2014高考物理得分关键题增值增分特训电容器和直流电路的动态分析Word版含解析

电容器和直流电路的动态分析(限时：45分钟)一、单项选择题1．(2013·安徽·19)用图1所示的电路可以测量电阻的阻值．图中Rx是待测电阻，R0是定值电阻，是灵敏度很高的电流表，MN是一段均匀的电阻丝．闭合开关，改变滑动头P的位置，当通过电流表的电流为零时，测得MP＝l1，PN＝l2，则Rx的阻值为()图1A.l1l2R0B.l1l1＋l2R0C.l2l1R0D.l2l1＋l2R0答案C解析设R0、Rx与三者的结点为Q，当通过电流表的电流为零时，说明φP＝φQ，则UR0＝URMP，URx＝URPN，IR0＝IRx＝I0，IRMP＝IRPN＝I，故I0R0＝IRMP，I0Rx＝IRPN.两式相除有R0Rx＝RMPRPN，所以Rx＝RPNRMPR0＝l2l1R0，正确选项为C.2．如图2所示，为一小灯泡的伏安特性曲线，横轴和纵轴分别表示电压U和电流I.图线上点A的坐标为(U1，I1)，过点A的切线与纵轴交点的纵坐标为I2.小灯泡两端电压为U1时，电阻等于()图2A.I1U1B.U1I1C.U1I2D.U1I1－I2答案B解析由于小灯泡的伏安特性曲线上，每一点的电压坐标与电流坐标的比值，对应这一状态下的电阻，所以小灯泡两端电压为U1时，电阻等于U1I1，B正确．3．如图3所示，甲、乙两电路中电源完全相同，外电阻R1R2，两电路中分别通过相同的电荷量q的过程中，下列判断正确的是()图3A．电源内部产生电热较多的是甲电路B．R1上产生的电热比R2上产生的电热少C．电源做功较多的是甲电路D．电源效率较高的是甲电路答案D解析电源内部产生电热Q＝I2rt＝Iqr，由于外电阻R1R2，甲电路电流较小，电源内部产生电热较少的是甲电路，选项A错误．外电阻产生电热Q＝I2Rt＝IqR＝Uq，U1U2，R1上产生的电热比R2上产生的电热多，选项B错误．两电路中分别通过相同的电荷量q的过程中，两电源做功相等，选项C错误．电源效率较高的是甲电路，选项D正确．4．在如图4所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，灯泡L的电阻大于电源的内阻r.闭合开关S，在滑动变阻器的滑片P由a向b移动的过程中，下列各物理量的变化情况正确的是()图4A．电流表的读数先减小后增大B．灯泡L变亮C．电源输出功率先增大后减小D．电压表的读数先增大后减小答案D解析由简化电路图可知，滑动变阻器的右半部分与电流表A串联，再与左半部分并联，并联部分与灯泡串联后再与电压表并联，电压表测路端电压．滑片P向左滑动，当两支路电阻相等，即RA＋Ra＝Rb时，并联路段电阻最大，因此并联路段的电阻先增大后减小，外电路总电阻先增大后减小，由串联分压可知路端电压先增大后减小，选项D正确；电流表刚开始测干路电流，随着P由a向b移动，电流表示数逐渐变小，P滑到b端，电阻R和电流表被短路，电流表示数为零，A错误；外电路电阻增大时，流过灯泡的电流减小，灯泡分压减小，灯泡变暗，选项B错误；外电路电阻越接近电源内阻，电源输出功率越大，由于灯泡电阻大于电源内阻，因此外电路电阻总大于电源内阻，随着外电阻的增大，输出功率逐渐减小，选项C错误．5．氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测，它的电阻随一氧化碳浓度的变化而变化．在如图5所示电路中，不同的一氧化碳浓度对应传感器不同的电阻值，电压表的示数与一氧化碳的浓度一一对应，观察电压表示数就能判断一氧化碳浓度是否超标．已知氧化锡传感器的电阻的倒数与一氧化碳浓度成正比，那么，电压表示数U与一氧化碳浓度ρ之间的对应关系正确的是()图5A．