高中物理电路及故障分析习题集答案

人教版物理选修3-1第九章专题：电路的动态分析、故障分析和含容电路问题一、多选题。

1. 如图所示的电路中，闭合开关S，当滑动变阻器R的滑片P向上移动时，下列说法中正确的是（）A.电流表示数变大B.电压表示数变小C.电阻R0的电功率变大D.电源的总功率变小2. 湿敏电阻是利用湿敏材料吸收空气中的水分而导致本身电阻值发生变化这一原理而制成的，当湿度增加时，湿敏电阻的阻值会减小，常用于制作湿度传感器．在室内设计如图所示电路，当周围环境的湿度增加时（）A.电灯L变暗B.电流表的示数变大C.流过湿敏电阻的电流变大D.电源的总功率变小3. 如图所示，平行金属板中带电质点P原来处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，R1的阻值和电源内阻r相等，当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，则（）A.R3消耗的功率逐渐减小B.电流表读数减小，电压表读数增大C.电源的输出功率逐渐增大D.质点P将向上运动4. 将阻值为非线性变化的滑动变阻器R2接入图甲的电路中，移动滑动变阻器滑动触头改变接入电路中的电阻丝长度x（x为图中a点与滑动触头之间的距离），定值电阻R1两端的电压U1与x间的关系如图乙所示，a、b、c为滑动变阻器上等间距的三个点，电路中的电流表和电压表均为理想电表，当滑动触头从a点移动到b点和从b点移动到c点的这两个过程中，下列说法正确的是（）A.电流表A的示数变化量相等B.电压表V2的示数变化量不相等C.从a点到b点电阻R1的功率变化量较大D.电源的输出功率都不断增大5. 如图甲所示电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动的过程中，四个理想电表的示数都发生变化．图乙中三条图线分别表示了三个电压表示数随电流表示数变化的情况．以下说法正确的是（）A.图线a表示的是电压表V3的示数随电流表示数变化的情况B.图线c表示的是电压表V2的示数随电流表示数变化的情况C.此过程中电压表V1示数的变化量ΔU1和电流表示数变化量ΔI的比值变大D.此过程中电压表V3示数的变化量ΔU3和电流表示数变化量ΔI的比值不变6. 如图所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，定值电阻的阻值R1=r，当滑动变阻器R2的滑片向右滑动过程中，理想电流表A1、A2的示数变化量的绝对值分别为ΔI1、ΔI2，理想电压表示数变化量的绝对值为ΔU．下列说法中正确的是（）A.电压表V的示数减小B.电流表A1、A2的示数均减小C.ΔU与ΔI1的比值等于电源内阻rD.电源的输出功率逐渐增大7. 在如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，灯泡L的电阻大于电源的内阻r．闭合开关S，在滑动变阻器的滑片由a向b移动的过程中，下列各物理量的变化情况正确的是（）A.电流表的读数减小B.灯泡L变亮C.电源输出功率先减小后增大D.电压表的读数先增大后减小二、选择题。

嘴哆市安排阳光实验学校专题21 电路故障问题一：专题概述电路故障的分析方法电路故障一般是短路或断路,常见的情况有:导线断芯、灯泡断丝、灯座短路、变阻器内部断路、接触不良等现象.检查故障的基本方法有两种:1.电压表检测方法:如果电压表示数为0,说明电压表上无电流通过,则可能在并联路段之外有断路,或并联路段内有短路.如果电压表有示数,说明电压表上有电流通过,则在并联路段之外无断路,或并联路段内无短路.2.用多用电表的欧姆挡检测要对检测的电路切断电源,逐一使元件脱离原电路(或对某段电路检测)后测量是通路还是断路,便可找到故障所在.二：典例精讲1．电路中短路故障分析典例1：(单选)如图所示电路中，由于某处出现了故障，导致电路中的A、B两灯变亮，C、D两灯变暗，故障的原因可能是( )．A．R1短路 B．R2断路C．R2短路 D．R3短路【答案】D2．电路中断路故障分析典例2：如图所示，电源电动势为6 V，当开关S接通时，灯泡L1和L2都不亮，用电压表测得各部分电压是U ad＝0，U cd＝6 V，U ab＝6 V，由此可判定( ) A．L1和L2的灯丝都断了 B．L1的灯丝断了C．L2的灯丝断了 D．变阻器R断路【答案】C3．多用表检测电路故障问题典例3：某兴趣小组用多用电表来排查电路故障，某同学连接的实验电路如图所示（每个干电池的铭牌都为1.5V、0.5Ω），电键闭合后A、B（2.5V 1W）灯泡都不亮，该小组用下列两种方法检查电路故障．①先应用多用表的直流电压挡进行检查，那么选择开关应置于（只填序号）A．2.5V B．10V C．50V D．250V②该小组成员测试结果如下表所示，在测量a、b间电压时，红表笔应接触（填a或b），根据测试结果，可以判断的故障是（只填序号）A．灯A短路 B．灯B短路 C．c、d段断路 D．d、f段断路测试点电压表a、b 有示数c、b 有示数c、d 无示数d、f 有示数③再选择多用电表的电阻挡进行测量，测量结果如图所示，那么进一步检查的故障是（只填序号）A．灯A断路 B．灯B断路 C．灯A、B均断路 D．d、e段断路测点欧姆表针偏转情况c、de、de、f④在进行操作③之前，应首先，再将多用表置于电阻挡，然后检查“欧姆零点”才能使用欧姆表的欧姆挡测量电阻．【答案】B；a；D；、D；将电键断开．三总结提升电路故障的分析方法1．故障特点(1)断路特点：断路部分电路中电流为零，而电压不为零。

