電能 能量守恒定律-高考物理一輪復(fù)習(xí)考點(diǎn)（原卷版）

考點(diǎn)29電路與電能一電能能量守恒定律

1.會(huì)使用多用電表。

2.理解閉合電路歐姆定律。會(huì)測量電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻。

新課程標(biāo)準(zhǔn)

3.能分析和解決家庭電路中的簡單問題，能將安全用電和節(jié)約用電的知識(shí)應(yīng)用于生活實(shí)

際。

1.命題分析：高考對(duì)本專題的考查，主要圍繞電路展開，涉及電路的計(jì)算、故障判斷和動(dòng)

態(tài)變化分析.

命題特點(diǎn)

2.趨勢分析：試題考法靈活多變，對(duì)實(shí)驗(yàn)綜合能力要求較高，學(xué)生應(yīng)予以高度重視，尤

其是對(duì)電路設(shè)計(jì)、聯(lián)系實(shí)際的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)及歐姆表的應(yīng)用.

生活實(shí)踐在日常生產(chǎn)生活和科技方面的主要試題情境有電表的原理與應(yīng)用等，涉及這類情境的

試題類題目往往考查純電阻電路和非純電阻電路的分析與計(jì)算、電路故障的分析與判斷等

情境學(xué)習(xí)探究學(xué)習(xí)探索類涉及的主要試題情境是電學(xué)實(shí)驗(yàn)問題，包括實(shí)驗(yàn)原理的創(chuàng)新、實(shí)驗(yàn)器材的

類

選擇、實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和實(shí)驗(yàn)誤差的分析等問題.

考向一電路的動(dòng)態(tài)分析

考向二電源的功率和效率

考向三對(duì)電源u-i圖線的理解和應(yīng)用

考向四含電容器和二極管電路的分析

考向;

考向一電路的動(dòng)態(tài)分析

、電源閉合電路的歐姆定律

1.電源

(1)電動(dòng)勢

①定義：非靜電力所做的功與所移動(dòng)的電荷量之比。

②計(jì)算：在數(shù)值上等于非靜電力把1C的正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移送到正極所做的功，E==

(2)內(nèi)阻：電源內(nèi)部也存在電阻，內(nèi)電路的電阻叫內(nèi)阻。

2.閉合電路的歐姆定律

(1)內(nèi)容：閉合電路的電流跟電源的電動(dòng)勢成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比。

(2)公式：1=言(只適用于純電阻電路)。

(3)其他表達(dá)形式

①電勢降落表達(dá)式：E=U外+U內(nèi)或E=U外+E。

②功率表達(dá)式：IE=IU+Fr。

3.路端電壓與負(fù)載的關(guān)系

(1)一般情況：U=IR=^-R=—當(dāng)R增大時(shí)，U增大。

R+1+-

?十R

(2)特殊情況

①當(dāng)外電路斷路時(shí)，1=0,U=Eo

②當(dāng)外電路短路時(shí)，I短=3U=0。

二、動(dòng)態(tài)電路

1.動(dòng)態(tài)電路的特點(diǎn)

斷開或閉合開關(guān)、滑動(dòng)變阻器的滑片移動(dòng)、電阻增大或減小，導(dǎo)致電路電壓、電流、功率等的變化。

2.判定總電阻變化情況的規(guī)律

(1)當(dāng)外電路的任何一個(gè)電阻增大(或減小)時(shí)，電路的總電阻一定增大(或減小)。

(2)若開關(guān)的通、斷使串聯(lián)的用電器增多時(shí)，電路的總電阻增大；若開關(guān)的通、斷使并聯(lián)的支路增多時(shí)，

電路的總電阻減小。

(3)在如圖甲所示分壓電路中，滑動(dòng)變阻器可視為由兩段電阻構(gòu)成，其中一段R并與用電器并聯(lián)，另一段

R申與并聯(lián)部分串聯(lián)。A、B兩端的總電阻與R串的變化趨勢一致。

(4)在一個(gè)定值電阻R和一個(gè)可變電阻Ro組成的如圖乙所示的電路中，若RoNR,則當(dāng)兩個(gè)并聯(lián)支路的

電阻值相等時(shí)，a、b兩端的總電阻最大；若Ro<R,則兩支路電阻值越接近，a、b間的總電阻越大。即“阻

差小，總阻大；阻差大，總阻小”。

3.電路動(dòng)態(tài)分析的兩種方法

并聯(lián)分流I一變化

程序法：電路結(jié)構(gòu)的變化的變化總的變化總的變化端的變化-固定支路

(1)-R-R—I—U串聯(lián)分壓U義?

