2017-2018學(xué)年高二物理電學(xué)專題提升專題20含容電路的分析及計(jì)算

1、專題 20 含容電路的分析及計(jì)算:專題概述 解決含電容器的直流電路問題的一般方法(1)不分析電容器的充、放電過程時(shí)，把電容器處的電路視為斷路，簡化電路時(shí)可以去掉，求電荷量時(shí)再在相應(yīng)位置補(bǔ)上.電路穩(wěn)定后，與電容器串聯(lián)的電路中沒有電流，同支路的電阻相當(dāng)于導(dǎo)線，即電阻不起降壓的作用，但電容器兩端可能出現(xiàn)電勢差.電路中電流、電壓的變化可能會(huì)引起電容器的充、放電.若電容器兩端電壓升高，電容器將充電；若電壓降低，電容器將通過與它連接的電路放電.如果電容器與電源并聯(lián)，且電路中有電流通過，則電容器兩端的電壓不是電源電動(dòng)勢E，而是路端電壓U.(5)如果變化前后極板帶電的電性相同，那么通過每根引線的電荷量等于始、

2、末狀態(tài)電容器帶電荷量之差；如果變化前后極板帶電的電性改變，那么通過每根引線的電荷量等于始、末狀態(tài)電容器帶電荷量之和 二：典例精講1 電容器與滑動(dòng)變阻器的電路分析S,將滑動(dòng)變阻器滑片P向a端移動(dòng)一段距離，下列結(jié)論正確的是A.燈泡 L 變亮C.電容器 C 上的電荷量增多【答案】C【解析】將滑動(dòng)變阻器滑片P向2端移動(dòng)后，變阻器接入電路的電阻增大，根據(jù)閉合電路歐梅走律知，電 路中電流F變小，則電流表讀數(shù)變小，燈泡L變暗，故AB錯(cuò)誤。電容器。兩端的電壓 吃迅-眇計(jì)f 變小，其他量不變，則廝増丈，電容器匕上的電荷童増多，故C正確。變阻器接入電路的電阻増犬，外電路 總電阻増大，貝IK端電圧增犬，電壓表讀數(shù)變

3、犬，故D錯(cuò)誤心2 .電容與傳感器結(jié)合的電路分析典例 1 :在如圖所示的電路中，閉合電鍵D.電壓表讀數(shù)變小2典例 2 :如圖所示的電路中，R、忠 R 是固定電阻，R 是光敏電阻，其阻值隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而減小。當(dāng)開關(guān) S 閉合且沒有光照射時(shí)，電容器C不帶電。當(dāng)用強(qiáng)光照射F4且電路穩(wěn)定時(shí)，則與無光照射時(shí)比較A.電容器C的上極板帶正電B. 電容器C的下極板帶正電C. 通過 F4的電流變小，電源的路端電壓增大D. 通過 F4的電流變大，電源提供的總功率變小【答案】B【解析】當(dāng)幵關(guān)閉合且沒有光照射時(shí)，電容器上、下極板間的電勢相等，電勢差為覲用強(qiáng)光照射皿時(shí), 凡電阻變卜電踣的總電阻變卜干路中的電鮫大，踣端電

4、壓變小，C錯(cuò)誤$電源提供的總功率P=EIf可知，總功率變大，D錯(cuò)誤；凡電阻變小，脳、池的分壓比發(fā)生變化，局兩端的電壓變大上極扳的電勢 降低較大結(jié)果電容器下極板的電勢高于上根板的電勢下極板帶正電，A錯(cuò)誤，B正確。3 .電容器與二極管電路的分析典例 3:如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢E=6V,內(nèi)阻r=1Q,電阻R=3Q,F=6Q,電容器的電容 C=3.6 卩 F,二 極管 D具有單向?qū)щ娦蚤_始時(shí),開關(guān) S 閉合,S2斷開.(1)合上 S2,待電路穩(wěn)定以后，求電容器上電荷量變化了多少(2)合上 S2,待電路穩(wěn)定以后再斷開Si,求斷開 S 后流過 Ri的電荷量是多少.【答案】(1)減少 1.8X10-6

5、C (2) 9.6X10%【解析】(1)設(shè)開關(guān) S1閉合,S2斷開時(shí)，電容器兩端的電壓為U1,干路電流為11,根據(jù)閉合電路歐姆定律有U=l1R=4.5V.合上開關(guān) S2后,電容器電壓為 Ua,干路電流為12.根據(jù)閉合電路歐姆定律有3所以電容器上電荷量變化了Q=U-Ui）C=-1.8X10-6C.（或電容器上電荷量減少了 1.8X10-6C） （2）合上 S2后,電容器上電荷量為Q=C2=1.44X10- 5C斷開 S1后，R和 Ra 的電流與阻值成反比，故流過電阻的電荷量與阻值成反比（1）電路穩(wěn)定后，電容器兩極板間的電壓就等于該支路兩端的電壓。（2）當(dāng)電容器和電阻并聯(lián)后接入電路時(shí)，電容器兩極板

