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素养提升课(五)　电路故障、含容电路分析及电阻表的原理
1．掌握电路故障分析的方法，会判断电路故障。
2．会分析含电容器的有关电路，并会进行有关计算。
3．理解多用电表电阻挡的工作原理，并会进行有关计算。
　电路故障分析与判断
1．故障特点
(1)断路特点：表现为两端电压不为零而电流为零。
(2)短路特点：用电器或电阻发生短路，表现为电路中电流不为零但用电器或电阻两端电压为零。
2．检查方法
电压表 检测 电路中接有电源，开关闭合，如果两点间电压表示数为零，则说明可能在并联路段之外有断路，或并联路段短路
电流表 检测 电路中接有电源，开关闭合，用电流表测量各部分电路上的电流，通过对电流值的分析，可以确定故障情况和位置。在使用电流表检测时，一定要注意电流表的极性和量程
电阻表 检测 电路中切断电源的前提下，某两点间测量值很大时，表示其间存在断路；当测量值很小或为零时，表示其间存在短路
假设法 将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生某种故障，运用闭合电路或部分电路的欧姆定律进行推理
【典例1】　如图所示电路中，由于某处出现了故障，导致电路中的A、B两灯变亮，C、D两灯变暗，故障的原因可能是(　　)
A．R1短路 B．R2断路
C．R2短路 D．R3短路
D　[A灯在干路上，A灯变亮，说明电路中总电流变大，由闭合电路欧姆定律可知电路的外电阻减小，这就说明电路中只会出现短路而不会出现断路，选项B错误；因为短路部分的电阻变小，分压作用减小，与其并联的用电器两端的电压减小，C、D两灯变暗，A、B两灯变亮，这说明发生短路的电阻与C、D两灯是并联的，而与A、B两灯是串联的。观察电路中电阻的连接形式，只有R3短路符合条件，选项A、C错误，D正确。]
[针对训练]
1．如图所示的电路中，电源的电动势为6 V，当开关S接通后，灯泡L1和L2都不亮，用电压表测得各部分的电压是Uab＝6 V，Uad＝0，Ucd＝6 V，由此可断定(　　)
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
C　[由Uab＝6 V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与变阻器R是通的，断路故障出现在c、d之间，故灯L2断路。所以选项C正确。]
2．如图所示，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3均为定值电阻，电压表与电流表均为理想电表；开始时开关S闭合，电压表、电流表均有示数，某时刻发现电压表和电流表读数均变大，则电路中可能出现的故障是(　　)
A．R1断路 B．R2断路
C．R1短路 D．R3短路
B　[若R1断路，电流表读数为零，A错误；若R2断路，外电路总电阻增大，总电流减小，内电压减小，则电压表读数变大；R3的分压增大，则电流表的读数变大，B正确；若R1短路，外电路总电阻减小，总电流增大，内电压增大，则电压表读数变小，电流表的读数变大，C错误；若R3短路，外电路总电阻减小，总电流增大，内电压增大，则电压表读数变小，D错误。]
　含电容器电路的分析与计算
1．电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，此支路相当于断路，因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压。
2．当电容器和电阻并联后接入电路时，电容器两极板间的电压与其并联电阻两端的电压相等。
3．电路的电流、电压变化时，将会引起电容器的充(放)电。如果电容器两端电压升高，电容器将充电；如果电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电。
4．根据公式Q＝CU或ΔQ＝CΔU，求电荷量及其变化量。
