专项三 电路故障分析
1．（2024·甘肃定西）在“探究电流与电阻的关系”的实验中，小明使用阻值为的定值电阻各一个，电压为的电源等器材进行探究。
（1）请用笔画线代替导线将甲图电路连接完整（要求：滑片P向右移动时电路中电流变大）；
（2）正确连接并规范操作后，闭合开关，两电表均无示数。为了检查电路故障，小华将电压表接在滑动变阻器两端时无示数，接在开关两端时有示数，则电路的故障是 （选填“A”、“B”或“C”）；
A．开关断路 B．滑动变阻器断路 C．定值电阻断路
（3）图乙是改正故障后根据测得的实验数据绘制的电流I随电阻R变化的图像，由图像可知R两端的电压为 V；当R的电阻由更换为时，闭合开关后，应该将滑动变阻器的滑片P向 端（选填“左”或“右”）滑动；要完成该实验滑动变阻器的最大阻值至少是 Ω；由图像得到实验结论为：当 一定时，导体中的电流与导体的电阻成 ；
（4）同组的珊珊同学用未知电阻替换电阻R，移动变阻器的滑片P至某一位置，此时电压表示数为，如图丙所示电流表示数为 A，该电阻的阻值为 。
2．（2024·辽宁）某小组猜想电流与电压和电阻有关，现要探究电流与电压的关系。
（1）为探究电流与电压的关系，实验中应控制 不变；
（2）该小组连接的部分电路如图所示，请用笔画线代替导线将电路补充完整（导线不能交叉）；
（3）正确连接电路后，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应调到最 端；
（4）试触时发现电压表和电流表的指针均不偏转。为查找故障，闭合开关，保持导线ab的a端不动，将b端依次接到A、B和C接线柱，电压表的指针均偏转，电流表指针均不偏转。若电路中只有一处故障，则发生的故障是 ；
（5）排除故障后，闭合开关，通过移动 的位置改变电阻两端的电压，测量电阻两端的电压U和对应的电流I，记录的实验数据如下表所示；
数据序号 1 2 3 4 5
电压U/V 1.60 1.90 2.20 2.50 2.80
电流I/A 0.16 0.19 0.22 0.25 0.28
分析表格中的数据，发现电压与其对应电流的比值 ，从而得出结论： 。
3．（2024·黑龙江哈尔滨）小洋设计实验探究“电功率跟电流、电压的关系”。
（1）他设计图甲所示电路图探究“电功率与电流的关系”，实验中选择L1和L2两只灯泡并联的目的是： ；
（2）他想用图乙器材“探究电功率与电压的关系”。
①请你用笔画线代替导线完成图乙实物电路的连接；
②连好电路，闭合开关，发现L1不亮、L2亮、电压表无示数，则故障原因可能是 ；
（3）前面实验中用灯泡亮暗反映电功率大小，用到了转换法。请你仿照方案一，再设计一个比较电功率大小的方案二（填写①②③④处的内容）。
方案一 方案二
项目 内容 项目 内容
能量转化 电能转化为内能和光能 能量转化 ①
器材 两个阻值不同发光原理相同的小灯泡 替代灯泡的器材（或器材组合） ②
现象 灯泡的亮暗不同 现象 ③
判断方法 灯泡亮的比暗的功率大 判断方法 ④
4．（2024·宁夏）某同学利用如图甲所示的电路探究“电流与电阻的关系”，电源电压恒为3V；
（1）请用笔画线代替导线，将图甲电路补充完整；
（2）闭合开关后，观察到电流表有示数，电压表无示数；则故障可能是 ；
（3）排除故障后，继续实验，测量并记录实验数据，根据实验数据画出电流与电阻关系的图像如图乙所示（实验中各电路元件完好）；分析图像可知实验中控制定值电阻两端电压为 V不变，并发现 Ω的定值电阻实验数据是错误的；去除错误数据，分析剩余数据得出的结论是：当导体两端电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成 ；
（4）利用以上实验器材，还可以完成的电学实验是 。（写出一个即可）
5．（2024·青海）为测量小灯泡正常发光时的电阻，“飞天”兴趣小组利用图甲所示的实验器材进行了如下实验（小灯泡额定电压为2.5V）：
