本章专题复习31 串联电路单故障分析判断解析版.docx
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本章专题复习31串联电路单故障分析判断解析版
本章专题复习三电路故障分析判断
01串联电路单故障分析判断
【知识梳理】
一、串联电路故障
1．串联电路发生的故障在大多情况下，都是用电器（小灯或电阻）出现了短路和断路。
短路实际上就是它的电阻减小变为零（相当于一条导线）；断路就是该处电阻变为无穷大（相当于断开的电键），以至该处无电流。
2．在分析时，电流表的电阻可以认为为零（即把它当作一条导线处理）；电压表的电阻可以认为为无穷大（即把它当作断路处理）。
3．利用欧姆定律和串、并联电路规律分析，电源电压可以认为是不变的。
二、串联电路中的单故障
1．串联电路的单故障：
如下图所示，小灯与电阻串联，发生单故障时（即“一好一坏”）有四种情况：
R断路；R短路；L断路；L短路。
2．根据电路元件发生的故障，会分析判断电表示数的变化情况。
电路发生故障时，电路中的电流或电压可能发生变化，用电器的工作状态也可能发生变化，因此我们要会分析判断电流表、电压表示数的变化情况（如变大、变小或不变）或小灯的亮灭情况。
【基础训练题1】如图1所示，电源电压为6伏，电阻R=5欧，灯泡的电阻RL=10欧，①闭合电键后电路正常工作，请把电流表、电压表的示数填入下表；②过一段时间，电路出现故障，R1或R2有一个出现故障，请你把电流表、电压表的示数填入下表中；③判断小灯的发光情况。
序号
故障情况
电流表示数
电压表示数
灯发光情况
1
无
2
L短路
3
L断路
4
R短路
5
R断路
【答案】见表：
序号
故障情况
电流表示数
电压表示数
灯发光情况
1
无
0.4
2
发光
2
L短路
1.2
6
发光
3
L断路
0
0
不发光
4
R短路
0.6
0
发光
5
R断路
0
6
不发光
【解析】①电路正常工作时，电流表A的示数为I=U/R=6伏/15欧=0.4安，电压表V的示数为
UR=IR=0.4安×5欧=2伏，小灯发光；
②当电灯L短路时，此时的电路等效于图1A，RL=0，电流表A的示数为：
I=U/R=6伏/5欧=1.2安，电压表V的示数U=6伏，小灯发光；
③当电灯L断路时，此时的电路等效于图1B，电路断开，电流表A的示数为0，电压表V的示数为0，小灯不发光；
④当电阻R短路时，R=0（图1C），电流表A的示数为：
I=U/RL=6伏/10欧=0.6安；电压表被短路，示数为0，小灯发光。
⑤当电阻R断路时（图1D），电路中的电流为0，电压表与灯串联在电路中，因为电压表V自身的电阻很大，电源电压基本被电压表分掉，可以认为电压表的示数为6伏，小灯不发光。
【基础训练题2】如图2所示，电源电压不变，闭合电键后电路正常工作，一段时间后，过一会电路出现故障，R1或R2有一个出现故障，请你根据电表示数的变化情况，分析相应的故障：
序号
电流表示数
电压表示数
故障情况
1
变大
变大
2
变小
变小
3
变大
变小
4
变小
变大
【答案】
序号
电流表示数
电压表示数
故障情况
1
变大
变大
R2短路
2
变小
变小
R2断路
3
变大
变小
R1短路
4
变小
变大
R1断路
【解析】参见训练1。
【基础训练题3】如图3所示，电源电压为6伏，电阻R1=5欧，R2=10欧，闭合电键后电路正常工作，电流表的示数为________，电压表的示数为_______；过一会电路出现故障，R1或R2有一个出现故障，请你分析：
①当电阻R1短路时，电流表的示数为__________，电压表的示数为__________；可见：
电流表的示数________，电压表的示数_________（后两空均选填“变大”、“变小”或“不变”）。
②当电阻R1断路时，电流表的示数为__________，电压表的示数为__________；可见：
