本章专题复习32 串联电路单双故障分析判断解析版.docx
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本章专题复习32串联电路单双故障分析判断解析版
本章专题复习三电路故障分析判断
02串联电路单、双故障分析判断
【知识梳理】
一、串联电路中的双故障
1.串联电路双故障有3种情况(以图1为例):
R和L都断路;R断路且L短路;R短路且L断路。
常见文字描述:
“R、L出现故障”等。
①在双故障电路中,电路是断路的,电流表A是无示数的。
②若电压表V有示数,则故障为:
R断路且L短路;
③若电压表V无示数,则故障为:
R和L同时发生断路;R短路且L断路;
【基础练习1】如图1所示,闭合电键后电路正常工作,过一会若R1、R2两个都出现故障,请你分析:
①当R1短路且R2断路时,电流表及电压表示数的变化情况:
__________________________。
②当R1断路且R2短路时,电流表及电压表示数的变化情况:
__________________________。
③当R1与R2都断路时,电流表及电压表示数的变化情况:
____________________________。
【答案】①电流表A的示数变小;电压表V的示数变小。
②电流表A的示数变小;电压表V的示数变大。
③电流表A的示数变小;电压表V的示数变小。
【解析】①当R1短路且R2断路时,电路图等效于图1A,电路是断路,所以两个电表的示数为0;
②当R1断路且R2短路时,电路图等效于图1B,此时电流表A的示数变小;电压表V的示数变大(等于电源电压)。
③当R1与R2都断路时,电流表及电压表示数的都为0,变小。
【基础练习2】如图2所示的电路,闭合电键后电路正常工作,过一会R1、R2两个都出现故障,请你分析:
①若电流表A与电压表的示数都变小,则发生的故障情况:
_____________________________。
②若电流表A的示数变小,电压表V的示数变大,则发生的故障情况:
__________________。
③若电流表A与电压表V的示数一个变大,一个变小,则发生的故障情况:
______________。
【答案】①R1与R2都断路;R1短路且R2断路。
②R1断路且R2短路。
③R1断路且R2短路。
【解析】①若电流表A与电压表的示数都变小,则电路一定发生断路:
R1与R2都断路或R1短路且R2断路。
②若电流表A的示数变小,电压表V的示数变大,则发生的故障情况:
R1断路且R2短路。
③若电流表A与电压表V的示数一个变大,一个变小,只能是电流表A的示数变小,电压表V的示数变大,则发生的故障情况:
R1断路且R2短路。
二、串联电路中的单、双故障
在大多情况下,考察双故障的同时,也考察单故障,串联电路中单、双故障共有7种情况(以图1所示的电路为例):
R短路;R断路;L短路;L断路;R与L都断路;R短路且L断路;R断路且L短路。
常见文字描述:
“R、L出现故障”等。
【典型例题3】(2018年一模杨浦)在图8所示的电路中,电源电压为U。
闭合电键S,发现两电表指针的位置均不变,已知故障只发生在电阻R1、R2上,请根据相关信息写出电压表的示数及相应的故障。
①如果电压表示数为,则可能存在的故障是。
②如果电压表示数为,则可能存在的故障是。
【答案】①0;R1断路;R1、R2均断路;R1断路且R2短路;②U;R2断路;R2断路且R1短路。
【解析】因为本题的电路在电键断开时,电表可能有示数,所以可以用列表的方法详细分析过程,参见下表,尽管比较麻烦,但是熟练掌握后,就不用列表了。
设电源电压为U。
所有故障
电流表的示数
电压表的示数
结论
电键S断开
电键S
闭合
电流表示数变化情况
电键S断开
电键S
闭合
电压表示数
变化情况
R1断路
0
0
不变
0
0
不变
可以
R1短路
0
U/R2
变化
U
U
不变
不行
R2断路
0
0
不变
U
U
不变
可以
R2短路
0
U/R1
变化
U
0
变化
不行
R1、R2均断路
0
0
不变
0
0
不变
可以
R1断路且R2短路
