备战2022年高考物理典型易错点18 电路的基本概念和规律（解析版）

易错点18电路的基本概念和规律易错总结一、电流1．定义：电荷的定向移动形成电流2．形成电流的条件：(1)导体中有能够自由移动的电荷；(2)导体两端存在电压.3．电流的方向：与正电荷定向移动的方向相同，与负电荷定向移动的方向相反.电流虽然有方向，但它是标量. 4．定义式：注意：(1)q是通过整个导体横截面的电量，不是单位面积上的电量；(2)当异种电荷反向通过某截面时，所形成的电流是同向的，此时q＝|q1|＋|q2|.5．微观表达式：I＝nqSv，式中n为导体单位体积内的自由电荷数，q是自由电荷的电荷量，v是自由电荷定向移动的速率，S为导体的横截面积.注意：电子定向移动的速率，数量级为10—4m/s～10—5m/s，但电流传导速率，等于光速.二、描述电源的物理量 1. 电动势 (1)电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置.在电源内部，非静电力做正功，其他形式的能转化为电能，在电源外部，静电力做功，电能转化为其他形式的能. (2)电动势：在电源内部，非静电力把正电荷从负极移送到正极所做的功W与被移送电荷q的比值. 定义式：(3)物理意义：反映电源非静电力做功本领大小的物理量. 2.内阻：电源内部导体的电阻3．容量：电池放电时能输出的总电荷量，其单位是：A·h或mA·h.三、串联电路、并联电路的特点串联电路并联电路电流关系各处电流相等，即I＝I1＝I2＝…＝In总电流等于各支路电流之和，即I＝I1＋I2＋…＋In电压关系总电压等于各部分电压之和，即U＝U1＋U2＋…＋Un各支路两端电压相等，即U＝U1＝U2＝…＝Un 电阻关系总电阻等于各部分电阻之和，即R＝R1＋R2＋…＋Rn总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和，即＝＋＋…＋解题方法1．画等效电路图是运用等效替代的方法。对复杂电路进行等效变换的一般原则是:(1)无阻导线可缩成一点,一点也可以延展成无阻导线。(2)无电流的支路化简时可以去掉。(3)电势相同的点可以合并。(4)理想电流表可以认为是短路,理想的电压表可认为是断路,电压稳定时,电容器处可认为是断路。2．串联电路中的电压分配串联电路中各电阻两端的电压跟它们的阻值成正比，即＝＝…＝＝＝I.3．并联电路中的电流分配并联电路中通过各支路电阻的电流跟它们的阻值成反比，即I1R1＝I2R2＝…＝InRn＝I总R总＝U.4．串、并联电路总电阻的比较串联电路的总电阻R总并联电路的总电阻R总不同点n个相同电阻R串联，总电阻R总＝nRn个相同电阻R并联，总电阻R总＝R总大于任一电阻阻值R总小于任一电阻阻值一个大电阻和一个小电阻串联时，总电阻接近大电阻一个大电阻和一个小电阻并联时，总电阻接近小电阻相同点多个电阻无论串联还是并联，其中任一电阻增大或减小，总电阻也随之增大或减小【易错跟踪训练】1．（2022·全国）如图所示的电路中，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在变阻器R0的滑动端向上滑动的过程中，下列说法正确的是（　　）A．电压表与电流表的示数都增大B．电压表与电流表的示数都减小 C．电压表的示数增大，电流表的示数减小D．电压表的示数减小，电流表的示数增大【答案】C【详解】“串反并同”指的是在一个闭合回路中当一个电学元件的阻值发生变化时，与其串联的电学元件的电学量的变化趋势与其相反，与其并联的则变化趋势与其相同，这里的串联指的是电流有流进流出的关系，并联则电流之间没有流进流出的关系。开关S闭合后，根据“串反并同”法判断可知，在变阻器R0的滑动端向上滑动的过程中，滑动变阻器接入电路中的电阻增大，电流表示数减小，电路中总电阻增大，电源路端电压增大，电压表示数增大。故选C。2．（2021·全国高三专题练习）如图所示，电源的电动势E＝12V，内阻r＝1.0Ω，电阻R1＝4.0Ω，R2＝7.5Ω，R3＝5.0Ω，电容器的电容C＝10μF，闭合开关S，电路达到稳定后电容器的电荷量为（　　）A．5×10－5CB．6.0×10－5CC．7.5×10－5CD．1.2×10－4C【答案】B【详解】闭合开关S，R1和R3串联，电容器两端的电压等于R3两端的电压，为电容器上所带的电荷量Q＝CU＝10×10－6×6.0C＝6.0×10－5C故B正确。3．（2021·全国高三专题练习）用两个相同的小量程电流表，分别改装成了两个量程不同的大量程电流表、，若把、分别采用并联或串联的方式接入电路，如图所示，则闭合电键后，下列有关电表的示数和电表指针偏转角度的说法正确的是（　　） A．