初中物理电路故障分析文档格式.docx

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本题中两个电流表的位置跟例２（图３甲）中两个电压表的位置相同，因为用电流表替代了电压表，三个电阻的连接方式也随之发生了变化。

二、动态电路分析与判断

动态电路分析题和电路故障分析题对学生有较高的能力要求，是初中学生物理学习过程中的难点。

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。

分析动态电路的一般思路是：

根据引起电路变化的原因（开关通断、变阻器滑片移动、电路故障），分析判断电路中电阻的变化，根据欧姆定律分析电路中电流的变化（电流表示数变化），再根据欧姆定律变形式U=IR（或串并联电路电压特点）进一步判断电路中部分电路中电压的变化（电压表示数变化）或其它物理量的变化。

1、滑动变阻器滑片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向左移动时，请你判断电流表和电压表示数的变化。

P左移→R2减小→R总减小→I增大→

表变大。

R1不变→IR1增大→U1增大→

判断

表的变化还可以根据串联电路的电压特点来分析：

R2减小→U2减小→U1增大→

[例2]如图2，当滑片P向左移动时，

表和

表将如何变化。

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开关或干脆拿掉。

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，滑动变阻器变成了定值电阻，电流表测串联电路的电流，所以

表示数不变。

即：

P左移→R1+R2不变→

不变

在本电路中，电压表是测量R1和R2部分电阻之和的总电压，当滑片P向左移动时，被跨接在电压表内的电阻随着变小，根据串联电路电压特点：

表示数减小。

[例3]在如图3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。

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，小灯泡的电阻由于温度的影响引起的变化往往忽略不计），因此总电阻变大，电流变小，所以电流表示数变小。

根据串联电路的电压特点分析，小灯两端的电压也将变小，小灯的功率P=ULI也将变小，所以小灯的发光将变暗。

本题正确答案为D。

（2）．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4，当滑片P向右移动时，

表、

表将如何变化？

测电源两端电压，

测R1支路电流，

测干路电流。

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

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

示数也会变小。

2、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5所示的电路中，将开关S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”）。

在开关尚未闭合前，电流表测量的是串联电路的电流值，由于此时电阻较大，故电流较小；

开关S闭合后，电阻R2被局部短路，电路中的电阻只有R1了，因此电流表的示数将变大。

在开关尚未闭合前，两个电阻组成串联电路。

电压表测量R1两端的电压，开关S闭合后，电阻R2被局部短路，只有R1接入电路，电压表变成测量电源两端的电压了，因此电压表的示数将变大。

还可以根据U=IR来分析开关闭合后电压表的示数变化。

（2）并联电路中开关的断开或闭合引起的变化

[例6]在图6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”）。

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。

电流表串联在小灯L1的支路中，所以开关闭合时，电灯L1接入电路，电流表的示数从0变到有读数，应该选填“增大”。

电压表并联在L2两端，也即测量电源电压，而且不受开关控制，所以电压表示数“不变”。

3、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7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：

_____________________。

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。

[例8]在如图8所示电路中，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，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。

这是一个并联电路。

可以采用排除法。

小灯L2短路，会导致电压表示数变小、电流表示数变大，且导致两灯都不亮；

小灯L2断路，会导致电流表示数变0；

小灯L1短路，也会导致两灯都不亮；

一灯熄灭而电表示数都不变，只有小灯L1发生断路时才有此可能。

本题正确答案为C。

[例9]在图9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。

应用“去表法”可以判断此电路是L1、L2组成的串联电路。

“—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，且它测小灯L2两端电压，所以一定是小灯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。

