电路初探.docx
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电路初探.docx
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电路初探
题点系列:
《电路初探》
【例1】在以下各电路图中,不正确的是()
解析:
开关的位置虽形态各异,但我们可以看出,只有B的开关两端是与电源直接接通的,故它是不正确的,所以应选B。
【例2】如图A所示的电路,当开关S
闭合时()
A.只有灯L1能发光
B.只有灯L2能发光
C.灯L1、L2都能发光
D.灯L1、L2都不能发光
解析:
该电路可等效为图B所示的电路,
当开关断开时,电流通过两个灯泡,L1、L2都发光;当S闭合时,电流就不再通过灯L1了,开关S将L1短路了,故应选B。
该题很容易因看不清电路的连接方式而出错。
【例3】用一节干电池、一个开关和一个小灯泡自制台灯。
接上电源时,开关虽然未闭合,灯泡却己发光;若闭合开关,灯泡反而熄灭了;几秒后再次断开开关,小灯泡又亮了,但亮度减少了许多。
请画出这个错误的电路图。
解析:
开关虽未闭合,灯泡己经发光,初步可画出图4所
示的电路图,但闭合开关时灯泡反而又熄灭了,说明
开关将灯泡短路了,这样再将电路修改成图乙所示的
电路;再次断开,灯泡又亮了,但亮度减少了许多,
说明电源被损耗了许多,这正是电源被短路造成的现
象,故这个错误的电路图为图乙所示。
【例4】根据下图甲、乙两个电路图识别小灯泡是怎样连接的?
解析:
根据串联电路及并联电路特点,我们从甲图上可看出电键闭合后,电流从电源正极流出到a点分成两路,分别经L1和L2后汇合于b再回到电源负极,小灯泡L1和L2分别在两条支路上,所以两盏小灯泡是并联的。
图乙的电路不可直接识别,可以在分析电流方向的基础上,画出它的等效电路,再判断电灯的连接方式。
图丙是图乙的等效电路,不难看出L1和L2是并联的。
【例5】如图所示,当开关S闭合时,灯L1、L2均不亮。
某同学用一根导线去检查电路故障,他将导线接在L1的两端时发现L2亮、L1不亮,然后并接在L2两端时,发现两灯均不亮。
由此可以判断()
A.灯L1断路
B.灯L2断路
C.灯L1短路
D.灯L2短路
解析:
电路处处相通,用电器才能正常工作。
两灯均不亮,则可以初步判断电路处在开路状态。
要知道具体的断开点,则可用不同的方法检测。
当用一根导线与用电器并联时形成局部短路,可以理解为用导线来代替用电器。
则由题中条件可知L1开路。
故本题答案为A。
【例6】
如图所示的电路中,
(1)当开关S1、S2闭合,S3、S4
断开时,________灯泡发光;
(2)当S2、S4闭合,S1、S3断开时,________灯泡发光;(3)当S3、S4闭合,S1、S2断开时,________灯泡发光;(4)当S1、S2、S3闭合,S4断开时,________灯泡发光;(5)若要使三个灯泡串联,必须使开关_______闭合,开关_______断开;若要使三个灯泡并联呢?
解析:
这些开关都是单刀单掷开关,在满足开关的某种断开或闭合情景时,重要的是看电路变成了一个什么样的等效电路,其中要涉及到通路、断路和短路的概念。
对于断路,我们可以直接将断开的支路去除,对于短路,我们可以认为直接把这两个接点连接在了一起,同时被短接的元件中没有了电流,它也可以去掉。
在第
(1)问中,等效电路只有一个灯泡L1了,故L1发光;在第
(2)问中,电路中只有L2了,故灯泡L2发光;在第(3)问中,电路中只有L3了,故灯泡L3发光;在第(4)问中,开关S2把灯泡L2、L3短路了,故只有L1发光;在第(5)问中,若要三个灯泡串联,应闭合S1、S3,断开S2、S4;若要三灯泡并联,应让这四个开关都闭合。
【例7】如图所示电路中,电源电压适当,要使电铃和电灯同时有电流通过,以下做法中正确的是()
A.断开Sl,闭合S2、S3;
B.断开S3,闭合S1、S2;
C.闭合Sl,断开S2、S3;
D.闭合S2,断开S1、S3.
