2015年高考一轮复习微专题训练20 电路故障、含电容器电路的分析

电容器电路分析练习题解决电容器电路中的充放电问题电容器是电路中常见的元件之一，它具有储存电荷的能力，能够在电路中起到充电和放电的作用。

解决电容器电路中的充放电问题是电路分析的基础之一，本文将介绍电容器电路的基本原理，并针对其中的充放电问题给出解决方法。

一、电容器基本原理电容器是由两个金属板和之间的绝缘介质构成的，根据电路的连接方式可以分为串联电容和并联电容。

电容器的存储能力可以通过电容器的电容量来衡量，单位为法拉(F)。

在电容器的充电过程中，当电源对电容器施加电压时，电容器的两个金属板之间产生电场，电子在金属板与绝缘介质之间建立起电势差。

当电容器充满电荷后，电容器处于充电状态。

而在电容器的放电过程中，当连接一个电阻负载到电容器的两端时，电容器通过电阻消耗电荷，并逐渐放电，直到电容器失去电荷，处于放电状态。

二、充电电路分析充电电路是一个由电源、电阻和电容器组成的电路。

当电源施加在电容器上时，电容器内的电势差逐渐增加，在电容器上形成一个电场。

根据电容器的充电特性，可以得到充电过程中电容器的电压与时间的关系。

根据欧姆定律，可以得到充电电路中电容器上的电压公式为：V(t) = V0 * (1 - e^(-t/RC))其中，V(t)为电容器上的电压，V0为充电电路中电源的电压，t为时间，R为电阻的阻值，C为电容器的电容量。

根据充电电路的特性公式，可以通过给定的电源电压、电阻阻值和电容量，计算出充电过程中电容器上的电压值，并绘制充电曲线。

三、放电电路分析放电电路是一个由电容器和电阻组成的电路。

在放电电路中，当电容器通过电阻消耗电荷时，电容器上的电压逐渐减小。

根据放电电路的特性，可以得到放电过程中电容器的电压与时间的关系。

根据欧姆定律，可以得到放电电路中电容器上的电压公式为：V(t) = V0 * e^(-t/RC)其中，V(t)为电容器上的电压，V0为放电电路中电容器初始的电压，t为时间，R为电阻的阻值，C为电容器的电容量。

电路故障类型及查找方法的分析电路故障的分析1电路故障类型，主要有两种-------- 短路和断路。

2、短路：电源短路和用电器短路两种。

①电源短路：指导线不经过用电器而直接接到了电源的两极上。

导致电路中电流过大，从而烧坏电源。

这种情况是绝对不允许的。

如图两种情况，一种是开关闭合，导线直接接到电源两极上；另一种是开关闭合，电流表②用电器短路：指的是串联的多个用电器中的一个或多个（当然不是全部）在电路中不起作用，这种情况是由于接线的原因或者电路发生故障引起的。

这种情况一般不会造成较大的破坏。

闭合开关，灯泡L2发光，当用一根导线并接到A、B两点之间，灯泡L2熄灭，灯泡L!变亮。

此时灯泡L2中没有电流流过，电流从电源正极流到A点后，只经过导线流到B点，再流过L i,回到电源负极。

3、断路，指电路断开的情况，可能是由于接触问题或者电流过大把用电器烧毁引起的。

查找电路故障的方法使用电压表、电流表、小灯泡、导线等都可以判断故障所在。

方法一、电压表检测法实验一：模拟灯L i短路的情形，闭合开关，观察到灯L2发光，且亮度变亮，电流表示数变大，电压表无示数（被短路）；实验二：模拟灯L i断路的情形，将灯L i从灯座上取下来，闭合开关，观察到灯L2熄灭，电流表无示数，电压表示数变大，为电源电压。

1在电学实验中，遇到断路时，常用电压表来检测。

某同学连接了如图1所示的电路，闭合开关S后,发现灯不亮，为检查电路故障，他用电压表进行测量，结果是U ae=3V,U ab=0,U bd=0,U de=3V。

则此电路的故障可能是（）A •开关S接触不良B .小灯泡灯丝断了C. d、e间出现断路 D . e、f间出现断路方法二、导线检测法2如图所示，闭合开关S时，灯泡L i、L2都不亮，用一根导线的两端接触触b、c两点时，两灯都不亮；接触c、d两点时，两灯都亮。

