初中物理_____動(dòng)態(tài)電路與故障分析

1、動(dòng)態(tài)電路和故障分析專題電路動(dòng)態(tài)分析和電路故障分析是初中生學(xué)習(xí)過程中的一個(gè)難點(diǎn)，進(jìn)行電路故障分析，要以電路動(dòng)態(tài)分析能力作為基礎(chǔ)，而電路故障分析又是電路動(dòng)態(tài)分析的載體，因此我們將這兩類分析題整合成一個(gè)專題進(jìn)行復(fù)習(xí)有利于提高復(fù)習(xí)的效率。在編排順序中，我們以電路動(dòng)態(tài)分析作為主線，而將電路故障作為電路動(dòng)態(tài)變化的一個(gè)原因。一、滑動(dòng)變阻器的滑片P的位置的變化引起電路中電學(xué)物理量的變化1串聯(lián)電路中滑動(dòng)變阻器的滑片P的位置的變化引起的變化例1如圖1，是典型的伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)電路圖，當(dāng)滑片P向右移動(dòng)時(shí)，請(qǐng)你判斷A表和V表的變化。分析：本題中，為了分析表達(dá)的簡(jiǎn)潔，我們約定一套符號(hào)：“”表示引起電路變化；“”表示物

2、理量增大或電表示數(shù)增大；“”表示物理量減小或電表示數(shù)減小。P右移R2R總IA表。R1不變IR1U1V表。（判斷V表的變化還可以根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理來分析：R2U2U1V表。）擴(kuò)展：根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)，滑動(dòng)變阻器R2兩端的電壓 U2 將 。推論：如果滑動(dòng)變阻器R2 足夠大，當(dāng)滑片P向右一直滑動(dòng)時(shí)，電阻將不斷增大，那么U2 將不斷增大，U1 將不斷減小，I將不斷減小。假設(shè) R2 無限大，這時(shí)U2 將增大到電源電壓，U1 將變?yōu)?，I也將變?yōu)?，這時(shí)的電路就相當(dāng)于斷路。這就是用電壓表來判斷電路斷路和短路的道理。 變式訓(xùn)練題參考上圖，在伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)中，若由于各種原因，電壓表改接在滑動(dòng)變阻器的兩

3、端，當(dāng)滑片P向左移動(dòng)時(shí)，請(qǐng)判斷A表和V表的變化。 圖1 圖2 圖3例2如圖2，當(dāng)滑片P向左移動(dòng)時(shí)，A表和V表將如何變化。分析：首先要確定電路的類型，此電路屬于串聯(lián)電路呢還是并聯(lián)電路。我們可以將電流表簡(jiǎn)化成導(dǎo)線，將電壓表簡(jiǎn)化成斷開的電鍵或干脆拿掉。此時(shí)可以容易地看出，這是一個(gè)串聯(lián)電路。而且發(fā)現(xiàn)滑動(dòng)變阻器的滑片已經(jīng)懸空，滑動(dòng)變阻器接成了定值電阻，所以A表示數(shù)不變。電壓表在本電路中，是測(cè)量R1和R2部分電阻之和的電壓，當(dāng)滑片P向左移動(dòng)時(shí)，被跨接在電壓表內(nèi)的電阻隨著變小，根據(jù)分壓原理：V表示數(shù)減小。變式訓(xùn)練題 如圖3，當(dāng)滑片P向左移動(dòng)時(shí)，A表和V表將如何變化。例3在如圖4所示電路中，當(dāng)閉合電鍵后，滑動(dòng)

4、變阻器的滑動(dòng)片P向右移動(dòng)時(shí) （ ）(A)安培表示數(shù)變大，燈變暗。 (B)安培表示數(shù)變小，燈變亮。(C)伏特表示數(shù)不變，燈變亮。 (D)伏特表示數(shù)不變，燈變暗。分析：將電流表等效為一根導(dǎo)線，可以看到電壓表直接測(cè)量電源電壓，因此當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片P向右移動(dòng)時(shí)，電壓表的示數(shù)將不會(huì)變化；而電阻R的阻值變大，小燈的電阻RL大小不變（注意：在初中階段，小燈的電阻由于溫度的變化引起的變化往往忽略不計(jì)），因此總電阻變大，電流變小，所以電流表示數(shù)變小。從串聯(lián)電路的分壓角度分析，小燈兩端的電壓也將變小，小燈的功率P=ULI也將變小，所以小燈的發(fā)光將變暗。本題正確答案為D。變式訓(xùn)練題 在如圖5所示電路中，當(dāng)閉合電

