热点专练九 闭合电路动态分析、故障分析及含容电路动态分析-【金版教程】2025年高考物理一轮总复习首选用卷全书Word（新教材）

金版教程　高考总复习首选用卷　物理 热点专练九　闭合电路动态分析、故障分析及含容电路动态分析 热点一　闭合电路一般动态分析 1．某实物投影机有10个相同的强光灯L1～L10(24 V　200 W)和10个相同的指示灯X1～X10(24 V　2 W)，如图连接在220 V交流电源上，若工作一段时间后，L2灯丝烧断，则(　　) A．X1功率减小，L1功率增大 B．X1功率增大，L1功率增大 C．X2功率增大，其他指示灯的功率减小 D．X2功率减小，其他指示灯的功率增大 答案　C 解析　由图可知L1与X1并联、L2与X2并联，……，然后它们再串联接在220 V交流电源上，L2灯丝烧断，X2分压增大，其余并联部分两端电压均减小，根据P＝可知X2的功率增大，其余强光灯及指示灯的功率均变小，故A、B、D错误，C正确。 2．在如图所示的电路中，电源内阻和定值电阻的阻值均为r，滑动变阻器的最大阻值为2r，电表均为理想电表。闭合开关，将滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动的过程中，下列选项正确的是(　　) A．电压表的示数变大 B．电流表的示数变大 C．电源的效率变大 D．滑动变阻器消耗功率变大 答案　B 解析　图中滑动变阻器与定值电阻串联，电压表测电源的路端电压，电流表测电路中的电流，将滑片P由a端向b端滑动的过程中，变阻器接入电路的阻值减小，故电源的外电阻减小，所以路端电压减小，电压表的示数减小，A错误；根据闭合电路欧姆定律可知，电路中的总电阻减小，故电路中的电流增大，电流表的示数变大，B正确；电源的效率η＝＝＝，因为路端电压减小，故电源的效率变小，C错误；分析滑动变阻器消耗的电功率时，可以把定值电阻等效为电源内阻的一部分，则等效电源的内电阻为2r，当变阻器接入电路的电阻等于等效电源内电阻时，即当变阻器接入电路的阻值最大时，其消耗的电功率最大，则当滑片P由a端向b端滑动时，变阻器接入电路的阻值减小，消耗的电功率减小，D错误。 3.(多选)如图所示，电路中的定值电阻阻值R0大于电源的内电阻r。现将开关S闭合，将滑动变阻器R的滑片P向上滑动，理想电压表V1、V2、V3的示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3，理想电流表A的示数变化量的绝对值为ΔI，则下列说法中正确的是(　　) A．电压表V1的示数增大，电压表V2的示数减小 B．电流表A的示数变大，电压表V3的示数增大 C．电压表V3和电流表A的示数变化量的绝对值的比值＝r＋R0 D．电压表V1和V2的示数变化量的绝对值ΔU1>ΔU2 答案　CD 解析　由题图可知，开关S闭合，电源与R0、R串联构成回路，电流表串联在电路中，电压表V1与R0并联，V3与R并联，V2测路端电压，当P向上滑动时，R接入电路的阻值增大，电路总电阻变大，V2、V3示数变大，电流表A示数变小，V1示数变小，A、B错误；根据闭合电路欧姆定律有E＝U3＋I(R0＋r)，所以＝R0＋r，C正确；根据闭合电路欧姆定律有E＝U2＋Ir，所以＝r，根据欧姆定律有R0＝＝，因为R0>r，所以ΔU1>ΔU2，D正确。 ※4.在如图所示电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示，电表示数变化量的大小分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示。下列判断正确的是(　　) A．|ΔU1|<|ΔU2|，|ΔU2|>|ΔU3| B.不变，变小 C.变大，变大 D.