功率D.图线a、b交点的横坐标和纵坐标值的乘积等于电阻R瞬时消耗的电功率答案：A指导：据电流表A和电压表V"的读数可画出图线 a,据电流表A和电压表V2的读数可画出图线b,线交点意味着R=R0(U1=U2)图线

26、a表示路端电压与电流强度的关系，图线b则表示电阻R0的伏安特性曲线，可得出 B、C、I正确，A错.9 下面是测量一节干电池的电动势E和内电阻r的实验.(1)用一个多用电表先粗测该电池的电动势，选择开关和表针指示如图 再提供电流表A(内阻约1),滑动变阻器R(01700n),滑动变阻器 R(020),开关S及导线若干.某同学正确选择器材和电路，用伏安法按正确的操作步骤测得中6个点所示.写出根据该图求 E r的步骤：6组电流I、电压U的值，如图Z20-9从图中求彳I电动势 E=Z20-8,则该电池电动势的值为内电阻r=(答案保留3位有效数字)在下面的方框中画出该同学实验电路图.(多用电表的电压档可视为一个电压表)(3)另一位同学也用上述器材测定同一电池电动势和内电阻，他连接的实物电路图如图Z20-10所示.指出该同学在连接的实物电路图中有哪些错误之处 . 答案：(1)1 . 45 V(1 . 421. 47 V 均可以) (2)a.作U-I直线，舍去左起第5点，其余5个点尽量靠近直线且均匀分布在直线两侧 直线，则直线在 U轴上的截距为电源电动势E,求该直线