第十二章 专题课　闭合电路的动态分析、含有电容器的电路 专项训练-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

**基本信息** 聚焦闭合电路动态分析与含容电路，通过13道题构建从基础规律到实际应用的递进训练，强化科学思维与模型建构能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |动态分析|3题（1/8/10）|滑片移动引起电路参数变化|从局部电阻变化到整体电路分析，应用欧姆定律与串并联规律| |实际应用|3题（2/3/7）|热敏/人体电阻等情境问题|将物理规律与生活技术结合，体现科学态度与社会责任| |故障诊断|2题（4/5）|电表测量判断电路故障|基于电路状态分析，培养科学推理与证据意识| |含容电路|5题（6/11/12/13）|电容器电量、电场及粒子平衡|融合电路分析与电场性质，构建跨模块知识网络|

第十二章 专题课　闭合电路的动态分析、含有电容器的电路 1. 如图所示的电路中，电源内阻不可忽略，电表均为理想电表。开关S闭合后，在滑动变阻器R0的滑片向下移动的过程中(　 　) A. 电压表与电流表的示数都减小 B. 电压表与电流表的示数都增大 C. 电压表的示数增大，电流表的示数减小 D. 电压表的示数减小，电流表的示数增大 2. 如图所示的火警报警装置中，R1为热敏电阻，若温度升高，则R1的阻值会急剧减小，从而引起电铃电压的增加，当电铃电压达到一定值时，电铃会响。下列说法中，正确的是(　 　) A. 适当增大电源的电动势可使报警的临界温度升高 B. 适当增大电源的电动势可使报警的临界温度降低 C. 把R2的滑片适当向下移可使报警的临界温度升高 D. 把R2的滑片适当向下移不改变报警的临界温度 3. [2025·温州期末]如图甲所示为测量脂肪积累程度的仪器，原理是根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例(体液中含有钠离子、钾离子等，而脂肪不容易导电)，模拟电路如图乙所示。电流表、电压表均可视为理想电表。测量时，闭合开关，测试者分别握两手柄 A、B。体型相近的两人相比，脂肪含量低者测量时，下列说法中，正确的是(　 　) 甲　　 乙 A. R1 消耗的功率较小 B. 电源的效率较低 C. 电压表示数与电流表示数的比值较大 D. 电源的总功率较小 4. 如图所示的电路中，电源的电动势为6 V，当开关S闭合后，灯泡L1和L2都不亮，用电压表测得各部分的电压分别为Uab=6 V，Uad=0 V，Ucd=6 V，则电路故障原因可能是(　 　) 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. 滑动变阻器R断路 5. 如图所示的电路，当闭合开关S时灯泡不亮，为了检查电路的故障，现通过多用电表的电压挡进行检测，测得UBC=0、UCD=0，UDE、UAE均不为0，则电路故障原因可能是(　 　) A. 滑动变阻器断路 B. 灯泡L断路 C. 开关S损坏 D. 电阻R断路 6. 阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图所示的电路。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. 7. 如图所示的温控电路，通过热敏电阻的阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制，R1为定值电阻，R2为半导体热敏电阻(温度越高，电阻越小)，C为击穿电压足够大的平行板电容器，当环境温度降低时(　 　) A. 电容器所带电荷量减小 B. 电容器两极板间的电场强度将会增大 C. 电压表的读数减小 D. R1消耗的功率增大 8. [2025·台州期中]如图所示，平行金属板中有一个带电油滴悬浮在两板间的P点，电流表和电压表可以看作理想电表，电源负极接地，当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，下列说法中，正确的是(　 　) A. 油滴将向上运动 B. P点的电势降低 C. 电源的效率变高 D. 电压表、电流表的示数均变小 9. 在如图所示的电路中，灯泡A和灯泡B原来都是正常发光的。现在突然发现灯泡A比原来暗了些，灯泡B比原来亮了些，则电路中出现的故障可能是 (　 　) A. R3断路 B. R1短路 C. R2断路 D. R1、R2同时短路 10. [2025·宁波期中]如图所示，在滑动变阻器的滑片P向下端滑动过程中，理想电压表V1、V2的示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2，理想电流表A1、A2、A3示数变化量的绝对值分别为ΔI1、ΔI2、ΔI3。