易错点18 电路的基本概念和规律-备战2022年高考物理典型易错题辨析与精练（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

      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

【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＝12 V，内阻r＝1.0 Ω，电阻R1＝4.0 Ω，R2＝7.5 Ω，R3＝5.0 Ω，电容器的电容C＝10 μF，闭合开关S，电路达到稳定后电容器的电荷量为（　　）

A．5×10－5 C B．6.0×10－5 C C．7.5×10－5 C D．1.2×10－4 C

【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＝10×10－6×6.0 C＝6.0×10－5 C

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|<|ΔU2|，|ΔU2|>|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|<|ΔU2|，|ΔU2|>|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·河北正定中学高三月考）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．24Ω B．250Ω C．130Ω D．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=8 V不变，电容器电容C=200 μF，R1∶R2=3∶5，则电容器带电荷量为（　　）

A．1×10－3 C B．1×103 C C．6×104 C D．1.6×10－3 C

【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=6 V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·江苏省前黄高级中学高三月考）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