U越大，表示ρ越大，ρ与U成正比B．U越大，表示ρ越小，ρ与U成反比C．U越大，表示ρ越大，但ρ与U不成正、反比关系D．U越大，表示ρ越小，但ρ与U不成正、反比关系答案C解析根据题意，设氧化锡传感器的电阻为R1＝kρ，电源的电动势为E，内阻为r，电压表的示数U＝ER0kρ＋r＋R＋R0，ρ越大，U越大，但U与ρ既不成正比也不成反比，选项C正确．6．在如图6所示的电路中，电源的负极接地，其电动势为E、内电阻为r，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，C为电容器，、为理想电流表和理想电压表．在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中，下列说法中正确的是()图6A．a点的电势降低B．电压表示数变小C．电流表示数变小D．电容器C所带电荷量增多答案A解析在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中，外电路电阻减小，电源输出电流变大，路端电压减小，R1两端电压升高，故a点的电势降低，电压表示数变大，电流表示数变大；因R2与R3并联，R2两端电压降低，故电容器C两端电压降低，电容器C所带电荷量减少，选项A正确，B、C、D错误．7．如图7所示，两极板间距为d的平行板电容器与一电源相连，距上极板d处有一质量为m、带电量为q的小球自由释放，穿过上极板的小孔后，恰好能到达下极板，若将下极板向上平移d4，小球仍从同一位置释放，则下列说法正确的是()图7A．仍能到达下极板，且速度恰好为0B．仍能到达下极板，且速度大于0C．不能到达下极板，距离上极板最大距离为3d5D．不能到达下极板，距离上极板最大距离为d2答案C解析由动能定理，开始有2mgd－qEd＝0，下极板平移后，设小球在平行板电容器中下降高度为x，则有mg(d＋x)－qE′x＝0，又U＝Ed＝E′·34d，联立解得x＝35d，选项C正确，选项A、B、D错误．8．A、B两块正对的金属板竖直放置，在金属板A的内侧表面系一绝缘细线，细线下端系一带电小球．两块金属板接在如图8所示的电路中，R1为光敏电阻，R2为滑动变阻器，R3为定值电阻，当R2的滑动触头P在中间时闭合开关S，此时电流表和电压表的示数分别为I和U，带电小球静止且绝缘细线与金属板A的夹角为θ.已知电源电动势E和内阻r一定，光敏电阻随光照的增强电阻变小，以下说法正确的是()图8A．保持光照强度不变，将R2的滑动触头P向b端滑动，则R3消耗的功率变大B．保持滑动触头P不动，让光敏电阻周围光线变暗，则小球重新平衡后θ变小C．滑动触头向a端滑动，用更强的光照射R1，则电压表示数变小D．保持滑动触头不动，用更强的光照射R1，则U的变化量的绝对值与I的变化量的绝对值的比值变小答案C解析R2的滑动触头P的滑动对全电路无影响，保持光照强度不变，R3中电流不变，则R3消耗的功率不变，选项A错误．让光敏电阻周围光线变暗，光敏电阻阻值变大，两金属板之间的电压增大，小球所受电场力变大，则小球重新平衡后θ变大，选项B错误．用更强的光照射R1，光敏电阻阻值变小，电源输出电流变大，路端电压变小，则电压表示数变小，选项C正确．用更强的光照射R1，则U的变化量的绝对值与I的变化量的绝对值的比值等于电源内阻，不发生变化，选项D错误．二、多项选择题9．某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标上，如图9中的a、b、c所示，以下判断正确的是()图9A．直线a表示电源的总功率PE—I图线B．曲线c表示电源的输出功率PR—I图线C．电源的电动势E＝3V，内电阻r＝1ΩD．