专题95 含电容电路解析版 3年高考2年模拟1年原创备战高考精品系列Word格式文档下载.docx
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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.2/5B.1/2
C.3/5D.2/3
【参考答案】C
设每个电阻的阻值为R,电池电动势为E,开关S断开且电流稳定时,其等效电路如图1所示。
电路总电阻为R+2R/3=5R/3,干路电流为I=E÷
5R/3=3E/5R,根据电流分流规律,上侧两电阻串联中电流为I/3=E/5R。
取电池负极为零电势,则电容器上侧极板电势为E/5.电容器两极板电压为E/5,C所带的电荷量为Q1=CE/5。
闭合开关S,电流再次稳定后,其等效电路如图2所示。
电路总电阻为R+R/2=3R/2,干路电流为I=E÷
3R/2=2E/3R,根据电流分流规律,右侧电阻中电流为I/2=E/3R。
取电池负极为零电势,则电容器上侧极板电势为E/3.电容器两极板电压为E/3,C所带的电荷量为Q2=CE/3。
Q1与Q2的比值为:
Q1∶Q2=CE/5∶CE/3=3∶5,选项C正确。
3.(2019年4月浙江选考)下列器件中是电容器的是()
A.
B.
C.
D.
【参考答案】B
【名师解析】A是滑动变阻器;
B是电容器;
C是电阻箱;
D是定值电阻;
故选B.
【2年模拟再现】
1.(2019湖南长沙一模)阻值相等的四个电阻、电容为C的电容器及电动势为E、内阻可以忽略的电池连接成如图所示电路.开始时,开关S断开且电流稳定,然后闭合开关S,电流再次稳定.闭合开关前后电容器所带的电荷量()
A.增加
B.增加
C.增加
D.减少
【参考答案】B。
【名师解析】由已知条件及电容定义式C=
可得:
Q1=U1C,Q2=U2C.
S断开时等效电路如图甲所示。
U1=
·
E×
=
E;
S闭合时等效电路如图乙所示,
U2=
E=
E.
∴Q1=
,Q2=
ΔQ=Q2-Q1=
,故选项B正确
2.(2019江苏泰州期末)如图所示电路中,合上开关S后,电压表和电流表的读数分别为U、I,定值电阻R2消耗的功率为P,电容器所带的电荷量为Q,两电表均为理想电表.当滑动变阻器的滑片向右移动时,下列有关物理量之间变化关系图象正确的是( )
A
B
C
D
【参考答案】BD
【名师解析】当滑动变阻器的滑片向右移动时,滑动变阻器接入电路中的电阻减小,由闭合电路欧姆定律,E=I(r+R1+R2),电流表读数I增大,电压表读数U减小,定值电阻R2消耗的功率P增大,
3.(2019南京六校联考)如图所示,电源电动势E=9V,内电阻r=4.5Ω,变阻器R1的最大电阻Rm=5.0Ω,R2=1.5Ω,R3=R4=1000Ω,平行板电容器C的两金属板水平放置,在开关S与a接触且当电路稳定时,电源恰好有最大的输出功率,在平板电容器正中央引入一带电微粒,也恰能静止,那么()
A.在题设条件下,R1接入电路的阻值为3Ω,电源的输出功率为4.5W
B.引入的微粒带负电,当开关与a断开但未与b接触时,微粒将向下运动
C.在题设条件下,R1的阻值增大时,R2两端的电压增大
D.在题设条件下,当开关接向b后,流过R3的电流方向为d→c
【参考答案】.AD
【名师解析】在开关S与a接触且当电路稳定时,电源恰好有最大的输出功率,根据电源输出功率最大的条件,R1+R2=r=4.5Ω,解得R1=3Ω,电源的输出功率为P=
=4.5W,选项A正确;
在开关S与a接触且当电路稳定时,电源输出电流I=E/(R1+R2+r)=1A,电容器两端电压UC=IR1=3V,上极板带正电,在平板电容器正中央引入一带电微粒,也恰能静止,微粒所受电场力竖直向上,微粒带负电。