电流表的示数________，电压表的示数_________（后两空均选填“变大”、“变小”或“不变”）。
③当电阻R2短路时，电流表的示数为__________，电压表的示数为__________；可见：
电流表的示数________，电压表的示数_________（后两空均选填“变大”、“变小”或“不变”）。
④当电阻R2断路时，电流表的示数为__________，电压表的示数为__________；可见：
电流表的示数________，电压表的示数_________（后两空均选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】原来电路正常工作时，电流表A的示数为I=U/R=6伏/15欧=0.4安，电压表V的示数为U1=IR1=0.4安×5欧=2伏；
①当电阻R1短路时，R1=0（如图3A），电流表A的示数为：
I=U/R2=6伏/10欧=0.6安，电流表A的示数变大；电压表V的示数U1=IR1=0.6安×0欧=0伏，示数变小；
②当电阻R1断路时，电路中的电流为0，电流表A的示数变小；电压表V与R2串联在电路中（等效电路图如图3B所示），其示数为电源电压6伏，所以变大。
③当电阻R2短路时，R2=0（图3C），电流表A的示数为：
I=U/R1=6伏/5欧=1.2安，电流表A的示数变大；电压表V的示数U=6伏，示数变大。
④当电阻R2断路时，电路中的电流为0，电压表的示数也为0；所以电流表A的示数变小；电压表V的示数变小。
①观察电流表A的示数：
若电流表A有示数，一定是某一个用电器（R1或R2）发生短路，不可能两个同时短路（会造成电源短路）；若电流表A表无示数，是用电器发生断路：
R1断路或R2断路。
②观察电压表V的示数：
若电压表V有示数，往往是“内断外短”，即与电压表并联的用电器R1断路或外面的另一用电器R2短路；电压表V无示数，往往是“内短外断”，即与电压表并联的用电器R1短路或外面的另一用电器R2断路。
【基础训练题4】如图4所示，闭合电键后电路正常工作，过一会R1或R2有一个出现故障，请你分析：
①若电流表A与电压表的示数都变大，则发生的故障情况：
_____________________________。
②若电流表A与电压表的示数都变小，则发生的故障情况：
_____________________________。
③若电流表A的示数变大，电压表V的示数变小，则发生的故障情况：
__________________。
④若电流表A的示数变小，电压表V的示数变大，则发生的故障情况：
_________________。
⑤若电流表A与电压表V的示数一个变大，一个变小，则发生的故障情况：
_____________。
【答案】①R2短路。
②R2断路；③R1短路；④R1断路；⑤R1短路或R1断路。
【解析】①若电流表A与电压表的示数都变大，则电路一定发生短路，即R1短路或R2短路；排除R1短路（因为R1短路时，电压表的示数为0），所以是R2短路。
②若电流表A与电压表的示数都变小，则电路一定发生断路：
R2断路。
③若电流表A的示数变大，则电路一定发生短路，即R1短路或R2短路；由于电压表V的示数变小，一定是R1短路，把电压表也短路了。
④若电流表A的示数变小，电压表V的示数变大，则发生断路：
R1断路。
⑤若电流表A与电压表V的示数一个变大，一个变小，有两种情况：
若电流表的示数变大，电压表V的示数变小，则发生的故障情况：
R1短路；若电流表的示数变小大，电压表V的示数变大，则发生的故障情况：
R1断路。
【典型例题5】在图5所示的电路中，灯L或电阻R可能出现了故障，电键S闭合后，只有一个电表指针发生偏转，则：
①若灯L发光，可能是。
②若灯L不发光，可能是。
【答案】①电阻R短路；②电阻R断路。