下列说法中，正确的是(　 　) A. 电压表V1示数增大，电流表A1示数增大 B. 电压表V2示数减小，电流表A3示数减小 C. ΔI1=ΔI3＋ΔI2 D. 11. 如图所示的电路中，电源电动势E=8 V，内阻r=2 Ω，电阻R2=6 Ω，电容为1 μF的平行板电容器水平放置且下极板接地。当滑动变阻器R1的滑片处于b端时，有一带电油滴位于板间正中央P点且恰好处于静止状态。下列说法中，正确的是(　 　) A. 此时P点电势为6 V B. 电容器上极板所带电荷量为6×10－6 C C. 若仅将电容器上极板缓慢上移少许，则P点电势不变 D. 若仅将滑片从b端向a端缓慢移动少许，则油滴将向下移动 12. 如图所示，M、N是平行板电容器的两个极板，R为定值电阻，R1、R2为可调电阻，用绝缘细线将质量为m、带正电的小球悬于电容器内部。闭合开关S，小球静止时受到细线的拉力为F。调节R1、R2，下列关于F的大小的说法，正确的是(　 　) A. 保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变大 B. 保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变小 C. 保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变大 D. 保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变小 13. [2025·丽水期末]如图所示，电源电动势E=400 V，内阻不计，R1、R2、R4的阻值均为200 Ω，R3为可变电阻。C为一水平放置的平行板电容器，板间距离d=10 cm。有一带电油滴质量为3.2×10－8 kg，电荷量q=＋6.4×10－10 C。g取10 m/s2，不计空气阻力。 (1)调节R3使带电油滴恰好静止在两平行板之间，求此时变阻器R3的阻值大小；(结果保留1位小数) (2)若带电油滴从上极板小孔正上方d=10 cm处自由下落，为了使油滴不与下极板接触，求变阻器R3的取值范围。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十二章 专题课　闭合电路的动态分析、含有电容器的电路 1. 如图所示的电路中，电源内阻不可忽略，电表均为理想电表。开关S闭合后，在滑动变阻器R0的滑片向下移动的过程中(　A　) A. 电压表与电流表的示数都减小 B. 电压表与电流表的示数都增大 C. 电压表的示数增大，电流表的示数减小 D. 电压表的示数减小，电流表的示数增大 【解析】 当滑片下移时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，则外电路总电阻减小，电路中总电流增大，电源的内电压增大，由闭合电路欧姆定律可知，电路的路端电压减小，故电压表示数减小，由欧姆定律可知，R1上的分压增大，而路端电压减小，故并联部分的电压减小，则通过R2的电流减小，即电流表的示数减小，A正确。 2. 如图所示的火警报警装置中，R1为热敏电阻，若温度升高，则R1的阻值会急剧减小，从而引起电铃电压的增加，当电铃电压达到一定值时，电铃会响。下列说法中，正确的是(　B　) A. 适当增大电源的电动势可使报警的临界温度升高 B. 适当增大电源的电动势可使报警的临界温度降低 C. 把R2的滑片适当向下移可使报警的临界温度升高 D. 把R2的滑片适当向下移不改变报警的临界温度 【解析】 温度升高，R1的阻值减小，干路电流增大，若适当增大电源的电动势，电铃电压更容易达到临界值而引起电铃响，故报警的临界温度降低，A错误，B正确；把R2的滑片适当向下移，其阻值增大，并联部分阻值增大，随着温度升高，R1的阻值减小，干路电流增大，电铃电压更容易达到临界值，使报警的临界温度降低，C、D错误。 3. [2025·温州期末]如图甲所示为测量脂肪积累程度的仪器，原理是根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例(体液中含有钠离子、钾离子等，而脂肪不容易导电)，模拟电路如图乙所示。电流表、电压表均可视为理想电表。测量时，闭合开关，测试者分别握两手柄 A、B。体型相近的两人相比，脂肪含量低者测量时，下列说法中，正确的是(　B　) 甲　　 乙 A. R1 消耗的功率较小 B. 电源的效率较低 C. 电压表示数与电流表示数的比值较大 D. 电源的总功率较小 【解析】 脂肪不容易导电，脂肪含量低者，人体电阻较小，电流较大，R1消耗的功率较大，A错误；根据η=，脂肪含量低者，人体电阻较小，外电阻较小，电源的效率较低，B正确；根据R=，电压表示数与电流表示数的比值等于人体电阻，脂肪含量低者，人体电阻较小，所以比值较小，C错误；电源的总功率P=EI，脂肪含量低者，人体电阻较小，电流较大，电源的总功率较大，D错误。 