中考物理专题强化训练--电路故障分析(带解析新人教版)

时间:2018-11-18 作者:佚名 试题来源:网络

中考物理专题强化训练--电路故障分析(带解析新人教版)

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专题七  电路故障分析
 
电路故障分析是初中物理学习过程中的难点,也是每年中考考查的热点之一,其原因是这类题目对学生有较高的综合判断、分析能力要求。进行电路故障分析,要以电路动态分析为基础,而电路故障分析又是电路动态分析的载体,因此在中考备考过程中,将电路故障分析作为一个专题进行复习,有利于提高学生的综合分析能力,提高复习的效率。
电路故障常见问题及要求:
1.开路:(亦作“断路”)。所有用电器都不工作,电流表无示数,只有垮在断点两边的电压表有示数,且示数接近(或等于)电源电压。
2.短路:被短路的部分用电器不工作,电流表有示数,接在被短路用电器两端的电压表无示数,接在其他用电器两端的电压表有示数。
3.正确判断滑动变阻器有效电阻及由于滑片的变化引起的有效电阻的变化。
4.熟练掌握串并联电路中电压、电流及电阻的规律。
5.熟练掌握欧姆定律的运用,尤其是要分析好电路中局部和整体的关系。
总之,在物理学习和中考复习过程中,加深对概念的理解和知识的梳理,深化学生对物理规律的运用,加强学生解题能力的指导和良好解题习惯的培养,提高学生的综合分析能力和整体素质的提高。
 
一、电路开路的判断
1.如果电路中用电器不工作(常是灯不亮),且电路中无电流,则电路开路。
2.具体到那一部分开路,有两种判断方式:
(1)把电压表分别和各处并联,则有示数且比较大(常表述为等于电源电压)则电压表两接线柱之间的电路开路(电源除外)。
(2)把电流表(选用量程较大)分别与各部分并联,如其他部分能正常工作,电流表有电流,则与电流表并联的部分发生了断路。(适用于多用电器串联电路)
二、电路短路的判断
1.串联电路或者串联部分中一部分用电器不能正常工作,其他部分用电器能正常工作,则不能正常工作的部分短路。
2.把电压表分别和各部分并联,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。
三、常见电路故障判断方法
1.“症状”1:用电器不工作
诊断:(1)若题中电路是串联电路,看其它用电器能否工作,如果所有用电器均不能工作,说明可能某处发生了断路;如果其它用电器仍在工作,说明该用电器被短路。
(2)若题中电路是并联电路,如果所有用电器均不工作,说明干路发生了断路;如果其它用电器仍在工作,说明该用电器所在的支路断路。
2.“症状”2:电压表示数为零
诊断:(1)电压表的两接线柱到电源两极之间的电路断路。
(2)电压表的两接线柱间被短路。
3.“症状”3:电流表示数为零。
诊断:(1)电流表所在的电路与电源两极构成的回路上有断路。
(2)电流表所在电路电阻非常大,导致电流过小,电流表的指针几乎不动(如有电压表串联在电路中)。
(3)电流表被短路。
 4.“症状”4:电流表被烧坏
诊断:(1)电流表所在的电路与电源两极间直接构成了回路,即发生了短路。
(2)电流表选用的量程不当。
 
一、串并联电路特点
1.串联:把元件逐个顺次连接起来的电路叫串联;电路中只有一条电流路径,一处段开所有用电器都停止工作。如图(1)是两个灯泡串联的电路。
2.并联:把元件并列的连接起来的电路;电路中的电流路径至少有两条,各支路中的元件独立工作,互不影响。如:家庭中所有用电器的连接都是并联。图(2)是两个灯泡并联的电路。
  
