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易錯考點鞏固防范二　電路分析與應用
易錯點一：電路故障分析
[2019·諸暨押題]如圖電源電壓保持不變，閉合開關S，電路正常工作，緩慢移動滑片由a到b，電壓表示數將________(選填“變大”“變小”或“不變”)；繼續緩慢移動滑片由b到c，實驗過程中突然發現電流表示數變小且不為零，電壓表的示數變大，產生此現象的故障原因可能是
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圖1
【錯誤答案】滑動變阻器短路或滑動變阻器斷路
【易錯剖析】不明確電壓表與電流表測量對象致錯。電壓表測量的是變阻器兩端電壓，若滑動變阻器短路，則電壓表示數為0；若滑動變阻器斷路，則電流表示數為0。由于滑動變阻器調向阻值較小處，電流表示數應變大。但電流表示數變小，電壓表示數變大，說明電路不存在斷路或短路，而電路中變阻器實際阻值增大，所以故障原因是滑片與電阻絲接觸不良導致阻值增大。
【易錯防范】電路故障分析需從現象著手，如電表的變化情況，燈的亮暗情況等。
【正確答案】變小　R滑片與電阻絲之間接觸不良
1．在如圖所示的電路中，電源電壓保持不變，閉合開關S，電路正常工作。一段時間后，發現兩個電表的示數都變大，則出現這種故障的可能原因是(　C　)
圖2
A．R1短路
B．R1斷路
C．R2短路
D．R2斷路
2．電工師傅常用一只額定電壓為220V的燈泡L0(檢驗燈泡)取代保險絲來檢查新安裝的照明電路中每個支路的情況，如圖所示。當S閉合后，再分別閉合S1、S2、S3(每次只能閉合其中之一)時，可能出現以下三種情況，試判斷(均選填“短路”“斷路”或“正常”)：
圖3
(1)L0不亮，說明該支路__斷路__。
(2)L0正常發光，說明該支路__短路__。
(3)L0發光呈暗紅色，說明該支路__正常__。
【解析】 解題時誤以為L0正常發光時，該支路正常工作。L0分別和L1、L2、L3串聯，當L0正常工作時，與L0串聯的燈泡短路；當L0不亮時，與L0串聯的燈泡斷路。
易錯點二：電路的定性分析
如圖所示的電路中，開關S閉合后，滑動變阻器的滑片從左向右滑動的過程中，燈泡L的亮度________(選填“變亮”“不變”或“變暗”)，如果將電壓表換成電流表，電流表示數________(選填“增大”“不變”或“減小”)。
圖4
【錯誤答案】變暗　不變
【易錯剖析】電壓表連接在滑片上，由于電壓表的電阻很大，所以電流幾乎不通過電壓表。故滑動滑片不改變電路中的電阻，只是改變了電壓表的測量對象，所以燈泡L的亮度不變。電流表接在滑片上，由于電流表的電阻是非常小的，所以PB段電阻短路。電流會沿滑片再經過PA段電阻，故電阻變大，電流變小，電流表示數減小。
【易錯防范】注意電壓表和電流表的電阻特點。
【正確答案】不變　減小
1．如圖所示，閉合開關S1、S2，電路正常工作。現只將S2斷開，則(　A　)
圖5
A．電流表示數減小，電壓表示數不變
B．電流表示數增大，電壓表示數不變
C．電流表示數減小，電壓表示數減小
D．電流表示數增大，電壓表示數增大
【解析】 開關都閉合時電路為并聯電路，并聯電路兩端電壓等于電源電壓；斷開開關S2，為電阻R1的簡單電路，電阻R1兩端的電壓仍為電源電壓，所以電壓表示數不變；因為干路電流等于各支路電流之和，并且并聯電路中各支路互不影響，斷開開關S2，電流表由測干路電流變為測量通過電阻R1的電流，但通過R1的電流不變，故電流表示數變小。
易錯點三：電路的定量分析與計算
[2019·杭州校級模擬]如圖所示的電路，電源電壓不變，燈L標有“6V　3W”(不考慮燈絲阻值的變化)。當甲、乙都是電流表，S1閉合、S2斷開，此時I甲＝0.5A，電路消耗的電功率為P1；當甲、乙都是電壓表，S1、S2都閉合，此時乙表示數U乙＝2.4V，電路消耗的總功率為P2。下列說法正確的是(　　)
圖6
A．電阻R的阻值為36Ω
