2018-2019年江苏省苏州新区一中高二物理选修3-1 恒定电流测试卷

2018-2019年江苏省苏州新区一中高二物理选修3-1
恒定电流测试卷
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2018-2019学年度苏州新区一中高二物理选修3-1
恒定电流单元测试卷
题号
一 二 三 四 总分 得分
一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）
1. 在如图所示的U -I 图象中，直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流
的关系图象，直线Ⅱ为某一电阻R 的伏安特性曲线．用该电源与
电阻R 组成闭合电路．由图象判断错误的是（ ）
A. 电源的电动势为3 V ，内阻为0.5Ω
B. 电阻R 的阻值为1Ω
C. 电源的效率为80%
D. 电源的输出功率为4 W
2. 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Q 1，闭合开关S ，电流再
次稳定后，C 所带的电荷量为Q 2，则Q 1与Q 2的比
值为（ ）
A. 25
B. 12
C. 35
D. 2
3 3. 如图四个灯泡L 1,L 2,L 3,L 4完全一样,规格都是12V 、12W ,在AB 两端加上60V 的电压,
则经过L 3的电流是( )
A. 1A
B. 2A
C. 1.67A
D. 1.25A
4. 如图所示，图中的四个电表均为理想电表，当滑线变阻器滑
动触点P 向右端移动时，下面说法中正确是（ ）
A. 伏特表V 1的读数减小，安培表A 1的读数增大
B. 伏特表V 1的读数增大，安培表A 1的读数减小
C. 伏特表V 2的读数减小，安培表A 2的读数增大
D. 伏特表V 2的读数减小，安培表A 2的读数减小
5. 硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点．如图
所示，图线a 是该电池在某光照强度下路端电压U 和电流
I 的关系图象（电池内阻不是常数），围线b 是某电阻R
的U -I 图象．在该光照强度下将它们组成闭合回路时，硅
光电池的内阻为（ ）
A. 5.5Ω
B. 7.0Ω
C. 12.0Ω
D. 12.5Ω
6.如图所示,直线A是电源的路端电压和干路电流的关系图线,直线B、C分别是电阻
R1、R的两端电压与电流的关系图线,若将这两个电阻分别接到该电源上,则( )
A. R2接在电源上时，电源的效率高
B. R1接在电源上时，电源的效率高
C. R1接在电源上时，电源的输出功率大
D. 电源的输出功率一样大
7.如图所示，D是一只具有单向导电性的理想二极管，水平放置的平行板电容器AB
内部有带电微粒P处于静止状态．下列措施下，关于P的运动情况的说法中不正确的是（）
A. 保持S闭合，增大A、B板间距离，P仍静止
B. 保持S闭合，减小A、B板间距离，P向上运动
C. 断开S后，增大A、B板间距离，P向下运动
D. 若B板接地，断开S后，A板稍下移，P的电势能不变
二、多选题（本大题共5小题，共20.0分）
8.如图所示，电源电动势为E，内电阻为r．理想电压表V1、V2
示数为U1、U2，其变化量的绝对值分别为△U1和△U2；流过电
源的电流为I，其变化量的绝对值为△I．当滑动变阻器的触片从
右端滑到左端的过程中（灯泡电阻不变化）（）
A. 小灯泡L3变暗，L1、L2变亮
B. △U1<△U2
C. △U1
△I 不变 D. △U2
△I
不变
9.如图，定值电阻R1=1Ω，可变电阻R2调节范围0~10Ω，E
为电源电动势，电源内电阻r=2Ω，以下说法中正确的是
（）
A. 当R2=3Ω时，R2上获得最大功率
B. 当R2=3Ω时，R1上获得最大功率
C. 当R2=2Ω时，电源的输出功率最大
D. 当R2=0时，电源的总功率最大
10.如图所示，电源电动势为E=30V，内阻为r=1Ω，电灯上标
有“6V，12W”字样，直流电动机线圈电阻R=2Ω.若电灯恰能正常发光，则下列说法正确的是（）
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A. 流过电灯的电流是2A
B. 电动机的总功率为60W
C. 电动机的热功率为8W
D. 电源的输出功率是44W
11. 如图所示的电路中，E 为电源电动势，r 为电源内阻，R
1和R 3均为定值电阻，R 2为
滑动变阻器。

