初三物理电路故障分析

初三物理电路故障分析 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 具体表现 伴随的其他现象 ?干路断 L断丝 灯不亮，电流表无示数 2 电压表 ?电压表被短路 L被短路 一灯亮，电流表有示数 1 电压表接线柱接触示数为零 ?电压表接触不良 两灯亮，电流表有示数 不良 ?V表直接并在电源 L被短路 一灯亮，电流表有示数 2 两端 电压表示数 为电源电压 灯不亮，电流表指针几乎不偏 ?电压表串联接入 L断丝 1 转 说明:?由于电压表和灯L并联，所以L所在的支路不在干路之列。?当电压表串联接入电路中时，因11 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,的灯丝断了 1 C(两个灯泡都断路 D(灯泡,的灯丝断了 2 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，则下列关于电路故障的说法中正确的是( ) A(一定是灯泡L短路 B(可能是灯泡L开路 11 C(可能是灯泡L短路 D(可能是灯泡L开路 22 (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。则故障可能是( ) A(L断路 B(L断路 12 C(开关没接通 D(以上都有有可能 例4(如图，L、L是两盏完全相同的小灯泡。S闭合后，L、L均能正常发光，过一会儿1212 两灯均不亮。若用导线分别连接S、R两端，电路均无变化，L、L仍不亮。若用电压表测12 L两端的b、c两点，电压表的示数明显高于L的额定电压。则( ) 22 A(L的灯丝断了 B(L的灯丝断了 12 C(S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L和L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，12 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,的灯丝断了 1 C(灯泡,的灯丝断了 2 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L、L都发光。一段时间后，12其中的一盏灯突然熄灭，而电压表V的示数变大，电压表V的示数变小。则产生这一现象12的原因是( ) A(灯L断路 B(灯L断路 12 C(灯L短路 D(灯L短路 12 3、如图，闭合开关后，发现L和L都不亮。为了检查电路中的故障，用电压表去测电压，12 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5.6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( ) A L1的灯丝断了。 B L2的灯丝断了。 C L1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(开关S接触不良 B(小灯泡灯丝断了 C(d、e间出现断路 D(e、f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。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: 电压表示数 原因分析 具体表现 伴随的其他现象 ?干路断 L断丝 灯不亮，电流表无示数 2 电压表 ?电压表被短路 L被短路 一灯亮，电流表有示数 1 电压表接线柱接触示数为零 ?电压表接触不良 两灯亮，电流表有示数 不良 ?V表直接并在电源 L被短路 一灯亮，电流表有示数 2 两端 电压表示数 为电源电压 灯不亮，电流表指针几乎不偏 ?电压表串联接入 L断丝 1 转 说明:?由于电压表和灯L并联，所以L所在的支路不在干路之列。?当电压表串联接入电路中时，因11 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,的灯丝断了 1 C(两个灯泡都断路 D(灯泡,的灯丝断了 2 【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L短路 B(可能是灯泡L开路 11 C(可能是灯泡L短路 D(可能是灯泡L开路 22 【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( ) A(L断路 B(L断路 12 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?L?B点?L?C点?电压表?D点?负极”一定是通路。同样也可选出正确C。 12 例4(如图，L、L是两盏完全相同的小灯泡。S闭合后，L、L均能正常发光，过一会儿1212 两灯均不亮。若用导线分别连接S、R两端，电路均无变化，L、L仍不亮。若用电压表测12 L两端的b、c两点，电压表的示数明显高于L的额定电压。则( ) 22 A(L的灯丝断了 B(L的灯丝断了 12 C(S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L的额定电压”。 2 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L和L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，12 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,的灯丝断了 1 C(灯泡,的灯丝断了 2 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L、L都发光。一段时间后，12其中的一盏灯突然熄灭，而电压表V的示数变大，电压表V的示数变小。则产生这一现象12 的原因是( ) A(灯L断路 B(灯L断路 12 C(灯L短路 D(灯L短路 12 3、如图，闭合开关后，发现L和L都不亮。为了检查电路中的故障，用电压表去测电压，12 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5.6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L ，灯L) 21 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等效为导线，因此两端没有电压，因此V1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(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( ) A L1的灯丝断了。 B L2的灯丝断了。 C L1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L1两端，有示数，说明除L1之外其他部分正常完好，因此，只有L1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 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，L和R串联，因此，L和R均不能断路，否则只有V1有示数。排除BD;若R短路，则R相当于导线 ，V2无示数，选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，则此电路的故障可能 是( )(电压表检测法) A(开关S接触不良 B(小灯泡灯丝断了 C(d、e间出现断路 D(e、f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 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 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, ,(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”,。 ？(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5]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:_____________________。 [例6] 在如图8所示电路中～电源电压不变。闭合开关K后～灯L、L都发12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L短路。 (B)灯L短路。 12 (C)灯L断路。 (D)灯L断路。 12 [例9] 在图9所示的电路中～电源电压不变。闭合开 关K后～灯L、L都发光～—段时间后～其中的一盏灯突然变亮～而电压表V12l的示数变小～电压表V的示数变大～则产生这一现象的原因是 2 (A)灯L断路。 (B)灯L短路。 1l (C)灯L断路。 (D)灯L短路。 22 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R1>>R2,,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。分析的基本方法依然是根据电流的流向方法。 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、L短路 B、L短路 C、L开路 D、L开路 1212 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、L短路 B、L短路 C、L开路 D、L开路 1212 例3、如图3～闭合开关时～L发光而L不亮～则原因可能是: 12 A、L开路 B、L开路 22 C、R比R大得多 D、R比R小得多 L1L2L1L2 例4、如图4～闭合开关时～电流表A与A的示数相同～则原因可能是, , 1 A、L短路 B、L短路 C、L开路 D、L开路 1212 例5、如图4～闭合开关瞬间～电流表A与A同时打表～1 A指针不动。则原因可能是, , 2 A 、L短路 B、L短路 C、L开路 D、L开路 1212 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 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、 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 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,～所以电流表测量的是通过灯,的电流。 11 ,(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 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: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。 AP左移?R减小?R减小?I增大??表变大。 分析: 2总 VR不变?IR增大?U增大??表变大。 111 V判断?表的变化还可以根据串联电路的电压特点来分析: VR减小?U减小?U增大??表变大。 221 VA[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 A值电阻～电流表测串联电路的电流～所以?表示数 A不变。即:P左移?R+R不变??不变 12 在本电路中～电压表是测量R和R部分电阻之和的总电压～当滑片P向左12 V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R大小不变,注意:在初中阶段～小L 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=UI也将变小～所以小灯的发光将变暗。本题L 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 A1A2V[例4]如图4～当滑片P向右移动时～?表、?表和?表将如何变化, VA1A2分析:?测电源两端电压～?测R支路电流～?测干路电流。并联电路各1 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R这条支路没有影响～1 A1所以电流表?示数不变。滑片P右移～R变大～两端电压不变～故电流变小～干2 A2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R被局部短路～电路中的电阻只有R了～因此电流表的示数将变大。 21 在开关尚未闭合前～两个电阻组成串联电路。电压表测量R两端的电压～1开关S闭合后～电阻R被局部短路～只有R接入电路～电压表变成测量电源两21 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L和灯泡L是______联12 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L的支路中～所以1 开关闭合时～电灯L接入电路～电流表的示数从0变到1 有读数～应该选填“增大”。电压表并联在L两端～也2 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L短路,3.小灯L断21 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L短路,2 小灯L断路。 1 [例8] 在如图8所示电路中～电源电压不变。闭合开关K后～灯L、L都发12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 灯L短路。 (B)灯L短路。 (A)12 (C)灯L断路。 (D)灯L断路。 12 分析:这是一个并联电路。可以采用排除法。小灯L短路～会导致电压表2 示数变小、电流表示数变大～且导致两灯都不亮,小灯L断路～会导致电流表2 示数变0,小灯L短路～也会导致两灯都不亮,一灯熄灭而电表示数都不变～只1 有小灯L发生断路时才有此可能。本题正确答案为C。 1 [例9] 在图9所示的电路中～电源电压不变。闭合开关K后～灯L、L12都发光～—段时间后～其中的一盏灯突然变亮～而电压 表V的示数变小～电压表V的示数变大～则产生这一现l2 象的原因是 (A)灯L断路。 (B)灯L短路。 1l 灯L(C)断路。 (D)灯L短路。 22 分析:应用“去表法”可以判断此电路是L、L组12 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V的示数变大～是小灯变亮2 的原因～且它测小灯L两端电压～所以一定是小灯L突然变亮,电压表V的示22l数变小说明小灯L发生了短路。本题正确答案为B。 1 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R1>>R2,,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。分析的基本方法依然是根据电流的流向方法。 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、L短路 B、L短路 C、L开路 D、L开路 1212 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L还是L开12路呢,可以通过电压表的示数来进行分析～因为电压表测量L两端电压～若是1L开路～则电压表应与L串联接在电源两端～它应该有示数且接近电源电压～而12 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、L短路 B、L短路 C、L开路 D、L开路 1212 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L还是L短路呢,可以通过电压表的示数来进行分析。可以假设一下～12 若是L短路～那么L就相当于一根导线～它的两端电压就为0～这与题目条件不11 相符～这样就可以确定是L被部分短路。因此本题的正确选项是B。 2 例3、如图3～闭合开关时～L发光而L不亮～则原因12 可能是: A、L开路 B、L开路 22 C、R比R大得多 D、R比R小得多 L1L2L1L2 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～L发光而L不亮～12 可以很快得出是L短路,那么L就相当于一根导线～22 它的电阻极小～而从电路中不能看出L被短接～因2 而故障应是R比R小得多。因此本题的正确选项是L2L1 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A的示数相同～则原因可能是, , 1 A、L短路 B、L短路 C、L开路 D、L开路 1212 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A的示数相同～即I=I～说明干路和L所在支路是通路～从111并联电路的电流特点分析:I=I+I ～因此I=0～即电流表A示数为0～L支路12 222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A同时打表～A指针不动。则原因12可能是, , A 、L短路 B、L短路 C、L开路 D、L开路 1212 分析:电流表A与A都打表～很明显是短路故障～同时A指针不动～说明短12路的不是L支路～因此正确选项是A。 2 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:L、L都不亮～可以判断出电路故障属于开路。 12 由于电压表示数接近电源电压～说明L阻值很大,或者电压表串联在电路中,～2 远大于L、L的电阻～所以开路故障应该是出现在L所在的部分电路～因此正确32 选项应是B。