【解析】因为只有一个电表指针发生偏转，可判断出是R出现故障，只有两种情况：
R断路或R短路；再根据灯的发光情况进一步缩小范围；①若灯L发光，可能是电阻R短路；②若灯L不发光，可能是R断路。
【典型例题6】在如图6所示的电路中，电源电压为4.5伏，若电路中仅有一处故障，且只发生在电阻R、灯L上。
电键S闭合前后，电压表指针的位置不变，且灯不亮，请根据相关信息写出电压表的示数及相应的故障：
。
【答案】电压表示数为4.5伏，灯短路或电阻断路；电压表示数为0伏，灯断路。
【解析】①电路中仅有一处故障，且只发生在电阻R、灯L上，最多有四种情况：
R断路；R短路；L断路；L短路；因为灯不亮，所以排除R短路，电路故障缩小为三种情况：
R断路；L断路；L短路；
②电键S闭合前后，电压表指针的位置不变，若电压表的示数始终为0，灯L断路；若电压表的示数始终为4.5伏，则灯L短路或电阻R断路。
【典型例题7】（2019年一模黄浦）在图7所示的电路中，电源电压保持不变。
闭合电键S，灯L亮，一段时间后，灯L熄灭。
若电路中只有一处故障，且发生在灯L或电阻R上。
现用一只完好的灯L’替换灯L，并根据观察到的现象判断故障。
请写出相关的判断依据及对应的故障。
【答案】若灯L’亮，则灯L可能短路、可能断路；若灯L’不亮，则电阻R断路。
【解析】①根据一段时间后，灯L熄灭，电路中只有一处故障，且发生在灯L或电阻R上，故障最多有四种情况：
L短路；L断路；R短路；R断路。
②因为灯L是熄灭的，所以排除R短路故障。
故障范围进一步缩小为三种情况：
L短路；L断路；R断路。
③现用一只完好的灯L’替换灯L，若灯L’亮，则灯L可能短路、可能断路；若灯L’不亮，则电阻R断路。
【典型例题8】（2018上海中考题）在图8所示的电路中，电源电压保持不变，电阻R1、R2的阻值相等。
电键
闭合后，电流表的示数为I0，电压表的示数为U0，电路正常工作。
一段时间后，观察到一个电表的示数变小，另一个电表的示数变大。
若电阻R1、R2中仅有一个出现故障，请根据相关信息写出两电表的示数及相对应的故障。
。
【答案】若电压表的示数为零，电流表的示数为2I0，则R1短路；若电流表的示数为零，电压表的示数为2U0，则R1断路。
【解析】这是一个串联电路，若电阻R1、R2中仅有一个出现故障，表明是单故障，即“一好一坏”，应该最多有四种情况：
R1短路；R1断路；R2短路；R2断路。
要逐一进行分析判断。
①根据一个电表的示数变小，另一个电表的示数变大可以判断：
电阻R2一定是好的。
因为若R2断路时，两个电表的示数都为零；R2短路时，两个电表的示数都变大且不为零，与题目给的条件矛盾，所以排除R2短路、R2断路这两种情况，故障一定出在R1上，应该是两种情况：
R1短路或R1断路。
②当R1短路时，电压表的示数变小，电流表的示数变大，符合要求；当R1断路时，电压表的示数变大，电流表的示数变小，也符合要求；所以电路故障为：
R1短路或R1断路。
③原来电路正常工作时，电键S闭合后，电流表的示数为I0，电压表的示数为U0，因为R1=R2=R0，所以两个电阻两端的电压相等，U2=U1=U0，则电源电压为2U0；电流表的示数为I0=U0/R0。
④若电压表的示数变小，电流表的示数变大，则R1短路；此时电压表的示数为零，电流表的示数为I=2U0/R0=2I0。
④若电压表的示数变大，电流表的示数变小，则R1断路；此时电压表的示数为电源电压2U0，电流表的示数为0。
电阻R2不能发生故障，若发生故障时，两个电表的示数都会同时变大或变小，与条件矛盾。
注意单故障有四种情况：
R1短路；R1断路；R2短路；R2断路。
要逐一进行分析判断排除。
【典型例题9】（2016上海中考题）在图3所示的电路中，电源电压保持不变，闭合电键S，发现只有两个电表的指针发生偏转，已知电阻R1、滑动变阻器R2中仅有一个出现了故障。
