内容正文:
高中物理人教版必修三重点考点解读
考点17 直流动态电路
知识网络
考点解读
1.动态电路的特点
断开或闭合开关、滑动变阻器的滑片移动、电阻增大或减小,导致电路电压、电流、功率等的变化。
2.判定总电阻变化情况的规律
(1)当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时,电路的总电阻一定增大(或减小)。
(2)串联的用电器增多时,电路的总电阻增大;并联的支路增多时,电路的总电阻减小。
(3)在如图甲所示分压电路中,滑动变阻器可视为由两段电阻构成,其中一段R并与用电器并联,另一段R串与并联部分串联。A、B两端的总电阻与R串的变化趋势一致。
(4)在一个定值电阻R和一个可变电阻R0组成的如图乙所示的电路中,若R0≥R,则当两个并联支路的电阻值相等时,a、b两端的总电阻最大;若R0<R,则两并联支路电阻值越接近,a、b两端的总电阻越大。即“阻差小,总阻大,阻差大,总阻小”。
能力素养提升
3 电路动态分析的方法
(1)程序法
(2)“串反并同”结论法
①所谓“串反”,即某一电阻增大时,与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小,反之则增大。
②所谓“并同”,即某一电阻增大时,与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大,反之则减小。
(3)极限法
解决因滑动变阻器滑片滑动而引起电路变化的问题,可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端,使电阻最大或电阻为零去讨论。
针对性训练
1.(2026上海崇明期末)手机的环境光传感器能感知环境光强,其核心元件是光敏电阻,的阻值会随光照强度的增大而减小,从而实现自动调节屏幕亮度。将一光敏电阻与定值电阻、及电源连接成图所示闭合电路.当环境光强增大时,电路中( )
A.电流表A示数增大
B.电压表V1示数增大
C.电压表V2示数增大
D.电源消耗总功率减小
2. (2026四川绵阳中学二模)电子秤在日常生活中应用很广泛。某同学在研究性学习活动中自制两种电子秤,原理如图甲、乙所示。用理想电压表的示数指示物体的质量,托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连,托盘与弹簧的质量均不计,滑动变阻器R的滑片与弹簧上端连接。当托盘中没有放物体时,滑片恰好指在变阻器的最上端。已知滑动变阻器总电阻,长度,电源电动势,内阻,限流电阻,弹簧劲度系数,除重力外,不计其他作用力,。下列说法正确的是( )
A. 甲、乙两图托盘中没有放物体时,电压表示数为0
B. 甲、乙两图流过的电流均随着托盘中物体质量增大而增大
C. 当图甲电压表示数为2V时,可推测托盘中所放物体质量为0.4kg
D. 当图乙电压表示数为2.4V时,可推测托盘中所放物体质量为0.4kg
3 (多选)(2025·安徽合肥高三期末)如图所示,闭合开关,将滑动变阻器滑片向下滑动,理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3,理想电流表A示数变化量的绝对值为ΔI,则下列说法正确的是( )
A.电流表A的示数增大
B.电压表V2的示数增大
C.ΔU3与ΔI的比值大于r
D.ΔU3大于ΔU2
4 (多选)(2025·河北保定高三期末)如图所示,R1=R2=R3=10 Ω,电容器的电容C=3 μF,电源电动势E=10 V,内阻r=5 Ω。起初,开关S断开,电容器C所带的电荷量为Q1;然后,闭合开关S,待电路稳定后,电容器C所带的电荷量为Q2。下列说法正确的是( )
A.开关S断开时,电容器A极板的电势高
B.开关S闭合,电路稳定后,电容器A极板的电势高
