九年级物理动态电路电路故障.docx
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九年级物理动态电路电路故障
初中物理电学总复习
(1)
一、复习目标:
1、会分析滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起电路中电学物理量的变化;2、会分析开关的断开或闭合引起电路中电学物理量的变化;3、会判断两种基本的电路故障(断路和短路)。
二、知识储备:
1、串联电路是分压电路,在串联电路中,电阻越大的,分的电压越(多或少);并联电路是分流电路,在并联电路中,电阻越大的分的电流越(多或少)。
2、在串联电路中,当只有其中一个电阻的阻值变大时,它的总电阻将变(大或小);在并联电路中,当只有其中一个电阻的阻值变大时,它的总电阻将变(大或小)。
3、有公式I=U/R得,当电压不变时,电阻越大,电流就越(大或小);有公式U=IR得,通过电阻的电流越大,它两端的电压也越(大或小);
4、是断路;短路。
5、电流表的特点是电阻很(大或小),通常相当于,电压表的特点是电阻很(大或小),通常相当于。
三、典型例题动态电路部分
第一种类型:
滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起电路中电学物理量的变化
(一).串联电路中滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起的变化
例一、如图1,是典型的伏安法测电阻的实验电路图,当滑片P向右移动时,请你判断A表和V表的变化。
分析;先确定电路,再看电阻的变化,再根据欧姆定律判断电流的变化,最后根据欧姆定律的变形公式判断电压的变化。
图3
图2
图1
图4
针对练习
(1)、如图2,当滑片P向左移动时,A表和V表将如何变化。
(2)、如图3,当滑片P向左移动时,A表和V表将如何变化
(3)、在如图4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。
(4)、在如图5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()
图7
图6
图5
(A)电压表示数变大,灯变暗。
(B)电压表示数变小,灯变亮。
(C)电流表示数变小,灯变亮。
(D)电流表示数不变,灯变暗。
图8
(二)、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
例二、如图6,当滑片P向右移动时,A1表、A2表和V表将如何变化?
分析:
先确定电路,然后看准每个电表分别测的谁的电压和电流值,再根据欧姆定律判断变化,欧姆定律无法判断的再用电路的电流、电压、和电阻的关系判断。
针对练习(5)、如图7,当滑片P向右移动时,A1表、A2表和V表将如何变化?
第二种类型:
开关的断开或闭合引起电路中电学物理量的变化
(三)、串联电路中开关的断开或闭合引起的变化
例三、在如图8所示的电路中,将开关K闭合,则电流表的示数
图9
将______,电压表的示数将________(均填“变大”、“变小”或
“不变”)。
分析:
先看好开关断开和闭合是分别是什么电路,最好画出等效电路,
然后根据欧姆定律判断。
针对练习
(6)、在如图9所示的电路中,当开关K断开时,电阻R1与
R2是________联连接的。
开关K闭合时,电压表的示数
图10
将________(选填“变小”、“不变”或“变大”)。
(二)、并联电路中开关的断开或闭合引起的变化
例四、在图10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”)。
图11
针对练习
(7)、在图11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”)。
电路故障部分
一、断路的判断
1、如果电路中用电器不工作(常是灯不亮),且电路中无电流,则电路断路。
2、具体到那一部分断路,有两种判断方式:
①把电压表分别和各处并联,则有示数且比较大(常表述为等于电源电压)处断路(电源除外);
图15
②把电流表分别与各部分并联,如其他部分能正常工作,则当时与电流表并联的部分断开了。
例五、、在图15所示的电路中,电源电压不变。
闭合开关K,电路正常工作。
