专题88 含电容器的电路高三物理一轮总复习名.docx
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专题88 含电容器的电路高三物理一轮总复习名.docx
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专题88含电容器的电路高三物理一轮总复习名
课前预习●自我检测
1、(多选)在如图所示的电路,电源的内阻为r,现闭合开关S,将滑片P向左移动一段距离后,下列结论正确的是( )
A.灯泡L变亮
B.电压表读数变小
C.电流表读数变小
D.电容器C上的电荷量增加
【答案】CD
2、在如图所示的电路中,电容器的电容C=2μF,电源电压为12V且恒定不变,R1∶R2∶R3∶R4=1∶2∶6∶3,则电容器极板a所带电荷量为( )
A.-8×10-6CB.4×10-6C
C.-4×10-6CD.8×10-6C
【答案】 D
【解析】 设R1、R2、R3、R4的电阻分别为R、2R、6R、3R.电路稳定后,电容器所在支路无电流,左右两个支路构成并联电路,其中R1和R2支路中电流I1=
=
,R3和R4支路中电流I3=
=
,令电源正极的电势φ=0,则φa=-I1R1=-4V,φb=-I3R3=-8V,得Uab=φa-φb=4V,即电容器极板a带正电荷,电荷量Q=CUab=8×10-6C,D正确.
3.如图所示,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( ).
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
【答案】 B
课堂讲练●典例分析
考点一电容器电荷量的计算
【典例1】在如图所示的电路中,R1=11Ω,r=1Ω,R2=R3=6Ω,当开关S闭合且电路稳定时,电容器C带电荷量为Q1;当开关S断开且电路稳定时,电容器C带电荷量为Q2,则( )
A.Q1∶Q2=1∶3B.Q1∶Q2=3∶1
C.Q1∶Q2=1∶5D.Q1∶Q2=5∶1
【答案】 A
【反思总结】
1.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.
2.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.
3.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.
【跟踪短训】
1.(多选)如图所示,C1=6μF,C2=3μF,R1=3Ω,R2=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2A
C.开关S断开时C1带的电荷量比开关S闭合后C1带的电荷量大
D.不论开关S断开还是闭合,C1带的电荷量总比C2带的电荷量大
【答案】 BC
【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C1>C2,由Q=CU知此时Q1>Q2.当S闭合时,稳定状态下C1与R1并联,C2与R2并联,电路中电流I=
=2A,此时两电阻两端电压分别为U1=IR1=6V、U2=IR2=12V,则此时两电容器所带的电荷量分别为Q1′=C1U1=3.6×10-5C、Q2′=C2U2=3.6×10-5C,对电容器C1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.
考点二电容器中的平衡问题
【典例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
【答案】 B
【跟踪短训】
2.如图所示,C为两极板水平放置的平行板电容器,闭合开关S,当滑动变阻器R1、R2的滑片处于各自的中点位置时,悬在电容器C两极板间的带电尘埃P恰好处于静止状态.要使尘埃P向下加速运动,下列方法中可行的是( )
A.将R1的滑片向左移动B.将R2的滑片向左移动
C.将R2的滑片向右移动D.将闭合的开关S断开
【答案】 B
考点三含容电路的动态分析
【典例3】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
【答案】 D
【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.
【跟踪短训】
3.(多选)在如图所示的电路中,电源的内阻为r,现闭合开关S,将滑片P向左移动一段距离后,下列结论正确的是( )
A.灯泡L变亮B.电压表读数变小
C.电流表读数变小D.电容器C上的电荷量增大
【答案】 CD
课后巩固●课时作业
基础巩固
1.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.
B.
C.
D.
【解析】 电路中四个电阻阻值相等,开关S断开时,外电路的连接等效为图1,由于不计电池的内阻,设每个定值电阻的阻值为R,根据串、并联电路的特点可知,电容器两端的电压为U1=
×
E=
E;当开关S闭合后,外电路的连接等效为图2,则电容器两端的电压为U2=
E=
E,由Q=CU可知,
=
=
,C项正确.
【答案】 C
2.(多选)如图所示,C1=6μF,C2=3μF,R1=3Ω,R2=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2A
C.开关S断开时C1带的电荷量比开关S闭合后C1带的电荷量大
D.不论开关S断开还是闭合,C1带的电荷量总比C2带的电荷量大
【答案】 BC
3.(多选)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所带的电量都增加
B.增大R2,C1、C2所带的电量都增加
C.增大R3,C1、C2所带的电量都增加
D.减小R4,C1、C2所带的电量都增加
【答案】BD
4.如图所示,电源电动势E=6V,内阻r=1Ω,外电路中电阻R1=2Ω,R2=3Ω,R3=7.5Ω,电容器的电容C=4μF。
开始时开关S断开,从开关合上到电路稳定的过程中,通过电流表的电荷量是多少?