支路。

(2)極限法：即因滑動(dòng)變阻器滑片滑動(dòng)引起的電路變化問題，可將滑動(dòng)變阻器的滑片分別滑至兩個(gè)極端去討

論。

(3)結(jié)論法——“串反并同”

①所謂“串反”，即某一電阻增大(或減小)時(shí)，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率

都將減小(或增大)。

②所謂“并同“，即某一電阻增大(或減小)時(shí)，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率

都將增大(或減小)。

三、電路故障分析

1.故障特點(diǎn)

(1)斷路特點(diǎn)：表現(xiàn)為路端電壓不為零而電流為零。

(2)短路特點(diǎn)：用電器或電阻發(fā)生短路，表現(xiàn)為有電流通過電路但用電器或電阻兩端電壓為零。

2.檢測方法

(1)電壓表檢測：如果電壓表示數(shù)為零，則說明可能在并聯(lián)路段之外有斷路，或并聯(lián)路段短路。

(2)電流表檢測：當(dāng)電路中接有電源時(shí)，可用電流表測量各部分電路上的電流，通過對(duì)電流值的分析，可以

確定故障的位置。在運(yùn)用電流表檢測時(shí)，一定要注意電流表的極性和量程。

(3)歐姆表檢測：當(dāng)測量值很大時(shí)，表示該處斷路；當(dāng)測量值很小或?yàn)榱銜r(shí)，表示該處短路。在運(yùn)用歐姆表

檢測時(shí)，被檢測元件應(yīng)從電路中拆下來。

(4)假設(shè)法：將整個(gè)電路劃分為若干部分，然后逐一假設(shè)某部分電路發(fā)生某種故障，運(yùn)用閉合電路或部分電

路的歐姆定律進(jìn)行推理。

【典例1](2022.貴州遵義調(diào)研)如圖所示電路，電源內(nèi)阻不可忽略，電表均為理想電表。開關(guān)S閉合后,

在滑動(dòng)變阻器Ro的滑動(dòng)端向下滑動(dòng)的過程中()

A.電壓表與電流表的示數(shù)都減小

B.電壓表與電流表的示數(shù)都增大

C.電壓表的示數(shù)增大，電流表的示數(shù)減小

D.電壓表的示數(shù)減小，電流表的示數(shù)增大

【答案】A

【解析】滑動(dòng)變阻器Ro的滑動(dòng)端向下滑動(dòng)時(shí)，Ro接入電路的有效電阻減小，R外減小，由1=8七可知I

R外十r

增大，由U內(nèi)=Ir可知U內(nèi)增大，由E=U內(nèi)+U外可知U外減小，故電壓表示數(shù)減小。由Ui=IRi可知U1增

TJ?一一…

大，由U外=111+112可知U2減小，由12=丁■可知電流表示數(shù)減小，故A項(xiàng)正確。

【典例2】如圖所示電路中,由于某處出現(xiàn)了故障，導(dǎo)致電路中的A、B兩燈變亮，C、D兩燈變暗，故障

的原因可能是()

A.R,短路B.R2斷路

C.R2短路D.R3短路

【答案】D

【解析】A燈在干路上，A燈變亮，說明電路中總電流變大，由閉合電路歐姆定律可知電路的外電阻減小,

這就說明電路中只會(huì)出現(xiàn)短路而不會(huì)出現(xiàn)斷路，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；因?yàn)槎搪凡糠值碾娮枳冃。謮鹤饔脺p小，

與其并聯(lián)的用電器兩端的電壓減小，C、D兩燈變暗，A、B兩燈變亮，這說明發(fā)生短路的電阻與C、D兩

燈是并聯(lián)的，而與A、B兩燈是串聯(lián)的。觀察電路中電阻的連接形式，只有R3短路符合條件，故選項(xiàng)A、

C錯(cuò)誤,D正確。

練習(xí)1、（多選）（2022?江蘇第一次調(diào)研）智能手機(jī)屏幕的光線過強(qiáng)會(huì)對(duì)眼睛有害，因此手機(jī)都有一項(xiàng)可以調(diào)節(jié)

屏幕亮度的功能，該功能既可以自動(dòng)調(diào)節(jié)，也可以手動(dòng)調(diào)節(jié)。某興趣小組為了模擬該功能，設(shè)計(jì)了如圖所

示的電路，已知光敏電阻的阻值隨光照的增強(qiáng)而減小。閉合開關(guān)，下列說法正確的是（）

A.僅光照變強(qiáng)，小燈泡變亮B.僅光照變?nèi)?，小燈泡變?/p>

C.僅將滑片向a端滑動(dòng)，小燈泡變亮D.僅將滑片向b端滑動(dòng)，小燈泡變亮

【答案】AC

【解析】僅光照變強(qiáng)，光敏電阻的阻值變小，則電路中總電阻變小，由閉合電路歐姆定律可知總電流

增大，燈泡的功率變大，燈泡變亮，A項(xiàng)正確；同理分析，僅光照變?nèi)?，燈泡變暗，B項(xiàng)錯(cuò)誤；僅將滑片向

a端滑動(dòng)，滑動(dòng)變阻器接入電路的有效阻值變小，則總電阻變小，總電流增大，燈泡的功率變大，燈泡變亮,

C項(xiàng)正確；同理分析，僅將滑片向b端滑動(dòng)，燈泡變暗，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

