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第27講　電路故障與動態電路
命題分析　
廣東省近五年中考物理命題分析
考點 2023 2022 2021 2020 2019
電路故障 ___ ___ ___ 省題17 省題7
動態電路 省題14、20 省題20 省題6、19、22 省題20、22 省題20
考點一　電路故障分析
1．根據燈泡亮暗判斷電路故障
類型 串聯電路 并聯電路
電路圖
L1發光，L2不發光 L2短路 L2斷路
L1發光，L2發光較暗 L2實際功率太小 L2實際功率太小
L1、L2都不發光 L1斷路、L2斷路或L1和L2均斷(或短)路 L1短路、L2短路或L1和L2均短(或斷)路
2．根據電表示數判斷電路故障的一般步驟如下(電表無故障連接正常)：先看電流表，再看電壓表
電流表示數 存在故障 電壓表示數 存在故障
無示數 斷路 無示數 與電壓表并聯部分以外的電路斷路
有示數 與電壓表并聯部分的電路斷路
有示數 短路 無示數 與電壓表并聯部分的電路短路
有示數 與電壓表并聯部分以外的電路短路
(1)在串聯電路中，如果兩個燈都不亮，則一定是斷路故障。(　×　)
(2)在并聯電路中，如果兩個燈中一個燈不亮，可能是短路故障。(　×　)
(3)在串聯電路中，電流表有示數，小燈泡不亮，則小燈泡發生短路故障。(　√　)
(4)連接電路時，連接完最后一根導線，燈泡立即發光，則連接電路時，開關未斷開。(　√　)
(5)滑動變阻器的滑片滑動時，電表示數及燈泡的亮度無變化，原因是滑動變阻器連接沒有遵循“一上一下”的接線原則。(　√　)
例1　(核心基礎題)測量小燈泡電功率的實驗電路連接如圖所示，電源為兩節干電池。假設電源、開關和導線均完好，且電路只有一處故障，則：
(1)閉合開關，移動滑片，小燈泡不亮，電壓表無示數，電流表有示數，電路故障可能是________________________________________________________________________。
(2)閉合開關，移動滑片，小燈泡不亮，電流表無示數，電壓表有示數且接近電源電壓，電路故障可能是_______________________________________________________________。
(3)閉合開關，移動滑片，小燈泡發光，電流表有示數，電壓表始終無示數，電路故障可能是________________________________________________________________________。
(4)閉合開關，移動滑片，小燈泡不亮，電壓表、電流表均無示數，電路故障可能是________________________________________________________________________。
(5)閉合開關，小燈泡發光較暗，移動滑片，電流表、電壓表有示數且示數不變，小燈泡亮度不變，電路故障可能是__________________________________________________________。
(6)閉合開關，過了一段時間，小燈泡突然變亮，電流表、電壓表示數均變大，電路故障可能是________________________________________________________________________。
答案　(1)小燈泡短路　(2)小燈泡斷路　(3)電壓表斷路　(4)滑動變阻器斷路(或電流表斷路)　(5)滑動變阻器接了下面兩個接線柱　(6)滑動變阻器短路
例2　(并聯電路模型)如圖所示，電源電壓一定，燈L1、L2完全相同，閉合開關S，兩燈正常發光，三個電表均有示數，則：
(1)當兩電流表示數突然變得相同且均不為0時，出現的故障可能是_____________________。
