版块17 电功率 专题17-5 电路故障问题 （学生版） 初中物理尖子生自主招生培优讲义83讲

专题17-5 电路故障问题 知识·解读 解题思路 解决电路故障类问题的思路(电表无故障)： 1、根据电流表有无示数判断电路故障类型： （1）电流表有示数：说明从电流表两接线柱到电源两极间的电路是通路． （2）电流表无示数：说明从电流表两接线柱到电源两极间某处断(开)路或电压表串联在 电路中． 2、根据电压表有无示数判断故障具体位置： （1）电压表有示数：说明与电压表并联的部分电路出现断(开)路或从电压表两接线柱到 电源两极间的电路为通路． （2）电压表无示数：说明与电压表并联的部分电路被短路或从电压表两接线柱到电源 两极间的电路某处断(开)路． 典例·解读 类型一、常规电路故障分析 例1、如图所示，开关闭合后，发现电压表的示数接近电源电压，电流表几乎无示数． 如果电路中只有一处故障，则故障是( ) 、变阻器断路 B、小灯泡短路 、电流表短路 D、小灯泡断路 【答】 【解析】假设变阻器断路，此时电压表直接接在了电源两端，电压表测电源电压，电流表示数几乎为 0，符合题意；假设小灯泡短路，电路中只有滑动变阻器接入电路，电流表有示数，B 不符 合题意；假设电流表短路，则电流表无示数，而电压表测量滑动变阻器两端的电压，此时滑 动变阻器两端的电压与小灯泡两端的电压之和等于电源电压，不符合题意；假设小灯泡断路， 电压表、电流表都没有接入电路，均无示数，D 不符合题意；故选 例2、小芳用铅笔芯制作如图所示的“模拟调光灯”．闭合开关后，左右移 动回形针，小灯泡始终不亮．为检查电路故障，小芳将电压表接到、B 两点，测得电压为30 V，则、B 间______(选填“短路”或“断路”)， 这种故障可能的情况是____________、______________________________． 第 1 页 / 共 8 页 【答】 断路； 灯丝断了； 灯泡和灯座之间接触不良 【解析】闭合开关后，左右移动回形针，灯始终不亮，电压表连接、B 两点，测得电压为3 V，说明 电压表和电源是接通的，故障可能是与电压表并联部分出现断路，即灯泡灯丝断了或灯泡和 灯座之间接触不良． 例3、如图所示电路中，电源电压保持不变，闭合开关S 后，电路正常工作，过了一会， 灯L 变亮，两只电表中只有一只电表示数变大．则下列判断正确的是( ) 、R0短路，电流表示数变大 B、R1断路，电压表示数变大 、R1断路，电流表示数变大 D、R0短路，电压表示数变大 【答】 B 【解析】如果R0短路，R1与灯泡L 并联，故电路总电阻减小，电压表测量电源电压，由欧姆定律可 知，电流表示数变大，灯泡两端电压变大，即电压表示数变大，灯泡变亮，、D 不符合题意； 如果R1断路，则灯泡L 与R0串联，电路电阻增大，由欧姆定律可知，电流表示数变小；由 U＝R 可知，R0两端电压变小；因串联电路两端电压等于各部分电压之和，因此灯泡两端电 压变大，即电压表示数变大，灯泡变亮，B 符合题意，不符合题意．故选B 类型二、伏安法实验中的故障分析 例4、如图所示是小刚同学测定小灯泡电功率的电路图，当闭合开关时，发现灯L 不亮，电流表有明显示数，电压表示数为零，若故障只出现在灯L 和变阻器R 中的一处，则下列判断正确的是( ) 、灯L 断路 B、灯L 短路 、变阻器R 断路 D、变阻器R 短路 【答】 B 【解析】故障只出现在灯L 和变阻器R 中的一处，若灯L 断路，则电压表与滑动变阻器、电流表串联 接入电路，则灯不亮，电流表无示数，电压表示数接近电源电压，不符合题意；若灯L 短路， 则灯不亮，电压表无示数，电流表有示数，B 符合题意；若变阻器R 处断路，则电流表、电 压表均无示数，灯不亮，不符合题意；若变阻器R 处短路，则电流表、电压表均有示数，灯 L 亮，D 不符合题意．