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专项(五) 电路故障分析
一、串联特点:一断都断,一短不都短
1.确定故障类型(短路或断路):
(1)依据电流表的示数:电流表有示数故障为短路,电流表无示数故障为断路。
(2)依据灯的亮灭:2个灯都不亮故障为断路,一个灯亮、一个灯不亮故障为短路。
2.确定故障的具体位置:
①断路时用电压表确定断路位置:
若电压表有示数,则与其并联的用电器断路;若电压表无示数,则断点在电压表并联的两点之外。
②短路时用电压表确定短路位置:
若电压表无示数,则与其并联的用电器短路;若电压表有示数,则短路在电压表并联的两点之外。
二、并联特点:一短都短,一断不都断
根据各支路互不影响,在并联电路中,若某一支路用电器不工作,则此支路出现了断路。短路会损坏电源,因此初中阶段一般不考查短路。
类型1 断路故障分析
1.如图Z5-1所示电路中,电源电压为9 V,当闭合开关S后,两灯都不亮。用电压表进行检测,得到的结果是:A、B两点之间的电压为零,B、C两点之间的电压为9 V,造成故障的原因可能是( )
图Z5-1
A.电源接触不良 B.甲灯接触不良或灯丝断开
C.开关接触不良 D.乙灯接触不良或灯丝断开
2.如图Z5-2所示,闭合开关S,电压表有明显偏转,电流表没有明显偏转,发生这一现象的原因可能是( )
图Z5-2
A.R1发生了断路 B.R2发生了断路
C.R2发生了短路 D.R1发生了短路
3.[2019·蒙城模拟]如图Z5-3所示,两盏相同的灯在闭合开关后都能发光。过一会儿,两盏灯突然都不亮了,且电压表和电流表的示数均变为零,此时电路发生的故障可能是 ( )
图Z5-3
A.灯L1灯丝断了 B.灯L2灯丝断了
C.灯L1短路 D.灯L2短路
4.[2019·潘集区模拟]如图Z5-4所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S,电路正常工作一段时间后灯L2熄灭,且只有一只电表的示数变大。下列判断正确的是 ( )
图Z5-4
A.L1短路,电压表示数变小 B.L1断路,电流表示数变大
C.L2短路,电压表示数变大 D.L2断路,电压表示数变大
5.如图Z5-5所示,当开关S闭合后,两灯不亮,电压表有较大示数,则下列说法中正确的是 ( )
图Z5-5
A.灯L1的灯丝断了 B.灯L1被短路了
C.灯L2的灯丝断了 D.灯L2被短路了
6.在如图Z5-6所示的电路中,闭合开关后,两灯都不亮,电压表有示数,电流表示数为零,则该电路故障可能是 ( )
图Z5-6
A.灯泡L1断路 B.灯泡L2断路
C.灯泡L2短路 D.电流表短路
类型2 短路故障分析
7.[2019·涡阳二模]如图Z5-7所示,电源电压3 V(保持不变)。当开关S闭合时,只有一只灯泡发光,且电压表的示数约为3 V,由此可以判断 ( )
图Z5-7
A.灯L1断路 B.灯L1被短路
C.灯L2断路 D.灯L2被短路
8.小宇同学用电流表测两只灯泡串联后的电流(如图Z5-8所示),他发现开关S闭合后,两只灯泡都发光,但电流表指针却纹丝不动,则可能的故障原因是 ( )
图Z5-8
A.电流表的一个接线柱没接上
B.电流表的正负接线柱接反了
C.电流表内部线圈断裂,使电流无法通过
D.电流表两接线柱的接线相碰,使电流表被短路
9.[2019·蚌埠二模]在如图Z5-9所示的电路中,电源电压保持不变,开关S闭合后,有一个电表的指针没有发生偏转。移动滑动变阻器的滑片,此时观察到只有一个电表指针的位置在改变,则故障是 ( )
图Z5-9
A.R1被短路 B.R2被短路 C.R1断路 D.R2断路
10.在如图Z5-10所示的电路中,电源电压保持不变。闭合开关S后,小灯泡发光较暗。过了一会儿,小灯泡亮度明显变亮,而电压表与电流表示数的比值不变,则下列判断中正确的是(不考虑温度对灯泡电阻的影响) ( )
图Z5-10
A.电阻R断路,电流表示数变小
B.电阻R短路,电压表示数变小
C.电阻R断路,电流表示数变大
D.电阻R短路,电压表示数变大
11.在如图Z5-11所示的电路中,电源电压保持不变。在灯泡L1或L2中有一个灯泡发生了短路故障。当开关S闭合时,下列现象不可能出现的是 ( )
图Z5-11
A.电压表V无示数,灯泡L1不发光 B.电压表V有示数,灯泡L2不发光
C.电压表V和电流表A都有示数 D.电压表V和电流表A都没有示数