图甲中的、的指针偏角相同B．图甲中的、的示数相同C．图乙中的、的示数和偏角都不同D．图乙中的、的指针偏角相同【答案】A【详解】电流表改装是电流计表头与电阻并联而成，则AB．图甲中的A1、A2并联，表头的电压相等，电流相等，指针偏转的角度相同，量程不同的电流表读数不同，故A正确，B错误；CD．图乙中的A1、A2串联，A1、A2的示数相同，由于量程不同，内阻不同，电表两端的电压不同，流过表头的电流不同，指针偏转的角度不同，故CD错误。故选A。4．（2022·全国高三专题练习）在如图所示电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示，电表示数变化量的大小分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示。下列判断正确的是（　　）A．|ΔU1||ΔU3|B．不变，变小C．变大，变大D．变大，变大【答案】A 【详解】A．滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，R2接入电路中的电阻增大，总电阻增大，因而干路电流减小，由E＝Ur＋U1＋U2＝Ur＋U3，U3＝U1＋U2可知，Ur和U1均减小，U2增大，因而|ΔU1||ΔU3|A正确；B．因为为定值；＝R1为定值，B错误；C．因为＝R2变大，根据U2＝E－I（r＋R1）可知＝r＋R1为定值，C错误；D．因为＝R1＋R2变大，根据U3＝E－Ir可知＝r为定值，D错误。故选A。5．（2021·全国）在如图所示的电路中，闭合开关S，将滑动变阻器滑片P向右移动一段距离后，下列结论正确的是（　　） A．灯泡L消耗的功率变大B．电源内部消耗功率变小C．电容器C上电荷量增多D．电流表示数变小，电压表示数变大【答案】A【详解】D．滑动变阻器滑片P向右移动一段距离后，R的阻值变小，干路电流变大，由可知，路段电压变小，故电流表示数变大，电压表示数变小，D错误；A．流过灯泡的电流变大，由可知，灯泡L消耗的功率变大，A正确；B．由可知，电源内部消耗功率变大，B错误；C．由可知，电容器两端电压变小，电容器C上电荷量减少，C错误。故选A。6．（2020·河北高三月考）将一个满偏电流为10mA，内阻为120Ω的电流计改装为量程为0.06A和15V的电流表和电压表两用表，如图所示为该表的内部结构，则电阻R2的阻值（　　）A．24ΩB．250ΩC．130ΩD．230Ω【答案】D【详解】把电流表改装成大量程电流表要并联电阻分流，所以 改装后电流表内阻为改装成电压表需要串联分压电阻，串联电阻阻值为故选D。7．（2021·全国）如图所示，图中的四个电表均为理想电表，当滑动变阻器的滑片P向右端移动时，下面说法中正确的是（　　）A．电源的输出功率一定变小B．电压表的读数变小，电流表的读数变小C．电压表的读数变大，电流表的读数变小D．电压表的读数变小，电流表的读数变小【答案】C【详解】A．当内外电阻相等时输出功率最大，由于电源的内外电阻关系未知，所以不能确定电源的输出功率如何变化，故A错误；B．当滑动变阻器的滑片P向右端移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，由闭合电路的欧姆定律可得，干路电流I增大，路端电压U减小，则电流表读数增大。电压表读数I增大，其他量不变，则减小，故B错误； CD．滑片P向右端移动时，外电阻减小，干路电流增大，电源的内电压和的电压增大，所以的两端电压减小，的读数为则减小，因总电流增大，则通过的电流增大，则变大，故C正确，D错误。故选C。8．（2021·全国）如图所示的电路，两电表均为理想电表，电源的内阻不可忽略，。开始时滑片位于图示的位置，则在滑片向上滑动的过程中，下列选项正确的是（　　）A．电源的输出功率增大B．流过R的电流减小C．两电表的示数均增大D．电源的总功率减小【答案】A【详解】BC．当滑动变阻器的滑片向上滑动时，外电路电阻减小，总电流增大，路端电压减小，电压表测得的是路端电压，因此电压表示数减小；由于总电流增大，所以两端电压增大，并联部分电压减小，流过电阻的电流减小，电流表测得的是流过的电流，电流表示数减小，流过滑动变阻器R的电流增大，故BC错误；A．当外电阻等于内阻时，电源的输出功率增大，已知，随着R的减小，则电源的输出功率增大，故A正确；D．电源的总功率由于总电流增大，所以电源的总功率增大，故D错误。故选A。9．（2021·湖南长郡中学高三月考）如图甲所示的电路，其中电源电动势，内阻，定值电阻 ，已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的有效阻值的关系如图乙所示。