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

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，对各部分电流电压变化的分

2、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= 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= 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

3、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=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I2=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=1

4、0，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+R，由欧姆定律得，通过电I=电源端电压U=-IR电阻R3两端的电压U=通过R3的总

5、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 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

6、，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

7、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=，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

8、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 RR外I1U内U外I1I23 (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

9、D.R4短路 答案: A 指导：电路中L1与R1并联，R4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

10、达到稳定的过程中，下列说法中正确 的是 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

11、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、R 2，的电流减小，R 2两端的电压变小，b点电势降低，通过R3、R1的电流增大，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

12、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，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

13、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

14、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 1018C=108 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，由串联电路的电压分配关系得UACU=18 V=12V，此时电容器C1的带电量为Q1V=C1UAC= 610-612C=07210-4C，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800

15、mV，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 VC.0.30V D0.40V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= 所以r=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= 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和R3并联支路上

16、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为一电路板的示意图，a、b、c、d为接线柱，a、d与220V的交流电源连

17、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

18、电容器极板a所带的电荷量为A-8 12010C B412010C C -412010CD812010C 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AQB支路中电流令UA=0,则可见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

19、，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，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

20、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，得闭合电路的总电阻为 由欧姆定律得，通过电源的电流I=电源的路端电压U=E-Ir电阻R3两端的电压U=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

21、变，则S断开和闭合时电压表的示数分别为多大? 答案:(1)20V，5ll (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=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，此时电路中总电流外电路总电阻为 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

22、 P1=I2R1=0810W=64 W 0510W=25W(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 总电流I=伏特表示数为U2= 8 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

23、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

24、提供电流表A(内阻约1)，滑动变阻器R1(01700n)，滑动变阻器R2(020)，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)145 V(142147 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=kE=148 V(145149V均可)R=0873ll(080009