高考物理试题库 专题27 含电容电路提高篇解析版.docx
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高考物理试题库专题27含电容电路提高篇解析版
第二部分恒定电流
专题2.7含电容电路(提高篇)
一.选择题
1.(2019湖南长沙一模)阻值相等的四个电阻、电容为C的电容器及电动势为E、内阻可以忽略的电池连接成如图所示电路.开始时,开关S断开且电流稳定,然后闭合开关S,电流再次稳定.闭合开关前后电容器所带的电荷量()
A.增加
B.增加
C.增加
D.减少
【参考答案】B。
【名师解析】由已知条件及电容定义式C=
可得:
Q1=U1C,Q2=U2C.
S断开时等效电路如图甲所示。
U1=
·E×
=
E;
S闭合时等效电路如图乙所示,
U2=
·E=
E.
∴Q1=
,Q2=
ΔQ=Q2-Q1=
,故选项B正确
2.(2019江苏泰州期末)如图所示电路中,合上开关S后,电压表和电流表的读数分别为U、I,定值电阻R2消耗的功率为P,电容器所带的电荷量为Q,两电表均为理想电表.当滑动变阻器的滑片向右移动时,下列有关物理量之间变化关系图象正确的是( )
A
B
C
D
【参考答案】BD
【名师解析】当滑动变阻器的滑片向右移动时,滑动变阻器接入电路中的电阻减小,由闭合电路欧姆定律,E=I(r+R1+R2),电流表读数I增大,电压表读数U减小,定值电阻R2消耗的功率P增大,
3.(2019南京六校联考)如图所示,电源电动势E=9V,内电阻r=4.5Ω,变阻器R1的最大电阻Rm=5.0Ω,R2=1.5Ω,R3=R4=1000Ω,平行板电容器C的两金属板水平放置,在开关S与a接触且当电路稳定时,电源恰好有最大的输出功率,在平板电容器正中央引入一带电微粒,也恰能静止,那么()
A.在题设条件下,R1接入电路的阻值为3Ω,电源的输出功率为4.5W
B.引入的微粒带负电,当开关与a断开但未与b接触时,微粒将向下运动
C.在题设条件下,R1的阻值增大时,R2两端的电压增大
D.在题设条件下,当开关接向b后,流过R3的电流方向为d→c
【参考答案】.AD
【名师解析】在开关S与a接触且当电路稳定时,电源恰好有最大的输出功率,根据电源输出功率最大的条件,R1+R2=r=4.5Ω,解得R1=3Ω,电源的输出功率为P=
=4.5W,选项A正确;在开关S与a接触且当电路稳定时,电源输出电流I=E/(R1+R2+r)=1A,电容器两端电压UC=IR1=3V,上极板带正电,在平板电容器正中央引入一带电微粒,也恰能静止,微粒所受电场力竖直向上,微粒带负电。
当开关与a断开但未与b接触时,电容器带电荷量不变,微粒所受电场力不变,微粒仍能静止,选项B错误;在题设条件下,R1的阻值增大时,电流减小,R2两端的电压减小,选项C错误;在题设条件下,当开关接向b后,电容器通过R4放电,流过R3的电流方向为d→c,选项D正确。
4.(2018高考成都一诊)如图所示的电路中,电源电动势E=4V,内阻r=1Ω,,定值电阻R0=1Ω,,R为滑动变阻器,电容器的电容C=40μF。
闭合开关S,下列说法中正确的是()
A.将R的阻值调至2Ω时,电容器的电荷量为8×10-5C
B.将R的阻值调至2Ω时,滑动变阻器的功率为最大值
C.将R的阻值调至2Ω时,电源的输出功率为最大值
D.在R的滑动触头P由左向右移动的过程中,电容器的电荷量增加
【参考答案】.AB
【命题意图】本题考查含电容器电路、直流电路动态分析、闭合电路欧姆定律、电容公式、电源输出电功率最大的条件及其相关的知识点。
【解题思路】将R的阻值调至2Ω时,由闭合电路欧姆定律,可计算出滑动变阻器中电流I=
=
A=1A,电容器两端电压U=IR=2V,电容器的电荷量Q=CU=40×10-6×2C=8×10-5C,选项A正确;把定值电阻R0看作电源内阻的一部分,根据电源输出功率最大的条件,将R的阻值调至2Ω时,外电阻R等于定值电阻和内阻之和,滑动变阻器的功率为最大值,选项B正确;将R的阻值调至2Ω时,定值电阻和滑动变阻器相对于电池来说,是外电阻,大于电池内阻,电源的输出功率不是最大值,选项C错误;在R的滑动触头P由左向右移动的过程中,滑动变阻器接入电路中的电阻值逐渐减小,电容器两端电压逐渐减小,根据公式Q=CU可知,电容器的电荷量逐渐减小,选项D错误。