则（）C •灯• 短路D •开关S 断路方法三、电流表检测法电流表、小灯泡的检测法与导线相似，电流表检测时要防止造成电源短路。

微专题训练20 电路故障、含电容器电路的分析1．(单选)用电压表检查如图1所示电路中的故障，测得U ad ＝5.0 V ，U cd ＝0 V ，U bc ＝0 V ，U ab ＝5.0 V ，则此故障可能是( )．图1A ．L 断路B ．R 断路C ．R′断路D ．S 断路解析 可按以下表格逐项分析现象 结论答案U ad ＝5.0 V dcba 间断路，其余电路接通 综上所述，故障为R 断路，B 选项正确U cd ＝0 V 灯L 短路或其余电路某处断路 U bc ＝0 V 电阻R′短路或其余电路某处断路 U ab ＝5.0 V滑动变阻器R 断路，其余电路接通答案 B2．(多选)在如图2所示的电路中，由于某一电阻发生断路或短路，使A 灯变暗，B 灯变亮，则故障可能是( )．图2A ．R 1短路B ．R 2断路C ．R 3断路D ．R 4短路解析 由于A 灯串联于干路中，且故障发生后，A 灯变暗，故可知电路中的总电流变小，即电路总电阻变大，由此推知，故障应该为某一电阻断路，排除A 、D 选项．若假设R 2断路，则其断路后，电路总电阻变大，总电流变小，A 灯变暗，同时R 2断路必然引起与之并联的B 灯中电流变大，使B 灯变亮，推理结果和现象相符，故选项B 对．若假设R3断路，则也引起总电阻变大，总电流变小，使A灯变暗，同时R3断路后也必引起与之并联的电路中电流增大，B灯中分得的电流也变大，B灯变亮，故选项C对．答案BC3．(单选)如图3所示的电路中，电源的电动势为E，内电阻为r，闭合开关S，待电流达到稳定后，电流表示数为I，电压表示数为U，电容器C所带电荷量为Q，将滑动变阻器的滑动触头P从图示位置向a端移动一些，待电流达到稳定后，则与P移动前相比( )．图3A．U变小B．I变小C．Q不变D．Q减小解析当电流稳定时，电容器可视为断路，当P向左滑时，滑动变阻器连入电路的阻值R增大，根据闭合电路欧姆定律得，电路中的电流I＝ER＋R2＋r减小，电压表的示数U＝E－I(R2＋r)增大，A错，B对；对于电容器，电荷量Q＝CU增大，C、D均错．答案 B4．(多选)在如图4所示的电路中，C为一平行板电容器，闭合开关S，给电容器充电，当电路中电流稳定之后，下列说法正确的是( )．图4A．保持开关S闭合，把滑动变阻器R1的滑片向上滑动，电流表的示数变大，电压表的示数变大B．保持开关S闭合，不论滑动变阻器R1的滑片是否滑动，都有电流流过R2C．保持开关S闭合，将电容器上极板与下极板距离稍微拉开一些的过程中，R2中有由b到a的电流D．断开开关S，若此时刚好有一带电油滴P静止在两平行板电容器之间，将电容器上极板与下极板稍微错开一些的过程中，油滴将向上运动解析保持开关S闭合，把滑动变阻器R1的滑片向上滑动，电路中的总电阻变小，电流变大，电流表A的示数变大，由U＝IR3知电压表V的示数变大，A正确；保持开关S闭合，滑动变阻器R1的滑片不滑动，则电容器两极板间的电压不变，R2中没有电流通过，B错误；若保持开关S闭合，拉开电容器两极板之间的距离，电容器的电容变小，两极板间的电压不变，此时电容器放电，R 2中有由a 到b 的电流，C 错误；断开开关S ，电容器两极板电荷量不变，若将电容器上极板与下极板稍微错开一些，电容器的电容变小，由E ＝U d ＝QCd 知，两极板间场强变大，油滴P 将向上运动，D 正确． 答案 AD5．(多选)如图5所示的电路中，电源电动势E ＝3 V ，内电阻r ＝1 Ω，定值电阻R 1＝3 Ω，R 2＝2 Ω，电容器的电容C ＝100 μF ，则下列说法正确的是( )．图5A ．闭合开关S ，电路稳定后电容器两端的电压为1.5 VB ．闭合开关S ，电路稳定后电容器所带电荷量为3.0×10－4C C ．闭合开关S ，电路稳定后电容器极板a 所带电荷量为1.5×10－4C D ．先闭合开关S ，电路稳定后断开开关S ，通过电阻R 1的电荷量为3.0× 10－4C解析 闭合开关S ，电路稳定后电流I ＝ER 1＋R 2＋r ＝0.5 A ，电容器两端的电压为U ＝IR 1＝1.5 V ，选项A 正确；电路稳定后电容器带电荷量为Q ＝CU ＝100×10－6×1.5 C＝1.5×10－4C ，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 通过电阻R 1放电，通过电阻R 1的电荷量为1.5× 10－4C ，选项D 错误． 答案 AC6．(2018·武汉名校调研)(多选)如图6所示，R 是光敏电阻，当它受到的光照强度增大时( )．图6A ．灯泡L 变暗B ．光敏电阻R 上的电压增大C ．电压表V 的读数减小D ．电容器C 的带电荷量增大解析 光照强度增大时，R 的阻值减小，闭合电路的总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律知I ＝E R ＋r ＋R 灯增大，灯泡L 变亮，选项A 错误；光敏电阻R 上的电压U R ＝E －I(r ＋R 灯)减小，选项B 错误；电压表V 的读数U＝E－Ir减小，选项C正确；电容器C两端的电压等于灯泡两端的电压，灯泡两端的电压U L＝IR灯增大，所以电容器C的带电荷量Q＝CU L增大，选项D正确．答案CD7．(单选)如图7所示，M、N是平行板电容器的两个极板，R0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，小球静止时受到悬线的拉力为F.调节R1、R2，关于F 的大小判断正确的是( )．图7A．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将变小解析当电路接通后，对小球受力分析：小球受重力、电场力和悬线的拉力F三个力的作用，其中重力为恒力，当电路稳定后，R1中没有电流，两端等电势，因此电容器两极板电压等于R0两端电压，当R2不变，R1变化时，电容器两极板电压不变，板间电场强度不变，小球所受电场力不变，F不变，C、D两项错．若保持R1不变，缓慢增大R2，R0两端电压减小，电容器两端电压减小，内部电场减弱，小球受电场力减小，F变小．故A项错，B项正确．答案 B8．(单选)如图8所示，电源两端电压为U＝10 V保持不变，R1＝4.0 Ω，R2＝6.0 Ω，C1＝C2＝30 μF.先闭合开关S，待电路稳定后，再将S断开，则S断开后，通过R1的电荷量为( )．图8A．4.2×10－4C B．1.2×10－4CC．4.8×10－4C D．3.0×10－4C解析当开关S闭合，电路达到稳定后，电容器C2两端的电压为零，也就是C2不带电．电容器C1两端的电压为电阻R2两端的电压，故电容器C1带电．当开关S断开后，两电容器直接接在电源上，所以电容器C1增加的电荷量和C2所带的电荷量均为通过R1的电荷量．当开关S闭合，电阻R1和R2串联接在电源上，电源两端电压U＝10 V不变，而串联电路电压分配与电阻成正比，故电阻R2两端的电压为U2＝6 V，电容器C1带电荷量为Q1＝C1U2＝1.8×10－4C.当开关S断开后，两电容器的电压均为10 V，故两电容器所带电荷量相等，均为Q，则Q＝C1U＝3.0×10－4C，所以通过R1的电荷量为ΔQ＝2Q－Q1＝4.2×10－4C，选A.答案 A。

