2021年中考物理电学满分训练15讲第7讲欧姆定律四电路故障及滑动变阻器作用含解析

1、第7讲欧姆定律四-电路故障及滑动变阻器作用教学目标1掌握常见电路故障分析及处理办法2掌握滑动变阻器在实际情况中的运用【经典例题一】1如图所示，当开关闭合时，灯l1、l2都不亮，电流表无示数，但电压表示数较大。可能的故障是（）al1断路bl2断路cl2短路dl1短路【解答】解：根据电路可知，灯l1、l2串联，电流表测电路电流，电压表测l2两端电压；开关闭合后，灯l1、l2都不亮，电流表无示数，说明电路断路；电压表示数较大，说明电压表的正负接线柱与电源两极相连，故故障为l2断路。故选：b。2如图所示电路中闭合开关后，电路正常工作，一段时间后，灯泡突然熄灭，且一个电表示数变大，另一个电表示数变小，小

2、明提出了如下可能的故障：灯泡l开路；灯泡l短路；电阻r开路；电阻r短路。请你分析故障可能是（）abcd【解答】解：（1）若灯泡l开路，电流表无示数，电压表也无示数，所以两表示数都减小，灯泡不发光，故不符合题意；（2）若灯泡l短路，则电流表有示数，电压表也有示数，所以两表示数都变大，灯泡不发光，故不符合题意；（3）若电阻r开路，则电流表无示数，电压表有示数，所以一个表示数变大，一个表示数变小，灯泡不发光，故符合题意；（4）若电阻r短路，则电流表有示数，电压表无示数，一个表示数变大，一个表示数变小，但灯泡仍发光，故不符合题意；综上所述：故障可能是电阻r开路引起的。故选：d。【变式练习】1如图所示，

3、闭合开关s后，灯泡l没有发光，电流表和电压表的示数均为0若电路中只有一处故障，则可能的故障是（）a灯泡l断路b电阻r断路c灯泡l短路d电阻r短路【解答】解：闭合开关s，发现灯不发光，且电压表示数、电流表示数均为零。电路中一定有断路，故cd错误，可能是电流表断路；小灯泡断路；开关断路；若电阻r断路电压表有示数，故b错误，a正确；故选：a。2如图所示的电路中，电源两端的电压保持不变，当开关s闭合后，灯l不发光，电压表指针有明显偏转。若电路中只有一处故障，对于此电路可能故障的判断，下列说法中正确的是（）a灯l断路br1短路cr2短路d灯l短路【解答】解：a、如果灯泡l断路，整个电路断路，灯泡不亮，电

4、压表指针不偏转。故a错误；b、如果r1短路，r1相当于导线，滑动变阻器完好，有电流通过灯泡，所以灯泡能够发光。故b错误；c、如果滑动变阻器r2短路，r2相当于导线，定值电阻完好，有电流通过灯泡，所以灯泡能够发光。故c错误；d、如果灯泡l短路，闭合开关灯泡不会发光，电压表测量电源电压，电压表指针偏转。故d正确。故选：d。3如图所示的实验电路中，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现电压表有示数但无明显变化，电流表有示数并且有变化，小灯泡不亮。则可能的故障原因是（）a小灯泡断路b小灯泡短路c变阻器短路d变阻器断路【解答】解：由图可知，该电路为串联电路，滑动变阻器与灯泡串联在电路中，电流表测量电路中的

5、电流，电压表测量滑动变阻器两端的电压；移动滑动变阻器的滑片，电流表有示数并且有变化，说明电路是通路，滑动变阻器能改变电路，则滑动变阻器无故障；灯泡不发光，且电压表示数几乎无变化，说明灯泡短路，电压表测量的是电源电压，故b正确。故选：b。4如图所示s闭合后，l1、l2都发光，两个电表都有示数，突然一盏灯亮，一盏灯不亮，且电表示数都变为0，则该电路中可能故障是（）a电压表短路b电流表断路cl2短路dl2断路【解答】解：a、如果是电压表短路，则电源也处于短路状态，不会有一盏灯发光，不符合题意；b、如果是电流表断路，则灯l2也不能发光，电流表和电压表都没有示数，符合题意；c、如果是l2短路，则电源也处