5.(2018江苏高考物理)如图所示,电源E对电容器C充电,当C两端电压达到80V时,闪光灯瞬间导通并发光,C放电.放电后,闪光灯断开并熄灭,电源再次对C充电.这样不断地充电和放电,闪光灯就周期性地发光.该电路()
A.充电时,通过R的电流不变
B.若R增大,则充电时间变长
C.若C增大,则闪光灯闪光一次通过的电荷量增大
D.若E减小为85V,闪光灯闪光一次通过的电荷量不变
【参考答案】BCD
【命题意图】本题考查电容器电路、电容器充电和放电及其相关知识点。
【解题思路】充电时,通过R的电流逐渐减小,选项A错误;若R增大,充电的最大电流减小,充电时间变长,选项B正确;若C增大,电容器充电的电荷量增多,则闪光灯闪光一次通过的电荷量增大,选项C正确;若E减小为85V,电容器充满电后电压仍然大于闪光灯导通需要的电压,所以闪光灯闪光一次通过的电荷量不变,选项D正确。
6.(2018山东济宁二模)如图所示,理想二极管、平行板电容器、电源组成闭合电路,带电液滴P置于水平放置的平行板电容器的正中间,且处于静止状态,平行板电容器的B板接地。
若将极板A向上移动少许,下列说法中正确的是()
A.电容器的电容增大B.A、B间的电压增大
C.液滴将向上运动D.液滴的电势能不变
【参考答案】.BD
【名师解析】若将极板A向上移动少许,两极板之间的距离增大,根据平行板电容器的电容决定式,电容器的电容减小,选项A错误;由于电路中串联了理想二极管,二极管具有单向导电性,两极板上带电荷量不变,两极板之间的电场强度不变,若将极板A向上移动少许,两极板之间的距离增大,由U=Ed可知,A、B间的电压增大,选项B正确;由于两极板之间的电场强度不变,液滴仍处于静止状态,液滴的电势能不变,选项C错误D正确。
7.(2018北京20中三模)图甲是观察电容器放电的电路。
先将开关S与1端相连,电源向电容器充电,然后把开关S掷向2端,电容器通过电阻R放电,传感器将电流信息传入计算机,在屏幕上显示出电流随时间变化的I-t曲线如图乙所示。
则下列判断正确的是()
A.随着放电过程的进行,该电容器的电容逐渐减小
B.根据I-t曲线可估算出该电容器的电容大小
C.电容器充电过程的I-t曲线电流应该随时间的增加而增大
D.根据I-t曲线可估算出电容器在整个放电过程中释放的电荷量
【参考答案】D
【名师解析】电容器的电容由电容器本身的特性决定,与板间的电荷量无关,因此在放电过程中,该电容器的电容不变.选项A错误;I-t图线与时间轴围成的面积表示电荷量,可估算出电容器在整个放电过程中释放的电荷量,但由于电容器电压的变化量无法估算,由C=△Q/△U知,不能估算出该电容器的电容大小.选项B错误D正确.电容器充电过程的I-t曲线电流应该随时间的增加而减小,充电完毕,充电电流为零,选项C错误.
8.(多选)(百校联盟2018年高考名师猜题保温金卷物理试题)如图所示电路中电源电动势为E,内阻为r,开关s闭合后,平行金属板中的带电液滴处于静止状态,电流表和电压表均为理想电表,当滑动变阻器滑片P向b端滑动过程中,下列说法正确的是()
A.R3的功率变大B.电压表、电流表示数都变大
C.减小平行板间距则液滴一定向下移动D.电容器C所带电量减少,液滴向下加速运动
【参考答案】BD
【名师解析】此闭合电路的外电路由R1、R2、R3构成,R2与R3并联后再与R1串联,电容器两端的电压与R3两端电压相等,现将滑片向b端滑动,R2接入电路的电阻减小,外电路总电阻减小,外电路电压减小,总电流变大,则定值电阻R1上的电压增大,电压表示数变大,R3两端电压减小,R3功率变小,电流表示数变大,选项A错误,B正确;平行板间电压减小,减小平行板间距时,板间电场可能不变,选项C错误;电容器两端的电压减小,所带电荷量减少,电容器极板间的场强减小,液滴受到的电场力减小,液滴向下加速运动,选项D正确.
9.(2018云南昭通五校联考)(多选)如图所示,当电路里滑动变阻器R2的滑动触头P向下滑动时( )
A.电容器C两端的电压增大B.电容器C两极板间的电场强度增大
C.电压表的读数减小D.R1消耗的功率增大
【参考答案】AB
【名师解析】P下滑时R2接入电路的电阻增大,总电阻增大,总电流减小,R1消耗的功率减小,故D错误.内电压减小,外电压增大,电压表的读数增大,故C错误.电容器两端的电压增大,两极板间的电场强度增大,A、B选项正确.
10.(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.