(2)當電流表A2示數變為0，電壓表示數不變時，出現的故障可能是____________________。
(3)一段時間后，兩燈突然熄滅，電表示數均變為0，出現的故障可能是___________________。
(4)一段時間后，僅一燈突然熄滅，出現的故障可能是該燈___________________________(選填“短路”或“斷路”)。
答案　(1)L1斷路　(2)L2斷路　(3)開關或電流表A1斷路　(4)斷路
考點二　動態電路分析
動態電路分析思路：
1．開關通斷型
2．滑片移動型
(1)串聯電路：先電流后電壓，先整體后部分。
(2)并聯電路：先電壓后電流，先支路后干路。
3．敏感電阻型
敏感電阻是阻值會隨環境溫度、濕度、光照、氣體濃度、磁場或壓力等因素的變化而發生變化的元件，其實質是一個變阻器，可將其當作滑片移動型動態電路來進行分析。
例3　(2023·仙桃)某款電熱杯有高、中、低三擋，簡化電路如圖所示，S1、S2不能同時閉合，R1的阻值為2.5 Ω。只閉合S3時，電路中的電流為2 A。水的比熱容c＝4.2×103 J/(kg·℃)。下列說法正確的是(　　)
A．電源電壓為10 V
B．只閉合S1、S3時，電熱杯處于低溫擋
C．只閉合S3時，電熱杯工作1 min產生的熱量為600 J
D．加熱100 g水，水溫由25 ℃升高到35 ℃，水吸收的熱量為420 J
答案　C
解析　只閉合S3時，電路為R1的簡單電路，電路中的電流為2 A，R1的阻值為2.5 Ω，根據歐姆定律可得電源電壓U＝I1R1＝2 A×2.5 Ω＝5 V，故A錯誤；閉合S1、S3時，兩電阻并聯接入電路，并聯電路總電阻小于任一分電阻，根據P＝可知電熱杯消耗的功率最大，處于高溫擋，故B錯誤；只閉合S3時，電熱杯工作1 min產生的熱量Q＝W＝UI1t＝5 V×2 A×60 s＝600 J，故C正確；加熱100 g水，水溫由25 ℃升高到35 ℃，水吸收的熱量為Q′＝cm(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×100×10－3 kg×(35 ℃－25 ℃)＝4 200 J，故D錯誤。
例4　(2023·寧夏)如圖是“測量小燈泡電阻”的實驗電路圖，當滑動變阻器的滑片P向左移動時，下列選項正確的是(　　)
A．電壓表示數變小，電流表示數變大，燈絲的電阻變小
B．電壓表示數變大，電流表示數變小，燈絲的電阻不變
C．電壓表示數變大，電流表示數變大，燈絲的電阻變大
D．電壓表示數變小，電流表示數變小，燈絲的電阻變大
答案　C
解析　由題圖知，燈泡與滑動變阻器串聯，電流表測電路電流，電壓表測小燈泡兩端電壓；滑動變阻器的滑片P向左滑動，滑動變阻器接入電路的阻值變小，電路總電阻R變小，電源電壓U不變，電路電流I＝變大，電流表示數變大；電路電流I變大，燈泡兩端的電壓變大，電壓表示數變大；根據P＝ULI知小燈泡的實際功率變大，小燈泡亮，燈絲的溫度升高，電阻變大。故C正確，A、B、D錯誤。
例5　(2023·金昌)學校科技小組設計了一個室內天然氣泄漏檢測儀，原理如圖所示。其中R是檢測天然氣的電阻(氣敏電阻)，天然氣濃度增大時，R減小，R0為定值電阻，電源電壓不變，閉合開關S，下列判斷正確的是(　　)
A．顯示儀一定是電流表
B．室內有天然氣泄漏時，顯示儀示數變小
C．室內有天然氣泄漏時，電路消耗的電功率變小
D．若調低報警濃度，可將R0換成阻值大一點的電阻
答案　D
解析　由題圖可知，兩電阻串聯，顯示儀與定值電阻R0并聯，為電壓表，故A錯誤；室內有天然氣泄漏時，天然氣濃度增大，R減小，電路中的總電阻減小，由I＝可知，電路中的電流變大，由U＝IR可知，定值電阻R0兩端的電壓變大，即顯示儀示數變大，故B錯誤；室內有天然氣泄漏時，由B項分析知電路中的電流變大，根據P＝UI知電路消耗的電功率變大，故C錯誤；若調低報警濃度，由于濃度變小，則氣敏電阻的阻值變大，根據串聯電路電壓的規律可知氣敏電阻分壓變大，定值電阻分壓變小，要使電壓表的示數不變，需要增大定值電阻R0的阻值，故D正確。