B．電路的總功率之比P1∶P2＝5∶2
C．當甲、乙都是電壓表，S1、S2閉合時，燈L的實際功率為0.48W
D．當甲、乙都是電流表，S1閉合、S2斷開時，兩表示數之比I甲∶I乙＝2∶3
【錯誤答案】A、B、D
【易錯剖析】不理解電路特點和電壓表、電流表的電阻特點致錯。L的電阻RL＝＝＝12Ω。當甲、乙都是電流表，S1閉合、S2斷開，此時R與L并聯，甲電流表測L的電流，乙電流表測干路電流，因I甲＝0.5A＝I額，即燈泡正常工作，由并聯電路的電壓特點可知，電源電壓U＝U額＝6V；當甲、乙都是電壓表，S1、S2都閉合，R與L串聯，甲電壓表測電源電壓U，乙測L兩端電壓，且UL＝U乙＝2.4V，IR＝IL＝＝＝0.2A，燈L的實際功率PL＝ULIL＝2.4V×0.2A＝0.48W，UR＝U－UL＝6V－2.4V＝3.6V，R＝＝＝18Ω。當甲、乙都是電流表，S1閉合、S2斷開，電路總電阻R并＝＝Ω，乙表示數I乙＝IR′＋I甲＝＋I甲＝＋0.5A＝A，兩表示數之比為＝＝。當甲、乙都是電壓表，S1、S2都閉合，電路總電阻R串＝RL＋R＝12Ω＋18Ω＝30Ω，＝＝＝＝。
【易錯防范】電壓表串聯接入電路時電路斷路，電流表并聯連接時會引起短路，所以分析甲、乙表的屬性是防錯關鍵。
【正確答案】C
1．甲和乙兩燈的正常工作電壓均為6V，如圖所示為甲、乙兩燈的電流隨其兩端電壓變化的曲線。現將兩燈串聯后接在某一電路中，要使其中一個燈泡正常發光，并保證電路安全，則電路的工作電流和電源最大電壓為(　D　)
圖7
A．0.5A　12V B．1.5A　12V
C．1.5A　8V D．0.5A　8V
【解析】 兩燈正常工作時電壓都為6V，但通過甲的電流是1.0A，通過乙的電流是0.5A，為了電路安全，串聯電路中應選用較低電流。甲、乙的電阻不是固定值，由圖像可知電路中電流為0.5A時，甲的電壓是2V，乙的電壓是6V，電源電壓等于8V。
2．[2019·安吉長興模擬]如圖甲所示，電源電壓U＝12V，燈泡L的額定電壓為9V，其電流與電壓的關系如圖乙所示，滑動變阻器R的最大阻值為10Ω，則燈泡L正常發光時的功率為__13.5__W，阻值為__6__Ω。在調節滑動變阻器的過程中，燈泡L消耗電功率的最小值是__2__W。在某次正常調節中，R的阻值變化量比L的阻值變化量大，則滑片P的移動方向是__向左、向右均可__(選填“一定向左”“一定向右”或“向左、向右均可”)。
圖8
【解析】 燈泡正常發光時的電壓為9V，由圖乙可知，燈泡正常發光時的電流IL＝1.5A，燈泡L正常發光時的功率PL＝ULIL＝9V×1.5A＝13.5W；由I＝可得，此時燈絲的電阻RL＝＝＝6Ω。由圖甲可知，R與L串聯，當滑動變阻器連入電路的電阻最大時，電流最小，燈泡L消耗電功率的最小，變阻器接入的最大阻值R＝10Ω；由串聯電路的電壓特點和歐姆定律可得，電源電壓U＝UL′＋IR，即：12V＝UL′＋I×10Ω，結合圖乙可知，當電路中的電流為1A，此時燈泡兩端電壓為2V，滿足上述等式；則燈泡的最小功率PL最小＝UL′I＝2V×1A＝2W。①滑片向左移動時，滑動變阻器的電阻變小，設原來電路中的電流為I1(即通過燈的電流)，滑片往左滑一段距離后電路中的電流為I2(即通過燈的電流)，因變阻器的電阻變小，根據分壓原理，變阻器分得的電壓變小，由串聯電路電壓的規律可知，燈泡分得的電壓增大，通過燈的電流也增大，所以I1＜I2，則＜(U為電源電壓)，根據歐姆定律可知R總2＜R總1，即滑片向左移動后電路的總電阻變小，滑片向左移動后電流變大，根據P＝UI可知燈的實際功率增大，燈絲的溫度升高，小燈泡阻值隨溫度的升高而變大，因總電阻減小，由電阻的串聯規律可知：變阻器R的阻值減小量大于燈泡L的阻值增大量；②滑片向右移動時，滑動變阻器的電阻增大，燈泡變暗，電流變小，電路的總電阻變大，但燈絲的溫度降低，燈泡的電阻減小，所以變阻器R的阻值增大量大于燈泡L的阻值減小量；綜上可知，滑片不論向左還是向右移動，R的阻值變化量比L的阻值變化量大。