当R 2的滑动触点在a 端时合上开关S ，此时三个电表A 1、A 2和V 的示数分别为I 1、I 2和U 。

现将R 2的滑动触点向b 端移动，则三个电表示数及的内阻降压变化情况是（ ）
A. I 1减小
B. I 2减小
C. U 减小
D. 内阻降压减小
12. 如图，三个电阻R 1、R 2、R 3的阻值均为R ，电源的内阻r ＜R ，
c 为滑动变阻器的中点。

闭合开关后，将滑动变阻器的滑片
由c 点向a 端滑动，下列说法正确的是（ ）
A. R 2消耗的功率变小
B. R 3消耗的功率
变大
C. 电源输出的功率变大
D. 电源内阻消耗的功率变大
三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）
13. 用多用电表测量一个阻值约为200Ω的电阻，测量步骤如下：
（1）将选择开关旋转到“Ω”挡的________位置。

（填“×1”、“×10”、“×
100”或“×
1k ”） （2）将红、黑表笔分别插入“＋”、“－”插孔，并将两表笔短接，进行________，使电表指针对准右侧“0”刻线。

（3）将红、黑表笔分别与待测电阻两端相接触，若电表读数如图所示，该电阻的阻值为________Ω。

（4）测量完毕，将选择开关旋转到“OFF”位置。

14.某探究性学习小组利用如图所示的电路测量电池的电动势和内阻。

其中电流表A1
的内阻r1=1.0 kΩ，电阻R1=9.0 kΩ，为了方便读数和作图，给电池串联一个R=3.0 Ω的电阻。

（1）按图示电路进行连接后，发现aa′、bb′和cc′三条导线中，混进了一条内部断开的导线。

为了确定哪一条导线内部是断开的，将电建S闭合，用多用电表的电压挡先测量a、b′间电压，读数不为零，再测量a、a′间电压，若读数不为零，则一定是________导线断开；若读数为零，则一定是___________导线断开。

（2）排除故障后，该小组顺利完成实验。

通过多次改变滑动变阻器触头位置，得到电流表A1和A2的多组I1、I2数据，作出图象如右图。

由I1–I2图象得到电池的电动势E=_________V，内阻r=__________Ω。

四、计算题（本大题共3小题，共41.0分）
15.如图，灯泡D与电动机M中串联在一个稳压电源上，电源的输出电压为U=20V，
灯泡D的电阻为R D=6Ω，电动机M线圈的电阻为R M=2Ω，与电动机并联的理想电压表读数为U M=14V．电动机的转轴的摩擦可忽略，求：
（1）通过灯泡的电流I=？
（2）电动机M线圈的发热功率P Q=？
（3）电动机M输出的机械功率P机=？
16.如图所示,电路中接电动势为4V,内电阻为2Ω的直流电源,电阻R1、R2、R3、R4的阻
值均为4Ω,电容器的电容为30μF,电流表的内阻不计,当电路稳定后.
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（1）求电流表的读数;
（2）求电容器所带的电荷量;
（3）如果断开电源,求通过R2的电荷量.
17.如图所示，电源电动势为E=10V，内阻r=1Ω，R1=R2=R3=R4=1Ω，电容器电容C=6μF，
开关闭合时，间距为d的平行板电容器C的正中间有一质量为m，电荷量为q的小球正好处于静止状态．求：
（1）电路稳定后通过R4的电流I；
（2）开关S断开，流过R2的电荷量△Q；
（3）断开开关，电路稳定后，小球的加速度a的大小．
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答案和解析
1.【答案】C
【解析】
解：A、根据闭合电路欧姆定律得U=E-Ir，当I=0时，U=E，由读出电源的电动势E=3V，内阻等于图线的斜率大小，则r=||=Ω=0.5Ω．故A正确。