0
0
不变
0
0
不变
可以
R2断路且R1短路
0
0
不变
U
U
不变
可以
①由上表分析可知,故障有下列5种情况:
R1断路;R2断路;R1与R2都断路;R1断路且R2短路;R2断路且R1短路。
②如果电压表示数为0,则可能存在的故障是R1断路或R1、R2均断路或R1断路且R2短路;
③如果电压表示数为U,则可能存在的故障是R2断路或R2断路且R1短路。
【典型例题4】(2019年普陀二模)在图8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,
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)
【答案】①一定;②电流表示数为零,电压表有示数且不为零,则电阻R1、R2都断路;电流表有示数且不为零,电压表示数为零,则电阻R1短路且电阻R2断路。
【解析】①这是一串联电路,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,根据电路的情况可知,电路发生断路,且电阻R2一定断路;此外还有以下几种情况:
电阻R1与R2都断路;电阻R1短路且R2断路。
②所以故障有三种情况:
电阻R2断路;电阻R1与R2都断路;电阻R1短路且R2断路;
③现用一只完好的电阻R0替换电阻R2,当闭合电键S后,电流表示数为零,电压表有示数且不为零,则电阻R1、R2都断路;电流表有示数且不为零,电压表示数为零,则电阻R1短路且电阻R2断路。
大多数题目考察双故障的同时,也包含单故障,最多共有七种情况,注意一一排除;七种情况是:
R1短路;R1断路;R2短路;R2断路;R1与R2都断路;R1短路且R2断路;R1断路且R2短路。
【综合练习】
1.在图3所示的电路中,电源电压保持不变,但电阻R、灯L处可能发生断路故障。
在电键S闭合前后,电流表的指针均不偏转,则灯L处发生断路(选填“一定”、“可能”),电路中的故障是。
【答案】一定;L断路;L、R均断路。
【解析】电阻R、灯L处可能发生断路故障,最多有三种情况:
电阻R断路、灯L断路、R和灯L都断路;在电键S闭合前后,电流表的指针均不偏转,则灯L处一定发生断路(因为若灯是正常的话,闭合电键时,电流表有示数);所以电路的故障为:
L断路;L、R均断路。
电阻R不能断路,因为R若发生断路,则灯L就是好的,在电键S闭合后,电流表的指针会发生偏转,与题意不符。
2.(2018年二模杨浦)在如图9所示的电路中,电源电压为U保持不变。
闭合电键前后,电压表指针的位置不变,灯L始终不亮。
已知故障只发生在电阻R、灯L上,现用一个完好的灯L'替换灯L,请根据灯L'的发光情况进行判断:
①如果灯L'发光,则可能存在的故障是。
②如果灯L'不发光,则可能存在的故障是。
【答案】①L断路,L断路且R短路,L短路;②R断路,R断路且L短路,L、R都断路。
【解析】①故障最多有七种情况:
R短路;R断路;L短路;L断路;R断路且L断路;R断路且L短路;R短路且L断路;因为灯L始终不亮,排除掉R短路。
②现用一个完好的灯L'替换灯L时,
如果灯L'发光,电路中有电流,则R不会断路,则可能存在的故障是L断路,L断路且R短路,L短路;
③如果灯L'不发光,则可能存在的故障是R断路,R断路且L短路,L、R都断路。
3.在图10所示的电路中,电源电压保持不变。
闭合电键S,发现电路中存在断路故障且只可能发生在电阻R1、R2上。
(1)若将电阻R1与闭合的电键S位置互换,则互换前后电流表A的示数,电压表V的示数。
(均选填“一定不变”、“可能不变”或“一定改变”)
(2)若电阻R2与闭合的电键S位置互换后,电流表A与电压表V中只有一个电表有示数,则。
(选填“R1可能完好”、“R2可能断路”或“R2一定断路”)
【答案】
(1)可能不变;一定不变;
(2)R2一定断路。
【解析】
(1)电路中存在断路故障且只可能发生在电阻R1、R2上,最多有三种情况:
电阻R1断路、电阻R2断路、R1和R2都断路;
故障情况
电流表的示数
电压表的示数
R1与S
互换前
R1与S
