含电容器电路的分析与计算

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含容电路和电路故障分析

含容电路和电路故障分析

含容电路和电路故障分析一、含电容电器的分析与计算方法在直流电路中,当电容器充、放电时,电路里有充、放电电流.一旦电路达到稳定状态,电容器在电路中就相当于一个阻值无限大(只考虑电容器是理想的不漏电的情况)的元件,在电容器处电路可看作是断路,简化电路时可去掉它.简化后若要求电容器所带电量时,可接在相应的位置上.分析和计算含有电容器的直流电路时,需注意以下几点:(1)电路稳定后,由于电容器所在支路无电流通过,所以在此支路中的电阻上无电压降,因此电容器两极间的电压就等于该支路两端的电压.(2)当电容器和电阻并联后接入电路时,电容器两极间的电压与其并联电阻两端的电压相等.(3)电路的电流、电压变化时,将会引起电容器的充(放)电.如果电容器两端电压升高,电容器将充电;如果电压降低,电容器将通过与它连接的电路放电.【例1】如图所示,电源电动势E =12V ,内阻r =1Ω,电阻R 1=3Ω,R 2=2Ω,R 3=5Ω,电容器的电容C 1=4μF ,C 2=1μF 。

求:(1)当S 闭合时间足够长时,C 1和C 2所带的电量各是多少?(2)然后把S 断开,S 断开后通过R 2的电量是多少?解:(1)当S 闭合时间足够长时,C 1两端的电压等于R 2两端的电压;C 2两端的电压等于路端电压 回路电流122E I A r R R ==++ C 1两端的电压U C1=U 2=IR 2=4VC 1的带电量为:Q 1=C 1U C1=4×10-6×4C =1.6×10-5CC 2两端的电压U C2=U =I (R 1+R 2)=10VC 2的带电量为:Q 2=C 2U C2=1×10-6×10C =1.0×10-5C(2)断开S 后,电容器C 1通过电阻R 2、R 3放电;电容器C 2通过电阻R 1、R 2、R 3放电,放电电流均流过R 2,且方向相同。

因此,通过R 2的电量为:Q =Q 1+Q 2=1.6×10-5C +1.0×10-5C =2.6×10-5C【例2】如图,已知源电动势E =12V ,内电阻不计。

2含电容器的电路分析1

2含电容器的电路分析1

含电容器的电路分析1
在教学中发现,学生对含有电容的直流电路问题,感到很头疼,一遇到计算题,就茫然失措。

分析其原因,是没有很好地理顺解题思路,那麽如何解决这类问题呢?对初学者,具体地说要做到“三能”:
一、能识电路图。

就是要识别电容器在直流电路中的连接形式(包括绘画等效电路图)。

如图1,电容与电阻串联接入电路;如图2,电容与电阻并联接入电路。

二、能牢记电容器的特点。

在直流电路中,电容器所起的作用相当于电键断开时的情况,即电容器起隔直流作用。

这样与电容器相连的那局部电阻不过作无电阻的导线处理,以方便于求电容器两极板间电势差。

三、能确定电容器两极板电势差。

只要能确定电容器每一极板对同一参考点(如电源负极)的电势高低,就能顺利确定两极板间电势差。

例1.如图3所示,当电键断开和闭合时,电容器C1电量变化______库仑。

例2.如图6所示,R1=6Ω,R2=3Ω,R3=4Ω,UAB=12V,C1=3μF,C2=1μF,则他们带电量分别为____C和____C。

例3.如图8所示,已知电源电动势为ε=12V,内电阻为r=1Ω,R1=3Ω,R2=2Ω,R3=5Ω,C1=4μF,C2=1μF,则C1带电量为____C,C2带电量为____C。