图(1)串联 图(2)并联
3.识别电路串、并联的常用方法
⑴电流分析法:在识别电路时,电流:电源正极→各用电器→电源负极,若途中不分流用电器串联;若电流在某一处分流,每条支路只有一个用电器,这些用电器并联;若每条支路不只一个用电器,这时电路有串有并,叫混联电路。
⑵断开法:去掉任意一个用电器,若另一个用电器也不工作,则这两个用电器串联;若另一个用电器不受影响仍然工作则这两个用电器为并联。
⑶节点法:在识别电路时,不论导线有多长,只要其间没有用电器或电源,则导线的两端点都可看成同一点,从而找出各用电器的共同点。
⑷观察结构法:将用电器接线柱编号,电流流入端为“首”电流流出端为“尾”,观察各用电器,若“首→尾→首→尾”连接为串联;若“首、首”,“尾、尾”相连,为并联。
⑸经验法:对实际看不到连接的电路,如路灯、家庭电路,可根据他们的某些特征判断连接情况。
二、电路常见故障及原因
1.故障1:闭合开关后,灯泡忽明忽暗,两表指针来回摆动。
原因:电路某处接触不良。
排除方法:把松动的地方拧紧。
2.故障2:闭合开关前灯泡发光,闭合开关后灯泡不亮了两表也无示数。
原因:开关与电源并联导致所有东西都被短路。
后果:极容易烧坏电源。
3.故障3:闭合开关后灯泡不亮,电流表几乎无示数电压表所呈示数几乎为电源电压。
原因1:灯泡断路故电压表串联到了电路中。
一般判断电路时都是把电压表当做断路是应为它的电阻很大很大所以呢如果电压表与一灯泡并联而这个灯泡断路了就相当于直接把这个电压表串联在电路中I=U/R因为电压是恒定的电阻巨大所以电流表的示数就很小了而串联式靠电阻分压的由于电压表的电阻巨大在这么大的电阻前灯泡的电阻就显得微不足道所以电压表显示的几乎是电源电压。
原因2:电流表与电压表位置互换。
这样灯泡就被几乎没有电阻的电流表(它接到了电压表的位置上)短路故不亮电路中只串联了一个电流表和一个电压表因为电压表的电阻很大所以几乎分到了全部电压而由于电压表的电阻大所以电流表几乎无示数。
4.故障4:闭合开关后无论怎样移动滑动变阻器的滑片灯泡亮度与两表示数均无改变。
原因:变阻器没有按照一上一下的方法来接。
变阻器全接上接线柱时,变阻器相当于导线(这是极不安全的容易造成电路电流过大);变阻器全接下接线柱时,相当于一个定值电阻。
5.故障5:闭合开关后,无论怎样移动滑片灯泡都不亮。
电路某一处断路或灯泡被导线或电流表短路
6.故障6:灯泡亮两表指针反向偏转。
原因:两表的正负接线柱接反了
 
一、电路断路故障
【典例1】(2018•龙东)如图所示,灯L1、L2完全相同,闭合开关S,只有一盏灯发光且只有一个电表有示数,其故障可能是(  )。
 
A.L1短路 B.L2短路 C.L1断路 D.L2断路
【解析】由电路图可知,两灯泡并联,电流表A测量L2的电流,电压表测量L2两端电压(即并联电路两端的电压);
A、若L1短路,则L2也同时被短路,两灯都不发光,而题中只有一盏灯发光,故A不符合题意;
B、若L2短路,则L1也同时被短路,两灯都不发光,故B不符合题意;
C、若L1断路,只有L2发光,电流表、电压表都有示数,故C不符合题意。
D、若L2断路,只有L1发光,电流表无示数,电压表有示数,故D符合题意;
故选D。
二、电路短路故障
【典例2】(2018•南京)如图所示电路,闭合开关,甲乙两灯均发光,两电表均有示数,过一会儿,其中一个灯泡突然熄灭,一只电表示数增大,另一只电表示数减小到几乎为零,造成此现象的原因可能是(  )。
 
A.甲灯短路   B.乙灯短路    C.甲灯断路  D.乙灯断路
【解析】先分析电路的连接方式,即两灯泡串联连接,电流表测量电路中的电流,电压表测量乙两端电压,然后根据选项逐一分析,并选出符合要求的选项。
【解答】A、如果甲灯短路,乙灯泡发光,电路中有电流,电流表有示数,电压表与电源两端相连,电压表有示数,故A不符合题意;
B、若乙灯短路,电压表也同时被短路,没有示数,甲灯泡发光,电路中有电流,电流表有示数,故B符合题意;
C、若甲灯灯断路,乙灯泡不发光,电流表没有示数,电压表与电源两端不相连,电压表没有示数,故C不符合题意;
D、若乙灯灯断路,甲灯泡不发光,电流表没有示数,电压表与电源两端相连,电压表有示数,故D不符合题意。
故选:B。
 