練習(xí)2、如圖所示電路，當(dāng)滑動(dòng)變阻器Ri的滑片向上滑動(dòng)時(shí)，下列說法正確的是（）

A.R2的功率增大B.R3兩端的電壓減小

C.電流表的示數(shù)變大D.Ri的電流增大

【答案】c

【解析】當(dāng)滑動(dòng)變阻器R1的滑片向上滑動(dòng)時(shí)，其接入電路的電阻增大，外電路總電阻增大，則干路電

流I減小，路端電壓U增大，R3兩端的電壓等于路端電壓，則R3兩端的電壓增大，通過R3的電流13增大,

通過R2的電流12=1—13,I減小，b增大，則L減小，故R2的功率減小，電壓U2也減??；Rl、R4的并聯(lián)電

壓u弁=u—U2,U增大，U2減小，則U并增大，故通過電流表的電流IA增大，電流表的示數(shù)變大，通過

Ri的電流Ii=l2—IA，L減小，IA增大，則L減小，故只有C正確。

【巧學(xué)妙記】

電路動(dòng)態(tài)分析的一般步驟

(1)弄清局部電路變化所引起的局部電路電阻的變化。

(2)根據(jù)局部電路電阻的變化，確定整個(gè)電路的外電阻如何變化。

II

E

(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律/總=冗07確定電路總電流如何變化。

II

⑷由〃內(nèi)確定電源內(nèi)電壓如何變化。

II

(5)由公￡一〃內(nèi)確定路端電壓如何變化。

II

(6)確定支路兩端的電壓及通過各支路的電流如何變化。

I______________________________________________________________________________________________I

，7考向二電源的功率和效率

一、電路中的功率

i.電源的總功率

(1)任意電路：P-=IE=IU外+IU內(nèi)=Ptti+P內(nèi)。

E2

(2)純電阻電路：P,a=I2(R+r)=^-^-o

2.電源內(nèi)部消耗的功率

P內(nèi)=I"r=IU內(nèi)=P,以-P出。

3.電源的輸出功率

(1)任意電路：P出=m=正一12r內(nèi)。

(2)純電阻電路：PfH=FR=(R+了2=(R—r)?°

-+4r

(3)純電阻電路中輸出功率隨R的變化關(guān)系

在純電阻外電路中，電源的輸出功率P出=I2R=3轉(zhuǎn)，作出P『R圖像，如圖所示。

oR\rR,R

由P出與外電阻R的關(guān)系圖像可知：

①當(dāng)R=I?時(shí)，電源的輸出功率最大，為Pm=f^

②當(dāng)R>r時(shí)，隨著R的增大輸出功率越來越小。

③當(dāng)R<r時(shí)，隨著R的增大輸出功率越來越大。

④當(dāng)P出<Pm時(shí)，每個(gè)輸出功率對(duì)應(yīng)兩個(gè)外電阻R1和R2,且R1R2=F。

【典例3】如圖甲所示電路中,R為電阻箱，電源的電動(dòng)勢為E,內(nèi)阻為r。圖乙為電源的輸出功率P

與電流表示數(shù)I的關(guān)系圖像，其中功率P0分別對(duì)應(yīng)電流L、12,外電阻Rl、R2O下列說法中正確的是（）

E

A.Ii+l2>T11+12=7

【答案】B

【解析】由閉合電路歐姆定律得U=E—Ir,則電源的輸出功率為P=UI=EI-R,故EL—Kr=EL一日

22

r,整理得L+L=￡E，A錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)電功率表達(dá)式P0=I隕=1孤2,且1=言E，則有：滯E了格=滯E不

R2,整理得）=於c、D錯(cuò)誤。

【典例4］如圖所示,已知電源的內(nèi)阻為r,外電路的固定電阻Ro=r,可變電阻Rx的總電阻為2r,在Rx

的滑動(dòng)觸頭從A端滑向B端的過程中（）

A.Rx消耗的功率變小B.電源輸出的功率減小

C.電源內(nèi)部消耗的功率減小D.Ro消耗的功率減小

【答案】A

【解析】當(dāng)外電阻與電源內(nèi)阻相等時(shí)電源的輸出功率最大；將Ro等效為電源的內(nèi)阻，則電源的等效內(nèi)

阻為2r,當(dāng)Rx的阻值為2r時(shí)，Rx消耗的功率最大；在Rx的滑動(dòng)觸頭從A端滑向B端的過程中，電阻Rx

從2r減小到零，則Rx消耗的功率變小，A正確。Rx的滑動(dòng)觸頭從A端滑向B端的過程中，外電路電阻從

3r減小到r,則電源的輸出功率逐漸變大，B錯(cuò)誤。Rx的滑動(dòng)觸頭從A端滑向B端的過程中，總電阻逐漸

減小，則電流逐漸變大，則根據(jù)P=PR可知，電源內(nèi)部消耗的功率以及Ro消耗的功率均變大，C、D錯(cuò)誤。

練習(xí)3、（2022?北京海淀區(qū)一模）如圖所示的電路中，已知電源電動(dòng)勢為E,內(nèi)阻為r。閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)

變阻器R的滑片的位置，可以改變外電路的電阻，電壓表的示數(shù)U、電流表的示數(shù)I、電源的總功率P都將

隨之改變。以下四幅圖中能正確反映P—I、P—U關(guān)系的是（）

【答案】Co

【解析】根據(jù)電源的總功率為P=IE可知P-I圖象是過原點(diǎn)傾斜的直線，A、B錯(cuò)誤；根據(jù)電源的總

F—ITp2n

功率為p=IE=1一E=?一^U，則P—U圖象是傾斜的直線，C正確，D錯(cuò)誤。

練習(xí)4、（多選）如圖所示，電源電動(dòng)勢E=6V,小燈泡L的規(guī)格為“3V0.9W”，開關(guān)S接1,當(dāng)滑動(dòng)變阻