【典例2】　如图所示，电源电动势E＝10 V，内阻可忽略，R1＝4 Ω，R2＝6 Ω，C＝30 μF。
(1)求S闭合后，电路稳定时通过R1的电流；
(2)S原来闭合，现将其断开至电路稳定，求这个过程中流过R1的总电荷量。
[解析]　(1)S闭合后，电路稳定时，R1、R2串联，I＝＝1 A。
(2)S闭合时，电容器两端电压UC＝U2＝IR2＝6 V，储存的电荷量Q＝CUC。S断开至达到稳定后电路中电流为零，此时UC′＝E，储存的电荷量Q′＝CUC′。很显然电容器上的电荷量增加了ΔQ＝Q′－Q＝CUC′－CUC＝1.2×10-4 C。电容器上电荷量的增加是在S断开以后才产生的，只能通过R1这条电路实现，所以流过R1的电荷量就是电容器增加的电荷量。
[答案]　(1)1 A　(2)1.2×10-4 C
[针对训练]
3．在如图所示的电路中，当滑动变阻器的滑片向下移动时，关于电灯L的亮度及电容器C所带电荷量Q的变化判断正确的是(　　)
A．L变暗，Q增大 B．L变暗，Q减小
C．L变亮，Q增大 D．L变亮，Q减小
B　[当滑动变阻器的滑片向下移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，由闭合电路欧姆定律得知，干路电流增大，电源的内电压增大，路端电压减小，灯L变暗，通过灯L的电流减小，而干路电流增大，则通过R1的电流增大，R1两端的电压增大，则滑动变阻器R2两端的电压减小，电容器所带电荷量Q减小。故B正确。]
4．(2023·海南卷)如图所示电路，已知电源电动势为E，内阻不计，电容器电容为C，闭合开关K，待电路稳定后，电容器上电荷量为(　　)
A．CE B．CE
C．CE D． CE
C　[电路稳定后，由于电源内阻不计，则整个回路可看成3R、2R的串联部分与R、4R的串联部分并联，若取电源负极为零电势点，则电容器上极板的电势为φ上＝·2R＝，电容器下极板的电势为φ下＝·4R＝，则电容器两端的电压U下上＝，则电容器上的电荷量为Q＝CU上下＝CE，C正确。]
　电阻表的原理
1．内部结构：由表头、电源和可变电阻三部分组成，如图所示。
2．测量原理
(1)当红、黑表笔相接时，如图甲所示，被测电阻Rx＝0，调节R的阻值，使＝Ig，则表头的指针指到满刻度，所以刻度盘上指针的满偏处定为电阻表刻度的零点。(r＋Rg＋R)是电阻表的内阻R内。
(2)当红、黑表笔不接触时，如图乙所示，被测电阻Rx→∞，表头中没有电流，指针不偏转，此时指针所指的位置是电阻表刻度的“∞”点。
(3)当红、黑表笔间接入被测电阻Rx时，如图丙所示，通过表头的电流I＝，得Rx＝－R内，每个Rx值都对应一个电流值，在刻度盘上直接标出与I值对应的Rx值。
3．中值电阻及其应用
电阻表表盘中央刻度处的电阻，叫中值电阻，R中＝R内，使用电阻表测电阻时，指针指在中值电阻附近，误差较小。
【典例3】　把一量程为6 mA、内阻为100 Ω的电流表改装成电阻表，电路如图所示，现备有如下器材：A．电源E＝3 V(内阻不计)；B．滑动变阻器0～100 Ω；C．滑动变阻器0～500 Ω；D．红表笔；E．黑表笔。
(1)滑动变阻器选用________。
(2)红表笔接________端，黑表笔接________端。(均选填“M”或“N”)
(3)按正确方法测量Rx，指针指在电流表2 mA刻度处，则电阻值应为________；若指在电流表3 mA刻度处，则电阻值应为________。
(4)若该电阻表使用一段时间后，电池电动势变小，内阻变大，但此表仍能调零，按正确使用方法再测上述电阻Rx，其测量结果与原结果相比将________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
[解析]　(1)两表笔直接接触时，调节滑动变阻器的阻值使电流达到满偏Ig＝
解得R0＝400 Ω，故滑动变阻器应选C。
(2)红表笔接内部电源的负极，黑表笔接内部电源的正极，所以红表笔接N端，黑表笔接M端。
(3)电流I＝2 mA时，有I＝
解得Rx＝1 000 Ω