6、間的電壓與其并聯(lián)的電路兩端的電壓相等。（3）電路的電流、電壓變化時(shí)，將會(huì)引起電容器的充、放電，若果電容器兩端電壓升高，電容器將充電； 反之，電容器將放電。（4）電容器在直流電路中相當(dāng)于斷路，對電路沒有作用。（5）當(dāng)電容器與電阻串聯(lián)時(shí)，電阻兩端不分電壓。四提升專練1.在如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢為E、內(nèi)電阻為 r，C 為電容器，R）為定值電阻，R 為滑動(dòng)變阻器。開關(guān)閉合后，燈能正常發(fā)光，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向右移動(dòng)時(shí)，下列判斷正確的是1|A.路端電壓變小B.燈泡 L 將變亮C.電容器 C 的電量將減小D.電容器 C 的電量將增大【答案】D,流過電阻R的電荷量為2A,三總結(jié)提升4【解析】當(dāng)滑動(dòng)變阻

7、器的滑片向右移動(dòng)時(shí)，變阻器在路電阻增大，外電阻增大，電路中電流減小，路端電5壓增大，故 A 錯(cuò)誤電路中電流減小，燈L 變暗，故 B 錯(cuò)誤電容器的電壓等于路端電壓，可見其電壓是增大的，則由 Q=Cl 知，電容器 C 的電荷量將增大故 C 錯(cuò)誤，D 正確故選 D.S 閉合，電容器已經(jīng)充電?，F(xiàn)將S 斷開，則以下判斷正確的是（A.電容器將放電B.電容器將繼續(xù)充電C. 有瞬時(shí)電流通過 R3D. 電容器上的帶電荷量將增大【答案】BCD【解析】S岡合，電路穩(wěn)定時(shí)，電容器的電壓等于電阻旳兩端的電壓，小干電源的電動(dòng)勢；當(dāng)S斷開，電 路穩(wěn)定時(shí)電容器的電壓等于電源的電動(dòng)勢，可知電容器的電壓増大，由gj機(jī)其帶電量増加

8、，所嘆S斷幵后電容器將繼續(xù)充電，電阻&上有瞬間電洗通過.故A錯(cuò)誤，BCD正確故選BCD.3.如圖所示的電路中，E為電池，R、R2為可變電阻，R為定值電阻，C為平行板電容器閉合開關(guān) S 后，能使電 容器帶電荷量增加的方法是（A.增大R的阻值B.增大電容器兩極板間的距離C. 減小R的阻值D. 將電容器的兩極板錯(cuò)開些【答案】C【解析】 電容器與R串聯(lián)，改變R的阻值對電容器兩端電壓無影響，A 項(xiàng)錯(cuò)誤；增大電容器兩極板的距離和將電容器的兩極板錯(cuò)開些，電容C減小，電壓不變，帶電荷量減小，B、D 選項(xiàng)錯(cuò)誤；減小 R?可以增大R兩端電 壓，2.（多選）在如圖所示的電路中,6C 項(xiàng)正確.4.阻值相等的四

9、個(gè)電阻R、電容器C及電池E（內(nèi)阻可忽略）接成如圖所示的電路。保持S閉合，開關(guān) S2斷開且電流穩(wěn)定時(shí)，C所帶的電荷量為Q;閉合開關(guān) S2,電流再次穩(wěn)定后，C所帶的電荷量為Q。Q與Q的7比值為A. 5:3C. 1:2【答案】A【解析】電池E的內(nèi)阻可忽略不計(jì)，保持開關(guān)S1 閉合、S2 斷開且電流穩(wěn)定時(shí)，電容器的電壓為:閉合后，若環(huán)境溫度降低，則（）A.通過 Ri的電流變小B.C. RT兩端的電壓增大D.【答案】AC【解析】環(huán)境溫度降低，Rr阻值變大，電路的總電阻變大，總電流海小即通過Ri的電流變小，選項(xiàng)A正確亍踣端電壓變大，陶上的電壓滅卜則兔及&上的電壓變大，通過屁的電流變大，選項(xiàng)E錯(cuò)誤，C