考點一　電路故障分析
1.某同學連接的電路圖如圖所示，對于實驗過程中出現的現象及分析，若電路中只有一處故障，下列判斷正確的是(　　)
A．閉合開關后，若只有燈泡L2發光，電壓表示數為零，則L1短路
B．閉合開關后，若只有燈泡L1發光，電壓表有示數，則L2斷路
C．閉合開關后，兩燈泡都不亮，電壓表有示數，則燈泡L2斷路
D．閉合開關后，兩燈泡都不亮，電壓表示數為零，則燈泡L2短路
答案　A
解析　根據電路圖可知，兩燈泡串聯，電壓表測量L1兩端電壓；開關閉合后，如果電壓表示數為零，L1可能短路，此時燈泡L2發光，故A正確；開關閉合后，若只有燈泡L1發光，說明電路是通路狀態，電壓表有示數，說明L2被短路，故B錯誤；開關閉合后，若兩燈泡都不亮，說明電路故障為斷路，電壓表有示數，說明電壓表兩接線柱與電源兩極之間是通路，因此燈泡L1斷路，故C錯誤；開關閉合后，若兩燈泡都不亮，說明電路故障為斷路，電壓表示數為零，說明電壓表兩接線柱與電源兩極之間里有斷路，因此燈泡L2斷路，故D錯誤。
2.(2023·常德)如圖所示的電路，閉合開關后兩燈均不發光且電流表、電壓表示數均為零。現將兩燈泡位置互換后再次閉合開關，電流表示數仍為零，電壓表指針明顯偏轉。根據以上信息判斷該電路故障可能為(　　)
A．L1斷路、L2斷路 B．L1斷路、L2通路
C．L1通路、L2斷路 D．L1短路、L2斷路
答案　B
解析　由題圖可知兩只燈泡串聯，電壓表測量L2兩端的電壓；閉合開關，兩只燈泡都不亮，電流表無示數，說明電路中有斷路故障；電壓表無示數，說明電壓表兩接線柱到電源的正負極之間有斷路，即可能是燈L1斷路，也可能是L1、L2同時斷路；將L1、L2的位置對調，閉合開關，電流表無示數，說明電路中仍然有斷路故障；電壓表有示數，說明此時電壓表兩接線柱到電源的正負極之間是通路，所以燈L2、電流表、開關都是完好的，則故障是燈L1斷路，故選B。
3.(2023·廣州)小明按圖示電路圖正確連接電路，電阻R標有“5 Ω”，燈L標有“3.8 V0．3 A”。閉合開關S，L發光，電流表A和A1正常工作，示數均為0.24 A。小明認為出現上述現象的原因是R被短路。該說法是否正確？________；若正確，寫出理由；若不正確，分析出現該實驗現象的原因并寫出分析過程。_____________________________________________。
答案　否　L發光，電流表A和A1正常工作，示數均為0.24 A，這說明干路中的電流與通過燈泡的電流是相同的，根據并聯電路的電流規律可知，通過R的電流為0，所以故障是R斷路
解析　根據題意可知，閉合開關S，該電路為并聯電路，電流表A測量干路中的電流，電流表A1測量通過燈泡的電流；L發光，電流表A和A1正常工作，示數均為0.24 A，這說明干路中的電流與通過燈泡的電流是相同的，根據并聯電路的電流規律可知，通過R的電流為0，所以該實驗現象的原因不可能是R短路，若R短路，則電源會被短路，所以故障是R斷路。
考點二　動態電路分析
4.(2023·廣東)如圖所示，標有“2.5 V　0.3 A”的燈泡L1和標有“6 V　0.15 A”的燈泡L2連接成________聯電路，電源電壓可調節。閉合開關S，使電源電壓從0 V逐漸增加，先正常發光的燈泡是________，此時通過另一燈泡的電流是________ A。
答案　串　L2　0.15
解析　閉合開關S，使電源電壓從0 V逐漸增加，電路中電阻一定，由I＝可知電路中的電流變大，由于燈L2的額定電流0.15 A小于L1的額定電流0.3 A，兩個燈串聯在電路中，電路中的電流先達到L2的額定電流，燈泡L2先正常發光，此時另一燈泡的電流也是0.15 A。