一段时间后,发现其中一个电压表示数变大,则()
(A)灯L可能变亮。
(B)灯L亮度可能不变。
图12
(C)电阻R可能断路。
(D)电阻R可能短路。
二、短路的判断
1、串联电路或者串联部分中一部分用电器不能正常工作,其他部分用电器能正常工作,则不能正常工作的部分短路。
图13
2、把电压表分别和各部分并联,导线部分的电压为零表示导线正常,如某一用电器两端的电压为零,则此用电器短路。
例六、在图12中,当开关K闭合后,两只小灯泡发光,电压表示数为4V。
过了2min,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:
_____________________。
分析;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.小灯泡L2短路;3.小灯泡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:
小灯泡L2短路;小灯泡L1断路。
针对练习
(8)、在如图13所示的电路中,电源电压等于6V,合上开关后
电压表示数为6V。
经分析得出,电路中可能发生
的情况是:
______________________________。
图14
(9)、在如图14所示的电路中,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,则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。
图16
(10)、在图16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。
四、检测练习
1.图17中,A、B、C、D是滑动变阻器的四个接线柱。
若将A、C分别与图中电路的导线头M、N相连接,闭合开关后,当滑动片P向右移动时,电流表的示数将______(填“变大”、“不变”或“变小”);若将D与N相连接,接线柱______与M相连接,则闭合开关后,滑动片P向左移动时,电压表的示数增大。
图19
图18
图17
2.在如图18所示的电路图中,当开关K闭合时()
A.整个电路发生短路。
B.电流表示数变小。
C.电流表示数不变化。
D.电流表示数变大。
图20
在图19所示的电路中,当开关K闭合时,灯L1、L2均不亮。
某同学用一根导线去查找电路的故障。
他将导线先并接在灯L1两端时发现灯L2亮,灯L1不亮,然后并接在灯L2两端时发现两灯均不亮。
由此可以判断()
(A)灯L1断路。
(B)灯L1短路。
(C)灯L2断路。
(D)灯L2短路。
3.
图22
图21
如图20所示,电阻R1的阻值为20欧,R2为40欧,当开关K断开时,电流表A的示数为0.1A,则电源电压为______V。
若开关K闭合时,电流表A的示数为______A。
4.在图21所示的电路中,电源电压为6V。
当开关K闭合时,只有一只灯泡发光,且电压表V的示数为6V。
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。
5.如图22所示,当滑片P向右移动时()
(A)电流表A示数不变,电压表V示数不变。
(B)电流表A示数不变,电压表V示数变大。
(C)电流表A示数变小,电压表V示数变大。
(D)电流表A示数变小,电压表V示数不变。
6.如图23所示,闭合开关K,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,电流表A的示数将________(选填“变小”、“不变”或“变大”)。
图乙
图24
图23
图甲
8.如图24所示电路中,电源电压保持不变,R为定值电阻,当开关闭合时,标有“6V,3W”的小灯泡L刚好正常发光;若保持R不变,将L换成另一只标有“6V,2W”的小灯泡,闭合开关后,小灯泡消耗的实际功率为()
A、大于2WB、等于2WC、小于2WD、无法确定
9.小明按如图甲所示的电路进行实验,当开关闭合后,V1和V2的指针位置完全一样,如图乙所示,造成这一现象的原因是A.可能L1开路B.可能L2短路C.可能V1和V2所选量程不相同,L1短路D.可能V1和V2所选量程不相同,电路各处完好
L2
10、如图4是小文同学研究串联电路中电流、电压特点的实物连接图,当开关闭合时,灯L1亮,灯L2不亮,电流表和电压表均有读数.则故障原因可能是A.L1断路B.L1短路C.L2断路D.L2短路