高中物理含电容器电路的分析方法学法指导

高中物理含电容器电路的分析方法学法指导

含电容器电路的分析方法山西 石有山一、连接方式1. 串接:如图1所示,R 和C 串接在电源两端,K 闭合,电路稳定后,R 相当于导线,C 上的电压大小等于电源电动势大小.2. 并接:如图2所示,R 和C 并接,C 上电压永远等于R 上的电压.3. 跨接:如图3所示,K 闭合,电路稳定后,两支路中有恒定电流,电容器两极板间电压等于跨接的两点间的电势差,即||U N M ϕ-ϕ=二、典型例题1. 静态分析:稳定状态下,电容器在直流电路中起阻断电流作用,电容器两极间存在电势差,电容器容纳一定的电量,并满足Q=CU .2. 动态分析:当直流电路中的电流和电势分布发生变化影响到电容器支路两端时,电容器的带电量将随之改变(在耐压范围内),即电容器发生充、放电现象,并满足△O=C △U . 例1、如图4电路中电源E=12V ,r=1Ω,定值电阻R 1=3Ω,R 2=2Ω,R 3=5Ω,C 1=4μF ,C 2=1μF ,当电路闭合且稳定后各电容器的带电量为多少?当K 断开时,通过R 1、R 2的电量各为多少?解析:静态分析:R 3相当于导线,C 2与R 1、R 2串联起来的部分并联,C 1和R 2并联.V 10)R R (I U ,V 4IR U ,A 2r R R E I 212C 21C 21=+====++= C 100.1U C Q ,C 101.6U C Q 52C 225C111--⨯==⨯==,且C 1的下极板,C 2的右极板带正电.动态分析:断开K 后,C 1通过R 3、R 2放电,C 2通过R 3、R 2和R 1放电,最后电压都为0,电容上电量也都为0.故通过R 2的电量为Q=Q 1+Q 2=2.6x10-5C ,通过R 1的电量为Q 2=C 100.15-⨯. 例2、如图5所示的电路中,电源电动势为E ,内阻不计,电容器的电容为C ,R 2=R 3=R 4=R 5=R ,R 1为滑动变阻器,其阻值可在0~2R 范围内变化,则当滑动头从最左端向最右端滑动的过程中,通过R 5的电量是多少?解析:动态分析:本题电容器的接法为跨接,且电阻R 1连续变化,C 上电压为连续变化,不妨设电源负极为零电势点.则有2E N =ϕ 当P 置于R 1的最左端时2E U ,E MN M ==ϕ 当P 置于R 1中间某位置时0U ,2E MN M ==ϕ 当P 置于R 1的最右端时6E U ,3E MN M -==ϕ 当滑动头P 从最左端向最右端滑动的过程中,电容器上下极板电势差改变为3E 22E 6E U =--=∆ 则通过R 5的电量CE 32U C Q =∆=∆。

原创1:含容电路的分析与计算

原创1:含容电路的分析与计算

由欧姆定律得通过R1的电流
E
10
I
A 1A
R1 R2 4 6
(2)S断开前,C两端电压U1=IR2=6 V C所带电量Q1=CU1=30×10-6×6 C=1.8×10-4 C 开关S断开稳定后,总电流为零, 电容器两端电压为E, 所带电量Q2=CE=30×10-6×10 C=3×10-4 C 通过R1的电量,即为电容器增加的电量 ΔQ=Q2-Q1=1.2×10-4 C. 答案:(1)1 A (2)1.2×10-4 C 规律总结:处于稳定状态时,电容器相当于断路,与之串联的电阻不
例1.如图所示,电路中E=10 V,R1=4 Ω,R2=6 Ω,C=30 μF.电 池内阻可忽略. (1)闭合开关S,求稳定后通过R1的电流. (2)然后将开关S断开,求这以后通过R1的总电量.
解析:(1)电路稳定后,电容器所在的支路上无电流通过,
因此R1与R2串联,C两端的电压即为R2两端的电压.
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 电键S,小球静止时受到悬线的拉力为F,下列关 于F的大小变化的判断正确的是( ) A.保持R2不变,缓慢增大R1时,F将变大 B.保持R1不变,缓慢增大R2时,F将变小 C.保持R1、R2不变,减小平行板MN的间距,F将变大 D.保持R1、R2不变,减小平行板MN的间距,F将变小
·R2=3 V.
Q=CU2=12×10-6 C,且a板带正电,b板带负电.
SQ闭′=合C,U1C=两7端.2×电1压0-即6 RC1.两且端a电板压带,负由电电,路b分板析带:正U电1=.R1
R1 R2
·r
E R外
·R外=1.8 V.
据此通过电流表电量ΔQ=Q+Q′=1.92×10-5 C. 答案:1.92×10-5 C