（1）用笔画线代替导线将图甲的实验电路连接完整；
（2）闭合开关前，滑动变阻器滑片应滑到 端（选填“A”或“B”）；闭合开关后发现小灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，电路中出现的故障可能是小灯泡 （选填“短路”或“断路”）；
（3）排除故障后，闭合开关，移动滑片，测量得出了如下数据：
实验次数 电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω
1 1.0 0.20 5.00
2 1.5 0.24 6.25
3 2.0 0.26 7.70
4 2.5
5 3.0 0.30 10.00
当电压表示数为2.5V时，电流示数如图乙所示，示数是 A，此时小灯泡的电阻值为 Ω（结果保留两位小数）；
（4）根据实验数据绘制了如图丙所示小灯泡的I-U图像，结合数据和图像分析小灯泡的电阻值发生变化的原因： 。
6．（2024·四川广元）“天和”学习小组在实验室探究一个热敏电阻阻值随温度变化的关系，设计了如图甲所示的电路图，电源两端电压恒为12V，是定值电阻，R是热敏电阻，电流表的量程是0~0.6A，电压表的量程是0~15V。
（1）同学们按电路图连接实物后，闭合开关，发现电压表示数接近电源电压，电流表无示数，则故障可能是热敏电阻R处发生 （选填“短路”或“断路”）；
（2）排除故障后，闭合开关S，他们测量了该热敏电阻不同温度下的电阻值，并绘制成如图乙所示的图像。由图像可知，热敏电阻的阻值R随温度t增大而 ；（选填“增大”“不变”或“减小”）
（3）某次测量中，电压表示数如图丙所示，电流表示数为0.2A，则此时热敏电阻R的温度为 ℃；
（4）探究过程中，热敏电阻的温度变化范围为0~100℃，则电压表示数的变化范围为 。
7．（2024·江苏常州）小组同学探究“欧姆定律”．
（一）小明探究“电流与电压的关系”．实验器材为：3节干电池（每节电池的电压恒为1.5V）、开关S、定值电阻、电流表、电压表、滑动变阻器、导线。
（1）请在图甲中以笔画线代替导线完成电路连接，要求：电流表、电压表均使用大量程（测量时再选择合适的量程），电压表测量的电压；
（2）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P移至 端；
（3）闭合开关S，发现电流表无示数、电压表有示数，则电路故障可能是 ；
A．处发生短路 B．处发生断路
C．处发生短路 D．处发生断路
（4）排除电路故障，移动滑动变阻器的滑片P，测得多组数据．进行实验④时，电压表、电流表的示数如图乙所示，请将数据记录在表格内；
实验序号 ① ② ③ ④
1.0 2.0 3.0
I/A 0.2 0.4 0.6
（5）分析实验数据，可得探究结论： ；
（二）小华利用如图甲所示的电路，附加数个阻值不同的定值电阻，探究“电流与电阻的关系”，测得实验数据如表格所示；
实验序号 ① ② ③ ④
R/Ω 5 10 15 20
I/A 0.6 0.3 0.2 0.15
（6）小华完成实验①后，进行实验②，具体操作为：首先，断开开关S，将定值电阻由5Ω换成10Ω；接着，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P时，眼睛应观察 表直至其示数为 ；
（7）分析实验数据，可得探究结论： 。
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1．（2024·甘肃定西）在“探究电流与电阻的关系”的实验中，小明使用阻值为的定值电阻各一个，电压为的电源等器材进行探究。
（1）请用笔画线代替导线将甲图电路连接完整（要求：滑片P向右移动时电路中电流变大）；
（2）正确连接并规范操作后，闭合开关，两电表均无示数。为了检查电路故障，小华将电压表接在滑动变阻器两端时无示数，接在开关两端时有示数，则电路的故障是 （选填“A”、“B”或“C”）；