C.从闭合开关到电路稳定的过程中,通过灵敏电流计的电荷量为×10-5 C
D.从闭合开关到电路稳定的过程中,通过灵敏电流计的电荷量为×10-5 C
5 (2025·安徽合肥期中)如图所示,电源电动势E和内阻r一定,R1、R2是定值电阻,R0是光敏电阻(光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小),L是小灯泡。闭合开关,当照射到R0的光照强度减小时,以下分析正确的是( )
A.电流表示数减小 B.电压表示数不变
C.灯泡变亮 D.电源效率增大
6. 如图所示,将一根粗细均匀的电阻丝弯成一个闭合的圆环,接入电路中,电路与圆环的接触点O点固定,P为电路与圆环良好接触的滑动触头,电源的电动势为E,内阻为r,闭合开关S,在滑动触头P缓慢地从m点开始经n点移到q点的过程中,下列说法正确的是( )
A.电压表和电流表的示数都一直变大
B.灯L1先变暗后变亮,电流表的示数一直变小
C.灯L2先变暗后变亮,电压表的示数先变大后变小
D.电容器C所带电荷量先减少后增多
7 .(2025·内蒙古赤峰市期中)某工厂相邻两车间A、B的照明电路由一个开关控制,其电路图如图所示,电源电动势为E、内阻为r,闭合开关S后,两车间内相同的a、b灯都正常发光,后来由于某种故障,A车间内的a灯突然变亮,B车间内的b灯突然变暗,已知电阻RA=RB,此故障可能是( )
A.电阻R0短路
B.电阻RA短路
C.电阻RB短路
D.电阻RA、RB同时短路
8 .(2025·江苏宿迁市三模)如图所示,电源电动势为E,内阻不计,定值电阻的阻值分别为R1、R2,电容器的电容为C。闭合开关S,电路稳定后( )
A.通过电阻R1的电流为零
B.电容器所带电荷量为CE
C.断开S的瞬间,通过电阻R2的电流为
D.断开S后,通过电阻R2的电荷量为
9.“祝融号”火星车的动力主要来源于太阳能电池。现将火星车的动力供电电路简化为如图所示,其中太阳能电池电动势E=120 V,内阻r未知,电动机线圈电阻rM=1.6 Ω,电热丝定值电阻R=4 Ω。当火星车正常行驶时,电动机两端电压UM=80 V,电热丝R消耗功率P=100 W。则( )
A.火星车正常行驶时,通过电热丝电流为1.25 A
B.太阳能电池的内阻为3 Ω
C.若电动机的转子被卡住不动,电热丝消耗的功率为625 W
D.火星车正常行驶时,电动机的效率为80%
10 .(多选)(2025·四川雅安市二模)控制体内脂肪积累可有效控制体重,图甲为脂肪测量仪,被测试者手握把手P、Q,通过测量流经双手的微弱电流来测量电阻,从而测定身体脂肪率,其简化原理如图乙所示。体型相近的测试者,脂肪率越高的,电阻越大。则两体型相近者参加测试时( )
A.脂肪率高者测试时,R1消耗功率较大
B.脂肪率高者测试时,电源效率较高
C.脂肪率高者测试时,电压表示数和电流表示数比值较小
D.电压表示数变化量和电流表示数变化量比值的绝对值恒定
11. 如图所示,电源电动势为E,内阻r=R,外电路的电阻均为R。开关S断开时,在平行板电容器中间的一点P悬浮着一带电液滴,已知重力加速度为g。现在闭合开关S,则下列说法正确的是( )
A.液滴带正电
B.液滴将会向上加速运动,且加速度大小为g
C.电源的输出功率增加
D.电源的效率增加
12 (2025·安徽省联考)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示数增大
C.ΔI1=ΔI3+ΔI2
D.>
13 如图所示电路中,电源的电动势、内阻及各电阻的阻值都标记在了图中,电压表和电流表均为理想电表,当滑动变阻器的滑片P向a端移动时,电压表V、和的示数分别为U、和,三个电压表示数变化量的绝对值分别为,和,电流表A的示数为I,电流表示数变化量的绝对值为,以下说法中正确的是( )
A. 增大,不变
B. 电源的总功率和效率均增大
C.
