2024年中考物理一轮复习考点梳理学案 第27讲　电路故障与动态电路（含答案）

第27讲　电路故障与动态电路
命题分析　
广东省近五年中考物理命题分析
考点 2023 2022 2021 2020 2019
电路故障 ___ ___ ___ 省题17 省题7
动态电路 省题14、20 省题20 省题6、19、22 省题20、22 省题20
考点一　电路故障分析
1．根据灯泡亮暗判断电路故障
类型 串联电路 并联电路
电路图
L1发光，L2不发光 L2短路 L2断路
L1发光，L2发光较暗 L2实际功率太小 L2实际功率太小
L1、L2都不发光 L1断路、L2断路或L1和L2均断(或短)路 L1短路、L2短路或L1和L2均短(或断)路
2．根据电表示数判断电路故障的一般步骤如下(电表无故障连接正常)：先看电流表，再看电压表
电流表示数 存在故障 电压表示数 存在故障
无示数 断路 无示数 与电压表并联部分以外的电路断路
有示数 与电压表并联部分的电路断路
有示数 短路 无示数 与电压表并联部分的电路短路
有示数 与电压表并联部分以外的电路短路
(1)在串联电路中，如果两个灯都不亮，则一定是断路故障。(　×　)
(2)在并联电路中，如果两个灯中一个灯不亮，可能是短路故障。(　×　)
(3)在串联电路中，电流表有示数，小灯泡不亮，则小灯泡发生短路故障。(　√　)
(4)连接电路时，连接完最后一根导线，灯泡立即发光，则连接电路时，开关未断开。(　√　)
(5)滑动变阻器的滑片滑动时，电表示数及灯泡的亮度无变化，原因是滑动变阻器连接没有遵循“一上一下”的接线原则。(　√　)
例1　(核心基础题)测量小灯泡电功率的实验电路连接如图所示，电源为两节干电池。假设电源、开关和导线均完好，且电路只有一处故障，则：
(1)闭合开关，移动滑片，小灯泡不亮，电压表无示数，电流表有示数，电路故障可能是________________________________________________________________________。
(2)闭合开关，移动滑片，小灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数且接近电源电压，电路故障可能是_______________________________________________________________。
(3)闭合开关，移动滑片，小灯泡发光，电流表有示数，电压表始终无示数，电路故障可能是________________________________________________________________________。
(4)闭合开关，移动滑片，小灯泡不亮，电压表、电流表均无示数，电路故障可能是________________________________________________________________________。
(5)闭合开关，小灯泡发光较暗，移动滑片，电流表、电压表有示数且示数不变，小灯泡亮度不变，电路故障可能是__________________________________________________________。
(6)闭合开关，过了一段时间，小灯泡突然变亮，电流表、电压表示数均变大，电路故障可能是________________________________________________________________________。
答案　(1)小灯泡短路　(2)小灯泡断路　(3)电压表断路　(4)滑动变阻器断路(或电流表断路)　(5)滑动变阻器接了下面两个接线柱　(6)滑动变阻器短路
例2　(并联电路模型)如图所示，电源电压一定，灯L1、L2完全相同，闭合开关S，两灯正常发光，三个电表均有示数，则：
