初中物理电路动态与电路故障分析及复习策略

初中物理电路动态与电路故障分析及复习策略 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 也是每年中考考查的热点之一 其原因是这两类题目 对学生有较高的综合分析能力要求 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 因此我们在中考备考过程中 将这两类分析题整合成一个专题进行 复习 既有利于加深学生对动态电路和欧姆定律的理解 又可以提 高学生的综合分析能力 提高复习的效率 笔者根据多年的备考经 验 在中考复习中 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 总结出动态电路和电路故障的几个类型 并加以剖析 以期对参加中考的同学有所帮助 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 R2 R 总 I A 表 R1 不变 IR1 U1 V 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 R2 U2 U1 V 表 根据串联电路的特点 滑动变阻器 R2 两端的电压 U2 将变大 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 1 如图 2 所示 闭合形状 S 后 使滑动变阻器的滑片 P 向左滑动 则 A 电流表的示数变大 电压表的示数变大 灯变暗 B 电流表的示数变小 电压表的示数变大 灯变亮 C 电流表的示数变大 电压表的示数变小 灯变亮 D 电流表的示数变小 电压表的示数变小 灯变暗 参考答案 C 例 2 如图 3 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 2 如图 4 当滑片 P 向左移动时 A 表和 V 表将如何 变化 参考答案 A 表变大 V 表不变 例 3 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 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 3 在如图 6 所示电路中 当闭合开关后 滑动变阻器 的滑动片 P 向右移动时 A 电压表示数变大 灯变暗 B 电压表示数变小 灯变亮 C 电流表示数变小 灯变亮 D 电流表示数不变 灯变暗 参考答案 C 2 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 7 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 4 如图 8 当滑片 P 向右移动时 A1 表 A2 表和 V 表 将如何变化 参考答案 A1 表变小 A2 表变小 V 表不变 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 9 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 5 在如图 10 所示的电路中 当开关 K 断开时 电阻 R1 与 R2 是 联的 开关 K 闭合时 电压表的示数将 选填 变小 不变 或 变大 参考答案 串联 变小 2 并联电路中电键的断开或闭合引起的变化 例 6 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 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 6 在图 12 所示的电路中 R1 的阻值为 10 只闭合 开关 S1 时电流表的示数为 0 3A 再闭合开关 S2 后 电流表的示数 为 0 45A 则 R2 的阻值为 参考答案 20 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 13 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 7 在如图 14 所示的电路中 电源电压等于 6 伏 合 上开关后电压表示数为 6 伏 经分析得出 电路中可能发生的情况 是 参考答案 R 断路或 L 短路 例 8 在如图 15 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 8 在图 16 所示的电路中 电源电压不变 闭合开关 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 参考答案 C 四 动态电路分析题与电路故障分析题复习策略 1 学会正确分析电路图 首先要让学生养成分析电路图的习惯 无论是静态电路还是动态电路 都要求学生能够独立分析题目给出 的电路图中 各个用电器之间是串联还是并联 具体的方法是把电 流表简化成导线 将电压表简化成断开的开关或干脆拿掉 把闭合 的开关看成导线 把被局部短路的用电器拿掉 把开关断开的支路 去掉 从而简化电路 经过电路简化后 电路中基本只出现电源 用电器 电路显得比较简单 把刚才去掉的电表复原上去 明确电 压表和电流表分别测量那个用电器的电压和电流 2 正确判断滑动变阻器有效电阻及由于滑片的变化引起的有效电阻 的变化 3 熟练掌握串并联电路中电压 电流及电阻的规律 动态电路中涉 及的用电器肯定不止一个 必然会运用到串并联电路中电压 电流 及电阻的规律 如果学生不能熟练掌握这些规律 那么解题也就无 从谈起 4 熟练掌握欧姆定律的运用 尤其是要分析好电路中局部和整体的 关系 欧姆定律是解决动态电路的金钥匙 也是电学的基本定律 在动态电路中一般情况下电源的电压都是不变的 滑动变阻器滑片 的变化或开关的通断 必然会引起电路中电流的变化 解题思路是 先整体后局部 先利用欧姆定律分析整个电路中电流的变化情况 在具