推荐》专题8-8+含电容器的电路-2018年高三物理一轮总复习名师伴学

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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＝2 μF，电源电压为12 V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．－8×10－6 C B．4×10－6 C C．－4×10－6 C D．8×10－6 C ‎【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＝－4 V，φb＝－I3R3＝－8‎ ‎ V，得Uab＝φa－φb＝4 V，即电容器极板a带正电荷，电荷量Q＝CUab＝8×10－6 C，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＝11 Ω，r＝1 Ω，R2＝R3＝6 Ω，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∶3 B．Q1∶Q2＝3∶1‎ C．Q1∶Q2＝1∶5 D．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＝6 μF，C2＝3 μF，R1＝3 Ω，R2＝6 Ω，电源电动势E＝18 V，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2 A 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＝＝2 A，此时两电阻两端电压分别为U1＝IR1＝6 V、U2＝IR2＝12 V，则此时两电容器所带的电荷量分别为Q1′＝C1U1＝3.6×10－5 C、Q2′＝C2U2＝3.6×10－5 C，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＝6 μF，C2＝3 μF，R1＝3 Ω，R2＝6 Ω，电源电动势E＝18 V，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2 A 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＝6 V，内阻r＝1 Ω，外电路中电阻R1＝2 Ω，R2＝3 Ω，R3＝7.5 Ω，电容器的电容C＝4 μF。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】1.92×10－5 C ‎【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＝＝3 V，‎ 电容器两极板所带的电荷量为Q1＝CUC＝1.2×10－5 C，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＝＝3 Ω，U＝R＝4.5 V，‎ 由串联分压得电容器的电压UC′＝U1＝U＝1.8 V，‎ 电容器充电后的电荷量为Q2＝CUC′＝7.2×10－6 C，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 ‎＝1.92×10－5 C。‎ 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＝6 V，内阻r＝1 Ω，电阻R1＝3 Ω，R2＝6 Ω；电容器的电容C＝3.6 μF，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1.8×10－6 C (2)9.6×10－6 C ‎(2)合上S2后，设电容器上的电量为Q，则Q＝CU2＝1.44×10－5 C 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＝9.6×10－6 C 故断开S1后流过R1的电量是9.6×10－6 C。‎ 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．‎ ‎ ‎