6、于短路状态，会烧坏电源，灯泡不能发光，不符合题意；d、如果是l2断路，则灯l2不能发光，电流表没有示数，但是电压表会有示数，显示电源电压，不符合题意。故选：b。5如图所示，电源电压保持不变，开关s闭合后，灯l1和l2都正常发光，一段时间后，一盏灯突然熄灭，而电压表和电流表示数都不变，则故障原因可能是（）a灯l1短路b灯l2断路c灯l1断路d灯l2短路【解答】解：a、若灯l1短路，将形成电源短路，电流表将被损坏，不符合题意。b、若l2断路，电压表测电源电压，示数不变，由于并联电路中各支路互不影响，因此电流表示数不变，符合题意。c、若l1断路，则电流表无示数。不符合题意。d、若l2短路，将形成电源

7、短路，电压表和电流表均无示数。不符合题意。故选：b。6如图所示电路，电源电压保持不变，三只电表均完好。开关s闭合后，发现只有两个电表的指针发生偏转，若电路中只有一个灯泡出现了故障，则可能是（）a 电压表v1示数为零，灯l1开路b电压表v1示数为零，灯l1短路c电流表a示数为零，灯l2开路d电流表a示数为零，灯l2短路【解答】解：a、如果灯l1断路，整个电路就会断路，电流表无示数，而电压表v1、v2均与电源两极相连，所以v1、v2都有示数，即电压表v1示数不为零，故a不符合题意。b、如果灯l1短路，则它两端的电压表也短路，即电压表v1示数为零。其它两表有示数，故b符合题意。c、如果灯l2断路，整

8、个电路就会断路，电压表v1和电流表会无示数，不符合题意。d、如果灯l2短路，灯l1工作，则电流表和电压表都有示数，不符合题意。故选：b。7我们做电学实验时应学会检查和排除电路故障。如图所示是一位同学研究并联电路电流、电压特点的电路图。当闭合开关时，一灯亮，一灯不亮，a和v均有示数，故障的原因可能是（）a l1短路bl2短路cl1断路dl2断路【解答】解：ab、若l1、l2短路，将形成电源短路，电流表将被烧坏，电压表示数为零，故ab不符合题意；c、若l1断路，电路为l2的基本电路，l1不发光，l2发光，电流表和电压表示数均有示数，故c符合题意；d、若l2断路，电路为l1的基本电路，l1发光，l2

9、不发光，电流表无示数，电压表有示数，故d不符合题意。故选：c。知识点一滑动变阻器的作用常见考法1如何调节滑动变阻器2如何选用滑动变阻器3找出错误数据及错误原因4实验是否能完成及不能完成的原因5如何改进a改变电阻b改变电压【经典例题二】1小明同学在“探究通过导体的电流与电阻的关系”时，他用如图所示的电路进行实验，可供选择的定值电阻分别为2.5、5、10、15、20、25，滑动变阻器的规格为“15 1a”。（1）排除故障后，小明实验前预设电压表示数为2v不变。为了电路安全，小明不能选用的定值电阻为某次实验时，将10电阻换成15后，他下一步操作是：将滑动变阻器的滑片向（选填“a”或“b”）端移动，同

10、时眼睛盯着（选填“电流表”或“电压表”）。（2）小明分析：若预设电压表示数越大，那么滑动变阻器移动范围越（选填“大”或“小”）。若电源更换为可调电压电源，但仍预设电压表示数为2v不变，为了保证可用定值电阻均能正常进行实验，则该电源电压应该控制在vv之间。【解答】解：（1）电流表选用小量程，电路的最大电流为0.6a；实验中电阻r两端的电压始终保持2v不变，若选用2.5的电阻，由欧姆定律，电路的电流为：i0.8a0.6a，故实验中，不能被选用的电阻是2.5；根据串联分压原理可知，将定值电阻由10改接成15的电阻，电阻增大，其分得的电压增大；探究电流与电阻的实验中应控制电压不变，即应保持电阻两端的电

11、压不变，根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压，由分压原理，应增大滑动变阻器连入电路中的电阻，所以滑片应向右a端移动，同时眼睛盯着电压表，使电压表的示数不变；（2）电压预设值越大，电路中电流越大，变阻器两端电压越小，由欧姆定律可知，变阻器连入阻值越小，滑动变阻器阻值调节范围越小；由题意知，滑动变阻器的最大阻值为15，定值电阻的最大电阻为25；根据串联电路的电压关系：由串联电路的规律及分压原理有：方程左边为一定值，故右边也为一定值，当变阻器连入电路的电阻最大时，对应的定值电阻应最大，此时电源电压最大，电源电压最大值：u电源3.2v故为保证可用电阻均能正常进行实验，电源电压应该控制在

