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第十七章 欧姆定律--应用欧姆定律进行电路故障分析 强化练 2025-2026学年初中物理人教版(2024)九年级全一册
一、单选题
1.如图所示电路,电源电压保持不变,闭合开关,电压表和电流表都有示数,若一段时间后,灯泡断路,则可能观察到的现象是( )
A.灯泡不亮,变亮
B.灯泡、都不亮
C.电压表和电流表示数都不变
D.电压表无示数,电流表有示数
2.如图所示,闭合开关,灯亮,一段时间后灯熄灭,若电路中只有一处故障,且只发生在灯或电阻上。现用一只规格相同且完好的灯替换灯,正确的判断是( )
A.若灯不亮,则电阻一定断路
B.若灯不亮,则电阻一定短路
C.若灯亮,则灯一定断路
D.若灯亮,则灯一定短路
3.如图所示电路中,电源电压保持不变,当开关S闭合后,电路正常工作。一段时间后,其中一盏灯突然熄灭,两只电表中一只电表示数变小,另一只电表示数不变。出现这种现象的可能原因是:( )
A.L1断路 B.L2断路 C.L1短路 D.L2短路
4.如图所示,电源为两节新干电池串联使用,开关闭合后灯泡发光,两个电表均有示数。调节滑动变阻器滑片到某处时,灯泡突然熄灭,两个电表一个示数变大,一个示数变小。则电路可能出现的故障为( )
A.电源电压突然降低
B.若是电压表示数变大,则是灯泡发生了短路
C.滑动变阻器短路
D.若是电流表示数变大,则是灯泡发生了短路
5.在如图所示的电路中,电源电压保持不变。闭合开关S,电路正常工作,一段时间后,发现电表的示数发生了变化,已知电路中只有一处故障,且只发生在电阻R1或R2上,则下列判断中正确的是( )
①若电压表V示数变小,一定是电阻R1短路
②若电流表A示数变小,一定是电阻R2断路
③若电压表V与电流表A示数的比值不变,一定是电阻R2短路
④若电压表V示数变大,可能是电阻R2短路
A.只有①②③正确 B.只有②③④正确
C.只有③④正确 D.只有④正确
6.如图电路正常工作一段时间后,两表中一表示数变大,另一表示数变小。电路中除了灯泡L和电阻R外,其他元件及连接均无问题,则下列分析中正确的是( )
A.R短路或断路都有可能 B.一定是R断路
C.可能是灯丝短路 D.可能是灯丝断了
7.如图所示的电路中,电源电压保持不变。闭合开关S,电路正常工作。一段时间后,灯泡L突然熄灭,电路中只有一个电表示数变小。电阻R或灯泡L仅有一个出现了故障,其它元件均完好。下列说法中正确的是( )
①可能灯泡L断路 ②可能灯泡L短路 ③可能电阻R断路 ④可能电阻R短路
A.只有①②③正确 B.只有①②正确
C.只有①③正确 D.只有①④正确
8.电阻和 的阻值规格均为,电阻 的阻值规格为。小玉将和 按如图所示方式连入电路中,闭合开关,观察到两电表指针均发生偏转;然后用替换,与替换前相比,电流表示数减小了。经过思考后,小玉认为电路中存在故障。已知电路中的电源电压始终保持不变,3个电阻中只有1个电阻存在故障,请根据以上信息判断以下说法错误的是( )
A.电路中的故障可能是短路
B.若替换前后,电压表和电流表的示数之比保持不变,则故障是短路
C.若替换后,电压表示数为 0,则故障是断路
D.若替换后,电压表示数的变化量为4,则故障是短路
二、实验题
9.如图甲是“探究电流与电阻关系”的实验,器材:电源(电压恒为6.0V)、定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω各一只)、滑动变阻器(0﹣55Ω)、电压表、电流表、开关、导线若干。
(1)闭合开关前,滑动变阻器滑片P应处于 端(选填“A”或“B”)。
(2)闭合开关后,发现电压表示数接近于电源电压,电流表几乎无示数,则故障为定值电阻 (填“短路”或“开路”)。
(3)排除故障后,按阻值由小到大来更换定电阻进行实验。如图乙是接入R=5Ω定值电阻时电流表的示数,改变滑动变阻器滑片P的位置,使电压表示数 (选填“增大、不变、减小”),才能顺利完成实验。
(4)如图丙所示,是某同学先依次用5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值电阻进行实验,根据实验数据绘制出的I﹣R图像。他据此分析得出初步结论:“其他条件相同时,通过导体的电流与导体电阻的成反比。”你认为他的结论是否可信? (选填“可信”或“不可信”),理由是: 。
