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专题(五) 电路故障分析
【简单电路】
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。
【家庭电路(各用电器并联)】
1.试电笔检查:进户零线断了,氖管都发光。进户火线断了,氖管都不发光。
2.检验灯泡检查:正常发光短路,不发光断路,不正常发光检验支路正常。
3.根据并联电路特点判断:用电器都不工作,发生短路或过载,同时空气开关跳闸。某个用电器不工作,则该用电器所在支路断路。
类型一 简单电路的电路故障分析
一、选择题
1.如图ZT5-1所示电路中,闭合开关后发现L1和L2均不发光,电流表无示数。为了找出故障原因,小华用电压表进行检测,发现ab间电压为0,ac间电压为3 V,bc间电压为3 V,则电路故障可能是 ( )
图ZT5-1
A.L1断路 B.L1短路
C.L2断路 D.L2短路
2.如图ZT5-2所示电路,电源电压为12 V,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P,小灯泡始终不亮,电流表示数为零,电压表示数为12 V,则电路发生的故障可能是 ( )
图ZT5-2
A.开关接触不良 B.电流表断路
C.滑动变阻器断路 D.灯泡断路
3.如图ZT5-3所示电路图中,闭合开关S后,灯泡L1、L2不亮,电压表无示数,用一根导线分别并联在灯L1、L2和开关S两端,发现接到L2两端时L1亮,其故障是 ( )
图ZT5-3
A.L1短路 B.L2短路
C.L1断路 D.L2断路
4.[2018·长沙]小明同学在“探究串联电路电压规律”的实验中,按如图ZT5-4所示的电路图连接实物图。闭合开关S,发现灯L1和L2都不亮,排除接触不良的因素后,小明用电压表逐一与元件并联,以查找故障,测量得出Uab=0,Ubc=0,Ucd=6 V,Uad=6 V,如果电路只有一处故障,则故障可能为 ( )
图ZT5-4
A.L1断路 B.L1短路 C.L2断路 D.L2短路
5.[2018·宜昌]如图ZT5-5所示的电路,闭合开关,两灯泡均发光,过一会儿,其中一个灯泡突然熄灭,电流表和电压表指针仍有示数。造成此现象的原因可能是 ( )
图ZT5-5
A.L1断路 B.L2断路 C.L1被短接 D.L2被短接
6.在如图ZT5-6所示的电路中,闭合开关S,电路正常工作,一段时间后灯L熄灭。若电路中只有一处故障,且只发生在灯L或电阻R上,为查找具体的故障原因,以下方法中可行的是 ( )
图ZT5-6
A.在电路中接入一个电流表
B.在R两端并联一个电压表
C.在L两端并联一个电压表
D.用另一完好的小灯替换R
二、填空及简答题
7.物理兴趣小组的同学们在探究“电流与电阻的关系”的实验中,设计了如图ZT5-7所示的电路。已知电源电压为4.5 V保持不变,所给的定值电阻的阻值分别为10 Ω、20 Ω、30 Ω、40 Ω,不同的定值电阻两端的控制电压恒为2.5 V。他们在电路连接好后,闭合开关S,发现电压表无示数,电流表有明显示数,且电路中只有一处故障,则故障原因可能是 。
图ZT5-7
8.在如图ZT5-8所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S,发现只有两只电表的指针发生偏转,已知电阻R1、滑动变阻器R2中仅有一个出现了故障。
图ZT5-8
(1)电路中的故障可能是 。
(2)接着,移动滑动变阻器R2的滑片P,只观察到一个电表的示数发生了改变,则故障一定是 。
9.小希在测额定电压为2.5 V的小灯泡电阻时,设计了如图ZT5-9所示的电路图。实验时,小希按电路图连接了电路,闭合开关S,在调节滑动变阻器的过程中,发现电压表示数突然变大,电流表无示数,其可能的原因是 。
图ZT5-9
10.图ZT5-10是小华同学探究“电流与电压关系”的电路图。闭合开关后小华发现,无论怎样移动滑动变阻器的滑片P,电流表指针几乎不动,电压表指针有示数且不变,原因可能是 。
图ZT5-10
11.如图ZT5-11所示,小亮利用电流表、电压表、滑动变阻器、开关、电源、阻值不同的电阻及导线等实验器材,探究电流与电压、电阻的关系。小亮正确连接电路后,闭合开关,无论怎样移动滑片P,电流表的示数始终为0,电压表的示数约为3 V,实验所用导线完好无损,则电路中出现的故障是 。
图ZT5-11
12.如图ZT5-12是用“伏安法”测量未知电阻Rx的实物电路图。闭合开关前应将滑动变阻器的滑片移到
处;闭合开关,发现电流表几乎无示数,电压表指针明显偏转,则出现的故障可能是Rx 。
图ZT5-12
13.某同学测小灯泡电阻(灯丝电阻约为24 Ω)的电路如图ZT5-13所示,其中电源电压为4.5 V。他按电路图正确连接好实验电路,并检查各元件完好。然后闭合开关,发现灯泡很亮,且电压表的示数为4.5 V,造成该现象的原因是 。改正电路后,测量灯丝电阻为32 Ω,造成测量出的电阻值变大的原因是 。
图ZT5-13
类型二 家庭电路的电路故障分析
一、选择题
1.[2019·德州]图ZT5-14是某家庭电路的一部分,下列说法正确的是 ( )
图ZT5-14
A.电冰箱接入三孔插座后其外壳与零线相连