解析:
题中电路是一个多开关的电路图,两个用电器在电路只有两种连接形式:
并联或串联.如果要使电路形成一个并联电路,关键的是电流能并列地流进两个用电器.电流从电源的正极出发,先流到D点,此时如果S1断开,那么电流必然先流过电铃,从而不能使电流并列地通过两个用电器,因此开关S1闭合;这样电流在D点分为两条路:
一条经过S1再要通过灯泡,另一条经过电铃再通过开关,最后两条路在A点汇合一起回到电源的负极,那么开关S2就须断开.
同样如果电路要形成串联电路,那么电流就须逐个依次地流过两个用电器.这时经过的路径就应是:
电源的正极、电铃、开关S2、电泡、电源的负极.
综合两种情况,正确的选项为D.
【例8】如图所示,要使电路中的灯泡L2发光,必须闭合的开关是()
A.S2
B.S2、S3
C.S1、S3
D.S1、S2、S3
解析:
要使灯泡L2发光,必须至少把L2两端接到电源上,即使L2与电源连接成通路。
如果只闭合S2,就可以使L2与电源连接成通路;若再闭合S1、S3,不影响灯泡L2的连接关系。
所以要使灯泡L2发光,必须闭合的开关为S2。
本题答案为A。
在认识简单电路时,一要看懂电路中各用电器的连接情况,二要会通过开关的闭和合来控制电路。
【例9】在图所示的电路中,开关S闭合后,属于串联电路的是()
解析:
本题主要考查串联电路的特点。
串联电路的特点是当电路接通时,电路中各个元件头尾逐个顺次连接。
在开关闭合的条件下,A图中L2、L3串联后再与L1并联,B图中L1与L3串联后没有连接成完整电路,D图中L2、L3并联后再与L1串联。
本题选C。
判断电路的串联还是并联,我们不能仅看图的连接形式,更重要的是抓住特点来判断。
如串联电路的元件连接是“逐个顺次”,开关断开后各用电器都不能工作;并联电路有支路,各支路间互不影响等。
【例10】请按如图甲所示的电路图,用笔画线代替导线连接乙中的实物。
解析:
由于并联电路比串联电路复杂,所以连接时往往容易出错。
在本题中,可先选L1、S1支路与电源、S2形成顺次连接的闭合通路;再将L2作为一个支路,将其两端分别接到L1与S2的两端。
或者先将干路与L2支路顺序连接后,再将S1、L1支路并在L2两端的接线柱上。
本题有多种正确连接方法。
图丙是其中的一种。
在连接中要注意:
(1)器件的连接顺序一定要按照电路图的顺序接线,包括电源的正、负极;
(2)所有接线必须接在接线柱上,不可在导线上搭接,如图丁中的错误接法;(3)要尽量避免画线交叉。
【例11】如图所示,
(1)如果只闭合开关S1、S2时,灯泡L1、L2是怎样连接的?
(2)如果只闭合S3,L1、L2又是怎样连接的?
(3)如果只闭合S2、S3,L2还会亮吗?