5.如圖所示，電源電壓保持不變，當開關S1閉合、開關S2由1擲到2時，下列說法正確的是(　　)
A．電流表示數變大，小燈泡亮度不變
B．電壓表示數不變，小燈泡亮度變暗
C．電壓表示數與電流表示數乘積變大
D．電壓表示數與電流表示數比值變大
答案　D
解析　閉合S1，S2擲到1時，R1與小燈泡并聯，電流表測總電流，電壓表測電源電壓；當S2由1擲到2時，R2短路，電路為小燈泡的簡單電路，電流表測通過小燈泡的電流，電壓表測電源電壓，所以電壓表示數不變；根據并聯電路各支路互不影響可知，小燈泡仍正常發光，亮度不變，由并聯電路電流的規律可知，電流表示數變小；因電壓表示數不變，電流表示數變小，電壓表示數與電流表示數乘積變小，電壓表與電流表示數比值為電路總電阻，由并聯變為串聯可知電路總電阻變大，故選D。
6.(2023·無錫)用如圖所示的電路測量額定電壓為2.5 V的小燈泡L的額定功率，調節電阻箱R，使它接入電路的阻值為4 Ω，閉合開關S、S1，移動滑動變阻器的滑片P，使電壓表示數為2.5 V，保持滑片P的位置不變，閉合開關S2，斷開開關S1，此時電壓表示數為1.6 V，斷開開關S，調節電阻箱R，使它接入電路的阻值為14 Ω，閉合開關S，此時電壓表示數為2.8 V。則小燈泡的額定功率為(　　)
A．1.0 W B．0.75 W C．0.625 W D．0.5 W
答案　C
解析　閉合開關S、S2，斷開開關S1，滑動變阻器與電阻箱串聯，電壓表測電阻箱兩端的電壓，當電壓表示數為1.6 V時，電路中的電流I＝＝＝0.4 A，
由串聯電路的電壓特點和歐姆定律可知，電源電壓U＝UR＋U滑＝UR＋IR滑＝1.6 V＋0.4 A×R滑①
當電壓表示數為2.8 V時，電路中的電流I′＝＝＝0.2 A，
電源電壓U＝UR′＋U滑′＝UR′＋I′R滑＝2.8 V＋0.2 A×R滑②
由①②解得R滑＝6 Ω，U＝4 V；
閉合開關S、S1，滑動變阻器與燈泡串聯，電壓表測燈泡兩端的電壓，
由串聯電路的電壓特點可知，滑動變阻器兩端的電壓U滑″＝U－U額＝4 V－2.5 V＝1.5 V，
則燈泡的額定電流I額＝I″＝＝＝0.25 A，
燈泡的額定功率P額＝U額I額＝2.5 V×0.25 A＝0.625 W。
7.(2023·內江)計算機鼠標內裝有自動控制傳感器，其工作原理電路如圖所示。物體M在導軌上左右移動時，可帶動與之相連的滑動變阻器滑片P左右移動，通過電壓表示數變化可反映出物體M移動的距離。當物體M向右移動時(　　)
A．電流表示數不變，電壓表示數變小
B．電流表示數變大，電壓表示數變大
C．電壓表示數和電流表示數的比值變大
D．電壓表示數和電流表示數的比值不變
答案　C
解析　由題圖可知，電流表串聯接入電路中，電壓表測量R左邊部分電阻兩端的電壓。當物體M向右移動時，電阻上的滑片右移，R接入電路的電阻不變，根據歐姆定律可知，電路中的電流不變，電流表示數不變；滑片左側部分變長，左側電阻變大，根據U＝IR可知，左側兩端的電壓變大，電壓表示數變大；電壓表示數變大，電流表示數不變，電壓表示數和電流表示數比值變大。故選C。
8.(2023·汕頭一模)學習小組在探究串并聯電路的實驗中。
(1)小剛連接了如圖甲所示電路，如果合上開關，電路所處的狀態是________(選填“通”“斷”或“短”)路。
(2)小剛想將電路全部拆散，重新連接，小強認為只需拆除一根導線________(選填“a”“b”“c”或“d”)就能成為串聯電路。小強將多余的線拆除以后，閉合開關S時，L1、L2都不亮，用一段導線的兩端接觸A、B兩點時，兩燈都不亮；接觸C、D兩點時，兩燈也不亮；接觸E、F兩點時，只有燈L1亮。對此下列判斷中正確的是________。
A．燈L1斷路 B．燈L2斷路 C．開關S斷路 D．燈L2短路