互换后
电流表示数变化情况
R1与S
互换前
R1与S
互换后
电压表示数
变化情况
R1断路
0
U/(R1+R2)
变大
0
0
不变
R2断路
0
0
不变
U
U
不变
R1、R2均断路
0
0
不变
0
0
不变
综上分析可知:
若将电阻R1与闭合的电键S位置互换,则互换前后电流表A的示数可能不变,但是电压表V的示数一定不变。
(2)若电阻R2与闭合的电键S位置互换后,电流表A与电压表V中只有一个电表有示数,另一个无示数。
①若“R1可能完好”,则也可能不完好(有故障),若R1断路,当R2与闭合的电键S位置互换前后,两个表都无示数。
故该选项不可以。
②若“R2可能断路”,则R2可能正常,是R1断路,与上面的分析相同,故这个选项也不可以。
③若“R2一定断路”,互换前,电流表无示数,电压表有示数为电源电压;互换后仍一样,电压表的示数为0,电流表有示数,I=U/R1。
所以符合要求。
4.(2018年一模闵行)在如图10所示的电路中,电源电压保持不变。
电路中存在断路故障,且故障只可能发生在电阻R1、R2处,当电键S由断开到闭合时:
(1)如果电压表V的示数变大,则故障可能是。
(2)如果电流表A与A1的示数始终相等,则故障可能是。
【答案】
(1)R2断路或R1、R2同时断路;
(2)R1断路或R1、R2同时断路。
【解析】电路中存在断路故障,且故障只可能发生在电阻R1、R2处,有三种情况:
R1断路或R2断路或R1、R2同时断路。
(1)当电键S由断开到闭合时,如果电压表V的示数变大,则故障可能是R2断路或R1、R2同时断路;
(2)当电键S由断开到闭合时,如果电流表A与A1的示数始终相等,则故障可能是R1断路或R1、R2同时断路,电流表的示数为0。
5.如图8所示电路中,电源电压保持不变。
闭合电键S后,电路正常工作,一段时间后,观察到两电表指针偏转方向相反。
若电路中除了R1、R2外,其它电路元件均完好。
(1)电路中存在的故障可能是;
(2)若用完好的灯L分别替换R1或R2后,闭合电键灯都能发光,则电路中的故障一定是。
【答案】
(1)R1短路;R1断路;R1断路且R2短路。
(2)R1短路。
【解析】闭合电键S后,电路正常工作,电压表的示数为R1两端的电压,小于电源电压;电流表的示数为I=U/(R1+R2)。
(1)①一段时间后,观察到两电表指针偏转方向相反,即电压表的示数与电流表的示数一个变大一个变小,若出现单故障时,不可能出现在R2上,因为R2短路或断路,两个表的示数都是同时变大或同时变小,所以若是单故障的话,是R1短路或断路;
②若是双故障的话,则是R1断路且R2短路,电流表的示数为0,电压表的示数会变大为电源电压。
(2)若用完好的灯L分别替换R1或R2后,闭合电键灯都能发光,则电路中的故障一定是R1短路。
6.(2018年二模浦东新区)图2所示电路中,由于灯L、电阻R发生故障,闭合电键后,灯不发光。
以下操作一定能判断出具体故障的是()
A.若电路中只有一处故障,把电流表串联在电路中
B.若L和R都发生故障,用完好的灯Lʹ替换电阻R
C.若L和R都发生故障,把电压表先后并联在L和R两端
D.若不知有几处故障,把电流表串联在电路中且电压表并联在R两端
【答案】C
【解析】①由于灯L、电阻R发生故障。
故障最多有七种情况:
R短路;R断路;L短路;L断路;L和R都断路;R断路且L短路;R短路且L断路。
因为灯不发光,排除掉R短路。
②A.若电路中只有一处故障,把电流表串联在电路中;若其中一个发生故障,无论断路还是短路,都无法具体判断,不可以;
B.若L和R都发生故障,最多有三种情况:
L和R都断路;R断路且L短路;R短路且L断路。
用完好的灯Lʹ替换电阻R;若灯不亮时,不能判断是R与L同时断路,还是R短路且L断路;该选项不可以;
C.若L和R都发生故障,有三种情况:
L和R都断路;R断路且L短路;R短路且L断路。
把电压表并联在L两端有示数时,是R短路且L断路,无示数是R断路且L短路,L和R都断路;再把电压表并联在R两端有示数时,是R断路且L短路,无示数是L和R都断路。
所以该选项正确。