含电容器直流电路的分析与计算问题

含电容器直流电路的分析与计算问题

【 应用拓展】 如 图 3所 示 , 电源 电 动 势 E 一6 . 0 0 V, 内阻 忽 略 不 计 。电 阻 R 1 =2 . 4 KD, R 2 =4 . 8 K1 2 , 电容 器 C - -4 . 7 F 。 闭合 开 关 S , 待 电流稳定后 , 用 电压 表 测 R1 两端 电压 , 其 稳 定值为 1 . 5 0 V, ( 1 ) 该 电压 表 的 内阻 为 多 大 ? ( 2 ) 由于 电压 表 的 接 入 , 电容 器 所带 电荷 量 变 化 了多 少 ?
3 . 2 V,
故 电 容器 电 荷 量 Q— C U c: 3 0X 1 0 ×3 . 2 =9 . 6×
1 O一 C
( 3 ) 断开电源 , R - 与R z 并联 , 与R a 、 C构成 放 电 回路 , 故
通过 R 的 电荷 量 Q。 = =

=4 . 8 ×1 0 一 s c
路, 然后 利 用 欧姆 定 律 及 串联 的 特 点 建 立 方程 。 学生 的 问 题 大 多 不是 出在 电路 分 析 阶段 , 而 是 建 立 方程 阶 段 。 关键词 : 含 电容 器 , 直 流 电路 ; 分析 , 计 算
中 图分 类 号 : G6 3 3 . 7 文献标识码 : E 文章 编 号 : 1 0 0 6 —5 9 6 2 ( 2 0 1 3 ) O 1 一O 1 9 4 一O 1
考试
EXAM l N题
赵 建 刚 王均 英
( 山东 省莱 阳 市第 一 中学 山东 莱 阳 2 6 5 2 0 0 )
摘要 : 初 次接 触 电路 问 题 的 中学 生在 利 用 欧姆 定 律 和 串、 并 联 电路 的特 点进 行 定 性 分 析 和 定 量 计 算 时 , 往 往 觉得 很 ” 繁” 、 很” 乱” 、 很” 难” 。其 实 , 解 决 电路 问题 的 关键 在 于 掌握 思 路 和 方 法 : 一 般 是 先 对 电路 进 行 变 形 、 整 理, 组 成 简单的 串、 并联 电

专题:含有电容器的直流电路分析

专题:含有电容器的直流电路分析

专题:含有电容器的直流电路分析电容器是一个储存电能的元件。

在直流电路中,当电容器充放电时,电路里有充放电电流,一旦电路达到稳定状态,电容器在电路中就相当于一个阻值无限大(只考虑电容器是理想的不漏电的情况)的元件,在电容器处电路看做是断路,简化电路时可去掉它。

简化后若要求电容器所带电荷量时,可在相应的位置补上。

解决含电容器的直流电路问题的一般方法:(1)通过初末两个稳定的状态来了解中间不稳定的变化过程。

(2)只有当电容器充、放电时,电容器支路中才会有电流,当电路稳定时,电容器对电路的作用是断路。

(3)电路稳定时,与电容器串联的电阻为等势体,电容器的电压为与之并联的电阻两端的电压。

(4)在计算电容器的带电荷量变化时,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始末状态电容器电荷量之差;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始末状态电容器电荷量之和。

[典例1](2013·宁波模拟)如图1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()图1A.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[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所带的电量减小,C2所带的电量增加,选项C错误;减小R4,C1、C2两端电压都增大,C1、C2所带的电量都增加,选项D正确。

[答案]BD[典例2](2012·江西省重点中学联考)如图2所示电路中,4个电阻阻值均为R,电键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。

微专题65 含电容器电路分析问题-2025版高中物理微专题

微专题65  含电容器电路分析问题-2025版高中物理微专题

微专题65含电容器电路分析问题【核心考点提示】1.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.2.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.3.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.分析和计算含有电容器的直流电路时,关键是准确判断和求出电容器两端的电压,其具体方法是:(1)确定电容器和哪个电阻并联,该电阻两端电压即为电容器两端电压.(2)当电容器和某一电阻串联后接在某一电路两端时,此电路两端电压即为电容器两端电压.(3)当电容器与电源直接相连,则电容器两极板间电压即等于电源电动势.【微专题训练】(2016·全国卷Ⅱ,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Q 1;闭合开关S ,电流再次稳定后,C 所带的电荷量为Q 2。

