人教版高中物理必修第三册第十二章素养提升课(五)电路故障、含容电路分析及电阻表的原理课件

素养提升课(五)电路故障、含容电路分析及电阻表的原理第十二章电能能量守恒定律学习任务1．掌握电路故障分析的方法，会判断电路故障。2．会分析含电容器的有关电路，并会进行有关计算。3．理解多用电表电阻挡的工作原理，并会进行有关计算。探究重构·关键能力达成探究1

电路故障分析与判断1．故障特点(1)断路特点：表现为两端电压不为零而电流为零。(2)短路特点：用电器或电阻发生短路，表现为电路中电流不为零但用电器或电阻两端电压为零。2．检查方法电压表检测电路中接有电源，开关闭合，如果两点间电压表示数为零，则说明可能在并联路段之外有断路，或并联路段短路电流表检测电路中接有电源，开关闭合，用电流表测量各部分电路上的电流，通过对电流值的分析，可以确定故障情况和位置。在使用电流表检测时，一定要注意电流表的极性和量程电阻表检测电路中切断电源的前提下，某两点间测量值很大时，表示其间存在断路；当测量值很小或为零时，表示其间存在短路假设法将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生某种故障，运用闭合电路或部分电路的欧姆定律进行推理【典例1】如图所示电路中，由于某处出现了故障，导致电路中的A、B两灯变亮，C、D两灯变暗，故障的原因可能是(

)A．R1短路 B．R2断路C．R2短路 D．R3短路√D

[A灯在干路上，A灯变亮，说明电路中总电流变大，由闭合电路欧姆定律可知电路的外电阻减小，这就说明电路中只会出现短路而不会出现断路，选项B错误；因为短路部分的电阻变小，分压作用减小，与其并联的用电器两端的电压减小，C、D两灯变暗，A、B两灯变亮，这说明发生短路的电阻与C、D两灯是并联的，而与A、B两灯是串联的。观察电路中电阻的连接形式，只有R3短路符合条件，选项A、C错误，D正确。][针对训练]1．如图所示的电路中，电源的电动势为6V，当开关S接通后，灯泡L1和L2都不亮，用电压表测得各部分的电压是Uab＝6V，Uad＝0，Ucd＝6V，由此可断定(

)A．L1和L2的灯丝都烧断了B．L1的灯丝烧断了C．L2的灯丝烧断了D．变阻器R断路√C

[由Uab＝6V可知，电源完好，灯泡都不亮，说明电路中出现断路故障，且在a、b之间。由Ucd＝6V可知，灯泡L1与变阻器R是通的，断路故障出现在c、d之间，故灯L2断路。所以选项C正确。]2．如图所示，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3均为定值电阻，电压表与电流表均为理想电表；开始时开关S闭合，电压表、电流表均有示数，某时刻发现电压表和电流表读数均变大，则电路中可能出现的故障是(

)A．R1断路

B．R2断路C．R1短路

D．R3短路√B

[若R1断路，电流表读数为零，A错误；若R2断路，外电路总电阻增大，总电流减小，内电压减小，则电压表读数变大；R3的分压增大，则电流表的读数变大，B正确；若R1短路，外电路总电阻减小，总电流增大，内电压增大，则电压表读数变小，电流表的读数变大，C错误；若R3短路，外电路总电阻减小，总电流增大，内电压增大，则电压表读数变小，D错误。]探究2

含电容器电路的分析与计算1．电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，此支路相当于断路，因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压。2．当电容器和电阻并联后接入电路时，电容器两极板间的电压与其并联电阻两端的电压相等。3．电路的电流、电压变化时，将会引起电容器的充(放)电。如果电容器两端电压升高，电容器将充电；如果电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电。4．根据公式Q＝CU或ΔQ＝CΔU，求电荷量及其变化量。【典例2】如图所示，电源电动势E＝10V，内阻可忽略，R1＝4Ω，R2＝6Ω，C＝30μF。(1)求S闭合后，电路稳定时通过R1的电流；(2)S原来闭合，现将其断开至电路稳定，求这个过程中流过R1的总电荷量。