解析:
此题考查识别电路的能力。
解这类题一般用电流法:
从电源正极出发,沿接线寻找电路的通路,回到电源负
极。
(1)当闭合开关S1、S2时,电流从电源正极出发,首先到达B点分成两条支路,一条支路电流经S1、L2到C点,另一条支路经L1到C点。
两股电流从B点分开到C点汇合,最后合在一起经S2流至A点,回到电源负极,所以这两条支路中的L1和L2是并联。
(2)当只闭合开关S3时,电流从电源正极出发至B点,流经L1、L2和S3后,从A点回到电源负极,流经两灯泡的是同一股电流,所示L1、L2是串联。
(3)当S2、S3同时闭合时,情况发生了变化,电流从B点经L1可以通过S2直接到A点,回到电源负极,不必再经L2和S3,也就是说S2闭合以后,L2被短路了,短路时L2上无电流流过,所以L2不会亮。
可见:
(A)识别电路串联还是并联的方法很多,本例解用电流法,这是常用的方法。
(B)分析电路应考虑电路的三种状态,注意短路问题。
【例12】如左图所示电路,判断此电路是串联电路还是并联电路。
解析:
本题主要考查识别电路的能力。
在识别不规范电路时,可用“‘节点法”。
节点法:
识别电路的过程中,不论导线有多长,只要其间没有电源、用电器的导线两端点均可以看成同一个点,从而找出各用电器两端的公共点,以识别电路连接方式。
运用“节点法”可知,A、B、C其实是同一点,这点接在电源负极上,D、E、F其实也是同一点,这点通过开关S接在电源正极上,也就是灯L1、L2、L3连接在公共点A、F之间,这三盏灯是并联的。
等效变换后的电路如图右所示。
可见,此电路是并联电路。
可见:
节点法是识别电路的串、并联连接的又一种方法,简捷是这种方法显著优越的地方。
【例13】根据图1所示的电路图将图2中的实物连接起来。
解析:
本题考查根据电路图连接实物电路的能力。
解题应先看清电路,识别电路的连接方式,然后将元件符号与实物对应起来,再把实物作正确的连接。
其连接方法:
一般从电源的正极出发,沿着电流方向和通路,把元件一个个连起来,最后连到电源的负极。
在具体连接顺序上,按电源正极→
→开关S→电源负极。
据此把元件实物逐个依次连接起来,如图3所示。
可见:
连接实物电路应注意:
(1)方法是:
电源正极→用电器、开关→电源负极,
(2)连接顺序,可“先干(路)后支(路)”或“先支后干”。
(3)检查正确无误后,才闭合开关。
【例14】如图所示,小灯泡L1、L2、L3的连接方式是,电流表A是测量电路中灯泡的电流。
解析:
按照电流的路径来分析三个灯泡的连接方式。
电流从电源的正极
出发分成三条支路,最下边的支路是灯泡L3,中间的支路是灯泡L2,
最上边的支路是灯泡L1。
电流表A与L1、L2并联后相串,所以其测
量的是L1、L2电流的和。
故答案为:
并联;L1、L2。
在分析电路时,连接电流表的线路可看成是一条导线。
【例15】如图所示为接在电路图中A、B两处的两个电流表的读数示意图,则图中电灯L1中的电流是。
解析:
从电路图可知道,在A处的电流表是测干路电流,B处的电流表则是测量电灯L2的电流。
A电流表的读数应比B电流表的读数要大。
但是,A电流表指针偏转的角度比B处电流表指针偏转的角度要小。
这是因为A处电流表用的应该是3A的量程,B处电流表用的应该是0.6A的量程。
所以A处电流表的读数是1.7A,B处电流表的读数是0.4A,电灯L1中的电流等于A处电流表读数与B处电流表读数的差。
故正确答案为:
电灯L1中的电流是I1=I-I2=1.7A-0.4A=1.3A。
对电流表进行读数,一定要先明确所使用的量程、其对应的分度值,否则无法进行读数。
其次,要看清电路中的电流表是测量哪部分电路的电流。
【例16】在如图所示的电路中,电流表A1测量的是_________中通过的电流;A2测量的是______________中通过的电流;A3测量的是______________中通过的电流。
解析:
A1测量的是通过电阻R2、R3中的电流;A2测量的是通
过电阻R1、R2中的电流;A3测量的是通过电阻R1、R2、R3
中的总电流。
【例17】将某电表接在如图所示的电路中,闭合开关后发现,指针向右偏转,则电源的正极是_______端,负极是_______端。
解析:
与电压表“+”接线柱相接的应是电源的正极,故电源右
端为正极,左端为负极。
【例18】在下图所示的各电路中,错误的是()
解析:
该题应选C,因为选项A、B在开关闭合时电流表都直接与电源接通,故是不对的,D中没有电源,灯泡不会正常工作。
【例19】物理兴趣小组的同学做用电流表测量两只小灯泡并联后的总电流的实验,该小组连接的电路如图1所示。
(1)闭合开关的瞬间,会发生什么现象?
应立即采取什么措施?
