專題6《閉合電路動態(tài)分析》《含電容器電路分析》及《直流電路故障分析》專題講義一、題型1：閉合電路的動態(tài)分析（一）核心分析方法程序法：嚴(yán)格遵循“局部—整體—局部”的分析邏輯，具體步驟如下（結(jié)合圖示輔助理解）：局部：分析滑動變阻器滑片移動、電阻變化等局部電路參數(shù)的改變；整體：根據(jù)閉合電路歐姆定律，判斷電路總電阻、總電流的變化；局部：結(jié)合串并聯(lián)電路規(guī)律，推導(dǎo)各支路電流、電壓及電功率的變化。結(jié)論法——“串反并同”規(guī)律“串反”：某一電阻增大時，與它串聯(lián)（或間接串聯(lián)）的電阻的電流、兩端電壓、電功率均減?。荒骋浑娮铚p小時，上述物理量均增大。“并同”：某一電阻增大時，與它并聯(lián)（或間接并聯(lián)）的電阻的電流、兩端電壓、電功率均增大；某一電阻減小時，上述物理量均減小。極限法：對于滑動變阻器滑片滑動引起的電路變化問題，可將滑片分別滑至兩個極端位置（阻值最大或為零），繪制等效電路圖，直觀分析各電學(xué)量的變化趨勢。ΔUΔI的判定規(guī)則解題要點：在恒壓電源供電電路中，若電壓表測定值電阻兩端電壓，則ΔUΔI等于該定值電阻的阻值；若電壓表測變值電阻兩端電壓，則ΔUΔI等于該變值電阻以外電路的總電阻阻（二）例題精講圖甲為某脂肪測量儀，其工作原理是通過檢測人體電阻大小判斷脂肪所占比例（人體含水量約70%，水中含鈉離子、鉀離子等易導(dǎo)電離子，而脂肪幾乎不導(dǎo)電），模擬電路如圖乙所示，電流表、電壓表均為理想電表。測量時閉合開關(guān)，測試者左右手分別握住A、B，電流表和電壓表示數(shù)分別為I、U。若換體型相似但脂肪含量更高的測試對象進(jìn)行測量，電流表和電壓表示數(shù)的改變量大小分別為ΔI、ΔU，則（）（圖示：圖甲為脂肪測量儀實物圖，圖乙為模擬電路圖）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．ΔUΔI如圖所示，電源電動勢為E、內(nèi)阻為r，R?、R?為定值電阻，電表均為理想電表。閉合開關(guān)S，將滑動變阻器R?的滑片從左向右移動的過程中，電流表A?、A?、電壓表V?示數(shù)變化的絕對值分別為ΔI?、ΔI?、ΔU?，下列說法正確的是（）（圖示：含電源E、內(nèi)阻r，定值電阻R?、R?，滑動變阻器R?，電流表A?、A?，電壓表V?的串聯(lián)并聯(lián)電路）A．電壓表V?示數(shù)增大B．電流表A?示數(shù)增大C．ΔU?ΔI?=R?+rD．ΔI?＜Δ如圖所示，在滑動變阻器的滑片P向上端滑動過程中，理想電壓表V?、V?的示數(shù)變化量的絕對值分別為ΔU?、ΔU?，理想電流表A?、A?、A?示數(shù)變化量的絕對值分別為ΔI?、ΔI?、ΔI?，下列說法正確的是（）（圖示：含滑動變阻器、定值電阻，電壓表V?、V?，電流表A?、A?、A?的復(fù)雜串并聯(lián)電路）A．電壓表V?示數(shù)減小，電流表A?示數(shù)增大B．電壓表V?示數(shù)與電流表A?示數(shù)的比值減小C．ΔU?＞ΔU?D．ΔI?＝ΔI?+ΔI?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)滑動變阻器的滑片向下緩慢移動少許，兩電表示數(shù)變化量的絕對值分別為ΔU、ΔI。下列說法正確的是（）（圖示：含電源、滑動變阻器、定值電阻，電壓表、電流表的串聯(lián)并聯(lián)電路）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．ΔU（多選）5.如圖，電源電動勢為E（內(nèi)阻不可忽略），R?為定值電阻，R?為滑動變阻器。閉合開關(guān)S，使燈泡L發(fā)光后，若將滑動變阻器滑片向右滑動，下列說法中正確的是（）（圖示：含電源E、定值電阻R?、滑動變阻器R?、燈泡L、電壓表V、電流表A的串聯(lián)并聯(lián)電路）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（多選）6.