三、简单电路故障类习题的分析判断

电路故障是指电路连接完成通电时，整个电路或部分电路不能工作。

它产生的原因主要有：

元件本身存在问题，如元件内部开路、短路；

连接时选用的器材不当（如R1>

>

R2）；

电路导线接触不良或断开等。

初中物理学习的电路的三种基本状态是：

通路，电路形成回路，电路中有持续电流，电路工作；

开路，指电路的某一位置断开，无法形成回路，电路中没有电流，电路不工作；

短路，指电源的正负极被导线直接相连，电流不经过用电器直接从电源正极流向负极，此时电路中的电流极大，可能烧坏电源。

因此，综合起来，初中阶段的电路故障一般可以概括为短路和短路两种原因所引起的。

分析和判断的一般思路就是首先判断故障原因是短路或断路引起的，然后再判断是哪部分电路出现的短路或断路故障。

分析的基本方法依然是根据电流的流向方法。

从电路中是否有电流入手分析电路故障不失为一条捷径。

若电路（或某一支路）中无电流，则电路是开路；

若电路中有电流，则是通路，但既存在故障，则电路中就有部分电路短路（亦称短接）；

而整个电路被短路时电路中的电流极大，将出现电流表打表现象，同时整体电路短路故障一般只出现在并联电路中，串联电路一般不出现整体短路故障的分析。

下面以几个常见的电路为例，具体分析电路故障：

例1、如图1，闭合开关时，两灯都不亮，电压表示数为0。

则原因可能是（ 

）

A、L1短路 

B、L2短路 

C、L1开路 

D、L2开路

闭合开关时，两灯都不亮（或电流表无示数），表明电路中无电流，从上面的分析可以得出这是开路故障。

那么是L1还是L2开路呢？

可以通过电压表的示数来进行分析，因为电压表测量L1两端电压，若是L1开路，则电压表应与L2串联接在电源两端，它应该有示数且接近电源电压，而此时电压表示数为0，说明电压表没有连接到电源两端。