器調(diào)到R=8Q時(shí)，小燈泡L正常發(fā)光，現(xiàn)將開關(guān)S接2,小燈泡L和電動(dòng)機(jī)M均正常工作，已知電動(dòng)機(jī)

的線圈電阻Ro=2Q。則（）

A.電源內(nèi)阻為2Q

B.電動(dòng)機(jī)正常工作的電壓為3V

C.電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率為0.54W,其效率為75%

D.電源的效率約為75%

【答案】AC

【解析】小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻RL=^=10。，流過小燈泡的電流1=黑=0.3A,當(dāng)開關(guān)S接1時(shí)，R

F額U額

E

總=亍=20。，電源內(nèi)阻r=R總一RL—R=2。，選項(xiàng)A正確；當(dāng)開關(guān)S接2時(shí)，燈泡正常發(fā)光，電路中的電

流與開關(guān)S接1時(shí)的電流相同，所以電動(dòng)機(jī)的正常工作電壓U機(jī)=E—I（RL+D=2.4V,選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電動(dòng)

機(jī)的輸入功率P入=U—=0.72W,而它的熱功率P熱=FRo=O」8W,則它輸出的機(jī)械功率P機(jī)出=P入一P熱

P機(jī)出054P出

=0.54W,電動(dòng)機(jī)的效率r|機(jī)=~^乜100%=力環(huán)xl00%=75%,選項(xiàng)C正確；電源的效率r)=-xl00%=

P入u.p總

(E—[])j

---缶---xl00%=90%,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

【巧學(xué)妙記】

閉合電路歐姆定律中功率的最值問題

II

(1)定值電阻的功率：P-fR

II

〃為定值電阻，9定只與電流有關(guān)系，當(dāng)A外最大時(shí)，/最小，戶定最小，當(dāng)斤外最小時(shí)，I\

II

?最大，尸定最大。

II

(2)電源的輸出功率：當(dāng)分外=下時(shí)，夕出最大，

??

(3)變化電阻的功率的最大值

利用等效思想，把除變化電阻之外的其他的定值電阻等效成電源的內(nèi)阻r',則變化電!

II

I阻的功率即為等效以后的電源的輸出功率，即當(dāng)A變=/時(shí)，產(chǎn)變有最大值。

II

考向三對(duì)電源u—i圖線的理解和應(yīng)用

電源的u-i圖像與電阻的u-i圖像比較

電源u-i圖像電阻u-i圖像

K.U

圖形

O

電源的路端電壓隨電路中電流的電阻兩端的電壓隨電阻中電流的

物理意義

變化關(guān)系變化關(guān)系

與縱軸交點(diǎn)表示電源電動(dòng)勢E,與過坐標(biāo)原點(diǎn)，表示電流為零時(shí)電

截距

橫軸交點(diǎn)表示電源短路電流?阻兩端的電壓為零

坐標(biāo)U、I的乘積表示電源的輸出功率表示電阻消耗的功率

表示外電阻的大小，不同點(diǎn)對(duì)應(yīng)表示電阻的大小，每一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的

坐標(biāo)U、I的比值

的外電阻大小不同比值均等大

斜率的絕對(duì)值電源內(nèi)阻r電阻大小

嫗J_(2022?北京西城區(qū)統(tǒng)一測試)如圖所示的U-I圖象中，直線A為電源的路端電壓與電流的關(guān)系

圖線，直線B、C分別是電阻Ri、R2的電壓與電流的關(guān)系圖線。若將這兩個(gè)電阻分別直接與該電源連接成

閉合電路，貝!1（）

A.兩個(gè)電阻的電功率相等

B.Ri接在電源上時(shí)，電源的輸出功率較大

C.R2接在電源上時(shí)，電源內(nèi)阻的熱功率較大

D.兩種情況下，電源中非靜電力做功的功率相等

【答案】B

【解析】由兩圖線的交點(diǎn)讀出，Ri接在電源上時(shí)Ui=O.5Uo,h=O.5Io，電源的輸出輸出功率Pi=UiL

3

=0.25Uolo-R2接在電源上時(shí)電壓U2=O.75UO,通過R2的電流I2=O.25IO,則電源的輸出功率P2=U212=^

U0I0，所以Ri接在電源上時(shí)，電源的輸出功率較大，故B正確，A錯(cuò)誤；由題圖可知，電源接Ri時(shí)電路中

的電流大，所以電源內(nèi)阻的熱功率較大，故C錯(cuò)誤；電源非靜電力做功的功率為P=IE,所以電流大的，非

靜電力做功的功率大，故D錯(cuò)誤。

【典例6】（2021/月湖南普高校招生適應(yīng)性考試,4）有四個(gè)電源甲、乙、丙、丁，其路端電壓U與電流I

的關(guān)系圖象分別如圖7（a）、（b）、（c）、（d）所示。將一個(gè)6Q的定值電阻分別與每個(gè)電源的兩極相接，使定值

電阻消耗功率最大的電源是（）

A.甲電源B.乙電源

C.丙電源D.T電源

【答案】D

F

【解析】U-I圖象的斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻,由題圖知丁電源內(nèi)阻r最小，再由P=（3r）2.R知，r

越小，定值電阻消耗的功率越大，故選D。

練習(xí)5、（多選）兩位同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室中利用如圖（a）所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向某一

