专题6闭合电路的动态分析含有电容器的电路故障分析（学生版）

12.2.1专题6闭合电路的动态分析含有电容器的电路故障分析题型1闭合电路的动态分析1．程序法：遵循“局部—整体—局部”的思路，按以下步骤分析(如图)：2．结论法——“串反并同”“串反”：是指某一电阻增大时，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；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大。“并同”：是指某一电阻增大时，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；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小。3．极限法因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端，使其电阻最大或电阻为零，画等效电路图分析各电学量的变化情况。4.ΔU/ΔI的判定：解题要点::在恒压电源中,当电压表测定值电阻两端的电压时,ΔUΔI当电压表测变值电阻两端的电压时,ΔUΔI【例题精讲】1．图甲为某脂肪测量仪，其原理是根据人体电阻的大小判断脂肪所占比例（人体含水量约为70%，水中含有钠离子、钾离子等容易导电的离子，而脂肪几乎不导电），其模拟电路如图乙所示，电流表、电压表均可视为理想电表。测量时，闭合开关，测试者甲左、右手分别握住A、B，电流表和电压表的示数分别用I、U表示。若换体型极相似但脂肪含量更高的乙进行测量，电流表和电压表示数改变，改变量的大小分别用ΔI、ΔU表示，则（）A．电流表示数I变大 B．电压表的示数变小 C．UI变大 D．ΔU2．如图所示，电源电动势为E、内阻为r，R1、R2为定值电阻，电表均为理想电表。闭合开关S，将滑动变阻器R3的滑片从左向右移动的过程中，电流表A1、A2、电压表V2示数变化的绝对值分别为ΔI1、ΔI2、ΔU2，下列说法正确的是（）A．电压表V1示数增大 B．电流表A2示数增大 C．ΔU2ΔI23．如图所示，在滑动变阻器的滑片P向上端滑动过程中，理想电压表V1、V2的示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2，理想电流表A1、A2、A3示数变化量的绝对值分别为ΔI1、ΔI2、ΔI3，下列说法正确的是（）A．电压表V1示数减小，电流表A1示数增大 B．电压表V2示数与电流表A3示数的比值减小 C．ΔU1＞ΔU2 D．ΔI3＝ΔI1+ΔI24．如图所示的电路中，电源的内阻不能忽略，电压表和电流表均为理想电表，当滑动变阻器的滑片向下缓慢移动少许，两电表示数变化量的绝对值分别为ΔU、ΔI。下列说法正确的是（）A．电流表的示数减小 B．电压表的示数减小 C．电源的输出功率减小 D．ΔUΔI（多选）5．如图，电源电动势为E（内阻不可忽略），R0为定值电阻，R1为滑动变阻器。闭合开关S，使灯泡L发光后，若将滑动变阻器滑动片向右滑动，下列说法中正确的是（）A．灯泡L变暗 B．电压表示数变大 C．电流表示数变大 D．电源总功率一定变大（多选）6．如图甲所示为一款节能路灯，电灯的亮度随环境的亮度改变而改变。其原理图如图乙所示，其中电源的电动势为E、内阻为r，R0是定值电阻，R1是光敏电阻（光照强度变大时，电阻变小），R2是滑动变阻器，L的阻值不变。下列说法正确的是（）A．光照强度变大，灯泡变亮 B．光照强度变大，通过电阻R1的电流变大 C．光照强度不变，滑动变阻器R2的滑片下滑，电源的总功率变大 D．光照强度不变，滑动变阻器R2的滑片上滑，电源的输出功率一定变大题型2含电容器的电路1．在直流电路中，当电容器充、放电时，电路中有充、放电电流。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。充电时电容器相当于用电器，电流从正极进，放电时电容器相当于电源，电流从正极出。2．电路稳定后，电容器处电路可看成是断路，由于电容器所在支路无电流通过，所以在此支路中的电阻上无电压降低，因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压。【例题精讲】1．三个电阻阻值分别为R1＝R2＝R3＝R0，电容器电容为C，电源电动势为E内阻为r，电流表和电压表都是理想电表，连接成如图所示电路。开始时开关断开且电流稳定，C所带的电荷量为Q1，后开关闭合且电流稳定，C所带的电荷量为Q2，该过程中电表V、V3示数变化大小分别为ΔU、ΔU1，并且两次稳定时对应的电源输出功率相同。则下列说法正确的是（）A．