故选B 例5、在“测量小灯泡的额定功率”实验中， 已连接的部分电路如图所示，图中电源 电压恒定，小灯泡上只能看到“38V”字 样。 第 2 页 / 共 8 页 (1)请你用笔画线代替导线，将图中的实物电路连接完整。 (2)正确连接实验电路后，开关试触时，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，其 故障原因可能是_ _____ _ _____ _ _____ 。 (3)故障排除后开始实验，当变阻器滑片滑到图示位置时，电压表的示数为30V，接着应 将滑片向_ _____ 滑动，直至灯泡两端电压为额定电压，此时电流表的示数如图b 所示， 则灯泡的额定功率为_ _____ 。 (4)实验时某小组学生发现电流表损坏，他们想设计一个不用电流表测定该小灯泡额定功率 的实验。于是向老师要了一个阻值为R0的定值电阻(阻值适当)和一个单刀双掷开关(符 号为 )，借助原有的实验器材，顺利完成了实验。假如由你来做该实验，要求电路 只连接一次，请设计实验方。 ①在虚线框内画出实验电路图。 ②简述实验步骤：_ __________ _ _____ _ _____ _ _____ _ _____ _ _____ _ _____ _ ________ _ __ ___ _ _____ _ ____ _ _____ _ _____ _ _____ _ _____ _ _____ _ _____ _ ______ _ _____ _ _____ _ _ (用相应的字母表示 测出的物理量) ③写出灯泡额定功率的表达式P 额=_ ________ _ _____ (用已知量和测量量表示)。 第 3 页 / 共 8 页 【答】 (1)如图甲所示;(2)灯泡断路;(3)右 152; (4)①如图乙所示 ②见解析 ③ 【解析】本题考查电功率的测量。 (1)利用“伏安法”测量小灯泡的电功率时，电压表测灯泡两端电压，电流表测通过小灯泡的电流， 滑动变阻器要“一上一下”接入电路中。 (2)灯泡不亮，可能是灯泡发生短路或电路存在断路造成的，电流表无示数，说明电路存在断路，电 压表有示数，说明电压表与电源两极相通，电路故障是与电压表并联的灯泡断路，使电压表串联在 电路中。 (3)电压表示数为30V，小于灯泡额定电压，为使小灯泡两端的电压达到额定电压，应向右移动滑片 增大电路中的电流，使电压表示数等于灯泡额定电压38V。由题图乙可知，电流表量程为0～06， 其分度值为002，示数为04，灯泡额定功率P=U=38V×04 =152。 (4)①实验需要测出灯泡两端电压与通过灯泡的电流，可以把灯泡与定值电阻串联，测出定值电阻两 端电压，由欧姆定律求出通过定值电阻的电流，由于灯泡与定值电阻串联，可以求出通过灯泡的电 流，然后由P=U 求出灯泡额定功率，据此设计电路如图。 ②实验步骤：、根据电路图连接电路，闭合开关S1、S2接1，调节滑动变阻 器，使电压表示数为38V；b、保持滑动变阻器滑片位置不变，S2接2，读出电压表示数U。 ③通过灯泡的电流=0= 培优·训练 一、选择题 1、如图所示的电路中，电源电压恒定，闭合开关S，灯L1、L2都发光．一段时 第 4 页 / 共 8 页 间后，有一盏灯突然熄灭，电流表无示数、电压表有示数，电路故障可能是( ) L1短路 B L1断路 L2短路 D L2断路 2、如图所示，闭合开关，甲、乙、丙三灯泡正常发光，两电表均有示数．一段时间后， 三灯突然熄灭．两电表示数均为零．若将甲、乙两灯泡互换，一电 表示数仍为零，另一电表有示数．