方向移動(dòng)時(shí)，一位同學(xué)記錄電流表A和電壓表Vi的測量數(shù)據(jù)，另一位同學(xué)記錄電流表A和電壓表V2的測

量數(shù)據(jù)。兩位同學(xué)根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)描繪出如圖（b）所示的兩條U-I圖線，則圖像中兩圖線的交點(diǎn)表示的物理

意義是（）

圖（a）

A.滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P滑到了最右端

B.電源的輸出功率最大

C.定值電阻Ro消耗的功率為0.5W

D.電源的效率達(dá)到最大值

【答案】BC

【解析】由題圖可知，電源電動(dòng)勢E=1.5V,內(nèi)阻r=lQ,在交點(diǎn)位置有R+Ro=9=2Q,&=牛=

2。，則R=0,滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P滑到了最左端，A項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)電路中外電阻等于電源內(nèi)阻時(shí)，電

源的輸出功率最大，但Ro>r,故改變滑動(dòng)變阻器的阻值時(shí)無法使電路中外電阻等于電源內(nèi)阻，此時(shí)外電阻

EI—12r

越接近電源內(nèi)阻，電源的輸出功率越大，B項(xiàng)正確；Po=U2l=O.5W,C項(xiàng)正確；電源的效率i］=一，

tsi

電流越小，電源的效率越大，可見滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P滑到最右端時(shí)電源的效率最大，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

練習(xí)6、［2020?北京市朝陽區(qū)4月測試（A）］如圖7所示的電路中，R為定值電阻，R?為滑動(dòng)變阻器，各電表

均為理想電表。在a、b兩點(diǎn)間接入一個(gè)內(nèi)阻不可忽略的電源后，調(diào)節(jié)R2。關(guān)于電壓表Vi、V2的示數(shù)隨電

流表A示數(shù)變化的圖像，下列說法正確的是（）

A.只有圖①是合理的B.只有圖②是合理的

C.只有圖③是合理的D.圖①、③是合理的

【答案】C

【解析】設(shè)電源電動(dòng)勢為E,內(nèi)阻為r,根據(jù)串聯(lián)電路分壓原理得

E=Ir+l(Ri+R2)=I(r+Ri)+U2

Ui=IRi

整理得—(Ri+r)l+E

Ui=RiI

根據(jù)U—I圖像得ki=Ri

k2=—(Ri+r)

可得電壓表U2的u—I圖像的斜率絕對(duì)值大于U1的u—I圖像的斜率，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確。

【巧學(xué)妙記】

(1)電源小/圖線的縱坐標(biāo)〃若不從零開始，則橫軸的截距小于短路電流，求電源內(nèi)!

?

AU

I阻不時(shí)可以用r=I/7I求解。

?

(2)對(duì)于燈泡等非線性元件的閉合電路問題，只能根據(jù)小/圖像計(jì)算。電源和元件的!

II

I小/圖線的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)該電源與該元件組成回路時(shí)該元件的工作電壓和工作電流。

考向四含電容器和二極管電路的分析

一、含電容器電路

1.電路簡化

在恒定的直流電路中，把電容器所在的支路視為斷路，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。

2.電容器的電壓

(1)電容器兩端的電壓等于與之并聯(lián)的電阻兩端的電壓。

(2)電容器所在的支路中沒有電流，與之串聯(lián)的電阻無電壓，相當(dāng)于導(dǎo)線。

3.電容器的電荷量及變化

(1)利用Q=CU計(jì)算電容器初、末狀態(tài)所帶的電荷量Qi和Q2O

(2)如果變化前后極板帶電的電性相同，通過所連導(dǎo)線的電荷量為|Qi—Qzl0

(3)如果變化前后極板帶電的電性相反，通過所連導(dǎo)線的電荷量為Q1+Q2。

3、含電容器電路動(dòng)態(tài)變化

(1)電路穩(wěn)定后，由于電容器所在支路無電流通過，所以在此支路上的電阻無電壓降，因此電容器兩極板間

的電壓就等于該支路兩端的電壓。在電路穩(wěn)定后，與電容器串聯(lián)的電阻中無電流通過，與電容器串聯(lián)的電

阻阻值變化，不影響電路中其他電表示數(shù)和燈泡亮度。

(2)電路中的電流、電壓變化時(shí)，將會(huì)引起電容器的充、放電。如果電容器兩端電壓升高，電容器將充電，

所帶電荷量增大；如果電容器兩端電壓降低，電容器將通過與它連接的電路放電，所帶電荷量減小。

二、含二極管的直流電路

(1)二極管具有單向?qū)щ娦裕?dāng)給二極管加上正向電壓時(shí)，二極管電阻很小，處于導(dǎo)通狀態(tài)；當(dāng)給二極管加

上反向電壓時(shí)，二極管電阻很大，處于截止?fàn)顟B(tài)。

(2)在含有二極管的電路中，二極管起到了開關(guān)作用。

【典例7】(多選)在如圖所示的電路中,電源的負(fù)極接地，其電動(dòng)勢為E、內(nèi)電阻為r,Ri、R2為定值

電阻，R3為滑動(dòng)變阻器，C為電容器，A、V分別為理想電流表和電壓表。在滑動(dòng)變阻器的滑片P自a端向

b端滑動(dòng)的過程中，下列說法正確的是()