电路故障分析答案一．选择题（共10小题）1．在如图所示的电路中，闭合电键S，电路正常工作，一段时间后灯L熄灭．若电路中只有一处故障，且只发生在灯L或电阻R上，为查找具体的故障原因，以下方法中可行的是（ D ）A．在电路中接入一个电流表B．在R两端并联一个电压表C．在L两端并联一个电压表D．用另一完好的小灯替换R2．如图所示电路，电流表的量程较大，闭合开关时，发现电流表指针几乎没有偏转．某同学拿一根导线去查找电路故障，他将导线并接在bc、cd、ed两端时电流表指针没有发生偏转；将导线并接在ab两端时，发现电流表指针发生了偏转，由此可知电路故障可能是（ B ）A．e点断路B．L1断路C．电流表短路D．L2断路3．在如图所示的电路中，电源电压保持不变．当电键S闭合后，小灯L不发光．若电路中只有一处故障，且只发生在小灯L或电阻R上．现尝试用下列三种方法来检测电路中的故障：①用完好的小灯L′替换L；②用完好的小灯L′替换R；③将一个完好的电流表串联在电路中，并将一个完好的电压表与L并联．其中能够检测出具体故障的方法是（ B ）A．①和②B．②和③C．只有③D．①、②和③4．在如图所示的电路中，电源电压保持不变，闭合电键S，电路正常工作．一段时间后，发现电路中至少有一个电表的示数变大，若故障发生在电阻R1、R2上，其他元件仍保持完好，下列说法正确的是（ D ）A．可能是R1短路，且只有电流表示数变大B．可能是R2短路，且两表示数均变大C．可能是R2断路，且两表示数均变大D．将R1、R2位置互换，若电压表示数变大，则一定是R2短路5．小明在做“测小灯泡电功率”的实验时，正确连接好电路，闭合开关后，灯泡发光，电流表、电压表均有示数．在实验过程中，突然灯泡熄灭，电压表示数变大，电流表指针几乎不动．产生选现象的原因可能是（ C ）A．灯泡被短路B．滑动变阻器被短路C．灯丝烧断了D．滑动变阻器断路6．在如图电路中，电源电压保持不变．闭合电键S，电路正常工作．一段时间后，电压表的示数突然变大，若电路中只有一处故障，且只发生在电阻R1或R2处，则下列排查故障实验正确的是（ A ）A．如果将电流表并联在R1两端，可能会导致电源短路B．如果将电流表并联在R2两端，电流表一定有示数C．如果将电流表串联在电路中，电流表一定有示数D．如果将图中电压表换成一小灯泡，灯泡发光，则故障一定在R1处7．在图所示的电路中，闭合电键S，电路正常工作．一段时间后灯L熄灭，已知电路中只有一处故障，且只发生在灯L或电阻R上，下列说法中正确的是（ B ）A．若电流表A示数变大，一定是灯L短路，电压表V示数变小B．若电流表A示数变大，一定是灯L短路，电压表V示数变大C．若电流表A示数变小，可能是电阻R断路，电压表V示数变小D．若电流表A示数变小，可能是灯L断路，电压表V示数变大8．如图所示，当闭合开关S，灯泡L1、L2都不亮．用一个电流表接触a、b两点时，两灯都不亮，电流表无示数；接触b、c两点时，两灯仍不亮，电流表无示数；接触c、d两点时，两灯灯亮，电流表有示数，则电路故障是（ D ）A．灯L1断路B．灯L2短路C．灯L2断路D．开关S断路9．如图所示的电路中，A、B两灯原来正常发光，忽然B灯比原来亮了，这是因为电路中某一处发生断路故障造成的，那么发生这种故障可能是（ C ）A．R1断路B．R2断路C．R3断路，D．灯A断路10．在图所示的电路中，电源电压保持不变，闭合电键S，电路正常工作．一段时间后，两灯中有一灯熄灭，三个电表中只有一个电表的示数不变，则下列判断中正确的是（ C ）A．电流表A1的示数不变、灯L1熄灭B．电压表V的示数变小、灯L2熄灭C．电压表V示数不变、灯L2熄灭D．电流表A2的示数变小、灯L1熄灭二．填空题（共7小题）11．在如图所示的电路中，电源电压保持不变，闭合电键S电路正常工作．一段时间后，发现电路中至少有一个电表示数变小，故障发生在电阻R1、R2上，其他元件仍保持完好．现在故障电路中将电阻R1与R2的位置互换．①电压表V的示数一定不变，电流表A的示数一定不变．（均选填“一定不变”、“一定变化”或“可能变化”）②若电流表A1示数发生变化，则故障可能是R1断路或R2断路．12．如图所示电路中，电源电压保持不变．闭合电键S后，两个电表中只有一个电表有示数．若电路中除了R1、R2外，其它电路元件均完好．（1）电路中存在的故障可能是R1断路；R1短路；R1断路且R2短路．（2）若将R1和R2交换位置，再次闭合电键后，两电表均有示数，则电路中的故障一定是R1短路．13．如图所示的电路中，已知R1＞R2．当电键S1从位置1改接位置2时，发现电流表的示数变小．若电路中只有一处故障且发生在电阻上，则故障可能是R1短路或R2断路；若电路中有两处故障且都发生在电阻上，则故障可能是R1短路且R2断路或R2断路且R短路．14．如图所示的电路中，电源电压保持不变．灯L1、L2可能出现了故障．①若闭合电键S，只有一灯不发光，则电表示数一定发生变化是电流表．②若闭合电键S，两灯均不发光，电压表V1和V2的示数始终相等，并且未发生电源短路，则故障可能是①灯L2开路；②灯L2开路，L1短路．（填写两种可能的情况）15．如图所示，灯L1和L2规格相同，当开关S闭合后，两灯正常发光，一段时间后，两灯突然熄灭，电压表示数明显变大，电流表示数变得极小，经检查各处连接正常，开关和电表也没有故障．若只有一处故障，则故障的原因是L1断路；若有两处故障，则故障的原因是L2短路后再引发L1断路．16．在图（a）所示电路中，V1、V2都是有0～3V和0～15V两个量程的电压表．当闭合开关后，两个电压表指针偏转均如图（b）所示，若电路正常，电阻R1、R2两端的电压分别为9.6 V、 2.4 V；若电路有一处故障且只发生在R1或R2上，则故障可能是R1短路或R2开路．17．在图所示的电路中，电源电压不变，灯L3的阻值为10欧．当闭合电键K后，电流表的示数1安，电压表的示数为2伏，过一段时间后，电压表的示数变为6伏．若不考虑温度对灯的电阻的影响，则造成电压表的示数变化的原因灯L3发生短路现象（或L2发生开路），此时，电流表的示数将变为 1.8A（或0.6A）．。