B、电阻R==Ω=1Ω．故B正确。

C、电源的效率η====66.7%．故C错误。

D、两图线的交点表示该电源直接与电阻R相连组成闭合电路时工作状态，由图读出电压U=2V，电流I=2A，则电源的输出功率为P出=UI=4W．故D正确。

本题选择错误的，故选：C。

由电源的路端电压与电流的关系图象可知，图象与纵轴的交点等于电源的电动势，其斜率大小等于电源的内阻．电阻R的伏安特性曲线的斜率等于电阻．两图线的交点读出电流与电压，求出电源的输出功率和效率．
对于图线关键要根据物理规律，从数学角度来理解其物理意义．本题要抓住图线的斜率、交点的意义来理解图象的意义．
2.【答案】C
【解析】
【分析】
开关S断开和闭合时，利用闭合电路欧姆定律，分别求电容的电压，再由C=可得电量之比。

解题的关键是清楚开关断开与闭合时电路的结构，并能应用闭合电路欧姆定律求电容的电压。

【解答】
当开关S断开时，电路总阻值：R总=R+=，则干路电流I=，电容
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的电压U1==；
当开关S闭合时，电路总阻值：R总=R+=，则干路电流I=，电容的电压U2=E-IR=；
由C=可得：=，故C正确，ABD错误。

故选C。

3.【答案】A
【解析】
【分析】
先分析电路的结构，此电路为L3，L4并联后与L1，L2串联接入电路，根据串
并联电路的特点结合欧姆定律列式求解即可．
本题主要考查了欧姆定律以及串并联电路的特点的直接应用，知道串联电路，电流处处相等，并联电路电压相等，难度不大，属于基础题。

【解答】
分析电路可知L3，L4并联后与L1，L2串联接入电路，
灯泡的电阻R=，
则电路总电阻，
干路电流I=，
则经过L3的电流，故A正确，BCD错误。

故选A。

4.【答案】A
【解析】
解：当滑动变阻器滑动触点P向右端移动时，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I增大，路端电压U减小，则电流表A1读数增大；
电压表V1读数U1=E-I（R1+r），I增大，其他量不变，则U 1减小，即V1的读数减小。

通过电流表A2的电流I2=，U1减小，则I2减小，即A2的读数减小。

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电流表A2读数I2′=I-I2，I增大，I2减小，则I2′增大，则伏特表V2的读数增大。

故A正确，BCD错误。

故选：A。

当滑动变阻器滑动触点P向右端移动时，变阻器接入电路的电阻减小，分析
外电路总电阻的变化，由闭合电路欧姆定律判断干路电流的变化，即可知电
流表A1读数的变化。

根据欧姆定律分析电压表V1读数的变化。

根据干路电
流的变化，分析路端电压的变化，判断电流表A2读数的变化。

由干路电流与通过3电流的变化，分析通过R2电流的变化，即可判断电压表V2读数的变化。

本题是简单的电路动态分析问题，按“部分→整体→部分”的思路进行分析。

5.【答案】A
【解析】
解：由欧姆定律得U=E-Ir，当I=0时，E=U，由a与纵轴的交点读出电源的电动势为：E=3.6V。

根据两图线交点处的状态可知，电阻的电压为U=2.5V，电流为I=0.2A，则硅光电池的内阻为：
r==Ω=5.5Ω．故A正确，BCD错误。

故选：A。

由欧姆定律得U=E-Ir，的大小等于r，当I=0时，E=U，由图可知电池的电动势为U2．当电流为I1时，根据欧姆定律求出内阻．
本题考查对图象的理解能力．对于线性元件有R==，对于非线性元件，R=≠．对于电源的内阻往往根据电源的外特性曲线研究斜率得到．
6.【答案】B
【解析】
【分析】
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本题考查了路端电压随电流变化图像、输出功率和电源效率等知识。