D. 如果设流过电阻的电流变化量的绝对值为,流过滑动变阻器的电流变化量的绝对值为,则
14 (多选)(2025·湖南郴州市三模)如图所示的电路,电源内阻不计,电源电动势为E,定值电阻R1=R,滑动变阻器R2的总阻值为4R,电容器的电容为C,闭合开关,当滑动变阻器的滑片从最左端a滑到最右端b时,下列说法正确的是( )
A.电容器上的最大带电荷量为CE
B.电阻R1的功率先增大后减小
C.电阻R2的功率先增大后减小
D.理想电流表的示数一直在增大
15 光敏电阻可随所在环境光线的强弱而改变阻值,如图所示电路中,为光敏电阻,其阻值随光照的增强(减弱)而减小(增大),、为定值电阻,为电容器,为电源(内阻为)。闭合开关S,若环境光线变强,则电路稳定后,下列说法正确的是( )
A.电源输出功率增大
B.两端电压减小
C.两端电压减小
D.电容器所带电荷量减小
16 (2025·辽宁大连市期中)在如图所示的电路中,定值电阻R1=2 Ω、R2=3 Ω、R3=1 Ω、R4=3 Ω、R5=4 Ω,电容器的电容C=4 μF,电源的电动势E=10 V,内阻不计。闭合开关S1、S2,电路稳定后,求:
(1)若保持开关S1、S2闭合,电阻R3突然断路,电路稳定后,电阻R2的电功率;
(2)若保持开关S1闭合,断开开关S2,电路稳定后,流过R5的电荷量。
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考点17 直流动态电路
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考点解读
1.动态电路的特点
断开或闭合开关、滑动变阻器的滑片移动、电阻增大或减小,导致电路电压、电流、功率等的变化。
2.判定总电阻变化情况的规律
(1)当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时,电路的总电阻一定增大(或减小)。
(2)串联的用电器增多时,电路的总电阻增大;并联的支路增多时,电路的总电阻减小。
(3)在如图甲所示分压电路中,滑动变阻器可视为由两段电阻构成,其中一段R并与用电器并联,另一段R串与并联部分串联。A、B两端的总电阻与R串的变化趋势一致。
(4)在一个定值电阻R和一个可变电阻R0组成的如图乙所示的电路中,若R0≥R,则当两个并联支路的电阻值相等时,a、b两端的总电阻最大;若R0<R,则两并联支路电阻值越接近,a、b两端的总电阻越大。即“阻差小,总阻大,阻差大,总阻小”。
能力素养提升
3 电路动态分析的方法
(1)程序法
(2)“串反并同”结论法
①所谓“串反”,即某一电阻增大时,与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小,反之则增大。
②所谓“并同”,即某一电阻增大时,与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大,反之则减小。
(3)极限法
解决因滑动变阻器滑片滑动而引起电路变化的问题,可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端,使电阻最大或电阻为零去讨论。
针对性训练
1.(2026上海崇明期末)手机的环境光传感器能感知环境光强,其核心元件是光敏电阻,的阻值会随光照强度的增大而减小,从而实现自动调节屏幕亮度。将一光敏电阻与定值电阻、及电源连接成图所示闭合电路.当环境光强增大时,电路中( )
A.电流表A示数增大
B.电压表V1示数增大
C.电压表V2示数增大
D.电源消耗总功率减小
答案 C
解析 光敏电阻的阻值会随光照强度的增大而减小,当环境光强增大时,电路中总电阻减小,电源输出电流I增大,电源內电压Ir增大,输出电压减小,电压表V1示数减小,B错误;电源消耗总功率P=EI增大,D错误;由于电源输出电压U减小,由欧姆定律可知,通过定值电阻的电流减小,电流表A示数减小,A错误;由于总电流增大,根据并联电路规律可知通过定值电阻的电流增大,电压表V2示数增大,C正确。