造成此现象的原因可能是( ) 甲灯泡短路 B 甲灯泡断路 乙灯泡断路 D 两灯泡断路 3、如图所示为小明连接的电路，他先检查导线连接无误后，闭合开关S， 发现两灯均不发光，于是他用一个电压表分别并联接到b、b、两点，灯 L1、L2均不发光，且电压表无示数，再用电压表并联接到d 两点时，灯 L1、L2均不发光，但电压表指针有明显偏转，由此判定电路的故障可能 是( ) 灯L1断路 B 灯L2断路 灯L1短路 D 灯L2短路 4、如图所示的电路中，两个小灯泡的规格相同．闭合开关后，只有一个小灯泡发光，电 压表指针偏转明显．则故障原因可能是( ) L1短路 B L1断路 L2短路 D L2断路 5、小明利用如图所示的电路测Rx的电阻，连接好电路闭合开关后，电 流表、电压表均有示数，但无论怎样调节滑动变阻器滑片，电流表、电压表示数 均不变，出现这种情况的原因是( ) Rx短路 B Rx断路 电流表断路 D 滑动变阻器接线柱接错了 6、小明利用如图所示的电路测Rx的电阻．连接好电路，闭合开关后，无论怎样调节滑动 变阻器滑片，电流表指针几乎无偏转、电压表示数接近电源电压，出现这种情况 的原因是( ) Rx短路 B Rx开路 电流表短路 D 滑动变阻器开路 7、如图所示，两个灯泡L1、L2串联，闭合开关，L1发光，L2不发光．发生这一现象的原 因，不可能的是( ) 电源电压较低 B L2实际功率很小 L2发生了短路 D L2发生了开路 第 5 页 / 共 8 页 8、如图所示为小明连接的电路，他检查导线连接无误后，闭合开关S，发现 两灯均不发光，于是他用一根导线分别连接到b，b，d 和两点，灯L1、L2 均不发光，再用导线连接到bd 两点时，灯L1发光、L2不发光，由此判定 电路的故障是( ) 灯L2与开关S 均开路 B 灯L1与开关S 均开路 灯L1与开关S 均短路 D 灯L2与开关S 均短路 9、如图所示电路中，电源电压保持不变，闭合开关S 后，电路正常工作，过了一 会，灯L 变亮，两只电表中只有一只电表示数变大，则下列判断正确的是( ) R0短路，电流表示数变大 B R0短路，电压表示数变大 R1开路，电流表示数变大 D R1开路，电压表示数变大 10、某同学把一开关闭合的台灯插入插座时，家中原来亮着的灯全熄灭了，经检查发现家 中的熔丝已熔断，造成这一现象的原因可能是( ) 台灯的灯丝断了 B 台灯的插头开路 台灯的灯座短路 D 该插座原来已短路 11、如图所示，开关闭合后，发现电压表的示数接近电源电压，电流表几乎无示数． 如果电路中只有一处故障，则故障是( ) 变阻器断路 B 小灯泡短路 电流表短路 D 小灯泡断路 12、如图所示的电路，闭合开关S，灯泡L1、L2均不发光，且电流表 和电压表 指针均 在零刻度．现将灯泡L1和L2位置对调，其余元件位置不变，重新闭合开关S 时，发现 两只灯泡仍不发光，电流表 指针仍然不动，但电压表 的指针发生了明显偏 转．依据上述信息可以判断( ) 灯泡L1的灯丝断了 B 灯泡L2的灯丝断了 电源接线处松脱 D 电流表损坏了 13、如图所示，、B 是两条闭合金属轨道(外轨B 略大)，、B 间用很多绝缘小枕木连接并 固定在绝缘水平面上，由电池通过轨道给电动玩具火车供电．在一次使用中发现，正在 运行的火车在轨道上停止了．经检查，电源及从电源到轨道的连接都没有问题，那么故 障最有可能是( ) 火车轮子与轨道接触不好 B 某条枕木松了，导致电流不能通过它 轨道 出现一条细缝，不再是闭合的 D 轨道、B 各出现一条细缝，不再是闭合的 第 6 页 / 共 8 页 二、填空题 1、如图所示，闭合开关S 后小灯泡L1、L2均正常发光，它们的连接方式是________ 联；一段时间后，有一个小灯泡熄灭，而电流表 的示数为零，则电路中出现的 故障是________． 2、如图所示，电源电压为3 V，闭合开关，两只相同灯泡L1、L2都亮，灯泡L2两 端的电压为________V．突然两只灯泡同时熄灭，电压表的示数变为3 V，电 路故障可能是灯泡________(选填“L1”或“L2”)开路． 