《2022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 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022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 .pdf（7页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、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 所示电路中，当变阻器R3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
2、各部分电流电压变化的分析推理能力 解析 当 R3的滑动头 P向 b 端移动时， R2接入电路的电阻将减小，整个电路的外电阻 R将减小根据闭合电路的欧姆定律I=rRE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流过 R1电阻的电流I 增大，则U1增大，而电阻R2两端的电压为U2=U-U1，则 U2将减小由 I2= 22RU知，流过 R2电阻的电流I2将减小再根据分流关系I3=I-I2可知，流过 R3的电流 I3将增大，所以电流表示数变大故B项对 答案 B 2 (典型例题 ) 在如图 20-2-2 所示的电路中R1、R2、R3和
3、 R4皆为定值电阻， R5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 BI 变大， U 变大C.I 变小， U 变大 DI 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R 减小，由闭合电路的欧姆定律I=rRE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U=U1+U3+U并，而U1、U3随总电流的增大而增大，则 U并将减小，由
4、I2=42UUU并知将减小，则电流表A 的读数将减小，故D 项对3 (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R1=10，R2=10，R3=30，R4=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 R4的总电量答案 : 2010-4C 指导： 分析电路图可知，外电路的直流通路由三个电阻组成，R2：与 R3串联再与 R1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，这些电量必然流过电阻R4，电容器最终的电压U等于电阻R3两端的电压U3最终的电量也是流过电阻 R4的总
5、电量为Q=CU ，所以求出电阻R3 两端的电压U3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321321)(RRRRRRR+R ，由欧姆定律得，通过电I=Rr电源端电压U=-IR 电阻 R3两端的电压U=URRR323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=2010-4C4 (典型例题 ) 如图 20-2-4 所示的电路中，闭合电键，灯L1、L2，正常发光，由于电路出现故障，突然精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 7 页发现灯 L1变亮，灯 L2变暗 , 电流表的读数变小，根据分
6、析，发生的故障可能是A.R1断路 B.R2断路 C.R3短路 D.R4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R1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，L1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
7、压将减小，L2灯变暗； 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UR1 BR2两端电压减小，减少量一定等于U C通过 R2的电流减小，但减小量一定小于UR2D.路端电压增加，增加量一定等于U 命题目的与
8、解题技巧：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 、R1并联部分的两端电压由I1=可得 I1=1RU，所以 A项是对的要完成这一变化，须使R 变大，由闭合电路欧姆定律得U2=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U2和 U内，这样上式就可变为：U2- U2 =E-(U内- U内)-(U并+U)，把式代入式得 U=U2+U内由式可以看出：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 AC 2 ( 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 ，R1，和 R2是两个定
9、值电阻当滑动变阻器的触头向a 滑动时 , 流过 R1的电流 I1和流过 R2的电流 I2的变化情况为 A.I1增大， I2减小 BI1减小， I2增大CI1增大 ,I2增大 DI1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R R外 I1 U内 U外 I1 I23 (典型例题 ) 如图 20-2-7在电路中，闭合电键，灯L1、L2正常发光，由于电路出现故障，突然发现灯 L1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.R1断路 BR2断路C.R3短路 D.R4短路答案 : A 指导： 电路中 L1与 R1并联， R4
10、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 R1断，则与之并联的L1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， L1、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L1、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
11、，下列说法中正确的是精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 7 页 A.电阻 R1两端的电压增大 B电容器 C 两端的电压减小C.电源两端的电压减小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，R1、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R1中无电流，因而R1两端的电压为零，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
12、错 D 项正确； S断开后，电源端电压等于电源电势，其值变大新高考命题方向预测1 如图 20-2-9 所示电路中R3是光敏电阻，当开关S闭合后，在没有光照射时，a、b 两点等电势，当用光照射电阻R3，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.R3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R1、R2，的电流减小， R2两端的电压变小，b 点电势降低，通过R3、R1的电流
13、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 20-2-10 所示电路中， E为电源电动势，r 为电源内阻， R1为可变电阻，当R1调大时 A.R2上的功率增大 BR3上的功率增大CRo上的功率增大 D.R上的功率增大答案 : AD 指导： 当 R1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 R0，上的功率必减小，选项C 错误，既然总电流减小，所以R 与 R0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，
14、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 20-2-11 所示的电路中，闭合电键S 后，灯 a 和灯 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 R2断路 C.电阻 R2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 R1断路，总电阻增大，电压表读数增大，总
15、电流减小，而a 灯与 R1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C1=6F，C2=3F，电阻 R1=6，R2=3，当开关S 断开时， A、B 两点间的电压 UAB多大 ?当 S 闭合时，电容器C1的电量改变了多少?( 设电压 U=18V) 答案 : 电量减少 36105C 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 C1电量为 Q1=C1UAC=6 10 18C=1 08 10+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
