初中物理動態(tài)電路及電路故障分析專題

1、.,初中物理動態(tài)電路及電路故障分析專題,.,電路動態(tài)分析和電路故障分析題是初中學生物理學習過程中的一個難點，也是每年中考考查的熱點之一，其原因是這兩類題目對學生有較高的綜合分析能力要求。在中考備考過程中，將這兩類分析題整合成一個專題進行復習，既有利于加深學生對動態(tài)電路和歐姆定律的理解，又可以提高學生的綜合分析能力，提高復習的效率。我根據(jù)幾年的備考經(jīng)驗，在中考復習中，以電路動態(tài)分析作為主線，將電路故障作為電路動態(tài)變化的一個原因，整理出動態(tài)電路和電路故障的幾個類型，并加以分析，以期對參加中考的同學有所幫助。,.,一、歷年中考回顧,（玉溪市2010）5如圖2所示，電源電壓保持不變，閉合開關(guān)后，當滑動

2、變阻器的滑片由左向右移動時，下列判斷正確的是 a電路消耗的總功率不變 b電壓表示數(shù)變大 c小燈泡變暗 d以上說法都不對,圖2,.,（玉溪市2010）25(8分) 如圖20所示，是一種自動測定油箱內(nèi)油面高度的裝置。是滑動變阻器，它的金屬片是杠桿的一端，是阻值為12的定值電阻，電流表量程為00.6a，電源電壓為6v，由油量表（用電流表改裝）的指針指示的刻度就可知油箱內(nèi)油的多少。求： (1) 定值電阻的主要作用。 (2) 當油量表的指針指在刻 度盤中央時，滑動變阻器消 耗的功率是多少？ (3) 能否將電壓表接入這個電路？為什么？,.,（玉溪市2011）23（8分）如圖17為“伏安法”測小燈泡電阻的電

3、路圖?；瑒幼冏杵鱮的阻值調(diào)節(jié)范圍為020，電源電壓不變。當滑片p置于變阻器的中點時，小燈泡正常發(fā)光，電流表示數(shù)為0.3a，電壓表示數(shù)為3v。求： （1）小燈泡的阻值 。 （2）電源電壓是多少？ （3）當滑片p滑至變阻器最右端時，小燈泡的實際功率。,.,（玉溪市2012）8如圖3所示，電源電壓保持不變，當s閉合，滑動變阻器的滑片向左移動時，電流表和電壓表的示數(shù)變化是( ) a電流表的示數(shù)變大，電壓表的示數(shù)變大 b電流表的示數(shù)變大，電壓表的示數(shù)變小 c電流表的示數(shù)變小，電壓表的示數(shù)變大 d電流表的示數(shù)變小，電壓表的示數(shù)變小,圖3,.,（玉溪市2012）26（9分）小玲研究了市場上銷售的家庭用飲水機

4、的內(nèi)部電路圖，發(fā)現(xiàn)電路主要有兩種，并且都有保溫和加熱兩種工作狀態(tài)，如圖17中甲、乙所示。若兩種飲水機在220v電壓下正常工作，加熱時每個電路消耗的總功率均為550w，保溫時每個電路消耗的總功率均為50 w。試問： （1）當閉合甲圖中的開關(guān)s1，斷開乙圖中的開關(guān)s2時，甲、乙兩電路分別處于什么工作狀態(tài)？ （2）甲圖飲水機處于保溫狀態(tài)時，5min內(nèi)消耗的電能是多少？ （3）乙圖飲水機中電阻r4的阻值是多少？,甲 圖17 乙,.,(云南省2013）26（9分）如圖15所示為一恒溫箱溫控電路，包括工作電路和控制電路兩部分。r為熱敏電阻（置于恒溫箱內(nèi)），阻值隨溫度變化的關(guān)系如圖16所示。恒溫箱溫控電路工

5、作原理是：加熱過程中，恒溫箱溫度升高到一定值時，控制電路中電流會達到一定值，繼電器的銜鐵被吸合，工作電路停止加熱。 （1）圖中所示狀態(tài)，電路處于加熱還是未加熱？ （2）恒溫箱的溫度為100時，繼電器線圈中的電流達到20ma，銜鐵被吸合，此時熱敏電阻r消耗的功率是多少？ （3）電阻有什么作用？,.,(云南省2014）17如圖5所示的電路，閉合開關(guān)s，滑動變阻器滑片向左移動時，燈泡亮度會_（選填“變亮”、“變暗”或“不變”），電壓表示數(shù)會_（選填“變大”、“變小”或“不變”）。,.,(云南省2015）25（8分）如圖18所示，電源電壓6v恒定不變，燈泡l標有“6v 3w”字樣，滑動變阻器的阻值范圍

