12.2.1專題6閉合電路的動(dòng)態(tài)分析含有電容器的電路故障分析題型1閉合電路的動(dòng)態(tài)分析1．程序法：遵循“局部—整體—局部”的思路，按以下步驟分析(如圖)：2．結(jié)論法——“串反并同”“串反”：是指某一電阻增大時(shí)，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減?。荒骋浑娮铚p小時(shí)，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大。“并同”：是指某一電阻增大時(shí)，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大；某一電阻減小時(shí)，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小。3．極限法因滑動(dòng)變阻器滑片滑動(dòng)引起電路變化的問(wèn)題，可將滑動(dòng)變阻器的滑片分別滑至兩個(gè)極端，使其電阻最大或電阻為零，畫等效電路圖分析各電學(xué)量的變化情況。4.ΔU/ΔI的判定：解題要點(diǎn)::在恒壓電源中,當(dāng)電壓表測(cè)定值電阻兩端的電壓時(shí),ΔUΔI當(dāng)電壓表測(cè)變值電阻兩端的電壓時(shí),ΔUΔI【例題精講】1．圖甲為某脂肪測(cè)量?jī)x，其原理是根據(jù)人體電阻的大小判斷脂肪所占比例（人體含水量約為70%，水中含有鈉離子、鉀離子等容易導(dǎo)電的離子，而脂肪幾乎不導(dǎo)電），其模擬電路如圖乙所示，電流表、電壓表均可視為理想電表。測(cè)量時(shí)，閉合開(kāi)關(guān)，測(cè)試者甲左、右手分別握住A、B，電流表和電壓表的示數(shù)分別用I、U表示。若換體型極相似但脂肪含量更高的乙進(jìn)行測(cè)量，電流表和電壓表示數(shù)改變，改變量的大小分別用ΔI、ΔU表示，則（）A．電流表示數(shù)I變大 B．電壓表的示數(shù)變小 C．UI變大 D．ΔU【答案】C【解答】解：A、體型相近的兩人相比，脂肪含量高者電阻更大，圖乙是串聯(lián)電路，則換脂肪含量高者測(cè)量時(shí)，電路總電阻變大，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，電路中電流變小，即電流表示數(shù)I變小，故A錯(cuò)誤；B、電壓表示數(shù)為U＝E﹣I（r+R），I變小，其他量不變，則電壓表的示數(shù)U變大，故B錯(cuò)誤；C、根據(jù)歐姆定律可知UI=R人，由于體型相近的兩人相比，脂肪含量高者電阻較大，所以D、根據(jù)U＝E﹣I（r+R），可得ΔUΔI故選：C。2．如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r，R1、R2為定值電阻，電表均為理想電表。閉合開(kāi)關(guān)S，將滑動(dòng)變阻器R3的滑片從左向右移動(dòng)的過(guò)程中，電流表A1、A2、電壓表V2示數(shù)變化的絕對(duì)值分別為ΔI1、ΔI2、ΔU2，下列說(shuō)法正確的是（）A．電壓表V1示數(shù)增大 B．電流表A2示數(shù)增大 C．ΔU2ΔI2【答案】C【解答】解：AB、由電路圖分析可知，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R3的滑片向右移動(dòng)時(shí)，其接入電路的阻值R3增大。并聯(lián)部分等效電阻R并=R2R3R2+R3隨之增大，使得外電路總電阻R總＝R1+R并+r增大。根據(jù)閉合電路歐姆定律I=C、電壓表V2測(cè)量并聯(lián)電路電壓U2，電流表A2測(cè)量總電流I2。將R1視為電源內(nèi)阻時(shí)，根據(jù)閉合電路歐姆定律有U2＝E﹣I2（R1+r），該線性關(guān)系斜率的絕對(duì)值為|k|＝R1+r。由于題目中ΔU2和ΔI2均為絕對(duì)值，故ΔUD、并聯(lián)部分電壓U2＝E﹣I2（R1+r）隨I2減小而增大，通過(guò)R2的電流IR2=U2R2隨之增大。根據(jù)節(jié)點(diǎn)電流關(guān)系I2＝I1+IR2，其變化量滿足ΔI2＝ΔI1+ΔIR2（矢量關(guān)系）。由于ΔI2＜0而ΔIR2＞0，故ΔI1必須為負(fù)且滿足|ΔI1|＝|ΔI2|+|ΔI故選：C。3．如圖所示，在滑動(dòng)變阻器的滑片P向上端滑動(dòng)過(guò)程中，理想電壓表V1、V2的示數(shù)變化量的絕對(duì)值分別為ΔU1、ΔU2，理想電流表A1、A2、A3示數(shù)變化量的絕對(duì)值分別為ΔI1、ΔI2、ΔI3，下列說(shuō)法正確的是（）A．電壓表V1示數(shù)減小，電流表A1示數(shù)增大 B．電壓表V2示數(shù)與電流表A3示數(shù)的比值減小 C．ΔU1＞ΔU2 D．ΔI3＝ΔI1+ΔI2【答案】D【解答】解：A、當(dāng)滑動(dòng)變阻器R3的滑片P上移時(shí)，其接入電路的阻值增大，導(dǎo)致外電路總電阻R總增大。由閉合電路歐姆定律I1=ER總+r可知，干路電流I1（即A1示數(shù)）減小，根據(jù)路端電壓公式UB、V2測(cè)量并聯(lián)電路電壓U2，A3測(cè)量R3支路電流I3。由歐姆定律得U2I3C、由U1＝E﹣I1r得|ΔU1|＝r|ΔI1|；由U2＝E﹣I1（R1+r）得|ΔU2|＝（R1+r）|ΔI1|。