10.小明利用如图甲所示的实验装置探究“电流跟电压的关系”,电源为两节新干电池,电阻R为定值电阻,滑动变阻器标有“”字样。
(1)连接电路的过程中,开关应 ,滑动变阻器的滑片P应置于 (选填“A”或“B”)端;
(2)连接好电路后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,发现两表指针偏转情况如图乙所示,则故障是 ;
(3)排除故障后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,测得数据如表所示,其中第2次实验中电流表的示数如图丙所示,其读数为 A。由表中数据可知电阻R的阻值为 ;
实验序号 1 2 3 4
电压 1.0 1.5 2.0 2.5
电流I/A 0.2 0.4 0.5
(4)在这个实验中滑动变阻器的主要作用是保护电路和 。
11.物理实验小组在探究电路电流、电压规律的实验中,设计的电路如图所示。请回答下列问题(已知电表和导线均完好):
(1)闭合开关后,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡都不亮,电流表有示数,电压表无示数,则故障原因可能是小灯泡 。
(2)闭合开关后,小灯泡不亮,电压表示数较大,电流表无示数,移动滑动变阻器滑片,电压表示数几乎不变,则故障原因可能是 。
(3)闭合开关后,小灯泡几乎不亮,电流表、电压表示数都很小,调节滑动变阻器的滑片,发现两电表示数、小灯泡亮度均不变,则原因可能是 。
(4)闭合开关后,发现无论怎样移动滑片,小灯泡都较亮且亮度不变,电流表与电压表均有较大示数且不变,故障原因可能是 。
12.实践小组利用光敏电阻,开展了“烟雾报警器”制作活动,小组成员先用如图甲所示的电路探究光敏电阻阻值随光照强度变化的规律。
(1)用笔画线代替导线,将图乙中的实物电路连接完整。要求:当滑片向右移动时连入电路的阻值变大。
(2)闭合开关后,无论怎么移动滑动变阻器的滑片,发现电压表、电流表都没示数,则电路发生的故障可能是 。
(3)闭合开关后,控制光照强度为100lx,此时电流表示数为2mA。如图丙所示,电压表示数为 V,则此时光敏电阻R的阻值为 Ω。
(4)将置于不同光照强度的环境中,测得的数据如下表所示:
光照强度E/lx 1 10 30 60 90 100
电阻 60 10 3 1.5 1.1
分析数据可得:光敏电阻的阻值随光照强度的增大而 。
(5)现提供如下实验器材:电源(电压6V)、光敏电阻,定值电阻数字电压表V(时报警)、数字电流表A(时报警)、开关一个、导线若干。在虚框中按所给器材,自选一个电表设计电路图,要求当光照强度降低到10lx,就会触发报警系统。根据所有设计的电路分析,如果想要在更高的光照强度下报警,可采用的改进措施是 。
三、综合题
13.由LED和小灯泡L1组成的电路,如图所示。闭合开关时,LED亮,而L1不亮。但用一根导线接在两个接线柱时,L1亮了。
(1)在方框内,把电路对应的电路图画完整 ;
(2)闭合开关时,LED亮,而L1不亮。L1不亮的原因可能是 ;
(3)L1亮了,导线所接的两个接线柱是 。
14.阅读材料,回答问题。
探索稳压二极管
佛山物理创新实验小组的同学用如图甲所示电路图探究“电流与电阻的关系”,实验中他们所用的定值电阻分别是5Ω、10Ω、15Ω和20Ω,电源电压为4.5V保持不变。
(1)闭合开关前,滑片应位于最 (选填“左”或“右”)端。
(2)在上图甲中,闭合开关S,调节滑动变阻器,发现电压表有示数,电流表无示数,原因是定值电阻R (选填“断路”或“短路”)。
(3)小组同学发现,进行实验时换不同电阻,都要调节滑动变阻器,操作比较复杂,上网查知,有种电子元件:稳压二极管,它能根据电路要求,控制与它并联的用电器两端电压不变。于是按要求,购买一些能控制3V不变的稳压二极管,并设计图丙电路图,迅速完成了实验。稳压二极管符号:。
实验过程中,电阻的作用是: 。实验中,用R为5Ω、10Ω、15Ω和20Ω,完成实验后,绘制图像,则正确图像应该是图乙中的曲线 (选填“A”或“B”)。
(4)若定值电阻,实验操作过程中,稳压二极管的电流变化为 A至 A.