当开关与a断开但未与b接触时,电容器带电荷量不变,微粒所受电场力不变,微粒仍能静止,选项B错误;
在题设条件下,R1的阻值增大时,电流减小,R2两端的电压减小,选项C错误;
在题设条件下,当开关接向b后,电容器通过R4放电,流过R3的电流方向为d→c,选项D正确。
4.(2018高考成都一诊)如图所示的电路中,电源电动势E=4V,内阻r=1Ω,,定值电阻R0=1Ω,,R为滑动变阻器,电容器的电容C=40μF。
闭合开关S,下列说法中正确的是
A.将R的阻值调至2Ω时,电容器的电荷量为8×
10-5C
B.将R的阻值调至2Ω时,滑动变阻器的功率为最大值
C.将R的阻值调至2Ω时,电源的输出功率为最大值
D.在R的滑动触头P由左向右移动的过程中,电容器的电荷量增加
【参考答案】.AB
【命题意图】本题考查含电容器电路、直流电路动态分析、闭合电路欧姆定律、电容公式、电源输出电功率最大的条件及其相关的知识点。
【解题思路】将R的阻值调至2Ω时,由闭合电路欧姆定律,可计算出滑动变阻器中电流I=
=
A=1A,电容器两端电压U=IR=2V,电容器的电荷量Q=CU=40×
10-6×
2C=8×
10-5C,选项A正确;
把定值电阻R0看作电源内阻的一部分,根据电源输出功率最大的条件,将R的阻值调至2Ω时,外电阻R等于定值电阻和内阻之和,滑动变阻器的功率为最大值,选项B正确;
将R的阻值调至2Ω时,定值电阻和滑动变阻器相对于电池来说,是外电阻,大于电池内阻,电源的输出功率不是最大值,选项C错误;
在R的滑动触头P由左向右移动的过程中,滑动变阻器接入电路中的电阻值逐渐减小,电容器两端电压逐渐减小,根据公式Q=CU可知,电容器的电荷量逐渐减小,选项D错误。
5.(2018山东济宁二模).如图所示,理想二极管、平行板电容器、电源组成闭合电路,带电液滴P置于水平放置的平行板电容器的正中间,且处于静止状态,平行板电容器的B板接地。
若将极板A向上移动少许,下列说法中正确的是
A.电容器的电容增大B.A、B间的电压增大
C.液滴将向上运动D.液滴的电势能不变
【参考答案】.BD
【名师解析】若将极板A向上移动少许,两极板之间的距离增大,根据平行板电容器的电容决定式,电容器的电容减小,选项A错误;
由于电路中串联了理想二极管,二极管具有单向导电性,两极板上带电荷量不变,两极板之间的电场强度不变,若将极板A向上移动少许,两极板之间的距离增大,由U=Ed可知,A、B间的电压增大,选项B正确;
由于两极板之间的电场强度不变,液滴仍处于静止状态,液滴的电势能不变,选项C错误D正确。
6.(2018北京20中三模)图甲是观察电容器放电的电路。
先将开关S与1端相连,电源向电容器充电,然后把开关S掷向2端,电容器通过电阻R放电,传感器将电流信息传入计算机,在屏幕上显示出电流随时间变化的I-t曲线如图乙所示。
则下列判断正确的是
A.随着放电过程的进行,该电容器的电容逐渐减小
B.根据I-t曲线可估算出该电容器的电容大小
C.电容器充电过程的I-t曲线电流应该随时间的增加而增大
D.根据I-t曲线可估算出电容器在整个放电过程中释放的电荷量
【参考答案】D
【名师解析】电容器的电容由电容器本身的特性决定,与板间的电荷量无关,因此在放电过程中,该电容器的电容不变.选项A错误;
I-t图线与时间轴围成的面积表示电荷量,可估算出电容器在整个放电过程中释放的电荷量,但由于电容器电压的变化量无法估算,由C=△Q/△U知,不能估算出该电容器的电容大小.选项B错误D正确.电容器充电过程的I-t曲线电流应该随时间的增加而减小,充电完毕,充电电流为零,选项C错误.
