第3章-优化提升15电路故障和动态分析专题讲义 2026-2027学年浙教版科学八年级上册

科学 · 八年级上册 第3章 优化提升15 电路故障和动态分析 2026—2027学年浙教版科学八年级上册　·　第3章 电路探秘 例题导航 考点1 串联电路的动态变化 例1　在如图所示的电路中，电源电压保持不变，R为定值电阻。闭合开关S后，将滑动变阻器的滑片P从最右端移到中间某个位置，电压表和电流表的示数分别变化了ΔU和ΔI。下列分析正确的是（　　） A．变大 B．变小 C．不变 D．先变小后变大 思路点拨　由电路图可以知道，定值电阻R与滑动变阻器串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流；设滑片移动前后电路中的电流分别为、，则ΔI=，由I=可得，电压表的示数分别为，，所以电压表示数的变化量为ΔU=，即R=。 变式拓展1　如图所示的电路，电源电压保持不变，开关S闭合后，在滑动变阻器滑片P向左移动的过程中，下列说法正确的是（　　） A．电压表示数变小，电压表示数不变，电流表A示数变小 B．电压表示数变小，电压表示数变大，电压表的示数与电流表A的示数之比变小 C．电压表示数不变，电流表A示数变大，电压表的示数与电流表A的示数之比变大 D．电压表示数变小，电压表示数不变，电压表的示数与电流表A的示数之比变小 考点2 并联电路的动态变化 例2　如图所示，电源电压不变，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片由最右端向中点滑动过程中，下列说法正确的是（　　） A．电压表示数不变，电流表示数不变 B．电压表示数变大，电流表示数变大 C．电压表示数不变，两个电流表示数的差不变 D．电压表示数变小，电压表与电流表示数的比值不变 思路点拨　由电路图可知，与并联，电流表测支路的电流，电流表测干路电流，电压表测电源两端的电压。B.电源电压不变，则滑片移动过程中电压表示数不变；AC.滑动变阻器的滑片P从最右端向中点移动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻变小，根据欧姆定律可知，通过滑动变阻器的电流变大；并联电路各支路电流互不影响，则通过的电流不变，即电流表示数不变；根据并联电路的电流关系可知，干路中的电流变大，即电流表示数变大，两个电流表示数的差变大；D.电压表V的示数不变，电流表示数变大，其比值变小。 变式拓展2　如图所示的电路，闭合开关，灯泡L正常发光，当滑片P向下移动的过程中，下列说法正确的是（　　） A．灯泡L变亮，电流表示数变大 B．电压表示数不变，电流表示数变大 C．电流表与的示数之差变大 D．电压表与电流表的示数之比变大 考点3 动态电路在实际生活中的应用 例3　如图所示为某科技创新小组设计的水位计工作原理图，容器中的绝缘浮子随水位的升降带动滑动变阻器R的滑片P升降，并通过电压表V的示数来反映水位的升降情况。L是一个指示灯，电路各部分接触良好。当容器中的水位最低时，滑片P位于滑动变阻器R的a端，则（　　） A．当水位不变时，电压表示数不变，指示灯不亮 B．当水位上升时，电压表示数变小，指示灯变亮 C．当水位上升时，电压表示数变大，指示灯变暗 D．当水位下降时，电压表示数变大，指示灯变亮 思路点拨　根据串联电路的分压规律判断电压表的示数变化，根据分析灯泡两端的电压变化，从而确定灯泡的亮度变化。由电路图可知电压表测滑动变阻器R两端电压，A.水位不变即滑动变阻器连入电路的阻值不变，电压表示数不变，指示灯亮度不变，BC.水位上升时滑动变阻器连入电路的电阻变大，电压表示数变大，指示灯变暗，D.水位下降时滑动变阻器连入电路的阻值变小，电压表示数变小，指示灯变亮。 变式拓展3　测温模拟电路如图甲所示，温度计由量程为0～3V的电压表改装而成，电源电压U为6V，R的阻值为40Ω，热敏电阻的阻值随温度t变化的关系如图乙所示。