①电路中的故障可能是______________；
②接着，移动变阻器R2的滑片P，只观察到一个电表的示数发生了改变，则故障一定是__________。
【答案】①R1短路或R1断路；②R1短路。
【解析】①闭合电键S，发现只有两个电表的指针发生偏转，电压表V测量的是电源电压，指针一定发生偏转，则电压表V1与电流表A一个发生偏转，一个表的示数一定为0；则一定是电阻R1发生故障，因为若是变阻器R2发生故障，则电压表V1与电流表A会同时有示数（R2发生短路）或同时没有示数（R2发生断路），这都与题意矛盾，不存在；
②所以一定是R1短路或R1断路；R1短路时，电压表V与电流表A示数变大，电压表V1的示数不变为0；R1断路时，电压表V与V1的示数表大，电流表A的示数不变为0；
③移动变阻器R2的滑片P，只观察到一个电表的示数发生了改变，表明变阻器R2是好的，一定是R1发生短路，若是R1发生断路，则电流表A与电压表V1的示数都为0，且不会发生变化，与题意矛盾。
闭合电键S，电压表V测量的是电源电压，指针一定发生偏转。
【综合练习】
1．（2019上海中考题）在如图所示的电路中，电源电压为U0，且保持不变。
电键S闭合后，电路正常工作。
一段时间后，观察到一个电压表的示数变大，再串联一个电流表，观察到电流表的示数为0。
若电阻R1、R2中仅有一个出现故障，请根据相关信息写出电压表的示数及相对应的故障。
【答案】若V1示数为U0，V2示数为0，则R1断路；若V1示数为0，V2示数为U0，则R2断路。
【解析】本题考查电路故障的判断。
这是两个电阻串联电路，电流表接入后示数为0，所以电路故障为断路，是其中的一个电阻出现了断路，断路电阻两端电压为电源电压U0，没断路的电阻，因为电流为0，所以其两端电压为0。
2．（2017上海中考题）在图4所示的电路中，电源电压为U。
已知电路中仅有一处故障，且只发生在电阻R1、R2上，电键S闭合前后，电压表指针的位置不变。
请根据相关信息写出电压表的示数及相应的故障。
【答案】若电压表的示数为U，则R1短路或R2断路；若电压表的示数为零，则R1断路；
【解析】故障最多有四种情况：
R1短路；R1断路；R2短路；R2断路。
要逐一进行分析判断。
电键S闭合前后，电压表指针的位置不变。
应该有两种情况：
①若R1短路；则电键S闭合前后，电压表的示数始终为电源电压U，故R1可能短路；
②若R1断路；则电键S闭合前后，电压表的示数始终为0，故R1可能断路；
③若R2短路；则电键S闭合前，电压表的示数始终为U，当电键S闭合后，电压表的示数始终为0，电压表的示数变化，故R2不可能短路；
④若R2断路；则电键S闭合前，电压表的示数始终为电源电压U，不发生变化，故R2可能断路。
3．（2019年崇明二模）图4所示的电路中，电源电压不变。
闭合电键S，电路正常工作。
（故障只发生在L或R上）
①若过了一会儿，灯L熄灭，两个电表中只有一个电表的示数变小，则故障是；
②若过了一会儿，灯L熄灭，两个电表的示数同时变小，则故障是。
【答案】
（1）一定R断路；
（2）一定L断路。
【解析】这是一串联电路，电键S闭合后，电路正常工作，电压表测量电阻R两端的电压，小于电源电压，电流表测量电路中的电流，示数为I=U/（R1+R2）。
①若过了一会儿，灯L熄灭，两个电表中只有一个电表的示数变小，灯一定是好的，一定是R断路，因为R短路时，灯会发光；
②若过了一会儿，灯L熄灭，两个电表的示数同时变小，则故障一定是L断路。
4．（2019年虹口二模）在图4所示的电路中，电源电压为U。
闭合开关S，发现至少有一个电表的示数为零。
向右移动滑动变阻器的滑片P，观察到三个电表的示数均不变。
已知电阻R1、滑动变阻器R2中仅有一个出现了故障。
请写出两个电压表的示数及对应的故障。
【答案】电压表V1和V示数均为U，R1断路；电压表V1示数为0，V示数为U，R2断路。
【解析】①这是一串联电路，闭合电键S，电压表V测量电源电压，指针一定发生偏转，示数为U；
②闭合电键S，发现至少有一个电表的示数为零，则V1与A一个表的示数为0或两个表的示数都为0，初步判断故障是：
R1短路；R1断路；R2断路。
排除R2短路。
③当向右移动滑动变阻器的滑片P，观察到三个电表的示数均不变，排除R1短路；应该是R1断路或R2断路。
若R1断路，电流表A的示数为0，电压表V1和V示数均为U；若R2断路，电压表V1示数为0，V示数为U。
闭合开关S，发现至少有一个电表的示数为零，可以理解为两个或三个电表的示数为零，本题电压表V测量电源电压，指针一定发生偏转，示数不会为零。
5．（2019年黄浦二模）在图3所示的电路中，电源电压保持U0不变。
闭合电键S，电路正常工作，一段时间后，灯熄灭，若电路中只有电阻R或灯L中的一个出现断路故障，请根据相关信息写出电表的示数及相对应的故障。
【答案】若电流表示数为0，电压表示数为U0，则灯L断路；若电流表示数为0，电压表示数为0，则电阻R断路。
【解析】这是一串联电路，灯L断路时，电流表示数为0，电压表示数为U0；电阻R断路时，电流表示数为0，电压表示数为0。
6．（2019年金山二模）在图5所示的电路中，电源电压为U不变。
闭合电键S后，观察到有一个电表的示数增大。
若电路中仅有一处故障，且只发生在电阻R1、R2上。
现将电流表A与电阻R1位置互换，观察一个电表的示数即可检测出故障情况。
请根据上述信息写出这个电表的示数及相对应的故障。
【答案】电压表示数为0，则R1断路；电压表示数为U，则R2断路。
【解析】①这是一串联电路，闭合电键S后，电压表测量电源电压，一定变大，是电流表的示数为0，所以故障为：
R1断路或R2断路；
②现将电流表A与电阻R1位置互换后，电压表并联在R2两端，若R1断路，则电压表示数为0，若R2断路，则电压表示数为U。
7．（2019年静安二模）在图6所示的电路中，电源电压保持不变，电路中电阻R1或滑动变阻器R2处出现了故障。
在闭合电键S后，根据电流表的示数，现有（a）、（b）两种方法可判断故障：
（a）直接将一根完好的导线接入电路的AB或CD两点间，再次观察电流表的示数。
（b）移动变阻器R2的滑片P，再次观察电流表的示数。
①若闭合电键S电流表的示数不为零，则可用方法；若闭合电键S电流表的示数为零，则可用方法。
（均选填序号）
②若确定使用方法（b）则简述方法中“再次观察电流表的示数”的电流表示数情况及相应的故障情况：
。
【答案】①b；a；②移动变阻器的滑片，电流表A的示数发生变化，电阻R1短路；电流表A的示数不发生变化，变阻器R2短路。
【解析】①这是一串联电路，电路中电阻R1或滑动变阻器R2处出现了故障，共有四种情况：
R1短路；R1断路；R2短路；R2断路。
②若闭合电键S电流表的示数不为零，是发生了短路，不能用导线接入电路的AB或CD两点间，因为可能发生电源短路；故只能移动变阻器R2的滑片P，再次观察电流表的示数：
若电流表的示数不变，是R2短路；若电流表的示数变化，是R1短路；
③若闭合电键S电流表的示数为零，是发生断路，R1断路或R2断路。
则可直接将一根完好的导线接入电路的AB或CD两点间，再次观察电流表的示数即可判断。
如将一根完好的导线接入电路的AB间，电流表有示数，则R1断路；无示数，则R2断路。
将一根完好的导线接入串联电路的AB或CD两点间时，用电器不能发生短路，否则的话可能会使电源发生短路。
8．（2019年闵行二模）在如图4所示的电路中，电源电压保持不变，开关S处于闭合状态，小灯L不发光，电路中只有一个电表有示数。
如果电路中只有一处故障且故障只可能发生在电阻R或小灯L上，则
⑴故障可能是。
⑵请任选一种故障，对开关S由闭合到断开时两电表示数的变化情况作出判断。