[答案]

(1)1A

(2)1.2×10-4C[针对训练]3．在如图所示的电路中，当滑动变阻器的滑片向下移动时，关于电灯L的亮度及电容器C所带电荷量Q的变化判断正确的是(

)A．L变暗，Q增大

B．L变暗，Q减小C．L变亮，Q增大

D．L变亮，Q减小√B

[当滑动变阻器的滑片向下移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，由闭合电路欧姆定律得知，干路电流增大，电源的内电压增大，路端电压减小，灯L变暗，通过灯L的电流减小，而干路电流增大，则通过R1的电流增大，R1两端的电压增大，则滑动变阻器R2两端的电压减小，电容器所带电荷量Q减小。故B正确。]

√

探究3

电阻表的原理1．内部结构：由表头、电源和可变电阻三部分组成，如图所示。

3．中值电阻及其应用电阻表表盘中央刻度处的电阻，叫中值电阻，R中＝R内，使用电阻表测电阻时，指针指在中值电阻附近，误差较小。【典例3】把一量程为6mA、内阻为100Ω的电流表改装成电阻表，电路如图所示，现备有如下器材：A．电源E＝3V(内阻不计)；B．滑动变阻器0～100Ω；C．滑动变阻器0～500Ω；D．红表笔；E．黑表笔。(1)滑动变阻器选用________。(2)红表笔接________端，黑表笔接________端。(均选填“M”或“N”)CNM(3)按正确方法测量Rx，指针指在电流表2mA刻度处，则电阻值应为________；若指在电流表3mA刻度处，则电阻值应为________。(4)若该电阻表使用一段时间后，电池电动势变小，内阻变大，但此表仍能调零，按正确使用方法再测上述电阻Rx，其测量结果与原结果相比将________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。1000Ω500Ω偏大

[针对训练]5．如图所示为电阻表的原理示意图。其中，电流表的满偏电流为300μA，内阻rg＝100Ω，调零电阻最大值R＝50kΩ，串联的定值电阻R0＝50Ω，电池电动势E＝1.5V。用它测量电阻Rx，能准确测量的阻值范围是(

)A．30～80kΩ B．3～8kΩC．300～800Ω D．30～80Ω√

1．如图所示，灯泡L1、L2原来都正常发光，由于故障两灯突然熄灭，(假设电路中仅有一处故障)下列说法正确的是(

)1题号23456789√101112素养提升练(五)电路故障、含容电路分析及电阻表的原理A．将多用电表的电压挡并联在ac两端，示数为0，说明ac间断路B．将多用电表的电压挡并联在cd两端，有示数，说明cd间完好C．将多用电表的电压挡并联在ad两端，有示数；并联在ac两端，示数为0，说明cd间断路D．断开S，将L1拆下，使用多用电表电阻挡，调零后将红、黑表笔连接在L1两端，如果指针不偏转，说明L1完好C

[将多用电表的电压挡并联在ac两端，示数为0，说明abdc间有断路。将多用电表的电压挡并联在cd两端，有示数，说明cabd间没有断路。将多用电表的电压挡并联在ad两端，有示数，说明abd间没有断路；并联在ac两端，示数为0，说明abdc间有断路，故说明cd间断路。断开S，将L1拆下，使用多用电表电阻挡，调零后将红、黑表笔连接在L1两端，如果指针不偏转，说明电阻∞，说明L1断路。]1题号234567891011122．某同学按如图所示的电路进行实验，电压表内阻看作无限大，电流表内阻看作零。实验中由于电路发生故障，发现两电压表示数相同了(但不为零)，若这种情况的发生是由于某一用电器故障引起的，则可能的故障是(