高考物理专题练习-电路故障分析（含解析）一、单选题1.如图把三只灯泡串联后接到1.5V的干电池两端，但发现三个灯泡都不亮，用电压表测得U AC=0、U BD=1.5V，由此可知（）A. L1灯丝烧断B. L2灯丝一定不断C. L3灯丝被烧断D. 三灯灯丝均断2.如图所示的电路中，A、B两灯原来正常发光，忽然B灯比原来亮了，这是因为电路中某一处发生断路故障造成的，那么发生这种故障可能是（电源内阻不计）（）A. R1断路B. R2断路C. R3断路D. 灯A断路3.如图所示，电源电动势为6V，闭合电键S后小灯泡L不亮，用电压表测得各部分的电压情况是：U ab=U cd=U de=0，U ae=U bc=6V．若电路中只有一处发生断路，则断开的部分是（）A. 电阻R1B. 变阻器RC. 灯泡LD. 电键S4.小明家的保险丝突然熔断，以下原因不可能的是（）A. 家用电器的总功率过大B. 导线绝缘皮损坏，火线、零线直接接触，造成短路C. 灯座里的电线发生短路D. 火线断路5.在电学实验中，遇到断路时，常用电压表来检测．某同学连接了如图所示的电路，闭合开关S后，发现灯不亮，为检查电路故障，他用电压表进行测量，结果是U ae=3W，U ab=0，U bd=0，U cb=3V，则此电路的故障可能是（）A. 开关S接触不良B. 小灯泡灯丝断了C. d、e间出现断路D. e、f间出现断路6.如图所示的电路中，电源电动势为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电压是U ab=6V，U ad=0，U cd=6V，由此可判定（）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7.如图所示，两只白炽灯泡L1和L2与电源、电键组成的电路中，当电键闭合后，发现电压表V1、V2的示数相同，且电流表A的示数为零，则可能发生的故障是（）A. L1断路B. L2断路C. L1短路D. L2短路8.如图所示的电路中，闭合电键k后，灯a和b都正常发光，后来由于某种故障使灯b突然变亮，电压表读数增加，由此推断这故障可能是（）A. a灯灯丝烧断B. 电阻R2短路C. 电阻R2断路D. 电容被击穿短路9.某居民家中的电路如图所示，开始时各部分工作正常，将电饭煲的插头插入三孔插座后，正在烧水的电热壶突然不能工作，但电灯仍正常发光，拔出电饭煲的插头，把试电笔分别插入插座的左、右插孔，氖管均能发光，则（）A. 仅电热壶所在的C，D两点间发生了断路故障B. 仅电热壶所在的C，D两点间发生了短路故障C. 仅导线AB间断路D. 因为插座用导线接地，所以发生了上述故障10.如图所示，因线路故障，按通K时，灯L1和L2均不亮，用电压表测得U ab=0，U bc=0，U cd=4V．由此可知出现故障处为（）A. 灯L1短路B. 灯L2断路C. 变阻器断路D. 不能确定11.如图所示，电路中白炽灯A、B不亮，但电路中只有一处断开，今用电压表测得：U ab=0，U ac=0V，U bd=6V，则可知（）A. B灯断路B. A灯断路C. R断路D. 电源断路二、多选题12.某学生在研究串联电路电压特点的实验时，接成如图所示的电路，接通S后，他将大内阻的电压表并联在A，C两点间，电压表读数为U，当并联在A，B两点间时，电压表读数也为U，当并联在B，C两点间时，电压表的读数为零，则出现此种情况的原因可能是（R1，R2的阻值相差不大）（）A. AB段断路B. BC段短路C. AB段短路D. BC段断路13.某学生在研究串联电路电压特点时，接成如图所示电路，接通K后，他将高内阻的电压表并联在A、C两点间时，电压表读数为U；当并联在A、B两点间时，电压表读数也为U；当并联在B、C两点间时，电压表读数为零，则出现此种情况的原因可能是（）（R1、R2阻值相差不大）A. AB段断路B. BC段断路C. AB段短路D. BC段短路14.在如图所示的电路中，由于某一电阻发生短路或断路，使A灯变暗，B灯变亮，则故障可能是（）A. R1短路B. R2断路C. R3断路D. R4短路15.如图所示电路，当闭合后两灯均不亮，已知两灯泡、电源、电键及电键到电源负极间的导线都完好，其余三条导线中有一条发生断路。