4. 如图所示的电路中，电源的电动势为6 V，当开关S闭合后，灯泡L1和L2都不亮，用电压表测得各部分的电压分别为Uab=6 V，Uad=0 V，Ucd=6 V，则电路故障原因可能是(　C　) 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. 滑动变阻器R断路 【解析】 因为灯泡L1和L2都不亮，说明电路中有断路故障或短路故障，又因为Ucd=6 V，说明c、d两点与电源两极之间是通路，L1和R不可能断路，所以可能是L2的灯丝烧断了，A、B、D错误，C正确。 5. 如图所示的电路，当闭合开关S时灯泡不亮，为了检查电路的故障，现通过多用电表的电压挡进行检测，测得UBC=0、UCD=0，UDE、UAE均不为0，则电路故障原因可能是(　A　) A. 滑动变阻器断路 B. 灯泡L断路 C. 开关S损坏 D. 电阻R断路 【解析】 闭合开关灯泡不亮，说明有断路或短路，由选项可知只判断断路情况即可，因UBC=0，则与之串联的电路有断路，UCD=0，则与之串联的电路有断路，UDE≠0，则与之串联的电路无断路，即D到负极，E到正极无断路，UAE≠0，也表明E到正极无断路，所以D、E间有断路，可能是滑动变阻器断路，A正确，B、C、D错误。 6. 阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图所示的电路。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(　C　) A. B. C. D. 【解析】 根据等效电路，可得开关S断开时，电容器的电压U1=·R×E，得Q1=CU1，S闭合时，U2=·R=E，Q2=CU2，故，C正确。 7. 如图所示的温控电路，通过热敏电阻的阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制，R1为定值电阻，R2为半导体热敏电阻(温度越高，电阻越小)，C为击穿电压足够大的平行板电容器，当环境温度降低时(　B　) A. 电容器所带电荷量减小 B. 电容器两极板间的电场强度将会增大 C. 电压表的读数减小 D. R1消耗的功率增大 【解析】 当环境温度降低时，R2阻值变大，总电阻变大，总电流减小，R1及内阻r上的电压减小，路端电压变大，即电压表读数变大，R2两端的电压变大，电容器两端的电压变大，根据Q=CU可知，电容器所带电荷量变大，A、C错误；根据E=可知电容器两极板间的电场强度增大，B正确；根据P=I2R，总电流I减小，可知，R1消耗的功率减小，D错误。 8. [2025·台州期中]如图所示，平行金属板中有一个带电油滴悬浮在两板间的P点，电流表和电压表可以看作理想电表，电源负极接地，当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，下列说法中，正确的是(　B　) A. 油滴将向上运动 B. P点的电势降低 C. 电源的效率变高 D. 电压表、电流表的示数均变小 【解析】 油滴原来静止在电容器内，受向上的电场力与重力平衡，由题图可知电容器内部电场方向向下，则油滴带负电；当滑片向b端移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，则电路中总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知，电路中干路电流增大，即电流表的示数变大，路端电压减小，R1两端的电压增大，则电容器两端的电压减小，电压表的示数减小，根据E=可知板间场强减小，油滴所受的电场力减小，即电场力小于重力，油滴将向下运动，A、D错误；P点的电势等于P点与下极板(接地，电势为0)的电势差，由U=φP－0=Ed，由于板间场强E减小，P与下极板间距不变，所以电势差减小，P点电势降低，B正确；电源的效率为η=，当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，R4的阻值减小，则外电阻R减小，电源的效率变低，C错误。 9. 在如图所示的电路中，灯泡A和灯泡B原来都是正常发光的。现在突然发现灯泡A比原来暗了些，灯泡B比原来亮了些，则电路中出现的故障可能是 (　C　) A. R3断路 B. R1短路 C. R2断路 D. R1、R2同时短路 【解析】 若R3断路，外电阻增大，路端电压U增大，A、B两灯的电压和电流均增大，两灯均变亮，A错误；若R1短路，外电阻减小，总电流增大，路端电压减小，通过R3的电流减小，则通过A灯的电流增大，A灯变亮，B灯的电流增大，B灯变亮，B错误；若R2断路，外电阻增大，路端电压U增大，干路电流I减小，R3电流I3增大，则通过A灯的电流IA=I－I3减小，A灯变暗，B灯电压UB=U－IA(RA＋R1)增大，B灯变亮，C正确；R2短路，B灯被短路了，将会不亮，D错误。 