电源的最大输出功率Pm＝2W答案AD解析电源的总功率PE＝EI，直线a表示电源的总功率PE—I图线，选项A正确．电源的输出功率PR＝UI＝(E－Ir)I＝EI－I2r，曲线b表示电源的输出功率PR—I图线，曲线c表示电源内部的发热功率Pr－I图线，选项B错误．由直线a的斜率可得电源的电动势E＝4V．选项C错误．当I＝1A时，电源的最大输出功率Pm＝2W，选项D正确．10．如图10为测量某电源电动势和内阻时得到的U－I图线，用此电源与三个阻值均为3Ω的电阻组成如下四个电路．则外电路功率相等的是()图10A．图a和图dB．图b和图cC．图a和图bD．图c和图d答案AB解析根据电源的U－I图线可得电源的电动势为4V，内阻为3Ω，外电路消耗的功率P＝4V2·R外R外＋3Ω2，当外电阻为1Ω和9Ω时，外电路消耗的功率相等，A正确；当外电阻为4.5Ω和2Ω时，外电路消耗的功率相等，B正确，C、D错误．11．已知磁敏电阻在没有磁场时电阻很小，有磁场时电阻变大，并且磁场越强阻值越大．为探测磁场的有无，利用磁敏电阻作为传感器设计了如图11所示电路，电源的电动势E和内阻r不变，在没有磁场时调节变阻器R使电灯L正常发光，若探测装置从无磁场区进入强磁场区．则()图11A．电灯L变暗B．电灯L变亮C．电流表的示数增大D．电流表的示数减小答案BD解析若探测装置从无磁场区进入强磁场区．磁敏电阻阻值增大，电源输出电流减小，路端电压增大，电流表的示数减小，电灯L变亮，选项B、D正确．12．电源、开关S、S′、定值电阻R1、光敏电阻R2和电容器连接成如图12所示电路，电容器的两平行板水平放置．当开关S、S′闭合，并且无光照射光敏电阻R2时，一带电液滴恰好静止在电容器两板间的M点．当用强光照射光敏电阻R2时，光敏电阻的阻值变小，则()图12A．液滴向下运动B．液滴向上运动C．R2两端的电势差是否升高无法分析D．当光照强度不变时断开S′，把电容器的上极板向上移一小段距离，则上极板的电势比A点的电势高答案BD解析当用强光照射光敏电阻R2时，光敏电阻的阻值变小，R2两端的电势差降低，R1两端的电势差升高，电容器极板之间电压升高，液滴向上运动，选项B正确，A、C错误．当光照强度不变时断开S′，电容器带电量不变，把电容器的上极板向上移一小段距离，则上极板的电势比A点的电势高，选项D正确．13．如图13所示电路中，定值电阻R大于电源内阻r，当滑动变阻器滑动端向右滑动后，理想电流表A1、A2、A3的示数变化量的绝对值分别为ΔI1、ΔI2、ΔI3，理想电压表示数变化量的绝对值为ΔU，下列说法中正确的是()图13A．电流表A2的示数一定变小B．电压表V的示数一定增大C．ΔI3一定大于ΔI2D．ΔU与ΔI1比值一定小于电源内阻r答案BD解析当滑动变阻器滑动端向右滑动后，滑动变阻器连入电路的电阻变大，外电路总电阻变大，路端电压变大，电压表V的示数一定增大，电流表A3的示数一定变小，电流表A2的示数一定变大，选项A错误，B正确．ΔI3不一定大于ΔI2，选项C错误．ΔI1一定大于ΔI3，ΔU与ΔI3比值等于电源内阻，ΔU与ΔI1比值一定小于电源内阻r，选项D正确．【解题方法技巧6】极限分析法当题干中所涉及的物理量随条件做单调变化时，或者解为集合的题目，可以将某些起决定性作用的物理量的数值推向极值如设定动摩擦因数趋近于零、一个量与另一个量的关系是“远大于”或“远小于”、斜面的倾角趋近于零和90°、物体的质量趋近于零或无穷大等，通过简单计算、推理及合理性判断，并与一些显而易见的结果、结论和熟悉的物理现象进行对比可得出结论.比如第6题，我们可以把滑动变阻器的滑片P向b滑动的过程采用极限分析法，即移到b端，这样滑动变阻器被短路，再分析问题就会显得非常简单和直接.同样第12题中，可把光敏电阻的阻值变化为零，分析问题也会更简单.