能力点2 实验中的电路故障分析-【一战成名新中考】2025安徽中考物理·一轮复习·随堂精讲测优质课件PPT（讲册）

物理 1 模块五 电学 大单元三 “伏安法”实验 能力点2 实验中的电路故障分析（6年2考） 2 1.电流表、电压表在使用过程中指针的状态所反映的问题： （1）指针反向偏转——电表的正、负接线柱接反 （2）指针超过最大量程——电表所选量程偏小、电源电压太高、滑动变 阻器最大阻值过小 （3）指针偏转角度太小——电表所选量程太大、电源电压太低、滑动变 阻器最大阻值过大 3 2.滑动变阻器和电源电压问题： （1）移动滑片，电路中电流很大且不变，电压表示数接近电源电压，小 灯泡很亮或被烧坏——滑动变阻器同时接入了上面两个接线柱，相当于滑 动变阻器被短路 （2）移动滑片，电路中电流很小且不变，小灯泡发光较暗或不发光—— 滑动变阻器同时接入了下面的两个接线柱，相当于以滑动变阻器最大阻值 接入电路的定值电阻 4 （3）无论怎样移动滑片，电压表示数都大于小灯泡的额定电压——滑动 变阻器最大阻值太小或电源电压太大 （4）无论怎样移动滑片，电压表示数都小于小灯泡的额定电压——电源 电压过小 5 3.利用电流表、电压表示数有无状态判断电路故障 电流表 电压表 故障可能原因 电路图 示数正常 无示数 ①与电压表并联部分的用电器 短路；②电压表损坏或电压表 接触不良 ______________________________________ 接近电源电压 ③与电压表并联部分的用电器 之外的电路发生短路，即电压 表与电源两极相连 6 电流表 电压表 故障可能原因 电路图 无示数 示数满偏 （或有示数） ①与电压表并联部分的用电器 断路；②电流表短路 __________________________________ 无示数 ③与电压表并联部分以外的电 路部分断路；④电源短路；⑤ 两表同时短路 7 4.只涉及灯泡的电路故障分析（开关均闭合） 电路连接方式 现象 具体故障 ______________________________________ 只有一个灯泡亮 不亮的那个灯泡短路 两只灯泡都不亮 电路存在断路 ______________________________________ 只有一个灯泡亮 不亮的那个灯泡所在支路断路 两只灯泡都不亮 干路断路或其中一只灯泡短路 8 “伏安法”实验综合对比总结 实验名 称 探究电流与 电压的关系 探究电流与 电阻的关系 测定值电阻 的阻值 测小灯泡 的阻值 测小灯泡的 电功率 原理 —— 原理图 ____________________________________ ____________________________________ 9 实验名 称 探究电流与 电压的关系 探究电流与 电阻的关系 测定值电阻 的阻值 测小灯泡 的阻值 测小灯泡的 电功率 实验方 法 保证定值电 阻阻值不 变，改变其 两端的电压 换用不同阻 值的定值电 阻，保持每 次定值电阻 两端的电压 不变 调节滑动变 阻器，改变 定值电阻两 端电压和通 过的电流 调节滑动变阻器，改变 小灯泡两端电压和通过 的电流 10 实验名 称 探究电流与 电压的关系 探究电流与 电阻的关系 测定值电阻 的阻值 测小灯泡 的阻值 测小灯泡的 电功率 滑动变 阻器在 电路中 的作用 保护电路 改变定值电 阻两端的电 压 保持定值电 阻两端的电 压不变 改变定值电 阻两端的电 压和通过的 电流 改变小灯泡两端的电压 和通过的电流 11 实验名 称 探究电流与 电压的关系 探究电流与 电阻的关系 测定值电阻 的阻值 测小灯泡 的阻值 测小灯泡的 电功率 多次测 量的目 的 找出电流随 电压变化的 关系 找出电流随 电阻变化的 关系 获取多组数 据求平均 值，减小实 验误差 测量小灯 泡在不同 电压下的 电阻 测量小灯泡 在不同电压 下的实际功 率 12 实验名 称 探究电流与 电压的关系 探究电流与 电阻的关系 测定值电阻的阻值 测小灯泡 的阻值 测小灯泡的 电功率 是否需 要求平 均值 否，多次实验是为了使结 论具有普遍性，求平均值 无意义 是 否，小灯泡的电阻随温度的变化而变化，求平 均值无意义 