预测考点一:
含电容电路
1(2019年1月湖北黄冈市调研)如图所示的电路中,R1、R2、R3均为可变电阻,平行板电容器C的上下极板水平。
当开关S1和S2处于闭合状态时,一带电液滴在电容器极板间恰好处于静止状态。
下列选项中能使带电液滴向下运动的是()
A..保持开关S1和S2闭合,仅增大R1的阻值
B.保持开关S1和S2闭合,仅减小R2的阻值
C.保持开关S1和S2闭合,仅减小R3的阻值
D.同时断开开关S1和S2,仅使电容器C下极板向上平移一小段距离
【参考答案】AC
【名师解析】当开关S1和S2处于闭合状态时,一带电液滴在电容器极板间恰好处于静止状态,说明带电液滴所受电场力方向竖直向上,大小等于液滴的重力。
保持开关S1和S2闭合,仅增大R1的阻值,电容器两极板之间电压U降低,带电液滴所受电场力F=qU/d减小,带电液滴向下运动,选项A正确;
保持开关S1和S2闭合,仅减小R2的阻值,电容器两极板之间电压U不变,带电液滴所受电场力F不变,不能使带电液滴向下运动,选项B错误;
保持开关S1和S2闭合,仅减小R3的阻值,电容器两极板之间电压U降低,带电液滴所受电场力F=qU/d减小,带电液滴向下运动,选项C正确;
同时断开开关S1和S2,电容器带电荷量不变,仅使电容器C下极板向上平移一小段距离,电容器之间的电场强度不变,带电液滴所受电场力不变,不能使带电液滴向下运动,选项D错误。
2.(2019河南实验中学质检)如图所示电路中,闭合开关S,灯泡L1和L2均正常发光,由于某种原因灯泡L2灯丝突然烧断,其余用电器均不会损坏,则下列结论正确的是()
A.电流表读数变大,电压表读数变小
B.灯泡L1变亮
C.电容器C上电荷量减小
D.电源的的输出功率可能变大
【参考答案】D
【名师解析】由于某种原因灯泡L2灯丝突然烧断,外电路总电阻增大,电源输出电流减小,电流表读数变小,电源路端电压增大,电压表读数增大,灯泡L1中电流减小,灯泡L1变暗,选项AB错误;
电容器C两端电压增大,电容器C上电荷量增大,选项C错误;
电源输出电功率P=UI可能增大,选项D正确。
3.(2018·
江苏省南通市高三调研)如图1所示,电源电动势E=12V,内阻r=1.0Ω,电阻R1=4.0Ω,R2=7.5Ω,R3=5.0Ω,电容器的电容C=10μF,闭合开关S,电路达到稳定后电容器的电荷量为( )
A.4.5×
10-5CB.6.0×
10-5C
C.7.5×
10-5CD.1.2×
10-4C
【名师解析】 闭合开关S,R1和R3串联,电容器的电压等于R3的电压:
U=
×
12V=6.0V,电容器上所带的电荷量Q=CU=10×
10-6×
6.0C=6.0×
10-5C,故选项B正确。
4.(2019广州联考)阻值均为R的四个电阻、电容为C的电容器及电动势为E的电源(不计内阻)连接成如图所示的电路。
开关K闭合且电路稳定时,以下说法正确的是()
A.电容器两板间电压为
B.电容器极板上的电荷量为
C.减小电容器两极板正对面积,极板上的电荷量减小
D.减小电容器两极板间的距离,稳定后两板间电压比原来的更小
.【参考答案】C
【名师解析】开关K闭合且电路稳定时,外电路等效为三个电阻串联,电容器两板间电压为U=
,选项A错误。
由C=Q/U,可得电容器极板上的电荷量为Q=CU=
,选项B错误。
减小电容器两极板正对面积,电容C减小,极板上的电荷量Q=CU减小,选项C正确。