B.断开开关S时,用试电笔接触A点,氖管发光,接触B点时氖管不会发光
C.保险丝烧断后可用铜丝代替
D.闭合开关S时,电灯不亮,保险丝未烧断,可能是电灯短路
2.[2019·广东]如图ZT5-15所示为家庭中部分电路示意图,正常发光的电灯突然熄灭。检查保险丝发现完好,再用试电笔先后检测插座的两孔,氖管均发光。由此判断电路故障的原因可能是 ( )
图ZT5-15
A.插座短路 B.进户的火线断路
C.进户的零线断路 D.电灯的灯丝断路
3.[2019·湖州]如图ZT5-16所示家庭电路中的某一部分,电工师傅按下面的顺序进行检测:①闭合开关S1,灯L1亮;②断开S1,闭合S2,灯L2不亮;③再用试电笔测a、b、c、d四个接线点,发现只有在c点氖管不发光。若电路中只有一处故障,则是 ( )
图ZT5-16
A.灯L2短路 B.灯L2所在支路开路
C.c、d两点间开路 D.c点左侧的零线开路
4.图ZT5-17是一条刚装好的家庭电路,在未安装保险丝之前,先把灯泡L0接在装保险盒的两个接线柱上,当只闭合开关S1时,L0和L1发光都偏暗。当只闭合S2时,L0正常发光。当只闭合S3时,L0不发光。则下列判断正确的是(四只灯泡的额定电压均为220 V) ( )
图ZT5-17
A.灯泡L1所在支路正常 B.灯泡L2所在支路正常
C.灯泡L3所在支路正常 D.装好保险丝,合上所有开关后,灯泡都能正常发光
二、填空及简答题
5.[2019·宜昌]客厅有三组六盏相同的白炽灯,由一个开关控制,其中有一盏不亮,另五盏正常发光(如图ZT5-18所示)。已知家庭电路电压为220 V,每只灯工作时电阻为1100 Ω,则此时通过开关的电流为 A,不亮的那一盏灯 (选填“断路”或“被短接”)了。
图ZT5-18
6.[2019·自贡]用试电笔可辨别火线和零线,使氖管发光的是 。如图ZT5-19所示电路,闭合开关后,发现电灯不亮,用试电笔测试图中的a、b、c、d四点,只有a点不发光,可能发生的故障是 。
图ZT5-19
7.家庭电路中,电灯正常发光。当在三孔插座上插入电饭煲时电灯突然熄灭,拔出插头后用试电笔测试,发现插入左右两孔时氖管均发光,此故障的原因是 。排除故障后,再将一个手机充电器的插头插入另一个两孔插座,灯泡又熄灭,经检查发现保险丝熔断,此故障的原因可能是 。
【参考答案】
类型一
1.C
2.D
3.D
4.C
5.A
6.D
7.电阻R1短路
8.(1)R1断路(或R1短路) (2)R1短路
[解析](1)由“去表法”判断此电路为串联电路。若R1短路,只有电流表A和电压表V有示数;若R1断路,只有两只电压表有示数,这两种情况符合题意。若R2短路,三只电表都有示数;若R2断路,只有电压表V有示数,这两种情况不符合题意。(2)若R1断路,移动变阻器的滑片,三只电表的示数都不变化,与题意不符,则故障一定是R1短路。
9.灯泡L断路
10.电阻R断路
11.R断路
12.最大阻值 断路
13.滑动变阻器的滑片滑到最左端了(或滑动变阻器短路,或滑动变阻器接入了上面两个接线柱) 灯丝发光时,温度升高,阻值变大
类型二
1.B [解析]电冰箱接入三孔插座能使电冰箱金属外壳接地,防止由于冰箱的外壳漏电而使人发生触电事故,故A错误;断开开关S时,A点在火线上,B点与零线相连,所以试电笔接触A点时氖管会发光,接触B点时氖管不会发光,故B正确;当电路电流过大时,保险丝容易熔断而保护电路,如果用铜丝代替保险丝,铜丝不易熔断,就起不到保护作用了,故C错误;若闭合开关S时,电灯不亮,保险丝未烧断,可能是电灯断路,故D错误。
2.C [解析]根据题意所给故障现象,且发现保险丝完好,可推断故障原因不可能是短路,故A错误;根据试电笔检测插座时,氖管可以发光,可推断出火线不可能断路,故B错误;如果是电灯的灯丝断路,则只会导致电灯熄灭,而插座应该是正常的,即试电笔检测插座两个孔时,应出现的现象是一个孔氖管发光,另一个孔氖管不发光,与题意不符,故D错误;进户零线断路,室内零线通过电灯与火线相连,插座两孔均能使氖管发光,故C正确。
3.C [解析]闭合开关S1,灯L1亮,电路中有电流,说明电路为通路,c点左侧的零线没有断路,故D错误。断开S1,闭合S2,灯L2不亮,若灯L2短路,电路的电流会很大,将保险丝烧断,a、b两个接线点上,试电笔的氖管都不会发光,故A错误。若灯L2所在支路断路,d点氖管不发光,故B错误。若c、d两点间断路,灯泡L2与零线不能构成闭合回路,电路中没有电流,灯泡不会发光,但d点会通过灯泡L2与火线间接相连,试电笔的氖管会发光,故C正确。
4.A
5.1 断路
[解析]照明电路的各盏灯都是并联的,所以干路中的电流I=5I0=5×UR0=5×220V1100Ω=1 A;不亮的灯对其他灯没有产生影响,所以不亮的那一盏灯是发生了断路。
6.火线 a、b之间断路
[解析]试电笔可以区分火线和零线,可以使氖管发光的是火线。用试电笔测试b、c、d三点,氖管都发光,这说明从火线到b点之间的电路都是完好的,没有断路;而试电笔测试a点时,氖管不发光,说明b点到零线之间的导线出现断路,由此可以判断出是a、b之间某处断路。
7.零线断路 充电器发生短路
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