动态电路和电路故障分析(精)

动态电路和电路故障分析动态电路分析和电路故障分析电路动态分析题和电路故障分析题是初中学生物理学习过程中的一个难点，其原因是这两类题目对学生有较高的能力要求。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，因此我们将这两类分析题整合成一个专题进行复习有利于提高复习的效率。在编排顺序中，我们以电路动态分析作为主线，而将电路故障作为电路动态变化的一个原因。一、滑动变阻器的滑片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的滑片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向右移动时，请你判断A表和V表的变化。分析：图（1）[变式训练题]参考上图，在伏安法测电阻的实验中，若由于各种原因，电压表改接在滑动变阻器的两端，当滑片P向左移动时，请判断A表和V表的变化。扩展：根据串联电路的特点，滑动变阻器R2两端的电压U2将↑。推论：如果滑动变阻器R2足够大，当滑片P向右一直滑动时，电阻将不断增大，那么U2将不断增大，U1将不断减小，I将不断减小。假设R2无限大，这时U2将增大到电源电压，U1将变为0，I也将变为0，这时的电路就相当于断路。这就是用电压表来判断电路断路和短路的道理。[例2]如图2，当滑片P向左移动时，A表和V表将如何变化。图（2）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电键或干脆拿掉。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，滑动变阻器接成了定值电阻，所以A表示数不变。电压表在本电路中，是测量R1和R2部分电阻之和的电压，当滑片P向左移动时，被跨接在电压表内的电阻随着变小，根据分压原理：V表示数减小。[变式训练题]如图3，当滑片P向左移动时，A表和V表将如何变化图（3）[例3]在如图4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。图（4）D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RL大小不变（注意：在初中阶段，灯的电阻由于温度的变化引起的变化往忽略不计），因此总电阻变大，电流小，所以电流表示数变小。从串联电路的分压角度分析，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。本题正确答案为D。[变式训练题]在如图5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)电压表示数变大，灯变暗。(B)电压表示数变小，灯变亮。(C)电流表示数变小，灯变亮。(D)电流表示数不变，灯变暗。图（5）A2．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[例4]如图6，当滑片P向右移动时，A1表、A2表和V表将如何变化？分析：并联电路各支路两端电压相等，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R1这条支路没有影响，所以电流表A1示数不变。滑片P右移，R2变大，两端电压不变，故电流变小，干路中电流也随之变小，所以A2示数也会变小。图6[变式训练题]如图7，当滑片P向右移动时，A1表、A2表和V表将如何变化？图（7）电阻增大,电压不变,A1减小,A2减小二、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8所示的电路中，将开关K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”)。变大变大[变式训练题]在如图9所示的电路中，当开关K断开时，电阻R1与R2是________联连接的。开关K闭合时，电压表的示数将________(选填“变小”、“不变”或“大”)。图（9）串变小2．并联电路中开关的断开或闭合引起的变化[例6]在图10中，灯泡L1和灯泡L2是______联连接的。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”)。图（10）并不变减小分析：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。电流表是串联在灯L1的支路中的，所以电键断开时电流表的示数从有读数到0，应该选填“变小”。电压表是测量电源压，而且不受电键控制，所以示数“不变”。[变式训练题]在图11中，灯泡L1和灯泡L2是______联连接的。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”)。图（11）并变小变小三、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12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：_____________________。图（12）小灯L2短路；小灯L1断路。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L2短路；3.小灯L1断路。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L2短路；小灯L1断路。图（12）[变式训练题]在如图13所示的电路中，电源电压等于6伏，合上开关后电压表示数为6伏。经分析得出，电路中可能发生的情况是___________________________。图（13）小灯泡短路或R断路[例8]在如图14所示的电路中，电源电压不变。闭合开关K后，灯L1、L2都发光。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，则产生这一现象的原因可能是（）(A)灯L1短路。(B)灯L2短路。(C)灯L1断路。(D)灯L2断路。图(14)C[变式训练题]在图15所示的电路中,电源电压不变。闭合开关K，电路正常工作。一段时间后，发现其中一个电压表示数变大，则（）(A)灯L可能变亮。(B)灯L亮度可能不变。(C)电阻R可能断路。(D)电阻R可能短路。图(15)C[例9]在图16所示的电路中，电源电压不变。闭合开关K后，灯L1、L2都发光，—段时间后，其中的一盏灯突然变亮，而电压表Vl的示数变小，电压表V2的示数变大，则产生这一现象的原因是()(A)灯L1断路。(B)灯Ll短路。(C)灯L2断路。(D)灯L2短路。图(16)B分析：属于电路故障分析题。“—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V2的示数变大，是小灯变亮的原因，一定是小灯L2突然变亮；电压表Vl的示数变小说明小灯L1发生了短路。本题正确答案为B。图(16)练习：1.在如图17所示的电路图中，当开关K闭合时（）(A)整个电路发生短路。(B)电流表示数变小。(C)电流表示数不变化。(D)电流表示数变大。图17D2.在图18所示的电路中，当开关K闭合时，灯L1、L2均不亮。某同学用一根导线去查找电路的故障。他将导线先并接在灯L1两端时发现灯L2亮，灯L1不亮，然后并接在灯L2两端时发现两灯均不亮。由此可以判断()(A)灯L1断路。(B)灯L1短路。(C)灯L2断路。(D)灯L2短路。图18A3.图19所示的电路中，电源电压为6伏。当开关K闭合时，只有一只灯泡发光，且电压表V的示数为6伏。产生这一现象的原因可能是()(A)灯L1短路。(B)灯L2短路。(C)灯L1断路。(D)灯L2断路。图19B4.如图20所示，当滑片P向右移动时()(A)电流表A示数不变，电压表V示数不变。(B)电流表A示数不变，电压表V示数变大。(C)电流表A示数变小，电压表V示数变大。(D)电流表A示数变小，电压表V示数不变。图20A5.如图21所示，闭合开关K，当滑动变阻器的滑片P向右移动时，电流表A的示数将________(选填“变小”、“不变”或“变大”)。图21不变6.在电路中，发生了如图22所示的现象，已知电路中只有一处故障，且除两个灯泡外其余部分均完好，现有导线、电压表、电流表，在不拆开电路的情况下，请挑选合适的器材判断电路的故障，写出两种判断方法，包括所用器材、观察到的现象和结论：____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。图22