2. (2026四川绵阳中学二模)电子秤在日常生活中应用很广泛。某同学在研究性学习活动中自制两种电子秤,原理如图甲、乙所示。用理想电压表的示数指示物体的质量,托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连,托盘与弹簧的质量均不计,滑动变阻器R的滑片与弹簧上端连接。当托盘中没有放物体时,滑片恰好指在变阻器的最上端。已知滑动变阻器总电阻,长度,电源电动势,内阻,限流电阻,弹簧劲度系数,除重力外,不计其他作用力,。下列说法正确的是( )
A. 甲、乙两图托盘中没有放物体时,电压表示数为0
B. 甲、乙两图流过的电流均随着托盘中物体质量增大而增大
C. 当图甲电压表示数为2V时,可推测托盘中所放物体质量为0.4kg
D. 当图乙电压表示数为2.4V时,可推测托盘中所放物体质量为0.4kg
【答案】D
【解析】
当托盘中没有放物体时,两电路图滑动变阻器接入电路的电阻均为0,则电压表示数均为0,故A错误;
经过 的电流增大,说明 接入电路阻值变小,盘中物体质量减小,故B错误;
当电压表示数为2V时,题图甲电路的电流为 ,则变阻器接入电路的电阻为 ,弹簧长度变化量 ,托盘中放上的物体质量为 ,故C错误;
题图乙中,设托盘上放上质量为 的物体时,弹簧的压缩量为 ,由平衡条件可得 ,解得 ,由闭合电路欧姆定律可知 ,则 ,联立解得 ,将 代入得 ,故D正确。
3 (多选)(2025·安徽合肥高三期末)如图所示,闭合开关,将滑动变阻器滑片向下滑动,理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3,理想电流表A示数变化量的绝对值为ΔI,则下列说法正确的是( )
A.电流表A的示数增大
B.电压表V2的示数增大
C.ΔU3与ΔI的比值大于r
D.ΔU3大于ΔU2
答案 ACD
解析 电压表V1、V2、V3分别测量R两端电压、路端电压和滑动变阻器两端的电压。当滑动变阻器向下滑动时,接入电路的电阻减小,电路中电流增大,则电流表A的示数增大,A正确;因为干路电流增大,根据U=E-Ir,则路端电压减小,电压表V2的示数减小,B错误;根据闭合电路欧姆定律得U3=E-I(R+r),所以ΔU3与ΔI的比值等于R+r,则ΔU3与ΔI的比值大于r,C正确;因为U3+U1=U2,而当滑动变阻器向下滑动时,接入电路的电阻减小,电路中电流增大,U2减小,U1增大,则U3减小,所以ΔU3大于ΔU2,D正确。
4 (多选)(2025·河北保定高三期末)如图所示,R1=R2=R3=10 Ω,电容器的电容C=3 μF,电源电动势E=10 V,内阻r=5 Ω。起初,开关S断开,电容器C所带的电荷量为Q1;然后,闭合开关S,待电路稳定后,电容器C所带的电荷量为Q2。下列说法正确的是( )
A.开关S断开时,电容器A极板的电势高
B.开关S闭合,电路稳定后,电容器A极板的电势高
C.从闭合开关到电路稳定的过程中,通过灵敏电流计的电荷量为×10-5 C
D.从闭合开关到电路稳定的过程中,通过灵敏电流计的电荷量为×10-5 C
答案 AC
解析 开关S断开时,外电路R1与R3串联,电容器两板间的电压等于电阻R3两端的电压,可知电容器的A极板的电势高,故A正确;开关S闭合,电路稳定后,电容器两板间的电压等于电阻R1两端的电压,电容器B极板的电势高,A极板电势低,故B错误;开关S断开时,此时电容器的带电荷量为Q1=CUR3= C=1.2×10-5 C,开关S闭合时,R1和R3串联电阻为R13=20 Ω,R外= Ω,路端电压U=× V= V,此时电容器两板间的电压等于R1两端的电压,则UR1=U= V,电容器带电荷量Q2=CUR1=3×10-6× C=×10-5 C,从闭合开关到电路稳定的过程中,通过灵敏电流计的电荷量为Q=Q1+Q2=×10-5 C,故C正确,D错误。
5 (2025·安徽合肥期中)如图所示,电源电动势E和内阻r一定,R1、R2是定值电阻,R0是光敏电阻(光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小),L是小灯泡。闭合开关,当照射到R0的光照强度减小时,以下分析正确的是( )