电流I′＝3 mA时，I′＝
解得Rx′＝500 Ω。
(4)当电池电动势变小，内阻变大时，电阻表重新调零，由于满偏电流Ig不变，由公式Ig＝，电阻表内阻得调小，待测电阻的阻值是通过电流表的示数体现，由公式I＝＝＝，可知当r内变小时，接入同样的被测电阻，通过的电流变小，电阻表读数变大。
[答案]　(1)C　(2)N　M　(3)1 000 Ω　500 Ω　(4)偏大
[针对训练]
5．如图所示为电阻表的原理示意图。其中，电流表的满偏电流为300 μA，内阻rg＝100 Ω，调零电阻最大值R＝50 kΩ，串联的定值电阻R0＝50 Ω，电池电动势E＝1.5 V。用它测量电阻Rx，能准确测量的阻值范围是(　　)
A．30～80 kΩ B．3～8 kΩ
C．300～800 Ω D．30～80 Ω
B　[用电阻表测量电阻，指针指在表盘中央附近时测量结果比较准确。当电流最大时，Ig＝，其中R内为电阻表的内阻，得R内＝＝ Ω＝5 000 Ω，用它测量电阻Rx，当指针指在表盘中央时Ig＝，得Rx＝－R内＝5 000 Ω，故能准确测量的阻值范围是5 kΩ附近，选项B正确。]
素养提升练(五)　电路故障、含容电路分析及电阻表的原理
1．如图所示，灯泡L1、L2原来都正常发光，由于故障两灯突然熄灭，(假设电路中仅有一处故障)下列说法正确的是(　　)
A．将多用电表的电压挡并联在ac两端，示数为0，说明ac间断路
B．将多用电表的电压挡并联在cd两端，有示数，说明cd间完好
C．将多用电表的电压挡并联在ad两端，有示数；并联在ac两端，示数为0，说明cd间断路
D．断开S，将L1拆下，使用多用电表电阻挡，调零后将红、黑表笔连接在L1两端，如果指针不偏转，说明L1完好
C　[将多用电表的电压挡并联在ac两端，示数为0，说明abdc间有断路。将多用电表的电压挡并联在cd两端，有示数，说明cabd间没有断路。将多用电表的电压挡并联在ad两端，有示数，说明abd间没有断路；并联在ac两端，示数为0，说明abdc间有断路，故说明cd间断路。断开S，将L1拆下，使用多用电表电阻挡，调零后将红、黑表笔连接在L1两端，如果指针不偏转，说明电阻∞，说明L1断路。]
2．某同学按如图所示的电路进行实验，电压表内阻看作无限大，电流表内阻看作零。实验中由于电路发生故障，发现两电压表示数相同了(但不为零)，若这种情况的发生是由于某一用电器故障引起的，则可能的故障是(　　)
A．RP断路 B．R2断路
C．R1短路 D．R3短路
B　[若R3短路，则电压表V2示数为零；若RP断路，则电压表V2示数为零；若R1短路，V1测滑动变阻器和R2串联总电压，V2测R2两端电压；若R2断路，两电压表均测R3两端电压，电压表示数相同。故A、C、D错误，B正确。]
3．把一个满偏电流为3 mA的电流表改装成电阻表，其中电源电动势为3 V。在测电阻时，电流表指针指在表盘上2 mA处，在改成相应的电阻刻度时，应是(　　)
A．250 Ω B．500 Ω
C．1 000 Ω D．1 500 Ω
B　[当电流表满偏时，电阻表的内阻为R内＝＝ Ω＝1 000 Ω，当电流表指针指在表盘上2 mA 处时，整个回路的电阻Rx＋R内＝＝ Ω＝1 500 Ω，所以Rx＝500 Ω，选项B正确。]
4．如图是一个将电流表改装成电阻表的示意图，此电阻表已经调零，用此电阻表测一阻值为R的电阻时，指针偏转至满刻度的处。现用该表测一未知电阻，指针偏转到满刻度的处，则该电阻的阻值为(　　)
A．4R B．5R
C．10R D．16R
D　[由闭合电路的欧姆定律得：调零时有E＝IgR内；指针偏转至满刻度的时有E＝；指针偏转到满刻度的时有E＝。联立三式可解得Rx＝16R。D正确，A、B、C错误。]
5．(多选)如图所示的电路中，电源电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，电阻R1＝6 Ω，R2＝5 Ω，R3＝3 Ω，电容器的电容C＝2×10-5 F。若将开关S闭合，电路稳定时通过R2的电流为I；断开开关S后，通过R1的电荷量为q。则(　　)
