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电路动态分析和电路故障分析专题电路动态分析题和电路故障分析题是初中学生物理学习过程中的一个难点，其原因是这两类题目对学生有较高的能力要求。进行电路故障分析，要以电路动态分析能力作为基础，而电路故障分析又是电路动态分析的载体，因此我们将这两类分析题整合成一个专题进行复习有利于提高复习的效率。在编排顺序中，我们以电路动态分析作为主线，而将电路故障作为电路动态变化的一个原因。一、滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起电路中电学物理量的变化1串联电路中滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起的变化例1如图1，是典型的伏安法测电阻的实验电路图，当滑片P向右移动时，请你判断A表和V表的变化。分析：本题中，为了分析表达的简洁，我们约定一套符号：“”表示引起电路变化；“”表示物理量增大或电表示数增大；“”表示物理量减小或电表示数减小。P右移R2R总IA表。R1不变IR1U1V表。（判断V表的变化还可以根据串联电路的分压原理来分析：R2U2U1V表。）扩展：根据串联电路的特点，滑动变阻器R2两端的电压 U2 将 。推论：如果滑动变阻器R2 足够大，当滑片P向右一直滑动时，电阻将不断增大，那么U2 将不断增大，U1 将不断减小，I将不断减小。假设 R2 无限大，这时U2 将增大到电源电压，U1 将变为0，I也将变为0，这时的电路就相当于断路。这就是用电压表来判断电路断路和短路的道理。 变式训练题参考上图，在伏安法测电阻的实验中，若由于各种原因，电压表改接在滑动变阻器的两端，当滑片P向左移动时，请判断A表和V表的变化。 图1 图2 图3例2如图2，当滑片P向左移动时，A表和V表将如何变化。分析：首先要确定电路的类型，此电路属于串联电路呢还是并联电路。我们可以将电流表简化成导线，将电压表简化成断开的电键或干脆拿掉。此时可以容易地看出，这是一个串联电路。而且发现滑动变阻器的滑片已经悬空，滑动变阻器接成了定值电阻，所以A表示数不变。电压表在本电路中，是测量R1和R2部分电阻之和的电压，当滑片P向左移动时，被跨接在电压表内的电阻随着变小，根据分压原理：V表示数减小。变式训练题 如图3，当滑片P向左移动时，A表和V表将如何变化。例3在如图4所示电路中，当闭合电键后，滑动变阻器的滑动片P向右移动时 （ ）(A)安培表示数变大，灯变暗。 (B)安培表示数变小，灯变亮。(C)伏特表示数不变，灯变亮。 (D)伏特表示数不变，灯变暗。分析：将电流表等效为一根导线，可以看到电压表直接测量电源电压，因此当滑动变阻器的滑动片P向右移动时，电压表的示数将不会变化；而电阻R的阻值变大，小灯的电阻RL大小不变（注意：在初中阶段，小灯的电阻由于温度的变化引起的变化往往忽略不计），因此总电阻变大，电流变小，所以电流表示数变小。从串联电路的分压角度分析，小灯两端的电压也将变小，小灯的功率P=ULI也将变小，所以小灯的发光将变暗。本题正确答案为D。变式训练题 在如图5所示电路中，当闭合电键后，滑动变阻器的滑动片P向右移动时（ ）(A)伏特表示数变大，灯变暗。 (B)伏特表示数变小，灯变亮。(C)安培表示数变小，灯变亮。 (D)安培表示数不变，灯变暗。 图4 图5 图6 图72并联电路中滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起的变化例4如图6，当滑片P向右移动时，A1表、A2表和V表将如何变化？分析：并联电路各支路两端电压相等，等于电源电压，故电压表V示数不变。由于并联电路各支路独立工作，互不干扰，滑动变阻器滑片P向右移动时，对R1这条支路没有影响，所以电流表A1示数不变。滑片P右移，R2变大，两端电压不变，故电流变小，干路中电流也随之变小，所以A2示数也会变小。