则当开关S闭合后（　　） A．此电路可测量的最高温度为50℃ B．温度计的0℃应标在电压表零刻度处 C．若只增大电源电压U，电路可测量的最高温度将减小 D．若只增大R，电路可测量的最高温度将变小 考点4 电路故障问题 例4　等值电阻、组成如图(a)所示的电路，闭合开关，电压表的示数和电流表的示数的比值为；然后取与等值电阻组成如图(b)所示的电路，闭合开关，电压表的示数和电流表的示数的比值为，与相等。若已知电源、电压表和电流表完全相同且完好，三个电阻中只有一个电阻存在故障，则下列判断正确的是（　　） A．电阻可能短路 B．电阻一定断路 C．电阻可能短路 D．电阻一定断路 思路点拨　由图(a)可知，电路为串联电路，电流表测量电路中的电流，电压表测量两端的电压；由图(b)可知，电路为并联电路，电流表测量干路的电流，电压表测量电源的电压。图(a)中，根据欧姆定律R=可知，电压表的示数和电流表的示数的比值；图(b)中，根据R=可知，电压表示数和电流表示数的比值即为并联电路的总电阻，为。已知与相等，则的阻值等于和并联后的总电阻，故可以据此判断故障原因。 变式拓展4　小科连接的电路如图所示，闭合开关后，无论怎样调节滑动变阻器，灯泡、都不亮。他用电压表进行电路故障检测，把电压表并联接在某两点之间，测试结果如表所示。由此可以判定电路的故障是（　　） A．灯泡短路 B．灯泡断路 C．de段断路 D．bf段断路 能力提升 1.　噪声污染是当代社会四大污染之一，若青少年长期处于噪声环境中会影响身心健康。为了监测噪声的强弱，同学们找来定值电阻、声敏电阻R（阻值会随声音强弱发生变化）、电流表、学生电源等器材，设计了可用电流表的示数来反映噪声强弱的装置，其中R的阻值随声音强弱变化的关系如图甲所示，该装置电路如图乙所示，电源电压保持6V不变，在某次测试中，当噪声强度为50dB时，电流表示数为0.2A。以下说法正确的是（　　） A．电路中的电流随声音强度增大而减小 B．阻值是15Ω C．当噪声强度为80dB时，电流表示数为0.5A D．当电流表示数为0.3A，噪声强度为60dB 2.　图甲所示是小兴设计的天然气浓度检测电路的原理图，图中R是气敏电阻，它的阻值随天然气浓度变化的规律如图乙所示，为定值电阻，电源电压保持不变。闭合开关后，当气敏电阻所在处的天然气浓度升高时，下列说法中正确的是（　　） A．电压表示数变大，电流表示数变小 B．电压表示数变大，电流表示数变大 C．电压表示数变小，电流表示数变小 D．电压表示数变小，电流表示数变大 3.　如图所示，电源电压为3V且保持不变，滑动变阻器R标有“1A 10Ω”的字样。当滑动变阻器的滑片P在最右端时，闭合开关S，通过灯泡的电流为0.3A，此时通过干路中的电流是＿＿＿＿A。在电路安全工作的情况下，向左移动滑动变阻器的滑片P时，灯泡亮度将＿＿＿＿。 4.　针对流感病情，我国采取了各项措施。例如图甲所示，在公共场所的入口设有自动测温设备，当人通过时，可以显示出人的体温。受其启发，小科同学为学校的图书馆设计了“自动测温门”，电路如图乙所示，R是定值电阻，是一个由半导体材料制成的热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小。 (1)　当被测者体温为36.5℃时，电压表示数如图丙所示，则此时两端的电压为＿＿＿＿。 (2)　当被测者体温比正常人偏高时，则电压表的示数将变＿＿＿＿。 5.　如图所示的电路图，电源电压恒定。当开关、断开，闭合时，电流表的读数为0.5A，电压表的读数为2.5V。当开关、闭合，断开时，由于电阻、中有一个电阻出现故障，电流表的读数为0.6A，电压表的读数为3V。则的阻值是＿＿＿＿Ω，电路中出现的故障是＿＿＿＿。 6.　如图所示，电源电压为U且保持不变，的阻值为20Ω，变阻器的最大阻值为30Ω，两电压表规格完全相同。 (1)　闭合S，将变阻器的滑片向右调至中点，在此过程中电压表的示数将＿＿＿＿（填“变大”“变小”或“不变”）。 (2)　当变阻器的滑片位于中点一段时间后，观察到电压表的示数突然变大，若故障发生在电阻、中，且同时仅有一个出现故障，则故障原因是＿＿＿＿。 7.　如图甲所示的电路中，电源电压恒定。闭合开关S后，滑动变阻器的滑片P由一端移到另一端时，测得其中一电压表示数U与电流表示数I的变化关系如图乙所示。 (1)　若实验过程中电压表示数与示数的比值变小，则可以推断滑片P向＿＿＿＿（填“a”或“b”）端移动。 (2)　当滑动变阻器的滑片P位于中点时，电压表的示数为＿＿＿＿V。 8.　如图甲所示为某家用汽车的油箱（油箱呈长方体，内底面积为0.20，最多能装油700N）及自动测定油量的电路原理图，其中电源两端的电压恒为12V，油量表实质为电流表（量程为0～0.6A），为压敏电阻（上表面面积为0.001，厚度忽略不计），其阻值与所受汽油压力的变化如图乙所示，当油箱加满油时，油量表满偏，如图丙所示。 (1)　求汽车加满油时油箱底部受到的压强。 (2)　求定值电阻的阻值。 (3)　通过计算在图丙画出空油箱时指针位置。 9.　很多电热水器都带有由绝缘材料制成的“防电墙”装置，其内部结构如图所示，呈涡流状的“防电墙”管径细、管路长。由于水本身具有电阻，即使热水器内胆内漏电，但经过“防电墙”后在人体上的分压大约在12V左右甚至更小，远低于人体的安全电压，从而有效地保障了消费者的生命安全。 (1)　在热水器意外漏电时，水流与人体与大地构成了一个电路。则“防电墙”相当于电路中的＿＿＿＿（填“电源”“开关”或“电阻”）。 (2)　结合“防电墙”的结构，利用所学的科学知识解释它能防触电的原因。 10.　某校STEAM小组设计制作了如图甲所示的装置，将一个量程为0～0.6A的电流表改装成“气压表”连接在电路中。闭合开关前，将注射器活塞推至底端排尽空气，并用橡皮帽将注射孔密封住；闭合开关，在不拉动活塞的情况下，调节装置，使电流表的示数为0.6A；向左拉弹簧，当活塞移动瞬间，可直接在“气压表”上读出大气压的值。 (1)　图甲中，用力向左拉动注射器的活塞，“气压表”（电流表）的读数将＿＿＿＿（填“变大”“不变”或“变小”）。 (2)　已知电源电压恒定为9V，电阻的阻值为5Ω，电阻丝R是长为11cm，阻值为55Ω的均匀电阻丝，所用弹簧的伸长量（ΔL）跟所受拉力（F）的关系如图乙所示，注射器活塞的横截面积为1。理论上外界气压为1标准大气压（1×Pa）时应标在电流表的什么示数上？ (3)　请对STEAM小组的设计装置进行评价。（优缺点各写一点） 冲击重高 11.　“遥遥”生物小组培育的植株的生长环境温度不能超过30℃，并且在20～30℃之间需满足一定的湿度要求。“领先”科创小组为其设计的温、湿度报警触发电路如图甲所示。电源为特制的可调恒流电源（使所在电路中的电流恒等于“预先设定的电流”），完全相同的防水热敏电阻、的阻值随温度的变化规律如图乙所示。 (1)　小组将“预先设定的电流”设置为2×A后进行报警触发设置。温度报警触发设置：30℃时两端电压为3.6V，将该电压设为温度报警触发值U，当两端实际电压≤U时，触发温度报警。湿度报警触发设置：用一端浸在水中的湿纱布敷在上。由于湿纱布中的水＿＿＿＿，使温度降低，导致两端电压与两端电压产生电压差ΔU。环境越干燥，与的温差Δt越大，ΔU越大，因此可用Δt表示湿度状况。当Δt≥5℃时需要湿度报警，将Δt=5℃时的电压差ΔU设为湿度报警触发值，记为Δ。请计算Δ（写出必要的文字说明、表达式及最后结果）。 (2)　现根据实际需要改变“预先设定的电流”，使装置在Δt≥8℃且湿度报警触发值比Δ增大0.05V时触发湿度报警。重新调节后的温度报警触发值U为＿＿＿＿V。 12.　