【解答】
根据路端电压，路端电压随电流变化图像与纵轴的截距代表电动势，斜率代表内阻。

AB、电源的效率是输出功率和总功率的比值即,
外电阻越大，效率越高，所以接在电源上效率高选项A错B对。

CD、而根据欧姆定律，电阻的电压随电流变化图像与原点连线的斜率
代表电阻，因此有，两个图像的交点代表该电阻接入电路时的路端电
压和电流，那么根据图像判断交点的路端电压和电流乘积即电功率大小，但
是两个交点的路端电压大的电流小，所以电源输出功率无法判断，选项CD错。

故选B。

7.【答案】C
【解析】
【分析】
根据带电微粒在电场中受力情况以及影响电容器因素的变化情况得出结论。

本题考查影响平行板电容器的电容的因素的动态分析以及带电微粒在电场
的受力分析。

【解答】
A.当保持开关S闭合时，则电容器的电压不变；当增大A、B极间距，则导致电容器的电容减小，则出现电容器的电量减小，然而二极管作用导致电容器的
电量不会减小，则电容器的电量会不变．由于平行板电容器的电场强度与电
容器的电量、电介质及正对面积有关，所以电场强度不变，P仍静止，故A正确；
B.当保持开关S闭合时，电容器的电压不变；当减小A、B极间距，则导致电容器的电容增加，则出现电容器的电量增加．由于平行板电容器的电场强度与
电容器的电量、电介质及正对面积有关，因此电场强度增大，所以P向上运动，故B正确；
C.当增大A、B板间距离，导致电容器的电容减小，由于断开开关S，则电容器
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的电量不变，所以极板间的电场强度不变．因此P仍处于静止，故C错误；D.A板稍下移，导致电容器的电容增大；当断开S后，则电容器的电量不变，所以电场强度也不变，由于B板接地，则P点到B板的电势差不变，因此P点的电势能也不变，故D正确；
本题选错误的，故选C。

8.【答案】ACD
【解析】
【分析】
当滑动变阻器的触片P从右端滑到左端时，分析变阻器接入电路的电阻的变化情况，确定外电路总电阻的变化，分析总电流和路端电压的变化，判断灯L2亮度的变化．根据总电流的变化，分析并联部分电压的变化，判断L3亮度的变化．根据总电流与通过L3电流的变化，分析通过L1电流的变化，判断其亮度变化．根据路端电压的变化，分析△U1和△U2的大小．根据欧姆定律列式分析电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值如何变化．
本题是电路动态变化分析问题，按“局部→整体→局部”思路进行分析．运用总量法分析两电压表读数变化量的大小．运用欧姆定律定量分析电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值变化，这是常用的方法．
【解答】
A、当滑动变阻器的触片P从右端滑到左端时，变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，总电流增大，路端电压减小，则L2变亮。

变阻器的电阻减小，并联部分的电阻减小，则并联部分的电压减小，则L3变暗。

总电流增大，而L3的电流减小，则L1的电流增大，则L1变亮。

故A正确。

B、由上分析可知，电压表V1的示数减小，电压表V2的示数增大，由于路端电压减小，即两电压表示数之和减小，所以△U1＞△U2．故B错误。

C、由U1=E-I（R L2+r）得：=R L2+r，不变，故C正确。

D、根据欧姆定律得=R L2，不变，故D正确。

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故选：ACD。

9.【答案】AD
【解析】
【分析】
解决本题的关键掌握当外电阻等于内阻时电源的输出功率最大．对于定值电阻，根据P=I2R，电流最大时，功率最大。

电路中有一个常用的推论：当外电阻等于内阻时电源的输出功率最大，可将
定值电阻看成电源的内阻，分析可变电阻的功率；对于定值电阻，根据P=I2R，电流最大时，功率最大。

【解答】
A.将R1等效到电源的内部，R2上的功率等于等效电源的输出功率，当外电阻等于内阻时，即R2=R1+r＝3Ω时，输出功率最大，即R2上的功率最大，故A
正确；
B.根据P=I2R，电流最大时，R1上的功率最大，当外电阻最小时，即R2=0时，电流最大，故B错误；
C.当外电阻等于内阻时电源的输出功率最大，外电阻与内电阻越接近，电源
的输出功率越大，故当R2＝1Ω时，电源的输出功率最大，故C错误；
D.当R2=0时，电路中电流最大，电源的总功率P=EI，E不变，则此时电源的总功率最大，故D正确。

