专题05 动态电路与故障分析-2021-2022学年浙江中考科学冲击重高培优讲义

专题05 动态电路与故障分析 【解题技巧】 一、动态电路题型：含滑动变阻器的串并联电路分析，由开关断开闭合引起的电路分析。此类问题一定要从局部电路电阻的变化→整体电流变化→局部电路电压电流变化，甚至于电功率的变化问题。 二、故障电路： 1.电路故障有短路和断路两种类型 电路中出现短路时,电路中有电流通过(电流表有示数),被短路两点之间没有电压 电路中出现断路时,断路部分没有电流通过(电流表无示数),断路两点之间有电压。 【例题精析】 一．电流表、电压表在判断电路故障中的应用 1．在如图所示的电路中，电源电压为U且不变。 ①闭合开关S后，两电表的指针位置均不变。若电路中仅有一处故障，且只发生在R1或R2上，请根据以上信息，写出两电表的示数及对应的故障。 　若电压表示数为0，电流表示数为0，R2断路；若电压表示数为U，电流表示数为0，R1断路　 ②排除故障后，再闭合开关S，向右移动变阻器的滑片P，电流表示数 　变小　，电压表示数与电流表示数的比值 　不变　（选填“变大”、“不变”或“变小”）。 【解答】解：①由图可知，该电路为串联电路，电压表测量的是R1两端的电压，电流表测量电路中的电流； 若R2断路，开关S断开时，电流表和电压表示数都为0；开关闭合后，整个电路是断开的，则电流表示数为0，电压表示数为0；电流表和电压表示数都不变，符合题意； 若R1断路，开关S断开时，则电流表示数为0，电压表测量电源电压，为U；开关闭合后，电路中无电流，电流表示数为0，电压表测量的是电源电压，示数为U；电流表示数不变，电压表示数不变，符合题意； 若R2短路，开关S断开时，电流表示数为0，电压表测量的是电源电压，为U；开关闭合后，电路中有电流，电流表示数变大，此时电压表测量的是电源电压，保持不变，不符合题意； 若R1短路，开关S断开时，电压表测量的是电源的电压，示数为U，电路中无电流，电流表示数为0；开关闭合后，电路是通路，电路中有电流，此时电压表测量的是一段导线两端的电压，示数为0，两表示数都发生了变化，不符合题意； 综上所述：故障为：若电压表示数为0，电流表示数为0，R2断路；若电压表示数为U，电流表示数为0，R1断路； ②排除故障后，再闭合开关S，向右移动变阻器的滑片P，滑动变阻器接入电路中的电阻变大，电路的总电阻变大，根据欧姆定律可知，电路中的电流变小，电流表示数变小； 根据R可知，电压表与电流表示数的比值为R1的阻值，保持不变。 故答案为：①若电压表示数为0，电流表示数为0，R2断路；若电压表示数为U，电流表示数为0，R1断路；②变小；不变。 2．如图是电热毯示意图，虚线表示毯内电热丝，它的某处已断开，但外表又无法看出．某同学做了如下检测： （1）将5枚大头针分别插在图中a、b、c、d、e处，使之与电热丝接触； （2）将插头与3V电源相联，用电压表分别测得Uab＝3V，Uac＝3V，Uad＝3V，Ubc＝0V，Ued＝3V，由此便确定了断点区域；用以上相同的方法逐渐缩小断点范围，找出断点位置。请回答： ①这几枚大头针相当于 　接线柱　；②根据实验，请分析断电区域在 　ed之间　？ 【解答】解：①由题意可知，插入大头针，是为了方便电压表测量电热丝某两点之间的电压，所以这几枚大头针相当于接线柱； ②电路中没有电流，当电压表有读数时，说明这两个接线柱是在断点的两侧的，当电压表没有读数时，说明这两个接线柱是在断点的一侧，Ued＝3V，说明e、d在断点的两侧，即断电区域在ed之间。 故本题答案为：①接线柱；②ed之间。 3．为了能自动记录跳绳的次数，某科技小组设计了一种自动计数器，其简化电路如图甲所示，R1是一种光敏元件，每当绳子挡住了射向R1的红外线时，R1的电阻会变大，自动计数器会计数一次，信号处理系统能记录AB间每时刻的电压若已知电源电压为12V，某时段AB间的电压随时间变化的图象如图所示，则下列说法正确的是（　　） A．AB两端电压为6V时，跳绳自动计数器会计数一次 B．绳子挡住了射向R1的红外线时，R1和R2的阻值相等 C．绳子没有挡住射向R1的红外线时，R1的阻值是R2的3倍 D．绳子挡住了射向R1的红外线时，R1的阻值会变为原来的5倍 【解答】解：由甲图电路知，R1与R2串联，AB间电压为R2两端电压。 （1）由题知，当射向R1的激光被挡时，R1阻值变大，根据串联电路的分压原理知，R1分得电压增大，R2分得电压减小， 由图象知，此时U2＝UAB＝2V，因为R1的电阻变大，自动计数器会计数一次，即AB间电压为2V计数一次，故A错误； 由串联电路的分压原理有：，即：， 所以：R1＝5R2，故B错误； （2）当射向R1的激光没有被挡时，R1阻值变小，R1分得电压减小，R2分得电压增大，由图象知，此时，U2'＝UAB'＝6V， 由串联