初中物理動態(tài)電路及電路故障分析專題

初中物理動態(tài)電路及電路故障分析專題

2021/6/271

電路動態(tài)分析和電路故障分析題是初中學(xué)生物理學(xué)習(xí)過程中的一個難點(diǎn)，也是每年中考考查的熱點(diǎn)之一，其原因是這兩類題目對學(xué)生有較高的綜合分析能力要求。在中考備考過程中，將這兩類分析題整合成一個專題進(jìn)行復(fù)習(xí)，既有利于加深學(xué)生對動態(tài)電路和歐姆定律的理解，又可以提高學(xué)生的綜合分析能力，提高復(fù)習(xí)的效率。我根據(jù)幾年的備考經(jīng)驗(yàn)，在中考復(fù)習(xí)中，以電路動態(tài)分析作為主線，將電路故障作為電路動態(tài)變化的一個原因，整理出動態(tài)電路和電路故障的幾個類型，并加以分析，以期對參加中考的同學(xué)有所幫助。2021/6/272一、歷年中考回顧（玉溪市2010）5．如圖2所示，電源電壓保持不變，閉合開關(guān)后，當(dāng)滑動變阻器的滑片由左向右移動時，下列判斷正確的是A．電路消耗的總功率不變B．電壓表示數(shù)變大C．小燈泡變暗D．以上說法都不對圖22021/6/273（玉溪市2010）25．(8分)如圖20所示，是一種自動測定油箱內(nèi)油面高度的裝置。是滑動變阻器，它的金屬片是杠桿的一端，是阻值為12的定值電阻，電流表量程為0—0.6A，電源電壓為6V，由油量表（用電流表改裝）的指針指示的刻度就可知油箱內(nèi)油的多少。求：(1)定值電阻的主要作用。(2)當(dāng)油量表的指針指在刻度盤中央時，滑動變阻器消耗的功率是多少？(3)能否將電壓表接入這個電路？為什么？R′R油量表浮標(biāo)圖202021/6/274（玉溪市2011）23．（8分）如圖17為“伏安法”測小燈泡電阻的電路圖?；瑒幼冏杵鱎的阻值調(diào)節(jié)范圍為0～20Ω，電源電壓不變。當(dāng)滑片P置于變阻器的中點(diǎn)時，小燈泡正常發(fā)光，電流表示數(shù)為0.3A，電壓表示數(shù)為3V。求：（1）小燈泡的阻值。（2）電源電壓是多少？（3）當(dāng)滑片P滑至變阻器最右端時，小燈泡的實(shí)際功率。AVRP圖172021/6/275（玉溪市2012）8．如圖3所示，電源電壓保持不變，當(dāng)S閉合，滑動變阻器的滑片向左移動時，電流表和電壓表的示數(shù)變化是()A．電流表的示數(shù)變大，電壓表的示數(shù)變大B．電流表的示數(shù)變大，電壓表的示數(shù)變小C．電流表的示數(shù)變小，電壓表的示數(shù)變大D．電流表的示數(shù)變小，電壓表的示數(shù)變小圖32021/6/276（玉溪市2012）26．（9分）小玲研究了市場上銷售的家庭用飲水機(jī)的內(nèi)部電路圖，發(fā)現(xiàn)電路主要有兩種，并且都有保溫和加熱兩種工作狀態(tài)，如圖17中甲、乙所示。若兩種飲水機(jī)在220V電壓下正常工作，加熱時每個電路消耗的總功率均為550W，保溫時每個電路消耗的總功率均為50W。試問：（1）當(dāng)閉合甲圖中的開關(guān)S1，斷開乙圖中的開關(guān)S2時，甲、乙兩電路分別處于什么工作狀態(tài)？（2）甲圖飲水機(jī)處于保溫狀態(tài)時，5min內(nèi)消耗的電能是多少？（3）乙圖飲水機(jī)中電阻R4的阻值是多少？甲圖17乙2021/6/277(云南省2013）26．（9分）如圖15所示為一恒溫箱溫控電路，包括工作電路和控制電路兩部分。R為熱敏電阻（置于恒溫箱內(nèi)），阻值隨溫度變化的關(guān)系如圖16所示。恒溫箱溫控電路工作原理是：加熱過程中，恒溫箱溫度升高到一定值時，控制電路中電流會達(dá)到一定值，繼電器的銜鐵被吸合，工作電路停止加熱。（1）圖中所示狀態(tài)，電路處于加熱還是未加熱？（2）恒溫箱的溫度為100℃時，繼電器線圈中的電流達(dá)到20mA，銜鐵被吸合，此時熱敏電阻R消耗的功率是多少？（3）電阻有什么作用？圖15220V熱敏電阻電熱絲2021/6/278(云南省2014）17．如圖5所示的電路，閉合開關(guān)S，滑動變阻器滑片向左移動時，燈泡亮度會_______（選填“變亮”、“變暗”或“不變”），電壓表示數(shù)會_______（選填“變大”、“變小”或“不變”）。2021/6/279(云南省2015）25．（8分）如圖18所示，電源電壓6V恒定不變，燈泡L標(biāo)有“6V3W”字樣，滑動變阻器的阻值范圍是0~20Ω。求：（1）小燈泡的電阻；（2）S、S1都閉合時滑動變阻器兩端的電壓；（3）S閉合、S1斷開時電路消耗的最小功率。2021/6/2710二、復(fù)習(xí)目標(biāo)1．會分析滑動變阻器的滑片P的位置變化引起電路中電學(xué)物理量的變化；2．會分析開關(guān)的斷開或閉合引起電路中電學(xué)物理量的變化；3．會判斷兩種基本的電路故障（斷路和短路）。2021/6/2711三、知識儲備1．串聯(lián)電路中，其中一個電阻的阻值變大時，它的總電阻將變

（大或?。徊⒙?lián)電路中，其中一個電阻的阻值變大時，它的總電阻將變

（大或?。?。2．串聯(lián)電路是分壓電路，電阻越大的，分的電壓越

（多或少）；并聯(lián)電路是分流電路，電阻越大的分的電流越

（多或少）。2021/6/27123．由公式I=U/R得，當(dāng)電壓不變時，電阻越大，電流就越

（大或?。挥晒経=IR得，通過電阻的電流越大，它兩端的電壓也越

（大或小）。4．

是斷路；

短路。5．電流表的特點(diǎn)是電阻很

（大或?。ǔＯ喈?dāng)于

；電壓表的特點(diǎn)是電阻很（大或?。?，通常相當(dāng)于

。2021/6/2713四、典型例題（一）、滑動變阻器的滑片P的位置變化引起電路中電學(xué)物理量的變化1．串聯(lián)電路中滑動變阻器的滑片P的位置變化引起的變化【例1】如圖，是典型的伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)電路圖，當(dāng)滑片P向右移動時，請你判斷電流表和電壓表的示數(shù)變化。分析：P右移，R2變大，R總變大，I變?。娏鞅硎緮?shù)變?。?；R1不變，IR1變小，U1變?。妷罕硎緮?shù)變?。Ｅ袛嚯妷罕淼淖兓€可以根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理來分析：R2變大，U2變大，U1變?。妷罕硎緮?shù)變?。?。2021/6/2714【變式1】如圖，當(dāng)滑片P向左移動時，電流表和電壓表示數(shù)將如何變化。2021/6/2715【例2】如圖，當(dāng)閉合開關(guān)后，滑動變阻器的滑動片P向右移動時（）

A．電流表示數(shù)變大，燈變暗B．電流表示數(shù)變小，燈變亮C．電壓表示數(shù)不變，燈變亮D．電壓表示數(shù)不變，燈變暗

分析：將電流表等效為一根導(dǎo)線，可以看到電壓表直接測量電源電壓，因此當(dāng)滑動變阻器的滑動片P向右移動時，電壓表的示數(shù)將不會變化；而電阻R的阻值變大，小燈泡的電阻RL不變（在初中階段，小燈泡的電阻由溫度的變化引起的變化往往忽略不計），因此總電阻變大，電流變小，即電流表示數(shù)變小。從串聯(lián)電路的分壓角度分析，小燈泡兩端的電壓也將變小，小燈泡的功率P=UIL也將變小，所以小燈的發(fā)光將變暗。本題正確答案為D。2021/6/2716【變式2】如圖，當(dāng)閉合開關(guān)后，滑動變阻器的滑動片P向右移動時（）

A．電壓表示數(shù)變大，燈變暗B．電壓表示數(shù)變小，燈變亮C．電流表示數(shù)變小，燈變亮D．電流表示數(shù)不變，燈變暗C2021/6/27172．并聯(lián)電路中滑動變阻器的滑片P的位置變化引起的變化【例3】如圖，當(dāng)滑片P向右移動時，A1表、A2表和V表示數(shù)將如何變化？分析：首先要確定電路的類型，此電路屬于串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路。我們可以將電流表簡化成導(dǎo)線，將電壓表簡化成斷開的開關(guān)或直接去掉。此時可以容易地看出，這是一個并聯(lián)電路。并聯(lián)電路各支路兩端電壓相等，等于電源電壓，故電壓表V示數(shù)不變。由于并聯(lián)電路各支路獨(dú)立工作，互不干擾，滑動變阻器滑片P向右移動時，對R1這條支路沒有影響，所以電流表A1示數(shù)不變。滑片P右移，R2變大，兩端電壓不變，故電流變小，干路中電流也隨之變小，所以A2示數(shù)也會變小。2021/6/2718【變式3】如圖，當(dāng)滑片P向右移動時，A1表、A2表和V表示數(shù)將如何變化？2021/6/2719（二）、開關(guān)的斷開或閉合引起電路中電學(xué)物理量的變化1．串聯(lián)電路中開關(guān)的斷開或閉合引起的變化【例4】在如圖所示的電路中，將開關(guān)S閉合，則電流表的示數(shù)將______，電壓表的示數(shù)將________(均填“變大”、“變小”或“不變”)。分析：在開關(guān)未閉合前，兩個電阻組成串聯(lián)電路。電壓表測量R1兩端的電壓，開關(guān)S閉合后，電阻R2被短路，電壓表變成測量電源兩端的電壓了，因此電壓表的示數(shù)將變大。在開關(guān)閉合前，電流表測量的是串聯(lián)電路的電流值，由于此時電阻較大，故電流較小；開關(guān)S閉合后，電阻R2被短路，電路中的電阻只有R1了，因此電流表的示數(shù)將變大。2021/6/2720【變式4】在如圖所示的電路中，當(dāng)開關(guān)S斷開時，電阻R1與R2是

的。開關(guān)S閉合時，電壓表的示數(shù)將

（選填“變小”、“不變”或“變大”）。串聯(lián)變小2021/6/27212．并聯(lián)電路中開關(guān)的斷開或閉合引起的變化【例5】如圖，燈泡L1和燈泡L2是____聯(lián)連接的。當(dāng)開關(guān)S斷開時，電壓表的示數(shù)將_____；電流表的示數(shù)將_______(選填“增大”、“不變”或“減小”)。分析：本題的難度首先在電路的識別，我們可以將電流表看作導(dǎo)線，將電壓表拿去，就容易看出這個電路是并聯(lián)電路。電流表是串聯(lián)在小燈L1的支路中的，所以開關(guān)閉合時，電流表的示數(shù)從0變到有讀數(shù)，應(yīng)該選填“增大”。電壓表是測量電源電壓，而且不受開關(guān)控制，所以示數(shù)“不變”。2021/6/2722【變式5】在圖所示的電路中，R1的阻值為10Ω，只閉合開關(guān)S1時電流表的示數(shù)為0.3A，再閉合開關(guān)S2后，電流表的示數(shù)為0.45A，則R2的阻值為

Ω

202021/6/2723（三）、電路的故障引起電路中電學(xué)物理量的變化及故障原因分析【例6】在圖中，當(dāng)開關(guān)S閉合后，兩只小燈泡發(fā)光，電壓表示數(shù)為4伏。過了一會，電壓表示數(shù)為0，經(jīng)檢查除小燈泡外其余器材的連接良好，請分析造成這種情況的原因可能有:

。分析：電壓表示數(shù)為0，有三種原因：（1）電壓表沒有接好或電壓表損壞；（2）小燈L2短路；（3）小燈L1斷路。由經(jīng)檢查除小燈泡外其余器材的連接良好，說明不存在原因（1）的情況。那么還有兩種情況都是可能的。答案為：小燈L2短路；小燈L1斷路。2021/6/2724【變式6】在如圖所示的電路中，電源電壓等于6伏，閉合開關(guān)后電壓表示數(shù)為6伏。經(jīng)分析得出，電路中可能發(fā)生的情況是：

。R斷路或L短路2021/6/2725【例7】在如圖所示的電路中，電源電壓不變。閉合開關(guān)S后，燈L1、L2都發(fā)光。一段時間后，其中一燈突然熄滅，而電流表、電壓表的示數(shù)都不變，則產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可能是（）

A．燈L1短路B．燈L2短路C．燈L1斷路D．燈L2斷路分析：可以采用排除法。小燈L2短路，會導(dǎo)致電壓表示數(shù)變小、電流表示數(shù)變大；小燈L2斷路，會導(dǎo)致電流表示數(shù)變0；小燈L1短路，會導(dǎo)致兩燈都不亮；一燈熄滅而電表示數(shù)都不變，只有小燈L1發(fā)生斷路時才有此可能。本題正確答案為C。2021/6/2726【變式7】在圖所示的電路中，電源電壓不變。閉合開關(guān)S，電路正常工作。一段時間后，發(fā)現(xiàn)其中一個電壓表示數(shù)變大，則（）A．燈L可能變亮B．燈L亮度可能不變C．電阻R可能斷路D．電阻R可能短路C2021/6/2727五、動態(tài)電路與電路故障分析題復(fù)習(xí)策略

1．學(xué)會正確分析電路圖。首先要讓學(xué)生養(yǎng)成分析電路圖的習(xí)慣，無論是靜態(tài)電路還是動態(tài)電路，都要求學(xué)生能夠獨(dú)立分析題目給出的電路圖中，各個用電器之間是串聯(lián)還是并聯(lián)。具體的方法是把電流表簡化成導(dǎo)線，將電壓表簡化成斷開的開關(guān)或直接去掉，把閉合的開關(guān)看成導(dǎo)線，把被短路的用電器拿掉，把開關(guān)斷開的支路去掉，從而簡化電路。經(jīng)過電路簡化后，電路中基本只出現(xiàn)電源、用電器，電路顯得比較簡單，把剛才去掉的電表復(fù)原上去，明確電壓表和電流表分別測量那個用電器的電壓和電流。2021/6/2728

2．熟練掌握歐姆定律的運(yùn)用，尤其是要分析好電路中局部和整體的關(guān)系。歐姆定律是解決動態(tài)電路的金鑰匙，也是電學(xué)的基本定律。在動態(tài)電路中一般情況下電源的電壓都是不變的，滑動變阻器滑片的變化或開關(guān)的通斷，必然會引起電路中電流的變化，解題思路是先局部-再整體-再局部，先由某個電阻或開關(guān)的變化分析總電阻的變化，在利用歐姆定律分析整個電路中電流的變化情