(1)当两电流表示数突然变得相同且均不为0时，出现的故障可能是_____________________。
(2)当电流表A2示数变为0，电压表示数不变时，出现的故障可能是____________________。
(3)一段时间后，两灯突然熄灭，电表示数均变为0，出现的故障可能是___________________。
(4)一段时间后，仅一灯突然熄灭，出现的故障可能是该灯___________________________(选填“短路”或“断路”)。
答案　(1)L1断路　(2)L2断路　(3)开关或电流表A1断路　(4)断路
考点二　动态电路分析
动态电路分析思路：
1．开关通断型
2．滑片移动型
(1)串联电路：先电流后电压，先整体后部分。
(2)并联电路：先电压后电流，先支路后干路。
3．敏感电阻型
敏感电阻是阻值会随环境温度、湿度、光照、气体浓度、磁场或压力等因素的变化而发生变化的元件，其实质是一个变阻器，可将其当作滑片移动型动态电路来进行分析。
例3　(2023·仙桃)某款电热杯有高、中、低三挡，简化电路如图所示，S1、S2不能同时闭合，R1的阻值为2.5 Ω。只闭合S3时，电路中的电流为2 A。水的比热容c＝4.2×103 J/(kg·℃)。下列说法正确的是(　　)
A．电源电压为10 V
B．只闭合S1、S3时，电热杯处于低温挡
C．只闭合S3时，电热杯工作1 min产生的热量为600 J
D．加热100 g水，水温由25 ℃升高到35 ℃，水吸收的热量为420 J
答案　C
解析　只闭合S3时，电路为R1的简单电路，电路中的电流为2 A，R1的阻值为2.5 Ω，根据欧姆定律可得电源电压U＝I1R1＝2 A×2.5 Ω＝5 V，故A错误；闭合S1、S3时，两电阻并联接入电路，并联电路总电阻小于任一分电阻，根据P＝可知电热杯消耗的功率最大，处于高温挡，故B错误；只闭合S3时，电热杯工作1 min产生的热量Q＝W＝UI1t＝5 V×2 A×60 s＝600 J，故C正确；加热100 g水，水温由25 ℃升高到35 ℃，水吸收的热量为Q′＝cm(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×100×10－3 kg×(35 ℃－25 ℃)＝4 200 J，故D错误。
例4　(2023·宁夏)如图是“测量小灯泡电阻”的实验电路图，当滑动变阻器的滑片P向左移动时，下列选项正确的是(　　)
A．电压表示数变小，电流表示数变大，灯丝的电阻变小
B．电压表示数变大，电流表示数变小，灯丝的电阻不变
C．电压表示数变大，电流表示数变大，灯丝的电阻变大
D．电压表示数变小，电流表示数变小，灯丝的电阻变大
答案　C
解析　由题图知，灯泡与滑动变阻器串联，电流表测电路电流，电压表测小灯泡两端电压；滑动变阻器的滑片P向左滑动，滑动变阻器接入电路的阻值变小，电路总电阻R变小，电源电压U不变，电路电流I＝变大，电流表示数变大；电路电流I变大，灯泡两端的电压变大，电压表示数变大；根据P＝ULI知小灯泡的实际功率变大，小灯泡亮，灯丝的温度升高，电阻变大。故C正确，A、B、D错误。
例5　(2023·金昌)学校科技小组设计了一个室内天然气泄漏检测仪，原理如图所示。其中R是检测天然气的电阻(气敏电阻)，天然气浓度增大时，R减小，R0为定值电阻，电源电压不变，闭合开关S，下列判断正确的是(　　)
A．显示仪一定是电流表
B．室内有天然气泄漏时，显示仪示数变小
C．室内有天然气泄漏时，电路消耗的电功率变小
D．若调低报警浓度，可将R0换成阻值大一点的电阻
答案　D
