江西中考物理知识梳理精讲 专题4 电路故障分析动态电路.docx
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江西中考物理知识梳理精讲专题4电路故障分析动态电路
专题四 电路故障分析、动态电路
专题分析
【题型特点】
动态电路题在历年中考中主要以选择题、填空题、实验题和计算题的形式出现,主要包括电路故障分析题和动态电路分析题。
电路故障分析题考查电路故障形成的原因的分析,是电学的重点知识,在中考中常出现在选择题或实验题中。
动态电路分析题考查电表的示数变化分析及结合欧姆定律或电功率的综合计算,难度中等偏上。
2020年仍然是中考必考内容。
【解题技巧】
1.初中对电路故障分析的考查较为简单,主要集中在对断路与短路的判断。
在进行电路故障分析前,首先要进行电路结构分析,了解各元件间的串联、并联关系,弄清各电表测的是哪段电路的哪个元件。
然后根据电流表示数的有无确定电路是断路还是短路,再根据电压表是否有示数来确定电路故障出现在哪个部位。
断路的判断:
把电流表分别与各部分并联,如果其他部分能正常工作,则与电流表并联的部分断路;把电压表分别与各处并联,则有示数且比较大(常表述为等于电源电压)处断路(电源除外)。
短路的判断:
把电压表分别与各部分并联,导线部分的电压为零表示导线正常,如某一用电器两端的电压为零,则此用电器短路。
2.动态电路分析的主要任务是分析电路中各元件电流和电压的变化。
(1)首先要进行电路结构分析,了解各元件间的串联、并联关系,弄清各电表测的是哪段电路的哪个物理量,弄清变阻器电阻变化的情况等。
(2)处理好部分与整体的关系、阻值变化与阻值不变部分之间的关系。
一个电阻的变化可以引起电路中一系列电学量的变化,分析有关电学量的变化时要注意整体与部分、干路与支路的联系。
最常见的分析思路是,由部分电路电阻的变化推断电路总电阻的变化,再由欧姆定律I总=
讨论总电流的变化,电压对于定值电阻常用U=IR分析,对变化的电阻常用U=U总-IR(U总常为电源电压,R为定值电阻)来分析。
总之,动态电路的分析是江西中考必考的内容,具有很强的综合性和较高的区分度,分析动态电路的一般思路如下:
①判断电路的连接方式是串联还是并联(电流表本身的电阻很小,可视为短路;电压表本身的电阻很大,可视为断路)。
②明确电压表测量哪段电路两端的电压,电流表测量通过哪条电路的电流。
③确定滑动变阻器连入电路部分,在滑片移动过程中阻值如何变化。
④根据欧姆定律判断通过电路中的电流或某段电路两端的电压是如何变化的。
⑤判断电路中其他各物理量如何变化。
【江西典例分析】
(一)电路故障分析
【例1】 (2019·江西中考节选)实验:
测量小灯泡的电功率,实验中选择的小灯泡的额定电压为2.5V。
【实验步骤】
(1)请你用笔画线代替导线,把图中的电路连接完整(导线不准交叉),并要求滑动变阻器的滑片向左移动时,小灯泡会变亮。
(2)正确连接电路后,闭合开关,电流表指针不动,但用手按住开关,发现电流表指针摆动,出现这种现象的原因是__开关接触不良__。
(3)查明原因,排除故障,正确操作,得到下表所示数据。
请将表中内容补充完整:
实验序号
电压U/V
电流I/A
电功率P/W
灯泡亮度
1
2.0
0.28
0.56
发光暗淡
2
2.5
0.32
0.80
正常发光
3
3.0
0.36
1.08
发光强烈
由表中数据可知,该灯的额定电功率为__0.80__W。
【解析】
(1)滑动变阻器的滑片向左移动时,小灯泡会变亮,即电流变大电阻变小,故变阻器左下接线柱连入电路中。
(2)正确连接电路后,闭合开关,电流表指针不动,但用手按住开关,发现电流表指针摆动,出现这种现象的原因是开关接触不良。
(3)灯在额定电压下正常发光,由表中数据,灯的额定功率为0.80W。
(二)动态电路分析
【例2】 (2018·江西中考)(多选)如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S1、S2,断开开关S3,当滑片P向左滑动时(BC)