第五十四讲：电路故障分析一、单选题1．有一个学生在测电灯泡内阻时，把电流表和电压表的位置交换，如图所示，将造成（）A．电流表烧坏B．电压表烧坏C．灯泡烧坏D．灯泡不亮2．用电压表检查如图电路中的故障，测得U ad＝5.0 V，U cd＝0 V，U bc＝0 V，U ab＝5.0 V，则此故障可能是()A．L断路B．R断路C．R′断路D．S断路3．如图所示的电路中，闭合开关后，电压表有示数、电流表指针几乎不动。

关于电路故障分析正确的是（）A．灯泡L1短路B．电流表接触不良C．开关处短路D．灯泡L2断路4．如图所示，S闭合后，两个灯泡均发光，但过一段时间之后两灯都熄灭，电流表的示数为零。

用电压表测2L两端电压，电压表的示数近似于电源电压，该电路的故障可能是（）A．电流表坏了或未接好B．2L的灯丝烧断或灯座与灯泡没接触C．1L和2L的灯丝都被烧断D．1L的灯丝被烧断或没接好5．连接如图所示的电路，闭合电键S后，从a向b移动滑动变阻器R的滑片，发现“小灯泡一直不发光，电压表的示数逐渐增大”，电路的故障可能为（）A．小灯泡短路B．小灯泡断路C．电流表断路D．滑动变阻器短路6．如图所示，电源电压恒定，闭合开关S后，电路正常工作。

过了一会儿，两电表的示数一个变大，另一个变小，则该电路中出现的故障是（）A．一定是电阻R断路B．可能是电阻R短路C．可能是灯L断路D．一定是灯L短路7．在如图所示的电路中，开关S闭合后，由于电阻元件发生短路或断路故障，理想电压表和理想电流表的读数都增大，则可能出现了下列哪种故障（）A．R1短路B．R2短路C．R3短路D．R1断路8．如图所示电路中，开关S断开时，电压表，电流表均无示数；S闭合时，电流表有示数，电压表无示数，电路中仅有一处故障，下列判断正确的是（）A．电阻R1断路B．电阻R2断路C．电阻R2短路D．电阻R3断路9．在探究电路故障时，某实验小组设计了如图所示的电路，当电键闭合后，电路中的各用电器正常工作，经过一段时间，发现小灯泡A的亮度变暗，小灯泡B的亮度变亮。