因R1＞0，故R1+r＞r，即|ΔU2|＞|ΔU1|，故C錯(cuò)誤；D、根據(jù)并聯(lián)電路特性I1＝I2+I3，其變化量滿足ΔI1＝ΔI2+ΔI3。由于I1減小（ΔI1＜0），U2增大使I2增大（ΔI2＞0），故I3必減?。é3＜0）。取絕對(duì)值關(guān)系：|ΔI3|＝|ΔI1|+|ΔI2|，即ΔI3＝ΔI1+ΔI2，故D正確。故選：D。4．如圖所示的電路中，電源的內(nèi)阻不能忽略，電壓表和電流表均為理想電表，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向下緩慢移動(dòng)少許，兩電表示數(shù)變化量的絕對(duì)值分別為ΔU、ΔI。下列說(shuō)法正確的是（）A．電流表的示數(shù)減小 B．電壓表的示數(shù)減小 C．電源的輸出功率減小 D．ΔUΔI【答案】B【解答】解：AB.滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭從上向下移動(dòng)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻值減小，電路的總電流增大，電流表A的示數(shù)增大，電源內(nèi)阻和定值電阻R1分得的電壓增大，則電壓表的示數(shù)減小，故A錯(cuò)誤，B正確；C.滑動(dòng)變阻器的觸頭向下移動(dòng)，外電路的總電阻減小，由于外電路總電阻和電源內(nèi)阻的大小關(guān)系未知，因此不能確定電源輸出功率的變化，故B錯(cuò)誤；D.由閉合電路歐姆定律得U＝E﹣I（R1+r）則ΔU故D錯(cuò)誤。故選：B。（多選）5．如圖，電源電動(dòng)勢(shì)為E（內(nèi)阻不可忽略），R0為定值電阻，R1為滑動(dòng)變阻器。閉合開(kāi)關(guān)S，使燈泡L發(fā)光后，若將滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)片向右滑動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是（）A．燈泡L變暗 B．電壓表示數(shù)變大 C．電流表示數(shù)變大 D．電源總功率一定變大【答案】ACD【解答】解：ABC、若將滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)片向右滑動(dòng)，則滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值減小，電路的總電阻減小，電路中電流減小，流過(guò)燈泡L的電流減小，則燈泡L變暗，電流表示數(shù)變大。電流變大，電源的內(nèi)電壓變大，則路端電壓變小，故電壓表示數(shù)變小，故AC正確，B錯(cuò)誤；D、電源總功率P總＝EI，E不變，I變大，則電源的總功率變大，故D正確。故選：ACD。（多選）6．如圖甲所示為一款節(jié)能路燈，電燈的亮度隨環(huán)境的亮度改變而改變。其原理圖如圖乙所示，其中電源的電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r，R0是定值電阻，R1是光敏電阻（光照強(qiáng)度變大時(shí)，電阻變?。?，R2是滑動(dòng)變阻器，L的阻值不變。下列說(shuō)法正確的是（）A．光照強(qiáng)度變大，燈泡變亮 B．光照強(qiáng)度變大，通過(guò)電阻R1的電流變大 C．光照強(qiáng)度不變，滑動(dòng)變阻器R2的滑片下滑，電源的總功率變大 D．光照強(qiáng)度不變，滑動(dòng)變阻器R2的滑片上滑，電源的輸出功率一定變大【答案】BC【解答】解：AB、電路結(jié)構(gòu)為光敏電阻R1、燈泡L、滑動(dòng)變阻器R2并聯(lián)后與定值電阻R0串聯(lián)。光照增強(qiáng)時(shí)，R1阻值減小，并聯(lián)電阻R并減小，總電阻R總＝R0+R并+r減小。由閉合電路歐姆定律I=ER總，干路電流I增大。并聯(lián)電壓U并＝E﹣I（R0B、根據(jù)I＝I1+IL+I2，其中IL=U并RC、光照不變時(shí)，R2滑片下移使其阻值減小，R并和R總減小，I=ED、R2滑片上移時(shí)R外增大，輸出功率P出=(E故選：BC。題型2含電容器的電路1．在直流電路中，當(dāng)電容器充、放電時(shí)，電路中有充、放電電流。如果電容器兩端電壓升高，電容器將充電；如果電容器兩端電壓降低，電容器將通過(guò)與它連接的電路放電。充電時(shí)電容器相當(dāng)于用電器，電流從正極進(jìn)，放電時(shí)電容器相當(dāng)于電源，電流從正極出。2．電路穩(wěn)定后，電容器處電路可看成是斷路，由于電容器所在支路無(wú)電流通過(guò)，所以在此支路中的電阻上無(wú)電壓降低，因此電容器兩極板間的電壓就等于該支路兩端的電壓?！纠}精講】1．三個(gè)電阻阻值分別為R1＝R2＝R3＝R0，電容器電容為C，電源電動(dòng)勢(shì)為E內(nèi)阻為r，電流表和電壓表都是理想電表，連接成如圖所示電路。開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)且電流穩(wěn)定，C所帶的電荷量為Q1，后開(kāi)關(guān)閉合且電流穩(wěn)定，C所帶的電荷量為Q2，該過(guò)程中電表V、V3示數(shù)變化大小分別為ΔU、ΔU1，并且兩次穩(wěn)定時(shí)對(duì)應(yīng)的電源輸出功率相同。則下列說(shuō)法正確的是（）A．ΔU比ΔU1小 B．內(nèi)阻r＝3R0 C．Q1D．