故选AD。

10.【答案】AC
【解析】
【分析】
根据电灯恰能正常发光得到电路中的电流，由闭合电路的欧姆定律得到电源的内电压，进而得到电动机两端的电压，求得电动机的总功率以及热功率。

把握电动机是非纯电阻是解题的关键。

【解答】
A.由于电灯恰能正常发光，.流过电灯的电流是：，故A正确；
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B.由闭合电路的欧姆定律得，电源的内电压为2V，所以电动机两端的电压为22V，电动机的总功率为P=UI=44W，故B错误；
C.电动机的热功率为P=I2R=8W，故C正确；
D.电源的输出功率是P=EI-I2r=56W，故D错误。

故选AC。

11.【答案】AC
【解析】
【分析】
理清电路，确定电压表测得什么电压，电流表测得什么电流，抓住电动势和
内阻不变，采用局部→整体→局部的方法，利用闭合电路欧姆定律进行分析。

解决本题的关键抓住电动势和内电阻不变，结合闭合电路欧姆定律求解，注
意做题前一定要理清电路。

【解答】
R2的滑动触点向b端移动时，R2减小，整个电路的总电阻减小，总电流增大，内电压增大，外电压减小，即电压表示数U减小，R3电压增大，R1、R2并联电压减小，通过R1的电流I1减小，即A1示数减小，而总电流I增大，则流过R2的电流I2增大，即A2示数增大，故BD错误，AC正确。

故选AC。

12.【答案】CD
【解析】
解：ABD、c为滑动变阻器的中点，滑动触头在此点时，总电阻最大，将滑动变阻器的滑片由c点向a端滑动，总电阻减小，总电流增大，R1和电源内阻分的电压增大，电源内阻消耗的功率变大，并联电路电压减小，R3所在之路电阻
增大，电压减小，故电流减小，R3消耗的功率减小，而R2的电流增大，故R2
功率增大，故AB错误，D正确；
C、电源输出的功率P在r=R外时最大，电源的内阻r＜R外，R外减小时，电源输出功率增大，故C正确；
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故选：CD。

滑动变阻器分为左右两部分分别与R2和R3串联，R2与R3并联后与R1串联，c为滑动变阻器的中点，滑动触头在此点时，总电阻最大，然后根据欧姆定律分析电流变化，根据P=UI分析功率变化。

电源输出的功率P在r=R外时最大，电源的内阻r＜R外，R外减小时，电源输出功率增大。

本题考查了串、联电路的特点和欧姆定律的灵活运用，难点是滑动变阻器滑
片P从中间→左端总电阻变化情况的判断。

13.【答案】（1）×10 （2）欧姆调零（3）190Ω
【解析】
【分析】
然后选择合适的档位，进行欧姆调零，再测电阻；
欧姆表指针示数与对应档位的乘积是欧姆表示数。

本题考查了欧姆表的使用方法、欧姆表读数；使用欧姆表测电阻时，要先进行机械调零，然后选择合适的档位，再进行欧姆调零，最后测电阻。

【解答】
（1）将选择开关旋转到“Ω”挡的×10位置；
（2）将红、黑表笔分别插入“+”、“-”插孔，并将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使电表指针对准电阻的“0”刻线；
（3）由图乙所示可知，电阻的阻值19.0×10=190Ω；
故答案为：（1）×10 ；（2）欧姆调零；（3）190Ω。

14.【答案】（1）aa′bb′（2）1.4 0.5
【解析】
【分析】
通过多用电表的电压示数是否为零，结合电路分析确定哪根导线断开；
根据闭合电路欧姆定律以及串并联电路的特点，得出两电流的表达式，结合
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图线的斜率和截距求出电动势和内阻的大小。

本题主要考查的是利用图象来处理物理问题的方法，主要分析图象的斜率、截距的物理意义。

【解答】
（2）根据串并联电路的特点，结合闭合电路欧姆定律得：E=U+Ir，
则有：E=I1(R1+r1)+I2(R0+r)，
可知，纵轴截距：
解得：E=1.4V，
图线斜率的绝对值为：，解得r≈0.5Ω。