Q 1与Q 2的比值为()A.25B.12C.35D.23【解析】S 断开时等效电路如图甲所示。

图甲电容器两端电压为U 1=E R +23R ×23R ×12=15E ;S 闭合时等效电路如图乙所示。

图乙电容器两端电压为U 2=E R +12R ×12R =13E ,由Q =CU 得Q 1Q 2=U 1U 2=35,故选项C 正确。

【答案】C【变式】(多选)如图所示,C 1=6μF ,C 2=3μF ,R 1=3Ω,R 2=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2AC .开关S 断开时C 1带的电荷量比开关S 闭合后C 1带的电荷量大D .不论开关S 断开还是闭合,C 1带的电荷量总比C 2带的电荷量大【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C 1>C 2,由Q =CU 知此时Q 1>Q 2.当S 闭合时,稳定状态下C 1与R 1并联,C 2与R 2并联,电路中电流I =E R 1+R 2=2A ,此时两电阻两端电压分别为U 1=IR 1=6V 、U 2=IR 2=12V ,则此时两电容器所带的电荷量分别为Q 1′=C 1U 1=3.6×10-5C 、Q 2′=C 2U 2=3.6×10-5C ,对电容器C 1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.【答案】BC【巩固习题】1.(2014·天津·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【解析】增大R1的阻值,稳定后电容器两板间的电压升高,带电油滴所受电场力增大,将向上运动,A错误.电路稳定后,电容器相当于断路,无电流通过电阻R2,故R2两端无电压,所以,增大R2的阻值,电容器两板间的电压不变,带电油滴仍处于静止状态,B正确.增大两板间的距离,两板间的电压不变,电场强度减小,带电油滴所受电场力减小,将向下运动,C错误.断开电键S后,两板间的电势差为0,带电油滴只受重力作用,将向下运动,D错误.【答案】B2.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【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.【答案】D3.在如图所示的电路中,R 1=11Ω,r =1Ω,R 2=R 3=6Ω,当开关S 闭合且电路稳定时,电容器C 带电荷量为Q 1;当开关S 断开且电路稳定时,电容器C 带电荷量为Q 2,则()A .Q 1∶Q 2=1∶3B .Q 1∶Q 2=3∶1C .Q 1∶Q 2=1∶5D .Q 1∶Q 2=5∶1【解析】当开关S 闭合时,电容器两端电压等于R 2两端的电压,U 2=ER 2R 1+R 2+r =E 3,Q 1=E 3C ;当开关S 断开时,电容器两端电压等于电源电动势,U =E ,Q 2=EC ,所以Q 1∶Q 2=1∶3,选项A 正确.【答案】A4.如图所示,E 为内阻不计的电源,MN 为同种材料制成的粗细均匀的长电阻丝,C 为电容器。

人教版必修三电流电路——含容电路动态分析

人教版必修三电流电路——含容电路动态分析

含容电路动态分析一、技巧1.含电容器的电路的分析和计算,要抓住电路稳定时电容器相当于断路.分析稳定状态的含容电路时可先把含有电容器的支路拆除,画出剩下电路等效电路图,之后把电容器接在相应位置。

2.如果变化前后极板带电的电性相同,那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量的差;如果变化前后极板带电的电性改变,那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量之和。

二、例题[例题1] 如下图所示,U=10V,电阻R1=3Ω,R2=2Ω,R3=5Ω,电容器的电容C1=4μF,C2=1μF,求:(1)若电路稳定后,C1、C2的带电量?(2)S断开以后通过R2的电量及R2中电流的方向?例题2:如图所示电路中,电源电动势E=10v,内电阻不计,电阻R1=14Ω,R2=6.0Ω,R3=2.0Ω,R4=8.0Ω,R5=10Ω,电容器的电容C=2μF,求:(1)电容器所带的电荷量Q。

并说明电容器哪个极板带正电.(2)若R2突然断路,将有多少电荷量ΔQ通过R5?例题3.如图所示的电路中,在A、B两点间接一电动势为4V,内电阻为1Ω的直流电源,电阻R1=R2=R=4Ω,电容器C的电容为30μF,电流表的内阻不计,求:三、习题1.如图所示,电源电动势E=10 V,内阻r=1 Ω,R1=3 Ω,R2=6 Ω,C=30 μF.,当闭合开关S,求(1)稳定后电容器所带的电量Q=?(2)开关S断开后通过R1的电荷量ΔQ=?2.在如图所示的电路中,电源电动势E=9V, R1=11Ω,r=1Ω,R2=R3=6Ω,当开关S闭合且电路稳定时,电容器C的带电荷量为Q1;当开关S断开且电路稳定时,电容器C的带电量为Q2,求Q1,Q2为多少库伦?开关S由闭合到断开后通过R1的电荷量ΔQ=?3.如图所示,已知电源电动势E=12V,内电阻r=1Ω,R1=3 Ω,R2=2Ω,R3=5Ω,C1=4µF, C2 =1µF ,求:(1)电键S闭合后,C1,C2所带电量?(2)电键S断开后通R2过的电量为多少?4.如图所示的电路中,已知电容C1=C2,电阻R1﹥R2,电源内阻可忽略不计,当开关S接通时,以下说法中正确的有()A.C1的电量增多,C2的电量减少B.C1的电量减少,C2的电量增多C.C1、C2的电量都减少D.C1、C2的电量都增多5.如图所示的电路中,E=10 V,R1=4 Ω,R2=6 Ω,电池内阻不计,C1=C2=30 μF.先闭合开关S,待电路稳定后再断开S,求断开S后通过电阻R1的电荷量.6.如图所示电路中R1=R2=R3=8Ω,电容器电容C=5 F,电源电动势E=6V,内阻不计,求电键S由稳定的闭合状态断开后流过R3的电荷量.7.如图所示电路,电源电动势E=12V,内阻r=1Ω。