A．I＝0.75 A B．I＝0.5 A
C．q＝2×10-5 C D．q＝1×10-5 C
AD　[开关S闭合时，I＝＝0.75 A，选项A正确，B错误；此时UC＝UR并＝1.5 V，QC＝CUC＝3×10-5 C，若将开关断开，则电容器上所带的电荷通过R1、R3放掉，因I1∶I3＝R3∶R1＝1∶2，根据q＝It可知，通过R1的电荷量q＝QC＝1×10-5 C，选项C错误，D正确。]
6．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．
C　[S断开时等效电路如图甲所示，
电容器两端电压为U1＝R×＝E；S闭合时等效电路如图乙所示，电容器两端电压为U2＝R＝E，由Q＝CU得＝＝，故选项C正确。]
7．(多选)直流电源E、定值电阻R1、R2以及电容器C和开关S构成的电路如图所示。电源的电动势E＝5 V，内阻忽略不计，R1＝2 Ω，R2＝3 Ω，C＝5 μF，开关S处于闭合状态，下面说法正确的是(　　)
A．电容器C上的电荷量为1.0×10-5 C
B．电容器C上的电荷量为1.5×10-5 C
C．断开开关S，电容器C增加的电荷量为1.5×10-5 C
D．断开开关S，电容器C增加的电荷量为1.0×10-5 C
BD　[开关S闭合，电容器两极板间电压等于R2两端电压，由闭合电路的欧姆定律得U1＝R2＝3 V，由电荷量表达式可知Q1＝U1C＝1.5×10-5 C，故A错误，B正确；开关S断开，电容器两极板间电压等于电源电动势U2＝E＝5 V，由电荷量表达式可知Q2＝U2C＝2.5×10-5 C，ΔQ＝Q2－Q1＝1.0×10-5 C，故C错误，D正确。]
8．如图所示，闭合开关S，电路稳定后，水平放置的平行金属板间的带电质点P处于静止状态。已知电流表和电压表均为理想电表，若将滑动变阻器R2的滑片向b端移动，则(　　)
A．电压表读数减小
B．电流表读数增大
C．质点P将向下运动
D．R1消耗的功率减小
D　[由题图可知，R1与滑动变阻器串联；电容器与滑动变阻器并联；当滑片向b端移动时，滑动变阻器接入电路的电阻增大，电路总电阻增大，由闭合电路的欧姆定律可知，电路中总电流减小，路端电压增大，同时R1两端的电压减小，所以电压表示数增大，电流表示数减小，故A、B错误；流过R1的电流减小，由公式P＝I2R知R1消耗的功率减小，故D正确；电容器板间电压增大，板间电场强度增大，故质点P受到向上的静电力增大，则重力小于静电力，质点P将向上运动，故C错误。]
9．在图示电路中，灯L1、L2的电阻分别为R1、R2，变阻器的最大电阻为R0，且R0＞R2，电容器的电容为C。若有电流通过，灯就能发光，假设灯的电阻不变，在变阻器的滑片P由a端向b端移动的过程中，以下说法正确的是(　　)
A．L1先变暗后变亮，L2一直变亮
B．L1先变亮后变暗，L2先变暗后变亮
C．电容器极板所带的电量先减小后增大
D．电源的效率先减小后增大
A　[R0＞R2，灯L2与滑动变阻器的左部分串联的总电阻先大于后小于右部分的电阻，当变阻器的滑片P由a向b端移动时，总电阻先增大，后减小，所以总电流先减小后增大，所以通过灯L1的电流先减小后增大，故L1先变暗后变亮，而通过L2的电流一直变大，L2不断变亮，A正确，B错误；电容器C上的电压UC＝)，总电流先减小后增大，所以电容器C上的电压先增大后减小，则电容器极板所带的电量先增大后减小，C错误；电源的效率η＝×100%＝×100%＝＝＝1－，因为总电流先减小后增大，所以电源的效率先增大后减小，D错误。]
10．(多选)如图所示电路中，C为电容器，R1为0～99.00 Ω的电阻箱，电源内阻r＝5 Ω，定值电阻R2＝2 Ω，R3＝R4＝5 Ω。现闭合开关S，调节R1使其电阻从零逐渐增至最大，在此过程中(　　)
A．电容器的a板先带正电后带负电
B．电容器的a板先带负电后带正电
C．电源的输出功率先增大后减小
D．电容器两板间的电压先增大后减小