開(kāi)關(guān)閉合電流穩(wěn)定時(shí)，電阻R1和電容C被短路，電流表A1中有電流，電流表A2中無(wú)電流【答案】C【解答】解：ABD、開(kāi)關(guān)斷開(kāi)且電流穩(wěn)定時(shí)，R1與R3串聯(lián)后接電源兩極。開(kāi)關(guān)閉合電流穩(wěn)定時(shí)，理想電流表可以看成導(dǎo)線，電阻R1和電容C沒(méi)有被短路，電阻R1、R2和電容C并聯(lián)與R3串聯(lián)，電流表A1中有電流，電流表A2中也有電流。根據(jù)閉合電路歐姆定律得U＝E﹣Ir，則ΔUΔI對(duì)于R3，有ΔU3ΔI根據(jù)兩次穩(wěn)定時(shí)對(duì)應(yīng)的電源輸出功率相同，有（ER1+R3+r）2（R1+R3）＝（ER解得r=3R0，則ΔUΔI＞C、開(kāi)關(guān)斷開(kāi)且電流穩(wěn)定時(shí)，電容器的電壓為UC1=R1R1+R3結(jié)合CQ＝CU，C不變，可得Q1故選：C。2．阻值相等的三個(gè)定值電阻、電容器C及電源E（內(nèi)阻可忽略）連接成如圖所示的電路。開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)且電流穩(wěn)定時(shí)，C所帶的電荷量為Q1，閉合開(kāi)關(guān)S，電流再次穩(wěn)定后，C所帶的電荷量為Q2。則Q1與Q2的比值為（）A．13 B．12 C．1【答案】B【解答】解：電源E的內(nèi)阻可忽略不計(jì)，則路端電壓等于E。開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)且電流穩(wěn)定時(shí)，電容器兩端的電壓為U1=1則電容器的電荷量為Q1＝CU1=1閉合開(kāi)關(guān)S，電流再次穩(wěn)定后，電容器兩端的電壓為U2＝E則電容器的電荷量為Q2＝CU2＝CE所以Q1故選：B。3．如圖所示，電路中電源的電壓不變，定值電阻R2＝4Ω，R3＝2Ω，R4＝1Ω。閉合開(kāi)關(guān)S，當(dāng)電阻箱R1接入電路的阻值為2Ω時(shí)，一帶電微粒恰好懸浮于電容器C兩板的正中間位置，已知帶電微粒的質(zhì)量為m，重力加速度大小為g，電源負(fù)極接地，現(xiàn)將電阻箱接入電路的阻值突然增大到8Ω，電容器隨之放電，則帶電微粒的加速度大小為（）A．13g B．12g 【答案】D【解答】解：電源負(fù)極接地，電勢(shì)為零。電源的電壓不變，設(shè)為U。當(dāng)R1＝2Ω時(shí)，電容器上極板的電勢(shì)為φ上=R1R1+電容器下極板的電勢(shì)為φ下=R3R3+則下極板電勢(shì)較高，電場(chǎng)強(qiáng)度方向向上，可知帶電微粒帶正電荷，根據(jù)平衡條件有qUC其中UC＝φ下﹣φ上解得微粒的電荷量為q=當(dāng)R1＝8Ω時(shí)，電容器上極板的電勢(shì)為φ′上=R1R1+下極板電勢(shì)仍為23則電容器板間電壓為零，電場(chǎng)強(qiáng)度為零，帶電微粒不受電場(chǎng)力，根據(jù)牛頓第二定律得mg＝ma，解得帶電微粒的加速度大小為a＝g，故ABC錯(cuò)誤，D正確。故選：D。4．如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)E恒定，內(nèi)阻為r，定值電阻R1和R2的阻值均等于r，滑動(dòng)變阻器的總阻值也等于r，電容器的電容為C，電流表可視為理想表。閉合開(kāi)關(guān)S，將滑動(dòng)變阻器滑片P從a向b緩慢滑動(dòng)。下列說(shuō)法正確的是（）A．理想電流表A示數(shù)一直增大 B．電容器的電量先增大后減小 C．電源的效率一直減小 D．電源的輸出功率一直減小【答案】C【解答】解：A、滑動(dòng)變阻器滑片P由a向b移動(dòng)時(shí)，設(shè)Pb段電阻為x（x由r降至0），則Pa段電阻為r﹣x。并聯(lián)電阻R并=x(2r?x)2r隨x減小而單調(diào)遞減，外電路總電阻R外＝R2+R并持續(xù)減小，干路電流I=ER外+r持續(xù)增大。并聯(lián)電壓U并＝E﹣I（R2+r）持續(xù)減小。電流表支路電流B、電容器電壓等于U并，因U并持續(xù)減小，由Q＝CU知電容器電量持續(xù)減小，故B錯(cuò)誤；C、電源效率η=11+rR外D、當(dāng)R外＝r時(shí)電源輸出功率最大。本題初始R外＝1.5r（x＝r，R并＝0.5r），最終R外＝r（x＝0，R并＝0），過(guò)程中R外始終滿足R外＞r且趨近于r，故電源輸出功率持續(xù)增大，故D錯(cuò)誤。故選：C。5．如圖所示電路圖，R1和R2為定值電阻，R3為某光敏電阻，其阻值與光照關(guān)系滿足R3=kE（k為常數(shù)，E為光照強(qiáng)度），P為電容器中的一點(diǎn)。已知R1＝15Ω，R2＝10Ω，電源內(nèi)阻r＝2Ω。閉合開(kāi)關(guān)S，在某一光照強(qiáng)度下，RA．電源電動(dòng)勢(shì)為1.3V B．減小光照強(qiáng)度，電容器放電 C．保持光照強(qiáng)度不變，將電容器下極板向下移動(dòng)，P點(diǎn)的電勢(shì)變小 D．若R3的變化范圍為2～20Ω，則R3在該電路中最大功率約為0.07W【答案】D【解答】解：A、閉合開(kāi)關(guān)S時(shí)，根據(jù)閉合電路歐姆定律得E＝（R3+r+R1RB、減小光照強(qiáng)度，光敏電阻R3的阻值增大，其分擔(dān)的電壓增大，電容器的電壓增大，則電容器的帶電量增大，電容器充電，故B錯(cuò)誤；C、保持光照強(qiáng)度不變，電容器的電壓不變。