A.灯泡L2亮度变亮,电流表示数减小
B.灯泡L1亮度不变,电压表示数增大
C.电流表示数不变,电压表示数增大
D.电流表示数不变,电压表示数不变
【解析】闭合开关S1、S2,断开开关S3,变阻器与灯L1串联,电压表测P以右电阻丝的电压,电流表测电路中的电流;因电压表接在滑片处,故电流要全部经过变阻器,滑片移动不影响接入电路中电阻的大小,由欧姆定律可知,电路的电流不变,即电流表示数不变;电路的电流不变,根据P=I2R可知,灯L1的实际功率不变,则L1的亮度不变;滑片P向左滑动时,滑片P以右电阻丝的阻值变大,由U=IR可知,电压表示数变大。
专题训练
类型一 电路故障分析
1.家里一盏电灯突然熄灭,物理成绩优异的小余用试电笔分别测试电路中的a、b、c、d四点(如图),只有测a点时氖管发光。
若电路中只有一处故障,则故障可能是(C)
A.进户零线断路
B.灯泡断路
C.开关S接触不良
D.导线cd断路
2.如图所示电路中,闭合开关S后,发现小灯泡L不亮,电压表示数较大,电流表示数为零。
若电路中只有一处故障,可能是(A)
A.小灯泡L断路
B.定值电阻R断路
C.小灯泡L短路
D.定值电阻R短路
3.如图所示,当开关闭合后,发现小灯泡不亮,电流表无示数,用电压表测量发现Uab=0,Ubc=6V,Udc=0,若电路中只有一处故障,则其故障原因可能是(D)
A.小灯泡灯丝断了
B.小灯泡被短路了
C.开关接触不良,断路了
D.电流表断路了
4.(2019·潍坊中考)在如图所示家庭电路中,将插头插入插座,打开电视,电视不工作;闭合开关,灯泡不亮;保持开关闭合,拔出插头,将试电笔分别插入插座两孔时氖管均发光。
若电路中只有一处故障,则故障可能是(A)
A.零线上保险丝烧断
B.火线上保险丝烧断
C.灯丝烧断
D.插座短路
5.如图所示的电路中,电源电压恒为6V,合上开关后,发现两个灯泡(均标有“3V 1W”)都不亮,用电压表测得Ubc=Ubd=6V,如果各段导线及接线处均无问题,这说明电路的故障可能是(D)
A.灯泡L1灯丝断了
B.开关S未接通
C.可变电阻R的电阻丝断了
D.灯泡L2灯丝断了
(第5题图)
(第6题图)
6.某同学利用如图所示电路进行实验,闭合开关后,L1、L2正常发光,两个电表都有示数。
但过了一会,两个电表的示数有一个变为0,这时电路发生的故障可能是(C)
A.电流表断路 B.灯泡L1短路
C.灯泡L1断路D.灯泡L2断路
7.(2019·三黔中考)小雷想知道小灯泡的亮暗程度与哪些因素有关。
于是找来额定电流均小于0.6A,额定电压为2.5V的灯L1和额定电压为3.8V的灯L2,先后接在电源电压恒为6V的电路中,按照如图甲所示的电路进行探究:
(1)请用笔画线代替导线,根据图甲所示电路图,将图乙所示实物图连接完整。
(2)若小雷连接电路后闭合开关,灯L1几乎不发光,移动滑片P也不能改变灯的亮度。
原因是他把滑动变阻器的__AB__(选填“AB”或“CD”)接线柱接入了电路。
(3)小雷排除故障后,按图甲所示的电路继续进行实验:
闭合开关,移动滑片P,使灯L1发光,测出灯L1的相关物理量,记录和计算结果如下表:
次数
电压U/V
电流I/A
实际功
率P/W
电阻R/Ω
1
1.6
0.20
0.32
8.00
2
2.0
0.22
0.44
9.09
3
2.5
0.24
0.60
10.42
小雷注意到灯L1的亮度变化是:
第二次比第一次亮,第三次比第二次更亮。
结合表中数据得出的结论是小灯泡越亮,它的实际功率越__大__(选填“大”或“小”)。
(4)用L2替换L1重复上面的实验时,需要改变__电压__表的量程,结果发现灯L2的亮度变化规律与灯L1相似。
(5)有同学认为“用上表中灯L1的3次电阻的平均值代表它的电阻更准确”,这种说法错误的原因是其忽略了__温度对灯丝电阻__的影响。