变式训练题 如图7，当滑片P向右移动时，A1表、A2表和V表将如何变化？二、电键的断开或闭合引起电路中电学物理量的变化1串联电路中电键的断开或闭合引起的变化例5在如图8所示的电路中，将电键K闭合，则安培表的示数将_，伏特表的示数将_(均填“变大”、“变小”或“不变”)。分析：在电键尚未闭合前，两个电阻组成串联电路。电压表测量R1两端的电压，电键K闭合后，电阻R2被局部短路，电压表变成测量电源两端的电压了，因此电压表的示数将变大。在电键尚未闭合前，电流表测量的是串联电路的电流值，由于此时电阻较大，故电流较小；电键K闭合后，电阻R2被局部短路，电路中的电阻只有R1了，因此电流表的示数将变大。变式训练题在如图9所示的电路中，当电键K断开时，电阻R1与R2是_联连接的。电键K闭合时，电压表的示数将_(选填“变小”、“不变”或“变大”)。 图8 图9 图102并联电路中电键的断开或闭合引起的变化例6 在图10中，灯泡L1和灯泡L2是_联连接的。当电键K断开时，电压表的示数将_；电流表的示数将_(选填“增大”、“不变”或“减小”)。分析：本题的难度首先在电路的识别，我们可以将电流表看作导线，将电压表拿去，就容易看出这个电路是“并”联电路。电流表是串联在小灯L1的支路中的，所以电键闭合时，电流表的示数从0变到有读数，应该选填“增大”。电压表是测量电源电压，而且不受电键控制，所以示数“不变”。变式训练题 在图11中，灯泡L1和灯泡L2是_联连接的。当电键K断开时，电压表的示数将_；电流表的示数将_(选填“增大”、“不变”或“减小”)。 图11 图12 图13三、电路的故障引起电路中电学物理量的变化及故障原因分析例7在图12中，当电键 K闭合后，两只小灯泡发光，电压表示数为4伏。过了2分钟，电压表示数为0，经检查除小灯泡外其余器材的连接良好，请分析造成这种情况的原因可能有：_。分析：电压表示数为0，其原因有三：1.电压表没有接好或电压表损坏；2.小灯L2短路；3.小灯L1断路。起先，电压表有示数，说明不存在原因1的情况。那么还有两种情况都是可能的。答案为：小灯L2短路；小灯L1断路。变式训练题 在如图13所示的电路中，电源电压等于6伏，合上电键后电压表示数为6伏。经分析得出，电路中可能发生的情况是：_。例8 在如图14所示的电路中，电源电压不变。闭合电键K后，灯L1、L2都发光。一段时间后，其中一灯突然熄灭，而电流表、电压表的示数都不变，则产生这一现象的原因可能是（ ）(A)灯L1短路。 (B)灯L2短路。 (C)灯L1断路。 (D)灯L2断路。分析：可以采用排除法。小灯L2短路，会导致电压表示数变小、电流表示数变大；小灯L2断路，会导致电流表示数变0；小灯L1短路，会导致两灯都不亮；一灯熄灭而电表示数都不变，只有小灯L1发生断路时才有此可能。本题正确答案为C。变式训练题 在图15所示的电路中,电源电压不变。闭合电键K，电路正常工作。一段时间后，发现其中一个电压表示数变大，则 （ ） (A)灯L可能变亮。(B)灯L亮度可能不变。(C)电阻R可能断路。(D)电阻R可能短路。 图14 图15 图16例9 在图16所示的电路中，电源电压不变。闭合电键K后，灯L1、L2都发光，段时间后，其中的一盏灯突然变亮，而电压表Vl的示数变小，电压表V2的示数变大，则产生这一现象的原因是 ( )(A)灯L1断路。 (B)灯Ll短路。 (C)灯L2断路。 (D)灯L2短路。分析：属于电路故障分析题。“段时间后，其中的一盏灯突然变亮”排除了电路出现断路的情况，那么，故障现象只有发生短路了。电压表V2的示数变大，是小灯变亮的原因，一定是小灯L2突然变亮；电压表Vl的示数变小说明小灯L1发生了短路。本题正确答专题练习1. 图17中，A、B、C、D是滑动变阻器的四个接线柱。若将A、C分别与图中电路的导线头M、N相连接，闭合电键后，当滑动片P向右移动时，安培表的示数将_(填“变大”、“不变”或“变小”)；若将D与N相连接，接线柱_与M相连接，则闭合电键后，滑动片P向左移动时，伏特表的示数增大。 