將電容器下極板向下移動(dòng)，板間距離增大，根據(jù)E=UD、將R1和R2看成電源的內(nèi)阻，當(dāng)R3＝r+R1R2R1+R2=2Ω+15×1015+10Ω＝8Ω故選：D。（多選）6．在如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，R1、R2、R3為定值電阻，電流表和電壓表均為理想電表，C為平行板電容器，在兩板之間的帶電液滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。由于某種原因燈泡L的燈絲突然燒斷，其余用電器均不會(huì)損壞，則下列說(shuō)法正確的是（）A．電流表示數(shù)變小 B．電壓表示數(shù)變大 C．液滴將向下運(yùn)動(dòng) D．液滴將向上運(yùn)動(dòng)【答案】BD【解答】解：AB、燈泡L的燈絲燒斷前，R2、R3串聯(lián)后與燈泡并聯(lián)，再與R1串聯(lián)接入電路，電容器兩端電壓與并聯(lián)部分相同，電壓表測(cè)R3兩端電壓，電流表測(cè)R2、R3支路電流。燈泡L的燈絲突然燒斷后，電路中總電阻變大，總電流減小，R1與電源內(nèi)阻r分壓減小，則R2、R3兩端電壓變大，流過(guò)R2、R3電流增大，則電流表示數(shù)變大，R2兩端電壓變大，則電壓表示數(shù)變大，故A錯(cuò)誤，B正確；CD、燈泡L的燈絲燒斷前后，電容器兩端電壓與R2、R3兩端電壓相等，燒斷后R2、R3兩端電壓變大，則電容器極板間電壓變大，極板間電場(chǎng)強(qiáng)度變大，液滴受到的電場(chǎng)力變大，則液滴將向上運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤，D正確。故選：BD。題型3直流電路的故障分析1．常見(jiàn)故障：斷路、短路2．常用方法：假設(shè)法假設(shè)某電阻發(fā)生斷路(或短路)，根據(jù)閉合電路動(dòng)態(tài)分析方法判斷實(shí)際現(xiàn)象與題中情景是否相符，進(jìn)而找出電路故障?！纠}精講】1．如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)為3V，電路中有AB、CD、EF、GH四根連接電路的導(dǎo)線，其中一根導(dǎo)線內(nèi)部的銅絲是斷的，電路其余部分完好。為了查出故障導(dǎo)線，某同學(xué)選用多用電表直流10V擋，閉合開(kāi)關(guān)后，將多用電表紅表筆接在A接線柱上，黑表筆依次接在B、D接線柱上時(shí)，多用電表指針均不偏轉(zhuǎn)，黑表筆接在F接線柱上時(shí)，多用電表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。由此可判斷出故障導(dǎo)線是（）A．AB B．CD C．EF D．GH【答案】C【解答】解：A.將多用電表紅表筆接在A接線柱上，黑表筆接在B接線柱上，電壓表示數(shù)為零，說(shuō)明無(wú)電流通過(guò)電壓表，斷路一定出現(xiàn)在CD段，EF段或GH段，故A錯(cuò)誤；B.將多用電表紅表筆接在A接線柱上，黑表筆接在D接線柱上，電壓表示數(shù)為零，說(shuō)明無(wú)電流通過(guò)電壓表，斷路一定出現(xiàn)在EF段或GH段，故B錯(cuò)誤；CD.將多用電表紅表筆接在A接線柱上，黑表筆接在F接線柱上，電壓表示數(shù)有示數(shù)，說(shuō)明有電流通過(guò)電壓表，GH段無(wú)斷路，故斷路出現(xiàn)在EF段，故C正確，D錯(cuò)誤。故選：C。2．如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)為6V，電路中有AB、CD、EF、GH四根連接電路的導(dǎo)線，其中一根導(dǎo)線內(nèi)部的銅絲是斷的，電路其余部分完好。為了查出故障導(dǎo)線，某同學(xué)選用電壓表的直流10V擋，閉合開(kāi)關(guān)后，將電壓表的正極接在A接線柱上，黑表筆依次接在B、D、F所示的接線柱上，多用電表的示數(shù)分別為6V、6V、6V?？膳袛喑龉收系膶?dǎo)線是（）A．AB B．CD C．EF D．GH【答案】A【解答】解：將電壓表的正極接在A接線柱上，黑表筆依次接在B、D、F所示的接線柱上，多用電表都有示數(shù)，說(shuō)明B點(diǎn)到電源的負(fù)極之間的導(dǎo)線都是導(dǎo)通的，相當(dāng)于電壓表測(cè)出了電源兩端的外電壓，則故障一定在AB之間的導(dǎo)線上，故A正確，BCD錯(cuò)誤。故選：A。3．如圖所示電路中電源內(nèi)阻不可忽略，R3被短路時(shí)，電路中出現(xiàn)的現(xiàn)象為（）A．A、C兩燈變亮，B、D兩燈變暗 B．B、C兩燈變亮，A、D兩燈變暗 C．C、D兩燈變亮，A、B兩燈變暗 D．A、B兩燈變亮，C、D兩燈變暗【答案】D【解答】解：A、R3被短路時(shí)，整個(gè)電路的總電阻減小，根據(jù)閉合電路歐姆定律有I=ER總，則電路的總電流越來(lái)越大，所以A燈變亮。R3被短路時(shí)，B燈兩端的電壓為UB，根據(jù)閉合電路歐姆定律有UB＝E﹣I（r+RA），I增大，其他量不變，所以與B燈并聯(lián)的電路電壓將變小，則C、D燈將變暗。根據(jù)串并聯(lián)電路關(guān)系有IA＝IB故選：D。4．如圖所示，虛線框內(nèi)為高溫超導(dǎo)限流器，它由超導(dǎo)部件和限流電阻并聯(lián)組成．