高中总复习物理电路分析专题练习参考答案一、选择题 1. A解析：根据题意，电动机线圈的电阻为r=50.00.211=I U Ω=4 Ω,这台电动机正常运转时输出功率为P=U 2I 2-I 22r=24.0×2.0 W-2.02×4 W=32 W 。

2. A解析：此题可用排除法：若R 2R 3短路,则表示数减为零，不符合题意，若R 1A 对。

3. BC解析：滑动触头P 向a 端移动，滑动变阻器接入电路中阻值变大，由I=rR R E++2，R 增大，则I 减小。

电容器C 的电压即为滑动变阻器R 的电压。

U c =U R =E-I （R 2+r),则U c 增大，C 所带电量Q=CU c 增大，故选B 、C 。

4. CD解析：当S 闭合时，电容器C 与R 2并联，所以U c =U R2。

当S 断开时，电源给电容器C 再次充电，故电容器C 两端电压增加，极板所带电荷量也增加。

待电路稳定，电源两端的电压为电源的电动势，通过R 2的电流变为0，U R1减小到零。

5. CD解析：理想变压器的输入功率等于它的输出功率，即U 1I 1=U 2I 2=RU 22，所以22I I =12U U ,I 1=RU U 122，则A 、B 均错，D 正确。

通过负载电阻R 的电流I 2=R U 2，C 正确。

6. D解析：由图可知T=0.2 s ∴f=5 Hz,ω=2πf=10 π rad/s,t=0.1s 时e=0,∴线圈位于中性面即线圈平面⊥B 的方向，又εm =1 V ∴ε=0.718 V 而εm =nBS ω=n Φm ω∴Φm =ωεn m =π1001 Wb 7. A解析：理想变压器输出功率等于输入功率，欲保证变压器安全，则不能增加输出功率。

