第12章 专题强化7 含电容电路的分析与计算 电路故障分析（课时跟踪检测）（学用word）-【优学精讲】2025-2026学年高中物理必修第三册（人教版）

专题强化7　含电容电路的分析与计算　电路故障分析 1.如图所示的电路，1、4两接线柱接有电压恒为6 V的电源，发现电路接通后两小灯泡均不发光，小明用一只电压表分别接在两接线柱上时，电压表的示数分别为U14 ＝6 V、U12＝0、U23＝6 V、U34＝0。则下列说法正确的是（　　） A.由以上数据可知小灯泡L1发生了断路 B.由以上数据可知小灯泡L2发生了断路 C.由以上数据可知滑动变阻器发生了断路 D.由以上数据可知电源发生了断路 2.如图所示，接通开关S，灯泡L1、L2都正常发光。某时刻由于电路故障两灯突然熄灭。若故障只有一处，则下列说法正确的是（　　） A.如果将电压表并联在c、d两端有示数，说明c、d间完好 B.如果将电压表并联在a、c两端示数为0，说明a、c间断路 C.如果将电流表并联在a、c两端示数为0，说明c、d间完好 D.如果将电压表并联在a、d两端有示数，并联a、c两端示数为0，说明c、d间断路 3.如图所示的电路中，电源电动势E＝3 V，内电阻r＝1 Ω，定值电阻R1＝3 Ω，R2＝2 Ω，电容器的电容C＝100 μF，则下列说法正确的是（　　） A.闭合开关S，电路稳定后电容器两端的电压为3 V B.闭合开关S，电路稳定后电容器所带电荷量为3.0×10－4 C C.闭合开关S，电路稳定后电容器所带电荷量为1.5×10－4 C D.先闭合开关S，电路稳定后断开开关S，通过电阻R1的电荷量为3.0×10－4 C 4.阻值相等的四个定值电阻、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，电容器C所带的电荷量为Q1；闭合开关S，电流再次稳定后，电容器C所带的电荷量为Q2。Q1与Q2的比值为（　　） A. B. C. D. 5.如图所示，电源电动势为E，内阻为r，R1＞r，当电路中滑动变阻器R2的滑片P向上滑动时，以下说法正确的是（　　） A.电容器下极板的电荷量增大 B.电压表的读数不变 C.电源的总功率变大 D.电源的效率变大 6.如图所示的电路中，闭合开关S后，灯L1、L2都能发光。后来由于某种故障使灯L2突然变亮（未烧坏），电压表的读数增大，由此可推断，这故障可能是（　　） A.电阻R1断路 B.电阻R2短路 C.灯L1上两接线柱间短路 D.电阻R2断路 7.〔多选〕如图为一电源电动势为E，内阻为r的闭合电路，电压表的内阻为10 kΩ，B为静电计，C1、C2分别是两个电容器，将开关S闭合一段时间，下列说法正确的是（　　） A.若C1＞C2，则电压表两端的电势差大于静电计两端的电势差 B.若将滑动变阻器滑片P向右滑动，则电容器C2上带电荷量增大 C.C1上带电荷量为零 D.再将开关S断开，然后使电容器C2两极板间距离增大，则静电计张角也增大 8.如图所示，电源电动势E＝6 V，内阻不计，电阻R1＝2 Ω，R2＝4 Ω，R3＝6 Ω，电容器电容C＝4 μF，下列说法正确的是（　　） A.S断开时电容器的电压为2 V B.S断开时电容器a极板带负电 C.S闭合，电路稳定后，电容器b极板带负电 D.S闭合，电路稳定后，电容器所带电荷量为8×10－6 C 9.〔多选〕如图所示，E为电源，其内阻不可忽略，RT为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，L为指示灯泡，C为平行板电容器，G为灵敏电流计。闭合开关S，当环境温度明显升高时，下列说法正确的是（　　） A.L变亮 B.RT两端电压变大 C.C所带的电荷量保持不变 D.G中电流方向由a到b 10.〔多选〕在如图所示的电路中，C为电容器，R1为0～99.00 Ω的电阻箱，电源内阻r＝5 Ω，定值电阻R2＝2 Ω，R3＝R4＝5 Ω。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极板先带正电后带负电 B.电容器的a极板先带负电后带正电 C.电源的输出功率先增大后减小 D.电容器两极板间的电压先增大后减小 11.如图所示，E＝10 V，r＝1 Ω，R1＝R3＝5 Ω，R2＝4 Ω，C＝100 μF。当S断开时，电容器中带电粒子恰好处于静止状态。求： （1）S闭合后，带电粒子加速度的大小和方向； （2）S闭合后流过R3的总电荷量。 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题强化7　含电容电路的分析与 计算　电路故障分析 1.C　若灯泡L1发生断路，电路中没有电流，则U34＝U23＝0，U12＝6 V，A错误；若灯泡L2发生断路，电路中没有电流，则U12＝U23＝0，U34＝6 V，B错误；若滑动变阻器发生了断路，电路中没有电流，则U34＝U12＝0，U23＝6 V，C正确；若电源发生断路，则U14＝U12＝U23＝U34＝0，D错误。 