解析　由题图可知，两电阻串联，显示仪与定值电阻R0并联，为电压表，故A错误；室内有天然气泄漏时，天然气浓度增大，R减小，电路中的总电阻减小，由I＝可知，电路中的电流变大，由U＝IR可知，定值电阻R0两端的电压变大，即显示仪示数变大，故B错误；室内有天然气泄漏时，由B项分析知电路中的电流变大，根据P＝UI知电路消耗的电功率变大，故C错误；若调低报警浓度，由于浓度变小，则气敏电阻的阻值变大，根据串联电路电压的规律可知气敏电阻分压变大，定值电阻分压变小，要使电压表的示数不变，需要增大定值电阻R0的阻值，故D正确。
考点一　电路故障分析
1.某同学连接的电路图如图所示，对于实验过程中出现的现象及分析，若电路中只有一处故障，下列判断正确的是(　　)
A．闭合开关后，若只有灯泡L2发光，电压表示数为零，则L1短路
B．闭合开关后，若只有灯泡L1发光，电压表有示数，则L2断路
C．闭合开关后，两灯泡都不亮，电压表有示数，则灯泡L2断路
D．闭合开关后，两灯泡都不亮，电压表示数为零，则灯泡L2短路
答案　A
解析　根据电路图可知，两灯泡串联，电压表测量L1两端电压；开关闭合后，如果电压表示数为零，L1可能短路，此时灯泡L2发光，故A正确；开关闭合后，若只有灯泡L1发光，说明电路是通路状态，电压表有示数，说明L2被短路，故B错误；开关闭合后，若两灯泡都不亮，说明电路故障为断路，电压表有示数，说明电压表两接线柱与电源两极之间是通路，因此灯泡L1断路，故C错误；开关闭合后，若两灯泡都不亮，说明电路故障为断路，电压表示数为零，说明电压表两接线柱与电源两极之间里有断路，因此灯泡L2断路，故D错误。
2.(2023·常德)如图所示的电路，闭合开关后两灯均不发光且电流表、电压表示数均为零。现将两灯泡位置互换后再次闭合开关，电流表示数仍为零，电压表指针明显偏转。根据以上信息判断该电路故障可能为(　　)
A．L1断路、L2断路 B．L1断路、L2通路
C．L1通路、L2断路 D．L1短路、L2断路
答案　B
解析　由题图可知两只灯泡串联，电压表测量L2两端的电压；闭合开关，两只灯泡都不亮，电流表无示数，说明电路中有断路故障；电压表无示数，说明电压表两接线柱到电源的正负极之间有断路，即可能是灯L1断路，也可能是L1、L2同时断路；将L1、L2的位置对调，闭合开关，电流表无示数，说明电路中仍然有断路故障；电压表有示数，说明此时电压表两接线柱到电源的正负极之间是通路，所以灯L2、电流表、开关都是完好的，则故障是灯L1断路，故选B。
3.(2023·广州)小明按图示电路图正确连接电路，电阻R标有“5 Ω”，灯L标有“3.8 V0．3 A”。闭合开关S，L发光，电流表A和A1正常工作，示数均为0.24 A。小明认为出现上述现象的原因是R被短路。该说法是否正确？________；若正确，写出理由；若不正确，分析出现该实验现象的原因并写出分析过程。_____________________________________________。
答案　否　L发光，电流表A和A1正常工作，示数均为0.24 A，这说明干路中的电流与通过灯泡的电流是相同的，根据并联电路的电流规律可知，通过R的电流为0，所以故障是R断路
解析　根据题意可知，闭合开关S，该电路为并联电路，电流表A测量干路中的电流，电流表A1测量通过灯泡的电流；L发光，电流表A和A1正常工作，示数均为0.24 A，这说明干路中的电流与通过灯泡的电流是相同的，根据并联电路的电流规律可知，通过R的电流为0，所以该实验现象的原因不可能是R短路，若R短路，则电源会被短路，所以故障是R断路。
考点二　动态电路分析
4.(2023·广东)如图所示，标有“2.5 V　0.3 A”的灯泡L1和标有“6 V　0.15 A”的灯泡L2连接成________联电路，电源电压可调节。闭合开关S，使电源电压从0 V逐渐增加，先正常发光的灯泡是________，此时通过另一灯泡的电流是________ A。
答案　串　L2　0.15
