新高考物理考试易错题易错点18电路的基本概念和规律附答案

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：t

q I =

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 ＝|q 1|＋|q 2|.

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：q

W E =

(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U 1R 1＝U 2R 2＝…＝U n R n ＝U

R 总＝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I 1R 1＝I 2R 2＝…＝I n R n ＝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＝nR

n 个相同电阻R 并联，总电阻

R 总＝R

n

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R 0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R 0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R 1＝4.0 Ω，R 2＝7.5 Ω，R 3＝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 ，R 1和R 3串联，电容器两端的电压等于R 3两端的电压，为

3135

12V=6.0V 451

R U E R R r =

=⨯++++

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1A 、2A ，若把1A 、2A 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1A 、2A 的指针偏角相同

B ．图甲中的1A 、2A 的示数相同

C ．图乙中的1A 、2A 的示数和偏角都不同

D ．图乙中的1A 、2A 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A 1、A 2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A 1、A 2串联，A 1、A 2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 、U 1、U 2和U 3表示，电表示数变化量的大小分别用ΔI 、ΔU 1、ΔU 2和ΔU 3表示。下列判断正确的是（ ）

A ．|ΔU 1|<|ΔU 2|，|ΔU 2|>|ΔU 3|

B ．1

U I

不变，1U I ∆∆变小

C ．

2U I

变大，2

U I ∆∆变大

D ．

3U I

变大，3

U I ∆∆变大

【答案】A 【详解】

A ．滑动变阻器的滑动触头P 向下滑动时，R 2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 ＝U r ＋U 1＋U 2＝U r ＋U 3，U 3＝U 1＋U 2

可知，U r 和U 1均减小，U 2增大，因而

|ΔU 1|<|ΔU 2|，|ΔU 2|>|ΔU 3|

A 正确；

B ．因为1

1=U R I

为定值；1U I ∆∆＝R 1为定值，B 错误；

C ．因为

2

U I

＝R 2变大，根据

U 2＝E －I （r ＋R 1）

可知

2

U I

∆∆＝r ＋R 1 为定值，C 错误； D ．因为

3

U I

＝R 1＋R 2 变大，根据

U 3＝E －Ir

可知

3

U I

∆∆＝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

U E Ir =-

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

2L L P I R =

可知，灯泡L 消耗的功率变大，A 正确； B ．由

2P I r =内

可知，电源内部消耗功率变大，B 错误；

C ．由

()C L U E I r R =-+

C Q CU =

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R 2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

10.01120

Ω24Ω0.060.01

g g g

I R R I I ⨯=

=

=--

改装后电流表内阻为

0.01120

Ω20Ω0.06

R ⨯=

=并 改装成电压表需要串联分压电阻，串联电阻阻值为

215

Ω250Ω20Ω230Ω0.06

R R =

-=-=并 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1V 的读数变小，电流表1A 的读数变小

C ．电压表2V 的读数变大，电流表2A 的读数变小

D ．电压表2V 的读数变小，电流表2A 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1A 读数增大。电压表1V 读数

()11U E I R r =-+

I 增大，其他量不变，则1U 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1R 的电压增大，所以3R 的两端电压3U 减小，2A 的读数为

3

23

U I R =

则2I 减小，因总电流增大，则通过2R 的电流增大，则2U 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，R r >。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1R 两端电压增大，并联部分电压减小，流过电阻2R 的电流减小，电流表测得的是流过2R 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R r >，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

P EI =总

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6V E =，内阻2Ωr =，定值电阻4ΩR =，已知滑动变阻器消耗的功率P 与其接入电路的有效阻值P R 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22W P =

B ．图乙中16ΩR =，212ΩR =

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P R 的阻值，可以使电源的输出电流达到2A 【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

2

4m E P r

= 把定值电阻看成电源内阻，由图乙可知，当

16Ω==+=P R R R r

滑动变阻器消耗的功率最大，最大功率为

()