12、2v至3.2v之间。2小明用如图甲所示的电路探究“电流与电阻的关系”。所用电源为可连续调节输出电压且可以显示电压值的新型学生电源，滑动变阻器的规格为“10 1a”，阻值为5、10、15、20、25的定值电阻各一个。实验序号12345电阻r/510201525电流i/a0.40.20.1（1）进行第4次实验时，小明用15定值电阻代替20，直接读出电流表示数如图乙所示。由此可知：小明实验时电源电压是调节为v输出的。为保证实验探究的合理性，小明应在将滑动变阻器的滑片调至第3次实验时滑片位置的侧（左/右）。（2）继续完成第5次实验时，小明将滑动变阻器调到最大值时，依然无法达到实验要求。为完成实验，小明

13、可以a将电源电压调至2.5vb把变阻器换为“15 1a”的规格再重新调节c将电源电压调至3.8vd把变阻器换为“5 1a”的规格，再重新调节【解答】解：（1）由表中第3次实验数据知，当电阻为20时，电流为0.1a，设变阻器连入电路的电阻为r滑，根据串联电路的规律和欧姆定律，电源电压：u（r3+r滑）i3（20+r滑）0.1a；小明用15定值电阻代替20，直接读出电流表示数（滑片位置不动）如图乙所示，电流表的量程为00.6a，分度值为0.02a，示数为0.12a，根据串联电路的规律和欧姆定律，电源电压：u（r4+r滑）i4（15+r滑）0.12a；由得：调节输出的电压：u3v；为保证实验探究的合

14、理性，即控制电压表示数不变，应增大电压表示数，根据串联电路电压的规律，要减小变阻器连入电路中的电压，由分压原理，要减小变阻器连入电路的电阻大小，小明应在将滑动变阻器的滑片调至第3次实验时滑片位置的右侧；（2）研究电流与电阻关系实验时，要控制电阻的电压不变，第5次实验时，将25电阻接入电路，电压表示数变大，小明将滑动变阻器调到最大值时即等于10时，不能调为2v，即大于2v，说明电源电压太高或变阻器的最大电阻太小；设换用电源电压为u的电源，根据串联电路电压的规律和分压原理：，1，由式知，等式左边为一定值，故右边也为一定值，故当最大的定值电阻25接入电路中时，变阻器连入电路中的电阻应为最大，为10，

15、由得：1，u2.8v，即将电源电压调至 2.8v，a正确，c错误；设换用最大阻值至少为r的变阻器，同理，由得：1，即1，r12.5，即换用最大电阻至少为12.5（小于15）的变阻器，故b正确，d错误。故选a、b。【变式练习】1小颖利用如图甲所示电路测小灯泡的额定功率。被测小灯泡的额定电压为2.5v，电阻约为10左右。实验室有如下器材：电源（电压为3v）、电流表、电压表、开关各一个、导线若干，滑动变阻器三只：r1（101a）、r2（500.5a）、r3（1000.3a）。（1）灯泡的额定功率测量完毕，小颖用5、10、20、40的定值电阻更换电路中的灯泡，探究电流跟电阻的关系，保持定值电阻两端电压

16、为2v不变，为完成以上四组实验，小颖应选用滑动变阻器（选填“r1”、“r2”或“r3”）。若某次实验中滑动变阻器连入的阻值为10，则所选定值电阻的阻值为。【解答】解：（1）探究电流跟电阻的关系，保持定值电阻两端的电压2v不变，由串联电路特点和欧姆定律知：，即，40的定值电阻与滑动变阻器串联时，变阻器连入阻值最大，r滑20，故滑动变阻器接入电路的电阻为20，当定值电阻为5时，电路中的电流：i大0.4a0.3a，综上，应选用“20 0.5a”选择滑动变阻器r2；若实验中滑动变阻器连入电路的阻值为10，类似的有：，解得所选定值电阻的阻值r为20。2志刚同学在“测量小灯泡的额定功率”实验中，所用电源电