如圖甲所示為一款節(jié)能路燈，電燈的亮度隨環(huán)境亮度改變而變化。其原理圖如圖乙所示，其中電源的電動勢為E、內(nèi)阻為r，R?是定值電阻，R?是光敏電阻（光照強度變大時，電阻變小），R?是滑動變阻器，L的阻值不變。下列說法正確的是（）（圖示：圖甲為節(jié)能路燈實物圖，圖乙為含電源E、定值電阻R?、光敏電阻R?、滑動變阻器R?、燈泡L的串聯(lián)并聯(lián)電路）A．光照強度變大，燈泡變亮B．光照強度變大，通過電阻R?的電流變大C．光照強度不變，滑動變阻器R?的滑片下滑，電源的總功率變大D．光照強度不變，滑動變阻器R?的滑片上滑，電源的輸出功率一定變大二、題型2：含電容器的電路分析（一）核心知識點直流電路中電容器的工作特性：充放電過程：電容器兩端電壓升高時，電容器充電，此時電容器相當(dāng)于用電器，電流從正極流入；電容器兩端電壓降低時，電容器通過連接電路放電，此時電容器相當(dāng)于電源，電流從正極流出。穩(wěn)定狀態(tài)：電路達(dá)到穩(wěn)定后，電容器所在支路可視為斷路，支路中無電流通過，因此該支路中的電阻兩端無電壓降，電容器兩極板間的電壓等于其所在支路兩端的電壓。（二）例題精講三個電阻阻值分別為R?＝R?＝R?＝R?，電容器電容為C，電源電動勢為E、內(nèi)阻為r，電流表和電壓表均為理想電表，連接成如圖所示電路。開始時開關(guān)斷開且電流穩(wěn)定，電容器C所帶電荷量為Q?；閉合開關(guān)且電流穩(wěn)定后，電容器C所帶電荷量為Q?。該過程中電壓表V、V?示數(shù)變化的大小分別為ΔU、ΔU?，且兩次穩(wěn)定時電源的輸出功率相同。則下列說法正確的是（）（圖示：含電源E、內(nèi)阻r，定值電阻R?、R?、R?，電容器C，電流表A?、A?，電壓表V、V?的串聯(lián)并聯(lián)電路）A．ΔU比ΔU?小B．內(nèi)阻r＝3R?C．Q?Q?=3D．開關(guān)閉合電流穩(wěn)定時，電阻R?和電容C被短路，電流表A?中有電流，電流表A?中阻值相等的三個定值電阻、電容器C及電源E（內(nèi)阻可忽略）連接成如圖所示的電路。開關(guān)S斷開且電流穩(wěn)定時，電容器C所帶電荷量為Q?；閉合開關(guān)S，電流再次穩(wěn)定后，電容器C所帶電荷量為Q?。則Q?與Q?的比值為（）（圖示：含電源E、三個等阻值定值電阻、電容器C、開關(guān)S的串聯(lián)并聯(lián)電路）A．13B．12C．1D如圖所示，電路中電源的電壓不變，定值電阻R?＝4Ω，R?＝2Ω，R?＝1Ω。閉合開關(guān)S，當(dāng)電阻箱R?接入電路的阻值為2Ω時，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）?，F(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（）（圖示：含電源、電阻箱R?，定值電阻R?、R?、R?，電容器C，開關(guān)S的串聯(lián)并聯(lián)電路，電容器兩板間有帶電微粒）A．13gB．12gC．14如圖所示，電源電動勢E恒定，內(nèi)阻為r，定值電阻R?和R?的阻值均等于r，滑動變阻器的總阻值也等于r，電容器的電容為C，電流表可視為理想電表。閉合開關(guān)S，將滑動變阻器滑片P從a向b緩慢滑動。下列說法正確的是（）（圖示：含電源E、內(nèi)阻r，定值電阻R?、R?，滑動變阻器（滑片P，兩端為a、b），電容器C，電流表A，開關(guān)S的串聯(lián)并聯(lián)電路）A．理想電流表A示數(shù)一直增大B．電容器的電荷量先增大后減小C．電源的效率一直減小D．電源的輸出功率一直減小如圖所示電路圖，R?和R?為定值電阻，R?為光敏電阻，其阻值與光照強度的關(guān)系滿足R?=kE（k為常數(shù)，E為光照強度），P為電容器中的一點。已知R?＝15Ω，R?＝10Ω，電源內(nèi)阻r＝2Ω。閉合開關(guān)S，在某一光照強度下，R?＝7Ω，此時電容器兩端的電壓為0.7V。下列說法正確的是（（圖示：含電源、定值電阻R?、R?，光敏電阻R?，電容器C（含P點），開關(guān)S的串聯(lián)并聯(lián)電路）A．電源電動勢為1.3VB．減小光照強度，電容器放電C．保持光照強度不變，將電容器下極板向下移動，P點的電勢變小D．若R?的變化范圍為2～20Ω，則R?在該電路中的最大功率約為0.07W（多選）6.在如圖所示的電路中，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，R?、R?、R?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，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，其余用電器均完好，則下列說法正確的是（）（圖示：含電源E、內(nèi)阻r，定值電阻R?、R?、R?，燈泡L，平行板電容器C，電流表、電壓表，開關(guān)S的串聯(lián)并聯(lián)電路，電容器兩板間有帶電液滴）A．電流表示數(shù)變小B．電壓表示數(shù)變大C．液滴將向下運動D．液滴將向上運動三、題型3：直流電路的故障分析（一）核心知識點常見故障類型：斷路、短路。核心分析方法：假設(shè)法假設(shè)某一電阻發(fā)生斷路（或短路），根據(jù)閉合電路動態(tài)分析方法推導(dǎo)電路中各電學(xué)量的變化，將推導(dǎo)結(jié)果與題目給定的現(xiàn)象對比，若一致則假設(shè)成立，進(jìn)而確定故障位置。（二）例題精講如圖所示，電源電動勢為3V，電路中有AB、CD、EF、GH四根連接導(dǎo)線，其中一根導(dǎo)線內(nèi)部銅絲斷裂，電路其余部分完好。為查出故障導(dǎo)線，某同學(xué)選用多用電表直流10V擋，閉合開關(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接線柱時，指針均不偏轉(zhuǎn)；黑表筆接在F接線柱時，指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。由此可判斷故障導(dǎo)線是（）（圖示：含電源、若干定值電阻，連接導(dǎo)線AB、CD、EF、GH，開關(guān)S的電路）A．ABB．CDC．EFD．GH如圖所示，電源電動勢為6V，電路中有AB、CD、EF、GH四根連接導(dǎo)線，其中一根導(dǎo)線內(nèi)部銅絲斷裂，電路其余部分完好。為查出故障導(dǎo)線，某同學(xué)選用電壓表直流10V擋，閉合開關(guān)后，將電壓表正極接在A接線柱上，黑表筆依次接在B、D、F接線柱上，示數(shù)均為6V?？膳袛喙收蠈?dǎo)線是（）（圖示：含電源、若干定值電阻，連接導(dǎo)線AB、CD、EF、GH，開關(guān)S的電路）A．ABB．CDC．EFD．GH如圖所示電路中電源內(nèi)阻不可忽略，當(dāng)R?被短路時，電路中出現(xiàn)的現(xiàn)象為（）（圖示：含電源、內(nèi)阻，定值電阻R?、R?、R?、R?，燈泡A、B、C、D，開關(guān)S的串聯(lián)并聯(lián)電路）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兩燈變暗如圖所示，虛線框內(nèi)為高溫超導(dǎo)限流器，由超導(dǎo)部件和限流電阻并聯(lián)組成。超導(dǎo)部件有超導(dǎo)臨界電流I_C，當(dāng)通過限流器的電流I＞I_C時，超導(dǎo)體失超，從超導(dǎo)態(tài)（電阻為零，即R?＝0）轉(zhuǎn)變?yōu)檎B(tài)（純電阻，R?＝3Ω），以此限制故障電流。已知超導(dǎo)臨界電流I_C＝1.2A，限流電阻R?＝6Ω，小燈泡L標(biāo)有“6V6W”，電源電動勢E＝8V，內(nèi)阻r＝2Ω。原來電路正常工作，超導(dǎo)部件處于超導(dǎo)態(tài)，燈泡L正常發(fā)光；現(xiàn)燈泡突然發(fā)生短路，則（）（圖示：含電源E、內(nèi)阻r，小燈泡L，高溫超導(dǎo)限流器（超導(dǎo)部件R?與限流電阻R?并聯(lián)），開關(guān)S的電路）A．燈泡L短路前通過R?的電流為4B．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)，通過燈泡的電流為1AC．燈泡L短路后通過R?的電流為4D．燈泡L短路后通過R?的電流為2A（多選）5.超導(dǎo)限流器是一種短路故障電流限制裝置，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)電路中用電器正常工作時，超導(dǎo)部件處于超導(dǎo)態(tài)（電阻為零）；當(dāng)用電器發(fā)生短路，電流監(jiān)控器（理想電流表A）報警時，超導(dǎo)部件立即轉(zhuǎn)變?yōu)檎B(tài)（超導(dǎo)部件斷開，限流電阻R工作），限制故障電流。開關(guān)S閉合后，額定電壓為220V的用電器正常工作，則下列說法正確的是（）（圖示：含220V電源，用電器，超導(dǎo)限流器（超導(dǎo)部件與限流電阻R并聯(lián)），電流監(jiān)控器A，開關(guān)S的電路）A．超導(dǎo)限流器兩端的電壓為0B．通過限流電阻的電流為0C．若用電器發(fā)生短路后，通過電流監(jiān)控器的電流為0D．若用電器發(fā)生短路后，用電器兩端的電壓為220V四、課時精練（一）選擇題（共8小題）執(zhí)勤交警使用的酒精濃度測試儀工作原理如圖所示，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r；酒精傳感器電阻R的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)酒駕駕駛員對著測試儀吹氣時，下列說法正確的是（）（圖示：含電源E、內(nèi)阻r，酒精傳感器R，保護電阻R?，電流表A，電壓表V的串聯(lián)電路）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．保護電阻R?消耗的功率變大如圖所示是將滑動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。若把滑動變阻器的滑片移到正中間，下列判斷正確的是（）（圖示：含電源U，滑動變阻器（滑片P），輸出端A、B的分壓器電路）A．AB間不接負(fù)載時輸出電壓U_AB＝0B．當(dāng)AB間接上負(fù)載R時，輸出電壓UC．負(fù)載電阻R越大，U_AB越接近U2D．接上負(fù)載后要使UAB=U2，則滑片P某簡化電路如圖所示，電源電動勢E＝12V，內(nèi)阻為r。開關(guān)閉合后，電壓表示數(shù)為8V，電流表A?示數(shù)為1A，電流表A?示數(shù)為0.5A。已知定值電阻R?＝2.5Ω，R?＝6Ω，電表均為理想電表。當(dāng)滑動變阻器滑片滑動時，電壓表示數(shù)變化量的大小為ΔU，電流表A?示數(shù)變化量的大小為ΔI?，則（）（圖示：含電源E、內(nèi)阻r，定值電阻R?、R?、R?，滑動變阻器，電流表A?、A?，電壓表V的串聯(lián)并聯(lián)電路）A．ΔUΔI?=4ΩB．滑動變阻器滑片向左移動，A?示數(shù)C．R?＝6ΩD．滑動變阻器滑片向左移動，電源輸出功率減小在如圖所示的電路中，閉合開關(guān)S，當(dāng)滑動變阻器的滑片P向下滑動時，V、A、V?、V?四個理想電表的示數(shù)均發(fā)生變化，示數(shù)分別用U、I、U?、U?表示，下列判斷正確的是（）（圖示：含電源，定值電阻R?，滑動變阻器（滑片P），電壓表V、V?、V?，電流表A的串聯(lián)電路）A．I減小，U?增大B．I減小，U?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V?的示數(shù)與電流表A示數(shù)之比不變?nèi)鐖D所示，電源電動勢為E，內(nèi)電阻為r，電阻R?＝R?＝R?＝r，電容器電容為C。當(dāng)開關(guān)S由接a換到接b且電路達(dá)到穩(wěn)定的過程中，通過R?的電荷量是（）（圖示：含電源E、內(nèi)阻r，定值電阻R?、R?、R?，電容器C，單刀雙擲開關(guān)S（觸點a、b）的串聯(lián)并聯(lián)電路）A．0B．13ECC．23EC如圖所示的電路中，電源電動勢E＝12V，內(nèi)阻可忽略不計，電阻阻值分別為R?＝R?＝20Ω，滑動變阻器的最大阻值R＝60Ω，電容器MN的電容C＝30.0μF?，F(xiàn)將滑動觸頭P置于最左端a點，合上開關(guān)S，待電路穩(wěn)定后，將P緩慢從a點右移到aP=34ab的過程中，通過導(dǎo)線PN的電荷量為（（圖示：含電源E，定值電阻R?、R?，滑動變阻器（兩端a、b，滑片P），電容器MN，開關(guān)S的串聯(lián)并聯(lián)電路）A．0.9×10??CB．1.8×10??CC．2.7×10??CD．3.6×10??C如圖所示的電路中，電源的電動勢和內(nèi)阻不變，電流表和電壓表均為理想電表。閉合開關(guān)S，在滑動變阻器的滑片P向右移動的過程中，下列說法正確的是（）（圖示：含電源E、內(nèi)阻，燈泡L，滑動變阻器（滑片P，右端為b），電壓表V，電流表A，電容器C的串聯(lián)并聯(lián)電路）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所帶的電荷量減小在如圖所示電路中，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r。開關(guān)S閉合后，電壓表和電流表均為理想電表，在滑動變阻器R?的滑動端由b向a緩慢滑動的過程中（）（圖示：含電源E、內(nèi)阻r，定值電阻R?、R?，滑動變阻器R?（滑動端a、b），電容器C，電壓表V，電流表A的串聯(lián)并聯(lián)電路）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．R?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的比值絕對值|（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，R?、R?為定值電阻，R?為光敏電阻（光照強度增大，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。開關(guān)S閉合后，電容器兩板間的帶電油滴恰好靜止?，F(xiàn)增大光照強度，下列說法正確的是（）（圖示：含電源、定值電阻R?、R?，光敏電阻R?，電壓表V，電流表A，平行板電容器（含帶電油滴），開關(guān)S的串聯(lián)并聯(lián)電路）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C．油滴向上運動D．V示數(shù)的變化ΔU與A示數(shù)的變化ΔI的比值ΔUΔI不（多選）10.如圖所示電路中，電流表和電壓表均為理想電表，電源電動勢為E、內(nèi)阻為r，C為電容器，L為阻值不變的燈泡，R?為滑動變阻器，R?為定值電阻?，F(xiàn)將滑動變阻器R?的滑片從圖示位置向右滑動一段距離，滑動前后電壓表V示數(shù)變化量的絕對值為ΔU，電流表A?示數(shù)變化量的絕對值為ΔI，下列說法正確的是（）（圖示：含電源E、內(nèi)阻r，燈泡L，定值電阻R?，滑動變阻器R?，電容器C，電壓表V，電流表A?、A?的串聯(lián)并聯(lián)電路）A．燈泡亮度變亮B．電容器所帶的電荷量增大C．電流表A?示數(shù)變大D．ΔUΔI不（多選）11.如圖所示的電路中，電表均為理想電表，R?、R?、R?為定值電阻，R為滑動變阻器，電源內(nèi)阻不可忽略。閉合開關(guān)，當(dāng)滑動變阻器的滑片向下移動時，電壓表的示數(shù)變化量的絕對值為ΔU，電流表A?、A?的示數(shù)變化量的絕對值分別為ΔI?、ΔI?，下列判斷正確的是（）（圖示：含電源、內(nèi)阻，定值電阻R?、R?、R?，滑動變阻器R，電壓表V，電流表A?、A?的串聯(lián)并聯(lián)電路）A．兩電流表的示數(shù)均變大B