易錯點四：電磁繼電器的應用
[2019·杭州富陽區校級二模]小明利用熱敏電阻設計了一個“過熱自動報警電路”，如圖甲所示。將熱敏電阻R安裝在需要探測溫度的地方，當環境溫度正常時，電磁繼電器的上觸點接觸，下觸點分離，指示燈亮；當環境溫度超過某一值時，電磁繼電器的下觸點接觸，上觸點分離，警鈴響。圖甲中繼電器的供電電壓U1＝3V，繼電器線圈用漆包線繞成，其電阻R0為30Ω。當線圈中的電流大于等于50mA時，繼電器的銜鐵將被吸合，警鈴響。圖乙是熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖像。
圖9
(1)圖甲中警鈴的接線柱C應與接線柱________相連，指示燈的接線柱D應與接線柱________相連(均選填“A”或“B”)。
(2)由圖乙可知，當環境溫度為20℃時，熱敏電阻阻值為________Ω。當環境溫度升高時，電磁繼電器的磁性將________(選填“增大” “減小”或“不變”)。
(3)試計算當環境溫度高于多少攝氏度時，警鈴報警。
【錯誤答案】(1)A　B
【易錯剖析】不理解電磁繼電器的作用致錯。因當環境溫度超過某一值時，繼電器的下觸點接觸，上觸點分離，警鈴響。所以警鈴的接線柱C應與接線柱B連，指示燈的接線柱D應與接線柱A相連；當環境溫度為20℃時，對應的阻值為120Ω，由圖乙可知，當環境溫度升高時，熱敏電阻阻值減小，電路中的總電阻減小。由I＝U/R可知，電路中的電流會增大，電磁鐵的磁性就會增大。
【易錯防范】電磁繼電器有控制電路和工作電路之分，連接電路時需注意兩個不同電路分別組成回路。
【正確答案】(1)B　A　(2)120　增大　(3)當線圈中的電流I＝50mA＝0.05A時，繼電器的銜鐵將被吸合，警鈴報警，則控制電路的總電阻R總＝＝＝60Ω，R＝R總－R0＝60Ω－30Ω＝30Ω，由圖乙可知，此時t＝80℃，即當溫度≥80℃，警鈴報警。
1．[2019·義烏調研]如圖是某“搶跑判斷器”的設計圖。運動員蹲在起跑器上，閉合開關S1、S2，若運動員搶跑，起跑器對壓敏電阻R0的壓力就會變小，此時A被電磁鐵吸下，搶跑指示燈L2亮。若運動員未搶跑，則正常指示燈L1亮。為達到設計要求，壓敏電阻R0的阻值應隨壓力的增大而__增大__。電磁鐵上方的A是__鐵片__(選填“銅片”或“鐵片”)。
圖10
2．[2019·衢州模擬]某智能掃地機器人(如圖甲)可通過灰塵傳感器自動尋找灰塵清掃，通過電動機旋轉、產生高速氣流將灰塵等吸入集塵盒。底部安裝有塑料刷，用于清掃吸附在地板上的灰塵及輕小物體；前端裝有感應器，通過發射、接收超聲波或紅外線來偵測障礙物。圖乙為其部分工作原理圖，控制電路電源電壓U＝4.5V，定值電阻R0＝12Ω，R為光敏電阻，其阻值隨光照強度E(單位：cd)的變化如圖丙所示。表中為其部分工作參數。(注：電池容量指工作電流與工作時間的乘積)
圖11
額定工作電壓
12V
額定功率
30W
電池總容量
2.5Ah
工作噪音
＜50dB
(1)當地面有靜電時，掃地機器人相對不易清掃，這是因為__帶電物體能吸引輕小物體，地面會牢牢吸住部分灰塵__。
(2)當地面灰塵增多，使空氣的透光程度減弱，使照射到光敏電阻上的光照強度減弱，B觸頭與靜觸頭__A__(選填“A”或“C”)接觸，則電動機工作；反之，指示燈亮，從而達到自動控制的目的。
(3)當剩余電量減為電池總容量的20%時，機器人會主動尋找充電器充電。在充滿電到主動尋找充電器充電期間的電池容量，能持續供應該機器人正常工作多少小時？
(4)若電壓表示數小于等于3V時，電動機工作，求：電壓表示數為3V時，光照強度為多少？
【答案】 (3)W＝UIt×80%＝12V×2.5Ah×80%＝86400J，
t＝＝＝2880s＝0.8h。
(4)I＝＝＝0.25A，
R＝＝＝＝6Ω，
查閱圖丙得E＝3cd。

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