6、是0 20。求： （1）小燈泡的電阻； （2）s、s1都閉合時滑動變阻器兩端的電壓； （3）s閉合、s1斷開時電路消耗的最小功率。,.,二、復習目標,1會分析滑動變阻器的滑片p的位置變化引起電路中電學物理量的變化； 2會分析開關(guān)的斷開或閉合引起電路中電學物理量的變化； 3會判斷兩種基本的電路故障（斷路和短路）。,.,三、知識儲備,1串聯(lián)電路中，其中一個電阻的阻值變大時，它的總電阻將變 （大或?。?；并聯(lián)電路中，其中一個電阻的阻值變大時，它的總電阻將變 （大或?。?。 2串聯(lián)電路是分壓電路，電阻越大的，分的電壓越 （多或少）；并聯(lián)電路是分流電路，電阻越大的分的電流越 （多或少）。,.,3由公式i=u

7、/r得，當電壓不變時，電阻越大，電流就越 （大或?。挥晒絬=ir得，通過電阻的電流越大，它兩端的電壓也越 （大或小）。 4 是斷路； 短路。 5電流表的特點是電阻很 （大或?。?，通常相當于 ；電壓表的特點是電阻很 （大或?。?，通常相當于 。,.,四、典型例題,（一）、滑動變阻器的滑片p的位置變化引起電路中電學物理量的變化,1串聯(lián)電路中滑動變阻器的滑片p的位置變化引起的變化,【例1】如圖，是典型的伏安法測電阻的實驗電路圖，當滑片p向右移動時，請你判斷電流表和電壓表的示數(shù)變化。,分析：p右移，r2變大，r總變大，i變?。娏鞅硎緮?shù)變小）；r1不變，ir1變小，u1變?。妷罕硎緮?shù)變小）。,判斷

8、電壓表的變化還可以根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理來分析：r2變大，u2變大，u1變?。妷罕硎緮?shù)變小）。,.,【變式1】如圖，當滑片p向左移動時，電流表和電壓表示數(shù)將如何變化。,.,【例2】如圖，當閉合開關(guān)后，滑動變阻器的滑動片p向右移動時（ ） a電流表示數(shù)變大，燈變暗 b電流表示數(shù)變小，燈變亮 c電壓表示數(shù)不變，燈變亮 d電壓表示數(shù)不變，燈變暗,分析：將電流表等效為一根導線，可以看到電壓表直接測量電源電壓，因此當滑動變阻器的滑動片p向右移動時，電壓表的示數(shù)將不會變化；而電阻r的阻值變大，小燈泡的電阻rl不變（在初中階段，小燈泡的電阻由溫度的變化引起的變化往往忽略不計），因此總電阻變大，電流變小，即

9、電流表示數(shù)變小。從串聯(lián)電路的分壓角度分析，小燈泡兩端的電壓也將變小，小燈泡的功率p=uil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2】如圖，當閉合開關(guān)后，滑動變阻器的滑動片p向右移動時（ ） a電壓表示數(shù)變大，燈變暗 b電壓表示數(shù)變小，燈變亮 c電流表示數(shù)變小，燈變亮 d電流表示數(shù)不變，燈變暗,c,.,2并聯(lián)電路中滑動變阻器的滑片p的位置變化引起的變化,【例3】如圖，當滑片p向右移動時，a1表、a2表和v表示數(shù)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)電路還是并聯(lián)電路。我們可以將電流表簡化成導線，將電壓表簡化成斷開的開關(guān)或直接去掉。此時可以容易地看出，這是一

10、個并聯(lián)電路。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)電路各支路獨立工作，互不干擾，滑動變阻器滑片p向右移動時，對r1這條支路沒有影響，所以電流表a1示數(shù)不變。 滑片p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)也會變小。,.,【變式3】如圖，當滑片p向右移動時，a1表、a2表和v表示數(shù)將如何變化？,.,（二）、開關(guān)的斷開或閉合引起電路中電學物理量的變化,1串聯(lián)電路中開關(guān)的斷開或閉合引起的變化,【例4】在如圖所示的電路中，將開關(guān)s閉合，則電流表的示數(shù)將_，電壓表的示數(shù)將_(均填“變大”、“變小”或“不變”)。,分析：在開關(guān)未閉合前，