A．开关断路 B．滑动变阻器断路 C．定值电阻断路
（3）图乙是改正故障后根据测得的实验数据绘制的电流I随电阻R变化的图像，由图像可知R两端的电压为 V；当R的电阻由更换为时，闭合开关后，应该将滑动变阻器的滑片P向 端（选填“左”或“右”）滑动；要完成该实验滑动变阻器的最大阻值至少是 Ω；由图像得到实验结论为：当 一定时，导体中的电流与导体的电阻成 ；
（4）同组的珊珊同学用未知电阻替换电阻R，移动变阻器的滑片P至某一位置，此时电压表示数为，如图丙所示电流表示数为 A，该电阻的阻值为 。
【答案】 （1） （2）A （3）2 左 50 电压 反比 （4）0.3 5
【解析】（1）[1]滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中，滑片P向右移动时电路中电流变大，说明接入电路中的电阻变小，即右下方接线柱必须接入电路中，定值电阻与滑动变阻器串联连接，实物电路图如图所示：
（2）[2]正确连接并规范操作后，闭合开关，两电表均无示数，说明电路断路。将电压表接在滑动变阻器两端时无示数，说明滑动变阻器之外断路，接在开关两端时有示数，说明电压表与电源之间是通路，故电路故障开关断路。
故选A。
（3）[3]由图象可知，当R=5Ω时，电路中的电流I=0.4A，定值电阻两端的电压
[4]当R的电阻由5Ω更换为10Ω时，电阻变大，分压增多，电压表示数增大，根据控制变量法可知在探究电流与电阻的实验中应控制电压不变，即应保持电阻两端的电压不变，根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压，由分压原理，应增大滑动变阻器连入电路中的电阻，所以滑片应向左端移动，使电压表的示数为2V。
[5]因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，滑动变阻器两端的电压
当定值电阻的阻值为25Ω时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，此时电路中的电流
此时滑动变阻器接入电路中的阻值
即滑动变阻器的阻值至少为50Ω；
[6][7]如图丙的图像所示，导体两端电压一定时，此时导体中的电流与导体的电阻的乘积是一个定值，故当导体两端电压一定时，导体中的电流跟导体的电阻成反比。
（4）[8]由丙图可知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.3A。
[9]未知电阻的阻值
2．（2024·辽宁）某小组猜想电流与电压和电阻有关，现要探究电流与电压的关系。
（1）为探究电流与电压的关系，实验中应控制 不变；
（2）该小组连接的部分电路如图所示，请用笔画线代替导线将电路补充完整（导线不能交叉）；
（3）正确连接电路后，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应调到最 端；
（4）试触时发现电压表和电流表的指针均不偏转。为查找故障，闭合开关，保持导线ab的a端不动，将b端依次接到A、B和C接线柱，电压表的指针均偏转，电流表指针均不偏转。若电路中只有一处故障，则发生的故障是 ；
（5）排除故障后，闭合开关，通过移动 的位置改变电阻两端的电压，测量电阻两端的电压U和对应的电流I，记录的实验数据如下表所示；
数据序号 1 2 3 4 5
电压U/V 1.60 1.90 2.20 2.50 2.80
电流I/A 0.16 0.19 0.22 0.25 0.28
分析表格中的数据，发现电压与其对应电流的比值 ，从而得出结论： 。
【答案】 （1）电阻 （2） （3）右 （4）滑动变阻器断路 （5）滑动变阻器滑片 不变 电阻一定时，电流与电压成正比
【解析】（1）[1]探究电流与电压的关系时，根据控制变量法，需要控制电阻不变。
（2）[2]探究电流与电压的关系的实验，定值电阻与滑动变阻器要串联，电压表测定值电阻两端的电压，所以连接如下图所示：