11、如图所示,将两只额定电压相同的灯泡L1、L2串联在电路中,闭合开关S后,发现L1亮,L2不亮。
对此有下列几种猜想,其中可能的是
①L2灯丝断了,灯座未短路②灯泡L2的电阻太小③灯泡L2两端电压较大
④通过灯泡L1、L2电流不等⑤灯泡L2的灯座被短路⑥灯泡L1、L2的额定功率不同
S
A.①B.①③⑥C.③④D.②⑤⑥
11题
12、在生活中不难发现,晚上7-9点,使用用电器增多,家中的电灯要暗些,到了夜间11点以后,使用的用电器减少,电灯又会变得亮一些。
现有电池组一个、用来表示家用电器的小灯泡两只、用来表示输电线的电阻的1Ω电阻一个、开关1只、导线若干,设计一个能够模拟上述变化过程的电路,要求画出电路图,并说明上述过程。
参考答案:
一、典型练习例一、A变小V变小
(1)、A不变V变小
(2)、A变大V不变(3)、B(4)、A例二、A1不变A2变小V不变(5)、A1变小A2变小V不变例三、变大变大(6)、串变小
例四、并不变变小(7)、并变小变小(8)、C(9)、C
(10)、B
二、专题练习1、变小B2、D3、A4、6V05、A6、A7、不变8、A
9、D10、D11、D12、略
注:
在动态电路部分应精选例题,总结方法;在故障分析部分应再进一步分题目类型加例
初中物理电学总复习
(2)
1.如图所示,闭合开关S,滑动变阻器取四个不同阻值时,可以得出电流表和电压表的四组对应的值.这四组对应的值在图乙的U-I坐标中分别用a、b、c、d四个点表示(坐标原点表示的电压值和电流值均为零).由这四个点做出的U-I图象为一条直线,延长直线交纵轴(U轴)于E点,交横轴(I轴)于F点,若电源电压为U0,定值电阻的阻值为R0.据此分析:
(1)E点表示的电流表,电压表的示数各为多少?
此时电路处于什么状态?
(2)F点表示的电压表,电流表的示数各为多少?
此时电路处于什么状态?
2.如图所示,R2=2Ω,某同学在实验中记录了三只电表的示数,
但没有记录单位,记下的一组数据是3、2.5和1.5,请根据电路图和记录的数据,确定实验中所用的电源电压是V,电阻R1的阻值是Ω.
3.如图所示的电路中,电源电压U=4.5V,且保持不变,电阻R1=5Ω,变阻器R2的最大阻值为20Ω,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~3V.为保护电表,变阻器接入电路的阻值范围是( )
A.2.5Ω~10ΩB.0Ω~20Ω
C.2.5Ω~20ΩD.0Ω~10Ω
4.如图所示,滑动变阻器的最大阻值R为定值电阻R0的3倍.当将滑动变阻器的滑片由最大值位置调到中点位置时(设电源电压不变)
A.R0中的电流为原来的8/5
B.R0中的电流为原来的8/3
C.变阻器两端的电压为原来的5/4
D.变阻器两端的电压为原来的8/9
图6
5.如图所示的电路中,电源电压为3V,L1上标有“6V,3W”,L2上标有“3V,3W”,滑动变阻器上标有“10Ω,1.5A”.要使L2正常发光,则应使S1、S2分别处于,同时将滑动变阻器的滑片调到端,此时电路消耗的总功率是W;当S1断开、S2接b时,为使电路消耗的总功率不超过0.5W,滑动变阻器的阻值变化范围是,电压表的示数变化范围是.
6.(昌平)如图6所示电路,电源电压不变,灯泡L标有“6V3W”字样,当S1、S2都断开,滑片P从b端滑到某一位置C时,滑动变阻器R的电阻减小6Ω,电流表示数变化了0.1A,灯泡恰好正常发光;保持滑片P的位置不变,闭合S1、S2,电流表示数又变化了1.5A,则下列说法正确的是()
A.电源电压12V
B.灯泡的电阻10Ω
C.滑动变阻器的最大电阻12Ω
D.当S1、S2都闭合时,调节滑片P,电路消耗总功率的最小植为20W
7.如图所示,四个相同的容器中装有质量和初温都相同的水,每个容器中放入同种材料绕制的电热丝一根,其电阻关系为Ra=Rc,Rb=Rd,且Ra<Rb,接在电压相同的电源上,若同时通电,经过一段时间后,这四个容器中水温从高到低的排列顺序为( )
A.a,b,c,dB.d,c,b,aC.b,a,c,dD.c,d,b,a
8.一家用电热煮水器有甲、乙两根电阻丝,甲通电6min或乙通电4min都可将同一壶水烧开,在不考虑热损失的情况下,将甲、乙分别串联起来接在同一电源上,烧开同一壶水所需的时间为min,甲、乙并联起来使用,烧开同一壶水所需的时间是min.