11、兩個電阻組成串聯(lián)電路。電壓表測量r1兩端的電壓，開關(guān)s閉合后，電阻r2被短路，電壓表變成測量電源兩端的電壓了，因此電壓表的示數(shù)將變大。在開關(guān)閉合前，電流表測量的是串聯(lián)電路的電流值，由于此時電阻較大，故電流較??；開關(guān)s閉合后，電阻r2被短路，電路中的電阻只有r1了，因此電流表的示數(shù)將變大。,.,【變式4】在如圖所示的電路中，當開關(guān)s斷開時，電阻r1與r2是 的。開關(guān)s閉合時，電壓表的示數(shù)將 （選填“變小”、“不變”或“變大”）。,串 聯(lián),變小,.,2并聯(lián)電路中開關(guān)的斷開或閉合引起的變化,【例5】如圖，燈泡l1和燈泡l2是_聯(lián)連接的。當開關(guān)s斷開時，電壓表的示數(shù)將_；電流表的示數(shù)將_(選填“增大”

12、、“不變”或“減小”)。,分析：本題的難度首先在電路的識別，我們可以將電流表看作導線，將電壓表拿去，就容易看出這個電路是并聯(lián)電路。電流表是串聯(lián)在小燈l1的支路中的，所以開關(guān)閉合時，電流表的示數(shù)從0變到有讀數(shù)，應該選填“增大”。電壓表是測量電源電壓，而且不受開關(guān)控制，所以示數(shù)“不變”。,.,【變式5】在圖所示的電路中，r1的阻值為10，只閉合開關(guān)s1時電流表的示數(shù)為0.3a，再閉合開關(guān)s2后，電流表的示數(shù)為0.45a，則r2的阻值為 ,20,.,（三）、電路的故障引起電路中電學物理量的變化及故障原因分析,【例6】在圖中，當開關(guān) s閉合后，兩只小燈泡發(fā)光，電壓表示數(shù)為4伏。過了一會，電壓表示數(shù)為0

13、，經(jīng)檢查除小燈泡外其余器材的連接良好，請分析造成這種情況的原因可能有: 。,分析：電壓表示數(shù)為0，有三種原因：（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。由經(jīng)檢查除小燈泡外其余器材的連接良好，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6】在如圖所示的電路中，電源電壓等于6伏，閉合開關(guān)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： 。,r斷路或l短路,.,【例7】在如圖所示的電路中，電源電壓不變。閉合開關(guān)s后，燈l1、l2都發(fā)光。一段時間后，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

14、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，會導致電壓表示數(shù)變小、電流表示數(shù)變大；小燈l2斷路，會導致電流表示數(shù)變0；小燈l1短路，會導致兩燈都不亮；一燈熄滅而電表示數(shù)都不變，只有小燈l1發(fā)生斷路時才有此可能。本題正確答案為c。,.,【變式7】在圖所示的電路中，電源電壓不變。閉合開關(guān)s，電路正常工作。一段時間后，發(fā)現(xiàn)其中一個電壓表示數(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,c,.,五、動態(tài)電路與電路故障分析題復習策略,1學會正確分析電路圖。首先要讓學生養(yǎng)成分析電路圖的習

15、慣，無論是靜態(tài)電路還是動態(tài)電路，都要求學生能夠獨立分析題目給出的電路圖中，各個用電器之間是串聯(lián)還是并聯(lián)。具體的方法是把電流表簡化成導線，將電壓表簡化成斷開的開關(guān)或直接去掉，把閉合的開關(guān)看成導線，把被短路的用電器拿掉，把開關(guān)斷開的支路去掉，從而簡化電路。經(jīng)過電路簡化后，電路中基本只出現(xiàn)電源、用電器，電路顯得比較簡單，把剛才去掉的電表復原上去，明確電壓表和電流表分別測量那個用電器的電壓和電流。,.,2熟練掌握歐姆定律的運用，尤其是要分析好電路中局部和整體的關(guān)系。歐姆定律是解決動態(tài)電路的金鑰匙，也是電學的基本定律。在動態(tài)電路中一般情況下電源的電壓都是不變的，滑動變阻器滑片的變化或開關(guān)的通斷，必然會引起電路中電流的變化，解題思路是先局部-再整體-再局部，先由某個電阻或開關(guān)的變化分析總電阻的變化，在利用歐姆定律分析整個電路中電流的變化情況，