第十章 微专题72　电路故障分析及含容电路-2025年高中物理《加练半小时》新教材版

第十章电路及其应用微专题72电路故障分析及含容电路1．闭合电路：若电压表无示数，则与电压表并联元件短路或电压表以外电路有断路，即“内短”或“外断”。若电压表示数接近电源电动势，说明与电压表并联元件断路，电压表直接接在了电源两端。2.含容电路：电路稳定时电容器所在支路为开路，电路稳定前电容器所在支路有电流流过。1.(2024·河北邢台市内丘中学期中)如图所示，a、b两端电压恒为10V，定值电阻R1＝4Ω、R2＝12Ω、R3＝12Ω，电容器的电容C＝30μF。闭合开关S，电路稳定后，下列说法正确的是()A．电路的总电阻为8ΩB．电容器两端的电压为6VC．通过R3的电流为1AD．电容器所带的电荷量为1.8×10－5C答案B解析电路的总电阻为R＝R1＋eq\f(R2R3,R2＋R3)＝10Ω，故A错误；电路的总电流为I＝eq\f(E,R)＝1A，通过R3的电流为I′＝eq\f(1,2)I＝0.5A，电容器两端的电压为U＝I′R3＝6V，故B正确，C错误；电容器所带的电荷量为Q＝CU＝30×10－6×6C＝1.8×10－4C，故D错误。2．(多选)(2023·贵州黔东南校考模拟)如图，电源电动势为E、内阻为r，R1为定值电阻，电容器的电容为C，现将滑动变阻器的滑片由最上端缓慢地向下滑动，电压表示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2，电流表示数变化量的绝对值为ΔI，已知R1<r，滑动变阻器的最大阻值大于r，电压表、电流表均为理想电表，下列说法正确的是()A．V1、V2的示数增大，A的示数减小B．V1、V2、A的示数均增大C．R1两端电压增大D．电容器增加的电荷量为CΔU2答案AD解析滑动变阻器的滑片由最上端缓慢地向下滑动，滑动变阻器接入电路的电阻增大，回路总电阻增大，干路电流减小，内电压减小，则路端电压增大，即V1示数增大，A示数减小，由于U2＝E－I(R1＋r)，则V2示数增大，故A正确，B错误；由于R1两端电压为IR1，根据上述，电流减小，则R1两端电压减小，故C错误；根据C＝eq\f(Q,U2)，解得Q＝CU2，则电容器增加的电荷量为ΔQ＝CΔU2，故D正确。3.(多选)如图所示，电源电动势E＝1.5V，内电阻r＝0.5Ω，滑动变阻器R1的最大电阻Rm＝5.0Ω，定值电阻R2＝2.0Ω，C为平行板电容器，其电容为3μF。将开关S与a接触，则()A．当R1的阻值增大时，R2两端的电压减小B．当R1接入电路阻值为0.5Ω时，R1消耗的功率最大C．将开关从a接向b，流过R3的电流流向为c→dD．将开关从a接向b，待电路稳定，流过R3的电荷量为9×10－3C答案AC解析增大R1的阻值，电路总电阻增大，干路电流减小，则R2两端的电压减小，A正确；将R2与电源看作等效电源，当R1接入电路的电阻与等效电源的内阻相等时，R1消耗的功率最大，则有R1＝R2＋r＝2.5Ω，B错误；开关接a时，电容器左极板带负电，开关接b时，左极板带正电，所以流过R3的电流流向为c→d，C正确；因R1接入的阻值未知，不能求出电容器上电压的变化，故不能求出流过R3的电荷量，D错误。4.(2023·四川成都市校联考模拟)如图所示电路，由定值电阻R0，可变电阻R1、R2，理想二极管，水平平行金属板M、N，电源及开关S组成。闭合开关，电路稳定后，有一带正电荷的粒子从P点以水平速度v0射入金属板间，沿曲线打在N板上的O点。若经下列调整后，粒子仍从P点以水平速度v0射入，则关于粒子打在N板上的位置说法正确的是()A．保持开关S闭合，增大R1，粒子打在O点右侧B．保持开关S闭合，减小R2，粒子打在O点左侧C．断开开关S，M极板稍微上移，粒子打在O点右侧D．断开开关S，N极板稍微下移，粒子打在O点右侧答案D解析保持开关S闭合，由串并联电压关系可知，R0两端电压为U＝eq\f(E,R0＋R1＋r)R0，增大R1，U减小，电容器两端的电压减小，因此电容器两极板带电荷量减少，由于上极板带负电，电荷量要减少时二极管不导通，故电容器上电荷量不变；根据E＝eq\f(U,d)＝eq\f(Q,Cd)＝eq\f(4πkQ,εrS)可知，两极板间电场强度不变，故粒子仍打在O点，故A错误；保持开关S闭合，减小R2，R0两端电压不变，则电容器两端的电压不变，电场强度不变，粒子仍打在O点，故B错误；断开开关S，平行金属板电荷量不变，根据E＝eq\f(U,d)＝eq\f(Q,Cd)＝eq\f(4πkQ,εrS)可知，M极板稍微上移，E不变，故粒子加速度不变，不影响粒子的运动，粒子仍打在O点，故C错误；断开开关S，N极板稍微下移，E不变，故粒子加速度不变，但y增大，t增大，则x增大，粒子打在O点右侧，故D正确。