超導(dǎo)部件有一個(gè)超導(dǎo)臨界電流IC，當(dāng)通過(guò)限流器的電流I＞IC時(shí)，將造成超導(dǎo)體失超，從超導(dǎo)態(tài)（電阻為零，即R1＝0）轉(zhuǎn)變?yōu)檎B(tài)（一個(gè)純電阻，且R1＝3Ω），以此來(lái)限制電力系統(tǒng)的故障電流．已知超導(dǎo)臨界電流IC＝1.2A，限流電阻R2＝6Ω，小燈泡L上標(biāo)有“6V6W”的字樣，電源電動(dòng)勢(shì)E＝8V，內(nèi)阻r＝2Ω．原來(lái)電路正常工作，超導(dǎo)部件處于超導(dǎo)態(tài)，燈泡L正常發(fā)光，現(xiàn)燈泡工突然發(fā)生短路，則（）A．燈泡L短路前通過(guò)R2的電流為47B．燈泡L短路后超導(dǎo)部件將由超導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)化為正常態(tài)，通過(guò)燈泡的電流為1A C．燈泡L短路后通過(guò)R1的電流為43D．燈泡L短路后通過(guò)R2的電流為2A【答案】C【解答】解：A、短路前，燈泡與超導(dǎo)電阻串聯(lián)接入電路，因燈泡正常發(fā)光，則電路中電流為：IL=PB、短路后，電路中電路I=EC、燈泡短路后，兩個(gè)電阻并聯(lián)，電路中的電阻為：R′=R1R2R1+R2=D、燈泡短路后，R2的電流為：I2=U故選：C。（多選）5．超導(dǎo)限流器是一種短路故障電流限制裝置，它由超導(dǎo)部件和限流電阻R并聯(lián)組成，原理圖如圖所示。當(dāng)電路中的用電器正常工作時(shí)，超導(dǎo)限流器中的超導(dǎo)部件處于超導(dǎo)態(tài)（可認(rèn)為電阻為零）；當(dāng)電路中的用電器發(fā)生短路，電路中電流監(jiān)控器（理想電流表A）報(bào)警時(shí)，超導(dǎo)限流器中的超導(dǎo)部件由超導(dǎo)態(tài)立即轉(zhuǎn)變?yōu)檎B(tài)（即超導(dǎo)部件斷開(kāi)，限流電阻R工作），以此來(lái)限制電力系統(tǒng)的故障電流。當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后，額定電壓為220V的用電器正常工作，則下列說(shuō)法正確的是（）A．超導(dǎo)限流器兩端的電壓為0 B．通過(guò)超導(dǎo)限流器中的限流電阻的電流為0 C．若用電器發(fā)生短路后，通過(guò)電流監(jiān)控器的電流為0 D．若用電器發(fā)生短路后，用電器兩端的電壓為220V【答案】AB【解答】解：A.當(dāng)電路中的用電器正常工作時(shí)，超導(dǎo)限流器中的超導(dǎo)部件處于超導(dǎo)態(tài)（可認(rèn)為電阻為零），超導(dǎo)限流器兩端的電壓為0，故A正確；B.當(dāng)電路中的用電器正常工作時(shí)，超導(dǎo)限流器中的超導(dǎo)部件處于超導(dǎo)態(tài)（可認(rèn)為電阻為零），通過(guò)超導(dǎo)限流器中的限流電阻被短路，無(wú)電流通過(guò)限流電阻，其電流為零，故B正確；C.當(dāng)電路中的用電器發(fā)生短路，電路中電流監(jiān)控器（理想電流表A）報(bào)警時(shí)，超導(dǎo)限流器中的超導(dǎo)部件由超導(dǎo)態(tài)立即轉(zhuǎn)變?yōu)檎B(tài)（即超導(dǎo)部件斷開(kāi)，限流電阻R工作），通過(guò)電流監(jiān)控器的電流不為0，故C錯(cuò)誤；D.當(dāng)電路中的用電器發(fā)生短路，電路中電流監(jiān)控器（理想電流表A）報(bào)警時(shí)，超導(dǎo)限流器中的超導(dǎo)部件由超導(dǎo)態(tài)立即轉(zhuǎn)變?yōu)檎B(tài)（即超導(dǎo)部件斷開(kāi)，限流電阻R工作），超導(dǎo)限流器會(huì)分一部分電壓，即用電器兩端的電壓小于220V，故D錯(cuò)誤。故選：AB。課時(shí)精練一．選擇題（共8小題）1．執(zhí)勤交警通常使用酒精濃度測(cè)試儀，其工作原理如圖，電源的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r；酒精傳感器電阻R的電阻值隨酒精氣體濃度的增大而減小，電路中的電表均為理想電表。當(dāng)一位酒駕駕駛員對(duì)著測(cè)試儀吹氣時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是（）A．電流表的示數(shù)變小 B．電壓表的示數(shù)變大 C．電源的輸出功率變小 D．保護(hù)電阻R0消耗的功率變大【答案】D【解答】解：AB、當(dāng)酒駕駕駛員對(duì)著測(cè)試儀吹氣時(shí)，酒精傳感器電阻R的電阻減小，電路總電阻減小，由閉合電路歐姆定律可知電路中電流變大，則電流表的示數(shù)變大，內(nèi)電阻及定值電阻R0上的電壓都增大，則R的電壓減小，所以電壓表的示數(shù)變小，故AB錯(cuò)誤；C、根據(jù)外電阻與內(nèi)阻大小相等時(shí)，電源的輸出功率最大，由于不知道外電阻與電源內(nèi)阻的關(guān)系，所以不能判斷電源的輸出功率如何變化，故C錯(cuò)誤；D、根據(jù)P＝I2R0可知，I增大，保護(hù)電阻R0消耗的功率變大，故D正確。故選：D。2．如圖所示是將滑動(dòng)變阻器用作分壓器的電路，A、B為分壓器的輸出端，電源電壓U恒定，若把滑動(dòng)變阻器的滑片移到滑動(dòng)變阻器的正中間，下列判斷正確的是（）A．