ΔU比ΔU1小 B．内阻r＝3R0 C．Q1D．开关闭合电流稳定时，电阻R1和电容C被短路，电流表A1中有电流，电流表A2中无电流2．阻值相等的三个定值电阻、电容器C及电源E（内阻可忽略）连接成如图所示的电路。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。则Q1与Q2的比值为（）A．13 B．12 C．13．如图所示，电路中电源的电压不变，定值电阻R2＝4Ω，R3＝2Ω，R4＝1Ω。闭合开关S，当电阻箱R1接入电路的阻值为2Ω时，一带电微粒恰好悬浮于电容器C两板的正中间位置，已知带电微粒的质量为m，重力加速度大小为g，电源负极接地，现将电阻箱接入电路的阻值突然增大到8Ω，电容器随之放电，则带电微粒的加速度大小为（）A．13g B．12g 4．如图所示，电源电动势E恒定，内阻为r，定值电阻R1和R2的阻值均等于r，滑动变阻器的总阻值也等于r，电容器的电容为C，电流表可视为理想表。闭合开关S，将滑动变阻器滑片P从a向b缓慢滑动。下列说法正确的是（）A．理想电流表A示数一直增大 B．电容器的电量先增大后减小 C．电源的效率一直减小 D．电源的输出功率一直减小5．如图所示电路图，R1和R2为定值电阻，R3为某光敏电阻，其阻值与光照关系满足R3=kE（k为常数，E为光照强度），P为电容器中的一点。已知R1＝15Ω，R2＝10Ω，电源内阻r＝2Ω。闭合开关S，在某一光照强度下，RA．电源电动势为1.3V B．减小光照强度，电容器放电 C．保持光照强度不变，将电容器下极板向下移动，P点的电势变小 D．若R3的变化范围为2～20Ω，则R3在该电路中最大功率约为0.07W（多选）6．在如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，R1、R2、R3为定值电阻，电流表和电压表均为理想电表，C为平行板电容器，在两板之间的带电液滴恰好处于静止状态。由于某种原因灯泡L的灯丝突然烧断，其余用电器均不会损坏，则下列说法正确的是（）A．电流表示数变小 B．电压表示数变大 C．液滴将向下运动 D．液滴将向上运动题型3直流电路的故障分析1．常见故障：断路、短路2．常用方法：假设法假设某电阻发生断路(或短路)，根据闭合电路动态分析方法判断实际现象与题中情景是否相符，进而找出电路故障。【例题精讲】1．如图所示，电源电动势为3V，电路中有AB、CD、EF、GH四根连接电路的导线，其中一根导线内部的铜丝是断的，电路其余部分完好。为了查出故障导线，某同学选用多用电表直流10V挡，闭合开关后，将多用电表红表笔接在A接线柱上，黑表笔依次接在B、D接线柱上时，多用电表指针均不偏转，黑表笔接在F接线柱上时，多用电表指针发生偏转。由此可判断出故障导线是（）A．AB B．CD C．EF D．GH2．如图所示，电源电动势为6V，电路中有AB、CD、EF、GH四根连接电路的导线，其中一根导线内部的铜丝是断的，电路其余部分完好。为了查出故障导线，某同学选用电压表的直流10V挡，闭合开关后，将电压表的正极接在A接线柱上，黑表笔依次接在B、D、F所示的接线柱上，多用电表的示数分别为6V、6V、6V。可判断出故障的导线是（）A．AB B．CD C．EF D．GH3．如图所示电路中电源内阻不可忽略，R3被短路时，电路中出现的现象为（）A．A、C两灯变亮，B、D两灯变暗 B．B、C两灯变亮，A、D两灯变暗 C．C、D两灯变亮，A、B两灯变暗 D．A、B两灯变亮，C、D两灯变暗4．如图所示，虚线框内为高温超导限流器，它由超导部件和限流电阻并联组成．超导部件有一个超导临界电流IC，当通过限流器的电流I＞IC时，将造成超导体失超，从超导态（电阻为零，即R1＝0）转变为正常态（一个纯电阻，且R1＝3Ω），以此来限制电力系统的故障电流．已知超导临界电流IC＝1.2A，限流电阻R2＝6Ω，小灯泡L上标有“6V6W”的字样，电源电动势E＝8V，内阻r＝2Ω．原来电路正常工作，超导部件处于超导态，灯泡L正常发光，现灯泡工突然发生短路，则（）A．灯泡L短路前通过R2的电流为47B．灯泡L短路后超导部件将由超导态转化为正常态，通过灯泡的电流为1A C．灯泡L短路后通过R1的电流为43D．灯泡L短路后通过R2的电流为2A（多选）5．超导限流器是一种短路故障电流限制装置，它由超导部件和限流电阻R并联组成，原理图如图所示。当电路中的用电器正常工作时，超导限流器中的超导部件处于超导态（可认为电阻为零）；当电路中的用电器发生短路，电路中电流监控器（理想电流表A）报警时，超导限流器中的超导部件由超导态立即转变为正常态（即超导部件断开，限流电阻R工作），以此来限制电力系统的故障电流。