9.在如图所示电路中,R2=120Ω,小灯泡L标有“6V3W”字样,滑动变阻器R1的最大阻值为80Ω.(1)当开关S1、S2都断开时,调节滑动变阻器使小灯泡正常发光,这时滑动变阻器连入电路的阻值为16Ω.求:
①小灯泡的电阻②电压表的示数
(2)当开关S1、S2都闭合时,说明电路连接情况,并求电路消耗的最小电功率
10.某灯泡上所标“3V”清晰可见,其他数据不清,某同学利用如下器材测该小灯泡的额定功率:
电源、电压表、电流表,滑动变阻器,开关各一个、导线若干,该同学连好电路闭合开关后,发现电压表的示数为2V,电流表的示数为0.2A,之后该同学移动滑动变阻器的滑片使该灯泡正常发光,此时滑片正好处于滑动变阻器的正中央,求:
(1)滑动变阻器的最大阻值
(2)灯泡的额定功率(3)电源电压(电源电压不变)
11.(朝阳)定值电阻R1、R2和滑动变阻器R3接入如图21电路中,电源电压不变。
当开关S1闭合,S2断开,R3滑片P位于a点时,电压表V1和V2的示数之比U1∶U2=2∶1,电流表的示数I1=1A;R3滑片P位于b端时,电压表V1和V2的示数之比U1/∶U2/=2∶5。
当开关S1断开,S2闭合,两个电压表V1和V2的示数之比U1//∶U2//=3∶1。
通过开关的闭合与断开及调节滑动变阻器的滑片,使电路消耗的功率最小为4.5W。
图21
求:
⑴电源电压;
⑵定值电阻R1、R2的阻值;
⑶滑动变阻器的最大阻值。
(6分)
12.(朝阳)有三个额定电流相同的小灯泡,额定电压分别为1.5V、2.5V和3.8V。
把它们接入图19所示电路中。
当只闭合开关S1,调节滑动变阻器的滑片P至a点时,接入电路的灯泡正常发光,滑动变阻器的功率为Pa,电压表的示数是Ua;当闭合开关S2和S3,打开开关S1,调节滑动变阻器的滑片P至b点时,接入电路的灯泡正常发光,滑动变阻器的功率为Pb,电压表的示数是Ub=6.5V;当闭合开关S2,打开开关S1和S3,调节滑动变阻器的滑片P至c点时,接入电路的灯泡也正常发光,滑动变阻器的功率为Pc,电压表的示数是Uc=5.0V。
若电源电压保持不变,灯丝电阻不随温度改变,且Ua<Ub。
图19
求:
⑴灯泡L1、L2和L3的额定电压
⑵电源电压
⑶Pa∶Pb∶Pc(6分)
13.如图所示的电路中,电源电压U=4.5V,且保持不变,电阻R1=5Ω,变阻器R2的最大阻值为20Ω,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~3V.为保护电表,变阻器接入电路的阻值范围是( )
A.2.5Ω~10ΩB.0Ω~20Ω
C.2.5Ω~20ΩD.0Ω~10Ω
14.如图所示,滑动变阻器的最大阻值R为定值电阻R0的3倍.当将滑动变阻器的滑片由最大值位置调到中点位置时(设电源电压不变)
A.R0中的电流为原来的8/5
B.R0中的电流为原来的8/3
C.变阻器两端的电压为原来的5/4
D.变阻器两端的电压为原来的8/9
图6
15.如图所示的电路中,电源电压为3V,L1上标有“6V,3W”,L2上标有“3V,3W”,滑动变阻器上标有“10Ω,1.5A”.要使L2正常发光,则应使S1、S2分别处于,同时将滑动变阻器的滑片调到端,此时电路消耗的总功率是W;当S1断开、S2接b时,为使电路消耗的总功率不超过0.5W,滑动变阻器的阻值变化范围是,电压表的示数变化范围是.