3、在如图所示的电路中，电源电压保持不变．电键S 由断开到闭合时，观察到电 路中两电表的示数始终为零．若电路中的故障只发生在电阻R1、R2处： ①则电阻R2______断路(选填“一定”或“可能”)； ②现用一只完好的电阻R0替换电阻R2，来进一步确定电路故障．请写出闭合电 键S 后，两电表的示数情况及相对应的电路故障． 示例：电流表、电压表均有示数且不为零，则只有电阻R2断路．____________________ ______________(写出示例以外的一种情况即可) 4、在“测量小灯泡工作时的电阻”实验中，小亮和小华同学设计的电路图如图所 示，她们分别根据设计的电路图连接了电路的实物图．小亮闭合开关后，发现 灯泡发光较暗，而且无论怎样移动变阻器的滑片，两电表示数不变，可能出现 的故障是____________________________；而小华闭合开关后，发现两表均无 示数，则可能出现的故障是__________________________． 5、如图为小明在做测量小灯泡的电功率的电路图，已知小灯泡的额定电压 为25 V，在多次实验的过程中小明遇到以下问题，请你帮他一起分析、 解决(实验中电压表、电流表无故障)： (1)闭合开关后，发现小灯泡不亮，电流表无示数，电压表的示数接近电 源电压，产生这一现象的原因可能是__________________； (2)闭合开关后，小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，产生这一现象的原因可能 是____________； (3)闭合开关，过了一段时间，小灯泡突然熄灭， 电流表示数增大，电压表示数几乎为 0，则产生的故障可能是______________________． 6、在如图所示的电路中，电源电压保持不变．闭合开关S 后，已知电 路中仅有一处故障，且只发生在电阻R 或灯L 上． (1)若闭合开关后，小灯不亮，发现两电表指针均有偏转，则故障可 能是________． (2)若闭合开关后，小灯亮，发现电压表指针无偏转，而电流表指针却发生了明显偏转， 第 7 页 / 共 8 页 则故障可能是____________________________． 7 在如图所示的电路中，电源电压为6 V，开关闭合后，电灯L1、L2均不发光，用电压表 逐段测量，结果是Ub＝0 V，Ud＝6 V，Ub＝6 V，Ud＝0 V，由此可判断此电路的故 障可能是________．我国家庭电路的供电电压是________V；不高于_______V 的电压 对人体才是安全的． 8、小芳用铅笔芯制作如图所示的“模拟调光灯”．闭合开关后，左右移动 回形针，小灯泡始终不亮，为检查电路故障，小芳将电压表接到、B 两 点，测得电压为30 V，则、B 间________ (选填“短路”或“开路”)， 这种故障可能的情况是________________________________． 9、如图所示电路，开关S 闭合后，两灯均发光，电压表测的是灯_______ (选填 “L1”或“L2”)两端电压．一段时间后，两灯均熄灭，但电压表有读数且示数较大， 电流表无读数，则故障可能是________(选填“L1 短路”“L1 开路”或“L2 开 路”)． 10 家里某用电器发生短路，熔丝立即熔断，用下列方法进行检测，如图所示，断开所有 用电器的开关，用一个额定电压为220 V 的白炽灯L 作为“校验灯”， 与熔断的熔丝并联，然后只闭合S 、S1 ，若L 正常发光，说明 L1_______；只闭合S、S2，若L 发出暗红色的光(发光不正常)，说明 L2________(均选填“正常”“短路”或“开路”) 第 8 页 / 共 8 页