)A．RP断路 B．R2断路C．R1短路 D．R3短路√1题号23456789101112B

[若R3短路，则电压表V2示数为零；若RP断路，则电压表V2示数为零；若R1短路，V1测滑动变阻器和R2串联总电压，V2测R2两端电压；若R2断路，两电压表均测R3两端电压，电压表示数相同。故A、C、D错误，B正确。]1题号234567891011123．把一个满偏电流为3mA的电流表改装成电阻表，其中电源电动势为3V。在测电阻时，电流表指针指在表盘上2mA处，在改成相应的电阻刻度时，应是(

)A．250Ω B．500ΩC．1000Ω D．1500Ω√1题号23456789101112

1题号23456789101112

√1题号23456789101112

1题号234567891011125．(多选)如图所示的电路中，电源电动势E＝6V，内阻r＝1Ω，电阻R1＝6Ω，R2＝5Ω，R3＝3Ω，电容器的电容C＝2×10-5F。若将开关S闭合，电路稳定时通过R2的电流为I；断开开关S后，通过R1的电荷量为q。则(

)A．I＝0.75A B．I＝0.5AC．q＝2×10-5C D．q＝1×10-5C√1题号23456789101112√

1题号23456789101112

√1题号23456789101112

1题号234567891011127．(多选)直流电源E、定值电阻R1、R2以及电容器C和开关S构成的电路如图所示。电源的电动势E＝5V，内阻忽略不计，R1＝2Ω，R2＝3Ω，C＝5μF，开关S处于闭合状态，下面说法正确的是(

)A．电容器C上的电荷量为1.0×10-5CB．电容器C上的电荷量为1.5×10-5CC．断开开关S，电容器C增加的电荷量为1.5×10-5CD．断开开关S，电容器C增加的电荷量为1.0×10-5C√1题号23456789101112√

1题号234567891011128．如图所示，闭合开关S，电路稳定后，水平放置的平行金属板间的带电质点P处于静止状态。已知电流表和电压表均为理想电表，若将滑动变阻器R2的滑片向b端移动，则(

)A．电压表读数减小B．电流表读数增大C．质点P将向下运动D．R1消耗的功率减小√1题号23456789101112D

[由题图可知，R1与滑动变阻器串联；电容器与滑动变阻器并联；当滑片向b端移动时，滑动变阻器接入电路的电阻增大，电路总电阻增大，由闭合电路的欧姆定律可知，电路中总电流减小，路端电压增大，同时R1两端的电压减小，所以电压表示数增大，电流表示数减小，故A、B错误；流过R1的电流减小，由公式P＝I2R知R1消耗的功率减小，故D正确；电容器板间电压增大，板间电场强度增大，故质点P受到向上的静电力增大，则重力小于静电力，质点P将向上运动，故C错误。]1题号234567891011129．在图示电路中，灯L1、L2的电阻分别为R1、R2，变阻器的最大电阻为R0，且R0＞R2，电容器的电容为C。若有电流通过，灯就能发光，假设灯的电阻不变，在变阻器的滑片P由a端向b端移动的过程中，以下说法正确的是(

)A．L1先变暗后变亮，L2一直变亮B．L1先变亮后变暗，L2先变暗后变亮C．电容器极板所带的电量先减小后增大D．电源的效率先减小后增大√1题号23456789101112

1题号2345678910111210．(多选)如图所示电路中，C为电容器，R1为0～99.00Ω的电阻箱，电源内阻r＝5Ω，定值电阻R2＝2Ω，R3＝R4＝5Ω。现闭合开关S，调节R1使其电阻从零逐渐增至最大，在此过程中(

)A．电容器的a板先带正电后带负电B．电容器的a板先带负电后带正电C．电源的输出功率先增大后减小D．电容器两板间的电压先增大后减小√1题号23456789101112√

1题号2345678910111211．某同学在实验室找了一个电流表、一个电池、一个定值电阻，串联起来后两端接上红、黑表笔，当作电阻表使用(如图所示)。两个表笔直接接触时，电流表读数为6