AC　[当R1为零时，a板接电源正极，电势最高，带正电；当R1＝2 Ω时，电容器两板电势相等，不带电；当R1＞2 Ω时，b板电势较高，a板带负电，即电容器两端的电压先减小后增大，A正确，B、D错误；当R1为零时，外电阻最小，最小值为Rmin＝≈1.67 Ω，当R1最大时，外电阻最大，最大值为Rmax＝≈9.10 Ω，根据电源的输出功率与外电阻的关系图像可知，当外电阻等于r时，电源输出功率最大，所以电源的输出功率先增大后减小，C正确。
]
11．某同学在实验室找了一个电流表、一个电池、一个定值电阻，串联起来后两端接上红、黑表笔，当作电阻表使用(如图所示)。两个表笔直接接触时，电流表读数为6.0 mA，两个表笔接在150 Ω的电阻两端时，电流表读数为3.75 mA。现把表笔与一个未知电阻连接，电流表读数为5 mA，这个未知电阻多大？
[解析]　设电池电动势为E、内阻为r，电流表内阻为rA，定值电阻为R0，当表笔短接时，E＝I0(r＋rA＋R0)
其中I0＝6.0 mA
当接入150 Ω电阻时有：E＝I1(r＋rA＋R0＋R1)
其中I1＝3.75 mA
联立以上式子并代入数据解得：E＝1.5 V，r＋rA＋R0＝250 Ω
接入未知电阻有：E＝I2(r＋rA＋R0＋R)
其中I2＝5 mA，解得：R＝50 Ω。
[答案]　50 Ω
12．如图所示，E＝10 V，r＝1 Ω，R1＝R3＝5 Ω，R2＝4 Ω，C＝100 μF。当S断开时，电容器中带电粒子恰好处于静止状态。求：
(1)S闭合后，带电粒子加速度的大小和方向；
(2)S闭合后，流过R3的总电荷量。
[解析]　(1)S断开时，带电粒子恰好处于静止状态，设电容器两极板间距离为d
有UC＝E＝4 V，＝mg
S闭合后，UC′＝E＝8 V
设带电粒子加速度为a
则－mg＝ma，解得a＝g，方向竖直向上。
(2)S闭合后，流过R3的总电荷量等于电容器上电荷量的增加量
所以ΔQ＝C(UC′－UC)＝4×10-4 C。
[答案]　(1)g　竖直向上　(2)4×10-4 C(共52张PPT)
素养提升课(五)　电路故障、含容电路分析及电阻表的原理
第十二章　电能　能量守恒定律
学习任务
1．掌握电路故障分析的方法，会判断电路故障。
2．会分析含电容器的有关电路，并会进行有关计算。
3．理解多用电表电阻挡的工作原理，并会进行有关计算。
探究重构·关键能力达成
探究1　电路故障分析与判断
1．故障特点
(1)断路特点：表现为两端电压不为零而电流为零。
(2)短路特点：用电器或电阻发生短路，表现为电路中电流不为零但用电器或电阻两端电压为零。
2．检查方法
电压表
检测 电路中接有电源，开关闭合，如果两点间电压表示数为零，则说明可能在并联路段之外有断路，或并联路段短路
电流表
检测 电路中接有电源，开关闭合，用电流表测量各部分电路上的电流，通过对电流值的分析，可以确定故障情况和位置。在使用电流表检测时，一定要注意电流表的极性和量程
电阻表
检测 电路中切断电源的前提下，某两点间测量值很大时，表示其间存在断路；当测量值很小或为零时，表示其间存在短路
假设法 将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生某种故障，运用闭合电路或部分电路的欧姆定律进行推理
【典例1】　如图所示电路中，由于某处出现了故障，导致电路中的A、B两灯变亮，C、D两灯变暗，故障的原因可能是(　　)
A．R1短路 B．R2断路
C．R2短路 D．R3短路
√
D　[A灯在干路上，A灯变亮，说明电路中总电流变大，由闭合电路欧姆定律可知电路的外电阻减小，这就说明电路中只会出现短路而不会出现断路，选项B错误；因为短路部分的电阻变小，分压作用减小，与其并联的用电器两端的电压减小，C、D两灯变暗，A、B两灯变亮，这说明发生短路的电阻与C、D两灯是并联的，而与A、B两灯是串联的。观察电路中电阻的连接形式，只有R3短路符合条件，选项A、C错误，D正确。]
[针对训练]
1．如图所示的电路中，电源的电动势为6 V，当开关S接通后，灯泡L1和L2都不亮，用电压表测得各部分的电压是Uab＝6 V，Uad＝0，Ucd＝6 V，由此可断定(　　)