A.电流表示数减小 B.电压表示数不变
C.灯泡变亮 D.电源效率增大
答案:AD
解析:当照射到R0的光照强度减小时,R0的阻值增大,回路中的总电阻增大,干路电流减小,即电流表示数减小,A正确;干路电流减小,由U内=Ir,可知内电压减小,又U=E-U内,则路端电压增大,即电压表示数增大,B错误;干路电流减小,即流经R1的电流减小,R1两端电压减小,又电压表示数增大,故R2两端电压增大,流经R2的电流增大,则流经灯泡的电流减小,灯泡变暗,C错误;路端电压U增大,根据η=×100%,可知电源的效率η增大,D正确。
6. 如图所示,将一根粗细均匀的电阻丝弯成一个闭合的圆环,接入电路中,电路与圆环的接触点O点固定,P为电路与圆环良好接触的滑动触头,电源的电动势为E,内阻为r,闭合开关S,在滑动触头P缓慢地从m点开始经n点移到q点的过程中,下列说法正确的是( )
A.电压表和电流表的示数都一直变大
B.灯L1先变暗后变亮,电流表的示数一直变小
C.灯L2先变暗后变亮,电压表的示数先变大后变小
D.电容器C所带电荷量先减少后增多
答案 C
解析: 闭合的圆环接入电路中,接触点O点与P间电阻丝并联接入到电路中,在滑动触头P缓慢地从m点开始经n点移到q点的过程中,圆环接入电路中的总电阻先变大后变小,故电路中的总电阻先变大后变小,则干路电流I先减小后增大,灯L2先变暗后变亮,根据闭合电路欧姆定律U=E-Ir,可知路端电压即电压表示数先变大后变小,圆环与灯L1并联电路的电压U并=U-U2,U2与U并之和等于外电路电压,U2先减小后增大,故U并先增大后减小,L1先变亮后变暗,I1先增大后减小,流过电流表的电流IA=I-I1,IA先减小后增大,故A、B错误,C正确;圆环与灯L1并联的电压先增大后减小,则电容器板间的电压先增大后减小,由Q=CU,可得电容器所带的电荷量先增多后减少,故D错误。
7 .(2025·内蒙古赤峰市期中)某工厂相邻两车间A、B的照明电路由一个开关控制,其电路图如图所示,电源电动势为E、内阻为r,闭合开关S后,两车间内相同的a、b灯都正常发光,后来由于某种故障,A车间内的a灯突然变亮,B车间内的b灯突然变暗,已知电阻RA=RB,此故障可能是( )
A.电阻R0短路
B.电阻RA短路
C.电阻RB短路
D.电阻RA、RB同时短路
答案 B
解析 若电阻R0短路,总电阻减小,干路电流增大,两支路电流均增大,两灯均变亮,故A错误;若电阻RA短路,总电阻减小,干路电流增大,并联部分电压减小,b灯变暗,由b灯支路电流减小知a灯支路电流增大,a灯变亮,故B正确;若电阻RB短路,总电阻减小,干路电流增大,并联部分电压减小,a灯变暗,由a灯支路电流减小知b灯支路电流增大,b灯变亮,故C错误;若电阻RA、RB同时短路,开始时两灯泡通过的电流相等,当总电阻减小,干路电流增大,流过两灯泡的电流也相等,故两支路电流均增大,则a、b灯均变亮,故D错误。
8 .(2025·江苏宿迁市三模)如图所示,电源电动势为E,内阻不计,定值电阻的阻值分别为R1、R2,电容器的电容为C。闭合开关S,电路稳定后( )
A.通过电阻R1的电流为零
B.电容器所带电荷量为CE
C.断开S的瞬间,通过电阻R2的电流为
D.断开S后,通过电阻R2的电荷量为
答案 C
解析 电路稳定后,根据闭合电路欧姆定律可知通过电阻R1的电流为I=,故A错误;电容器两端电压等于电阻R2两端电压,则有U2=IR2=,电容器所带电荷量为Q=CU2=,故B错误;断开S的瞬间,电容器与电阻R2构成回路进行放电,通过电阻R2的电流为I2==,故C正确;断开S后,电容器与电阻R2构成回路进行放电,则通过电阻R2的电荷量为,故D错误。
9 .“祝融号”火星车的动力主要来源于太阳能电池。现将火星车的动力供电电路简化为如图所示,其中太阳能电池电动势E=120 V,内阻r未知,电动机线圈电阻rM=1.6 Ω,电热丝定值电阻R=4 Ω。当火星车正常行驶时,电动机两端电压UM=80 V,电热丝R消耗功率P=100 W。则( )
A.火星车正常行驶时,通过电热丝电流为1.25 A
B.太阳能电池的内阻为3 Ω