参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 C A B D C A B D
1.C
【详解】A.据图可知,电路是并联的,并联电路中各支路独立工作,断路不会影响支路的电压和电流,因此亮度不变,而非变亮,故A不符合题意;
B.所在支路未受断路的影响,仍能正常工作,所以会亮,故B不符合题意;
C.电压表始终测电源电压,电源电压不变,因此电压表示数不变。电流表测支路的电流,支路不受断路影响,电流表示数也不变,故C符合题意;
D.电压表测电源电压,应始终有示数;电流表测支路电流也有示数,故D不符合题意。
故选C。
2.A
【详解】由题意可知,电路故障只出现在灯L和电阻R上,灯L熄灭,可能是灯L断路或灯L短路或电阻R断路造成的,用一个规格相同且完好的灯L'替换灯L,若灯L'亮,说明L可能短路,也可能断路,若灯L'不亮,说明电阻R一定断路,故A正确,BCD错误。
故选A。
3.B
【详解】A.灯L1断路,通过L2的电流不变(电流表示数不变),电压表测量灯L2两端的电压、示数不变,不符合题意,故A错;
B.灯L2断路,通过L2的电流为0(电流表示数变小为零),电压表测量灯L1两端的电压、示数不变,符合题意,故B正确;
C.灯L1短路,同时发生电源短路,灯L2也不亮,不符合题意,故C错;
D.灯L2短路,同时发生电源短路,灯L1也不亮,不符合题意,故D错;
故选B。
4.D
【详解】如图所示,灯泡与滑动变阻器串联,电压表与灯泡并联,电压表测量灯泡两端电压。
A.根据欧姆定律可知,在总电阻不变的情况下,若电源电压突然降低,则电路中电流变小,小灯泡两端的电压变小,故电压表与电流表的示数均变小,故A不符合题意;
B.根据欧姆定律可知,若电压表示数变大,则经过灯泡的电流也会变大,故电流表与电压表示数均变大,故B不符合题意;
C.当滑动变阻器短路,电路中总电阻变小,根据欧姆定律可知,在电源电压不变的情况下,电流会变大,灯泡两端的电压会变大,故电流表与电压表示数均变大,故C不符合题意;
D.电流表示数变大,即电路中电流变大,说明电路中可能出现了短路,灯泡不亮,说明灯泡出现了故障,故电路中灯泡发生了短路,此时电压表被短接,电压表示数为零,即电压表示数变小,故D符合题意。
故选D。
5.C
【详解】由图可知,两电阻串联,电压表测量R1两端的电压,电流表测量电路中的电流。
①若电压表V示数变小,可能是电阻R1短路,也可能是R2断路,故①错误;
②若电流表A示数变小,可能是电阻R2断路,也可能是电阻R1断路,故②错误;
③电压表V与电流表A示数的比值是R1的电阻,若R1短路或断路,该比值都会改变;若R2断路,两电表示数都变为0,比值改变;所以一定是电阻R2短路,该比值不变,故③正确;
④若电压表V示数变大,可能是电阻R2短路,也可能是R1断路,故④正确。
故ABD错误,C正确。
故选C。
6.A
【详解】由图可知,电阻R、电灯L和电流表串联,电压表测量R两端的电压,电流表测量电路电流;
AB.若R短路,电路的总电阻变小,根据欧姆定律可知,电路中的电流变大,电压测量一段导线两端的电压,示数减小为0;若电阻R断路,电压表串联接入电路,电路中电流表示数为0,电压表测量电源电压,示数变大,故A正确,B错误。
C.若灯丝短路,电路的总电阻变小,根据欧姆定律可知,电路中的电流变大,电压表测量的是电源电压,示数变大,故C错误;
D.若灯丝断了,电路断路,电路中无电流,电流表和电压表均无示数,故D错误;
故选A。
7.B
【详解】电路正常工作时,R与灯泡L串联,电流表测量电路中的电流,电压表V测量L两端的电压。
①若灯泡L断路,电路中无电流,电流表示数为0,即电流表示数变小,电压表测量电源电压,电压表示数变大,故①正确;
②若灯泡短路,电压表同时被短路,电压表示数变为0,即电压表示数变小;此时电路中阻值变小,根据可知,电路中电流变大,即电流表示数变大,故②正确;
③若电阻R断路,电路中无电流,电流表示数变为0,即电流表示数变小,电压表V与电源两极之间是断开的,没有示数,即电压表示数也会变小,故③错误;