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
√
C　[由Uab＝6 V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与变阻器R是通的，断路故障出现在c、d之间，故灯L2断路。所以选项C正确。]
2．如图所示，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3均为定值电阻，电压表与电流表均为理想电表；开始时开关S闭合，电压表、电流表均有示数，某时刻发现电压表和电流表读数均变大，则电路中可能出现的故障是(　　)
A．R1断路 B．R2断路
C．R1短路 D．R3短路
√
B　[若R1断路，电流表读数为零，A错误；若R2断路，外电路总电阻增大，总电流减小，内电压减小，则电压表读数变大；R3的分压增大，则电流表的读数变大，B正确；若R1短路，外电路总电阻减小，总电流增大，内电压增大，则电压表读数变小，电流表的读数变大，C错误；若R3短路，外电路总电阻减小，总电流增大，内电压增大，则电压表读数变小，D错误。]
探究2　含电容器电路的分析与计算
1．电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，此支路相当于断路，因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压。
2．当电容器和电阻并联后接入电路时，电容器两极板间的电压与其并联电阻两端的电压相等。
3．电路的电流、电压变化时，将会引起电容器的充(放)电。如果电容器两端电压升高，电容器将充电；如果电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电。
4．根据公式Q＝CU或ΔQ＝CΔU，求电荷量及其变化量。
【典例2】　如图所示，电源电动势E＝10 V，内阻可忽略，R1＝
4 Ω，R2＝6 Ω，C＝30 μF。
(1)求S闭合后，电路稳定时通过R1的电流；
(2)S原来闭合，现将其断开至电路稳定，求这个过程中流过R1的总电荷量。
[答案]　(1)1 A　(2)1.2×10-4 C
[针对训练]
3．在如图所示的电路中，当滑动变阻器的滑片向下移动时，关于电灯L的亮度及电容器C所带电荷量Q的变化判断正确的是(　　)
A．L变暗，Q增大
B．L变暗，Q减小
C．L变亮，Q增大
D．L变亮，Q减小
√
B　[当滑动变阻器的滑片向下移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，由闭合电路欧姆定律得知，干路电流增大，电源的内电压增大，路端电压减小，灯L变暗，通过灯L的电流减小，而干路电流增大，则通过R1的电流增大，R1两端的电压增大，则滑动变阻器R2两端的电压减小，电容器所带电荷量Q减小。故B正确。]
√
探究3　电阻表的原理
1．内部结构：由表头、电源和可变电阻三部分组成，如图所示。
3．中值电阻及其应用
电阻表表盘中央刻度处的电阻，叫中值电阻，R中＝R内，使用电阻表测电阻时，指针指在中值电阻附近，误差较小。
【典例3】　把一量程为6 mA、内阻为100 Ω的电流表改装成电阻表，电路如图所示，现备有如下器材：A．电源E＝3 V(内阻不计)；B．滑动变阻器0～100 Ω；C．滑动变阻器0～500 Ω；D．红表笔；E．黑表笔。
(1)滑动变阻器选用________。
(2)红表笔接________端，黑表笔接________端。(均选填“M”或“N”)
C
N
M
(3)按正确方法测量Rx，指针指在电流表2 mA刻度处，则电阻值应为________；若指在电流表3 mA刻度处，则电阻值应为________。
(4)若该电阻表使用一段时间后，电池电动势变小，内阻变大，但此表仍能调零，按正确使用方法再测上述电阻Rx，其测量结果与原结果相比将________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