C.若电动机的转子被卡住不动,电热丝消耗的功率为625 W
D.火星车正常行驶时,电动机的效率为80%
答案 C
解析 对电热丝,有P=I2R,解得回路电流为I=5 A,故A错误;根据闭合电路欧姆定律,有E=Ir+UM+IR,解得太阳能电池的内阻为r=4 Ω,故B错误;电动机的转子被卡住不动,回路电流为I'==12.5 A,电热丝消耗的功率P'=I'2R=625 W,故C正确;火星车正常行驶时,电动机的效率为η=×100%=90%,故D错误。
10 .(多选)(2025·四川雅安市二模)控制体内脂肪积累可有效控制体重,图甲为脂肪测量仪,被测试者手握把手P、Q,通过测量流经双手的微弱电流来测量电阻,从而测定身体脂肪率,其简化原理如图乙所示。体型相近的测试者,脂肪率越高的,电阻越大。则两体型相近者参加测试时( )
A.脂肪率高者测试时,R1消耗功率较大
B.脂肪率高者测试时,电源效率较高
C.脂肪率高者测试时,电压表示数和电流表示数比值较小
D.电压表示数变化量和电流表示数变化量比值的绝对值恒定
答案 BD
解析 脂肪率高者测试时,电阻较大,回路中电流较小,所以R1消耗功率较小,故A错误;电源的效率为η=×100%=×100%=×100%,由此可知,外电阻越大,电源效率越高,故B正确;脂肪率高者测试时,电阻较大,则电压表示数和电流表示数比值较大,故C错误;根据闭合电路欧姆定律可得U=E-I(r+R1+R2),所以||=r+R1+R2,即电压表示数变化量和电流表示数变化量比值的绝对值恒定,故D正确。
11. 如图所示,电源电动势为E,内阻r=R,外电路的电阻均为R。开关S断开时,在平行板电容器中间的一点P悬浮着一带电液滴,已知重力加速度为g。现在闭合开关S,则下列说法正确的是( )
A.液滴带正电
B.液滴将会向上加速运动,且加速度大小为g
C.电源的输出功率增加
D.电源的效率增加
答案 BC
解析 电容器的上极板带正电,带电液滴受到的静电力和重力平衡,因此静电力方向竖直向上,故液滴带负电,A错误;闭合开关S后回路的总电阻减小,干路电流增大,与电容器并联的电阻的电压增大,故电容器的电压增大,电容器两板间的电场强度增大,液滴所受静电力增大,液滴向上加速运动。开关闭合前I干=,电容器的电压为U=I干R=,=mg,开关闭合后=,电容器的电压为U1=R=,a==,B正确;当外电阻从小于电源内阻逐渐增大到大于内电阻的过程中,电源的输出功率先增大后减小,当外电阻等于电源内阻时,电源的输出功率最大,开关闭合前,外电阻大于内电阻,开关闭合后,外电阻等于内电阻,故电源的输出功率增加,C正确;电源的效率为η=×100%=×100%=×100%,闭合开关S,外电阻减小,电源的效率减小,D错误。
12 (2025·安徽省联考)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示数增大
C.ΔI1=ΔI3+ΔI2
D.>
答案 B
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,干路电流I1增大,即电流表A1示数增大,路端电压U1=E-I1r减小,电压表V1示数减小,电阻R1分压I1R1增大,电压U2=E-I1(r+R1)减小,即电压表V2示数减小,通过电阻R2的电流I2=减小,即电流表A2示数I2减小,总电流等于通过电流表A2、A3的电流之和,所以电流表A3示数I3=I1-I2增大,故A错误,B正确;由于电流表A1示数增大,A2示数减小,A3示数增大,根据串并联电路电流关系有ΔI1=ΔI3-ΔI2,故C错误;由闭合电路欧姆定律U1=E-I1r,可得=r,由闭合电路欧姆定律U2=E-I1(r+R1),可得=r+R1,故<,故D错误。
13 如图所示电路中,电源的电动势、内阻及各电阻的阻值都标记在了图中,电压表和电流表均为理想电表,当滑动变阻器的滑片P向a端移动时,电压表V、和的示数分别为U、和,三个电压表示数变化量的绝对值分别为,和,电流表A的示数为I,电流表示数变化量的绝对值为,以下说法中正确的是( )
A. 增大,不变
B. 电源的总功率和效率均增大
C.