2.D　电路故障分为断路和短路，故障只有一处，假设发生了短路，如果是某盏灯短路，该灯熄灭，而另一盏灯应该变亮，如果是两盏灯以外的元件短路，则两盏灯均变亮，故假设不成立。电路故障应为断路。电压表并联在c、d两端有示数，说明c、d间发生了断路，故A错误；电压表并联在a、c两端示数为0，说明a、c部分以外的电路发生了断路，而a、c间电路完好，故B错误；电流表并联在a、c两端示数为0，说明a、c部分以外的电路发生了断路，而a、c间电路完好，无法说明c、d间情况，故C错误；电压表并联在a、d两端有示数，说明a、d段发生了断路，并联a、c两端示数为0，说明a、c部分以外的电路发生了断路，故综合以上两点，应是c、d间断路，故D正确。 3.C　闭合开关S，电路稳定后电流I＝＝0.5 A，电容器两端的电压为U＝IR1＝1.5 V，选项A错误；闭合开关S，电路稳定后电容器所带电荷量Q＝CU＝100×10－6×1.5 C＝1.5×10－4 C，选项B错误，C正确；先闭合开关S，电路稳定后断开开关S，电容器C放电，通过电阻R1的电荷量为1.5×10－4 C，选项D错误。 4.C　开关S断开时等效电路如图甲所示， 电容器C两端电压为U1＝×R×＝E，开关S闭合时等效电路如图乙所示， 电容器C两端电压为U2＝×R＝E 由Q＝CU得＝＝，故选项C正确。 5.C　滑动变阻器的滑片P向上滑动，R2接入电路的电阻减小，由I＝可知电流I增大，根据闭合电路欧姆定律可得U＝E－Ir，故路端电压变小，即电压表的读数减小；又电阻R1两端电压增大，则电容器两端的电压UC减小，根据Q＝CUC可得，电容器所带电荷量减小，故电容器下极板的电荷量减小，故A、B错误；电源的总功率为P总＝EI，因为电流I增大，所以电源的总功率变大，故C正确；不考虑电容器对电路的影响，电源的效率为η＝×100％＝×100％，I增大，则η减小，故D错误。 6.D　根据题设条件，电路中的某种故障产生两个后果：一是灯L2突然变亮，二是电压表的读数增大。只有同时符合这两个条件的故障才是可能的故障，因为电压表的读数增大，所以路端电压增大，电源内阻上的电压减小，说明总电流减小，电路总电阻增大。若电阻R1断路，会导致总电阻增大，总电流减小，而此时灯L2两端电压会减小，致使灯L2变暗；若电阻R2短路，灯L2将不亮；若灯L1上两接线柱间短路，电路的总电阻减小，总电流增大，电压表读数减小；若电阻R2断路，电路的总电阻增大，总电流减小，电压表的读数增大；而总电流减小导致内电压和灯L1、R1并联部分电压减小，灯L2两端电压增大，灯L2变亮，故选D。 7.CD　由于静电计的两个电极是彼此绝缘的，电压表是由电流表改装成的，电路稳定后，电路中没有电流，电压表示数为零，而电容器C2充电，两端存在电压。所以电压表两端的电势差小于静电计两端的电势差，故A错误；电路稳定后，电容器C2的电压等于电源的电动势，保持不变，将滑动变阻器滑片P向右滑动，电容器C2的电压不变，带电荷量不变，故B错误；由于电压表示数为零，电容器C1没有被充电，带电荷量为零，故C正确；将开关S断开，电容器C2的带电荷量Q不变，板间距离增大，电容C减小，由公式C＝分析可知，板间电压增大，静电计张角增大，故D正确。 8.D　S断开时，C相当于断路，R3中无电流，C两端电压等于R2两端电压，电容器a极板的电势比b极板的电势高，所以电容器a极板带正电，电容器的电压U2＝＝4 V，故A、B错误；S闭合，电路稳定后，R1和R2先串联再与R3并联，电容器b极板的电势比a极板电势高，b极板带正电，电容器两端电压即R1两端电压，为U1＝2 V，电容器所带电荷量为Q＝CU1＝8×10－6 C，故C错误，D正确。 9.AD　环境温度明显升高时，RT的阻值减小，电路电流增大，灯泡L变亮，所以A正确；RT的阻值减小，根据串联电路的分压规律，RT两端的电压减小，所以B错误；外电路的电阻减小，故路端电压减小，电容器的电压减小，电荷量减少，所以C错误；电容器的电荷量减少，发生放电现象，故G中电流方向由a到b，所以D正确。 10.AC　当R1为零时，a极板接电源正极，电势最高，带正电，当R1＝2 Ω时，电容器两极板电势相等，不带电，当R1＞2 Ω时，b极板电势较高，a极板带负电，即电容器两极板间的电压先减小后增大，A正确，B、D错误；当R1为零时，外电阻最小，最小值为Rmin＝≈1.67 Ω，当R1最大时，外电阻最大，最大值为Rmax＝≈9.1 Ω，当外电阻等于内阻时，电源的输出功率最大，所以电源的输出功率先增大后减小，C正确。 11.（1）g　方向竖直向上　（2）4×10－4 C 解析：（1）开始带电粒子恰好处于静止状态，必有qE＝mg且qE方向竖直向上。S断开时，带电粒子恰好处于静止状态，设电容器两极板间距离为d，有UC＝E＝4 V，＝mg。 S闭合后，有UC'＝E＝8 V 设带电粒子加速度为a， 则－mg＝ma，解得a＝g，方向竖直向上。 （2）S闭合后，流过R3的总电荷量等于电容器上电荷的增加量，所以ΔQ＝C（UC'－UC）＝4×10－4 C。 学科网（北京）股份有限公司 $