【答案】1.92×10-5C
【解析】开关S断开时,电容器并联在电阻R2两端;开关S闭合后,电容器并联在电阻R1两端。
开关S断开时,由串联分压得电容器的电压UC=U2=
=3V,
电容器两极板所带的电荷量为Q1=CUC=1.2×10-5C,其上极板带正电,下极板带负电。
开关S闭合后,外电路的总电阻和路端电压分别为R=
=3Ω,U=
R=4.5V,
由串联分压得电容器的电压UC′=U1=
U=1.8V,
电容器充电后的电荷量为Q2=CUC′=7.2×10-6C,其上极板带负电,下极板带正电,
故开关由断开到闭合后电路稳定的过程中,通过电流表的电荷量为ΔQ=Q1+Q2=1.92×10-5C。
综合应用
5.如图所示电路中,4个电阻阻值均为R,开关S闭合时,有质量为m、带电量为q的小球静止于水平放置的平行板电容器的正中间。
现断开开关S,则下列说法不正确的是( )
A.小球带负电
B.断开开关后电容器的带电量减小
C.断开开关后带电小球向下运动
D.断开开关后带电小球向上运动
【答案】D
【解析】 带电量为q的小球静止于水平放置的平行板电容器的正中间,说明所受电场力向上,小球带负电,选项A正确;断开开关后电容器两端电压减小,电容器的带电量减小,带电小球所受电场力减小,带电小球向下运动,选项B、C正确,D错误。
6.(多选)如图所示,M、N是两块水平放置的平行金属板,R0为定值电阻,R1和R2为可变电阻,开关S闭合。
质量为m的带正电荷的微粒从P点以水平速度v0射入金属板间,沿曲线打在N板上的O点。
若经下列调整后,微粒仍从P点以水平速度v0射入,则关于微粒打在N板上的位置说法正确的是( )
A.保持开关S闭合,增大R1,粒子打在O点左侧
B.保持开关S闭合,增大R2,粒子打在O点左侧
C.断开开关S,M极板稍微上移,粒子打在O点右侧
D.断开开关S,N极板稍微下移,粒子打在O点右侧
【答案】AD
7.如图所示的电路中,电源的电动势E=6V,内阻r=1Ω,电阻R1=3Ω,R2=6Ω;电容器的电容C=3.6μF,二极管D具有单向导电性,开始时,开关S1闭合,S2断开;
(1)合上S2,待电路稳定后,求电容器C上电量变化了多少?
(2)合上S2,待电路稳定后再断开S1后流过R1的电量是多少?
【答案】
(1)电容器的电量减少了1.8×10-6C
(2)9.6×10-6C
(2)合上S2后,设电容器上的电量为Q,则Q=CU2=1.44×10-5C
断开S1后,R1和R2的电流与阻值成反比,因而流过的电量与阻值也成反比,故流过R1的电量Q1=
Q=9.6×10-6C
故断开S1后流过R1的电量是9.6×10-6C。
拔高专练
8.(多选)如图所示,D是一只理想二极管,水平放置的平行板电容器AB内部原有带电微粒P处于静止状态.下列措施下,关于P的运动情况说法正确的是( )
A.保持S闭合,增大A、B板间距离,P仍静止
B.保持S闭合,减小A、B板间距离,P向上运动
C.断开S后,增大A、B板间距离,P向下运动
D.断开S后,减小A、B板间距离,P仍静止
【答案】 ABD
9.如图所示,A和B为竖直放置的平行金属板,在两极板间用绝缘线悬挂一带电小球.开始时开关S闭合且滑动变阻器的滑动触头P在a处,此时绝缘线向右偏离竖直方向,电源的内阻不能忽略,则下列判断正确的是( )
A.小球带负电
B.当滑动触头从a向b滑动时,绝缘线的偏角θ变大
C.当滑动触头从a向b滑动时,电流表中有电流,方向从上向下
D.当滑动触头停在b处时,电源的输出功率一定大于滑动触头在a处时电源的输出功率
【答案】C
【解析】根据电路图可知φA>φB,A、B间电场强度方向水平向右,小球受电场力方向也向右,故小球带正电,A错误.当滑动触头从a向b滑动时,R1两端电压减小,板间场强减小,绝缘线的偏角变小,所以B错误.当极板间电压减小时,由Q=CU可知Q减小,电容器放电,电流表中有电流,方向从上向下,所以C正确.由于电源的内阻与外电阻的关系不确定,所以无法判断电源的输出功率变化情况,D错误.
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