解析　闭合开关S，使电源电压从0 V逐渐增加，电路中电阻一定，由I＝可知电路中的电流变大，由于灯L2的额定电流0.15 A小于L1的额定电流0.3 A，两个灯串联在电路中，电路中的电流先达到L2的额定电流，灯泡L2先正常发光，此时另一灯泡的电流也是0.15 A。
5.如图所示，电源电压保持不变，当开关S1闭合、开关S2由1掷到2时，下列说法正确的是(　　)
A．电流表示数变大，小灯泡亮度不变
B．电压表示数不变，小灯泡亮度变暗
C．电压表示数与电流表示数乘积变大
D．电压表示数与电流表示数比值变大
答案　D
解析　闭合S1，S2掷到1时，R1与小灯泡并联，电流表测总电流，电压表测电源电压；当S2由1掷到2时，R2短路，电路为小灯泡的简单电路，电流表测通过小灯泡的电流，电压表测电源电压，所以电压表示数不变；根据并联电路各支路互不影响可知，小灯泡仍正常发光，亮度不变，由并联电路电流的规律可知，电流表示数变小；因电压表示数不变，电流表示数变小，电压表示数与电流表示数乘积变小，电压表与电流表示数比值为电路总电阻，由并联变为串联可知电路总电阻变大，故选D。
6.(2023·无锡)用如图所示的电路测量额定电压为2.5 V的小灯泡L的额定功率，调节电阻箱R，使它接入电路的阻值为4 Ω，闭合开关S、S1，移动滑动变阻器的滑片P，使电压表示数为2.5 V，保持滑片P的位置不变，闭合开关S2，断开开关S1，此时电压表示数为1.6 V，断开开关S，调节电阻箱R，使它接入电路的阻值为14 Ω，闭合开关S，此时电压表示数为2.8 V。则小灯泡的额定功率为(　　)
A．1.0 W B．0.75 W C．0.625 W D．0.5 W
答案　C
解析　闭合开关S、S2，断开开关S1，滑动变阻器与电阻箱串联，电压表测电阻箱两端的电压，当电压表示数为1.6 V时，电路中的电流I＝＝＝0.4 A，
由串联电路的电压特点和欧姆定律可知，电源电压U＝UR＋U滑＝UR＋IR滑＝1.6 V＋0.4 A×R滑①
当电压表示数为2.8 V时，电路中的电流I′＝＝＝0.2 A，
电源电压U＝UR′＋U滑′＝UR′＋I′R滑＝2.8 V＋0.2 A×R滑②
由①②解得R滑＝6 Ω，U＝4 V；
闭合开关S、S1，滑动变阻器与灯泡串联，电压表测灯泡两端的电压，
由串联电路的电压特点可知，滑动变阻器两端的电压U滑″＝U－U额＝4 V－2.5 V＝1.5 V，
则灯泡的额定电流I额＝I″＝＝＝0.25 A，
灯泡的额定功率P额＝U额I额＝2.5 V×0.25 A＝0.625 W。
7.(2023·内江)计算机鼠标内装有自动控制传感器，其工作原理电路如图所示。物体M在导轨上左右移动时，可带动与之相连的滑动变阻器滑片P左右移动，通过电压表示数变化可反映出物体M移动的距离。当物体M向右移动时(　　)
A．电流表示数不变，电压表示数变小
B．电流表示数变大，电压表示数变大
C．电压表示数和电流表示数的比值变大
D．电压表示数和电流表示数的比值不变
答案　C
解析　由题图可知，电流表串联接入电路中，电压表测量R左边部分电阻两端的电压。当物体M向右移动时，电阻上的滑片右移，R接入电路的电阻不变，根据欧姆定律可知，电路中的电流不变，电流表示数不变；滑片左侧部分变长，左侧电阻变大，根据U＝IR可知，左侧两端的电压变大，电压表示数变大；电压表示数变大，电流表示数不变，电压表示数和电流表示数比值变大。故选C。
8.(2023·汕头一模)学习小组在探究串并联电路的实验中。
(1)小刚连接了如图甲所示电路，如果合上开关，电路所处的状态是________(选填“通”“断”或“短”)路。
(2)小刚想将电路全部拆散，重新连接，小强认为只需拆除一根导线________(选填“a”“b”“c”或“d”)就能成为串联电路。小强将多余的线拆除以后，闭合开关S时，L1、L2都不亮，用一段导线的两端接触A、B两点时，两灯都不亮；接触C、D两点时，两灯也不亮；接触E、F两点时，只有灯L1亮。对此下列判断中正确的是________。
