2019-2020年高二物理 （人教大纲版）第二册 第十四章 恒定电流 五、电功和电功率(备课资料).doc

备课资料一、电功和电热二、电功率三、电路故障的分析与判断电路故障的种类很多，本文主要分析由于短路或断路造成的故障.电路故障分析试题是一种考查学生灵活运用所学知识分析物理问题的试题，在高考中经常出现.1.串联电路的故障分析用电器串联在一起工作时，由于某个或几个电路元件出现了故障，就会造成其他用电器无法工作或不能正常工作的局面.判断和分析这类故障经常采用电压表测电压的方法，现分两种情况讨论如下：1.1 串联电路中有一处故障分析思路：首先要判断电源能否工作.具体的做法是：将电压表接在电源的两端，测电源的端电压，若端电压不为零，说明电源能工作.其次，判断用电器可能出现的故障.用电器短路故障的判断：用电压表测用电器的电压，若U=0，所对应的用电器短路.用电器断路故障的判断：用电压表测用电器的电压，若U=0，说明该用电器完好，若U0，则该用电器断路.2019-2020年高二物理 （人教大纲版）第二册 第十四章 恒定电流 五、电功和电功率(备课资料)例1（上海高考题）图1中L1、L2是两个相同的乳白色的小灯泡，额定电压均为3 V.E是一电源，电动势为6 V.电路接通后灯泡不亮，而导线和各连接点的接触均良好.给你一个电压表（量程0315 V），要求在不断开电路的情况下，查出是哪一个器件已损坏.试述操作步骤（不讨论有两个或三个器件同时损坏的情况）.分析：由题意知，这是一个断路故障，首先将电压表接在电源的两端，若有示数，说明电源工作正常，反之则电源损坏.在电源工作正常的前提下，将电压表接在L1两端，若示数为零，则L2损坏，若不为零，则L1损坏.图2例2（上海高考题）在做“测定电池的电动势和内电阻”的实验时，有位同学按如图2所示电路进行连接，他共有6根导线，即aa、bb、cc、dd、be和df，由于混进了一根内部断开的导线，所以当他按下开关S后，发现两个电表的指针都不偏转.他用多用电表电压档测量ab间电压时，读数约为1.5 V（已知电池电动势约为1.5 V）.为了确定哪一根导线的内部是断开的，可以再用多用电表的电压档测量_两点间的电压，如果约为1.5 V，则一定是_导线断开；如果是_V，则一定是_导线断开.分析：将电压表、电流表、滑动变阻器和导线dd、cc等看成是电源的一部分，因为ab间电压为1.5 V，说明电源和上述各部分电路都是正常的，内部断开的电线只有可能是aa或bb.为此，可以再利用多用电表的电压档测量aa两点间的电压，如果约为1.5 V，则一定是导线aa断开；如果是0 V，则一定是导线bb断开.同理，也可以通过测量bb间的电压来进行判断.1.2 串联电路中有两处或两处以上的断路故障分析思路：首先判断电源是否工作.将电压表接在电源的两端，测电源的端电压，若端电压不为零，说明电源能工作.其次判断用电器的断路故障.图3如图3所示电路，将电压表的一个接线柱与电源的一端相连（在此我们选择a），另一接线柱与c相连，测Uac，若Uac0，说明用电器1正常，若Uac=0，则用电器1断路.若Uac0,则再测Ucd、Uce,出现电压等于零的地方就是用电器断路的地方.若Uac=0，则更换用电器1或将用电器1短路，然后继续测量Uad、Uae,找到第二个断路的位置，排除故障.无论有几个电路元件出现断路故障，都可以依此思路进行分析、判断.2.混联电路的故障分析混联电路出现故障时，要紧紧抓住短路和断路的电路特点，即短路相当于某用电器电阻变为零，断路相当于某用电器电阻增为无限大，结合串、并联电路的基本关系进行分析.其基本的分析思路为：首先,确定用电器的连接方式，画出等效电路图.其次，假设某一用电器发生电路故障（短路或断路），根据外电路的总电阻随用电器电阻的变化而变化的特点，确定电路总电阻的变化.第三，根据闭合电路的欧姆定律I=确定电路总电流的变化.第四，根据路端电压公式U=EIr确定电源端电压的变化.第五，根据部分电路的欧姆定律确定各支路电流、电压的变化，做出判断.例3（全国高考题）在如图4所示的电路中，灯泡A和B都是正常发光的，忽然灯泡B比原来变暗了一些，而灯泡A比原来变亮了一些，试判断电路中什么地方出现了断路的故障（设只有一处出了故障）.图4分析：如果R1出现断路，则两个灯泡的亮度变化趋势肯定是相同的，所以不是R1出现故障.假设R2出现断路故障，则相当于R2的电阻增至无限大，则电路的总电阻变大.由闭合电路的欧姆定律知，电路的总电流减小，路端电压增大，所以通过R1的电流变大；因为总电流等于R1、灯泡B、R3通过的电流之和，则IB+I3的电流减小，由此知UB减小；而端电压等于UA+UB，所以灯泡A的电压增大.由以上分析知，若R2出现断路故障，将造成电路中的A灯变亮、B灯变暗，与题述情况完全一致，所以是R2出现断路故障.例4如图5所示的电路中，闭合电键，灯L1、L2正常发光.由于电路出现故障，突然发现灯L1变亮，灯L2变暗，电流表的读数变小，根据分析，发生的故障可能是 A.R1断路 B.R2断路 C.R3短路 D.R4短路 图5 图6分析：作出等效电路图如图6所示.假设R1断路，则电路的总电阻变大，总电流变小，路端电压增大；因为R2、R3、R4和L2所组成的混联电路没有变化，则总电流减小导致它们整体的分压减小，即L2的电压变小，灯L2变暗，同时电流表的示数减小；再根据路端电压增大知L1分压增大，故灯L1变亮.选项A正确.再依次假设R2断路、R3短路、R4短路，分别利用上述思路进行分析，结果发现本题只有选项A是正确的.例5某同学按如图7所示电路进行实验，电压表内阻可看做无限大，电流表内阻可看做零.图7由于电路发生故障，发现两电压表示数相同了（但不为零），若这种情况的发生是由用电器引起的，则可能的故障原因是_.分析：外电路先是由RP和R2串联，再和R3并联，最后和R1串联组成的.两电压表示数相同，说明RP和R2整体的分压与R3的分压一样，显然只有两种可能性：一是RP发生短路故障，相当于一根导线；二是R2发生断路故障.在有电表的电路里，电表的示数变化是分析电路故障的重要依据之一.