否，小灯泡在不同电压下的实际功率不同，求平均值无意义 实验图 像 ___________________________ ____________________________ ____________________________ ______________________________ ______________________________ 13 实验名 称 探究电流与 电压的关系 探究电流与 电阻的关系 测定值电阻 的阻值 测小灯泡 的阻值 测小灯泡的 电功率 要点补 充 使结论具有 普遍性的操 作：①____ __________ __________ __________ ____ 将 定值 电阻换为 定值电 阻时，闭合 开关，为使 电压表示数 不变，应向 ②____移动 滑片 图线是一条 直线，说明 定值电阻的 阻值不随电 压和电流的 改变而改变 图线不是 一条直线 的原因： ③_______ _________ _________ ________ 移动滑片的 同时观察④ ________的 示数，当其 等于小灯泡 的⑤______ ______时， 小灯泡正常 发光 更换阻值不同的定值电阻进行多次实验 右 灯丝电阻会随温度变化而发生变化 电压表 额定电压 14 实验名 称 探究电流与 电压的关系 探究电流与 电阻的关系 测定值电阻 的阻值 测小灯泡 的阻值 测小灯泡的 电功率 结论 当电阻一定 时，导体中 的电流与导 体两端的电 压成⑥____ 比 当导体两端 的电压一定 时，导体中 的电流与导 体的电阻成 ⑦____比 结合图像上 的点，计算 定值电阻的 阻值 结合图像 上的点， 计算小灯 泡正常发 光时的阻 值 小灯泡的亮 度由其实际 功率决定 （实际功率 越大，小灯 泡越 ⑧____） 正 反 亮 15 实验1探究电流与电压、电阻的关系 （2022版课标要求必做实验，2024.20、2021.20） 例1 在“探究电流与电压关系”的实验中，图1甲是某实验小组设计的电路， 电源电压 保持不变. 图1 16 （1）请用笔画线代替导线，在图1甲中完成电路连接，要求滑片向 端 移动时，电流表的示数变小. 【答案】如答图所示 例1题答图 （2）连接电路时，开关应该______.闭合开关前，滑动变阻器的滑片 应 置于___（选填“”或“ ”）端. 断开 17 （3）检查无误后，闭合开关发现电流表几乎无示数，电压表示数接近 . 移动滑片 ，两电表示数均无变化，则电路故障可能是_______. （4）排除故障后，移动滑片 到某一位置时电流表示数如图乙所示，此时 通过定值电阻 的电流为____A. 断路 0.3 （5）实验中测得五组数据，并绘制出定值电阻的 图像如图丙所示. 由图像可得： 18 （6）为了使实验结论具有普遍性，下列进行的操作更合理的是：______. （选填字母）. A. 再次移动滑动变阻器滑片，多次实验 B. 更换阻值不同的定值电阻，重做上述实验 （7）［实验评估］实验中______（选填“能”或“不能”）用小灯泡代替定值 电阻,原因是__________________________________. 不能 小灯泡灯丝电阻随温度的变化而变化 √ ①实验中所用定值电阻的阻值为___ ； ②实验结论：____________________________________________________ 导体电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压 成正比 5 19 【总结】滑动变阻器连入电路最大阻值的计算： 定值电阻与滑动变阻器串联，根据串联分压可得 ，则有 ，由于当最小时， 接入电路中的阻值最大， 则所选滑动变阻器的最大阻值 .滑动变阻器的最大电流:滑 动变阻器所选规格的最大电流应至少为实验中测得的最大电流. （2）［实验横向对比］小明还想探究电流跟电阻的关系，需要补充的实 验器材有____________________. 阻值不同的定值电阻 . . （1）［滑阻的相关计算］结合所测数据分析，本实验所用滑动变阻器的 最大阻值应不小于____ . 