D. 如果设流过电阻的电流变化量的绝对值为,流过滑动变阻器的电流变化量的绝对值为,则
【答案】AD
【解析】
如图所示当滑动变阻器是限流式接法,当滑片P向端移动时,滑动变阻器电阻变大,由
可知增大,根据闭合电路欧姆定律得
得
则
可得不变,故A正确;
当滑动变阻器的滑片P向a端移动时,滑动变阻器增大,电路中总电阻增大,总电流减小,电源的总功率
得电源的总功率减小;
由电源的效率为
由路端电压为
可知总电流减小时路端电压U增大,得电源的效率增大,故B错误;
由A答案得
由闭合电路欧姆定律得路端电压U为
由和电路关系得
那么
联立解得
得
而R1的电压为
得
那么有
当
得
故C错误;
根据
得
当滑动变阻器的滑片P向端移动时,滑动变阻器增大,得电路中总电流减小,由于增大,为定值,得增大,因为
所以减小的量比增大的量更大,得
故D正确。
14 (多选)(2025·湖南郴州市三模)如图所示的电路,电源内阻不计,电源电动势为E,定值电阻R1=R,滑动变阻器R2的总阻值为4R,电容器的电容为C,闭合开关,当滑动变阻器的滑片从最左端a滑到最右端b时,下列说法正确的是( )
A.电容器上的最大带电荷量为CE
B.电阻R1的功率先增大后减小
C.电阻R2的功率先增大后减小
D.理想电流表的示数一直在增大
答案 CD
解析 滑动变阻器接入电路的电阻为Rab=,根据R左R右≤()2,当R左=R右,即当滑动变阻器的滑片滑到变阻器的正中央时,变阻器接入电路的总电阻最大,此时Rab=R,电容器上的电压最大,为U=E,电容器上的最大带电荷量为Q=CU=CE,选项A错误;当滑动变阻器的滑片从最左端a滑到最右端b时,回路电阻先增大后减小,回路电流先减小后增大,根据P1=I2R1,电阻R1的功率先减小后增大,选项B错误;把R1看成电源的内阻,当变阻器接入电路的电阻和R1电阻相等时,变阻器上消耗的功率最大,故当滑动变阻器的滑片滑到变阻器的正中央时,变阻器上消耗的功率最大,当滑动变阻器的滑片从最左端a滑到最右端b时,电阻R2的功率先增大后减小,选项C正确;当滑片从a端滑到变阻器的中央时,变阻器上的电压逐渐增大,变阻器右侧电阻减小,故根据I右=,理想电流表的示数逐渐增大,当滑片从变阻器中央滑到b端时,总电阻减小,回路总电流增大,而变阻器左侧的电流减小,故变阻器右侧的电流一定增大,理想电流表的示数仍在增大,选项D正确。
15 光敏电阻可随所在环境光线的强弱而改变阻值,如图所示电路中,为光敏电阻,其阻值随光照的增强(减弱)而减小(增大),、为定值电阻,为电容器,为电源(内阻为)。闭合开关S,若环境光线变强,则电路稳定后,下列说法正确的是( )
A.电源输出功率增大
B.两端电压减小
C.两端电压减小
D.电容器所带电荷量减小
答案 D
解析 若环境光线变强,则电路稳定后,电阻值减小,回路总电阻减小,干路电流I增大,两端电压=I增大,C错误;两端电压I增大,B错误;电源输出功率P=EI-r,当电源外电阻等于电源内阻时电源输出功率最大。题述条件中不知外电阻和内阻的关系,因此不能确定电源输出功率变化情况,A错误;电容器C两端电压=E-I(r+), 由于电流I增大,电容器C两端电压减小,根据Q=CU可知电容器所带电荷量减小,D正确。
16 (2025·辽宁大连市期中)在如图所示的电路中,定值电阻R1=2 Ω、R2=3 Ω、R3=1 Ω、R4=3 Ω、R5=4 Ω,电容器的电容C=4 μF,电源的电动势E=10 V,内阻不计。闭合开关S1、S2,电路稳定后,求:
(1)若保持开关S1、S2闭合,电阻R3突然断路,电路稳定后,电阻R2的电功率;
(2)若保持开关S1闭合,断开开关S2,电路稳定后,流过R5的电荷量。
答案 (1)12 W (2)1.6×10-5 C
解析 (1)若保持开关S1、S2闭合,电阻R3突然断路,电路稳定后的电流I1=,
电阻R2的电功率P1=R2,解得P1=12 W。
(2)开关S1、S2闭合时,由于电源内阻不计,则通过R2的电流与I1相等,
令电源负极电势为0,则有φa-0=I1R2,解得φa=6 V,
通过R4的电流I2=,则有φb-0=I2R4,解得φb=7.5 V,
电容器下极板带正电,根据电容的定义式有C=,
若保持开关S1闭合,断开开关S2,电路稳定后,通过电路的电流等于I2,
此时电容器两端电压U2=I2R3,电容器下极板带负电,
根据电容的定义式有C=,
则流过R5的电荷量Q=Q1+Q2,解得Q=1.6×10-5 C。
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