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含电容器电路的分析与计算
电容器是一个储存电能的元件.在直流电路中,当电容器充放电时,电路里有充放电电流,一旦电路达到稳定状态,电容器在电路中就相当于一个阻值无限大(只考虑电容器是理想的不漏电的情况)的元件,在电容器处电路看作是断路,简化电路时可去掉它.简化后若要求电容器所带电荷量时,可在相应的位置补上.
分析和计算含有电容器的直流电路时,需注意以下几点:
(1)电路稳定后,由于电容器所在支路无电流通过.所以在此支路中的电阻上无电压降,因此电容器两极间的电压就等于该支路两端的电压.(2)当电容器和用电器并联后接入电路时,电容器两极间的电压与其并联用电器两端的电压相等.
(3)电路的电流、电压变化时,将会引起电容器的充(放)电.如果电容器两端电压升高,电容器将充电,如果电压降低,电容器将通过与它并联的电路放电.电容器两根引线上的电流方向总是相同的,所以要根据正极板电荷变化情况来判断电流方向。

⑷如果变化前后极板带电的电性相同,那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量的差;如果变化前后极板带电的电性改变,那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量之和。

含有电容器的电路解题方法
(1)先将含电容器的支路去掉(包括与它串在同一支路上的电阻),计算各部分的电流、电压值。

(2)电容器两极扳的电压,等于它所在支路两端点的电压。

(3)通过电容器的电压和电容可求出电容器充电电量。

(4)通过电容器的电压和平行板间距离可求出两扳间电场强度,再分析电场中带电粒子的运动。

例1:如图所示的电路,水平放置的平行板电容器中有一个带电液滴正好处于静止状态,现将滑动变阻器的滑片P向左移动,则()
A.电容器中的电场强度将增大
B.电容器上的电荷量将减少
C.电容器的电容将减小
D.液滴将向上运动
由题意可知,电容器与R2并联,根据闭合电路欧姆定律可确定随着滑片左移,电阻的变化,导致电压的变化,从而判定电阻R2的电压变化,
再根据可得,电容器的电量及由E=知两极间的电场强度如何变化.
【解析】
A、电容器两板间电压等于R2两端电压.当滑片P向左移动时,R2两端电压U减小,由E=知电容器中场强变小,A错误;
B、根据可得,电容器放电,电荷量减少,B项正确;
C、电容器的电容与U的变化无关,保持不变,C项错误.
D、带电液滴所受电场力变小,使液滴向下运动,D项错误;
故选:B
例2:在如图所示的电路中,电源两端A、B 间的电压恒定不变,开始时S断开,电容器上充有电荷.闭合S后,以下判断正确的是()
A.C1所带电量增大,C2所带电量减小
B.C1所带电量减小,C2所带电量增大
C.C1、C2所带电量均减小
D.C1、C2所带电量均增大
S断开时,外电路中没有电流,两电容器的电压都等于电源的电动势,S闭合后,两电容器的电压都小于电源的电动势,根据Q=CU分析电容器电量的变化.
【解析】
S断开时,外电路中没有电流,两电容器的电压都等于电源的电动势.S闭合后,两电阻串联,电容器C1的电压等于R1的电压,电容器C2的电压等于R2的电压,可知两电容器的电压都小于电源的电动势,根据Q=CU分析可知两电容器电量均减小.故C正确,ABD错误.
故选C
例3:如图所示的电路中,R1、R2、R3是固定电阻,R4是光敏电阻,其阻值随光照的强度增强而减小.当开关S闭合且没有光照射时,电容器C 不带电.当用强光照射R4且电路稳定时,则与无光照射时比较()
A.电容器C的上极板带正电
B.电容器C的下极板带正电
C.通过R4的电流变小,电源的路端电压增大
D.通过R4的电流变大,电源提供的总功率变小