16.(昌平)如图6所示电路,电源电压不变,灯泡L标有“6V3W”字样,当S1、S2都断开,滑片P从b端滑到某一位置C时,滑动变阻器R的电阻减小6Ω,电流表示数变化了0.1A,灯泡恰好正常发光;保持滑片P的位置不变,闭合S1、S2,电流表示数又变化了1.5A,则下列说法正确的是()
A.电源电压12V
B.灯泡的电阻10Ω
C.滑动变阻器的最大电阻12Ω
D.当S1、S2都闭合时,调节滑片P,电路消耗总功率的最小植为20W
17.一家用电热煮水器有甲、乙两根电阻丝,甲通电6min或乙通电4min都可将同一壶水烧开,在不考虑热损失的情况下,将甲、乙分别串联起来接在同一电源上,烧开同一壶水所需的时间为min,甲、乙并联起来使用,烧开同一壶水所需的时间是min.
18.在如图所示电路中,R2=120Ω,小灯泡L标有“6V3W”字样,滑动变阻器R1的最大阻值为80Ω.(1)当开关S1、S2都断开时,调节滑动变阻器使小灯泡正常发光,这时滑动变阻器连入电路的阻值为16Ω.求:
①小灯泡的电阻②电压表的示数(2)当开关S1、S2都闭合时,说明电路连接情况,并求电路消耗的最小电功率
19.某灯泡上所标“3V”清晰可见,其他数据不清,某同学利用如下器材测该小灯泡的额定功率:
电源、电压表、电流表,滑动变阻器,开关各一个、导线若干,该同学连好电路闭合开关后,发现电压表的示数为2V,电流表的示数为0.2A,之后该同学移动滑动变阻器的滑片使该灯泡正常发光,此时滑片正好处于滑动变阻器的正中央,求:
(1)滑动变阻器的最大阻值
(2)灯泡的额定功率(3)电源电压(电源电压不变)
图21
20.(朝阳)定值电阻R1、R2和滑动变阻器R3接入如图21电路中,电源电压不变。
当开关S1闭合,S2断开,R3滑片P位于a点时,电压表V1和V2的示数之比U1∶U2=2∶1,电流表的示数I1=1A;R3滑片P位于b端时,电压表V1和V2的示数之比U1/∶U2/=2∶5。
当开关S1断开,S2闭合,两个电压表V1和V2的示数之比U1//∶U2//=3∶1。
通过开关的闭合与断开及调节滑动变阻器的滑片,
使电路消耗的功率最小为4.5W。
求:
⑴电源电压;
⑵定值电阻R1、R2的阻值;
⑶滑动变阻器的最大阻值。
(6分)
例1.将灯L接到电压为U的电路上时,灯的电功率为25瓦,若将灯L与一个电阻R串联后仍接
在原电路上时,灯L消耗的电功率为16瓦,设灯丝电阻不变,则此电阻消耗的电功率是()
A.2瓦B.4瓦C.8瓦D.9瓦
[解析]
此题目为两种电路状态,即灯L直接接在电源两端,PL=25W,此状态可列出方程PL=U2/RL=25W,当灯L与电阻R串联后接到原电路中,灯L两端电压为U2,此状态可列出方程
,将此二方程求比:
,则U/UL=5/4,UL/UR=4/1,根据分压公式:
UL/UR=RL/R=4/1,在串联电路中,PL/PR=RL/R=4/1,则PR=4W。
正确答案为B。
例2.如图1所示的电路,电源电压保持不变,当开关S闭合时,电流表的示数是0.5
安。
开关断开后,电压表的示数是4伏,电阻R2的功率是0.2瓦。
则此时电流的示数是
安。
[解析]