高考物理一轮复习专项训练部分电路欧姆定律及解析一、高考物理精讲专题部分电路欧姆定律1．对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质．一段横截面积为S、长为l的金属电阻丝，单位体积内有n个自由电子，每一个电子电量为e．该电阻丝通有恒定电流时，两端的电势差为U，假设自由电子定向移动的速率均为v．（1）求导线中的电流I；（2）所谓电流做功，实质上是导线中的恒定电场对自由电荷的静电力做功．为了求解在时间t内电流做功W为多少，小红记得老师上课讲过，W＝UIt，但是不记得老师是怎样得出W＝UIt这个公式的，既然电流做功是导线中的恒定电场对自由电荷的静电力做功，那么应该先求出导线中的恒定电场的场强，即E＝U l，设导体中全部电荷为q后，再求出电场力做的功UW qEvt q vtl==，将q代换之后，小红没有得出W＝UIt的结果．a. 请帮助小红补充完善这个问题中电流做功的求解过程．b. 为了更好地描述某个小区域的电流分布情况，物理学家引入了电流密度这一物理量，定义其大小为单位时间内通过单位面积的电量．若已知该导线中的电流密度为j，导线的电阻率为ρ，试证明：Ujlρ=．（3）由于恒定电场的作用，导体内自由电子会发生定向移动，但定向移动的速率远小于自由电子热运动的速率，而运动过程中会与导体内不动的粒子发生碰撞从而减速，因此自由电子定向移动的平均速率不随时间变化．金属电阻反映的是定向移动的自由电子与不动的粒子的碰撞．假设自由电子连续两次与不动的粒子碰撞的时间间隔平均值为t0（这个时间由自由电子热运动决定，为一确定值），碰撞后自由电子定向移动的速度全部消失，碰撞时间不计．请根据以上内容，推导证明金属电阻丝的电阻率与金属丝两端的电压无关．【答案】（1）I neSv=（2）见解析（3）电阻率22mne tρ=为定值，与电压无关．【解析】（1）假设在ts内，通过导线横截面的总电量为q，则：q=Vne其中ts内，通过横截面所以电子所占体积V=S v t所以q=S v net根据电流的定义，得：qIt==neS v（2）a ．如图所示，根据电场强度和电势差的关系，U UE l vt==所以在ts 内，恒定电场对自由电荷的静电力做功UW qEl qEvt q vt qU vt==== 其中q It =，带入上式得W IUt =b ．根据题意，单位时间内，通过单位面积的电荷量，称为电流密度 即：q j St=根据电阻定律：l R Sρ= 又因为l vt =所以：q l U IR q t S j l l l tSρρρ===⋅=⋅（3）自由电子连续两次与同一个不动粒子碰撞的时间间隔为t 0，碰后电子立刻停止运动． 根据动量定理由00Uet mv l ⋅=-，得0Uet v ml= 电子定向移动的平均速率为0022Uet v v ml+== 根据电流得微观表达式20022Uet ne USt I neSv neS ml ml==⋅=根据欧姆定律202U mlR I ne St == 根据电阻定律可知22002S ml S m Rl ne St l ne t ρ==⋅= 故影响电阻率的因素为:单位体积的自由电子数目n,电子在恒定电场中由静止加速的平均速度t 0.2．在如图所示的电路中，电源的电动势E=6．0V ，内电阻r=1．0Ω，外电路的电阻R=11．0Ω．闭合开关S ．求：（1）通过电阻R的电流Ⅰ；（2）在内电阻r上损耗的电功率P；（3）电源的总功率P总．【答案】（1）通过电阻R的电流为0．5A；（2）在内电阻r上损耗的电功率P为0．25W；（3）电源的总功率P总为3W．【解析】试题分析：（1）根据闭合电路欧姆定律，通过电阻R的电流为：，（2）r上损耗的电功率为：P=I2r=0．5×0．5×1=0．25W，（3）电源的总功率为：P总=IE=6×0．5=3 W．考点：闭合电路的欧姆定律；电功、电功率．3．AB两地间铺有通讯电缆，它是由两条并在一起彼此绝缘的均匀导线组成，通常称为双线电缆。