因此本题的正确选项是D。

例2、如图2，闭合开关时，电流表有示数，电压表示数接近电源电压，则原因可能是 

闭合开关时，电流表有示数（或指针偏转），表明电路中有电流，从上面的分析可以判断这是电路中的部分电路短路故障。

那么是L1还是L2短路呢？

可以通过电压表的示数来进行分析。

可以假设一下，若是L1短路，那么L1就相当于一根导线，它的两端电压就为0，这与题目条件不相符，这样就可以确定是L2被部分短路。

因此本题的正确选项是B。

例3、如图3，闭合开关时，L1发光而L2不亮，则原因可能是：

A、L2开路 

B、L2开路

C、RL1比RL2大得多 

D、RL1比RL2小得多

闭合开关时，L1发光，表明电路中有电流，从上面的分析可以判断这是电路中的部分电路短路故障，L1发光而L2不亮，可以很快得出是L2短路；

那么L2就相当于一根导线，它的电阻极小，而从电路中不能看出L2被短接，因而故障应是RL2比RL1小得多。

因此本题的正确选项是C。

当然，也可以通过串联电路中电流相等的特点和电功率知识来解释，不再赘述。

例4、如图4，闭合开关时，电流表A与A1的示数相同，则原因可能是（ 

D、L2开路

并联电路由于存在两条支路，因此必须分析各条支路是否有电流。

本题中，电流表A与A1的示数相同，即I=I1，说明干路和L1所在支路是通路，从并联电路的电流特点分析：

I=I1+I2，因此I2=0，即电流表A2示数为0，L2支路没有电流，此支路开路。

则正确选项是D。

例5、如图4，闭合开关瞬间，电流表A与A1同时打表，A2指针不动。

A、L1短路 

D、L2开路

电流表A与A1都打表，很明显是短路故障，同时A2指针不动，说明短路的不是L2支路，因此正确选项是A。

例6、如图6，闭合开关时，灯泡都不亮，电压表示数接近电源电压，则原因可能是（ 

A、ab间开路 

B、bc间开路

C、cd间开路 

D、ad间开路

L1、L2都不亮，可以判断出电路故障属于开路。

由于电压表示数接近电源电压，说明L2阻值很大（或者电压表串联在电路中），远大于L、L3的电阻，所以开路故障应该是出现在L2所在的部分电路，因此正确选项应是B。

例7、如图8，闭合开关时，发现电流表的指针没有偏转；

某同学用一根导线将ac两点连接起来，闭合开关瞬间，电流表指针迅速偏转到最大；

当他用这根导线将bd两点连接起来时，发现灯L1发光。

则下列关于该电路存在的问题分析错误的是

A、L1完好 

B、L2开路 

C、L3短路 

D、L2情况无法判断

闭合开关后，电流表指针没偏转，首先可确定此电路中有开路故障。

用一根导线将ac两点连接起来，闭合开关瞬间，电流表指针迅速偏转到最大，说明开路故障没有出现在L3所在部分电路，同时说明L3被短路了；

再用导线将bd两点连接起来时，L1发光，说明故障也不是L1所在部分电路，那么只有L2开路的可能了。

综合上述分析，错误的选项应该是D。

在解决电路故障问题时，最好能结合实验让学生直观观察、分析、归纳，并利用复习电路实验时在实验中创设实际情景让学生切身体验、尝试自行解决，这样更有利于学生的理解和掌握，并成为学生的一种经验，便于学生学以致用，以用促学，学用相长。

四、动态电路电功率问题的分析与计算

电功、电功率问题的分析和计算是目前中考的热点之一，也是学生答题的难点之一。

这种题型把欧姆定律、串并联电路的规律及初中阶段电学仪器的应用和电功、电功率知识融合在一起，通过对这部分问题的训练和考查，有利于提高学生的物理思想、逻辑分析能力、表达能力及应用数学知识分析解决物理问题的能力。

常见电功、电功率类试题一般分为三类：

第一类就是直接运用电功和电功率公式进行计算，譬如给你一个电能表在某段时间内消耗的电能（电功）计算电功率，或者根据用电器的铭牌信息计算该用电器在某段时间内消耗的电能；

第二类是根据动态电路的电阻变化分析计算某用电器实际功率的变化，譬如小灯泡亮度的变化；

第三类就是对动态电路进行计算。

解决电功率问题的一般思路：

根据电路的连接状况分析电路的工作状态，根据各部分电路的已知条件分析寻找求解未知量所需的隐含条件，再依据欧姆定律、电功率的公式（包括变形式）列出代数式（方程、方程组）解答。

解决电功率问题的一般方法：

（1）弄清引起电路状态发生变化的原因是开关的通断，还是滑动变阻器滑动引起变化。

（2）弄清电路各状态的连接方式和接入此电路的用电器，必要时画等效电路图。

（3）弄清电压表、电流表测的是哪部分电路的电压和电流。

（4）抓住电路中的不变量（如电源电压不变、电阻不变）或利用串并联规律列式求解。

解决电功率问题的关键：

首先是分析清楚电路的状态，即需求解的部分电路中用电器个数及连接方式，其次是与该部分电路中用电器相关的已知条件包括隐含条件，第三是此电路中的不变量（如电源电压不变、电阻不受温度影响）等。

解决电功率问题思路的口诀：

审题识电路，拆图标已知，建立关系式，给三能求九。

就是说，审题的过程要将电压表去掉，将电流表当导线处理，看清属于哪一类电路，一般难题分成简单电路（单个用电器）电路、.串联电路和并联电路三类；

在识别电路的同时，观察电路变化了几次，就有几种工作状态（一般考题中电路变化是利用开关的通断和滑动变阻器滑片的移动引起电路的变化），拆图标已知的含义是电路变化几次，就画几个等效电路草图，在图上标出已知条件，根据串、并联电路的特点建立关系式，也就是方程（组）。