AB間不接負(fù)載時(shí)輸出電壓UAB＝0 B．當(dāng)AB間接上負(fù)載R時(shí)，輸出電壓UABC．負(fù)載電阻R越大，UAB越接近U2D．接上負(fù)載后要使UAB【答案】C【解答】解：A．滑片放在變阻器的中間，AB間不接負(fù)載時(shí)輸出電壓就是變阻器下半部分電阻兩端的電壓，上、下部分為串聯(lián)，串聯(lián)分壓且與電阻成正比，可得UABB．當(dāng)AB間接上負(fù)載R時(shí)，R與變阻器下半部分的電阻是并聯(lián)關(guān)系。此時(shí)并聯(lián)部分的總電阻為R所以并聯(lián)部分的電壓小于滑動(dòng)變阻器的上半部分的電壓，根據(jù)串聯(lián)分壓規(guī)律可得UABC．根據(jù)上述分析可知，并聯(lián)部分的總電阻為R當(dāng)R越大時(shí)，R并越接近R02，根據(jù)串聯(lián)分壓的原則可知，UAB越接近D．接上負(fù)載后，滑片P應(yīng)向下移動(dòng)時(shí)，并聯(lián)部分的電阻越小，分擔(dān)的電壓就越小，則UAB更是要小于U2故選：C。3．某簡(jiǎn)化電路如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)E＝12V，內(nèi)阻為r。當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合后，電壓表示數(shù)為8V，電流表A1示數(shù)為1A，電流表A2示數(shù)為0.5A。已知定值電阻R1＝2.5Ω，R2＝6Ω，電表可視為理想電表，當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片滑動(dòng)時(shí)，電壓表示數(shù)變化量大小為ΔU，電流表A1示數(shù)變化量大小為ΔI1，則（）A．ΔUΔB．滑動(dòng)變阻器滑片向左移動(dòng)，A2示數(shù)增大 C．R3＝6Ω D．滑動(dòng)變阻器滑片向左移動(dòng)，電源輸出功率減小【答案】A【解答】解：A．電源電動(dòng)勢(shì)E＝12V，電壓表示數(shù)為8V，電流表A1示數(shù)為1A，根據(jù)閉合電路的歐姆定律可得E=U+解得R又因?yàn)棣所以ΔUΔB．滑動(dòng)變阻器滑片向左移動(dòng)時(shí)，電路中的總阻值減小，干路電流增大，將R1、R3等效成電源的內(nèi)阻，可知R2兩端的電壓U2＝E﹣I（R1+R3+r）故R2兩端的電壓減小，則通過(guò)R2的電流減小，即A2示數(shù)減小，故B錯(cuò)誤；C．由題可知，R2兩端的電壓U則R3兩端的電壓U3＝UV﹣U2＝8V﹣3V＝5VR3的阻值為R3D．根據(jù)上述分析可知，電源的內(nèi)阻r＝4Ω﹣R1，解得r＝1.5Ω電源的輸出功率P=UI=(可知外電阻等于電源內(nèi)阻時(shí)，電源輸出功率最大，由于外電阻大于電源的內(nèi)阻，所以滑動(dòng)變阻器滑片向左移動(dòng)，總的外電阻減小而接近電源內(nèi)阻，故電源輸出功率增大，故D錯(cuò)誤。故選：A。4．在如圖所示的電路中，閉合開(kāi)關(guān)S，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向下滑動(dòng)時(shí)，V、A、V1、V2四個(gè)理想電表的示數(shù)都發(fā)生變化，電表的示數(shù)分別用U、I、U1、U2表示，下列判斷正確的是（）A．I減小，U1增大 B．I減小，U2減小 C．電壓表V的示數(shù)與電流表A示數(shù)之比變大 D．電壓表V2的示數(shù)與電流表A示數(shù)之比不變【答案】C【解答】解：由電路圖分析可知，R1與滑動(dòng)變阻器R2串聯(lián)，電流表A測(cè)量總電流，電壓表V顯示路端電壓，V1測(cè)定R1兩端電壓，V2測(cè)定R2兩端電壓。當(dāng)滑片P下移時(shí)，R2接入電阻增大，導(dǎo)致外電路總電阻R總增大。A、根據(jù)閉合電路歐姆定律I=ER1+R2+r，R總增大使電流I減小，故A示數(shù)減??；由U1B、由路端電壓關(guān)系U2＝E﹣I（R1+r），I減小導(dǎo)致U2增大，即V2示數(shù)增大，故B錯(cuò)誤；C、UI表示外電路總阻值R1+R2，因R2D、U2I對(duì)應(yīng)R2阻值，其值隨R故選：C。5．如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)電阻為r，電阻R1＝R2＝R3＝r，電容器電容為C，當(dāng)開(kāi)關(guān)S由接a換到接b且電路達(dá)到穩(wěn)定的過(guò)程中，通過(guò)R3的電荷量是（）A．0 B．13EC C．23【答案】C【解答】解：電路穩(wěn)定時(shí)，電容器相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，R1與R2串聯(lián)，R3起導(dǎo)線作用。當(dāng)開(kāi)關(guān)S接a時(shí)，電容器與電阻R1并聯(lián)，電容器兩極板間電壓為U1此時(shí)電容器所帶電荷量為Q1下極板帶正電，上極板帶負(fù)電；當(dāng)開(kāi)關(guān)S接b時(shí)，電容器與電阻R2并聯(lián)，電容器兩極板電壓為U2此時(shí)電容器所帶電荷量為Q2上極板帶正電，下極板帶負(fù)電，所以通過(guò)R3的電荷量為Q=Q故選：C。