变大，变大 答案　A 解析　滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，R2接入电路中的电阻增大，总电阻增大，因而干路电流减小。＝R1为定值，＝R1为定值，故B错误；＝R2变大，根据U2＝E－I(r＋R1)，可知＝r＋R1为定值，C错误；＝R1＋R2变大，根据U3＝E－Ir，可知＝r为定值，D错误；由前面分析可知，|ΔU1|＝|ΔI|·R1，|ΔU2|＝|ΔI|·(r＋R1)，|ΔU3|＝|ΔI|·r，则|ΔU1|<|ΔU2|，|ΔU2|>|ΔU3|，A正确。 ※5.(2023·湖南省邵阳市高三下预测考试)(多选)如图所示，电源电动势为E、内阻为r，滑动变阻器总电阻为R，所有电表均为理想电表。当滑片由左向右滑动时，关于各表示数变化描述正确的是(　　) A．A1示数可能先增大再减小 B．A2示数可能先减小再增大 C．A3示数一定先减小再增大 D．V示数一定一直增大 答案　BD 解析　滑动变阻器的滑片由左向右滑动时，变阻器滑片左侧部分电阻增大，滑片右侧部分电阻减小，由于右侧部分与电阻R1并联，并联电阻小于支路电阻，可知并联部分电阻的减小量小于变阻器滑片左侧部分电阻的增加量，则电路总电阻增大，总电流减小，即A3示数一直减小，故C错误；总电流减小，由U内＝Ir可知，内电压减小，由U外＝E－U内可知，路端电压增大，即V示数一定一直增大，故D正确；变阻器滑片右侧部分电阻减小，根据并联电路分流规律可得，电阻R1分得的电流与总电流的比值减小，而总电流减小，所以A1示数一直减小，故A错误；设变阻器滑片右侧部分电阻为R右，由闭合电路欧姆定律可得I总＝，由并联电路的分流规律可得A2示数I2＝I总·，可得I2＝，由数学知识可知，在R右∈[0，R]的范围内，随着R右减小，I2可能先减小再增大，故B正确。 热点二　故障分析 6.(多选)在如图所示的电路中，电源的电动势E和内阻r恒定，闭合开关S后灯泡能够发光，经过一段时间后灯泡突然变亮，若电路中仅有一处故障，则出现这种现象的原因可能是(　　) A．电阻R1短路 B．电阻R2断路 C．电阻R2短路 D．电容器C断路 答案　AB 解析　若电阻R1短路，电路中总电阻减小，总电流增大，灯泡与R2并联部分的电压增大，则灯泡变亮，故A正确；若电阻R2断路，则电路中总电阻增大，总电流减小，R1及电源内阻分得的电压减小，灯泡两端的电压增大，故灯泡变亮，B正确；若电阻R2短路，灯泡被短路，不亮，故C错误；若电容器C断路，对灯泡亮度没有影响，故D错误。 ※7.(2023·湖南省岳阳市高三下教学质量监测二)(多选)某实验小组发现一个滑动变阻器发生了断路故障，为了检测断路的位置，实验小组设计了如图所示的电路，a、b、c、d、e是滑动变阻器上间距相同的五个位置(a、e为滑动变阻器的两个端点)。某实验小组将滑动变阻器的滑片P分别置于a、b、c、d、x、e(x是d、e间某一位置)进行测量，把相应的电流表示数记录在下表中。已知定值电阻阻值为R，电源内阻和电流表内阻可忽略。下列说法正确的是(　　) P的位置 a b c d x e 电流表示数(A) 1.80 0.90 0.60 0.45 1.80 A.滑动变阻器cd间发生了断路 B．滑片P位于x处的电流表示数的可能值为0.85 A C．滑片P位于x处的电流表示数的可能值为0.40 A D．若滑动变阻器未断路，其电阻丝的总电阻为4R 答案　CD 解析　因滑动变阻器发生了断路故障，则滑动变阻器只有eP或aP部分接入电路。