一、对电容器的分析1.课外实验小组为加深对电容器的理解进行了如下实验：（1）图甲所示的电容器充电后与电源断开，电容器的_________（选填“电荷量”或“电压”）将不变，在常见的电介质中，由于空气的_________很小，当极板间插入其他的电介质时，电容器的电容将_________（选填“增大”“减小”或“不变”），同时可以发现，静电计指针偏角将_________（选填“增大”“减小”或“不变”）。

（2）有一平行板电容器，两极板间电压为30 V ，现使它所带的电荷量减少4310C -⨯，（3）如图乙所示，将电容器上极板A 接电源正极，下极板B 接电源负极，且将上极板接地。

闭合开关S ，有一带电液滴静止在电容器两极板间P 点，现将电容器下极板B 向下平移一小段距离，则液滴_________（选填“向上运动”“向下运动”或“静止不动”），P 点电势_________（选填“升高”“降低”或“不变”）。

2.某同学做“观察电容器的放电现象”实验，实验电路图如图甲所示，已知所用电解电容器的长引脚是其正极，短引脚是其负极。

（1）开关S 应先接到_________（选填“1”或“2”），待电容器充满电后，再接到_________（选填“1”或“2”），观察电容器的放电现象。

（2）根据图甲电路图，请在图乙中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接。

（3）从电容器开始放电时开始计时，每隔5 s 读一次电流i 的值，记录数据如下表所示。

（4）根据i t 图像估算，电容器在整个放电过程中释放的电荷量为_______C。

3.某实验小组利用如图1所示的电路来观察电容器充、放电现象。

已知电流从电表的“+”接线柱流入时，指针向右偏转，反之向左偏转；电解电容器的长脚接电源正极，短脚接电源负极实验室里部分器材如下：A.电解电容器C（3000 μF，25 V）B.电阻箱R（0~999.9 Ω）C.定值电阻R（阻值约1.5 kΩ）D.直流电压表V（3 V，内阻约3 kΩ）E.灵敏电流计G（±300 μA，100 Ω）F.学生电源G.单刀双掷开关H.导线若干（1）为了使电流计的量程扩大到±3 mA，则应将电阻箱阻值调为_______Ω后与电流计并联（结果保留3位有效数字）。

微专题65含电容器电路分析问题【核心考点提示】1．电路的简化：不分析电容器的充、放电过程时，把电容器所处的支路视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置补上．2．处理方法：电路稳定后，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导线，即电阻不起降低电压的作用，与电容器串联的电阻视为等势体．电容器的电压为与之并联的电阻两端的电压．3．电容器所带电荷量的变化的计算：(1)如果变化前后极板带电的电性相同，那么通过所连导线的电荷量等于初、末状态电容器所带电荷量之差；(2)如果变化前后极板带电的电性相反，那么通过所连导线的电荷量等于初、末状态电容器所带电荷量之和．分析和计算含有电容器的直流电路时，关键是准确判断和求出电容器两端的电压，其具体方法是：(1)确定电容器和哪个电阻并联，该电阻两端电压即为电容器两端电压．(2)当电容器和某一电阻串联后接在某一电路两端时，此电路两端电压即为电容器两端电压．(3)当电容器与电源直接相连，则电容器两极板间电压即等于电源电动势．【微专题训练】(2016·全国卷Ⅱ，17)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Q 1；闭合开关S ，电流再次稳定后，C 所带的电荷量为Q 2。