6．如圖所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)E＝12V，內(nèi)阻可忽略不計(jì)，電阻的阻值分別為R1＝R2＝20Ω，滑動(dòng)變阻器的最大阻值R＝60Ω，電容器MN的電容C＝30.0μF?，F(xiàn)將滑動(dòng)觸頭P置于最左端a點(diǎn)，合上開(kāi)關(guān)S，待電路穩(wěn)定后，將P緩慢地從a點(diǎn)右移到aP=3A．0.9×10﹣4C B．1.8×10﹣4C C．2.7×10﹣4C D．3.6×10﹣4C【答案】C【解答】解：取D點(diǎn)的電勢(shì)為0，當(dāng)滑片滑動(dòng)端滑到a端時(shí)，P點(diǎn)電勢(shì)與電源正極電勢(shì)相等，為12V。B點(diǎn)電勢(shì)為φB=R2R則PB間電勢(shì)差為UPB＝φP﹣φB＝12V﹣6V＝6V此時(shí)上極板帶負(fù)電，下極板帶正電，電容器的帶電量為Q=CU將P移到aP=3φP′=14abB點(diǎn)電勢(shì)為仍為6V，此時(shí)上極板帶正電，下極板帶負(fù)電，則則PB間電勢(shì)差為UPB＝φP′﹣φB＝3V﹣6V＝﹣3V此時(shí)電容器的帶電量為Q′=C|U則通過(guò)導(dǎo)線PN的電荷量為Q總＝Q+Q′＝1.8×10﹣4C+0.9×10﹣4C＝2.7×10﹣4C，故ABD錯(cuò)誤，C正確。故選：C。7．如圖所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻不變，電流表和電壓表均為理想電表，閉合開(kāi)關(guān)S，在滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）A．電流表讀數(shù)變小 B．電壓表讀數(shù)變大 C．小燈泡L變暗 D．電容器C所帶的電荷量減小【答案】D【解答】解：A、閉合開(kāi)關(guān)S，在滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)的過(guò)程中，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻減小，外電路總電阻減小，由閉合電路歐姆定律知電路中電流增大，則電流表讀數(shù)變大，故A錯(cuò)誤；B、電路中電流增大，內(nèi)電壓和小燈泡L的電壓都增大，則電壓表示數(shù)減小，故B錯(cuò)誤；C、通過(guò)小燈泡L的電流增大，則小燈泡L變亮，故C錯(cuò)誤；D、電容器C的電壓等于電壓表讀數(shù)，所以電容器C的電壓減小，所帶電荷量減小，故D正確。故選：D。8．在如圖所示電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r。開(kāi)關(guān)S閉合后，電壓表和電流表均為理想電表，在滑動(dòng)變阻器R2的滑動(dòng)端由b向a緩慢滑動(dòng)的過(guò)程中（）A．電壓表的示數(shù)增大，電流表的示數(shù)減小 B．電容器C所帶電荷量增多 C．R1的電功率減小 D．電壓表示數(shù)變化量ΔU與電流表示數(shù)變化量ΔI的比值絕對(duì)值|【答案】D【解答】解：A、在滑動(dòng)變阻器R2的滑動(dòng)端由b向a緩慢滑動(dòng)的過(guò)程中，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻減小，電路總電阻減小，干路電流增大，則電流表的示數(shù)增大，電源內(nèi)電壓與定值電阻R1承擔(dān)的電壓都增大，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，電壓表示數(shù)減小，故A錯(cuò)誤；B、電容器兩端電壓等于電壓表示數(shù)，電壓表示數(shù)減小，則電容器兩端電壓減小，根據(jù)C=QC、R1的電功率為P1=ID、根據(jù)閉合電路歐姆定律有U＝E﹣I（r+R1），可知|ΔU故選：D。二．多選題（共3小題）（多選）9．在圖示電路中，電源內(nèi)阻不可忽略，R1、R2為定值電阻，R3為光敏電阻（光照強(qiáng)度增大，電阻變?。琕為理想電壓表，A為理想電流表，平行板電容器兩極板水平，開(kāi)關(guān)S閉合后，位于電容器兩板間的帶電油滴恰好靜止，現(xiàn)增大光照強(qiáng)度，下列說(shuō)法正確的是（）A．V示數(shù)增大 B．V的示數(shù)U與A的示數(shù)I的比值UI減小C．油滴向上運(yùn)動(dòng) D．V示數(shù)的變化ΔU與A示數(shù)的變化ΔI的比值ΔUΔI【答案】BD【解答】解：AB、增大光照強(qiáng)度，光敏電阻的阻值減小，電路總電阻減小，干路電流I增大。V示數(shù)為U＝E﹣I（R1+r），I增大，其他量不變，則U減小，而A的示數(shù)I減小，則V的示數(shù)U與A的示數(shù)I的比值UIC、開(kāi)關(guān)S閉合后，帶電油滴恰好靜止，受到的電場(chǎng)力與重力平衡。增大光照強(qiáng)度后，電容器的電壓減小，板間場(chǎng)強(qiáng)減小，則油滴受到的電場(chǎng)力減小，電場(chǎng)力將小于重力，故油滴將向下運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤；D、根據(jù)U＝E﹣I（R1+r）得ΔUΔI=R1+r，故故選：BD。（多選）10．