减小电容器两极板间的距离,只是改变了电容器电容,不影响稳定后两板间的电压,选项D错误。
5.(多选)(百校联盟2018年高考名师猜题保温金卷物理试题)如图所示电路中电源电动势为E,内阻为r,开关s闭合后,平行金属板中的带电液滴处于静止状态,电流表和电压表均为理想电表,当滑动变阻器滑片P向b端滑动过程中,下列说法正确的是()
A.R3的功率变大
B.电压表、电流表示数都变大
C.减小平行板间距则液滴一定向下移动
D.电容器C所带电量减少,液滴向下加速运动
【参考答案】BD
【名师解析】此闭合电路的外电路由R1、R2、R3构成,R2与R3并联后再与R1串联,电容器两端的电压与R3两端电压相等,现将滑片向b端滑动,R2接入电路的电阻减小,外电路总电阻减小,外电路电压减小,总电流变大,则定值电阻R1上的电压增大,电压表示数变大,R3两端电压减小,R3功率变小,电流表示数变大,选项A错误,B正确;
平行板间电压减小,减小平行板间距时,板间电场可能不变,选项C错误;
电容器两端的电压减小,所带电荷量减少,电容器极板间的场强减小,液滴受到的电场力减小,液滴向下加速运动,选项D正确.
6.(2018云南昭通五校联考)(多选)如图所示,当电路里滑动变阻器R2的滑动触头P向下滑动时( )
A.电容器C两端的电压增大
B.电容器C两极板间的电场强度增大
C.电压表的读数减小
D.R1消耗的功率增大
【参考答案】AB
【名师解析】P下滑时R2接入电路的电阻增大,总电阻增大,总电流减小,R1消耗的功率减小,故D错误.内电压减小,外电压增大,电压表的读数增大,故C错误.电容器两端的电压增大,两极板间的电场强度增大,A、B选项正确.
【1年仿真原创】
1.如图所示,R1、R2、R3、R4均为可变电阻,C1、C2均为电容器,电源的电动势为E,内阻r≠0.若改变四个电阻中的一个阻值,则( )
A.减小R1,C1、C2所带的电荷量都增加
B.增大R2,C1、C2所带的电荷量都增加
C.增大R3,C1、C2所带的电荷量都增加
D.减小R4,C1、C2所带的电荷量都增加
【名师解析】R1上没有电流流过,R1是等势体,故减小R1,C1两端电压不变,C2两端电压不变,C1、C2所带的电荷量都不变,选项A错误;
增大R2,C1、C2两端电压都增大,C1、C2所带的电荷量都增加,选项B正确;
增大R3,C1两端电压减小,C2两端电压增大,C1所带的电荷量减小,C2所带的电荷量增加,选项C错误;
减小R4,C1、C2两端电压都增大,C1、C2所带的电荷量都增加,选项D正确.
2.如图所示,I为电流表示数,U为电压表示数,P为定值电阻R2消耗的功率,Q为电容器C所带的电荷量,W为电源通过电荷量q时电源做的功。
当变阻器滑动触头向右缓慢滑动过程中,下列图象能正确反映各物理量关系的是( )
【名师解析】变阻器滑动触头向右缓慢滑动过程中,接入电路的电阻减小,电路中电流增大,R2消耗的功率为P=I2R,P∝I2,故A正确;
电容器C的电压UC=E-I(R2+r),电荷量Q=CUC=C[E-I(R2+r)],则
=-C(R2+r),保持不变,则Q-I图象是向下倾斜的直线,故B正确;
电压表示数U=E-Ir,U-I图象应是向下倾斜的直线,故C错误;
电源通过电荷量q时电源做的功W=qE,E是电源的电动势,则W-I是过原点的直线,故D错误。
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