5.(2023·山东省模拟)在图示电路中，灯L1、L2的电阻分别为R1、R2，滑动变阻器的最大电阻为R0，且R0＞R2，电容器的电容为C。若有电流通过，灯就能发光，假设灯的电阻不变，当滑动变阻器的滑片P由a端向b端移动过程中，以下说法中正确的是()A．L1先变暗后变亮，L2一直变亮B．L1先变亮后变暗，L2先变暗后变亮C．电容器极板所带的电荷量先减小后增大D．电源的效率先减小后增大答案A解析当变阻器的滑片P由a向b端移动时，因R0>R2，则灯L2与滑动变阻器的左部分串联的总电阻先大于后小于右部分的电阻，电路总电阻先增大后减小，所以总电流先减小后增大，所以通过灯L1的电流先减小后增大，故L1先变暗后变亮，而通过L2的电流一直变大，L2不断变亮，所以A正确，B错误；电容器C上的电压UC＝E－I(r＋RL1)，总电流先减小后增大，所以电容器C上的电压先增大后减小，则电容器极板所带的电荷量先增大后减小，所以C错误；电源的效率η＝eq\f(P外,P总)×100%＝eq\f(UI,EI)×100%＝eq\f(U,E)×100%＝eq\f(E－Ir,E)×100%＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－\f(Ir,E)))×100%，因为总电流先减小后增大，所以电源的效率先增大后减小，则D错误。6.(多选)(2023·江西鹰潭市三模)如图所示的电路中，E为电源，其内电阻为r，V为理想电压表，L为阻值恒为2r的小灯泡，定值电阻R1的阻值恒为r，R3为半导体材料制成的光敏电阻(光照越强阻值越小)，电容器两极板处于水平状态，闭合开关S，电路稳定后，电容器中心P点有一带电油滴处于静止状态，电源负极接地，则下列说法正确的是()A．若将R2的滑片上移，则电压表的示数变小B．若突然将电容器上极板上移，则油滴在P点电势能增加C．若光照变强，则油滴会向上运动D．若光照变强，则AB间电路的功率变大答案BD解析由于电路稳定时，R2相当于导线，所以将R2的滑片上移时，电压表的示数不变，故A错误；若突然将电容器上极板上移，电容器板间电压不变，板间电场强度减小，由U＝Ed知，P点与下极板间的电势差减小，而下极板的电势为零，所以P点电势降低，由于油滴带负电，所以油滴在P点电势能增加，故B正确；若光照变强，光敏电阻R3减小，干路电流变大，电容器两端电压为U＝E－I(r＋R1)，I变大，则U变小，即电容器两板间的电压变小，电场强度变小，油滴所受的静电力变小，因此油滴P要向下运动，故C错误；根据当外电阻等于内电阻时，电源输出功率最大，将R1看成电源的内阻，由于等效电源的外电阻大于内电阻，外电阻变小，所以等效电源的输出功率变大，即AB间电路的功率变大，故D正确。7.(多选)如图所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关S，电路正常工作，过了一会儿，电流表A的示数变为零。若电路中故障发生在灯L、电阻R上，用一根导线来查实电路故障，则下列判断正确的是()A．将导线并联在R两端，电流表无示数，一定是L断路B．将导线并联在L两端，电流表无示数，一定是R断路C．将导线并联在R两端，电流表有示数，一定是R断路D．将导线并联在L两端，电流表有示数，一定是L断路答案CD解析电流表无示数，可能是L、R分别断路或者两者都断路了，只有把导线并联在L两端，电流表有示数，才能肯定是L断路，也只有把导线并联在R两端，电流表有示数，才能肯定是R断路了，所以A、B错误，C、D正确。8.如图所示，电源的电动势为E，内阻为r，C为电容器(能承受的电压足够大)的电容，R0是阻值为10r的定值电阻，V为理想电压表，R为光敏电阻(阻值随光照强度的增大而减小)，L为灯泡。闭合开关S，减弱光敏电阻R的光照强度，下列说法正确的是()A．灯泡的亮度变小B．电压表的示数变小C．光敏电阻R的功率一定减小D．若电压表示数变化量为ΔU，则电容器的带电荷量减小10CΔU答案D解析减弱光敏电阻R的光照强度，则光敏电阻阻值增大，则总电阻增大，干路电流减小，内电压和定值电阻分得的电压减小，灯泡两端电压增大，灯泡亮度变大，故A错误；干路电流减小，则内电压减小，路端电压增大，电压表示数变大，故B错误；除光敏电阻外，