扁二

A.電壓表示數(shù)減小B.電流表示數(shù)增大

C.電容器C所帶電荷量增多D.a點(diǎn)的電勢降低

【答案】BD

【解析】滑片P由a端向b端滑動(dòng)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值減小，則電路總電阻減小，總電流增大，

電阻Ri兩端電壓增大，電壓表V示數(shù)變大，A項(xiàng)錯(cuò)誤；電阻R2兩端的電壓U2=E—I總(Ri+r),I總增大，

則U2減小，12=稱，故L減小，電流表A的示數(shù)IA=I總一L，故IA增大，B項(xiàng)正確；由于電容器兩端的電

K2

壓Uc=U2,故Uc減小，由Q=CUc知電容器所帶電荷量Q減少，C項(xiàng)錯(cuò)誤；Uab=「a—<Pb=<Pa=U2,故q)a

降低，D項(xiàng)正確。

【典例8】(多選)在如圖所示的電路中,電源電動(dòng)勢為E,內(nèi)阻為r,D為理想二極管(具有單向?qū)ㄗ饔?，

Ri為定值電阻，C為電容器，電壓表和電流表均為理想電表，Si、S2均斷開，則下列說法正確的是()

A.僅閉合Si，將滑動(dòng)變阻器的滑片向右移，電壓表、電流表示數(shù)均變大

B.僅閉合Si，將滑動(dòng)變阻器的滑片向右移，電容器的帶電荷量不變

C.先閉合S1，將滑動(dòng)變阻器的滑片向右移，再閉合S2，電容器有放電現(xiàn)象

D.同時(shí)閉合Si、S2,將滑動(dòng)變阻器的滑片向右移，定值電阻Ri兩端的電壓增大

【答案】BC

【解析】僅閉合Si,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向右移時(shí)，R2的有效阻值減小，故電路中總電阻減小，總電

流增大，路端電壓減小，即電壓表示數(shù)減小，電流表示數(shù)增大，因電容器與二極管串聯(lián)，二極管不能反向

導(dǎo)通，電容器不能放電，故電容器的帶電荷量不變，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；先閉合Si，將滑動(dòng)變阻器的

滑片向右移，再閉合S2,電容器與R2形成閉合回路，電容器兩端電壓減小，故電容器所帶的電荷量減小，

電容器對(duì)外放電，故C項(xiàng)正確；同時(shí)閉合Si、S2,二極管與Ri并聯(lián)，而二極管具有單向?qū)ㄗ饔?，故此時(shí)

Ri被短接，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。

練習(xí)7、（2022?河南省頂尖名校4月聯(lián)考）如圖9所示，電源電動(dòng)勢為E,內(nèi)阻為r。電路中的R2、R3分別為

總阻值一定的滑動(dòng)變阻器，Ro為定值電阻，Ri為光敏電阻（其電阻隨光照強(qiáng)度增大而減?。．?dāng)開關(guān)S閉合

時(shí)，電容器中一帶電微粒恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說法中正確的是（）

A.只逐漸增大Ri的光照強(qiáng)度，電阻Ro消耗的電功率變大，電阻R3中有向上的電流

B.只調(diào)節(jié)電阻R3的滑動(dòng)端P2向上端移動(dòng)時(shí)，電源消耗的功率變大，電阻R3中有向上的電流

C.只調(diào)節(jié)電阻R2的滑動(dòng)端P1向下端移動(dòng)時(shí)，電壓表示數(shù)變大，帶電微粒向下運(yùn)動(dòng)

D.若斷開開關(guān)S,電容器所帶電荷量變大，帶電微粒向上運(yùn)動(dòng)

【答案】A

【解析】逐漸增大Ri的光照強(qiáng)度，Ri的電阻減小，回路總電阻減小，回路總電流增大，根據(jù)P=UI=I2R

可知Ro上消耗的電功率變大，同時(shí)，R2上端電阻兩端電壓也增大，則電容器兩端電壓增大，根據(jù)C=§可

知電荷量增加，則R3中有向上的電流，故A正確；恒定電路中電容器所在支路相當(dāng)于斷路，滑動(dòng)R3的滑

片不改變電路通電情況，不會(huì)發(fā)生任何變化，故B錯(cuò)誤；調(diào)節(jié)R2的滑動(dòng)端向下移動(dòng)時(shí)，回路總電阻不發(fā)生

變化，電壓表測的路端電壓也不發(fā)生變化，示數(shù)不變，但是電容器兩端分得的電壓增大，電場強(qiáng)度增大，

電場力大于重力，帶電微粒向上運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤；若斷開開關(guān)S,則電容器在與R2、R3組成的電路中放電,

電荷量減少，電壓減小，電場力減小，帶電微粒向下運(yùn)動(dòng)，故D錯(cuò)誤。

練習(xí)8、如圖所示的電路中，Ri、R2、R3為阻值相同的電阻，C為電容器，電源的電動(dòng)勢為E,內(nèi)阻為

r。先將開關(guān)S閉合，電路穩(wěn)定后，流過電源的電流為L,電源的效率為％,電容器的帶電量為Qi；再將S

斷開，電路穩(wěn)定后，流過電源的電流為L，電源的效率為“，電容器的帶電量為Q2,則下列說法正確的是（）

A.11<2B.T|1>T|2

C.Q1>Q2D.S斷開后，通過電阻R3的電荷量為Q1+Q2

【答案】D

【解析】設(shè)三個(gè)相同電阻的阻值均為R,開關(guān)S閉合時(shí)，電路如圖1,通過電源的電流L=-^一；S

r+火

斷開時(shí)，電路如圖2,通過電源的電流12=二既，所以11乂2,A錯(cuò)誤。開關(guān)S閉合時(shí)，電源效率巾=胃=

I?十2R1匕L

3R

R;S斷開時(shí)，電源效率”=詈=磷;=』p所以中012,B錯(cuò)誤。開關(guān)S閉合時(shí)，電容

2,

§R+r-1R+.