此题目为两种电路状态,其一是当开关S闭合时,R2被局部短路,R1′直接接电源两端,电路中的电流为0.5安。
由此状态可到方程I1=U/R1=0.5A。
当开关S断开后,R1和R2串联为第二种电路状态,此时伏特表测得R1两端电压U1=4V。
电阻R2的功率P2为1.2瓦。
由第二种状态中电流相等,可列得方程:
I2=U1/R1和I2=P2/(U-U1),即4V/R1=1.2W/(U-4V)。
由第一、第二状态所列方程联立可解得R1=20Ω。
代入I2=U1/R1=4V/20Ω=0.2A。
正确答案为“0.2”。
例3将一盏灯接在电源电压不变的电路中使用时,它的电功率是40瓦。
如果将灯L跟电阻R串联后接到同一电源上,电阻R10秒内电流做了36焦耳的功,此时灯的功率是瓦。
(RL>R)
[解析]
此题目的电路状态为两个。
其一是灯L直接接到电源两端,则灯的功率为40W。
由此状态可列出方程PL=U2/RL=40W。
其二是灯L和R串联后再接入原电路,电阻R的功率为PR=WR/t=36J/10S=3.6W,则PR=I2R=(U/(R+RL))2·R=3.6W,由两种状态所列方程求比PL/PR=(R+RL)2/R·RL=40W/3.6W,可求得RL/R=9/1和RL/R=1/9(据题意舍)。
在串联电路中PL′/PR=RL/R=9/1,∴PL′=9PR=9×3.6W=32.4W。
正确答案为“32.4”。
例4.甲、乙灯泡串联接入电压一定的电路中,甲灯的功率为P甲,乙灯的功率为P乙;若把甲灯和乙灯并联接入同一电路中,则甲灯的功率为。
[解析]
当两灯串联接入电压一定的电路中,甲、乙两灯的功率分别为P甲、P乙,P甲=U2/R甲,
;甲、乙两灯并联在电路中,P甲′=U2/R甲。
所以
P甲′/P甲=U2/R甲÷U甲2/R甲=(U/U甲)2=
,∴
。
例5把额定电压是4.8伏的小灯泡和定值电阻R并联在某一电路中,灯泡正常发光,干路中的电流是1.2安。
若把它们串联在另一电路中,小灯泡的实际功率是它额定功率的
1/4,这时定值电阻R消耗的电功率是0.24瓦。
则小灯泡的额定功率是多少瓦?
[解析]
根据P=I2R
,∴
由并联电路
①
由串联电路电流相等
②
联立①②可解得:
I=0.4A,PL=U·I1=1.92W.
例6.如图3所示,R1=10欧,R2的最大电阻值为30欧,电源电压值为8伏,求变阻器R2连入电路的电阻为多大时,R2上消耗的电功率最大?
最大为多少?
[解析]
设R2连入电路中的电阻为Rx时,其消耗的电功率最大为P,根据P=I2R有:
P=I2Rx=(U/(Rx+R1))2·Rx,
,根据数学上方程
,有实数根时,△=b2-4ac≥0求解。
将上式整理为关于Rx的一元二次方程
,因为Rx存在且有正根,所以△=(20P-64)2-4×P×100P≥0,解不等式得P≥1.6瓦,所以R2消耗的最大电功率为1.6瓦,将P=1.6瓦代入原方程可以求得Rx=10Ω。
【同步练习】
1.如图4所示电路,电源电压8伏保持不变,电阻R1=20欧,
当开关S闭合后,电压表和的示数之比是1:
1,和的示数之比是5:
3,则下列判断正确的是()
A.R2