一、电路断路故障
1.(2018•宜昌)如图所示的电路,闭合开关,两灯泡均发光,过一会儿,其中一个灯泡突然熄灭,电流表和电压表指针仍有示数。造成此现象的原因可能是(  )。
 
A. 灯泡断路  B. 灯泡断路   C. 灯泡被短接   D. 灯泡被短接
【解析】首先判定电路的连接形式;根据电表的示数变化情况分清是断路还是断路,然后再判定具体故障的位置。由图可知,该电路为并联电路,电流表测量灯 的电流,电压表测量 两端电压;
闭合开关,两灯泡均发光,过一会儿,其中一个灯泡突然熄灭,但两电表指数仍明显偏转,这说明电路不是短路,而是一个支路断开;电流表有示数,说明 正常,故故障是灯泡 断路。
故选A。
2.(2018•扬州)如图所示,闭合开关后两灯不亮,用电压表先后测得UAD=UAC=UAB=4.5V,则故障可能是(  )。
 
A.灯L1发生断路   B.灯L2发生断路   C.灯L1发生短路   D.灯L2发生短路
【解析】电路发生断路时,当电压表的正负接线柱与电源两极相连时,电压表有示数,否则无示数。
【解答】由题意可知,闭合开关后两灯都不亮,测得UAD=UAC=UAB=4.5V,说明电源电压为4.5V;
A、若灯L1发生断路,电压表并联在L1两端时与电源相通由示数且等于电源电压,故A符合题意;
B、若灯L2发生断路,电压表并联在L2两端时与电源不相通,没有示数,故B不符合题意;
C、若灯L1发生短路,电压表同时被短路没有示数,灯泡L2发光,故C不符合题意;
D、若灯L2发生短路,灯泡L2发光,电压表有示数,故D不符合题意。
故选A。
3.(2018•泰安)如图所示的电路中,小灯泡L1、L2规格相同,闭合开关S后,发现L1不亮,L2发光。此电路的故障可能是(  )。
 
A.灯 L1短路;B.灯 L2短路;C.灯 L1断路 ;D.开关 S 接触不良
【解析】要解答本题需掌握:并联电路中的两用电器互不影响。
【解答】由图可知:该电路是并联电路,灯L1不亮,而L2正常发光,这说明从L2两端到电源的两极没问题,因此灯L2、开关S的连接都正确,问题就是灯L1断路或短路。
当灯L1短路时,电源被短路,灯L2不亮,甚至可能烧毁电源;所以只能是灯L1断路,此时L2支路不受影响,符合题意。故ABD错误,C正确。
故选C。
4.(2018•怀化)如图所示,开关闭合,两个灯泡都不发光,电流表指针几乎不动,而电压表指针有明显偏转,该电路故障可能是(  )。
 
A.电流表开路,并且L1、L2灯丝断了;
B.L1灯丝断了;
C.灯泡L2开路;
D.灯泡L1短路
【解析】闭合开关两灯都不亮,原因有两个:断路或短路。已知两灯串联都不亮,所以不可能是一灯短路,只能是断路。
【解答】A、如果电流表开路,两只灯泡L1、L2灯丝断了不能发光,电压表、电流表无示数。不符合题意;
B、如果灯泡L1灯丝断了,两只灯泡都不发光,电流表无示数,电压表测量电源电压指针偏转。符合题意;
C、如果灯泡L2开路,两只灯泡都不发光,电压表、电流表都无示数。不符合题意;
D、如果灯泡L1短路不能发光,L2能够发光。不符合题意。
故选B。
5.(2017•德阳)在如图所示的电路中,闭合开关S后,两灯都不 亮,电压表有示数,电流表无示数,则该电路故障可能是( )。
 