(3)小強認為，在小剛最初連接的電路中，如果只改動一根導線就能成為兩燈并聯的正確電路，請在圖中把你要移接的導線上打上“×”號，并畫出改動后的導線。
(4)小馬和小程想比較并聯電路中L1和L2中的電流的大小關系，他們的方案是：按照圖乙所示的電路，只閉合S1測出L2中的電流I1，只閉合S2測出L1中的電流I2，比較I1和I2的大小。請你評估：他們的方案是________(選填“可行”或“不可行”)的，理由是__________。
答案　(1)短　(2)c　B　(3)如圖所示　(4)不可行　電流表正負接線柱接反
解析　(1)根據電路圖可知，當閉合開關時，電源兩極直接用導線連接起來，造成了電源短路。
(2)根據電路圖可知，拆除c這一根導線，電流從電源正極依次經過兩個燈泡回到電源負極，因此兩燈串聯連接。
小強將多余的c導線拆除以后，閉合開關S時，小燈泡L1、L2都不亮，說明電路出現了斷路；用一段導線的兩端接觸A、B兩點時，兩燈都不亮，說明開關完好；接觸C、D兩點時，兩燈也不亮；接觸E、F兩點時，只有燈L1亮，說明燈L2斷路，故B正確，A、C、D錯誤。
(3)使兩燈成為并聯的電路。從電源的正極出發，經開關分別流入兩個燈泡，然后匯合流回電源的負極。如答圖所示。
(4)按照題圖乙所示的電路，只閉合S1時，如果能測出L2中的電流I1，則電流表下邊的接線柱為負接線柱，上邊為正接線柱；當只閉合S2測L1中的電流I2時，電流從負接線柱流入，即電流表的正負接線柱接反了，故他們的方案不可行。
9．(圖象信息)(2023·汕頭二模)閱讀材料，回答問題。
酒精濃度檢測儀
根據世界衛生組織的統計，大約50%～60%的交通事故與酒后駕駛有關。我國刑法規定，從2011年5月1日起，駕駛員醉酒后駕車要負刑事責任。目前，世界上大多數國家都采用呼氣式酒精測試儀，對駕駛員進行現場檢測。
酒精測試儀中裝有酒精氣體傳感器。如圖甲所示，是酒精測試儀的簡化電路圖，圖中酒精氣體傳感器是一種氣敏電阻R1，它的阻值隨酒精氣體濃度的變化而變化(如圖乙所示)，從而引起電路中電流和電壓的變化，R0為定值電阻，電源電壓為9 V。
(1)喝過酒的人，距離很遠就能聞到滿身酒氣，這________(選填“屬于”或“不屬于”)擴散現象。
(2)如圖甲所示，閉合開關，當酒精氣體濃度增大時，電路中的電流________，電壓表的示數________。(均選填“變大”“變小”或“不變”)
(3)如果要想把電壓表改裝成酒精測試儀顯示器，需要進行校準，在不喝酒吹氣的情況下，電壓表示數為3 V，則R0的阻值為________ Ω，根據實際情況電壓表應該選擇的量程是________(選填“0～3 V”或“0～15 V”)。
答案　(1)屬于　(2)變大　變大　(3)30　0～15 V
解析　(1)由于酒精分子在不停地做無規則運動，所以距離很遠就能聞到滿身酒氣，這是擴散現象。
(2)由題圖乙可知，氣敏電阻R1的阻值隨著酒精氣體濃度的增大而減小；由題圖甲可知，氣敏電阻R1與R0串聯，電壓表測R0兩端的電壓；當酒精氣體濃度增大時，氣敏電阻的阻值減小，電路中的總電阻減小，由I＝可知，電路中的電流變大，由U0＝IR0可知電壓表的示數變大。
(3)由題圖乙可知，在不喝酒吹氣的情況下(即酒精氣體的濃度為0)，氣敏電阻的阻值R1＝60 Ω，此時電壓表的示數U0＝3 V，由串聯電路的電壓特點可得，氣敏電阻兩端的電壓U1＝U－U0＝9 V－3 V＝6 V
則電路中的電流I＝I1＝＝＝0.1 A，
由歐姆定律可得，R0的阻值為R0＝＝＝30 Ω，
因電壓表示數隨著酒精氣體濃度的增大而增大，則當喝酒吹氣的情況下，電壓表示數大于3 V，故根據實際情況電壓表應該選擇的量程是0～15 V。

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