初中物理电路故障及动态电路分析解题技巧和经典题型(含详细答案).docx

初中物理电路故障及动态电路分析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？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，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、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）、摘表法（去表法）、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。 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？ 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）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？ 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。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，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分析动态电路的一般思路是：根据引起电路变化的原因（开关通断、变阻器滑片移动、电路故障），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），再根据欧姆定律变形式U=IR（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（电压表示数变化）或其它物理量的变化。1、滑动变阻器滑片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向左移动时，请你判断电流表和电压表示数的变化。分析： P左移R2减小R总减小I增大表变大。R1不变IR1增大U1增大表变大。判断表的变化还可以根据串联电路的电压特点来分析：R2减小U2减小U1增大表变大。例2如图2，当滑片P向左移动时，表和表将如何变化。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流，所以表示数不变。即：P左移R1+R2不变不变在本电路中，电压表是测量R1和R2部分电阻之和的总电压，当滑片P向左移动时，被跨接在电压表内的电阻随着变小，根据串联电路电压特点：表示数减小。 例3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例4如图4，当滑片P向右移动时，表、表和表将如何变化？分析：测电源两端电压，测R1支路电流，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，所以示数也会变小。2、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5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R1两端的电压，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6 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、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。那么还有两种情况都是可能的。答案为：小灯L2短路；小灯L1断路。例8 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9 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。经典题型篇 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 分析：闭合开关时，两灯都不亮（或电流表无示数），表明电路中无电流，从上面的分析可以得出这是开路故障。那么是L1还是L2开路呢？可以通过电压表的示数来进行分析，因为电压表测量L1两端电压，若是L1开路，则电压表应与L2串联接在电源两端，它应该有示数且接近电源电压，而此时电压表示数为0，说明电压表没有连接到电源两端。因此本题的正确选项是D。 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开路分析：闭合开关时，电流表有示数（或指针偏转），表明电路中有电流，从上面的分析可以判断这是电路中的部分电路短路故障。 那么是L1还是L2短路呢？可以通过电压表的示数来进行分析。可以假设一下，若是L1短路，那么L1就相当于一根导线，它的两端电压就为0，这与题目条件不相符，这样就可以确定是L2被部分短路。因此本题的正确选项是B。 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小得多分析：闭合开关时，L1发光，表明电路中有电流，从上面的分析可以判断这是电路中的部分电路短路故障，L1发光而L2不亮，可以很快得出是L2短路；那么L2就相当于一根导线，它的电阻极小，而从电路中不能看出L2被短接，因而故障应是RL2比RL1小得多。因此本题的正确选项是C。当然，也可以通过串联电路中电流相等的特点和电功率知识来解释，不再赘述。 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 分析：并联电路由于存在两条支路，因此必须分析各条支路是否有电流。本题中，电流表A与A1的示数相同，即I=I1，说明干路和L1所在支路是通路，从并联电路的电流特点分析：I=I1+I2 ，因此I 2=0，即电流表A2示数为0，L2支路没有电流，此支路开路。则正确选项是D。 例5、如图4，闭合开关瞬间，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 分析：电流表A与A1都打表，很明显是短路故障，同时A2指针不动，说明短路的不是L2支路，因此正确选项是A。 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 分析：L1、L2都不亮，可以判断出电路故障属于开路。由于电压表示数接近电源电压，说明L2阻值很大（或者电压表串联在电路中），远大于L、L3的电阻，所以开路故障应该是出现在L2所在的部分电路，因此正确选项应是B。例7、如图8，闭合开关时，发现电流表的指针没有偏转；某同学用一根导线将ac两点连接起来，闭合开关瞬间，电流表指针迅速偏转到最大；当他用这根导线将bd两点连接起来时，发现灯L1发光。则下列关于该电路存在的问题分析错误的是A、L1完好 B、L2开路 C、L3短路 D、L2情况无法判断分析：闭合开关后，电流表指针没偏转，首先可确定此电路中有开路故障。用一根导线将ac两点连接起来，闭合开关瞬间，电流表指针迅速偏转到最大，说明开路故障没有出现在L3所在部分电路，同时说明L3被短路了；再用导线将bd两点连接起来时，L1发光，说明故障也不是L1所在部分电路，那么只有L2开路的可能了。综合上述分析，错误的选项应该是D。 14