1 000 Ω
500 Ω
偏大
[针对训练]
5．如图所示为电阻表的原理示意图。其中，电流表的满偏电流为300 μA，内阻rg＝100 Ω，调零电阻最大值R＝50 kΩ，串联的定值电阻R0＝50 Ω，电池电动势E＝1.5 V。用它测量电阻Rx，能准确测量的阻值范围是(　　)
A．30～80 kΩ B．3～8 kΩ
C．300～800 Ω D．30～80 Ω
√
1．如图所示，灯泡L1、L2原来都正常发光，由于故障两灯突然熄灭，(假设电路中仅有一处故障)下列说法正确的是(　　)
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素养提升练(五)　电路故障、含容电路分析及电阻表的原理
A．将多用电表的电压挡并联在ac两端，示数为0，说明ac间断路
B．将多用电表的电压挡并联在cd两端，有示数，说明cd间完好
C．将多用电表的电压挡并联在ad两端，有示数；
并联在ac两端，示数为0，说明cd间断路
D．断开S，将L1拆下，使用多用电表电阻挡，
调零后将红、黑表笔连接在L1两端，如果指针不偏转，说明L1完好
C　[将多用电表的电压挡并联在ac两端，示数为0，说明abdc间有断路。将多用电表的电压挡并联在cd两端，有示数，说明cabd间没有断路。将多用电表的电压挡并联在ad两端，有示数，说明abd间没有断路；并联在ac两端，示数为0，说明abdc间有断路，故说明cd间断路。断开S，将L1拆下，使用多用电表电阻挡，调零后将红、黑表笔连接在L1两端，如果指针不偏转，说明电阻∞，说明L1断路。]
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2．某同学按如图所示的电路进行实验，电压表内阻看作无限大，电流表内阻看作零。实验中由于电路发生故障，发现两电压表示数相同了(但不为零)，若这种情况的发生是由于某一用电器故障引起的，则可能的故障是(　　)
A．RP断路 B．R2断路
C．R1短路 D．R3短路
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B　[若R3短路，则电压表V2示数为零；若RP断路，则电压表V2示数为零；若R1短路，V1测滑动变阻器和R2串联总电压，V2测R2两端电压；若R2断路，两电压表均测R3两端电压，电压表示数相同。故A、C、D错误，B正确。]
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3．把一个满偏电流为3 mA的电流表改装成电阻表，其中电源电动势为3 V。在测电阻时，电流表指针指在表盘上2 mA处，在改成相应的电阻刻度时，应是(　　)
A．250 Ω B．500 Ω
C．1 000 Ω D．1 500 Ω
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5．(多选)如图所示的电路中，电源电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，电阻R1＝6 Ω，R2＝5 Ω，R3＝3 Ω，电容器的电容C＝2×10-5 F。若将开关S闭合，电路稳定时通过R2的电流为I；断开开关S后，通过R1的电荷量为q。则(　　)
A．I＝0.75 A B．I＝0.5 A
C．q＝2×10-5 C D．q＝1×10-5 C
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7．(多选)直流电源E、定值电阻R1、R2以及电容器C和开关S构成的电路如图所示。电源的电动势E＝5 V，内阻忽略不计，R1＝2 Ω，R2＝3 Ω，C＝5 μF，开关S处于闭合状态，下面说法正确的是(　　)
A．电容器C上的电荷量为1.0×10-5 C
B．电容器C上的电荷量为1.5×10-5 C
C．断开开关S，电容器C增加的电荷量为1.5×10-5 C