如图所示，正方形线框表示一“黑盒”，盒内有两个相同的电阻组成的简单电路。A、B、C表示从盒内电路引出的三个接线柱，已查明任意两个接线柱之间都有一定的电阻。 (1)　画出盒内可能存在的三种电路。 (2)　为进一步探究盒内电路结构和电阻值，某同学将电压为4.0V的电源和量程满足要求的电流表串联组成试探电路（如图），进行了如下实验：①将“黑盒”的A、B两接线柱接入试探电路，电流表示数为0.2A；②将“黑盒”的A、C两接线柱接入试探电路，电流表示数为0.1A。通过推断，盒内电路应是你所画的第＿＿＿＿种电路，每个电阻的阻值是＿＿＿＿Ω。 素养进阶 13.　阅读短文，回答问题。力电传感器　一种常见的力电传感器由弹簧钢和应变片组成，其结构示意图如图甲所示。弹簧钢右端固定，其上、下表面各贴有一块相同的应变片，当应变片被拉伸或压缩时，其电阻会随之变化。当弹簧钢的自由端受到向下的作用力F时，弹簧钢向下弯曲，上应变片被拉伸，下应变片被压缩；由于通过上、下应变片的电流均为I且恒定不变，因此上、下应变片两端的电压会发生变化，上应变片两端的电压为，下应变片两端的电压为，传感器将两个电压的差值U（U=）输出，就可以反映出作用力F的大小。另外，应变片的阻值也会随温度发生变化，变化情况如图乙所示。为了消除气温变化对测量精度的影响，需分别给上、下应变片串联一个合适的电阻，进行温度补偿，使测量结果不受温度影响。 (1)　当弹簧钢受力向下弯曲时，上应变片的电阻＿＿＿＿，下应变片的电阻＿＿＿＿。（均填“变大”“变小”或“不变”） (2)　自由端上受到的作用力F越大，传感器输出的电压差值U就越＿＿＿＿。 (3)　如果未进行温度补偿，夏天和冬天里自由端受到相同的作用力F时，传感器下应变片两端的电压夏和冬的关系是夏＿＿＿＿（填“＞”“＜”或“＝”）冬。 (4)　如图是几个电阻阻值随温度变化的图像，在进行温度补偿时，最适合给下应变片串联的电阻是＿＿＿＿。（选填字母） 参考答案与解析 例题导航 例1　C 变式拓展1　D 例2　A 变式拓展2　B 例3　C 变式拓展3　C 例4　B 变式拓展4　C 能力提升 1.　D 2.　B 3.　0.6　不变　【解析】(1)据图可知，变阻器与灯泡L并联。当滑片在最右端时，变阻器的阻值为10Ω；则通过变阻器的电流：I==0.3A；则通过干路的电流：=0.3A+0.3A=0.6A；(2)由于灯泡与变阻器并联，因此滑动变阻器连入电路的阻值变化对灯泡没有影响，即灯泡亮度将不变。 4.　(1)2.3V　(2)小　【解析】由图乙可知，R和串联，电流表测电路中的电流，电压表测两端的电压。(1)由图丙可知，电压表所选量程为0～3V，分度值为0.1V，则电压表的示数为2.3V，即两端的电压=2.3V；(2)热敏电阻的阻值随温度升高而减小，当被测者体温比正常人偏高时，热敏电阻的阻值减小，由串联电路的分压规律可知，热敏电阻两端的电压变小，即电压表示数变小。 5.　1　断路　【解析】当开关、闭合，断开时，由于、并联，电压表的读数即为电源电压U=3V，则并联电路的总电阻R==5Ω；当开关、断开，闭合时，、串联，电压表的读数即两端电压=2.5V，所以，。则R==5Ω，所以，当开关、闭合，断开时，电路中出现的故障是电阻断路。 6.　(1)变小　(2)断路或短路　【解析】(1)定值电阻与变阻器串联。当变阻器的滑片向右调至中点时，变阻器的阻值变小，根据串联电路电压与电阻成正比的规律可知，电压表的示数肯定会变小。(2)当变阻器的滑片位于中点一段时间后，观察到电压表的示数突然变大，若故障发生在电阻、中，且同时仅有一个出现故障，则故障原因是断路或短路。 7.　(1)b　(2)6　【解析】(1)由图可知，电阻和变阻器串联，电压表测量两端的电压，电压表测量两端的电压，电流表测量电路中的电流，由于与示数之和不变，若实验过程中电压表与示数的比值变小，说明示数变小，示数变大，根据串联电路的分压原理可知，滑动变阻器接入电路中的电阻变大，即滑片P在向b端移动。