25 20 例题一遍过 例2 小明用如图1甲所示的电路探究“通过导体的电流与电阻的关系”，实 验器材有：电压恒为 的电源，电流表，电压表，开关，滑动变阻器， 阻值为 、 、 、 的定值电阻各一个，导线若干. 图1 21 （1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应位于___（选填“”或“ ”）端. （2）正确连接电路后，闭合开关，发现电流表无示数，电压表有示数， 则电路的故障可能是电阻 ______（选填“断路”或“短路”）. 断路 （3）排除故障后，小明先用 定值电阻完成实验，此时电压表示数为一定值，断开开关，再换上 的电阻后，后续操作有以下四步： ①闭合开关； ②将滑动变阻器的滑片移到阻值最大位置； 22 ③记录电流表示数； ④将滑动变阻器的滑片移到适当位置. 从安全和规范角度考虑，正确的顺序是__________. （4）将实验测得的数据绘制成 图像,如图1乙所示,根据图像可知,实验 过程中电压表的示数保持___ 不变. （5）由图像可得出结论:导体两端的电压一定时, 通过导体的电流与导体的电阻成______. ②①④③ 2 反比 23 （1）图1乙中阴影面积的物理意义是 ____________________. 定值电阻两端的电压 （2）［实验特殊操作］在探究电流 与电阻关系的实验时,断开开关,用 右 控制定值电阻两端的电压不变 （3）选定滑动变阻器后，当改用阻值更大的电阻继续实验时，发现无论 怎样移动滑动变阻器滑片，都无法使电压表示数达到实验要求的值，其中 的原因可能是__________________________. 滑动变阻器的最大阻值太小 的电阻替换 的电阻,闭合开关,此时应向____（选填“左”或“右”） 移动滑片 ,这样操作的目的是_____________________________. 24 【总结】滑动变阻器规格的选取原则: 当实验所用的几个定值电阻的阻值已知时，滑动变阻器的规格： <m></m>，其中<m></m>表示定值电阻中的最大阻值，<m></m>为那个保持不 变的电压值. （4）［数据处理］图1乙中的图像为曲线，不 易直观判断与 的定量关系，为了直观判断出与 的关系，可将坐标图像变换为______图像. 图1 25 （6）［图像分析］下列图像中能大致反映本实验各物理量之间关系的是___. A. 电流表示数 与 阻值的关系 B. 电压表示数 与 阻值的关系 C. 变阻器接入电 路阻值与 的关 系 D. 电阻 的功率 与 阻值的关系 √ （5）［实验方案改进］实验中需要不断更换电阻，操作比较麻烦，请你 写出一条改进措施______________________. 用电阻箱代替定值电阻 26 图1 （1）［方案设计与评估］小红用阻值分别为 、 、 、 的定值电阻和电 源、滑动变阻器 进行实验，测 完三组数据后，当把 的电阻接入电路， 大于 在电路中串联一个 的电阻 闭合开关，发现无论怎样移动滑片，电压表示数始终______（选填“大于” “小于”或“等于”） .为能够完成本组数据的收集，小红在不改变定值电 阻两端预设电压的前提下，利用现有器材完成了实验，她可以采用的办法 是：______________________________（请写出一种具体做法）. 27 （2）［新情境］同桌小红认为，图1甲中不连接滑动变阻器和电压表， 利用电源电压不变也可以完成本实验.她先后把 、 的电阻接入 电路，读出电路中电流分别为 、 ，分析发现电流表示数与定值 电阻阻值不成反比.老师告诉她这是由于除定值电阻外，其他电路元件也 有一定电阻.若电源本身产生的电压不变，其他元件的 总阻值也不变，由这两组数据可知，其他电路元件的 总阻值为_____ . 1.25 图1 28 实验2 用电流表和电压表测量电阻 （2022版课标要求新增必做实验，6年4考） 例1 小明用伏安法测量阻值的实验电路如图1甲所示，电源电压恒为 . 图1 29 （1）请将图1甲实物电路图连接完整（要求：向右移动滑动变阻器的滑片 时，电压表示数变小，导线不能交叉）. 