（3）[3]正确连接电路后，闭合开关前，滑动变阻器的滑片要移到阻值最大的位置，由图可知，滑动变阻器的滑片要移动最右端。
（4）[4]闭合开关，保持导线ab的a端不动，将b端依次接到A，电压表有示数；接到B，电压表有示数；接到C接线柱，电压表有示数，据此可知开关、电流表是完好的；但是电流表都没有示数，说明电路为断路，则故障可能为滑动变阻器断路。
（5）[5][6][7]闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，改变定值电阻两端的电压，测出多组数据；根据表格数据可知，发现电压与其对应电流的比值为
即电压与电流的比值不变；故可得出结论为：当电阻一定时，电流与电压成正比。
3．（2024·黑龙江哈尔滨）小洋设计实验探究“电功率跟电流、电压的关系”。
（1）他设计图甲所示电路图探究“电功率与电流的关系”，实验中选择L1和L2两只灯泡并联的目的是： ；
（2）他想用图乙器材“探究电功率与电压的关系”。
①请你用笔画线代替导线完成图乙实物电路的连接；
②连好电路，闭合开关，发现L1不亮、L2亮、电压表无示数，则故障原因可能是 ；
（3）前面实验中用灯泡亮暗反映电功率大小，用到了转换法。请你仿照方案一，再设计一个比较电功率大小的方案二（填写①②③④处的内容）。
方案一 方案二
项目 内容 项目 内容
能量转化 电能转化为内能和光能 能量转化 ①
器材 两个阻值不同发光原理相同的小灯泡 替代灯泡的器材（或器材组合） ②
现象 灯泡的亮暗不同 现象 ③
判断方法 灯泡亮的比暗的功率大 判断方法 ④
【答案】 （1）保持电压不变 （2） 灯泡L1短路 （3）见解析 见解析 见解析 见解析
【解析】（1）[1]探究“电功率与电流的关系”，保持电压不变，改变电流，实验中选择L1和L2两只灯泡并联是为了保持两个灯泡两端的电压不变。
（2）①[2]探究电功率与电压的关系，保持电流不变，改变电压，两个灯泡串联，如图所示：
②[3]连好电路，闭合开关，发现L1不亮、L2亮，说明电路是通路，电压表无示数，可能灯泡L1被短路。
（3）①[4]设计一个能量转化为电能转化为机械能。
②[5]两个不同的电动机、钩码。
③[6]相同时间，吊起钩码相同的高度，吊起钩码的质量不同。
④[7]电动机吊起钩码质量大的功率大。
4．（2024·宁夏）某同学利用如图甲所示的电路探究“电流与电阻的关系”，电源电压恒为3V；
（1）请用笔画线代替导线，将图甲电路补充完整；
（2）闭合开关后，观察到电流表有示数，电压表无示数；则故障可能是 ；
（3）排除故障后，继续实验，测量并记录实验数据，根据实验数据画出电流与电阻关系的图像如图乙所示（实验中各电路元件完好）；分析图像可知实验中控制定值电阻两端电压为 V不变，并发现 Ω的定值电阻实验数据是错误的；去除错误数据，分析剩余数据得出的结论是：当导体两端电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成 ；
（4）利用以上实验器材，还可以完成的电学实验是 。（写出一个即可）
【答案】 （1） （2）电阻R短路 （3）2 15 反比 （4）探究电流与电压的关系
【解析】（1）[1]探究“电流与电阻的关系”时，电压表测量电阻两端电压，电压表与电阻并联，由于电压是两节干电池，则电源电压为3V，所以电压表选0~3V量程，如下图所示：
（2）[2]闭合开关后，观察到电流表有示数，则电路是通路，电压表无示数，则故障可能是电阻被短路。
（3）[3]由乙图可知，当电阻为5Ω时，通过电阻的电流为0.4A；当电阻为10Ω时，通过电阻的电流为0.2A；当电阻为20Ω时，通过电阻的电流为0.1A；则有
U=0.4A×5Ω=0.2A×10Ω=0.1A×20Ω=2V
所以控制定值电阻两端电压为2V不变。
[4]由乙图可知，当电阻为15Ω时，通过电阻的电流为0.16A，则电阻两端电压