(2)在图中只改动一根导线的一个线头就可以排除故障,请指出是哪根导线,并在图中加以改正。
解析:
为了先看清电路的连接方式,我们沿着电流方向
看去,会发现电流从电源正极→导线a→c→d→e→
电流表→电源负极。
(1)闭合开关的瞬间,电路中只
有电流表,灯泡被短路,电路中电流会很大,远超
过电流表的量程,故应立即断开开关;
(2)为了排除
短路状态,我们只需把导线a接小灯泡右端的一个
线头改接在它的左边即可,或者将导线d接在小灯
泡右边的一个线头改接在它的左边,这样电流表测
量的就是两灯泡并联后干路的电流值。
【例20】如图所示是用电流表测量电流的实物连接图,请按要求回答:
(1)图甲中电流表测量的是通过灯泡_______的电流;
(2)如果电流表表示的示数如图乙所示,则电流表测出的电流是________A;
(3)如果要用电流表测通过L1和L2的总电流,且只允许移动一根导线,应将导线_______的右端接在电流表的________接线柱上。
(选填“a”、“b”、“c”或“+”、“-”)
解析:
为了先看清电路的连接方式,我们也沿着电流的方向看去,会发现电流从电源正极→电流表的右接线柱,在此分两部分,一是进入电流表,再通过导线a与灯泡L2相连接;一是通过导线b与另一只灯泡L1相连接,然后合在一起通过开关流回电源负极。
(1)由于电流表与灯泡L2串联,故它测量的是通过灯泡L2的电流;
(2)因为电流表接的是0~3A量程,故其示数为1.4A;(3)现在电流表测量的是L2支路电流,如果要测干路电流,应将其串联在干路上,即将导线b接在电流表右侧的线头改接到电流表的“-”接线柱上即可。
【例21】小明在“探究并联电路中干路和各支路电流关系”实验中,连接了如图所示的电路,闭合开关后发现接入电路的电灯发光,电流表指针向没有刻度所在范围偏转。
(1)该图是测B灯的电流,其中电流表的连接有什么错误?
(2)现在测通过A灯的电流,只允许变动原电路中的一根导线的一个端点的连接位置,请在图中将改动的导线打“×”,将改动后的导线画出来。
解析:
我们先看电路的接线方式:
由于电流从电源正极出发分成了两支,它们各通过开关S1、S2,分别与灯泡A和B串联后,灯泡B再通过电流表后共同接回电源负极,所以灯泡A、B并联,电流表测量通过灯泡B的电流。
(1)因为电流表指针向没有刻度所在范围偏转,说明电流表的接线柱接反了;
(2)电流表欲测A灯的电流,应与A灯串联,故电流表“3”接线柱与电源负极相连的那根导线应改接到电流表的“-”接线柱与电源负极相连即可。
可见,针对实物电路的故障类问题,我们首先要看清其连接方式,然后再分析电路连接的情况。
对于改动的电路,最后一定要注意检查,看改动后的电路是否满足其他的要求,如不满足,应重新调整,直至都满足为止。
【例22】以下是小明和小杰写的一份探究报告。
问题:
并联电路干路电流与各支路电流有什么关系?