图1 【答案】如答图所示 例1题（1）答图 30 图1 （2）连接好电路后闭合开关，移动滑动变阻器的 滑片 ，发现电压表始终无示数、电流表有示数且 发生变化，经检查，电压表完好，则出现这种情 况的原因可能是_______. 短路 【变式训练1】 闭合开关后，发现无论怎样移动滑片，电压表、电流表都 没有示数，于是断开开关，将电压表的负接线柱改接到电流表的负接线柱 上，闭合开关，发现电压表指针明显偏转，电流表仍无示数，则电路仅有 的一处故障是____________. 电流表断路 31 （3）排除故障后正确操作，闭合开关，调节滑片 至某位置时，电流表 的示数如图1乙所示，并记录在下表的第1次实验数据中，此时的电流值为 _____A. 实验次数 1 2 3 4 5 电压 1.1 1.5 1.9 2.3 2.5 电流 0.30 0.28 0.45 0.50 0.22 图1 （4）［数据处理］通过调节滑动变阻器滑片进行多次实 验，得到实验数据如表，其中有一组数据是错误的. 32 图2 小明已在坐标纸上描了五个点，如图2所示，请你画出电阻的 图像， 3 5 其中误差较大的是第___组数据，所测电阻的阻值为___ .（结果保留整数） 例1题（4）答图 【答案】如答图所示 33 （1）完成实验后，小明和同学讨论，认为用图1甲的电路图还可以完成 ______________________.（至少填写一个实验名称） 探究电流与电压的关系 （2）在物理实验中，经常要对物理量进行多次测量，下列实验与本次实 验进行多次测量的目的相同的是___.（选填字母） A. 探究杠杆平衡条件 B. 用刻度尺测量作业本的长度 C. 测量小灯泡的电功率 √ 34 （3）［误差分析］同组的小敏认为图1甲方法测量的电阻阻值存在一定的 误差，因为电压表是有电阻的，使电流测量值不准确，从而使测量的电阻 阻值______（选填“偏大”或“偏小”）. 偏小 图1 35 （1）［新情境］一同学有一个二极管，网上查该型号正向电阻 约 ，反向电阻大于 ，因为反向电阻很大，比正向电阻大非 常多，所以二极管具有单向导电性，该同学把这个二极管直接替换该实验 的电阻 ，进行电阻测量，则___.（选填字母） A. 能较准的测出和 B. 只能较准的测出 C. 和 都不能较准的测出 √ 36 例1题图3 （2）［创新拓展］小明和小兰共同设计了图3所示的 电路，探究金属丝电阻的大小跟导线长度的关系. ①电路中的、、 均是由材料、粗细相同的金 属丝制成，长度分别为、、 .闭合开 关，将滑动变阻器的滑片 置于合适位置，电压表 ②通过分析，可以得出结论：材料、粗细相同的金属丝，其电阻大小与长 度成______； 正比 、、的示数之比为，则三个电阻的阻值之比为 _______； ③通过查阅资料，该金属丝的电阻与导线长度的比例系数 ，则 长的这种金属丝的电阻是____ . 50 37 例2 在“测量小灯泡的电阻”实验中，实验小组选用的器材有：两节新干电 池、额定电压为的待测小灯泡、滑动变阻器“”， “” 各一个、电流表、电压表、开关和若干导线. 图1 38 （1）图1甲是设计的实验电路图，请帮他在图中圆圈内正确填写电表符号 使电路完整； 【答案】如答图所示 例2题（1）答图 图1 39 （2）连接好电路后，在闭合开关前，应进行的操作是___________ ______________________，否则可能导致电路中电路元件损坏. 将滑动变阻器滑片调至阻值最大处 （3）实验时，发现小灯泡闪亮一下后立即熄灭，经检查是小灯泡的灯丝 烧断了，这是因为闭合开关瞬间，灯泡________________________. 实际电压大于其额定电压 （4）［具体操作］更换灯泡后闭合开关，发现小灯泡没有发光，但电流 表、电压表均有示数，接下来应进行的操作是________________________ ___________________. 移动滑动变阻器的滑片，观察小灯泡是否发光 40 （5）在确认电路和器材无误后，闭合开关进行实验，当滑动变阻器的滑 片 移到某一位置时，电压表示数如图1乙所示，为了测出小灯泡正常发光 时的电阻，应将滑片 继续向____（选填“左”或“右”）移动，同时观察到 小灯泡变得更____（选填“亮”或“暗”）. 