10. [2025·宁波期中]如图所示，在滑动变阻器的滑片P向下端滑动过程中，理想电压表V1、V2的示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2，理想电流表A1、A2、A3示数变化量的绝对值分别为ΔI1、ΔI2、ΔI3。下列说法中，正确的是(　D　) A. 电压表V1示数增大，电流表A1示数增大 B. 电压表V2示数减小，电流表A3示数减小 C. ΔI1=ΔI3＋ΔI2 D. 【解析】 滑片P向下滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电路中总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路总电流增大，路端电压减小，即电压表V1示数减小，电流表A1示数增大，A错误；由于通过R1的电流增大，则R1两端的电压增大，根据U1=＋U2，可知并联支路电压减小，即电压表V2示数减小；则通过电阻R2的电流减小，即电流表A2示数减小，根据I1=I2＋I3，可知电流表A3示数增大，B错误；由于电流表A1示数增大，A2示数减小，A3示数增大，且A1示数等于通过电流表A2、A3的电流之和，有ΔI1=ΔI3－ΔI2，C错误；由闭合电路欧姆定律有U1=E－I1r，U2=E－I1(R1＋r)，可得=r，=r＋R1，则有，D正确。 11. 如图所示的电路中，电源电动势E=8 V，内阻r=2 Ω，电阻R2=6 Ω，电容为1 μF的平行板电容器水平放置且下极板接地。当滑动变阻器R1的滑片处于b端时，有一带电油滴位于板间正中央P点且恰好处于静止状态。下列说法中，正确的是(　B　) A. 此时P点电势为6 V B. 电容器上极板所带电荷量为6×10－6 C C. 若仅将电容器上极板缓慢上移少许，则P点电势不变 D. 若仅将滑片从b端向a端缓慢移动少许，则油滴将向下移动 【解析】 由闭合电路欧姆定律可知，路端电压U=E=6 V，电容器两极板的电势差为6 V，又下极板接地，故下极板电势为0，P点电势为U=3 V，A错误；电容器上极板所带电荷量Q=CU=1×10－6×6 C=6×10－6 C，B正确；移动电容器上极板，电容器两端电势差不变，又两极板间距离增大，故电场强度减小，而P点到下极板的距离不变，故电势差减小，P点电势减小，C错误；滑片从b端向a端移动，则外电路电阻增大，所以路端电压增大，则两极板电势差增大，极板间场强增大，油滴受到的静电力增大，油滴受重力和静电力作用，又由开始时油滴静止可知，静电力方向向上，移动滑片后油滴所受合外力方向向上，故油滴向上运动，D错误。 12. 如图所示，M、N是平行板电容器的两个极板，R为定值电阻，R1、R2为可调电阻，用绝缘细线将质量为m、带正电的小球悬于电容器内部。闭合开关S，小球静止时受到细线的拉力为F。调节R1、R2，下列关于F的大小的说法，正确的是(　B　) A. 保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变大 B. 保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变小 C. 保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变大 D. 保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变小 【解析】 保持R1不变，缓慢增大R2时，由于R和R2串联，R两端的电压减小，即平行板电容器的两个极板间的电压U减小，带电小球受到的静电力F电=qE=q减小，细线的拉力大小为F=，将减小，B正确，A错误；保持R2不变，缓慢增大R1时，R两端的电压不变，F电不变，细线的拉力F不变，C、D错误。 13. [2025·丽水期末]如图所示，电源电动势E=400 V，内阻不计，R1、R2、R4的阻值均为200 Ω，R3为可变电阻。C为一水平放置的平行板电容器，板间距离d=10 cm。有一带电油滴质量为3.2×10－8 kg，电荷量q=＋6.4×10－10 C。g取10 m/s2，不计空气阻力。 (1)调节R3使带电油滴恰好静止在两平行板之间，求此时变阻器R3的阻值大小；(结果保留1位小数) (2)若带电油滴从上极板小孔正上方d=10 cm处自由下落，为了使油滴不与下极板接触，求变阻器R3的取值范围。 【答案】(1)333.3 Ω　(2)R3＞600 Ω 【解析】 (1)带电油滴恰好静止时，则有q=mg，其中U1=R2－R4，联立解得R3≈333.3 Ω。　 (2)由动能定理有2mgd－qU2=0，又由于U2=R2－R4，解得R3'=600 Ω，则变阻器R3的取值范围为R3＞600 Ω。 学科网（北京）股份有限公司 $