④若电阻R短路,电路中电阻值变小,根据可知,电路中电流变大,即电流表示数变大,此时电压表测量电源电压,电压表示数变大,故④错误,故ACD错误,B正确。
故选B。
8.D
【详解】A.小王将和按如图所示方式连入电路中,闭合开关S,观察到两电表指针均发生偏转,说明电路是通路,用替换,因的电阻小于的电阻,根据串联电路电阻特点可知,电路的总电阻减小,由欧姆定律可知,电路中的电流应增大,而与替换前相比,电流表示数减小了I0,说明替换后电路中的总电阻变大了或者电路出现断路现象,所以故障原因可能是电阻短路或者电阻断路,故A正确,不符合题意;
B.电压表和电流表的示数之比为的阻值,只要不是出故障,电压表和电流表的示数之比不变,故B正确,不符合题意;
C.将和按如图所示方式连入电路,观察到两电表指针均发生偏转,说明电路是通路,已知3个电阻中只有1个电阻存在故障,若替换后,电压表示数为 0,说明故障是断路,故C正确,不符合题意;
D.若故障是短路,则和 串联时只有工作,电源电压全部分给,电流
替换后,与串联,电流
由题意可知与替换前相比,电流表示数减小了,则与电源电压的关系式
变形得,分给的电压
则两次电压表示数的变化量
故D错误,符合题意。
故选 D。
9.(1)B
(2)开路
(3)增大
(4) 不可行 没有控制电阻两端的电压不变
【详解】(1)为保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处,即B端。
(2)若定值电阻短路,电压表示数为0,电流表有示数,不符合题意;若定值电阻开路,电流表示数为0,电压表串联在电路中测电源电压,有示数,符合题意,故闭合开关,发现电压表示数接近于电源电压,电流表几乎无示数,则故障为定值电阻开路。
(3)图丙是小组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为5Ω时两端的电压为
电流表连接小量程,分度值为,此时电流表的示数为,定值电阻电压
由于实验中应控制电阻两端的电压为不变,根据串联电路电压的规律可知,应减小滑动变阻器分得的电压,由串联分压原理可知,应减小滑动变阻器连入电路中的电阻,则可以增大定值电阻两端电压,最大电压表的示数。
(4)研究电流与电阻关系时,要控制电阻两端的电压不变,根据绘制的I-R图像如图乙中A曲线可知,电阻两端的电压
即没有控制电阻两端的电压不变,故依据此图像得出结论不可靠。
10. 断开 A 定值电阻R断路 0.3 5 改变定值电阻两端的电压
【详解】(1)[1][2]为了保护电路,连接电路时开关应断开,实验前,应将滑动变阻器的滑片移到最大阻值处,由图可知,滑片左侧电阻丝接入电路,所以滑片应移到阻值最大的A端。
(2)[3]由图乙可知,闭合开关,电流表无示数,电压表有示数;电流表无示数,说明电路可能断路,电压表有示数,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的电路以外的电路是完好的,与电压表并联的定值电阻R断路了。
(3)[4][5]由图丙可知,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.3A;由欧姆定律可知,电阻R的阻值
(4)[6]在探究通过导体的电流与导体两端的电压之间的数量关系的实验中,要控制电阻一定,改变导体两端的电压,看看电流怎样变化,从而得出电流与电压的关系,由此可知滑动变阻器在这个实验中的主要作用是保护电路和改变定值电阻两端的电压。
11.(1)短路
(2)小灯泡断路
(3)滑动变阻器下面两个接线柱同时接入电路
(4)滑动变阻器短路/滑动变阻器上面的两接线柱同时接入电路
【详解】(1)电流表有示数表明电路通路,但小灯泡不亮且电压表无示数,可知灯泡短路,其两端电压为零。
(2)闭合开关后,小灯泡不亮,电流表无示数,说明电路为断路,电压表示数较大,移动滑动变阻器的滑片,电压表示数几乎不变,说明故障原因可能是小灯泡断路,电压表串联在电路中,测量电源电压。