A.灯泡L1开路;  B.灯泡L2开路;  C.灯泡L2短路;  D.电流表短路
【解析】由图可知,两灯串联;两个灯泡都不亮,电流表无示数,说明电路中有断路现象;电压表有示数,说明电压表到电源两极是连通的,所以在L1处有断路故障。
由图可知,两灯串联,电压表测量L1两端的电压;闭合开关S后,L1、L2都不亮,电流表无示数,说明电路中有断路现象;电压表有示数,说明电压表两端能与电源两极连通,灯泡L2是完好的,所以故障原因是L1开路。
故A正确。
【答案】A。
二、电路短路故障
1.(2018•南京)如图所示电路,闭合开关,甲乙两灯均发光,两电表均有示数,过一会儿,其中一个灯泡突然熄灭,一只电表示数增大,另一只电表示数减小到几乎为零,造成此现象的原因可能是(  )。
 
A.甲灯短路   B.乙灯短路 C.甲灯断路  D.乙灯断路
【解析】先分析电路的连接方式,即两灯泡串联连接,电流表测量电路中的电流,电压表测量乙两端电压,然后根据选项逐一分析,并选出符合要求的选项。
【解答】A、如果甲灯短路,乙灯泡发光,电路中有电流,电流表有示数,电压表与电源两端相连,电压表有示数,故A不符合题意;
B、若乙灯短路,电压表也同时被短路,没有示数,甲灯泡发光,电路中有电流,电流表有示数,故B符合题意;
C、若甲灯灯断路,乙灯泡不发光,电流表没有示数,电压表与电源两端不相连,电压表没有示数,故C不符合题意;
D、若乙灯灯断路,甲灯泡不发光,电流表没有示数,电压表与电源两端相连,电压表有示数,故D不符合题意。
故选:B。
2.(2018•徐州)如图所示电路,电源电压保持不变,闭合开关S,电流表和电压表的都有示数.如果某时刻电路出现故障,两表的示数都变大了,那么故障可能是(  )。
 
A. 电阻R1短路    B. 电阻R1断路    C. 电阻R2短路    D. 电阻R2断路
【解析】重点理解电阻R1断路时,电压表实际串联在电路中,由于电压表的电阻很大,所以电流表无示数,而电压表有示数且接近电源电压。
A. 如图,电压表与电阻R1并联,所以电阻R1短路后,电压表也被短路,不会有示数,故A错误;
B. 电阻R1断路后,电压表串联在电路中,电压表通过R2连接在电源两端,所以电压表有示数且接近电源电压,但因为电压表的电阻很大,所以电路中电流减小,即电流表示数会减小,故B错误;
C. 电阻R2短路后,电压表测量电源电压,示数增大,电路中的总电阻减小,根据 可知,电流变大,即电流表示数变大,故C正确;
D. 电阻R2断路后,电路断路,两电阻示数都为零,故D错误;
故选C。
【答案】C
3.(2018•常德)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(  )。
 
A.灯L断路   B.灯L短路   C.变阻器R断路   D.变阻器R短路
【解析】小灯泡不发光说明灯泡短路或灯泡断路或滑动变阻器断路,电流表有示数,安说明电路不可能是断路,是短路,滑动变阻器短路时,灯泡会发光,故电路中存在的故障可能是小灯泡短路,电压表测量的是一段导线两端的电压,电压为0,B正确,选B。
4.(2017•威海)如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S,灯不亮,电流表有示数,电压表没有示数。则电路的故障情况可能是( )。
 
A.灯L断路;  B.灯L短路;  C.电阻R断路;  D.电阻R短路
【解析】由电路图可知,灯泡L与电阻R串联,电压表测灯泡L两端的电压,电流表测电路中的电流,逐个分析每个选项找出符合要求的选项。
A.若灯L断路,电路断路,电压表串联在电路中测电源的电压,则电流表无示数,电压表有示数,故A不符合题意。
B.若灯L短路,灯泡不亮,此时电压表被短路无示数,电路为R的简单电路,电流表测电路中的电流有示数,故B符合题意。
C.若电阻R断路,电路断路,电压表和电流表均无示数,灯泡不亮,故C不符合题意。
D.若电阻R短路,电路为灯泡L的简单电路,电压表测电源的电压,电流表测电路中的电流,则两电表都有示数,故D不符合题意。
故选B。
5.(2017•连云港)在如图所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S,电路正常工作,一段时间后,发现两个电表的示数都变大,则出现这种故障的可能原因是( )。
 