(2)当滑片在a端时滑动变阻器接入电路中的电阻为0Ω，电路为的简单电路，电路中的电阻最小，电流最大，根据图乙可知当电流最大，电压表示数为零；由图乙可知当滑片在a端时，电路中的电流为=1.5A，电源电压U=；当滑片在b端时，电路中的电流为=0.5A，=8V，电源电压U=。由于电源电压不变，所以，则的阻值：，电源电压U==1.5A×8Ω=12V，滑动变阻器的最大阻值为。当滑动变阻器的滑片P位于中点时，则电路中的总电阻为，电路中的电流I==0.75A，的示数=0.75A×8Ω=6V。 8.　(1)3500Pa　(2)10Ω　(3)0.06A　(1)由题可知，油箱为长方体，则油箱底部受到油的压力F=G=700N，底面积S=0.20，汽车加满油时油箱底部受到的压强：p==3500Pa(2)汽车加满油时压敏电阻受到的压力：=3500Pa×0.001=3.5N，由图像可知，此时压敏电阻的阻值为=10Ω；由图甲知，两电阻串联。由题可知，装满油时油量表（电流表）满偏，则电流表示数为I=0.6A。由I=可得电路的总电阻：。由电阻的串联规律可得，定值电阻的阻值：=20Ω-10Ω=10Ω　(3)根据图乙可知，空油箱时（即压力为0），压敏电阻=190Ω，此时串联电路的总电阻：=10Ω+190Ω=200Ω，此时电流表的示数；由图丙可知，电流表量程为0～0.6A，最小刻度为0.02A，可得指针位置如图所示。 9.　(1)电阻　(2)当发生漏电时，电源和大地之间形成通路，此时水的电阻与人体的电阻相当于构成串联电路。因为电阻串联具有分压作用，而且水的电阻远远大于人体电阻，所以加在人体身上的电压小于安全电压，因此能保障人体安全不触电。　【解析】在热水器意外漏电时，水流与人体与大地构成了一个电路。则“防电墙”相当于电路中的电阻，从而分担部分电压，保证人体安全。 10.　(1)变小　(2)理论上外界气压为1标准大气压（1×Pa）时应标在电流表的0.3A位置上　(3)优点：可直接在电流表上标出测得的大气压的值，读数更方便；缺点：没有考虑活塞与筒壁间的摩擦。（合理即可）　【解析】(1)图甲中，用力向左拉动注射器的活塞时，变阻器的阻值增大，根据可知，总电阻变大，那么通过“气压表”的读数将变小。(2)在不拉动活塞的情况下，电流表的示数为0.6A，此时的总电阻。当拉动活塞时，弹簧受到的拉力F=pS==10N；根据图乙可知，此时弹簧伸长3cm，那么变阻器的阻值增大：Δ；此时的总电阻：；此时电流表的示数：。 冲击重高 11.　(1)汽化吸热　0.75V　(2)2.4 12.　(1)如图　(2)二[根据(1)所画的电路顺序填]　20　【解析】(1)两电阻不可能只在任何一条支路中，否则不符合任意两个接线柱之间都有一定的电阻，所以两个电阻分别为三个接线柱支路的任意两条，如图所示。(2)A、B接入电路的电流比A、C接入电路的电流大，说明A、B间有一个电阻，A、C间有两个电阻，故符合要求的是第二种电路；根据欧姆定律可知电阻的阻值为=20Ω。 素养进阶 13.　(1)变大　变小　(2)大　(3)＜　(4)D　【解析】(1)当弹簧钢受力向下弯曲时，上、下应变片的电阻分别是、，此时上应变片被拉伸，电阻变大，下应变片被压缩，电阻变小；(2)压力越大传感器示数越大，也就是输出的电压越大，所以说传感器输出的电压差值U随外力F增大而增大。(3)应变片的电阻会随温度的升高而减小，夏天温度更高，下应变片的电阻更小，由U=IR可知，下应变片两端的电压夏天比冬天小，夏＜冬。(4)由图乙可知，应变片随温度的升高减小得越来越快，进行温度补偿时，串联的电阻应该随温度的升高增加得越来越快，故D正确。 第3章 优化提升15 电路故障和动态分析 第 1 页 / 共 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $