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文档简介
1、电路故障分析 纵观历年来的各地中考试卷, 可以发现电学故障题屡见不鲜。 在各级各类的竞赛中(如 大同杯物理竞赛),故障题更是占有一席之地。很多同学对此感到有点无奈,究其原因,大 多是由于对之所以产生故障的本质原因理解不深造成的。 初中的电学故障题, 一般可分为两 大类型:实验电路故障题和家庭电路故障题。 由于家庭电路故障题相对较为简约, 所以本次 只对实验电路故障题作一些剖析,希望提高考生的分析能力和解题能力。 电路既然有了故障, 那么它的外在现象就很不正常了。 如灯泡不亮, 电流表指针不偏转, 电压表的示数要么为零、 要么等于电源电压等等。 按照电表在电路中使用时的方法不同, 又 可以把此类
2、故障题分为以下两种情况: (一)电压表、电流表固定测试 以下图所示的电路图为例,从电压表的示数着手,可以得到如下所示的故障分析表: 电压表示数原因分析 干路断 电压表 电压表被短路 具体表现 L2断丝 L1被短路 电压表接线柱接触 电压表接触不良 不良 V 表直接并在电源 L2被短路 电压表示数 为电源电压 电压表串联接入L1断丝 转 两端 灯不亮,电流表指针几乎不偏 一灯亮,电流表有示数 两灯亮,电流表有示数 伴随的其他现象 灯不亮,电流表无示数 一灯亮,电流表有示数 示数为零 说明:由于电压表和灯 L1并联,所以 L1所在的支路不在干路之列。当电压表串联接入电路中时,因 电压表的电阻远远大
3、于灯泡的电阻,根据串联电路的分压作用,电压表两端的电压也将远远大于灯泡的电 压,一般认为等于电源电压。上表中没有考虑电压表和电流表坏了的情况。从表中可以看出,不同的故 障对应有不同的现象,所以我们可以根据外在的现象来判断内在的故障。在用上表来解题时,重要的是理 解原因和现象的因果关系而不是死记硬背。 例 1:在如图所示的电路中, 当闭合开关 S 后,发现两灯都不亮, 电流表的指针几乎指在“0” 刻度不动,电压表指针则有明显偏转,该电路中的故障可能是() A电流表坏了B灯泡1的灯丝断了 C两个灯泡都断路D灯泡2的灯丝断了 例 2如图,由于电路中有一处发生故障,导致电压表的示数为0,则下列关于电路
4、故障的说 法中正确的是() A一定是灯泡 L1短路 B可能是灯泡 L1开路 C可能是灯泡 L2短路D可能是灯泡 L2开路 (二)电压表移动测试 解此类故障题的关键是要理解:当电压表的示数不为0 时,一定有电流流进电压表(尽 管这股电流非常小),进而可以推断出 “干路不断”;反之,若电压表示数为,则在流经电 压表的支路上肯定存在断路现象。我们可以用下面的流程图来体现这层意思。 电压表有示数 一定有电流流进电压表 干路不断 例 3两盏电灯串联如图所示, 电源电压是 6 伏。闭合开关以后,电灯不亮,导线都是好的。 用电压表测 A、B 间和 B、C 间的电压都是 0,而测得 C、D 间的电压是 6 伏
5、。则故障可能 是() AL1断路BL2断路 C开关没接通D以上都有有可能 例 4如图,L1、L2是两盏完全相同的小灯泡。S 闭合后,L1、L2均能正常发光,过一会儿 两灯均不亮。若用导线分别连接S、R 两端,电路均无变化,L1、L2仍不亮。若用电压表测 L2两端的 b、c 两点,电压表的示数明显高于L2的额定电压。则() AL1的灯丝断了BL2的灯丝断了 CS 损坏了D电阻 R 损坏了 最后,安排了几道练习题供思考: 1、如图所示电路,闭合开并,两只灯泡都不亮,且电流表和电压表的指针会都不动。现将 两灯泡 L1和 L2的位置对调, 再次闭合开关时, 发现两只灯泡仍不亮, 电流表的指针仍不动,
6、但电压表的指针却有了明显的偏转,该电路的故障可能是() A从点经电流表到开关这段电路中出现断路 B灯泡1的灯丝断了 C灯泡2的灯丝断了 D电流表和两个灯泡都坏了 2、在如图所示的电路中,电源电压不变。 闭合开关 S 后,灯L1、L2都发光。一段时间后, 其中的一盏灯突然熄灭,而电压表 V1的示数变大,电压表 V2的示数变小。则产生这一现象 的原因是() A灯 L1断路B灯 L2断路 C灯 L1短路D灯 L2短路 3、如图,闭合开关后,发现L1和 L2都不亮。为了检查电路中的故障,用电压表去测电压, 使电压表的“+”接线柱与 a 点相连,用另一接线柱分别与b、c、d 相连时,电压表的读数 为 5
7、.6 伏,与 e 相连时的读数为 0。根据上述结果,可以判断: 完好的元件有_;发生故障的元件有_; 不能 判断的部分有_。 1、先根据题给条件确定故障是断路还是短路:两灯串联时,如果只有一个灯不亮,则此灯 一定是短路了,如果两灯都不亮,则电路一定是断路了;两灯并联,如果只有一灯不亮,则 一定是这条支路断路,如果两灯都不亮, 则一定是干路断路。在并联电路中,故障不能是短 路,因为如果短路,则电源会烧坏 2、根据第一步再判断哪部分断路或短路。 例 1:L1 与 L2 串联在电路中,电压表测 L2 两端电压,开关闭合后,发现两灯都不亮, 电压表有示数,则故障原因是什么? 你先画一个电路图:两灯都不
8、亮,则一定是断路。 电压表有示数,说明电压表两个接线柱跟 电源两极相连接,这部分导线没断,那么只有L2 断路了。 例 2、L1 与 L2 串联,电压表 V1 测 L1 电压,V2 测 L2 电压。闭合开关后,两灯都不亮。 则下列说法正确的是:A、若 V1=0,V2 示数很大,则 L1 短路而 L2 正常;B、若 V1=0 而 V2 示数很大,说明 L2 都断路。 例 4 (06 大连)如图所示,闭合开关S 时,灯泡L1、L2 都不亮,用一根导线的两端接 触 a、b 两点时两灯都不亮;接触b、c 两点时,两灯都不亮;接触c、d 两点时,两灯都 亮。则() (导线检测法) A灯 L1 断路 B灯
9、L2 断路 C灯 L2 短路 D开关 S 断路 4、把两个小灯泡 L1 和 L2、一个蓄电池、个电键及若干导线组成串联电路。当闭合 电键时,两个小灯泡均不发光。用电压表测量,发现灯 L1 两端有电压。若整个装置除 了两个小灯泡以外,其余都完好,那么小灯泡不发光的原因可能是() AL1 的灯丝断了。 BL2 的灯丝断了。 CL1 和 L2 的灯丝都断了。 D以上三种情况都存在 5.如图 5 所示的电路,电源电压保持不变。电键S 闭合时,发现只有两个电表的指针发生偏 转,电路中的电阻 R 或灯 L 有一个出现了故障,则可能是 () A电流表 A 示数为零,电阻 R 短路 B电流表 A 示数为零,灯
10、 L 断路 C电压表 V2 示数为零,电阻 R 短路 D电压表 V2 示数为零,灯 L 断路 例 3在电学实验中,遇到断路时,常用电压表来检测。某 同学连接了如图 1 所示的电路,闭合开关S 后,发现灯不亮,为检查电路故障,他用电 压表进行测量,结果是 则此电路的故障可能是()(电压表检测法) A A开关开关 S S 接触不良接触不良B B小灯泡灯丝断了小灯泡灯丝断了 C Cd d、e e 间出现断路间出现断路 D De e、f f 间出现断路间出现断路 , 电路故障分析 纵观历年来的各地中考试卷, 可以发现电学故障题屡见不鲜。 在各级各类的竞赛中(如 大同杯物理竞赛),故障题更是占有一席之地
11、。很多同学对此感到有点无奈,究其原因,大 多是由于对之所以产生故障的本质原因理解不深造成的。 初中的电学故障题, 一般可分为两 大类型:实验电路故障题和家庭电路故障题。 由于家庭电路故障题相对较为简约, 所以本次 只对实验电路故障题作一些剖析,希望提高考生的分析能力和解题能力。 电路既然有了故障, 那么它的外在现象就很不正常了。 如灯泡不亮, 电流表指针不偏转, 电压表的示数要么为零、 要么等于电源电压等等。 按照电表在电路中使用时的方法不同, 又 可以把此类故障题分为以下两种情况: (一)电压表、电流表固定测试 以下图所示的电路图为例,从电压表的示数着手,可以得到如下所示的故障分析表: 电压
12、表示数原因分析 干路断 电压表 电压表被短路 具体表现 L2断丝 L1被短路 电压表接线柱接触 电压表接触不良 不良 V 表直接并在电源 L2被短路 电压表示数 为电源电压 电压表串联接入L1断丝 转 两端 灯不亮,电流表指针几乎不偏 一灯亮,电流表有示数 两灯亮,电流表有示数 伴随的其他现象 灯不亮,电流表无示数 一灯亮,电流表有示数 示数为零 说明:由于电压表和灯 L1并联,所以 L1所在的支路不在干路之列。当电压表串联接入电路中时,因 电压表的电阻远远大于灯泡的电阻,根据串联电路的分压作用,电压表两端的电压也将远远大于灯泡的电 压,一般认为等于电源电压。上表中没有考虑电压表和电流表坏了的
13、情况。从表中可以看出,不同的故 障对应有不同的现象,所以我们可以根据外在的现象来判断内在的故障。在用上表来解题时,重要的是理 解原因和现象的因果关系而不是死记硬背。 例 1:在如图所示的电路中, 当闭合开关 S 后,发现两灯都不亮, 电流表的指针几乎指在“0” 刻度不动,电压表指针则有明显偏转,该电路中的故障可能是() A电流表坏了B灯泡1的灯丝断了 C两个灯泡都断路D灯泡2的灯丝断了 【分析】“电压表指针则有明显偏转”意指电压表的示数已等于电源电压,再结合“灯不亮、 电流表的指针几乎指在0刻度不动”的现象,可知此故障的原因应为表中的第5 种情况。故 选 D。 例 2如图,由于电路中有一处发生
14、故障,导致电压表的示数为0,则下列关于电路故障的说 法中正确的是() A一定是灯泡 L1短路 B可能是灯泡 L1开路 C可能是灯泡 L2短路D可能是灯泡 L2开路 【分析】由表中可知,“电压表示数为 0”应有三种可能性,故不应选A 而应选 D。 (二)电压表移动测试 解此类故障题的关键是要理解:当电压表的示数不为0 时,一定有电流流进电压表(尽 管这股电流非常小),进而可以推断出 “干路不断”;反之,若电压表示数为,则在流经电 压表的支路上肯定存在断路现象。我们可以用下面的流程图来体现这层意思。 电压表有示数 一定有电流流进电压表 干路不断 例 3两盏电灯串联如图所示, 电源电压是 6 伏。闭
15、合开关以后,电灯不亮,导线都是好的。 用电压表测 A、B 间和 B、C 间的电压都是 0,而测得 C、D 间的电压是 6 伏。则故障可能 是() AL1断路BL2断路 C开关没接通D以上都有有可能 【分析】设想把电压表接在C、D 间(如图),从C、D 间的电压是 6 伏,可知一定有电流 流进电压表,进而可知干路一定不断,故选C。 事实上,我们也可以从电流的流经路线来分析,既然有电流流进电压表,则“正极A 点 L1B 点L2C 点电压表D 点负极”一定是通路。同样也可选出正确答案C。 例 4如图,L1、L2是两盏完全相同的小灯泡。S 闭合后,L1、L2均能正常发光,过一会儿 两灯均不亮。若用导线
16、分别连接S、R 两端,电路均无变化,L1、L2仍不亮。若用电压表测 L2两端的 b、c 两点,电压表的示数明显高于L2的额定电压。则() AL1的灯丝断了BL2的灯丝断了 CS 损坏了D电阻 R 损坏了 【分析】同上题相似,电压表测b、c 两点时有电压,可知干路一定不断(把电压表接在电 路上后便可显示干路),故正确答案应为B。由于此时电压表变成了事实上的串联,故而才 有题中的“电压表的示数明显高于L2的额定电压”。 最后,安排了几道练习题供同学们思考: 1、如图所示电路,闭合开并,两只灯泡都不亮,且电流表和电压表的指针会都不动。现将 两灯泡 L1和 L2的位置对调, 再次闭合开关时, 发现两只
17、灯泡仍不亮, 电流表的指针仍不动, 但电压表的指针却有了明显的偏转,该电路的故障可能是() A从点经电流表到开关这段电路中出现断路 B灯泡1的灯丝断了 C灯泡2的灯丝断了 D电流表和两个灯泡都坏了 2、在如图所示的电路中,电源电压不变。 闭合开关 S 后,灯L1、L2都发光。一段时间后, 其中的一盏灯突然熄灭,而电压表 V1的示数变大,电压表 V2的示数变小。则产生这一现象 的原因是() A灯 L1断路B灯 L2断路 C灯 L1短路D灯 L2短路 3、如图,闭合开关后,发现L1和 L2都不亮。为了检查电路中的故障,用电压表去测电压, 使电压表的“+”接线柱与 a 点相连,用另一接线柱分别与b、
18、c、d 相连时,电压表的读数 为 5.6 伏,与 e 相连时的读数为 0。根据上述结果,可以判断: 完好的元件有_;发生故障的元件有_; 不能判断的部分有 _。 (答案:1、 C;2 、D;3、变阻器、开关,灯 L2,灯 L1) 1、先根据题给条件确定故障是断路还是短路:两灯串联时,如果只有一个灯不亮,则此灯 一定是短路了,如果两灯都不亮,则电路一定是断路了;两灯并联,如果只有一灯不亮,则 一定是这条支路断路,如果两灯都不亮, 则一定是干路断路。在并联电路中,故障不能是短 路,因为如果短路,则电源会烧坏 2、根据第一步再判断哪部分断路或短路。 例 1:L1 与 L2 串联在电路中,电压表测 L
19、2 两端电压,开关闭合后,发现两灯都不亮, 电压表有示数,则故障原因是什么? 你先画一个电路图:两灯都不亮,则一定是断路。 电压表有示数,说明电压表两个接线柱跟 电源两极相连接,这部分导线没断,那么只有L2 断路了。 例 2、L1 与 L2 串联,电压表 V1 测 L1 电压,V2 测 L2 电压。闭合开关后,两灯都不亮。 则下列说法正确的是:A、若 V1=0,V2 示数很大,则 L1 短路而 L2 正常;B、若 V1=0 而 V2 示数很大,说明 L2 都断路。 解:可能你会错选解:可能你会错选 A A。其实答案为。其实答案为 B B。首先根据题给条件:两灯都不亮,则电路是断路,。首先根据题
20、给条件:两灯都不亮,则电路是断路,A A 肯定不正确。当肯定不正确。当 L2L2 断路时,此时断路时,此时 V2V2 相当于连接到了电源两极上,它测量的是电源电压,相当于连接到了电源两极上,它测量的是电源电压, 因此示数很大。而此时因此示数很大。而此时 L1L1 等效为导线,因此两端没有电压,因此等效为导线,因此两端没有电压,因此 V1V1 的示数为零。的示数为零。 例 4 (06 大连)如图所示,闭合开关S 时,灯泡L1、L2 都不亮,用一根导线的两端接 触 a、b 两点时两灯都不亮;接触b、c 两点时,两灯都不亮;接触c、d 两点时,两灯都 亮。则() (导线检测法) A灯 L1 断路 B