当开关S闭合后，额定电压为220V的用电器正常工作，则下列说法正确的是（）A．超导限流器两端的电压为0 B．通过超导限流器中的限流电阻的电流为0 C．若用电器发生短路后，通过电流监控器的电流为0 D．若用电器发生短路后，用电器两端的电压为220V课时精练一．选择题（共8小题）1．执勤交警通常使用酒精浓度测试仪，其工作原理如图，电源的电动势为E，内阻为r；酒精传感器电阻R的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小，电路中的电表均为理想电表。当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，下列说法中正确的是（）A．电流表的示数变小 B．电压表的示数变大 C．电源的输出功率变小 D．保护电阻R0消耗的功率变大2．如图所示是将滑动变阻器用作分压器的电路，A、B为分压器的输出端，电源电压U恒定，若把滑动变阻器的滑片移到滑动变阻器的正中间，下列判断正确的是（）A．AB间不接负载时输出电压UAB＝0 B．当AB间接上负载R时，输出电压UABC．负载电阻R越大，UAB越接近U2D．接上负载后要使UAB3．某简化电路如图所示，电源电动势E＝12V，内阻为r。当开关闭合后，电压表示数为8V，电流表A1示数为1A，电流表A2示数为0.5A。已知定值电阻R1＝2.5Ω，R2＝6Ω，电表可视为理想电表，当滑动变阻器滑片滑动时，电压表示数变化量大小为ΔU，电流表A1示数变化量大小为ΔI1，则（）A．ΔUΔB．滑动变阻器滑片向左移动，A2示数增大 C．R3＝6Ω D．滑动变阻器滑片向左移动，电源输出功率减小4．在如图所示的电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P向下滑动时，V、A、V1、V2四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用U、I、U1、U2表示，下列判断正确的是（）A．I减小，U1增大 B．I减小，U2减小 C．电压表V的示数与电流表A示数之比变大 D．电压表V2的示数与电流表A示数之比不变5．如图所示，电源电动势为E，内电阻为r，电阻R1＝R2＝R3＝r，电容器电容为C，当开关S由接a换到接b且电路达到稳定的过程中，通过R3的电荷量是（）A．0 B．13EC C．236．如图所示的电路中，电源的电动势E＝12V，内阻可忽略不计，电阻的阻值分别为R1＝R2＝20Ω，滑动变阻器的最大阻值R＝60Ω，电容器MN的电容C＝30.0μF。现将滑动触头P置于最左端a点，合上开关S，待电路稳定后，将P缓慢地从a点右移到aP=3A．0.9×10﹣4C B．1.8×10﹣4C C．2.7×10﹣4C D．3.6×10﹣4C7．如图所示的电路中，电源的电动势和内阻不变，电流表和电压表均为理想电表，闭合开关S，在滑动变阻器的滑片P向右移动的过程中，下列说法正确的是（）A．电流表读数变小 B．电压表读数变大 C．小灯泡L变暗 D．电容器C所带的电荷量减小8．在如图所示电路中，电源电动势为E，内阻为r。开关S闭合后，电压表和电流表均为理想电表，在滑动变阻器R2的滑动端由b向a缓慢滑动的过程中（）A．电压表的示数增大，电流表的示数减小 B．电容器C所带电荷量增多 C．R1的电功率减小 D．电压表示数变化量ΔU与电流表示数变化量ΔI的比值绝对值|二．多选题（共3小题）（多选）9．在图示电路中，电源内阻不可忽略，R1、R2为定值电阻，R3为光敏电阻（光照强度增大，电阻变小），V为理想电压表，A为理想电流表，平行板电容器两极板水平，开关S闭合后，位于电容器两板间的带电油滴恰好静止，现增大光照强度，下列说法正确的是（）A．V示数增大 B．V的示数U与A的示数I的比值UI减小C．油滴向上运动 D．V示数的变化ΔU与A示数的变化ΔI的比值ΔUΔI（多选）10．如图所示电路中，电流表和电压表均为理想电表，电源电动势为E、内阻为r，C为电容器，L为阻值不变的灯泡。R1为滑动变阻器，R2为定值电阻。现将滑动变阻器R1的滑片从图示位置向右滑动一段距离，滑动前后电压表V示数变化量的绝对值为ΔU，电流表A1示数变化量的绝对值为ΔI，下列说法正确的是（）A．灯泡亮度变亮 B．电容器所带的电荷量增大 C．电流表A2示数变大 D．ΔUΔI（多选）11．如图所示的电路中，电表均为理想电表，R1、R2、R3为定值电阻，R为滑动变阻器，电源内阻不可忽略。闭合开关，当滑动变阻器的滑片向下移动时，电压表的示数变化量的绝对值为ΔU，电流表A1、A2的示数变化量的绝对值分别为ΔI1、ΔI2，下列判断正确的是（）A．两电流表的示数均变大 B．电压表的示