【答案】
（1）L短路或L断路；
（2）L短路、变小、变大（或L断路、不变、不变）。
【解析】①这是一串联电路，电压表测量灯两端的电压。
开关S处于闭合状态，小灯L不发光，电路中只有一个电表有示数，则不可能是电阻R出现故障，因为若电阻R断路，电表的示数均为0，若电阻R短路，灯会发光；
所以一定是L短路或L断路；
②若L短路，开关S闭合时，电压表被短路，示数为0，电流表的示数为U/R；开关S由闭合到断开时，电压表的示数为电源电压，变大；电流表的示数为0，变小。
9．（2019年松江二模）在图6所示的电路中，电源电压为U保持不变，电阻R1、R2阻值均为R0。
开关S从断开到闭合，电压表的示数不变，若电阻R1、R2中仅有一个出现故障，请根据相关信息，写出开关闭合后两电表的示数及相对应的故障。
【答案】①V表示数为0,A表示数为0，R1断路；②V表示数为U，A表示数为U/R0，R1短路；③V表示数为U，A表示数为0，R2断路。
【解析】①故障最多有四种情况：
R1短路；R1断路；R2短路；R2断路。
若R2短路，则开关S从断开到闭合，电压表的示数会变化（被短路），所以排除R2短路。
②故障有三种情况：
R1短路；R1断路；R2断路。
③R1断路时，V表示数为0,A表示数为0；R1短路时，V表示数为U，A表示数为U/R0；R2断路时，V表示数为U，A表示数为0。
10．（2019年徐汇二模）在图3所示电路中，电源电压保持不变。
当电键S闭合后，电压表的示数始终为电源电压。
若电路中仅有一处故障，且只发生在电阻R或灯L上。
现有一个完好的电流表和一根完好的导线，能否只选择其中一个来判断原电路的故障，若能，请写出具体的判断方法及对应故障，若不能，请说明理由。
【答案】将电流表串联在电路中，若电流表有示数，则为灯L短路；若电流表无示数，则为电阻R断路。
（其它答案正确也可）
【解析】当电键S闭合后，电压表的示数始终为电源电压。
①故障不可能为灯L断路或电阻R短路，因为会使电压表的示数为0；
②所以故障为灯L短路或电阻R断路，将电流表串联在电路中，若电流表有示数，则为灯L短路；若电流表无示数，则为电阻R断路。
11．（2019年杨浦二模）在如图8所示的电路中，电源电压为U。
闭合电键S，发现电路有故障，且只有一处故障，发生在电阻R1、R2上。
现将电阻R1与电流表A位置互换，发现电表示数均不变。
请根据相关信息写出电表示数情况及对应的故障。
。
【答案】电压表无示数，电流表有示数，R1短路；电压表无示数，电流表无示数，R2断路。
【解析】①这是一串联电路，①故障最多有四种情况：
R1短路；R1断路；R2短路；R2断路。
②闭合电键S后，现将电阻R1与电流表A位置互换，发现电表示数均不变。
故障是R1短路或R2断路；
③R1短路，电压表无示数，电流表有示数；R2断路时，电压表无示数，电流表无示数。
12．（2019年长宁二模）如图7所示的电路，电源电压保持不变。
电键S1、S2处于断开状态，先闭合电键S1，小灯不发光。
若灯L、电阻R中仅有一个出现故障，请根据相关信息写出闭合电键S2前后，电流表示数的变化情况及相对应的故障。
示例：
电流表示数始终为零，电阻R断路。
（写出示例以外的两种情况）
①；②。
【答案】①电流表有示数且不变，灯L短路；②电流表示数变大，灯L断路。
【解析】小灯不发光，电阻R不会短路，所以电路故障为：
R断路；灯L断路；灯L短路。
①灯L短路时，闭合电键S2前后，电流表有示数且不变；
②灯L断路时，闭合电键S2前后，电流表示数变大。
13．（2019年浦东新区二模）在如图6所示的电路中，电源电压保持不变，乙电阻的阻值是甲的2倍。
电键S闭合后电路正常工作，电流表的
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