17、压恒为6v，小灯泡的额定电压为2.5v。（1）为了研究电流和电阻的关系，志刚找到几个定值电阻，阻值分别是10、15、20、30，他用10的电阻替换电路中的小灯泡，移动滑片使电压表示数为2.4v，记录电流表示数，换上15的电阻，移动滑片，最终电流表的示数为a；要完成研究电流与电阻的关系的实验，滑动变阻器的最大阻值至少为。【解答】解：（1）探究电流与电阻的关系，需保证电压一定，当电压u2.4v，r10时，根据欧姆定律，i10.24a；当15的电阻进行实验时，由欧姆定律，最终电流表的示数为：i20.16a；电阻两端的电压始终保持uv2.4v，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压：u滑6v2.4v

18、3.6v，变阻器分得的电压为电压表示数的1.5倍，根据分压原理，当接入30电阻时，变阻器连入电路中的电阻为：r滑1.53045，故为了完成整个实验，应该选取最大阻值至少45的滑动变阻器。3小乐同学按图甲所示的电路图，探究“小灯泡的亮度和实际电功率的关系”。可用器材：标有“2.5v”字样的灯泡、电压恒为4.5v的电源、滑动变阻器r1“201a”、r2“501a”、r3“1000.1a”、电流表（量程为00.6a、03a）、电压表（量程为03v、015v）（1）同组的小越还想探究“电压一定时，电流与电阻的关系”，于是将电路中的小灯泡换成阻值分别为10、8、5、2的定值电阻，滑动变阻器选用r1“20

19、 1a”，电流表量程改接为03a，其余连接不变。在实验中，将定值电阻依次接入电路，调节滑动变阻器（接入阻值不为零）使定值电阻两端的电压保持u0不变，为了能够顺利得到4组i、r数据，该电压u0的取值范是。【解答】解：（1）把四个电阻串联接入电路中，电流表量程改接为03a，但滑动变阻器允许通过的最大电流为1a，故电路的最小电阻为：r小4.5，电路中接入2的电阻时，滑动变阻器接入电路的最小电阻为：rr小22.5；设电压表示数为u表，根据串联电路电压的规律，变阻器的电压u滑uu表4.5vu表，根据分压原理：，即1，因研究电流与电阻关系的实验中，要保持电压表示数不变，由式得，方程左边为定值，当变阻器接入

20、电路中的电阻最小为r2.5时，对应的定值电阻最小为2，代入得，1，解得u表2v，即定值电阻两端的最大电压为2v；同理，当滑动变阻器接入电路的电阻为20时，对应的电阻最大为10，代入式得：1，解得u表1.5v，即定值电阻两端的最小电压为1.5v；故电压表的取值范围大小应满足1.5vu表2v。4按图示的电路图做“测量小电灯的功率”的实验。所用器材有：标有“3.8v”字样的待测小电灯、电压恒为6v的电源、标有“20 1a”的滑动变阻器、电流表（量程为00.6a、03a）、电压表（量程为03v、015v）。（1）为了探究电流和电阻的关系，霄霄同学找到几个定值电阻，阻值分别是10、20、30、40、50

21、，且保持电压表的示数为3.8v不变。当用40的电阻进行实验时，发现电压表的示数始终不能调到3.8v，聪明的霄霄想到了解决办法，若要顺利完成研究电流和电阻关系的实验她可以怎么办？。【解答】解：（1）探究电流和电阻的关系要控制电压表为3.8v不变，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压：u滑uu表6v2.2v，变阻器的电压是电压表示数的倍，当用40的电阻进行实验时，根据分压原理，变阻器连入电路中的电阻为：r滑4023.220，即原来变阻器的最大阻值太小导致电压表的示数始终不能调到3.8v，若要顺利完成研究电流和电阻关系的实验，她可以换用最大阻值至少23.2的变阻器。5小宜同学做“测量小灯泡电功率”的实验，电源电压恒定为6v，标有“2.5v”字样的待测小灯泡，正常发光时的电阻约为10，所用滑动变阻器的规格为“50 1a”。（1）另外一位同学还想探究电流与电阻的关系，于是将甲图中的小灯泡换成定值电阻r，并使电压表的示数始终保持2v不变，多次更换阻值不同的定值电阻r，记录各次电流表的示数，在实验过程中，当a、b两点间的电阻有5变为10后，为了探究上述问题，他应