10、正確,Ri上的電壓廊小，則電容器兩端電壓御小，電容器兩極板間的電場強(qiáng)度減小丿選項(xiàng)D錯(cuò)誤；故選AC6.（多選）如圖所示,直流電源、滑動(dòng)變阻器、平行板電容器與理想二極管（正向電阻為 0,反向電阻為 ）連 接,電源負(fù)極接地。開始時(shí)電容器不帶電，閉合開關(guān) S,穩(wěn)定后，一帶電油滴恰能靜止在電容器中 P 點(diǎn)。在開關(guān) S 保持接通的狀態(tài)下，下列說法正確的是（ ）5=存叫手再閉合開關(guān)S2時(shí)，電容器的電壓為:有：QI:Q2=U1: 12=5:3，故 A 正確，BCD 錯(cuò)誤。U2E2E- R 55R52，由Q=CU得：C相同，則5.（多選）如圖所示，電路中Rr 為熱敏電阻，R 和 R2為定值電阻。當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)

11、,RT阻值變小。開關(guān) S通過 R2的電流變小電容器兩極板間的電場強(qiáng)度不變D. 1:38A.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向上滑動(dòng)時(shí)，帶電油滴會(huì)向上運(yùn)動(dòng)B.當(dāng)電容器的上極板向上移動(dòng)時(shí)，帶電油滴會(huì)向下運(yùn)動(dòng)C. 斷開開關(guān) S,帶電油滴將向下運(yùn)動(dòng)D. 當(dāng)電容器的下極板向左移動(dòng)時(shí)，P 點(diǎn)的電勢會(huì)升高【答案】AD【解析】岡合開關(guān)E穩(wěn)定后，一帯電油滴恰能靜止在電容器中P點(diǎn)，則電場力與重力方向相反且呼二A：當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向上滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器的電阻變大電路中電流減小，電源的內(nèi)電壓減小，路端,電容器兩極間電場強(qiáng)度變?nèi)?，電場力大于重力，故帶電油滴?huì)向上運(yùn)動(dòng)*A正確畏當(dāng)電容器的上極板向上移動(dòng)時(shí)，電容器兩板間的距離増大，C

12、=電容器的電容減小2電4 說C容器兩極間的電壓増丈，但理想二極管具有單向?qū)щ娦?，故電容器不?huì)放電電荷量不變，又三,綜合d臥上三式可得：冋=空聖所臥當(dāng)電容器的上極板向上移動(dòng)時(shí)，電容器兩板間的電場強(qiáng)度不孌J帶電油滴仍靜止中故B錯(cuò)誤C:斷開開關(guān) S，理想二極管具有單向?qū)щ娦裕孰娙萜鞑粫?huì)放電，兩板間的電場強(qiáng)度不變，帶電油滴仍靜止。故 C 錯(cuò)誤勢為零，故 P 點(diǎn)的電勢會(huì)升高。D 正確7.（多選）如圖電路中，電源電動(dòng)勢為E、 內(nèi)阻為r，R0為定值電阻，電容器的電容為可變電阻R的阻值，電壓表示數(shù)的變化量為U電流表示數(shù)的變化量為I，則（）電壓増尢電容器兩端電壓増大,D:當(dāng)電容器的下極板向左移動(dòng)時(shí)，電容器兩極

13、板的正對面積變小，-S4 kdQ U二CU 變大，又E=U.dEh，又下極板接地電電容器的電容減小,電容器兩極間的電壓增大， 理想二極管具有單向?qū)щ娦?，故電容器不?huì)放電電荷量不變電容器兩板間的電場強(qiáng)度增大，設(shè)P 點(diǎn)到下極板距離為 h，則 P 與下極板間電勢差為C.閉合開關(guān)S,增大9B.電壓表示數(shù)變大，電流表示數(shù)變小C. 電阻R0兩端電壓減小，減小量為UD. 電容器的帶電量增大，增加量為CAU【答案】ABD【解析】根抿詡合電踣欣姆定律得U =由數(shù)學(xué)知識得知 故扎正確jAZ合開關(guān)S?増大可變電阻艮的阻值后，電路中電流減小即電流表示數(shù)減小，路端電壓增大，由欣磐定律分 析得知，電阻Ro兩端的電壓減小，

14、故R兩端的電壓増?zhí)欤措妷罕硎緮?shù)増大而它們的總電壓即路端電壓 増犬，所以電阻禺兩端的電壓減小量小于曲電容器兩極板間的電壓等于R兩端的電壓，可知電容器板 間電壓増大，帶電量増大，増?zhí)炝?CA,C錯(cuò)誤BD正確.8.電容器C、C2和可變電阻器R、R以及電源連接成如圖所示的電路當(dāng)R的滑動(dòng)觸頭在圖示位置時(shí),C、C2的電量相等.要使C的電量大于C2的電量，應(yīng)A.增大R2B.減小R2C. 將R的滑動(dòng)觸頭向A端移動(dòng)D. 將R的滑動(dòng)觸頭向B端移動(dòng)【答案】D【解析】由題意，當(dāng)變阻器R1 的滑動(dòng)觸頭在圖示位置時(shí)，C1、C2 的電量相等，貝 U cUh =QU2，要使C1 的電量大于C2 的電量，根據(jù)Q=CU可知，C