【参考答案】C
【名师解析】 S断开时等效电路如图甲所示。
甲
电容器两端电压为U1=
×
R×
=
E;
S闭合时等效电路如图乙所示。
乙
电容器两端电压为U2=
×
R=
E,
由Q=CU得
=
=
,故选项C正确。
11.如图所示,E为电源,R为电阻,D为理想二极管,P和Q构成一理想电容器,M、N为输出端,让薄金属片P以图示位置为中心在虚线范围内左右做周期性往复运动,而Q固定不动.下列说法中正确的是()
A.P每次向右运动,电容器的电容就会增大
B.P每次向左运动,电容器的电压就会增大
C.随着P的左右运动,两板间电场强度最终会保持不变
D.随着P的左右运动,输出端会有周期性脉冲电压输出
【参考答案】ABD
【名师解析】P每次向右运动,平行板电容器两极板之间的距离减小,根据平行板电容器决定式可知,电容器的电容就会增大,选项A正确;由于平行板电容器通过理想二极管与直流电源连接,P每次向左运动时,导致极板间距增大,则电容C减小,因二极管的影响,电容器不能放电,即电量Q不变,根据公式U=QCQC,得电压增大,选项B正确;根据E=UdUd,随着P的左右运动,那么两板间电场强度会变化,故C错误;随着P的左右运动,电容C会改变,因二极管的作用,电量只能增大,不会减小,那么当给电容器充电时,电阻中有电流通过,因此输出端会有周期性脉冲电压输出,故D正确。
12.(2017·沧州模拟)(多选)如图所示的电路中,电源电动势E=3V,内电阻r=1Ω,定值电阻R1=3Ω,R2=2Ω,电容器的电容C=100μF,则下列说法正确的是( )
A.闭合开关S,电路稳定后电容器两端的电压为1.5V
B.闭合开关S,电路稳定后电容器所带电荷量为3.0×10-4C
C.闭合开关S,电路稳定后电容器极板a所带电荷量为1.5×10-4C
D.先闭合开关S,电路稳定后断开开关S,通过电阻R1的电荷量为3.0×10-4C
【参考答案】AC
【名师解析】 闭合开关S,电路稳定后电流I=
=0.5A,电容器两端的电压为U=IR1=1.5V,选项A正确;电路稳定后电容器所带电荷量Q=CU=100×10-6×1.5C=1.5×10-4C,选项B错误,C正确;先闭合开关S,电路稳定后断开开关S,电容器C通过电阻R1放电,通过电阻R1的电荷量为1.5×10-4C,选项D错误。
13.(2015·黄冈模拟)如图所示的电路中,电源的电动势E和内阻r一定,A、B为平行板电容器的两块正对金属板,R1为光敏电阻.当R2的滑动触头P在a端时,闭合开关S,此时电流表A和电压表V的示数分别为I和U.以下说法正确的是( )
A.若仅将R2的滑动触头P向b端移动,则I不变,U增大
B.若仅增大A、B板间距离,则电容器所带电荷量减少
C.若仅用更强的光照射R1,则I增大,U增大,电容器所带电荷量增加
D.若仅用更强的光照射R1,则U变化量的绝对值与I变化量的绝对值的比值不变
【参考答案】BD
【名师解析】若仅将R2的滑动触头P向b端移动,电压表与电流表示数都不变,A错误;增大A、B板间距离,电容减小,电容器两端电压不变,由Q=CU得电荷量减小,B正确;光照更强,光敏电阻R1变小,根据串联分压,U变小,C错误;U变化量的绝对值与I变化量的绝对值的比值就等于r,D正确.
二.计算题
1.如图所示电路中,R1=5Ω,R2=7Ω,R3=8Ω,R4=10Ω,C=20μF,AB两端电压U=15V,电表为理想电表。
求:
(1)电流表、电压表的示数;
(2)电容器极板所带的电荷量。
【名师解析】
(1)作出等效电路,可以看出,R2、R3、R4串联后与R1并联,R2上无电流通过,R2、R3、R4串联后与R1并联的等效电阻R=
=25/6Ω
由欧姆定律,可得电流表的示数
I=
=3.6A
电压表的示数等于R4两端电压,R4中电流I4=
=0.6A
U4=I4R4=6V。
(2)电容器两极板之间的电压UC=I4(R2+R3)=9V
电容器极板所带的电荷量Q=CUC=1.8×10-4C 。
2.如图所示,电源电动势E=10V,内阻不计,两电容器C1=C2=30μF,电阻R1=4.0Ω,R2=6.0Ω,开关S是闭合的,求断开S以后,求通过R1的电量。
【名师解析】
S合上时,R1、R2串联,C2两端电压为零,C1接在R2两端,电压为:
R2E/(R1+R2)=6V,
所以Q1=30×10-6×6=1.8×10-4C,Q2=0
断开S,C1、C2全部接在电源的两端,所以Q1`=30×10-6×10=3×10-4C,
Q2`=30×10-6×10=3×10-4C,
所以流过R1的电量为:
△Q=Q1`+Q2`—Q1—Q2`=4.2×10—4C
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