猜想:
干路中的电流等于各支路中的电流之和
设计实验:
略
进行实验:
如图所示,闭合开关,记录A、B、C各点的电流值如右表所示。
A点电流IA/A
B点电流IB/A
C点电流IC/A
0.4
0.4
0.8
(1)小明的结论是______(填“正确”或“不正确”)
(2)请你分析说明小明同学这一实验方案中的不足:
____________________________。
(3)实验的改进方法:
______________________________________________。
解析:
这是一个探究并联电路电流关系的小实验,我们也知道其规律,所以
(1)小明的结论是正确的;
(2)又是找不足,还是一组数据太少,不能总结实验结论;两只灯泡的规格相同,容易产生错误的结论;(3)改进的方法就是换用不同规格的灯泡多测几组数据。
可见,这些小实验中也蕴含着大道理,只要这些实验平时做了,并善于对出现的问题进行思考,这类的问题是不难解决的。
【例23】如图所示的电路,当开关S闭合后,电压表V1和V2的示数分别为10V和4V,则灯泡L2两端的电压为。
解析:
本题采用“先摘除后复原”的方法来判定电压表在电路中
的作用。
如图取掉电压表V1和V2,不难识别出灯泡L1和L2
是串联关系。
先复原电压表V1,可以看出其并联在电源两端,
即V1是测量灯泡L1和L2组成串联电路的电压。
再复原电压
表V2,可以看出,V2并联在灯泡L1两端,是测量灯泡L1两端
的电压。
答案:
由于两个灯泡是串联关系,且电压表V2是测量灯泡L1两端电压的,所以灯泡L2两端的电压为10V-4V=6V。
在判断电路中电压表的作用时,经常要用到“先摘除后复原”的方法来判定电压表在电路中的作用,请同学们在解题中使用并体会。
【例24】如图所示,电源电压不变,闭合开关S后,灯泡L1、L2都发光,一段时间后,其中一只小灯泡突然熄灭,另一只灯泡仍然发光,而电压表V1的示数为零,V2的示数变大,则产生这一现象的原因是()
A.灯L1断路
B.灯L2断路
C.灯L1短路
D.灯L2短路
解析:
首先判断此电路是L1与L2串联的电路,一只灯泡熄灭,另一只灯泡仍然发光,不可能是断路引起的,再根据V1、V2的示数变化,就可判断出一定是L1短路。
本题应选C。
在本题中,首先要弄清电路的连接形式,不要因为电路中的电压表而影响判断。
一般情况下,将电路中的电压表看作断路,再来判断电路的连接形式,显得很方便。
【例25】在如图所示的电路中,电源电压是6V,电压表示数是2V,电压表测的是灯 两端的电压,灯L1两端的电压为 V。
解析:
用电压表测量某元件两端电压时,电压表应与该元件
并联,所以图6—2中的电压表测的是灯L2两端的电压。
从电路图可知,灯L1、L2串联。
串联电路中,总电压等
于各串联部分电路两端的电压之和,即U=U1+U2,由此
可得灯L1两端的电压U1=U-U2=6V-2V=4V。
可见:
解题的关键在于看清电路,电压表测哪里电压,电路连接方式是怎样的,然后运用所学的知识求解。
【例26】一次,小明同学用有3V和15V两个量程的电压表测电压时,电压表“—”接线柱已经接入电路,在用15V量程试触时,指针位置如图所示,则下一步的实验操作应该是()
A.直接接入c接线柱,然后读数
B.直接接入b接线柱,然后读数
C.断开开关,接入c接线柱,闭合开关后读数
D.断开开关,接入b接线柱,闭合开关后读数
解析:
本题考查电压表量程的选取。
由于试触时
指针摆幅较小,这是选用了电压表较大量程的结果。
若要使测量数据准确,应换用较小量程,且接线时开关应处于断开状态。
本题应选D。
在使用电压表的过程中,一要安全,二要使读数误差小。
按照这样的原则就比较容易得出答案。
【例27】如图所示,用笔画出的线替代导线,将图中的实物元件,连接起来.
解析:
这是一题连接并联电路实物图的试题.在连接时可以按照如下的顺序来连接:
(1)先连接只有一条支路的电路,如本题中先将电源、开关、电流表、灯L2连接起来,这相当于一个串联电路,如图乙所示;
(2)L1就相当于是接在由L2、电流表所组成的支路的两端,即图中的E点、D点,如图所示丙;(3)最后将电压表接在L1的两端,即A、B两点.
正确答案如图丁所示:
连接实物图不仅仅是考查学生的解题能力,而且也是对学生的实践能力的考查.掌握一定的连接线路的能力是新课程中比较重视的问题.