Q 1与Q 2的比值为()A.25B.12C.35D.23【解析】S 断开时等效电路如图甲所示。

图甲电容器两端电压为U 1＝E R ＋23R ×23R ×12＝15E ；S 闭合时等效电路如图乙所示。

图乙电容器两端电压为U 2＝E R ＋12R ×12R ＝13E ，由Q ＝CU 得Q 1Q 2＝U 1U 2＝35，故选项C 正确。

【答案】C【变式】(多选)如图所示，C 1＝6μF ，C 2＝3μF ，R 1＝3Ω，R 2＝6Ω，电源电动势E ＝18V ，内阻不计，下列说法正确的是()A ．开关S 断开时，a 、b 两点电势相等B ．开关S 闭合后，a 、b 两点间的电流是2AC ．开关S 断开时C 1带的电荷量比开关S 闭合后C 1带的电荷量大D ．不论开关S 断开还是闭合，C 1带的电荷量总比C 2带的电荷量大【解析】S 断开时外电路处于断路状态，两电阻中均无电流通过，电阻两端电势相等，由题图知a 点电势与电源负极电势相等，而b 点电势与电源正极电势相等，A 错误．S 断开时两电容器两端电压都等于电源电动势，而C 1＞C 2，由Q ＝CU 知此时Q 1＞Q 2.当S 闭合时，稳定状态下C 1与R 1并联，C 2与R 2并联，电路中电流I ＝E R 1＋R 2＝2A ，此时两电阻两端电压分别为U 1＝IR 1＝6V 、U 2＝IR 2＝12V ，则此时两电容器所带的电荷量分别为Q 1′＝C 1U 1＝3.6×10－5C 、Q 2′＝C 2U 2＝3.6×10－5C ，对电容器C 1来说，S 闭合后其两端电压减小，所带的电荷量也减小，故B 、C 正确，D 错误．【答案】BC【巩固习题】1.(2014·天津·2)如图所示，电路中R1、R2均为可变电阻，电源内阻不能忽略，平行板电容器C的极板水平放置，闭合电键S，电路达到稳定时，带电油滴悬浮在两板之间静止不动．如果仅改变下列某一个条件，油滴仍能静止不动的是()A．增大R1的阻值B．增大R2的阻值C．增大两板间的距离D．断开电键S【解析】增大R1的阻值，稳定后电容器两板间的电压升高，带电油滴所受电场力增大，将向上运动，A错误．电路稳定后，电容器相当于断路，无电流通过电阻R2，故R2两端无电压，所以，增大R2的阻值，电容器两板间的电压不变，带电油滴仍处于静止状态，B正确．增大两板间的距离，两板间的电压不变，电场强度减小，带电油滴所受电场力减小，将向下运动，C错误．断开电键S后，两板间的电势差为0，带电油滴只受重力作用，将向下运动，D错误．【答案】B2.如图所示电路中，电源的电动势为E，内阻为r，R1、R3为定值电阻，R2为滑动变阻器，C 为平行板电容器，开关S闭合后，电容器两板正中央有一个带电液滴恰好静止．电流表和电压表都可以视为理想电表．当滑动变阻器滑片P向b端滑动过程中，下述说法中正确的是()A．电压表示数变大，电流表示数变小B．电压表示数变小，电流表示数变大C．电容器C所带电荷量增加，液滴向上加速运动D．电容器C所带电荷量减小，液滴向下加速运动【解析】当滑动变阻器滑片P向b端滑动过程中，接入电路的电阻减小，R2与R3并联的电阻减小，总电阻减小，则总电流增大，R1两端电压增大，则电压表示数变大；R2与R3并联的电压减小，通过R3电流减小，则电流表示数变大，故A、B错误；R2与R3并联的电压减小，电容器板间的电压减小，板间场强减小，液滴所受的电场力减小，则液滴将向下加速运动，故C错误，D正确．【答案】D3.在如图所示的电路中，R 1＝11Ω，r ＝1Ω，R 2＝R 3＝6Ω，当开关S 闭合且电路稳定时，电容器C 带电荷量为Q 1；当开关S 断开且电路稳定时，电容器C 带电荷量为Q 2，则()A ．Q 1∶Q 2＝1∶3B ．Q 1∶Q 2＝3∶1C ．Q 1∶Q 2＝1∶5D ．Q 1∶Q 2＝5∶1【解析】当开关S 闭合时，电容器两端电压等于R 2两端的电压，U 2＝ER 2R 1＋R 2＋r ＝E 3，Q 1＝E 3C ；当开关S 断开时，电容器两端电压等于电源电动势，U ＝E ，Q 2＝EC ，所以Q 1∶Q 2＝1∶3，选项A 正确．【答案】A4.如图所示，E 为内阻不计的电源，MN 为同种材料制成的粗细均匀的长电阻丝，C 为电容器。

学习目标：1.加强对电路的分析和计算，明确电容器在直流电路中的作用。

2．能叙述短路和断路故障的特点及分析方法，能排除简单的电路故障知识再现一、含电容器电路的分析与计算1．电路的简化：不分析电容器的充、放电过程时，把电容器处的电路视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置补上．2．电路稳定时电容器的处理方法：电路稳定后，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导线，即电阻不起降低电压的作用，但电容器两端可能出现电势差．3．电压变化带来的电容器带电荷量的变化：电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充、放电．若电容器两端电压升高，电容器将充电；若电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电，可由ΔQ＝C·ΔU计算电容器上电荷量的变化．二、电路故障的分析电路故障的分析与判断,主要是用电压表和欧姆表.如用电压表,若示数为0,说明没有电流通过电压表,可能在与电压表并联的路段外有断路,或在路段内有短路. 若示数不为0,说明有电流通过电压表,可能在与电压表并联的路段外没有断路,或在路段内没有短路. 若示数接近电源电动势E,说明电源外电路没有短路,而有断路; 可能在与电压表并联的路段内有断路.如用欧姆表，则要断开电源测量.若示数为0,说明在与欧姆表并联的路段内有短路;若示数不为0,说明有电流通过欧姆表,可能在与欧姆表并联的路段内没有短路而有电阻; 若示数为∞,说明没有电流通过欧姆表,可能在与欧姆表并联的路段内有断路.巩固练习1，如图所示，平行金属板中带电质点P处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，则( )A．电压表读数减小B．电流表读数减小C．质点P将向上运动D．R3上消耗的功率逐渐增大2 、在如图所示的电路中，电源的电动势E=3.0V，内阻r=1.0Ω；电阻R1=10Ω，R2=10Ω，R3=30Ω，R4=35Ω；电容器的电容C=100μF。