U1=I1R1=0.16A×15Ω=2.4V
由于没有控制15Ω电阻两端电压为2V，所以15Ω的定值电阻实验数据是错误的。
[5]由乙图可知，通过定值电阻的电流随电阻的增大而减小，且通过电阻的电流与电阻的乘积保持不变，所以当导体两端电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。
（4）[6]由于可以调节电路中的滑动变阻器的滑片位置，改变定值电阻两端电压，同时控制电阻阻值不变，所以还可以完成的电学实验是探究电流与电压的关系。
5．（2024·青海）为测量小灯泡正常发光时的电阻，“飞天”兴趣小组利用图甲所示的实验器材进行了如下实验（小灯泡额定电压为2.5V）：
（1）用笔画线代替导线将图甲的实验电路连接完整；
（2）闭合开关前，滑动变阻器滑片应滑到 端（选填“A”或“B”）；闭合开关后发现小灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数，电路中出现的故障可能是小灯泡 （选填“短路”或“断路”）；
（3）排除故障后，闭合开关，移动滑片，测量得出了如下数据：
实验次数 电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω
1 1.0 0.20 5.00
2 1.5 0.24 6.25
3 2.0 0.26 7.70
4 2.5
5 3.0 0.30 10.00
当电压表示数为2.5V时，电流示数如图乙所示，示数是 A，此时小灯泡的电阻值为 Ω（结果保留两位小数）；
（4）根据实验数据绘制了如图丙所示小灯泡的I-U图像，结合数据和图像分析小灯泡的电阻值发生变化的原因： 。
【答案】 （1） （2）B 断路 （3）0.28 8.93 （4）灯泡的电阻随温度升高而变大
【解析】（1）[1] 电流表应与灯泡串联，由乙图可知选用小量程，作图如下：
（2）[2] 闭合开关前，滑动变阻器滑片应滑到阻值最大处，即B端。
[3] 闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表无示数则说明可能是电路断路，但电压表有示数，则说明电压表两端与电源相通，则可能是小灯泡断路。
（3）[4][5] 当电压表示数为2.5V时，电流示数如图乙所示，选用小量程，分度值为0.02A，示数是0.28A，则此时小灯泡的电阻值为
（4）[6] 灯泡的电阻随温度升高而变大，是变化的。
6．（2024·四川广元）“天和”学习小组在实验室探究一个热敏电阻阻值随温度变化的关系，设计了如图甲所示的电路图，电源两端电压恒为12V，是定值电阻，R是热敏电阻，电流表的量程是0~0.6A，电压表的量程是0~15V。
（1）同学们按电路图连接实物后，闭合开关，发现电压表示数接近电源电压，电流表无示数，则故障可能是热敏电阻R处发生 （选填“短路”或“断路”）；
（2）排除故障后，闭合开关S，他们测量了该热敏电阻不同温度下的电阻值，并绘制成如图乙所示的图像。由图像可知，热敏电阻的阻值R随温度t增大而 ；（选填“增大”“不变”或“减小”）
（3）某次测量中，电压表示数如图丙所示，电流表示数为0.2A，则此时热敏电阻R的温度为 ℃；
（4）探究过程中，热敏电阻的温度变化范围为0~100℃，则电压表示数的变化范围为 。
【答案】 （1）断路 （2）减小 （3）20 （4）6V 11V
【解析】（1）[1]在电路连接正确的情况下，闭合开关后，如果电压表示数接近电源电压，而电流表无示数，这通常意味着电路中存在断路。由于电压表测量的是热敏电阻R两端的电压，且示数接近电源电压，因此可以判断断路发生在热敏电阻R处，即热敏电阻R处发生断路。
（2）[2]观察图乙所示的图像，我们可以看到随着温度的升高，热敏电阻的阻值在逐渐减小。因此，我们可以得出结论：热敏电阻的阻值R随温度t的增大而减小。