5、鍵后，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片P向右移動(dòng)時(shí)（ ）(A)伏特表示數(shù)變大，燈變暗。 (B)伏特表示數(shù)變小，燈變亮。(C)安培表示數(shù)變小，燈變亮。 (D)安培表示數(shù)不變，燈變暗。 圖4 圖5 圖6 圖72并聯(lián)電路中滑動(dòng)變阻器的滑片P的位置的變化引起的變化例4如圖6，當(dāng)滑片P向右移動(dòng)時(shí)，A1表、A2表和V表將如何變化？分析：并聯(lián)電路各支路兩端電壓相等，等于電源電壓，故電壓表V示數(shù)不變。由于并聯(lián)電路各支路獨(dú)立工作，互不干擾，滑動(dòng)變阻器滑片P向右移動(dòng)時(shí)，對(duì)R1這條支路沒有影響，所以電流表A1示數(shù)不變?；琍右移，R2變大，兩端電壓不變，故電流變小，干路中電流也隨之變小，所以A2示數(shù)也會(huì)變小。變式訓(xùn)練題 如圖7，

6、當(dāng)滑片P向右移動(dòng)時(shí)，A1表、A2表和V表將如何變化？二、電鍵的斷開或閉合引起電路中電學(xué)物理量的變化1串聯(lián)電路中電鍵的斷開或閉合引起的變化例5在如圖8所示的電路中，將電鍵K閉合，則安培表的示數(shù)將_，伏特表的示數(shù)將_(均填“變大”、“變小”或“不變”)。分析：在電鍵尚未閉合前，兩個(gè)電阻組成串聯(lián)電路。電壓表測(cè)量R1兩端的電壓，電鍵K閉合后，電阻R2被局部短路，電壓表變成測(cè)量電源兩端的電壓了，因此電壓表的示數(shù)將變大。在電鍵尚未閉合前，電流表測(cè)量的是串聯(lián)電路的電流值，由于此時(shí)電阻較大，故電流較??；電鍵K閉合后，電阻R2被局部短路，電路中的電阻只有R1了，因此電流表的示數(shù)將變大。變式訓(xùn)練題在如圖9所示的電

7、路中，當(dāng)電鍵K斷開時(shí)，電阻R1與R2是_聯(lián)連接的。電鍵K閉合時(shí)，電壓表的示數(shù)將_(選填“變小”、“不變”或“變大”)。 圖8 圖9 圖102并聯(lián)電路中電鍵的斷開或閉合引起的變化例6 在圖10中，燈泡L1和燈泡L2是_聯(lián)連接的。當(dāng)電鍵K斷開時(shí)，電壓表的示數(shù)將_；電流表的示數(shù)將_(選填“增大”、“不變”或“減小”)。分析：本題的難度首先在電路的識(shí)別，我們可以將電流表看作導(dǎo)線，將電壓表拿去，就容易看出這個(gè)電路是“并”聯(lián)電路。電流表是串聯(lián)在小燈L1的支路中的，所以電鍵閉合時(shí)，電流表的示數(shù)從0變到有讀數(shù)，應(yīng)該選填“增大”。電壓表是測(cè)量電源電壓，而且不受電鍵控制，所以示數(shù)“不變”。變式訓(xùn)練題 在圖11中，

8、燈泡L1和燈泡L2是_聯(lián)連接的。當(dāng)電鍵K斷開時(shí)，電壓表的示數(shù)將_；電流表的示數(shù)將_(選填“增大”、“不變”或“減小”)。 圖11 圖12 圖13三、電路的故障引起電路中電學(xué)物理量的變化及故障原因分析例7在圖12中，當(dāng)電鍵 K閉合后，兩只小燈泡發(fā)光，電壓表示數(shù)為4伏。過了2分鐘，電壓表示數(shù)為0，經(jīng)檢查除小燈泡外其余器材的連接良好，請(qǐng)分析造成這種情況的原因可能有：_。分析：電壓表示數(shù)為0，其原因有三：1.電壓表沒有接好或電壓表損壞；2.小燈L2短路；3.小燈L1斷路。起先，電壓表有示數(shù)，說明不存在原因1的情況。那么還有兩種情況都是可能的。答案為：小燈L2短路；小燈L1斷路。變式訓(xùn)練題 在如圖13所