则下列说法中正确的是（　　）A．图乙中滑动变阻器的最大功率B．图乙中，C．滑动变阻器消耗功率P最大时，定值电阻R也消耗功率最大D．调整滑动变阻器的阻值，可以使电源的输出电流达到【答案】B【详解】A．由闭合电路欧姆定律的推论可知，当电源外电阻R等于内阻r时，输出功率最大，最大值为把定值电阻看成电源内阻，由图乙可知，当滑动变阻器消耗的功率最大，最大功率为A错误；B．滑动变阻器的阻值为时与阻值为时消耗的功率相等，有解得B正确； C．当回路中电流最大时，即时定值电阻R消耗的功率最大，C错误；D．当滑动变阻器的阻值为0时，电路中电流最大，最大值为则调整滑动变阻器的阻值，不可能使电源的输出电流达到，D错误。故选B。10．（2021·南京市雨花台中学高三月考）如图所示电路中，电源电动势和内阻恒定，R为定值电阻，、为可变电阻，C为平行板电容器。闭合开关S后，能使电容器带电荷量增加的方法是（　　）A．将电容器两极板间的距离减小一些B．将电容器的两极板错开一些C．减小的阻值D．减小的阻值【答案】A【详解】A．平行板电容器与R1串联，将电容器两极板间的距离减小一些，由平行板电容器的电容决定式可知，电容器的电容C增大，由电容的定义式可知Q=CU，电路稳定后，电压U不变，电容C增大，电荷量Q增大，A正确；B．将电容器的两极板错开一些，由以上分析可知，电容C减小，电压U不变，，电荷量Q=CU减小，B错误；C．减小的阻值，电路稳定后，电容两端电压U不变，电容C不变，电荷量Q不变，C错误；D．减小的阻值，R2与R串联，R2两端电压U减小，由电容的定义式可知Q=CU，电容C不变，电容器带电荷量Q减小，D错误。故选A。11．（2021·全国高三专题练习）如图所示的电路中，U=8V不变，电容器电容C=200μF，R1∶R2=3∶5，则电容器带电荷量为（　　） A．1×10－3CB．1×103CC．6×104CD．1.6×10－3C【答案】A【详解】由题意可知R2两端的电压即为电容器两端的电压得故选A。12．（2021·全国高三专题练习）如图所示的电路中，电源的电动势为6V，当开关S接通后，灯泡L1、L2都不亮，用电压表测得各部分的电压是Uab=6V，Uad=0V，Ucd=6V，由此可判定（　　）A．L1和L2的灯丝都烧断了B．L1的灯丝烧断了C．L2的灯丝烧断了D．变阻器R断路【答案】C【详解】由Uab=6V可知，电源完好。灯泡都不亮，说明电路中出现断路故障，且在a、b之间。由Ucd=6V可知，灯泡L1与滑动变阻器R是接通的，断路故障出现在c、d之间，故灯泡L2断路。故选C。13．（2021·全国高三专题练习）如图所示的电路中，R为电阻箱，V为理想电压表，当电阻箱读数为R1=2Ω时，电压读数为U1=4V；当电阻箱读数为R2=5Ω时，电压表读数为U2=5V，求：(1)电源的电动势E和内阻r； (2)当电阻箱R读数为多少时，电源的输出功率最大？最值Pm为多少？【答案】(1)，；(2)，【详解】(1)根据闭合电路欧姆定律，可知代入数据可得，(2)当外电阻等于内电阻时，电源的输出功率最大，因此电源的输出功率最大，最大功率14．（2021·全国）如图所示，电源电动势E=12V，内阻r=2Ω，定值电阻R1=4Ω、R2=6Ω，电容器电容C=20。求：（1）闭合开关S1、S2时回路的路端电压U；（2）保持S1闭合，断开S2后，电容器带电量改变量ΔQ。【答案】（1）10V；（2）【详解】（1）由闭合回路欧姆定律 （2）断开S2前得断开S2后15．（2021·江苏）如图所示，电路中电池的电动势E=3.0V，内电阻r=1.5Ω，电阻R1=0.5Ω，R2是可变电阻，其阻值范围是0~5Ω，求：（1）开关S闭合，可变电阻R2为多大时，固定电阻R1消耗的功率最大？最大功率是多少？（2）若R2取1.0Ω，开关S由断开到闭合后电路中电流表的示数变化如乙图所示，则电容器C1的电容多大？【答案】（1），；（2）【详解】（1）当时，的消耗功率最大，此时电路中的电流为的最大功率为 （2）开关S断开时，A、B两点间的电势等于电源电动势，即开关S断开时，电容器C1两端电压为开关S闭合后，R1与R2串联，电容器C1两端电压为电容器C1的电压变化了由i-t图像，可知：图像围成的面积就是电容器C1电荷量的变化量则电容器C1的电容为16．（2021·江苏省高三月考）如图所示的电路中，R1=3Ω，R2=6Ω，R3=1.5Ω，C=20μF，当开关S断开时，电源的总功率为2W，当开关S闭合时，电源的总功率为4W，求：（1）电源的电动势和内阻；（2）S断开和闭合时，电容器所带的电荷量。【答案】（1）4V；0.5；（2）0【详解】(1)根据欧姆定律得断开时 闭合时得（2）根据得断开时闭合时，电容器两端的电势差为零，则