(3)闭合开关后,小灯泡几乎不亮,电流表、电压表示数都很小,说明通过电路的电流很小,即电路中的总电阻很大,调节滑动变阻器的滑片,发现两电表示数、小灯泡亮度均不变,说明电路中的问题是滑动变阻器下面两个接线柱同时接入电路。
(4)闭合开关后,发现无论怎样移动滑片,小灯泡都较亮,电流表与电压表均有较大示数,说明电路中的电流较大,总电阻较小,小灯泡亮度不变,电流表与电压表示数均不变,说明移动滑动变阻器的滑片不能改变电路中的电流和电压,即电路中的问题是滑动变阻器短路或滑动变阻器上面的两接线柱同时接入电路。
12.(1)
(2)滑动变阻器断路
(3) 2 1000
(4)减小
(5)
减小Rp的阻值
【详解】(1)滑动变阻器要“一上一下”连接,且要求滑片向右移动时连入电路的阻值变大,所以应将滑动变阻器左下接线柱与电路连接,如图所示:
(2)闭合开关后,无论怎么移动滑动变阻器的滑片,电压表、电流表都没示数。如果是断路故障,若电流表无示数,电路中某处断开,而电压表也无示数,说明电压表与电源之间断开,可能是滑动变阻器断路。
(3)[1]由图丙可知,电压表量程为0~3V,分度值为0.1V,电压表示数为2V。
[2]根据欧姆定律,已知U=2V,I=2mA=2×10-3A,则
(4)由表格数据可知,随着光照强度E的增大,光敏电阻的阻值R1逐渐减小,所以光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小。
(5)选择电压表,将光敏电阻Rt和定值电阻Rp串联,电压表并联在Rt两端。当光照强度降低时,Rt增大,根据串联电路的分压原理,,Rt增大,则Rt两端的电压Ut增大,当Ut≥4V时,电压表报警,如图所示:
如果想要在更高的光照强度下报警,要在Rt较小时就使Ut≥4V,根据串联分压关系,电压之比不变,Rp的阻值也要减小,故可行的方法是减小Rp的阻值。
13. 电压太低 E和F
【详解】(1)[1]看图可知,小灯泡和LED串联,电路图如下:
(2)[2]闭合开关时,LED灯亮而小灯泡不亮,小灯泡不亮一定不是断路引起的,可能是短路。但用一根导线接在两个接线柱时,L1亮了,分析可知,一根导线只可能并联在LED的两端时,小灯泡才可能发光,可以排除小灯泡处短路,所以,L1不亮的原因可能是小灯泡两端电压太低,实际功率太小,不足以发光。
(3)[3]闭合开关时,LED亮,而L1不亮的原因是因为小灯泡两端的电压太低,将导线接在E和F两个接线柱上,将LED短路,相当于小灯泡接在电源两端,小灯泡亮了。
14.(1)左
(2)断路
(3) 保护电路 B
(4) 0.15 0.6
【详解】(1)为了保护电路,闭合开关前,接入电路的滑动变阻器应处于最大阻值处,如甲图所示,滑片应位于最左端。
(2)由图可知,定值电阻R和滑动变阻器串联,闭合开关后,电流表没有示数,说明电路断路,电压表有示数,说明与电压表并联部分以外的电路是通路,所以原因是定值电阻R断路。
(3)[1]由图可知,稳压二极管与定值电阻R并联,为了保护电路,电路中要串联一个电阻R0。
[2]要探究“电流与电阻的关系”,根据控制变量法,需控制定值电阻两端的电压不变,由题意可知,稳压二极管能控制与它并联的电阻两端的电压3V不变,更换不同阻值的定值电阻,定值电阻两端的电压为3V不变,根据图乙以及欧姆定律可知,通过电阻的电流与其阻值的乘积为3V,故正确的图像应该是图乙中的曲线B。
(4)[1][2]实验中,稳压二极管控制定值电阻两端的电压为3V不变,根据串联分压原理可知,电阻R0两端的电压为,通过R0的电流即干路电流为
用R为5Ω、10Ω、15Ω和20Ω的电阻实验时,通过定值电阻的最大电流为
通过定值电阻的最小电流为
根据并联电路中,干路电流等于各支路电流之和可得,稳压二极管的电流最大值为
稳压二极管的电流最小值为
综上所述,稳压二极管的电流变化为0.15A至0.6A。
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