（3）[3]在图丙中，电压表的示数为10V，电流表的示数为0.2A。由于热敏电阻R与定值电阻R0 是串联的，根据串联电路的电压分配原则，我们可以得到定值电阻R0两端的电压为
U0=U UR=12V 10V=2V然后，我们可以利用欧姆定律求出定值电阻R0 的阻值
接着，我们可以求出此时热敏电阻R的阻值
最后，我们根据图乙所示的图像，可以找出对应阻值为50Ω时的温度为20℃。
（4）[4]当热敏电阻的温度为0℃时，为110Ω。此时，电路中的电流最小，定值电阻分担的电压最小，电压表的示数最大。根据欧姆定律和串联电路的电压分配原则，我们可以求出此时电压表的示数
当热敏电阻的温度为100℃时，为10Ω。此时，电路中的电流最大，电流最大为0.6A，未超过电流表量程，此时电压表的示数为
所以，电压表示数的变化范围为6V 11V。
7．（2024·江苏常州）小组同学探究“欧姆定律”．
（一）小明探究“电流与电压的关系”．实验器材为：3节干电池（每节电池的电压恒为1.5V）、开关S、定值电阻、电流表、电压表、滑动变阻器、导线。
（1）请在图甲中以笔画线代替导线完成电路连接，要求：电流表、电压表均使用大量程（测量时再选择合适的量程），电压表测量的电压；
（2）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P移至 端；
（3）闭合开关S，发现电流表无示数、电压表有示数，则电路故障可能是 ；
A．处发生短路 B．处发生断路
C．处发生短路 D．处发生断路
（4）排除电路故障，移动滑动变阻器的滑片P，测得多组数据．进行实验④时，电压表、电流表的示数如图乙所示，请将数据记录在表格内；
实验序号 ① ② ③ ④
1.0 2.0 3.0
I/A 0.2 0.4 0.6
（5）分析实验数据，可得探究结论： ；
（二）小华利用如图甲所示的电路，附加数个阻值不同的定值电阻，探究“电流与电阻的关系”，测得实验数据如表格所示；
实验序号 ① ② ③ ④
R/Ω 5 10 15 20
I/A 0.6 0.3 0.2 0.15
（6）小华完成实验①后，进行实验②，具体操作为：首先，断开开关S，将定值电阻由5Ω换成10Ω；接着，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P时，眼睛应观察 表直至其示数为 ；
（7）分析实验数据，可得探究结论： 。
【答案】 （1） （2）B （3）B （4）4.0 0.8 （5）见解析 （6）电压 3V （7）见解析
【解析】（一）（1）[1]将电流表和电阻串联在电路中，电压表和电阻并联，电流表、电压表均使用大量程，如图所示：
（2）[2]为了保护电路，应将滑动变阻器的滑片P移至阻值最大处，即B端。
（3）[3]闭合开关S，发现电流表无示数，可能电路中出现断路，电压表有示数，可能与电压表并联的处发生断路，故选B。
（4）[4][5]由图乙可知，电压表的量程是0~15V，分度值是0.5V，电压表的示数是4V，电流表的量程是0~3A，分度值是0.1A，电流表的示数是0.8A。
（5）[6]由表中数据可知，电压增大几倍，对应的电流也增大几倍，可以得到电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
（二）（6）[7][8]探究电流与电阻的关系时，要控制电阻的电压不变，由第二个表可知，电阻两端的电压始终保持
UV=IR=0.6A×5Ω=3V
将定值电阻由5Ω换成10Ω，接着，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P时，眼睛应观察电压表的示数直到电压表的示数是3V。
（7）[9]由表中数据可知电流与电阻之积（电压）为一定值，故根据已测数据可得探究结论：电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。
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