2

2 1.5W 4E P R r ==+

A 错误；

B ．滑动变阻器的阻值为3Ω时与阻值为2R 时消耗的功率相等，有

2

2

22⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪++++⎝⎭⎝⎭

P P E E R R R R r R R r 解得

212ΩR =

B 正确；

C ．当回路中电流最大时，即0P R =时定值电阻R 消耗的功率最大，C 错误；

D ．当滑动变阻器P R 的阻值为0时，电路中电流最大，最大值为

m 6

A 1A 42

=

==++E I R r 则调整滑动变阻器P R 的阻值，不可能使电源的输出电流达到2A ，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，1R 、2R 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1R 的阻值

D ．减小2R 的阻值

【答案】A 【详解】

A ．平行板电容器与R 1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4r S

C kd

επ=

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1R 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2R 的阻值，R 2与R 串联，R 2两端电压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 ，R 1∶R 2=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R 2两端的电压即为电容器两端的电压

22125

8V 5V 8

R U U R R =

=⨯=+ 得

632520010C 110C Q CU --==⨯⨯=⨯

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L 1、L 2都不亮，用电压表测得各部分的电压是U ab =6V ，U ad =0V ，U cd =6V ，由此可判定（ ）

A ．L 1和L 2的灯丝都烧断了

B ．L 1的灯丝烧断了

C ．L 2的灯丝烧断了

D ．变阻器R 断路

【答案】C 【详解】

由U ab =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U cd =6 V 可知，灯泡L 1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L 2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R 1=2Ω时，电压读数为U 1=4V ；当电阻箱读数为R 2=5Ω时，电压表读数为U 2=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P m 为多少？

【答案】(1) 6V ，1Ω；(2) 1Ω，9W

【详解】

(1) 根据闭合电路欧姆定律，可知

111E U R R r

=+ 222E U R R r

=+ 代入数据可得

6V E =，1Ωr =

(2) 当外电阻等于内电阻时，电源的输出功率最大，因此

1R =Ω

电源的输出功率最大，最大功率

2()9W m E P R R r

==+ 14．（2021·全国）如图所示，电源电动势E =12V ，内阻r =2Ω，定值电阻R 1=4Ω、R 2=6Ω，电容器电容C=20μF 。求：

（1）闭合开关S 1、S 2时回路的路端电压U ；

（2）保持S 1闭合，断开S 2后，电容器带电量改变量ΔQ 。

【答案】（1）10V ；（2）41.210C -⨯

【详解】

（1）由闭合回路欧姆定律

12E I R R r

=++

12()10V U I R R =+=

（2）断开S 2前

11Q CU =

12U IR =

得

41 1.210C Q -=⨯

断开S 2后

42 2.410C Q CE -==⨯

421 1.210C Q Q Q -∆=-=⨯

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R 1=0.5Ω，R 2是可变电阻，其阻值范围是0~5Ω，求：

（1）开关S 闭合，可变电阻R 2为多大时，固定电阻R 1消耗的功率最大？最大功率是多少？ （2）若R 2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C 1的电容多大？

【答案】（1）20R =，1.125W ；（2）3310F -⨯

【详解】

（1）当20R =时，1R 的消耗功率最大，此时电路中的电流为

1 1.5A E I R r

==+ 1R 的最大功率为

21 1.125W P I R ==

（2）开关S 断开时，A 、B 两点间的电势等于电源电动势，即

3.0V AB U E ==

开关S 断开时，电容器C 1两端电压为

1 3.0V U E ==

开关S 闭合后，R 1与R 2串联，电容器C 1两端电压为

11120.5V R U E R R r

'==++ 电容器C 1的电压变化了

2.5V U ∆=

由i -t 图像，可知：图像围成的面积就是电容器C 1电荷量的变化量

30307.510C Q Q -∆==⨯

则电容器C 1的电容为

3310F Q C U

-∆==⨯∆ 16．（2021·江苏省前黄高级中学高三月考）如图所示的电路中，R 1=3Ω，R 2=6Ω，R 3=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 ；0.5Ω；（2）0

【详解】

(1)根据欧姆定律

U IR =

得S 断开时

1231E I R R I r =++（）

11P EI =

S 闭合时

1223212

R R E I R I r R R =+++（） 22P EI =

得

4E V =

0.5r =Ω

（2）根据

Q C U

=

得S 断开时 651220100.56610R Q CU C C --==⨯⨯⨯=⨯

S 闭合时，电容器两端的电势差为零，则0Q =