A.R1短路;  B.R1断路;  C.R2短路;  D.R2断路
【解析】判断电路故障问题,是中考题中常见的题型,在不能直接确定故障原因时,可以采用数学上的“反证法”,将选项逐一代入题干,检查是否符合题意。
A.如果灯R1发生了短路,电压表示数变为零;故A错误。
B.如果灯R1发生了断路,电流表示数变为零;故B错误。
C.如果R2出现短路,电压表测量电源电压,示数变大;电路总电阻减小,电路电流增大,电流表示数增大;故C正确。
D.如果R2出现断路,电流表示数变为零;故D错误。
故选C。
【答案】C。
三、综合
1.(2018•福建)家里一盏电灯突然熄灭,用试电笔(又名“测电笔”)分别测试电路中的a、b、c、d四点(如图所示),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(  )。
 
A. 进户零线断路;B. 灯泡L断路;C. 开关S接触不良;D. 导线cd断路
【解析】由题,用试电笔分别测试电路中的a、b、c、d四点,只有测a点时氖管发光,说明a与火线是接通的,bcd与火线间断开,故故障是开关处断路,即开关接触不良。故C正确,ABD错误。
答案为C。
【答案】C。
2.(2018•昆明)如图所示电路,开关闭合后,两灯都不亮,用一根导线连接a、b两点后,两灯仍不亮,再用这根导线连接b、c两点后,两灯还是不亮:仍然用这根导线连接b、d两点后,灯L1亮而灯L2不亮,假设故障是下列中的一个,那么故障可能是(  )。
 
A.灯 L1断路    B.灯 L1短路    C.灯 L2断路    D.开关的接线柱处断开
【考点】电流表、电压表在判断电路故障中的应用。
【解析】电路故障包括短路和断路;根据导线接入电路的情况和灯泡的发光情况确定电路的具体故障位置。
【解答】开关闭合后,两灯泡都不发光,且故障只有一个,说明电路出现了断路故障,故B错误;
将导线接在ab两点时,两灯仍不亮,说明故障出现在a到电源正极之间或b到电源负极之间,即ab间是正常的;
将导线接在bc两点上,两灯还是不亮,说明故障出现在a到电源正极之间或c到电源负极之间,即bc间也是正常的;
将导线接在bd两点上时,发现灯L1亮而灯L2不亮,说明a到电源正极之间以及L1都是完好的,且bc间正常(即L2完好),所以故障出现在cd之间,即可能是开关处断路,故D正确,AC错误。
故选:D。
3.(2018•聊城)如图是常用的带有多插孔的插排。小明家插排的指示灯已经损坏,但闭合开关后插孔上连接的用电器仍可以正常工作。某一天小明家装修时将切割机插入插排,切割机工作时,家中的空气开关出现了“跳闸”现象。则下列说法中正确的是(  )。
 
A.插排上的插孔与指示灯是串联关系;
B.“跳闸”的原因一定是电路发生了断路;
C.“跳闸”的原因一定是电路发生了短路;
D.“跳闸”的原因可能是电路总功率过大
【解析】插座中接入的所有用电器是并联的,开关处于干路上;电流过大的原因是短路或总功率过大。
【解答】A、插排上的插孔与指示灯是并联的,故A错误;
BCD、小明家将切割机插入插排,切割机工作时,家中的空气开关出现了“跳闸”现象,这说明切割机的功率过大,造成干路中电流过大,故D正确,BC错误。
故选D。
4.(2018•泰州)如图所示为某家庭卫生间电路,电灯和电热器都在正常工作。在三线插座上刚插上洗衣机(开关未闭合)的插头时,所有用电器都停止工作,拔出洗衣机的插头后,用测电笔测试三线插座的左右两孔,氖管都发光,发现有一根熔丝熔断了。下列分析不合理的是(  )。
 