D．断开开关S，电容器C增加的电荷量为1.0×10-5 C
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8．如图所示，闭合开关S，电路稳定后，水平放置的平行金属板间的带电质点P处于静止状态。已知电流表和电压表均为理想电表，若将滑动变阻器R2的滑片向b端移动，则(　　)
A．电压表读数减小
B．电流表读数增大
C．质点P将向下运动
D．R1消耗的功率减小
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D　[由题图可知，R1与滑动变阻器串联；电容器与滑动变阻器并联；当滑片向b端移动时，滑动变阻器接入电路的电阻增大，电路总电阻增大，由闭合电路的欧姆定律可知，电路中总电流减小，路端电压增大，同时R1两端的电压减小，所以电压表示数增大，电流表示数减小，故A、B错误；流过R1的电流减小，由公式P＝I2R知R1消耗的功率减小，故D正确；电容器板间电压增大，板间电场强度增大，故质点P受到向上的静电力增大，则重力小于静电力，质点P将向上运动，故C错误。]
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9．在图示电路中，灯L1、L2的电阻分别为R1、R2，变阻器的最大电阻为R0，且R0＞R2，电容器的电容为C。若有电流通过，灯就能发光，假设灯的电阻不变，在变阻器的滑片P由a端向b端移动的过程中，以下说法正确的是(　　)
A．L1先变暗后变亮，L2一直变亮
B．L1先变亮后变暗，L2先变暗后变亮
C．电容器极板所带的电量先减小后增大
D．电源的效率先减小后增大
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10．(多选)如图所示电路中，C为电容器，R1为0～99.00 Ω的电阻箱，电源内阻r＝5 Ω，定值电阻R2＝2 Ω，R3＝R4＝5 Ω。现闭合开关S，调节R1使其电阻从零逐渐增至最大，在此过程中(　　)
A．电容器的a板先带正电后带负电
B．电容器的a板先带负电后带正电
C．电源的输出功率先增大后减小
D．电容器两板间的电压先增大后减小
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11．某同学在实验室找了一个电流表、一个电池、一个定值电阻，串联起来后两端接上红、黑表笔，当作电阻表使用(如图所示)。两个表笔直接接触时，电流表读数为6.0 mA，两个表笔接在150 Ω的电阻两端时，电流表读数为3.75 mA。现把表笔与一个未知电阻连接，电流表读数为5 mA，这个未知电阻多大？
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[解析]　设电池电动势为E、内阻为r，电流表内阻为rA，定值电阻为R0，当表笔短接时，E＝I0(r＋rA＋R0)
其中I0＝6.0 mA
当接入150 Ω电阻时有：E＝I1(r＋rA＋R0＋R1)
其中I1＝3.75 mA
联立以上式子并代入数据解得：E＝1.5 V，r＋rA＋R0＝250 Ω
接入未知电阻有：E＝I2(r＋rA＋R0＋R)
其中I2＝5 mA，解得：R＝50 Ω。
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[答案]　50 Ω
12．如图所示，E＝10 V，r＝1 Ω，R1＝R3＝5 Ω，R2＝4 Ω，C＝100 μF。当S断开时，电容器中带电粒子恰好处于静止状态。求：
(1)S闭合后，带电粒子加速度的大小和方向；
(2)S闭合后，流过R3的总电荷量。
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[答案]　(1)g　竖直向上　(2)4×10-4 C

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