如圖所示電路中，電流表和電壓表均為理想電表，電源電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r，C為電容器，L為阻值不變的燈泡。R1為滑動(dòng)變阻器，R2為定值電阻。現(xiàn)將滑動(dòng)變阻器R1的滑片從圖示位置向右滑動(dòng)一段距離，滑動(dòng)前后電壓表V示數(shù)變化量的絕對(duì)值為ΔU，電流表A1示數(shù)變化量的絕對(duì)值為ΔI，下列說(shuō)法正確的是（）A．燈泡亮度變亮 B．電容器所帶的電荷量增大 C．電流表A2示數(shù)變大 D．ΔUΔI【答案】BD【解答】解：A、將滑動(dòng)變阻器滑片向右滑動(dòng)后，其接入電路中的電阻變大，外電路總電阻變大，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，干路電流變小，流過(guò)燈泡的電流變小，則燈泡亮度變暗，故A錯(cuò)誤；B、干路電流變小，內(nèi)電壓變小，燈泡兩端的電壓也變小，則并聯(lián)部分的電壓變大，電容器兩端電壓變大，則電容器所帶電荷量增大，故B正確；C、并聯(lián)部分電壓變大，則流過(guò)定值電阻R2的電流變大，而干路電流變小，則流過(guò)滑動(dòng)變阻器R1的電流變小，故電流表A2示數(shù)變小，故C錯(cuò)誤；D、電壓表測(cè)量燈泡L的電壓，電流表A1中的電流是通過(guò)通過(guò)燈泡的電流，因?yàn)長(zhǎng)為阻值不變的燈泡，則ΔUΔI故選：BD。（多選）11．如圖所示的電路中，電表均為理想電表，R1、R2、R3為定值電阻，R為滑動(dòng)變阻器，電源內(nèi)阻不可忽略。閉合開(kāi)關(guān)，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向下移動(dòng)時(shí)，電壓表的示數(shù)變化量的絕對(duì)值為ΔU，電流表A1、A2的示數(shù)變化量的絕對(duì)值分別為ΔI1、ΔI2，下列判斷正確的是（）A．兩電流表的示數(shù)均變大 B．電壓表的示數(shù)變小 C．ΔI1＞ΔI2 D．ΔUΔ【答案】AD【解答】解：AB、閉合開(kāi)關(guān)，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向下移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻變小，外電路總電阻變小，干路電流變大，則電流表A1的示數(shù)變大。干路電流變大，電源的內(nèi)電壓變大，路端電壓變小，則通過(guò)R1的電流變小，因干路電流變大，故電流表A2的示數(shù)變大，通過(guò)R2的電流變大，R2的電壓變大，則電壓表的示數(shù)變大，故A正確，B錯(cuò)誤；C、電流表A1的示數(shù)變大，電流表A2的示數(shù)變大，通過(guò)R1的電流變小，因電流表A1的示數(shù)等于電流表A2的示數(shù)與通過(guò)R1的電流之和，所以ΔI1＜ΔI2，故C錯(cuò)誤；D、根據(jù)歐姆定律有ΔUΔI2=R故選：AD。三．解答題（共3小題）12．如圖，長(zhǎng)度為L(zhǎng)、粗細(xì)均勻的三根相同金屬棒ab、cd、ef，單位長(zhǎng)度電阻均為R0，a、c兩端接有理想電壓表V，b、d兩端接有電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻均不變的電源和開(kāi)關(guān)S。閉合開(kāi)關(guān)S，t＝0時(shí)，ef以恒定速度v從ac邊滑向bd邊，在此過(guò)程中電壓表示數(shù)的最小值為U，最大值為2U。在滑動(dòng)過(guò)程中ef與ab、cd接觸良好，不計(jì)連接導(dǎo)線的電阻。求：（1）滑動(dòng)過(guò)程中，流過(guò)電源的最大電流Im；（2）滑動(dòng)過(guò)程中，電源供電效率的最大值ηm；（3）若t時(shí)刻電壓表示數(shù)為U1，ef棒從ac邊滑到bd邊的過(guò)程中，U1隨時(shí)間t變化的關(guān)系式。【答案】（1）滑動(dòng)過(guò)程中，流過(guò)電源的最大電流Im為2UL（2）滑動(dòng)過(guò)程中，電源供電效率的最大值ηm為75%；（3）U1隨時(shí)間t變化的關(guān)系式為U1=2UL2L?vt，（0≤t【解答】解：（1）當(dāng)ef滑動(dòng)到bd時(shí)，外電阻最小，流過(guò)電源的電流最大，此時(shí)電壓表示數(shù)最大為2U。ef的電阻為R1＝LR0，則流過(guò)電源的最大電流為Im=（2）設(shè)電源的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r。當(dāng)ef在ac時(shí)，電路中電流最小，為I=對(duì)ef，根據(jù)歐姆定律有U＝I?LR0當(dāng)ef在bd時(shí)，電路中電流最大，為Im=對(duì)ef，根據(jù)歐姆定律有2U＝Im?LR0當(dāng)ef在ac時(shí)，外電阻最大，電源的效率最大，為ηm=3L聯(lián)立解得ηm＝75%（3）由（2）可得E＝4Uef運(yùn)動(dòng)時(shí)間t時(shí)，外電路總電阻為R＝LR0+2（L﹣vt）R0電路中電流為I1=電壓表示數(shù)為U1＝I1?LR0聯(lián)立可得U1=2UL2L?vt，（0≤t答：（1）滑動(dòng)過(guò)程中，流過(guò)電源的最大電流Im為2UL（