若滑动变阻器cd间发生了断路，P位于d时，只有de段接入电路，P位于c时，只有ac段接入电路，因Rde<Rac，根据闭合电路欧姆定律可知，在P位于d点时电流表示数应较大，与题表信息不符，故cd间没有发生断路，A错误；因P从a到c，电流逐渐减小，可知滑动变阻器a、c间没有断路，则de间有断路，滑片P位于x处时，若断路位置在xe之间，则只有ax段接入电路，因Rax>Rad，则电流表示数小于0.45 A，若断路位置在dx之间，则只有xe段接入电路，因0<Rxe<Rab，则电流表示数小于1.80 A、大于0.90 A，故B错误，C正确；当P位于a时，有I1＝，P位于c时，滑动变阻器有一半阻值接入电路，有I2＝，由表格数据可得I1＝1.80 A，I2＝0.60 A，联立可得若滑动变阻器未断路，其电阻丝的总阻值R滑＝4R，故D正确。 热点三　含容闭合电路动态分析 8．(2016·全国卷Ⅱ)阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图所示电路。开关S断开且电流稳定时，C所带的电荷量为Q1；闭合开关S，电流再次稳定后，C所带的电荷量为Q2。Q1与Q2的比值为(　　) A. B. C. D. 答案　C 解析　当开关S断开时等效电路如图1所示，电容器C两端的电压U＝E，所带的电荷量Q1＝CU＝CE；当开关S闭合时等效电路如图2所示，电容器C两端的电压U′＝E，所带的电荷量Q2＝CE。所以＝，C正确。 ※9.(2022·河北省邯郸市高三下模拟考试)如图所示，电源电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，R0＝3 Ω，R1＝7.5 Ω，R2＝3 Ω，R3＝2 Ω，电容器的电容C＝2 μF。开始时开关S处于闭合状态，则下列说法正确的是(　　) A．开关S闭合时，电容器上极板带正电 B．开关S闭合时，电容器两极板间电势差是3 V C．将开关S断开，稳定后电容器极板所带的电荷量是3.6×10－6 C D．将开关S断开至电路稳定的过程中，通过R0的电荷量是9.6×10－6 C 答案　D 解析　开关S闭合时的等效电路图如图甲所示，电容器上极板与电源负极相连，则上极板带负电，电容器C两端电压等于R3两端电压U3，已知总电阻R＝＋r＝4 Ω，由闭合电路欧姆定律可知干路电流I＝＝1.5 A，路端电压U＝E－Ir＝4.5 V，则U3＝U＝1.8 V，此时电容器所带电荷量Q1＝CU3＝3.6×10－6 C，故A、B错误。开关S断开时的等效电路图如图乙所示，电容器C两端电压等于R2两端电压U2，此时U2＝R2＝3 V，电容器所带电荷量Q2＝CU2＝6×10－6 C，且上极板与电源正极相连，带正电，故将开关S断开至电路稳定的过程中，通过R0的电荷量Q＝Q1＋Q2＝9.6×10－6 C，故C错误，D正确。 ※10.如图所示电路，电源内阻为r，两相同灯泡L1、L2电阻均为R，D为理想二极管(具有单向导电性)，电表均为理想电表。闭合S后，一带电油滴恰好在平行板电容器中央静止不动。现把滑动变阻器滑片向上滑动，电压表V1、V2示数变化量绝对值分别为ΔU1、ΔU2，电流表示数变化量为ΔI，则下列说法中错误的是(　　) A．两灯泡逐渐变亮 B．油滴将向下运动 C.＝R＋r D．ΔU2>ΔU1 答案　B 解析　滑片向上滑动，滑动变阻器接入电路的阻值减小，电路总电阻减小，回路中电流变大，两灯泡变亮，A正确；总电流增大，故内电压增大，所以外电压减小，即V1的示数减小，同时L1的电压变大，所以V2的示数变小，电容器应放电，但二极管的单向导电性使电荷不能放出，由于Q不变，则由C＝＝，E＝，得E＝，可知E不变，油滴静止不动，B错误；由闭合电路欧姆定律知U2＝E－I(r＋R)，则＝R＋r，C正确；由闭合电路欧姆定律知U1＝E－Ir，则＝r，所以ΔU2>ΔU1，D正确。本题选说法错误的，故选B。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$