高考回归复习—电学选择之电路的故障分析1．如图所示的电路，闭合开关，灯L1、L2正常发光．由于电路出现故障，突然发现L1变亮，L2变暗，电流表的读数变小，根据分析，发生的故障可能是()A．R1断路B．R2断路C．R3短路D．R4短路2．如图，电源内阻不能忽略，电流表和电压表均为理想电表。

若发现电流表示数变小，电压表示数为零，则可能的故障是（）A．R1断路B．R1短路C．R2断路D．R2短路3．在测量电珠伏安特性实验中，同学们连接的电路中有两个错误电路，如图所示。

电源内阻不计，导线连接良好，若将滑动变阻器的触头置于左端，闭合S，在向右端滑动触头过程中，会分别出现如下四种现象：a.电珠L不亮；电流表示数几乎为零b.电珠L亮度增加；电流表示数增大c.电珠L开始不亮；后来忽然发光；电流表从示数不为零到线圈烧断d.电珠L不亮；电流表从示数增大到线圈烧断与上述a b c d 四种现象对应的电路序号为（）A．③①②④B．③④②①C．③①④②D．②①④③4．某同学在测量电阻x R实验时，按图所示连接好实验电路。

闭合开关后发现：电流表示数很小、电压表示数接近于电源电压，移动滑动变阻器滑片时两电表示数几乎不变化，电表及其量程的选择均无问题。

请你分析造成上述结果的原因可能是（）A．电流表断路B．滑动变阻器滑片接触不良C．开关接触部位由于氧化，使得接触电阻太大D．待测电阻和接线柱接触位置由于氧化，使得接触电阻很大5．如图所示，因线路故障，接通S时，灯泡L1和L2均不亮，用电压表测得Uab＝0，Ubc＝0，Ucd＝4 V。

因此可知开路处为（）A．灯泡L1 B．灯泡L2 C．变阻器D．不能确定6．如右图所示，因线路故障，按通K时，灯L1 和L2均不亮，用电压表测得Uab=0，Ubc=4V，Ucd=0．由此可知断路处为( )A．灯L1 B．灯L2C．变阻器D．不能确定7．如图所示电路，闭合开关S，两个灯泡都不亮，电流表指针几乎不动，而电压表指针有明显偏转，该电路的故障可能是( )A．电流表坏了或未接好B．从点a经过灯L1到点b的电路中有断路C．灯L2的灯丝断了或灯座未接通D．电流表和灯L1、L2都坏了8．如图所示，灯泡A、B都能正常发光，后来由于电路中某个电阻发生断路，致使灯泡A比原来亮一些，B比原来暗一些，则断路的电阻是（）A．R1 B．R3 C．R2 D．R49．如图是小强在做“探究串联电路中电流、电压特点”实验时连接的实物电路.当开关闭合时，发现灯L1不亮、灯L2亮，电流表和电压表均有读数.则出现此故障的原因可能是（）A．灯L2断路B．灯L1短路C．灯L1断路D．灯L2短路10．在如图所示的电路中，当开关S闭合时，电灯不亮，电流表无读数，电压表读数接近为电源电压，以下可能的情况是（）A．电流表中断路，L１和L２都完好B．L２灯丝断路，电流表和L１都完好C．L１和L２灯丝都断路，而电流表完好D．L１灯丝断路，电流表和L２都完好11．如图所示的电路中，闭合电键k后，灯a和b都正常发光，后来由于某种故障使灯b突然变亮，电压表读数增加，由此推断这故障可能是（）A．a灯灯丝烧断B．电阻R2短路C．电阻R2断路D．电容被击穿短路12．如图所示的电路中，灯泡A、灯泡B原来都是正常发光的．现在突然灯泡A比原来变暗了些，灯泡B比原来变亮了些，则电路中出现的故障可能是()A．R1短路B．R2断路C．R3断路D．R1、R2同时短路13．汽车蓄电池供电的简化电路如图所示。