15、1 的電壓占 R1 兩端的總電壓的比例應(yīng)增大，根據(jù)閉合電路分析，10則有當(dāng)將R1 的滑動(dòng)觸頭向B端移動(dòng)時(shí)，C1 的電壓占 R1 兩端的總電壓的比例將增大，而R2 電阻的增大或減小，都不會(huì)導(dǎo)致C1 的電壓占 R1 兩端的總電壓的比例增大，故D正確，ABC錯(cuò)誤;故選 D.9.（多選）如圖所示的電路，R = F3= F4= F5= R,滑動(dòng)變阻器 F2的總電阻為 2R,其滑片 P 恰處在正中，電源 的內(nèi)阻不計(jì)，電鍵 S 閉合，單刀雙擲開關(guān) Sa 合在 a 端，此時(shí)平行板電容器 C 的帶電量為 Q 如果將 R2的觸 片滑到最右端A.電容器 C 的帶電量變?yōu)?2Q/3B.電容器 C 的帶電量將變?yōu)?Q/

16、3C. 再將 S 由 a 合向 b 端，將有向右的瞬時(shí)電流流過F4D. 將 S 由 a 合向 b 端后，通過電阻 F5的電量為 2Q/3【答案】AC【解析】試題分析：開關(guān)接&時(shí)， &斷幵R】與&串聯(lián)，電容器與電阻旳并聯(lián)故電容器兩端的電 壓等干Rj兩端的電壓7 = = 開關(guān)渭到右端時(shí)，旳兩端的電壓U= j 由gJ可知，-C = O.故后來的電fiO = 故A正確，B錯(cuò)誤,幵關(guān)勺由a合向b端時(shí)，電壓増尢 則電容器充電：員電荷由右向左流入電容器下極板；故有向右的電流W流過心 故c正確；將屍由總合向b端后，電壓孌為原來的2倍，故電容器兩端的電量0=虧；而電 容器的下極槻由原來的

17、正電變?yōu)閹ж?fù)電，故通過電阻&的電量吋Q +誣衛(wèi)5故0正確J故選：AU10.在如圖所示電路中，電源電動(dòng)勢為12 V,內(nèi)阻不計(jì)，各電阻阻值已在圖中標(biāo)出，開關(guān)是閉合的?，F(xiàn)將開關(guān)斷開， 測得通過電阻R3的電何量為 1.19X10-5C,則電容器的電容為()=50 IJJTj-IOCLis 卍 T 駕門1A. 1.753 FB. 4.25| -13 F11C. 5.953 FD. 2.483 F12【答案】A【解析】開關(guān)閉合時(shí)，電容器與K并聯(lián)，此時(shí)電路的結(jié)構(gòu)罡盡和盡先串聯(lián)再與盡并麻后與覽串聯(lián)，最后RR分電壓為 愛口一_E,代入數(shù)據(jù)得：4=6V，又耳和盡串聯(lián)，則盡兩端電壓為U產(chǎn)丁規(guī)-U芥,K也十艮

18、1十R勺代入數(shù)擔(dān)得:u嚴(yán)2礦、此時(shí)電容器兩端電壓為2V且下極板帶正電.；U2=4.8V，此時(shí)電容器兩端電壓為 4.8V 且下極板帶負(fù)電；開關(guān)斷開，測得通過電阻R3的電荷量為 1.19x1O-5C,則Q=CU1U2代入數(shù)據(jù)得:C =1.75 10F -1.75T故選 A11.如圖所示的電路中，R=3Q ,R2=6 Q ,R3=1.5 Q , C=20 卩 F.當(dāng)開關(guān) S 斷開時(shí)，電源所釋放的總功率為2 W;當(dāng)開關(guān) S 閉合時(shí)，電源所釋放的總功率為 4 W.求:(1)電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻.閉合 S 時(shí)，電源的輸出功率(3) S 斷開和閉合時(shí)，電容器所帶的電荷量各是多少【答案】(1) 4 V0.5Q(2) 3.5 W (3) 6X10-5C 0接在電源上：并聯(lián)部分電咀心=R*(K +&)耐十國+時(shí)盤戶 og又=1001,則并聯(lián)部開關(guān)斷開時(shí),R1和&與R4串聯(lián)，電容器的電壓等于&的電壓，則U2R2代入數(shù)據(jù)得:R R2民【解析】S 閉合時(shí)=2W，13解得E=4 V,r=0.5Q.s閉合時(shí)，外電踣總電阻(3) S斷開時(shí)UC=U2=3V0!=CLt=6 10*5CS閉合時(shí) 2 戶)。電12.如圖所示，電源電動(dòng)勢E=6 V,內(nèi)阻r=1Q，電阻R=2Q, R=3Q,R=7.5Q，電容器的電容C=4 卩 F,開關(guān)