A.一定是零线上的熔丝熔断了;
B.断开S1、S2,再用测电笔检测三线插座的左右两孔,氖管都发光;
C.只断开S1,再用测电笔检测开关S1的两个接线柱,氖管都发光;
D.只断开S2,再用测电笔检测开关S1的两个接线柱,氖管都发光
【解析】(1)保险丝熔断是因为电流过大,电流过大的原因是短路或用电器的总功率过大;(2)在插上洗衣机(开关未闭合)的插头前,电灯和电热器都在正常工作,在插上洗衣机(开关未闭合)的插头,所有用电器都停止工作,说明电路中干路上有断路,测电笔测试插座的两孔,氖管都发光,说明两孔与火线是连通的,故只可能是零线断了。
【解答】(1)在插上洗衣机(开关未闭合)的插头前,电灯和电热器都在正常工作,在插上洗衣机(开关未闭合)的插头,所有用电器都停止工作,说明电路中干路上有断路,测电笔测试插座的两孔,氖管都发光,说明两孔与火线是连通的,故只可能是零线断了,故A合理;
(2)断开S1、S2,再用测电笔检测三线插座的左右两孔,只有右孔与火线相连,氖管发光,左孔与火线不相连,氖管不会发光,故B不合理;
(3)只断开S1,开关S1的上接线柱与火线相连,测电笔的氖管发光,开关S1的下接线柱通过电热器与火线相连,测电笔的氖管发光,故C合理;
(4)只断开S2,开关S1的上接线柱与火线相连,测电笔的氖管发光,开关S1的下接线柱通过灯丝与火线相连,测电笔的氖管发光,故D合理。
故选B。
5.(2017•郴州)在测量“小灯泡的电阻”的实验中,有如下器材:电压表、电流表、开关、电压为3V的电源、标有“2.5V”的小灯泡、滑动变阻器及导线若干。
(1)请用笔画线代替导线,把图中的实物电路连接完整;(导线不能交叉)
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应处于图中最   端(填“左”或“右);
(3)连好电路后,闭合开关,发现灯泡不亮,电流表无示数,电压表示数接近电源电压,则此故障的原因可能是   。
A.小灯泡断路;B.小灯泡短路;C.滑动变阻器断路
(4)排除故障后,按正确的操作测得实验数据记录如下:
实验次数  第一次 第二次 第三次
电压(V) ①2.5 ③2.0 ⑤1.5
电流(A) ②0.30 ④0.25 ⑥1.0
电阻(Ω)     
在分折实验数据时,发现了一个数据有明显错误,这个数据是    (选填上表中数据前面的序号);这个数据的正确值是    。
(5)根据实验数可知小灯泡正常发光时的电阻是    Ω。(保留一位小数)
 
【解析】(1)根据灯的额定电压确定电压表量程与灯并联;(2)为保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应处于阻值最大处;(3)若电流表示数为0,灯不亮,说明电路可能断路;电压表示数接近电源电压,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,则与电压表并联的灯泡断路了;(4)因电流表选用小量程,电流表示数最大0.6A;(5)灯的额定电压下正常发光,由欧姆定律,小灯泡正常发光时的电阻。
解答:(1)标有“2.5V”的小灯泡表示灯的额定电压为2.5V,故电压表选用小量程与灯并联,如下所示:
(2)为保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应处于阻值最大处,即图中最左端。
(3)电流表无示数,灯不亮,说明电路可能断路;电压表示数接近电源电压,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,则与电压表并联的小灯泡断路,故选A。
(4)因电流表选用小量程,电流表示数不可能为1.0A(或通过灯的电流随电压的减小而变小),故数据⑥是错误的,错误的原因在于选用小量程却按大量程读数了,根据电流表大小量程之比为5:1,正确的电流大小为0.20A。
(5)灯的额定电压下正常发光,由表中数据结合欧姆定律可得,小灯泡正常发光时的电阻: RL。
故答案为:(1)如图;(2)左;(3)A;(4)⑥;0.20;(5)8.3。

 

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