图17 图18 图192. 在如图18所示的电路图中，当电键K闭合时 （ ）(A) 整个电路发生短路。(B)电流表示数变小。(C)电流表示数不变化。(D)电流表示数变大。3. 在图19所示的电路中，当电键K闭合时，灯L1、L2均不亮。某同学用一根导线去查找电路的故障。他将导线先并接在灯L1两端时发现灯L2亮，灯L1不亮，然后并接在灯L2两端时发现两灯均不亮。由此可以判断 ( ) (A)灯L1断路。 (B)灯L1短路。 (C)灯L2断路。 (D)灯L2短路。4. 如图20所示，电阻R1的阻值为20欧，R2为40欧，当电键K断开时，电流表A的示数为0.1安，则电源电压为_伏。若电键K闭合时，电流表A的示数为_安。 图20 图21 图225. 在图21所示的电路中，电源电压为6伏。当电键K闭合时，只有一只灯泡发光，且电压表V的示数为6伏。产生这一现象的原因可能是 ( )(A)灯L1短路。 (B)灯L2短路。 (C)灯L1断路。 (D)灯L2断路。6. 如图22所示，当滑片P向右移动时 ( )(A)电流表A示数不变，电压表V示数不变。 (B)电流表A示数不变，电压表V示数变大。(C)电流表A示数变小，电压表V示数变大。 (D)电流表A示数变小，电压表V示数不变。7. 如图23所示，闭合电键K，当滑动变阻器的滑片P向右移动时，电流表A的示数将_(选填“变小”、“不变”或“变大”)。 图23 图244、（2009年福建晋江） 如图7是小文同学研究串联电路中电流、电压特点的实物连接图，当开关闭合时，灯L1亮，灯L2不亮，这时电流表和电压表均有读数。则故障原因可能是 （ ） A.L1断路 B.L1短路 C. L2短路 D. L2断路5、（2009年福建晋江）标有“4V 1 W”的小灯泡和 “20 1A”的滑动变阻器连接在图8所示的电路中，电源电压为6V，电流表量程为“OO.6A”，电压表量程为“03V”. 为确保电路安全，闭合开关时，滑动变阻器接入电路的阻值变化范围应控制在(不考虑温度对电阻的影响) （ ）AO8 B816 C1620 D以上答案都不对7、（2009年浙江杭州）如图所示，闭合电键S后，发现电灯L不亮，且保险丝没有熔断。某同学用测电笔测试灯头的两根电线C,D,发现这两处都能使测电笔的氖管发光，再用测电笔测试火线A和零线B时，氖管在测火线A时能发光，在测零线B时不发光。那么可以判定故障是 ( ) A.火线和零线短路 B.电灯L短路 C.电线AC段某处断路 D.电线BD段某处断路8、（2009年浙江杭州）小施学校的教学楼有东、南、西、北四扇大门，放学后要求都要将门关上。平时传达室的蒋师傅住在南门，每天都要跑三个地方检查门是否关上，非常辛苦。小施学了电学后为减轻蒋师傅的工作量，设计了一电路图，即三个门中只要有门没关好（相当于一个开关断开），则代表该扇门的指示灯就会发光。下列电路图中符合要求的是：（ ）9、（2009年山东德州）如图4所示，闭合开关，发现灯泡甲比灯泡乙亮。在该电路中，关于电流、电压、电阻和消耗的电功率大小的判断。正确的是（ ） AI甲=I乙BU甲U乙 CR甲=R乙 DP甲P乙 10、（2009年山东德州）如图5所示当滑片P向左移动时（ ）A电流表示数变大，电压表示数变小 B电流表示数变大，电压表示数变大C电流表示数变小，电压表示数变小 D电流表示数变小，电压表示数变大 13、（2009年山东平原）如图所示的电路中，电源电压恒定不变，当电键K闭合时（ ） A电压表示数变小，电流表示数变小，灯变暗B电压表示数变大，电流表示数变大，灯变亮C电压表示数不变，电流表示数不变，灯的亮度不变D电压表示数不变，电流表示数变小，灯变暗14、（2009年山东烟台）图1所示的是小明设计的四盏螺丝口白炽灯的安装图，其中正确的是（ ）15、（2009年山东烟台）在图7所示的电路中，电源电压不变闭合开关后，滑动变阻器的滑片P向右端滑动时（ ） A电流表示数减小，电压表示数减小 B电流表示数不变，电压表示数不变 C电流表示数增大，电压表示数减小 D电流表示数减小，电压表示数增大16、（2009年浙江湖州）小明观察了市场上自动测高仪后，设计了以下四个电路（其中R是滑动变阻器，R是定值电阻，电源两极间电压恒定）。