16、联电路的电压分配关系得精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 7 页UAC211RRRU=36618 V=12V，此时电容器C1的带电量为Q1V=C1UAC= 610-612C=0 7210-4C，电容器 C，带电量的变化量为Q=Q1，=Q1=-3610-3C 负号表示电荷量减少，即C1的带电量减少3610-3C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 V C.0.30V D
17、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=rE所 以r=mVmVIE40800短=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=.40. 040028002mVmVmVE 2 如图 Z20-1 所示，当滑动变阻器的滑动片P向上端移动时，则各电表示数的变化情况是 A.V1减小， V2增大， A 增大 B.V1增大， V2减小， A 增大 C.V1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
18、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；由于U2增大， R2所在支路的电流I2 增大，通过R3的电流 I3=I-I2，因 I 减小， I2增大，故I3减小，判定电流表A示数减小，所以本题应选C 3 图 Z20-2 为一电路
19、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 Bab 间电路不通， bc 间电路通 C.ab间电路通， bc 间电路不通Dbc 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， 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
20、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， R1：R2：R3：R4=1：2：6：3，则电容器极板a 所带的电荷量为A-8 12010C B412010C C -4 12010C D812010C 答案 : D 指导： 电容器对直流电是断路的，因此电流稳定后，APB支路中电流ARRRRREI4212211精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 7 页AQB支路中电流ARRRRREI34361212432令 UA=0, 则VRRRIUVRRRIUQp8634443311可见
21、UPQ=UP-UQ=4V 故电容器极板a 带正电荷，电荷量为Q=CUPQ=210-64 =810-6(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 I1，
22、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 R1=10，R2=10，R3=30，R4=35，电容器的电容C=100F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 : 2010-4C 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
23、的总电阻为rRRRRRRR321321)(由欧姆定律得，通过电源的电流I=RE电源的路端电压U=E-Ir 电阻 R3两端的电压U =URRR323通过 R4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=2010-4C7 如图 Z20-6 甲所示电路中， R1=R2=R3=10，S断开时，电压表示数为16 V，S闭合时，示数为10 V，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 ，5
24、ll (2)64W ，25W (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) R3两端电压也可视为零，故电压表指示的是电源的路端电压，又此时外电路是 R1、R2，串联，所以，电路中总电流I=AARRU8.010101621由闭合电路欧姆定律得E=U+Ir 代入数值 E=16+08r 当闭合 S时，电压表指示的是R2两端电压，外电路结构是： R1与 R3并联，再跟R2串联，此时电路中总电流精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 7 页AARUI110102外电路总电
25、阻为1523131RRRRRR由 E=I(R+r) 得 E =I (15+r) 由式，式得E=20V ，r=5 ll (2) 闭合 S前后， R1消耗的功率分别为P1=I2R1=0810W=6 4 W 0 510W=2 5W (3) 若将原电路改为乙，则断开S时，外电路由R1，R3串联组成，电压表指示的是R1，两端电压，此时总电流AArRREI8 .0510102031电压表示数U1=IR1=0810V=8 V 闭合 S时，外电路结构是R1，R2并联再与 R3串联，电压表示数是R1，R2组成的并联电路两端的电压，此时情况下，外电路总电阻为1532121RRRRRR总电流 I=AArRE1515
26、20伏特表示数为U2= VVR5105.02128 如图 Z20-7(a) 所示电路中， 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V1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 A线 b 的延长线不一定过坐标的原点O B线 a 的延长线与纵轴交点的坐标值等于电源的电动势 C.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Ro瞬时消耗的电功率答案 : A 指导： 据电流表 A 和电压表 V1，的读数可画出图线a，据电流表 A 和
27、电压表 V2的读数可画出图线 b，二 线交点意味着R=R0(U1=U2)图线 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Z20-8，则该电池电动势的值为_. (2) 再提供电流表A(内阻约 1) ，滑动变阻器R1(01700n)，滑动变阻器R2(0 20) ，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6 组电流I 、电压 U 的值，如图Z20-9中 6 个点所示写出根据该图求E 、r
28、 的步骤：_. 从图中求得电动势E=_ 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 42147 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， b 延长 U-I精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 7 页
29、直线，则直线在 U 轴上的截距为电源电动势E ，求该直线的斜率 k ，则 r=k E=148 V(1 45149V均可 ) R=0 873ll(08000910ll均可) 电路图如D 20-4( 电路图有任何错误都不能得分) (3) 滑动变阻器接线错误；多用电表(选电压档，接入电路日拉线错误) 指导： (1) 多用电表的选择开关指向25 V，这是测量量程再在表盘上面第二条标度( 标有 V 表示直流电压 )读数 :1 45 V (2) 题见答案10 用电流表和电压表测定电池的电动势E和内电阻 r，所用的电路如图Z20-14 所示，一位同学测得的 6 组数据如下表中所示组别I/ （A）U/（V）1
30、 0.12 1.37 2 0.20 1.32 3 0.31 1.24 4 0.32 1.18 5 0.50 1.10 6 0.57 1.05 (1)试根据这些数据在图Z20-12 中作出 U-I 图线(2)根 据 图 线 得 出 电 池 的 电 动 势E=_V， 根 据 图 线 得 出 的 电 池 内 阻r=_ .(3)若不作出图线， 只选用其中两组U 和 I的数据，可利用公式 E=U1+I1r和 E=U2+I2r，算出 E和 r，这样做可能得出误差很大的结果，选用第 _组和第_组的数据，求出 E和 r 误差最大(1) 图线如图 D 20-5 所示(3) 第 3 组和第 4 组数据作图线时应把
31、个别不合理的数据排除，由直线与纵轴的交点可读出电动势E=145 V，再读出直线与横轴的交点的坐标(U、I) ，连同得出的E值代入 E=U+Ir ，得 r=70.050.00.145.1IUE选用第 3 组和第 4 组数据求得的E 和 r 误差最大，不需要利用所给的6 组数据分别进行计算，利用作图就可看出这一点，选用这两组数据求E和 r，相当于过图中3 和 4 两点作一直线，利用此直线求出E和 r，而此直线与所画的直线偏离最大，实际上，第4 组数据不合理，已经排除指导： 用图象法处理数据是该实验的一个重点，在高考中经常出现，需要注意两点(1) 作图时，应使尽量多的点分布在直线上，不在直线上的点均匀分布在直线两侧，个别离直线较远的点可忽略(2)如果 U-I 图象坐标原点是U 轴、I 轴的零点，那么图线与u 轴交点表示电动势 E，与 I轴交点坐标表示电源短路电流，内阻r=短IE；当然，电源内阻也可以用R精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 7 页