故答案为：（1）aa′；bb′；（2）1.4；0.5。

15.【答案】解：（1）灯两端的电压为U D=U−U M=20−14=6V
所以通过灯泡的电流为I=U D
I D =6
6
A=1A；
（2）电动机M线圈的发热功率P Q=I2R M=12×2W=2W；
（3）电动机M消耗的电功率为P M=UI=14×1=14W
输出的机械功率P机=P M−P Q=14−2=12W。

答：
（1）通过灯泡的电流I为1A；
（2）电动机M线圈的发热功率P Q为2W；
（3）电动机M输出的机械功率P机为12W。

【解析】
（1）电动机正常工作时的电路是非纯电阻电路，欧姆定律不成立，而灯泡D是纯电阻，可以对灯泡D，运用用欧姆定律求电路中的电流；
（2）发热功率根据P Q=I2R M即可求解；
（3）电动机M输出的机械功率P机=P M-P热。

本题切入点在于根据闭合电路欧姆定律求解干路电流，突破口在于根据电功率表达式列式求解，注意电动机是非纯电阻电路。

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16.【答案】解：（1）根据闭合电路欧姆定律：I =E R 3+R 4+r =4
4+4+2A =0.4A 故电流表的读数为0.4A ．
（2）U 3=IR 3=0.4×
4V =1.6V Q =CU 3=4.8×10-5C
故电容器所带的电荷量为4.8×
10-5C （3）因R 1、R 2并联，且R 1=R 2，所以在放电回路中通过R 2的电量为
Q 2=2.4×10−5C 故通过R 2的电荷量为2.4×
10-5C ． 【解析】
（1）在该电路中，R 1和R 2被电流表短路，即该电路由R 3、R 4、和电流表构成串联电路，根据闭合电路欧姆定律去求电流表的读数．
（2）电容器并联在R 3的两端，电容器两端的电压等于R 3两端的电压，根据Q=CU 3求电容器所带的电荷量．
（3）断开电源，电容器会出现放电，因R 1、R 2并联，且R 1=R 2，所以流过两个电阻的电荷量相等．
解决本题的关键掌握闭合电路欧姆定律，以及电容的定义式
． 17.【答案】解：（1）开关S 闭合时，R 1、R 3并联与R 4串联，R 2中没有电流通过．有： 电容器的电压 U C =U 4=R 412R 1+R 4+r E =1
0.5+1+1×10V =4V
由欧姆定律得通过R 4的电流I =U 4
R 4=4A （2）开关S 断开，电容器的电压U C ′=R 4
R 1+R 4+r
E =13×10V =103V 开关S 断开，流过R 2的电荷量△Q =C △U =C （U C -U C ′）=6×10-6×（4-103）C =4×
10-6C （3）开关S 闭合时，小球静止时，由平衡条件有：mg =q U C d
开关S 断开，根据牛顿第二定律得mg -q
U C ′d =ma
联立解得a =16g ≈1.67m /s 2．
答：（1）电路稳定后通过R 4的电流I 是4A ；
（2）开关S 断开，流过R 2的电荷量△Q 是4×
10-6C ； （3）断开开关，电路稳定后，小球的加速度a 的大小是1.67m /s 2．
【解析】
（1）开关闭合时，R 1、R 3并联与R 4串联，R 2中没有电流通过，由串联电路分压
规律求R4的电压，再由欧姆定律求通过R4的电流I．
（2）开关闭合时，小球静止在电场中，电场力与重力平衡，由平衡条件列出方程．开关S断开，根据串联电路的特点求出电容器的电压，从而可求得电容器电荷量的变化量，即等于流过R2的电荷量△Q．
（3）断开开关，电路稳定后，根据牛顿第二定律求加速度a．
本题考查综合运用物理知识解决问题的能力．对于带电小球在电场中运动的问题，电压是联系电场与电路的桥梁．要注意电路稳定时，与电容器串联的电阻无电压和电流．。