D.若不知有几处故障,把电流表串联在电路中且电压表并联在R两端;若两表的示数均为零,则可能是两个都断路;R短路且L断路;L断路;无法具体判断故障。
该选项不可以。
所以选C。
7.在图7所示的电路中,电源电压保持不变,闭合电键S,两电表只有一个有示数。
若电路故障只发生在电阻R1、R2上。
①电路中的故障可能是:
。
②在原故障电路中,将电压表改接在R2两端,请判断能否进一步确定故障所在,并说明理由
。
【答案】①R1断路;R1短路;R1断路且R2短路。
②不能,当R1断路,R1断路且R2短路时,电压表和电流表示数情况相同。
(回答合理均给分)
【解析】①闭合电键S,两电表只有一个有示数。
若电路故障只发生在电阻R1、R2上。
单故障为:
R1断路,只有V有示数;R1短路,只有A有示数;双故障为R1断路且R2短路,只有V有示数。
符合题意。
②在原故障电路中,将电压表改接在R2两端,不能进一步确定故障所在。
若当R1断路或R1断路且R2短路时,电压表的示数都为0,电流表的示数都为0,无法进一步确定。
(21)
⒇
8.图10所示的电路中,电源电压保持不变。
已知灯L、电阻R出现了故障,闭合电键S后
若发现灯L发光,则三个电表中电表示数一定等于零的是___________表。
若有一个电表的示数没有发生变化,则故障可能是______________(写出所有可能故障)。
【答案】①V1;②R断路、R短路、R断路同时L短路。
【解析】①闭合电键S后,灯L发光,电路中一定有电流,电流表A有示数,V2测量的是电源电压,也有示数,所以无示数的是电压表V1;
②闭合电键S后,若有一个电表的示数没有发生变化(即为0),一定是A或V1其中的一个没有变化。
若是单故障的话,不可能是灯L的故障(因为L断路,两个表的示数都为0,若L短路,两个表的示数都不为0)。
所以一定是电阻R出现故障,R断路(A为0)或R短路(V1为0);双故障的话,是R断路同时L短路,此时电流表的示数为0,电压表的示数为电源电压。
9.(2018年二模松江)在如图2所示的电路中,电源电压保持不变。
电路中存在断路故障,且故障只可能发生在电阻R1、R2处,当电键S由断开到闭合时,电流表A与A1的示数始终相等,则()
A.R1一定断路B.R1可能断路
C.R2一定断路D.R1、R2一定同时断路
【答案】A
【解析】①电路中存在断路故障,且故障只可能发生在电阻R1、R2处,有三种情况:
R1断路;R2断路;R1与R2同时断路;
②当电键S由断开到闭合时,电流表A与A1的示数始终相等,排除掉R2断路,因为R2断路,闭合电键后电流表A的示数会变大,电流表A1的示数为0,不相等,故C选项错误;
B选项:
由“R1可能断路”推出“R1可能正,是R2断路”,因为R2断路,闭合电键后电流表A的示数会变大,电流表A1的示数为0,不相等,故B选项错误;
D选项,“R1、R2不一定同时断路”;因为R1、R2可以同时断路,也可以只有R1断路,所以D选项错误。
A选项:
R1应该一定是断路,当电键S由断开到闭合时,电流表A与A1的示数均为零,故A选项正确;
故选A。
10.在图8所示的电路中,电源电压保持不变,由于电阻R1、R2出现了故障,在电键S闭合前后,发现只有一只电表的示数发生变化,故障可能是(写出所有可能的情况)。
当把R1与R2的位置互换后,闭合电键,(选填“一定会”“一定不会”或“可能会”)出现只有一只电表的示数为零。
【答案】R1短路;R1断路;R1断路且R2短路;一定不会。
【解析】①在电键S闭合前后,发现只有一只电表的示数发生变化,单故障一定出现在R1上,故障是R1断路(电压表的示数会变大)或短路(电流表的示数变大)。
双故障的话,是R1断路且R2短路,电压表的示数会变大;所以故障可能是:
R1短路;R1断路;R1断路且R2短路;
②当把R1与R2的位置互换后,闭合电键,若R1短路,则两表均有示数;若R1断路,则两表示数均为0;若R1断路且R2短路,则两表示数均为0;所以不会出现只有一只电表的示数为零。
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