A．灯L1断路 B．灯L2断路 C．开关S断路 D．灯L2短路
(3)小强认为，在小刚最初连接的电路中，如果只改动一根导线就能成为两灯并联的正确电路，请在图中把你要移接的导线上打上“×”号，并画出改动后的导线。
(4)小马和小程想比较并联电路中L1和L2中的电流的大小关系，他们的方案是：按照图乙所示的电路，只闭合S1测出L2中的电流I1，只闭合S2测出L1中的电流I2，比较I1和I2的大小。请你评估：他们的方案是________(选填“可行”或“不可行”)的，理由是__________。
答案　(1)短　(2)c　B　(3)如图所示　(4)不可行　电流表正负接线柱接反
解析　(1)根据电路图可知，当闭合开关时，电源两极直接用导线连接起来，造成了电源短路。
(2)根据电路图可知，拆除c这一根导线，电流从电源正极依次经过两个灯泡回到电源负极，因此两灯串联连接。
小强将多余的c导线拆除以后，闭合开关S时，小灯泡L1、L2都不亮，说明电路出现了断路；用一段导线的两端接触A、B两点时，两灯都不亮，说明开关完好；接触C、D两点时，两灯也不亮；接触E、F两点时，只有灯L1亮，说明灯L2断路，故B正确，A、C、D错误。
(3)使两灯成为并联的电路。从电源的正极出发，经开关分别流入两个灯泡，然后汇合流回电源的负极。如答图所示。
(4)按照题图乙所示的电路，只闭合S1时，如果能测出L2中的电流I1，则电流表下边的接线柱为负接线柱，上边为正接线柱；当只闭合S2测L1中的电流I2时，电流从负接线柱流入，即电流表的正负接线柱接反了，故他们的方案不可行。
9．(图象信息)(2023·汕头二模)阅读材料，回答问题。
酒精浓度检测仪
根据世界卫生组织的统计，大约50%～60%的交通事故与酒后驾驶有关。我国刑法规定，从2011年5月1日起，驾驶员醉酒后驾车要负刑事责任。目前，世界上大多数国家都采用呼气式酒精测试仪，对驾驶员进行现场检测。
酒精测试仪中装有酒精气体传感器。如图甲所示，是酒精测试仪的简化电路图，图中酒精气体传感器是一种气敏电阻R1，它的阻值随酒精气体浓度的变化而变化(如图乙所示)，从而引起电路中电流和电压的变化，R0为定值电阻，电源电压为9 V。
(1)喝过酒的人，距离很远就能闻到满身酒气，这________(选填“属于”或“不属于”)扩散现象。
(2)如图甲所示，闭合开关，当酒精气体浓度增大时，电路中的电流________，电压表的示数________。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
(3)如果要想把电压表改装成酒精测试仪显示器，需要进行校准，在不喝酒吹气的情况下，电压表示数为3 V，则R0的阻值为________ Ω，根据实际情况电压表应该选择的量程是________(选填“0～3 V”或“0～15 V”)。
答案　(1)属于　(2)变大　变大　(3)30　0～15 V
解析　(1)由于酒精分子在不停地做无规则运动，所以距离很远就能闻到满身酒气，这是扩散现象。
(2)由题图乙可知，气敏电阻R1的阻值随着酒精气体浓度的增大而减小；由题图甲可知，气敏电阻R1与R0串联，电压表测R0两端的电压；当酒精气体浓度增大时，气敏电阻的阻值减小，电路中的总电阻减小，由I＝可知，电路中的电流变大，由U0＝IR0可知电压表的示数变大。
(3)由题图乙可知，在不喝酒吹气的情况下(即酒精气体的浓度为0)，气敏电阻的阻值R1＝60 Ω，此时电压表的示数U0＝3 V，由串联电路的电压特点可得，气敏电阻两端的电压U1＝U－U0＝9 V－3 V＝6 V
则电路中的电流I＝I1＝＝＝0.1 A，
由欧姆定律可得，R0的阻值为R0＝＝＝30 Ω，
因电压表示数随着酒精气体浓度的增大而增大，则当喝酒吹气的情况下，电压表示数大于3 V，故根据实际情况电压表应该选择的量程是0～15 V。