9、示的電路中，電源電壓等于6伏，合上電鍵后電壓表示數(shù)為6伏。經(jīng)分析得出，電路中可能發(fā)生的情況是：_。例8 在如圖14所示的電路中，電源電壓不變。閉合電鍵K后，燈L1、L2都發(fā)光。一段時(shí)間后，其中一燈突然熄滅，而電流表、電壓表的示數(shù)都不變，則產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可能是（ ）(A)燈L1短路。 (B)燈L2短路。 (C)燈L1斷路。 (D)燈L2斷路。分析：可以采用排除法。小燈L2短路，會(huì)導(dǎo)致電壓表示數(shù)變小、電流表示數(shù)變大；小燈L2斷路，會(huì)導(dǎo)致電流表示數(shù)變0；小燈L1短路，會(huì)導(dǎo)致兩燈都不亮；一燈熄滅而電表示數(shù)都不變，只有小燈L1發(fā)生斷路時(shí)才有此可能。本題正確答案為C。變式訓(xùn)練題 在圖15所示的電路中,

10、電源電壓不變。閉合電鍵K，電路正常工作。一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)電壓表示數(shù)變大，則 （ ） (A)燈L可能變亮。(B)燈L亮度可能不變。(C)電阻R可能斷路。(D)電阻R可能短路。 圖14 圖15 圖16例9 在圖16所示的電路中，電源電壓不變。閉合電鍵K后，燈L1、L2都發(fā)光，段時(shí)間后，其中的一盞燈突然變亮，而電壓表Vl的示數(shù)變小，電壓表V2的示數(shù)變大，則產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是 ( )(A)燈L1斷路。 (B)燈Ll短路。(C)燈L2斷路。 (D)燈L2短路。分析：屬于電路故障分析題?！岸螘r(shí)間后，其中的一盞燈突然變亮”排除了電路出現(xiàn)斷路的情況，那么，故障現(xiàn)象只有發(fā)生短路了。電壓表V2的示數(shù)變大

11、，是小燈變亮的原因，一定是小燈L2突然變亮；電壓表Vl的示數(shù)變小說明小燈L1發(fā)生了短路。本題正確答案為B。專題練習(xí)1. 圖17中，A、B、C、D是滑動(dòng)變阻器的四個(gè)接線柱。若將A、C分別與圖中電路的導(dǎo)線頭M、N相連接，閉合電鍵后，當(dāng)滑動(dòng)片P向右移動(dòng)時(shí)，安培表的示數(shù)將_(填“變大”、“不變”或“變小”)；若將D與N相連接，接線柱_與M相連接，則閉合電鍵后，滑動(dòng)片P向左移動(dòng)時(shí)，伏特表的示數(shù)增大。 圖17 圖18 圖192. 在如圖18所示的電路圖中，當(dāng)電鍵K閉合時(shí) （ ）(A) 整個(gè)電路發(fā)生短路。(B)電流表示數(shù)變小。(C)電流表示數(shù)不變化。(D)電流表示數(shù)變大。3. 在圖19所示的電路中，當(dāng)電鍵K

12、閉合時(shí)，燈L1、L2均不亮。某同學(xué)用一根導(dǎo)線去查找電路的故障。他將導(dǎo)線先并接在燈L1兩端時(shí)發(fā)現(xiàn)燈L2亮，燈L1不亮，然后并接在燈L2兩端時(shí)發(fā)現(xiàn)兩燈均不亮。由此可以判斷 ( ) (A)燈L1斷路。 (B)燈L1短路。 (C)燈L2斷路。 (D)燈L2短路。4. 如圖20所示，電阻R1的阻值為20歐，R2為40歐，當(dāng)電鍵K斷開時(shí)，電流表A的示數(shù)為0.1安，則電源電壓為_伏。若電鍵K閉合時(shí)，電流表A的示數(shù)為_安。 圖20 圖21 圖225. 在圖21所示的電路中，電源電壓為6伏。當(dāng)電鍵K閉合時(shí)，只有一只燈泡發(fā)光，且電壓表V的示數(shù)為6伏。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可能是 ( )(A)燈L1短路。 (B)燈L2短路。 (C)燈L1斷路。 (D)燈L2斷路。6. 如圖22所示，當(dāng)滑片P向右移動(dòng)時(shí) ( )(A)電流表A示數(shù)不變，電壓表V示數(shù)不變。 (B)電流表A示數(shù)不變，電壓表V示數(shù)變大。(C)電流表A示數(shù)變小，電壓表V示數(shù)變大。 (D)電流表A示數(shù)變