21、灯 L2 断路 C灯 L2 短路 D开关 S 断路 分析:闭合开关 S 时,灯泡 L1、L2 都不亮,说明电路发生断路故障。用一根导线的两 端接触 a、b 两点时两灯都不亮,说明断路故障发生在灯 L2 和开关上;接触 b、c 两点 时,两灯都不亮;说明断路故障发生在灯L1 和开关上;接触 c、d 两点时,两灯都亮, 排除灯泡故障,说明开关S 断路,故选 D。 电流表、小灯泡的检测法与导线相似,电流表检测时要防止造成电源短路。 4、把两个小灯泡 L1 和 L2、一个蓄电池、个电键及若干导线组成串联电路。当闭合 电键时,两个小灯泡均不发光。用电压表测量,发现灯 L1 两端有电压。若整个装置除 了两
22、个小灯泡以外,其余都完好,那么小灯泡不发光的原因可能是() AL1 的灯丝断了。 BL2 的灯丝断了。 CL1 和 L2 的灯丝都断了。 D以上三种情况都存在 分析:电压表并联在分析:电压表并联在L1L1 两端,有示数,说明除两端,有示数,说明除L1L1 之外其他部分正常完好,因此,只有之外其他部分正常完好,因此,只有L1L1 断路,等效于电压表直接连接电源两极。断路,等效于电压表直接连接电源两极。 5.如图 5 所示的电路,电源电压保持不变。电键S 闭合时,发现只有两个电表的指针发生偏 转,电路中的电阻 R 或灯 L 有一个出现了故障,则可能是 () A电流表 A 示数为零,电阻 R 短路
23、B电流表 A 示数为零,灯 L 断路 C电压表 V2 示数为零,电阻 R 短路 D电压表 V2 示数为零,灯 L 断路 分析:排除电表影响,分析:排除电表影响,L L 和和 R R 串联,因此,串联,因此,L L 和和 R R 均不能断路,否则只有均不能断路,否则只有 V1V1 有示数。排有示数。排 除除 BDBD;若;若 R R 短路,则短路,则 R R 相当于导线相当于导线 ,V2V2 无示数,选无示数,选 C C 例 3在电学实验中,遇到断路时,常用电压表来检测。某同学连接了如图1 所 示的电路,闭合开关S 后,发现灯不亮,为检查电路故障,他用电压表进行测量,结果 是, 则此电路的故障可
24、能 是()(电压表检测法) A A开关开关 S S 接触不良接触不良 B B小灯泡灯丝断了小灯泡灯丝断了 C Cd d、e e 间出现断路间出现断路 D De e、f f 间出现断路间出现断路 分析:观察电路,灯泡和定值电阻串联,闭合开 关 S 后,发现灯不亮,说明发生断路故障。用电压 表测量时,表与被测元件并联,相当于在被测元件旁又使电流有了一条路径。若被测元 件通路,由于电压表电阻很大,等效于开路,对电路无影响,其示数为零;若被测元件 断路,电流不能从元件通过, 只能从电压表通过, 因电压表的电阻很大, 这个电流很小, 灯泡不亮,但电压表有示数,且近似等于电源电压。本题中电压表测得,说明电
25、源可提 供 3V 电压;说明 a、d 两点与电源两极相连的电路某处断开,说明故障在d、e 两点之 间且为断路。选择 C。 物理电路故障物理电路故障 例谈物理电学习题解答方法指导 初中物理阶段电学内容知识点多, 习题类型广泛,联系实际的中考新题不断 刷新。但就其试题本质来看,主要是对电学基本现象、基本规律以及运用这些规 律解决具体问题进行考查。 因此研究这些试题的特点和总结各类试题的解答思路 和方法, 有利于引导学生进一步认识电学基本现象和规律,加深电学基本规律的 理解和巩固,增强解决电学问题的信心,提高中考答题的技巧和能力。 下面仅就在具体物理情境中总结和指导学生运用物理知识与结论解决问题 的
26、思路和方法,谈谈对解决四类电学习题的思考和体会,与同行们商榷。 一常见电路的识别方法与技巧一常见电路的识别方法与技巧 在解决电学问题时,我们遇到的第一个问题往往是电路图中各个用电器(电 阻)的连接关系问题。不能确定各个电阻之间的连接 关系,就无法确定可以利用的规律,更谈不到如何解 决问题。因此正确识别电路是解决电学问题的前提。 当然首先必须掌握串联电路和并联电路这两种基本的电路连接方式(图(甲) 、 (乙) ) ,这是简化、改画电路图的最终结果。 识别电路的常用方法有电流流向法(电流跟踪法)识别电路的常用方法有电流流向法(电流跟踪法) 、摘表法(去表法)、摘表法(去表法) 、直线、直线 法和节
27、点法。在识别电路的过程中,往往是几种方法并用法和节点法。在识别电路的过程中,往往是几种方法并用。 电流流向法电流流向法 电流流向法是指用描绘电流流向的方法来分析电阻连接方式的方法。这是一 种识别电路最直观的方法,也是连接实物电路时必须遵循的基本思路。具体步骤 是:从电源正极出发,沿着电流的方向描绘出电流通过电阻的各条路经,一直达 到电源的负极。 例:在图(甲)所示电路中,三盏灯是如何连接的,开关闭合后,电流 表测量的是哪部分的电流? 摘表法摘表法 摘表法的基本思路和步骤:从电路中摘去电压表和电流表后,电压表所在支 路用断路替代, 电流表所在位置用导线替代。如果需要进一步对电路进行分析讨 论,原
28、电压表、电流表所测量的电压和电流则应在简化后的电路上标出。 例:如图(甲)所示电路中,三个电阻是联的。电压表 的示数 为,的示数为,电源电压 (填“大于”、“小于”或“等于”) 。 直线法直线法 直线法是一种普遍适用的简化电路的方法,是在上述两种方法的基础上,把 不规范电路简化成规范电路的方法。在识别电路、分析电路变化等方面有不可替 代的的作用。具体方法步骤是:将电路 从电源正负极处断开, 结合电流流向法, 拉长和缩短某一段导线,使各组元器件 都在一条直线上,一次不成,可逐次分 步完成。 例:图(甲)所示电路中,电源电压是,开关闭合后电压表的示数 为,问:灯、两端电压各为多少? 节点法节点法
29、节点法是一种将不规范电路快速简化、 改化为规范电路的方法。 具体做法是: 从电源正极开始, 把电阻之间的连接导线缩减成点, 相同的点用同一个字母表示。 如果一个电路中的点多于两个,可以将这些点排在一条直线上,再把相应的电阻 补充到这些点之间, 节点法和 直线法有着相辅相成的关系。 大多数时间比直线法来得更 直接、更简洁。 例:图(甲)所示电路中,三个电阻是联的;电流表测量的是 通过电阻的电流。电流表测量的是的电流。 例例 55在图 7 中,当开关 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
30、有:_。 例例 66 在如图 8 所示电路中,电源电压不变。闭合开关 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,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。 例例 99 在图 9 所示的电路中,电源电压不变。闭合开关 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。 三、简单电路故障类习题的分析判断简单电路故
31、障类习题的分析判断 电路故障是指电路连接完成通电时,整个电路或部分电路不能工作。 它产生 的原因主要有:元件本身存在问题,如元件内部开路、短路;连接时选用的器材 不当(如 R1R2);电路导线接触不良或断开等。 初中物理学习的电路的三种基本状态是:通路,电路形成回路,电路中有持 续电流,电路工作;开路,指电路的某一位置断开,无法形成回路,电路中没有 电流,电路不工作;短路,指电源的正负极被导线直接相连,电流不经过用电器 直接从电源正极流向负极,此时电路中的电流极大,可能烧坏电源。 因此,综合起来,初中阶段的电路故障一般可以概括为短路和短路两种原因 所引起的。分析和判断的一般思路就是首先判断故障
32、原因是短路或断路引起的,分析和判断的一般思路就是首先判断故障原因是短路或断路引起的, 然后再判断是哪部分电路出现的短路或断路故障。然后再判断是哪部分电路出现的短路或断路故障。 分析的基本方法依然是根据电分析的基本方法依然是根据电 流的流向方法流的流向方法。 从电路中是否有电流入手分析电路故障不失为一条捷径。若电路(或某一支 路)中无电流,则电路是开路;若电路中有电流,则是通路,但既存在故障,则 电路中就有部分电路短路 (亦称短接) ; 而整个电路被短路时电路中的电流极大, 将出现电流表打表现象,同时整体电路短路故障一般只出现在并联电路中,串联 电路一般不出现整体短路故障的分析。 下面以几个常见
33、的电路为例,具体分析电路故障: 例 1、如图 1,闭合开关时,两灯都不亮,电压表示数为 0。则原因可能是 () A、L1短路B、L2短路C、L1开路D、L2开路 例 2、如图2,闭合开关时,电流表有示数,电压表示数接 近电源电压,则原因可能是 A、L1短路B、L2短路C、L1开路D、L2开路 例 3、如图 3,闭合开关时,L1发光而 L2不亮,则原因可能是: A、L2开路B、L2开路 C、RL1比 RL2大得多D、RL1比 RL2小得多 例 4、如图 4,闭合开关时,电流表 A 与 A1的示数相同,则原因可能是() A、L1短路B、L2短路C、L1开路D、L2开路 例 5、如图4,闭合开关瞬间
34、,电流表A 与 A1同时打表,A2指针不动。则原 因可能是() A 、L1短路B、L2短路C、L1开路D、L2开路 例 6、如图6,闭合开关时,灯泡都不亮,电压表示数接近电源电压,则原因 可能是() A、ab 间开路B、bc 间开路 C、cd 间开路D、ad 间开路 在解决电路故障问题时,最好能结合实验让学生直观观察、分析、归纳,并 利用复习电路实验时在实验中创设实际情景让学生切身体验、尝试自行解决,这 样更有利于学生的理解和掌握,并成为学生的一种经验,便于学生学以致用,以 用促学,学用相长。 物理电路故障物理电路故障 1、先根据题给条件确定故障是断路还是短路:两灯串联时,如果只有一个灯不 亮
35、,则此灯一定是短路了,如果两灯都不亮,则电路一定是断路了;两灯并联, 如果只有一灯不亮,则一定是这条支路断路,如果两灯都不亮,则一定是干路断 路。在并联电路中,故障不能是短路,因为如果短路,则电源会烧坏。 2、根据第一步再判断哪部分断路或短路。 例 1:L1 与 L2 串联在电路中,电压表测 L2 两端电压,开关闭合后,发现两灯 都不亮,电压表有示数,则故障原因是什么?解:你先画一个电路图:两灯都不 亮,则一定是断路。电压表有示数,说明电压表两个接线柱跟电源两极相连接, 这部分导线没断,那么只有 L1 断路了。 例 2、L1 与 L2 串联,电压表 V1 测 L1 电压,V2,V2 示数很大,
36、则 L1 短路而 L2 正常;B、若 V1=0 而 V2 示数很大,说明 L2 都断路。测 L2 电压。闭合开关 后,两灯都不亮。则下列说法正确的是:A、若 V1=0 解:可能你会错选 A。其实答案为 B。首先根据题给条件:两灯都不亮,则电路 是断路,A 肯定不正确。当 L2 断路时,此时 V2 相当于连接到了电源两极上,它 测量的是电源电压,因此示数很大。而此时 L1 由于测有电流通过,因此两端没 有电压,因此 V1 的示数为零。 首先要分析串并联,这个一般的比较简单,一条通路串联,多条并联。如果碰上 了电压表电流表就把电压表当开路,电流表当导线。这个是因为电流表电压小, 几乎为零。但电压表
37、不同。 此处要注意的是,电压表只是看做开路,并不是真 的开路。 所以如果碰上了一个电压表一个用电器一个电源串联在一起的情况,要 记得。电压表是有示数的(话说我当时为这个纠结了好久) 。还有一些东西光看 理论分析是不好的,要多做题啊,做多得题,在分析总结以下,会好很多。而且 如果有不会的,一定要先记下来,没准在下一题里就会有感悟、 例谈物理电学习题解答方法指导 初中物理阶段电学内容知识点多, 习题类型广泛,联系实际的中考新题不断 刷新。但就其试题本质来看,主要是对电学基本现象、基本规律以及运用这些规 律解决具体问题进行考查。 因此研究这些试题的特点和总结各类试题的解答思路 和方法, 有利于引导学
38、生进一步认识电学基本现象和规律,加深电学基本规律的 理解和巩固,增强解决电学问题的信心,提高中考答题的技巧和能力。 下面仅就在具体物理情境中总结和指导学生运用物理知识与结论解决问题 的思路和方法,谈谈对解决四类电学习题的思考和体会,与同行们商榷。 一常见电路的识别方法与技巧一常见电路的识别方法与技巧 在解决电学问题时,我们遇到的第一个问题往往是电路图中各个用电器(电 阻)的连接关系问题。不能确定各个电阻之间的连接 关系,就无法确定可以利用的规律,更谈不到如何解 决问题。因此正确识别电路是解决电学问题的前提。 当然首先必须掌握串联电路和并联电路这两种基本的电路连接方式(图(甲) 、 (乙) )
39、,这是简化、改画电路图的最终结果。 识别电路的常用方法有电流流向法(电流跟踪法)识别电路的常用方法有电流流向法(电流跟踪法) 、摘表法(去表法)、摘表法(去表法) 、直线、直线 法和节点法。在识别电路的过程中,往往是几种方法并用法和节点法。在识别电路的过程中,往往是几种方法并用。 电流流向法电流流向法 电流流向法是指用描绘电流流向的方法来分析电阻连接方式的方法。这是一 种识别电路最直观的方法,也是连接实物电路时必须遵循的基本思路。具体步骤 是:从电源正极出发,沿着电流的方向描绘出电流通过电阻的各条路经,一直达 到电源的负极。 例:在图(甲)所示电路中,三盏灯 是如何连接的,开关闭合后,电流表测
40、量的是 哪部分的电流? 做法:先标出电源的正负极,再沿着从正极到负极的方向,用自己习惯的方 法(箭头、粗细线、彩线) ,描绘各处的电流走向,标在电路图上,如图(乙) 。 分析:从图(乙)中可以看出,点是最初的电流分支点,点是最后 的电流会合点。电流共有三条路径,分别通过三盏灯,所以三盏灯是并联的。通 过电流表的电流只通过灯1,所以电流表测量的是通过灯1的电流。 摘表法摘表法 摘表法的基本思路和步骤:从电路中摘去电压表和电流表后,电压表所在支 路用断路替代, 电流表所在位置用导线替代。如果需要进一步对电路进行分析讨 论,原电压表、电流表所测量的电压和电流则应在简化后的电路上标出。 例:如图(甲)
41、所示电路中,三个电阻是联的。电压表 的示数 为,的示数为,电源电压 (填“大于”、“小于”或“等于”) 。 分析:两个电压表使电路看起来比较复杂, 摘掉两个电压表后, 把电压表所在支路擦除, 电阻的串联方式如图 (乙) 所示。 两图比较可知, 电压表测量的是和两端的电压,电压表 测量的是 和两端的电压,两个电压表的示数之和大于电源电 压。 直线法直线法 直线法是一种普遍适用的 简化电路的方法,是在上述两 种方法的基础上,把不规范电 路简化成规范电路的方法。在识别电路、 分析电路变化等方面有不可替代的的作 用。具体方法步骤是:将电路从电源正负极处断开,结合电流流向法,拉长和缩 短某一段导线,使各
42、组元器件都在一条直线上,一次不成,可逐次分步完成。 例:图(甲)所示电路中,电源电压是,开关闭合后电压表的示数 为,问:灯、两端电压各为多少? 分析:利用摘表法,可以确定这是两个灯泡的串联电路。问题是电压表测量 的电压是哪个灯两端的电压。将电路拉成直线,图(乙)所示,这个问题就迎 刃而解了。 节点法节点法 节点法是一种将不规范电路快速简化、 改化为规范电路的方法。 具体做法是: 从电源正极开始, 把电阻之间的连接导线缩减成点, 相同的点用同一个字母表示。 如果一个电路中的点多于两个,可以将这些点排在一条直线上,再把相应的电阻 补充到这些点之间,节点法和直线法有着相辅相成的关系。大多数时间比直线
43、法 来得更直接、更简洁。 例:图(甲) 所示电路中, 三个电阻 是联的; 电流表测量的是通过电阻的电流。电流表测量的是 的电流。 分析:将图(甲)中的电流表摘掉后,电路中三个电阻的连接方式仍然不 明显。从电源正极开始,可以标出三个位置都是点(电源正极) ,另外两个位 置都是点(电源负极) 。如图(乙)所示。三个电阻都连接在两点之间, 通过三个电阻的电流方向都是从到, 所以这是一个并联电路。 再利用电流法, 描绘电流走向如图(丙)所示。可以知道原电流表的位置通过的是和 的电流; 原电流表的位置通过的是和的电流 。本题中两个电流表的位置跟例(图甲)中两个电压表的位置相同,因 为用电流表替代了电压表
44、,三个电阻的连接方式也随之发生了变化。 二、动态电路分析与判断二、动态电路分析与判断 动态电路分析题和电路故障分析题对学生有较高的能力要求, 是初中学生物 理学习过程中的难点。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。 分析动态电路的一般思路是:分析动态电路的一般思路是:根据引起电路变化的原因根据引起电路变化的原因(开关通断、(开关通断、变阻器变阻器 滑片移动、电路故障)滑片移动、电路故障) ,分析判断电路中电阻的变化,根,分析判断电路中电阻的变化,根 据欧姆定律分析电路中电流的变化(电流表示数变化)据欧姆定律分析电路中电流的变化(电流表示数变化)
45、 , 再根据欧姆定律变形式再根据欧姆定律变形式 U=IRU=IR(或串并联电路电压特点)(或串并联电路电压特点) 进一步判断电路中部分电路中电压的变化进一步判断电路中部分电路中电压的变化(电压表示数变化)(电压表示数变化)或其它物理量的变或其它物理量的变 化。化。 1 1、滑动变阻器滑片、滑动变阻器滑片 P P 的位置的变化引起电路中电学物理量的变化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滑片 P 的位置的变化引起的变化 例例 11如图 1, 是典型的伏安法测电阻的实验电路图, 当滑片 P 向左移动时, 请你判断电流表和电压表示数的变化。 A表变大。 分析:分析:
46、P 左移R2减小R 总减小I 增大 V表变大。 R1不变IR1增大U1增大 V表的变化还可以根据串联电路的电压特点来分析: 判断 V表变大。 R2减小U2减小U1增大 V表将如何变化。A表和 例例 22如图 2,当滑片 P 向左移动时, 分析: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开关或干脆拿掉。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,滑动变阻器变成了定值电阻,电流表测串联电路的电 A表示数不变。即:P 左移R1+R2不变 A不变 流,所以 在本电路中,电压表是测量 R1和 R2
47、部分电阻之和的总电压,当滑片 P 向左 V表示数 移动时,被跨接在电压表内的电阻随着变小,根据串联电路电压特点: 减小。 例例 33在如图 3 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)电流表示数变大,灯变暗。(B)电流表示数变小,灯 变亮。 (C)电压表示数不变,灯变亮。(D)电压表示数不变,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,小灯泡的电阻由于温度的影响引起 的变化往往忽略不计) ,因此
48、总电阻变大,电流变小,所 以电流表示数变小。根据串联电路的电压特点分析,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。 (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 V表将如何变化? 例例 44如图 4,当滑片 P 向右移动时,A1 表、A2 表和 V测电源两端电压,A1分析: 测 R1支路电流,A2 测干路电流。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,
49、R 2 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。 2 2、开关的断开或闭合引起电路中电学物理量的变化、开关的断开或闭合引起电路中电学物理量的变化 (1) 串联电路中开关的断开或闭合引起的变化 例例 55在如图 5 所示的电路中,将开关 S 闭合,则电流表的示数将_, 电压表的示数将 _(均填“变大”、“变小”或“不 变”)。 分析:在开关尚未闭合前,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;开关S 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。 在开关尚未闭合前,两个电阻组成串联电路。电压表测量 R
50、1两端的电压, 开关 S 闭合后,电阻 R2被局部短路,只有 R1接入电路,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。 还可以根据 U=IR 来分析开关闭合后电压表的示数变化。 (2)并联电路中开关的断开或闭合引起的变化 例例 66 在图 6 中,灯泡L1和灯泡 L2是_联 连接的。当开关 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。电流表串联在小灯L1的支路中,所以 开关闭合时,电灯 L1接入电路,电流表的示数从 0 变
51、到有读数,应该选填“增 大” 。电压表并联在 L2两端,也即测量电源电压,而且不受开关控制,所以电压 表示数“不变” 。 3 3、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、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 例例 77在图 7 中,当开关 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
52、况都是可能的。答案为:小灯 L2短路;小灯 L1断路。 例例 88 在如图 8 所示电路中,电源电压不变。闭合开关 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,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:这是一个并联电路。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,且导致两灯都不亮;小灯 L2断路,会导致电流表 示数变 0;小灯 L1短路,也会导致两灯都不亮;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。 例
53、例 99 在图 9 所示的电路中,电源电压不变。闭 合开关 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:应用“去表法”可以判断此电路是L1、L2组成的串联电路。 “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,且它测小灯 L2 两端电压, 所以一定是小灯 L2突然变亮;电压表 Vl的示数变小说明小灯 L1发生 了短路。本题正确答案为 B。 三、简单电路故障类习题的分析判断简单电路故障类习题的分析判断 电路故障是指电路连接完成通电时,整个电路或部分电路不能工作。 它产生 的原因主要有:元件本身存在问题,如元件内部开路、短路;连接时选用的器材 不当(如 R1R2);电路导线接触不良或断开等。 初中物理
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