12.[2019·涡阳一模]在如图Z5-12所示的电路中,电源电压保持不变,开关S闭合后,电压表V1的示数为U0,电压表V2的示数为2U0,电路正常工作。一段时间后,观察到电压表V1的示数变小,电压表V2的示数变大。
(1)若电阻R1、R2中仅有一个出现故障,请根据相关信息写出两电压表的示数及相对应的故障: 。
(2)若手头只有阻值为R2的完好电阻若干个,请你利用完好的电阻R2设计一个方案,将故障电阻替换掉,使电路中的两电压表都恢复原先示数。 。
图Z5-12
类型3 假象故障分析
13.小明按如图Z5-13甲所示的电路进行实验,当开关闭合后,电压表V1和V2的指针位置完全一样,如图乙所示,造成这一现象的原因是 ( )
图Z5-13
A.可能L1断路 B.可能V1和V2所选量程不相同,L1短路
C.可能L2短路 D.可能V1和V2所选量程不相同,电路各处完好
14.如图Z5-14所示,两只额定电压相同的灯泡L1、L2串联在电路中,闭合开关后发现,L1不亮、L2亮,电压表有一定的示数,其原因可能是 ( )
图Z5-14
A.L1的灯丝烧断
B.L2的实际功率小于L1的实际功率
C.L1的电阻小于L2的电阻
D.L2的额定功率大于L1的额定功率
【参考答案】
1.D [解析]因为两个灯泡都不亮,所以电路出现了断路,又因为电压表检测A、B两点间的电压为零,B、C两点间的电压为9 V(即电源电压),所以A、B两点间连接完好,B、C两点间有断路,即乙灯接触不良或灯丝断路。
2.B 3.A 4.D
5.A [解析]读图可知,电流从电源的正极出发,依次流经开关S、灯泡L1、灯泡L2,回到电源的负极,电压表测量灯泡L1两端的电压。当开关S闭合后,两灯不亮,说明出现了断路;电压表有示数,说明电压表到电源两极的电路是连通的,则L2不可能断路,说明电压表所测范围之内出现了断路,即L1可能出现了断路。
6.A [解析]由图可知,闭合开关后,两灯串联,电压表测量L1、电流表及开关两端的电压;L1、L2都不亮,电流表无示数,说明电路中有断路现象;电压表有示数,说明电压表两端能与电源两极连通,灯泡L2是完好的,所以故障原因是与电压表并联部分出现断路。故选A。
7.B [解析]如果灯L1断路,整个电路断路,两只灯泡都不能发光,电流表、电压表都无示数,A不符合题意;如果灯L1被短路,则L1不能发光,L2可以发光,电压表测量L2两端电压,也就是测电源电压,示数为3 V,B符合题意;如果灯L2断路,两灯都不能发光,电压表测量电源电压为3 V,C不符合题意;如果灯L2被短路,则L2不能发光,L1可以发光,电压表也被短路,无示数,D不符合题意。
8.D 9.B
10.D [解析]由电路图可知,灯泡L与定值电阻R串联,电流表测电路中的电流,电压表测灯泡L两端的电压。若电阻R断路,则整个电路断路,小灯泡不会发光,故A、C错误。电压表与电流表示数的比值等于灯泡的电阻,该比值不变,小灯泡仍然发光,说明灯泡是完好的;因灯泡的亮暗取决于实际功率的大小,且灯泡变亮,所以,灯泡两端的电压变大,即电压表示数变大,则电路故障应为电阻R发生短路,故D正确、B错误。
11.D [解析]①假设L1短路,则闭合开关后,电压表示数为零(无示数),电流表有较大的示数,灯泡L2发光,灯泡L1不发光;②假设L2短路,则闭合开关后,电压表示数等于电源电压,电流表有较大的示数,灯泡L1发光,灯泡L2不发光;综合上述分析可知,A、B、C选项均有可能,D选项是不可能的。
12.(1)电压表V1的示数为0,电压表V2的示数为3U0,电阻R1短路或电阻R2断路
(2)若电阻R2断路,直接用完好的R2替换;若R1短路,用两个电阻R2并联后替换R1
13.D
14.C [解析]如果灯泡L1的灯丝烧断,则灯泡L2也不会亮,故A错误。L1不亮、L2亮,说明L2的实际功率较大,L1的实际功率较小,故B错误。根据电路图可知,两灯泡串联,L2亮,说明电路为通路;电压表测量L1两端电压,电压表有示数,说明L1完好,灯泡L1不亮,说明灯泡L1的实际功率太小,由P=I2R知,电流相同时,L1功率小于L2的功率,因此灯L1的阻值要小于灯L2的阻值,故C正确。由以上分析可知在额定电压相同时,由P=U2R可得出阻值越大,其额定功率越小,即灯L1的额定功率要大于灯L2的额定功率,故D错误。
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