其中能实现身高越高，电压表示数越大的电路是（ ）22、（2009年浙江宁波）在研究“一定电压下，电流与电阻的关系”时，电路如图所示。电源电压 恒为3V，滑动变阻器上标有“15 1A”字样。在a、b间先后接入不同阻值的定值电阻尺，移动滑片P，使电压表示数为1.5V，读出电流表的示数。当20的电阻接入a、b间时，电压表示数始终无法达到15V，其原因可能是( ) A滑动变阻器阻值太小 B电源电压3V太高 C20的阻值太小 D控制的电压15V太高24、2009年四川绵阳）我们知道，电炉通电后，电炉丝热得发红，而与电炉丝相连的导线却不怎么发热。其原因是（ ） A导线的电阻小 B电炉丝的电阻小 C通过导线的电流大 D通过电炉丝的电流大25、（2009年四川绵阳）灾后重建，小宇同学家的永久性住房已经建好。在全家搬进去之前，小宇同学准备检查生活用电线路是否有问题，他先断开所有用电器和总开关，然后将火线上的保险丝取下，换上一只额定电压为220 V的灯泡，闭合总开关，发现灯泡正常发光。由此判断（ ）A线路安装完全正确，因为灯泡正常发光 B线路安装不正确，电路中有短路C线路安装不正确，电路中有断路 D仅由此不能判断线路是否有问题26、（2009年四川绵阳）有两只定值电阻RA和RB，各自的电流与电压关系如U-I图象中的A、B。则（ ）A若将它们串联接在电源两端，RA的电流是RB的2倍B若将它们并联接在电源两端，RA的电压是RB的2倍C若将它们串联接在电源两端，RA的电功率是RB的2倍D若将它们并联接在电源两端，RA的电功率是RB的2倍27、（2009年浙江义乌）洗衣机、电冰箱、电脑等许多家用电器均使用三脚插头与电源插座连接，如图所示。细心观察可以发现，三脚插头中与用电器金属外壳连接的那个插脚比另外两个插脚要稍长。这样的设计主要考虑下列哪一因素（ ）A、使插头的造型更美观 B、插入插座中可更稳固C、有利于识别火线和零线插脚 D、插入插座时，可确保用电器外壳先接地28、（2009年浙江义乌）如图所示电路，电源电压不变，滑动变阻器上标有“2A 20欧姆”字样。以下四个图像中，能正确表示当开关S闭合后，通过小灯泡L的电流I与滑动变阻器连入电路的电阻R的关系的是（ ）二、填空4、2009年山东烟台）如图11所示的电路中，L1和L2是两只标有“6V 3W”字样的小灯泡，电源电压6V闭合开关两灯正常工作则a是_表，b是_表，a表的示数是_三、作图题（2009年山东平原）在实验室，刘星连好了一个如图所示的电路，请你在虚线框中画出这个电路的电路图。实验1、（2009年福建晋江）利用图16中的器材，测量额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率。 把图18中的实物电路连接完整； 在闭合开关前，滑动变阻器连入电路的电阻应是_，即滑片应位于_端； 闭合开关后，移动变阻器的滑片，应使电压表示数为_V，此时电流表示数如图19所示，即为_A，则该小灯泡的额定功率是_W，此时灯丝电阻为_。2、（2009年浙江杭州）小明在进行“测量小灯泡的功率”的实验时，实验台上提供的器材有：6V蓄电池、电流表（00.6A，0-3A）、电压表(0-3V，0-15V）、滑动变阻器（50 1.5A）、额定电压为2. 5V的小电灯（正常发光时的电阻约为7)、开关各一个，导线若干。(1)小明在实验中电流表应该选择 的量程，电压表应该选择 的量程；(2)、他实验的电路图如图所示，请你在虚线框内根据该电路图画出实物连接图。(3)、若闭合开关后，发现灯泡不发光，电流表的示数为零，电压表的示数为6V,产生此故障的原因可能是下列情况中的 和 （填写序号）A.小电灯短路 B.