【例28】如图所示电路,两盏相同的电灯在闭合开关后都能发光.过了一会儿,两盏电灯突然同时都不亮了,且电压表和电流表的示数均变为零.如果电路只有一处故障,则故障可能是()
A.电灯L1断路B.电灯L2断路
C.电灯L1短路D.电灯L2短路
解析:
这是一题故障判断题,根据题目的选项可知是灯L1或L2发生
了断路或短路现象.首先先看电流表,它的示数为零,所以电路中发生了断路现象;如果L2断路,那么灯L1、电流表、电压表就串联在电路中,由实验可知,电压表的示数近似为电源电压,这显然不符合题意;因此是L1发生了断路,此时电压表与电源的正极不能接通,所以没有示数.故正确答案为:
A
这类故障问题,如果是L1发生了断路、短路,或者L2短路,它所对应的现象比较容易判断,难点在如果L2发生了断路时的现象,这个问题可以通过实验进行认识,也可用下一章欧姆定律的知识来解释.目前我们只须记住这样的一个结论:
当电压表与其它的用电器串联在电路中时,电压表的示数近似等于电源电压.
【例29】润润同学在探究串联电路电压规律的实验中,提出了猜想:
串联电路中各用电器两端的电压相等,总电压等于各部分电压之和。
润润同学准备了两只相同的灯泡L1、L2和其他实验器材。
〖进行实验〗
(1)按如图1所示的电路图连接电路;
(2)闭合开关,用电压表分别测出AB、BC、AC间的电压,并记录在表格中。
AB间电压/V
BC间电压/V
AC间电压/V
1.4
1.4
2.8
〖分析论证〗
(1)在物理学中,串联电路电压的规律是:
___________________________。
(2)分析润润的实验得出的结论与他的猜想__________(填“相符”或“不相符”)。
〖评估〗这个实验的不足之处是:
(1)_______________________________________;
(2)_______________________________________。
解析:
这是一个普通的探究串联电路电压关系的小实验,作为学过的知识,我们很容易对分析论证做出判定:
(1)串联电路的总电压等于各部分电路两端电压之和;
(2)相符。
但评估中却对我们的实验进行了很好的反思,这个实验和不足之处是
(1)以相同的灯泡代替一般情况下的灯泡容易让人得出错误的结论;
(2)以一次实验就得出结论有点让人不太信服的感觉。
【例30】某同学按图所示的电路图连接进行探究实验,实验时,电阻R1保持不变,滑动变阻器R2的最大值为20Ω,三次改变滑动变阻器的滑片P位置,得到以下的实验数据:
次数
A1表/A
A2表/A
V1表/V
V2表/V
V表/V
1
0.4
0.4
4
8
12
2
0.6
0.6
6
6
12
3
0.8
0.8
8
4
12
请回答:
(1)图中所示电路中电阻R1和R2是联;电压表V测的是两端的电压.
(2)根据表V1、V2和V示数,可以得出结论:
;比较每次实验电流表A1和A2的大小,可以得出结论:
.
(4)根据表V1和电流表A1,可以得出结论:
.
解析:
电路中仪表较多,电路分析比较困难,但是电压表在电路中相当于断路,可以先将其去掉,而电流表相当于一根导线,这样电路很容易分析出是串联电路.而V1、V2、V表测量的分别是R1、R2、电源两端的电压,A1、A2表测量的是串联电路中不同位置的电流.
第2问中要求对三只电压表和两只电流表示数进行分析.对电压表每次的数据分析不难看出V1和V2表的示数之和总等于V表的示数;对电流表每次的数据分析,也会看出示数都相等.
第3问中要求对V1和A1表的数据进行分析,首先先要明确两只仪表的测量对象是R1.同时发现第2次实验中电压示数为第1次示数的1.5倍,而电流表第2次的示数也为第1次的2倍;将第3次的数据第一次对比也会发现如此.这是典型的两个量成正比的特点.当然,我们也可以通过图像进行分析,将每次的数据在直角坐标系中标出,会发现描述出来的图像是一条经过原点的直线.
正确答案为:
(1)串,电源;
(2)U=U1+U2,即串联电路两端的总电压等于各串联导体两端的电压之和;I1=I2,即串联电路中电流处处相等;
(3)电阻R1中的电流与它两端的电压成正比.
提高实验数据的分析能力,这有利于今后的独立研究.
【例31】如图是理发用电吹风机的电路,其中电热丝通电会发热,电动机通电会送风,选择开关S同时与哪两上触点接触时,电吹风送出来的是热风()
A.1和2 B.2和3
C.3和4 D
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