F1F1

器兩端的電壓等于電阻R］兩端的電壓，則Uci=-^—x/R,電容器的帶電量Qi=CUci=C—=

r+/r+產(chǎn)

CT^XR；S斷開時(shí)，電容器兩端的電壓等于電阻R2兩端的電壓，則Uc2=-^mR，電容器的帶電量Q2

jrIZK1十ZK

F

=CUc2=C三方R,分析可得QI<Q2,C錯(cuò)誤。開關(guān)S閉合后，給電容器充電，電容器下極板帶正電，上極

板帶負(fù)電，電容器充電電量為Qi；S斷開后，電容器首先放電，通過R3的電荷量為Qi，然后再給電容器充

電，電容器上極板帶正電，下極板帶負(fù)電，充電電量為Q2,則流過R3的電荷量為Q1+Q2,D正確。

用R2R,R2

TAT

L如圖所示為兩電源的U-I圖像，則下列說法正確的是（）

A.電源①的電動(dòng)勢和內(nèi)阻均比電源②小

B.當(dāng)外接相同的電阻時(shí)，兩電源的輸出功率可能相等

C.當(dāng)外接同樣的電阻時(shí)，兩電源的效率可能相等

D.不論外接多大的相同電阻，電源①的輸出功率總比電源②的輸出功率大

2.（多選）如圖所示，電路中定值電阻R的阻值大于電源內(nèi)阻r的阻值，開關(guān)S閉合，將滑動(dòng)變阻器滑片向下

滑動(dòng)，理想電壓表Vi、V2、V3的示數(shù)變化量的絕對(duì)值分別為AUi、AU2、AU3,理想電流表示數(shù)變化量的絕

對(duì)值為AL下列說法正確的是（）

A.理想電壓表V2的示數(shù)增大B.AU3>AUI>AU2

C.電源的輸出功率減小D.AU3與AI的比值不變

3.（多選）（2022?廣東四校聯(lián)考）如圖所示，內(nèi)阻為r、電動(dòng)勢為E的電源，與燈泡L、電阻R以及電容器C連

接成電路，開始時(shí)開關(guān)S斷開，則開關(guān)閉合電路穩(wěn)定后，與開始時(shí)相比（）

A.電容器上電荷量增大

B.燈泡L變暗

C.電源效率減小

D.電源內(nèi)阻的熱功率增大

4.（2022?安徽安慶市期末質(zhì)量監(jiān)測）某一電源的路端電壓與電流的關(guān)系和電阻Ri、Rz的電壓與電流的關(guān)系

圖如圖6所示。用此電源和電阻Ri、R2組成電路。Ri、R2可以同時(shí)接入電路，也可以單獨(dú)接入電路。為使

電源輸出功率最大，可采用的接法是（）

A.將Ri單獨(dú)接到電源兩端

B.將Ri、R?并聯(lián)后接到電源兩端

C.將Ri、R?串聯(lián)后接到電源兩端

D.將R2單獨(dú)接到電源兩端

5.（2022?湖北省開學(xué)摸底）如圖所示的電路中，電阻R=2。。電路中的電壓表內(nèi)阻非常大，斷開S后，電壓

表的讀數(shù)為3V；閉合S后，電壓表的讀數(shù)為2V,則電源的內(nèi)阻「為（）

RS

A.1QB.2QC.3QD.40——~/--------

6.在如圖所示的U-I圖像中，直線I為某一電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖像，直線n為某一電阻R的伏

安特性曲線。用該電源與電阻R組成閉合電路。由圖像判斷錯(cuò)誤的是（）

46//A

A.電源的電動(dòng)勢為3V,內(nèi)阻為0.5。

B.電阻R的阻值為1。

C.電源的效率為80%

D.電源的輸出功率為4W

7.（2022?北京通州區(qū)一模）如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢為E,內(nèi)阻為r,Ro為定值電阻，R為滑動(dòng)變阻器

（最大阻值大于Ro+r）。閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)R的阻值，使電路中的電流為I,下列說法正確的是（）

A.此時(shí)電源的輸出功率為EI

B.此時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值R=f—Ro

C.滑動(dòng)變阻器R的觸頭從左向右滑動(dòng)的過程中，路端電壓逐漸增大

D.調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的阻值，當(dāng)R=Ro+r時(shí)滑動(dòng)變阻器消耗的電功率最大

8.如圖所示電路中，電源電動(dòng)勢為E,內(nèi)阻為r,Ri為定值電阻，R為滑動(dòng)變阻器?，F(xiàn)閉合開關(guān)S,滑動(dòng)變