8.(2019·镇江中考)小兵利用图1电路来探究电流与电阻的关系,他在实验中控制电压表示数为U0不变,相关器材规格已在图中标明。
(1)请用笔画线代替导线将电压表接入电路。
(2)开关闭合前,滑动变阻器的滑片应置于图中最__左__(选填“左”或“右”)端。
(3)闭合开关,将电阻箱调至某阻值,调节滑动变阻器时,他发现电压表示数始终为零而电流表示数有明显变化,经检查是由于某处被短路而造成的,被短路的是__电阻箱__。
(4)排除故障后,小兵调节电阻箱阻值R,进行多次实验,所绘制的I与
关系图线如图2所示,由此可知U0=__2__V,实验结论是:
在电压一定时,__通过导体的电流与导体的电阻成反比__。
(5)若由于电池电量不足,小兵换用4.5V电源后继续实验,进行了如下操作:
①将电阻箱阻值先调至4Ω进行实验,实验完成后断开开关;
②再将电阻箱阻值调至15Ω后,闭合开关进行实验。
则由于小兵在上述操作中的一个疏漏,将会导致__电阻箱两端的电压超过电压表量程__。
(6)小华利用图1电路和器材也对电流与电阻的关系进行了探究。
在5Ω~25Ω范围内,他将电阻箱阻值R调至5个不同的值分别进行了实验,则他根据实验数据描点所绘制的I与
关系图线不可能是图3中的__乙__(选填“甲”或“乙”),理由是__当电阻箱阻值为25__Ω时,滑动变阻器的最大阻值不能满足图线乙所需控制不变的电压0.75__V__。
9.在测量小灯泡的电功率后,同学们进一步思考:
在电流一定时,小灯泡的功率跟电阻有什么关系呢?
实验小组利用如图所示电路,选用三个额定电流在0.3A左右的小灯泡L1、L2、L3进行探究。
(1)他将灯L1接入图甲电路,请你用笔画线代替导线,将实物电路连接完整。
(2)闭合开关,移动滑动变阻器滑片P时发现灯不亮,电流表没有示数,电压表有明显的示数,则发生故障的原因可能是__灯泡断路了__。
类型二 动态电路分析
(一)滑动变阻器的滑片移动的动态电路
10.(2019·铜仁中考)如图所示,若电路中电源两端的电压保持不变,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P从b端向a端滑动的过程中(A)
A.电压表V1的示数变大,电流表A的示数变大
B.电压表V2的示数变大,电流表A的示数变小
C.电压表V1的示数变大,电流表A的示数变小
D.电压表V2的示数变大,电流表A的示数变大
11.如图所示的电路中,电源电压不变,R1为定值电阻,开关S闭合后,滑片向右移动时(D)
A.电流表示数变大,电压表与电流表示数之比变大
B.电压表示数变小,电压表与电流表示数之比变大
C.电流表示数变大,电压表与电流表示数之比不变
D.电流表示数变小,电压表与电流表示数之比不变
(第11题图)
(第12题图)
12.在如图所示电路中,电源电压不变,当滑动变阻器的滑片P由中点向右端移动时,下列说法正确的是(B)
A.小灯泡消耗的功率变小
B.电路消耗的总功率变小
C.电流表的示数变小
D.电压表的示数变小
13.如图所示电路中,电源两端电压保持不变,R1为滑动变阻器,R为定值电阻。
闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向右滑动时,下列判断正确的是(A)
A.电流表的示数变小
B.电压表的示数变大
C.电压表的示数不变
D.滑动变阻器R1的阻值变小
14.在如图所示的电路中,电源电压为4.5V且保持不变。
闭合开关S后,电压表的示数是3V,则(C)
A.小灯泡两端的电压为3V
B.向右移动滑片P,电压表示数变小
C.向右移动滑片P,电流表示数变小
D.向右移动滑片P,电流表示数变大
(第14题图)
(第15题图)
15.如图所示,开关闭合,滑片P向左移动,下列说法正确的是(D)
A.电流表示数,灯泡亮度,电磁铁磁性都不变
B.电流表示数变大,灯泡变亮,电磁铁磁性增强
C.电流表示数变小,灯泡变暗,电磁铁磁性减弱
D.电流表示数变小,灯泡亮度不变,电磁铁磁性减弱
(二)生活中应用的动态电路(光敏电阻、热敏电阻、气敏电阻等可变电阻的实质相当于滑动变阻器的滑片发生了移动)
16.巨磁电阻(GMR)效应是指某些材料的电阻值随外磁场减小而增大的现象,在如图所示的电路中(电源电压不变),当闭合开关S1、S2并使滑片P向右滑动时,指示灯亮度及电流表的变化情况是(B)
A.指示灯变亮,电流表示数增大
B.指示灯亮度不变,电流表示数减小
C.指示灯亮度不变,电流表示数增大
D.指示灯变暗,电流表示数减小
17.如图所示的电路中,电源电压保持不变,R0为定值电阻,R为光敏电阻,其阻值随照射在它上面的光强(表示光照射强弱的物理量)减小而增大。
闭合开关S,当光强增大时,下列说法错误的是(D)
A.电流表A示数增大
B.电压表V1示数增大
C.电压表V1与电流表A示数的比值不变
D.电压表V2与电流表A示数的比值不变
18.如图甲所示,电源电压恒为6V,R为热敏电阻,其阻值随温度变化如图乙所示,R0是阻值为10Ω的定值电阻,闭合开关S,通过分析,下列说法错误的是(D)
A.图甲中的R0有保护电路的作用
B.温度升高时,电压表的示数会变小
C.温度为40℃时,电流表的示数为0.2A
D.温度降低时,电压表与电流表示数的比值变小
(三)开关闭合与断开的动态电路
19.如图所示,电源电压不变,当开关S由断开到闭合,电压表、电流表的示数变化是(D)
A.电流表示数变小,电压表示数不变
B.电流表示数变大,电压表示数变小
C.电流表示数不变,电压表示数变大
D.电流表示数变小,电压表示数变大
(第19题图)
(第20题图)
20.如图所示的电路中,电源电压保持不变,当开关S由闭合变为断开时,下列说法正确的是(D)
A.电流表A1、A2的示数都变小
B.电流表A1的示数不变,A2的示数变大
C.灯泡L1亮度变暗,电路消耗的总功率变小
D.灯泡L1亮度不变,电路消耗的总功率变小
21.在如图所示的电路中,电源电压保持不变。
开关S断开后,电阻R1与电阻R2是__串__联方式连接的。
若开关S由闭合到断开,电压表的示数将__不变__,电压表与电流表示数的比值将__变大__。
(后两空均选填“变大”“变小”或“不变”)
(第21题图)
(第22题图)
22.如图,当开关S2断开、S1闭合时,电压表的读数为5.5V;当开关S1断开、S2闭合时,电压表读数为9V,则灯泡L1和L2两端电压分别为(C)
A.5.5V和9VB.9V和5.5V
C.5.5V和3.5VD.3.5V和5.5V
23.如图所示电路,电源两端电压不变,只闭合开关S1时,电流表的示数为0.2A;只闭合开关S2时,电流表的示数为0.1A;只闭合开关S3时,电流表的示数为0.6A。
下列说法正确的是(C)
A.只断开开关S2时,电流表的示数为0.4A
B.只断开开关S3时,电流表的示数为0.1A
C.三个开关都闭合时,电流表的示数为1.1A
D.如果电阻R2=10Ω,则电源两端电压等于6V
(第23题图)
(第24题图)
(四)动态电路及比值综合分析
24.如图所示的电路中,电源电压恒定,R1为定值电阻,闭合开关S,滑动变阻器R2的滑片P由b端移到a端的过程中,电压表的示数__变大__,电流表的示数__变大__,电压表与电流表示数的比值__不变__。
(均选填“变大”“变小”或“不变”)
25.如图所示,电源电压不变,当S、S1均闭合时,电压表的示数是6V,则电源电压是__6__V。
若闭合S、断开S1,电流表的示数将__变小__,电压表与电流表示数的比值将__不变__。
(后两空均选填“变大”“不变”或“变小”)
(第25题图)
(第26题图)
26.在如图所示的电路中,电源电压保持不变。
开关S断开时,将滑动变阻器的滑片P向左移动的过程中,电流表A1的示数将__变大__,电压表V的示数将__变小__,电表V示数的变化量与A2示数的变化量的比值将__不变__。
(均选填“变小”“不变”或“变大”)
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