左 亮 图1 （6）［分析数据］多次移动滑片，将 实验数据记录在表格中，小灯泡正常发 光时，电流表的示数如图1丙所示，此时小灯泡的电阻是_____ . 6.25 41 ①该表格设计的不合理之处是__________________，理由是__________ ______________________________________； ②依据表中数据，实验中选用的滑动变阻器是____（选填“”或“”）， 当电压表示数为 时，电流表示数可能是_____（选填“0.44”“0.48”或 “0.5”）A. 计算电阻的平均值 0.44 灯丝电阻随温度升高而增大，取平均值没有物理意义 序号 1 2 3 4 5 电压 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 电流 0.30 0.32 0.36 0.38 电阻 电阻的平均值 42 （7）［图像分析］小组同学根据所测得的数据绘制了小灯泡的电流与电 压的关系图像，如图2所示.在这个图像中，横轴应该表示的是______ （选填“电压”或“电流”）. 电流 例2题图2 43 （1）测量过程中，若灯丝突然烧断，则电压表的示数会______ （选填“变大”“变小”或“不变”）. 变大 （2）仅利用图1甲实验中的器材，______（选填“能”或“不能”）探究电流 与电压的关系，理由是____________________________________________ _______________________________. 不能 探究电流与电压的关系时，必须保持电阻不变，而灯泡的电阻随着温度改变而改变 44 （1）［方案评估］小红想测量小灯泡灯丝在常温时的电阻，于是设计方 案：移动滑动变阻器的滑片，直至灯丝不发光，读出电流表和电压表的 示数，计算出电阻值，你认为小红的方案是否正确？________.判断的依 据是：________________________________________________ ____________________________. 不正确 实验过程中，由于电流的热效应，灯丝的温度会升高，测出的不是常温下灯丝的电阻 45 （2）［电路设计］在测定标有“ ”字样小灯泡正常发光时的电阻时， 小红初步设计了图3所示的电路，请从滑动变阻器 、电阻箱 （最低倍率是，元件符号“ ”）、电压表 中选择两个器材， 并将它们的电路元件符号填入图3合适的虚线框中，帮助小红完成电路设 计.（已知电源电压恒为 ） 例2题图3 【答案】如答图所示 例2题（2）答图 46 实验3 测量小灯泡的电功率（2023.20） 例 小刚用图1甲所示电路测量小灯泡的电功率，电源电压恒为 ，小灯 泡的额定电流为，额定电压小于 . 图1 47 （2）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整. 图1 【答案】如答图所示 例题（2）答图 （1）连接电路时，开关应处于______状态. 断开 48 （3）电路连接正确后，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表有示数， 接下来应进行的操作是___.（选填字母） A. 更换小灯泡 B. 检查电路是否断路 C. 移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光 √ 49 （4）问题解决后，某时刻电流表示数如图乙所示，示数为_____A.要测量 小灯泡的额定功率，应将滑片 向____（选填“左”或“右”）移动，使电流 表示数为 . 0.08 左 图1 （5）移动滑片，记录多组数据，绘制成 图像.根据图丙所给信息，计算出小灯 泡的额定功率是____ ；进一步分析图丙 可知，实验过程中小灯泡的电阻发生变化， 电阻变化的主要原因是______________________. 0.5 小灯泡电阻受温度影响 50 （1）［横向实验对比］在用伏安法进行的以下几个探究实验中，需要多 次测量求平均值的是___.（选填字母） A. 测量定值电阻的阻值 B. 测量小灯泡的电阻 C. 测量定值电阻的电功率 D. 