阻器R的滑動(dòng)觸頭P從M端向N端滑動(dòng)時(shí)，則電路中連接的電壓表及電流表示數(shù)的變化情況分別是（）

A.先變大后變?。灰恢弊兇?/p>

B.先變小后變大；一直變小

C.先變大后變?。幌茸冃『笞兇?/p>

D.先變小后變大；先變大后變小

9.如圖a所示電路中，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的觸頭從一端滑到另一端的過程中，兩電壓表的讀數(shù)隨電流表讀數(shù)

的變化情況如圖b所示。不考慮電表對(duì)電路的影響，貝1（）

3.4

3.0

1.0

0

0.2

圖b

A.定值電阻Ro為2。

B.電源內(nèi)阻r為10。

C.電源電動(dòng)勢E為3.4V

D.定值電阻Ro的最大電功率為0.9W

模

1.（多選）（2022.江蘇揚(yáng)州市5月調(diào)研）如圖1所示的電路，Ri為定值電阻，R2為熱敏電阻（溫度升高，電阻減

?。娫吹碾妱?dòng)勢為E,內(nèi)阻為r。閉合開關(guān)，當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，下列說法正確的有（）

A.電壓表示數(shù)增大B.電流表示數(shù)減小

C.有電流向下流過A點(diǎn)D.電壓表和電流表示數(shù)變化量之比保持不變

2.如圖所示，直線A是電源的路端電壓和電流的關(guān)系圖線，直線B、C分別是電阻Ri、R2的兩端電壓與電

流的關(guān)系圖線，若將這兩個(gè)電阻分別接到這個(gè)電源上，貝1（）

U/B

04A

A.Ri接在電源上時(shí)，電源的效率高B.R2接在電源上時(shí)，電源的效率高

C.Ri接在電源上時(shí)，電源的輸出功率大D.電源的輸出功率一樣大

3.如圖所示，S閉合后，兩個(gè)燈泡均發(fā)光，但過一段時(shí)間之后兩燈都熄滅，電流表的示數(shù)為零。用電壓表

測L?兩端電壓，電壓表的示數(shù)近似于電源電壓，該電路的故障可能是（）

A.電流表壞了或未接好

B.L2的燈絲燒斷或燈座與燈泡沒接觸

C.Li和L2的燈絲都被燒斷

D.Li的燈絲被燒斷或沒接好

4.（2022?湖南省郴州市高三上第二次質(zhì)檢）如圖所示，電源的電動(dòng)勢為E,內(nèi)阻為r,Ri為定值電阻，R?為光

敏電阻（光照強(qiáng)度增加，電阻減小），C為電容器，L為小燈泡，電表均為理想電表。閉合開關(guān)S后，若增大

照射光強(qiáng)度，貝1（）

A.電壓表的示數(shù)減小B.電源的輸出功率減小

C.電容器上的電荷量增加D.兩表示數(shù)變化量的比值"不變

5.（多選）某同學(xué)按如圖電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，電壓表內(nèi)阻看成無限大，電流表內(nèi)阻看成零。實(shí)驗(yàn)中由于電路發(fā)生故

障，發(fā)現(xiàn)兩電壓表示數(shù)相同了（但不為零），若這種情況的發(fā)生是由用電器引起的，則可能的故障原因是（）

A.R3短路B.RP短路C.R3斷路D.R2斷路

6.（多選）在如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢為E,內(nèi)阻為r,Ri、R2、R3為定值電阻，C為電容器，開關(guān)

Si、S2閉合，斷開開關(guān)$2后（）

A.電流表示數(shù)減小B.電壓表示數(shù)減小

C.有短暫電流通過電阻R3D.電容器下極板帶負(fù)電

7.（多選）如圖，電路中閉合開關(guān)S后，燈泡Li和L2均正常發(fā)光。由于某種原因L2的燈絲突然燒斷，其

余用電器均未損壞。電路再次穩(wěn)定后，下列說法正確的是（）

A.電流表示數(shù)變大B.電容器C所帶電荷量不變

C.電源的輸出功率一定變大D.電源的工作效率一定變大

8.（多選）某同學(xué)在研究微型直流電動(dòng)機(jī)的性能時(shí)，采用如圖4所示的實(shí)驗(yàn)電路。閉合開關(guān)，并調(diào)節(jié)滑動(dòng)變

阻器R的阻值，使電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)電流表和電壓表的示數(shù)分別為L和Ui。重新調(diào)節(jié)R的阻值，使電動(dòng)

機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)電流表和電壓表的示數(shù)分別為L和U2。貝1|（）

A.這臺(tái)電動(dòng)機(jī)的線圈電阻為黃

B.這臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)線圈的發(fā)熱功率為Uili

C.這臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的輸出功率為U2I2—I年

D.這個(gè)電源的內(nèi)阻為半千

9.（多選）如圖所示，圖中直線①表示某電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖線，圖中曲線②表示該電源的輸出功

率與電流的關(guān)系圖線，則下列說法正確的是（）

A.電源的電動(dòng)勢為50V

B.電源的內(nèi)阻為于Q

C.電流為2.5A時(shí)，外電路的電阻為15。

D.輸出功率為120W時(shí)，輸出電壓是30V

10.[2022?河南省九師聯(lián)盟模擬（二）]如圖8所示的電路中，AB和CD為兩個(gè)水平放置的平行板電容器，AB

板間有一點(diǎn)P,閉合開關(guān)S,待電路穩(wěn)定后將開關(guān)斷開?，F(xiàn)