通常从等效电路图上已知条件密集处就是解题的切入点，一般情况下只要给出三个物理量就能求出九个物理量。

这就是给三能求九。

在完成上述的步骤之后，一般的电功率题就比较容易了。

例1：

如图1所示电路，灯L上标有“12V9W”字样，当开关S和S1都闭合，变阻器的滑片P移到a端时，灯恰好正常发光，电流表示数是1.25A，求：

（1）变阻器的最大阻值是多少？

（2）当开关S闭合，S1断开，变阻器的滑片P移到b端时，灯消耗的功率是多少？

分析思路：

（1）①求滑动变阻器电阻值需知道变阻器此时两端电压和通过它的电流；

②当开关S、S1都闭合时，P在a端，灯泡L与变阻器R1并联，电流表测干路电流；

因为灯正常发光，找出隐含条件：

灯、变阻器和电源两端电压都是12V；

因为灯正常工作，可根据铭牌计算出通过灯的电流，再根据并联电路特点求出通过变阻器的电流。

③根据欧姆定律推导式计算变阻器的阻值。

（2）①要求灯消耗的实际功率，需要知道此时灯两端的实际电压和通过的电流（或灯泡的电阻根据P=I2R计算）；

②当开关S闭合，S1断开，变阻器的滑片P移到b端时，变阻器与灯L串联接入电路，且变阻器全部接入电路，电流表测串联电路电流；

③根据灯的铭牌可求得灯丝电阻RL，因为电源电压为12V（已求得），可以计算此时电路中的电流I’,再根据欧姆定律推导式求出此时灯两端电压为U’L;

④灯消耗的功率就为P=U’LI’

解：

（1）当开关

都闭合时，P在a端，灯泡L与变阻器

并联，灯正常发光

通过

的电流：

因为灯L与变阻器

直接并联到电源两端，所以：

变阻器最大值：

（2）当开关S闭合，

断开，滑片P滑到

的b端时，灯L与

串联。

灯的电阻：

串联后总电阻：

电路中的实际电流：

，灯两端电压U’=IRL＝0.3A×

16Ω＝4.8V

灯的实际功率：

或

例2：

在如图6所示的电路中，电源电压和灯泡电阻不变，电阻R1=12Ω，灯L标有“6V12W”的字样，电流表量程为0～3A，电压表量程为0～15V，滑动变阻器R2上标有“2.5A”字样。

（1）只闭合S1，电流表的示数为0.6A，求电源电压；

（2）当闭合S1、S2和S3，并将滑片P移到b端时，电流表的示数为1.2A，求滑动变阻器R2的最大阻值；

（3）只闭合S2时，求电路总功率的最大值。

（1）①只闭合S1时，灯L与R1串联，电流表测此电路电流，电压表测R1两端电压。

②求电源电压即求出此时灯L和R1两端总电压，只要知道灯L的电阻和R1电阻值，即可根据U=IR计算它们的总电压即电源电压。

③R1阻值已知，灯丝电阻可由灯的铭牌求出。

（2）①当闭合S1、S2和S3，并将滑片P移到b端时,灯L被短路，R1与R2并联,R2全部接入电路，电流表测干路电流，电压表测电源电压。

②求R2阻值，需知道R2两端电压和通过的电流。

③电源电压已求得，则变阻器两端电压等于电源电压，R1阻值已知，可求此时通过R1的电流，根据给出的总电流和并联电路特点，求出通过R2的电流。

（3）①只闭合S2时，灯L与R2串联，电流表测此时电路中电流，电压表测R2两端电压。

②求最大功率，就是要考虑在电流表、电压表和滑动变阻器安全的前提下，根据电路中的最大电流和最高电压来计算功率。

③由于电源电压为9V，不超过电压表0～15V量程，所以电压表安全，考虑电流值时，要综合分析灯和变阻器允许通过的电流，从变阻器允许通过的电流是2.5A来看，即电路中的电流不允许超过2.5A，再从灯的铭牌来看，可计算出灯正常工作允许通过的电流是2A。

④所以此时电路中允许通过的最大电流是2A，电压是9V，因此电路消耗的最大功率是18W。

（1）只闭合S1时，灯L与R1串联，灯泡的电阻：

电源电压：

（2）当闭合

和

时，灯L短路，R1与R2并联,

通过R1的电流：

滑动变阻器的最大阻值：

（3）只闭合S2时，灯泡L与R2串联，

灯泡L的额定电流：

为保护灯泡，电流

为保护电流表，电流

为保护滑动变阻器，电流

由此可得电路中的最大电流

电压表量程0～15V，电源电压9V，9V＜15V，电压表始终是安全的。

电路总功率的最大值

以上采用分析和举例的方法，总结了初中物理电学部分四种典型习题的解题思路，目的在于引导教师和学生从解答这类试题的基本方法和步骤入手，总结应用推广这类习题的善于解题思路和技巧。

至于目前中考出现的紧密联系实际的试题，在分析清楚试题物理事实的基础上有效运用这些方法也可以解决此类问题。