测量小灯泡的电功率 （2）［现象分析］同桌小明在做此实验的过程中，正确连接电路，缓慢 调节滑动变阻器，直至变阻器阻值最小时小灯泡也不能正常发光，请对这 一现象产生的原因提出合理的猜想______________. 电源电压太小 √ 51 （3）［优化措施］测标有“ ”字样的小灯泡的额定功率时,闭合开 关,保证小灯泡发光的情况下,无论如何移动滑片,电压表示数始终高于 , 为此必须对实验器材进行调整,下列措施可行的是_____.（选填字母） A. 换最大阻值较小的滑动变阻器 B. 串联定值电阻 C. 减少电池个数 D. 增加电池个数 √ √ 52 （1）［生活实践］实际生活中，在闭合开关的瞬间白炽灯灯丝容易烧坏， 是因为此时灯丝的电阻______，实际电功率较大，灯丝容易熔断. 较小 （2）［方案设计］若将电压表并联在滑动变阻器两端（其余电路连接正 确），在不改接电压表的前提下，也可以测出小灯泡正常发光时的电功率， 则此时判断小灯泡正常发光的方法是________________________________ _______________. 当滑动变阻器两端电压为时，小灯泡正常发光 53 （3）对实验现象进一步分析可知：小灯泡的实际功率越大，小灯泡亮度 越大.但某同学发现：标有“”的灯与标有“ ”的普 通白炽灯都正常发光时，亮度几乎相当.请分析造成这一现象的原因可能是 ___.（选填字母） A. 两灯的实际功率相同 B. 相同时间内，电流通过两灯做功不同 C. 两灯将电能转化为光能的效率不同 √ 54 图2 （4）［缺电流表］在实验的过程中电流表突然坏了， 小刚重新设计了电路，如图2所示，已知电源电压为 保持不变， 为阻值已知的定值电阻，连接好电路后 进行如下操作： ①将单刀双掷开关与接线柱1相连接，闭合开关 ， 移动滑动变阻器滑片，使电压表示数为____ ； ②保持滑动变阻器滑片位置不变，将单刀双掷开关 与接线柱2相连接， 读出电压表示数为 ； ③则小灯泡的额定功率表达式为 _ _______________. 2.5 55 ※特殊方法测电阻归纳总结 【实验设计思路】 类型 缺电流表 缺电压表 思路引 导 利用电压表与定值电阻并联 （或已知最大阻值的滑动变阻 器）等效替代电流表 利用电流表与定值电阻串联 （或已知最大阻值的滑动变阻 器）等效替代电压表 原理 利用串联电路电流处处相等间 接得到电流 利用并联电路中各支路两端电压 相等间接得到电压 等效电 路 . . . . . . . . 56 1.缺电流表测电阻 电路设计 实验步骤 表达式 _________________________________________ ①闭合开关，用电压表测出 两端的电压 ； ②再用电压表测出两端的电压 57 电路设计 实验步骤 表达式 （1）__________________________________ （2）___________________________________ 只闭合开关 ，记下电压表的示数 ； ②再闭合开关，记下电压表的示数 只闭合开关 ，读出电压表的示数 ； ②________________________________ 只闭合开关,读出电压表的示数 58 电路设计 实验步骤 表达式 _____________________________________ ①将滑动变阻器的滑片调到 端，闭合 开关，记下电压表的示数 ； ②将滑片调到 端，记下电压表的示数 59 2.缺电压表测电阻 电路设计 实验步骤 表达式 _________________________________ ①闭合开关，用电流表测出 的电流 ； ②再用电流表测出的电流 ___________________________________ ①闭合开关，记下电流表的示数 ； ②________________________________ 再闭合开关，记下电流表的示数 60 电路设计 实验步骤 表达式 _____________________________________________ ①将滑动变阻器的滑片调到 端，闭合 开关，记下电流表的示数 ； ②再将滑动变阻器的滑片调到 端，记 下电流表的示数 61 $$