电容在电路稳定时可看作开路,故由图可知,R1、R2串联后与R3、R4并联,当有光照射时,光敏电阻的阻值减小,由闭合电路欧姆定律可得出电路中总电流的变化及路端电压的变化,再分析外电路即可得出C两端电势的变化,从而得出电容器极板带电情况;同理也可得出各电阻上电流的变化.
【解析】
因有光照射时,光敏电阻的阻值减小,故总电阻减小;由闭合电路的欧姆定律可知,干路电路中电流增大,由E=U+Ir可知路端电压减小;
R1与R2支路中电阻不变,故该支路中的电流减小;则由并联电路的电流规律可知,另一支路中电流增大,即通过R2的电流减小,而通过R4的电流增大,故C、D错误;
当没有光照时,C不带电说明C所接两点电势相等,以电源正极为参考点,R1上的分压减小,而R3上的分压增大,故上极板所接处的电势低于下极板的电势,故下极板带正电;故A错误,B正确;
故选B.
例4:如图所示的电路中,两平行金属板A、B水平放置,极板长L=80cm,两板间的距离d=40cm.电源电动势E=40V,内电阻r=1Ω,电阻R=15Ω,闭合开关S,待电路稳定后,将一带负电的小球从B板左端且非常靠近B 板的位置以初速度v=4m/s水平向右射入两板间,该小球可视为质点.若小球带电量q=1×10-2C,质量为m=2×10-2kg,不考虑空气阻力,电路中电压表、电流表均是理想电表.若小球恰好从A板右边缘射出(g取10m/s2).求:
(1)滑动变阻器接入电路的阻值为多少?
(2)此时电流表、电压表的示数分别为多少?
(3)此时电源的输出功率是多少?
(1)小球进入电场中做类平抛运动,小球恰好从A板右边缘射出时,水平位移为L,竖直位移为d,根据运动学和牛顿第二定律结合可求出板间电压,再根据串联电路分压特点,求解滑动变阻器接入电路的阻值.
(2)根据闭合电路欧姆定律求解电路中电流,由欧姆定律求解路端电压,即可求得两电表的读数.
(3)电源的输出功率P=UI,U是路端电压,I是总电流.
【解析】
(1)小球进入电场中做类平抛运动,水平方向做匀速直线运动,竖直方向做匀加速运动,则有:
水平方向:L=vt
竖直方向:d=
由上两式得:a===20m/s2
又根据牛顿第二定律得:
a=
联立得:U==V=24V
根据串联电路的特点有:=
代入得:=
解得,滑动变阻器接入电路的阻值为 R′=24Ω
(2)根据闭合电路欧姆定律得电流表的示数为:
I==A=1A
电压表的示数为:
U=E-Ir=(40-1×1)V=39V
(3)此时电源的输出功率是 P=UI=39×1W=39W.
答:(1)滑动变阻器接入电路的阻值为24Ω.(2)此时电流表、电压表的示数分别为1A和39V.(3)此时电源的输出功率是39W.
每日一练解析
C为板间距离固定的电容器,电路连接如图所示,当滑动触头P向右缓慢滑动的过程中,下列说法中正确的是()
A.电容器C充电
B.电容器C放电
C.流过电流计G的电流方向为a→G→b
D.流过电流计G的电流方向为b→G→a
首先明确含电容器的支路等效为断路,且两端的电压为并联部分的电压相等;当滑动触头P向右缓慢滑动的过程中,该电路的总电阻不变,但
与电容器并联部分的电阻减少,即电容器两端的电压减少,根据C=可知,电容器极板电量减少,即放电;电容器右极板与电源负极相连,所以自由电子从a移动到b,故流过电流计G的电流方向为b→G→a.
【解析】
AB、含电容器的支路等效为断路,且两端的电压为并联部分的电压相等;当滑动触头P向右缓慢滑动的过程中,该电路的总电阻不变,但与电容
器并联部分的电阻减少,即电容器两端的电压减少,根据C=可知,电容器极板电量减少,即放电,故A错误,B正确.
CD、以上分析可知,电容器放电,且电容器右极板与电源负极相连,所以自由电子从a移动到b,电流的方向与电子的方向相反,故流过电流计G的电流方向为b→G→a,故C错误,D正确.
故选:BD.。

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