小电灯的灯丝断了 C.小电灯的灯座接触不良D.电压表的正、负接线柱反接 E.变阻器滑片接触不良(4)、排除故障后，调节滑动变阻器测得如表中所示的三组数据，则小电灯的额定功率为 w。5、（2009年山东平原）在测2.5V小灯泡（电阻大约为 10左右）额定功率的实验时，刘星连接了如图甲所示的电路。其中电源电压为6V。(1)请用笔画线将甲图中的电路连接完整； (2)在连接电路时，有甲“10 1A”和乙“20 1A”两个滑动变阻器可供选择，则应该选择变阻器_连入电路，才能保证实验的顺利进行；(3)在连接电路时，开关应_（选填“断开”或“闭合”），滑片应移到_（选填“A”或“B”）处，闭合上开关之后，小明发现电压表、电流表均有示数，但小灯泡不亮，经检查，电路连接无误，各元件完好，那么可能的原因是_ ，为了能使小灯泡发光，下一步应进行的操作是_；(4)刘星调节滑片P的位置，使电压表的示数为2.5V，这时电流表的示数如图乙所示，为_A，则该灯泡的额定功率是_W。7、（2009年浙江金华）小明同学探究“通过导体的电流与电压的关系”时，电路图与实物图如图所示。已知电源电压和电阻R1的阻值均恒定，电流表A的量程为006安，电压表V1的量程为03伏，电压裘V2的量程为015伏，滑动变阻器R2上标有“50 1A”的字样。 (1)小明按电路图将实物连接起来，闭合开关前滑动变阻器的滑片应放在 端(填“左”或“右”)。闭合开关，发现电流表A与电压表V1的示数为零，电压表V2的示数不为零，若是电路中的电阻R1或滑动变阻器R2发生故障则故障是 。(2)排除故障后，继续进行实验，记录电流表A与电压表V1的示数，得到一组实验数据，如下表所示。分析表中实验数据可得结论：当导体的阻值不变时，通过导体的电流与电压成 比。(3)实验中，记录电流表A与电压表V2的示数，得到一组实验数据，根据实验数据作出U-I图线(实线部分)，如图所示。则该实验中，在保证实验器材安全的前提下，电路中允许通过的最大电流为 安。11、（2009年福建福州）在测定“小灯泡电功率”的实验中，电源电压为4.5V，小灯泡额定电压为2.5V、电阻约为10。(1)连接电路时开关应 ，电流表的量程应选0 A。(2)请你用笔画线代替导线，将图23中的实物电路连接完整。(3)闭合开关前，图23中滑动变阻器的滑片P应位于 （选填“A”或“B”）端。(4) 小叶同学闭合开关，移动滑片P到某一点时，电压表示数（如图24所示）为 V，若他想测量小灯泡的额定功率，应将图23中滑片P向 （选填“A”或“B”）端移动，使电压表的示数为2.5V。图24图23图25(5)小向同学移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图25所示的IU图像，根据图像信息，可计算出小灯泡的额定功率是 W。图23(6)小勇同学在实验中连接好电路，闭合开关，移动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，电压表有示数，电流表无示数，原因可能是 （写出一种即可）。六、计算1、（2009年福建晋江）学校课外活动小组为检测某传感器而设计的如图21电路。传感器上标有“3V 0.9W”的字样（传感器可看作一个电阻），滑动变阻器上标有“10 1A”的字样，电流表量程为0.6A，电压表量程为3V。求：（1）该传感器的电阻和额定电流各是多少？（2）根据技术资料可知，如果传感器的电阻变化超过1，则该传感器就失去了作用。实际检测时(不考虑测量时电值的变化)，将一个电压恒定的电源加在图中a、b之间，闭合开关S，通过调节来改变电路的电流和两端的电压，检测记录如下：电压表示数V电流表示数A第一次1.480.16第二次0.910.22通过计算分析，你认为这个传感器是否仍可使用？此时a、b间所加的电压是多少？6、（2009年浙江金华）如图所示的电饭煲，内部有两条电阻丝，每条电阻丝的阻值都为110欧(电阻丝的阻值恒定不变