当只减少副线圈的匝数时，减少输出电压达到减少输出功率，选项A 正确。

当只减少R 的阻值时，使输出电流增加，而增加输出功率。

只减少原线圈匝数时。

同样增加输出功率。

改变R x，电流I随，就可以从刻度盘上直接可作为欧姆表使用，接通3时，将电表与被测电路并联，注意红表笔接触点的电势要比黑表笔高。

电阻测量：正向电阻较小，反向电阻较大，可用多用电表判断它的正负极或区分它的好坏。

欧姆表的改装是根据闭合电路欧姆定律，用表头中的电流替代待测电阻，由电流为与待测电阻R x有一一对应关系，但不是正比关系，所以刻度是不均匀的，越小电流越大，指针的偏角越大，当R x＝0(即两表笔短接)时电流最大，在刻度的最右端应该标”标注：当红、黑表笔相接时(图甲)，相当于被测电阻R x＝0，调节”挡测量电阻，则读数为________Ω。

挡测量电流，则读数为________mA。

挡测量电压，则读数为________V。

E：将多用电表的选择开关旋到_______挡并选择适当量程，把开关开关S2打向__________(填“c” 或“d”)，读出并记下电表的示数，约为1 000 Ω)：将多用电表的选择开关旋到欧姆挡的挡并进行欧姆调零，把开关S1打向__________(填“a当欧姆表的指针指在中间位置附近时，测量值较为准确，电压表内阻约为，为准确测量电压表内阻，应选择×100挡，欧姆表的正极插孔与内部电源的负极相连，与电压表构成一闭合回路，电流从负极流出，进入电压表的正极，应选择图甲；由图示表盘可知，电压表。

B．灯B断路根导线，在连接点1、2已接好的情况下，应当选用多用电表的同时断开的情况下，应当选用多用电表的________挡。

根据以上思路判断出黑箱内有哪些电学元件后，再根据各接点间测量的数据进行逻辑推理，最后确定出元件的位置和连接方式。

【理解强化】1．用多用电表探测如图所示黑箱发现：用直流电压挡测量，E、G两点间和F两点间无电压；用欧姆挡测量，黑表笔(与电表内部电源的正极相连)源的负极相连)接F点，阻值很小，但反接阻值很大。

那么，该黑箱内元件的接法可能是选项图中的解析：选B红表笔接F，电阻很小，此时二极管导通，电源电流从黑表笔流出通过二极管从红表笔发现指针不在左边“0”刻度线处，应先调整图中多用电表的在用多用电表的直流电压挡探测黑箱a、b接点间是否存在电源时，一表笔接接b，同时观察指针偏转情况。

专题：等效电路图的画法电路化简原则①无电流的支路化简时可去除；②凡用导线直接连接的各点的电势必相等（包括用不计电阻的电流表连接的点）③等电势的各点化简时可合并；④凡接在同样两个等势点上的电器为并联关系。

⑤在外电路，沿着电流方向电势降低。

⑥理想导线可任意长短、变形；⑦理想电流表可认为短路，理想电压表可认为断路；⑧电压稳定时电容器可认为断路．一、简化电路的具体方法1．支路电流法：电流是分析电路的核心。

从电源正极出发顺着电流的走向，经各电阻外电路巡行一周至电源的负极，凡是电流无分叉地依次流过的电阻均为串联，凡是电流有分叉地依次流过的电阻均为并联。

例1：试判断图1中三灯的连接方式。

2．等电势法：将已知电路中各节点（电路中三条或三条以上支路的交叉点，称为节点）编号，按电势由高到低的顺序依次用1、2、3……数码标出来（接于电源正极的节点电势最高，接于电源负极的节点电势最低，等电势的节点用同一数码）。

然后按电势的高低将各节点重新排布，再将各元件跨接到相对应的两节点之间，即可画出等效电路。

例2：判断图2各电阻的连接方式。

【解析】（1）将节点标号，四个节点分别标上1、2。

（2）将各个节点沿电流的流向依次排在一条直线上。

（3）将各个电路元件对号入座，画出规范的等效电路图，如图3所示。

（4）从等效电路图可判断，四个电阻是并联关系。

例3：由5个1Ω电阻连成的如图4所示的电路，导线的电阻不计，则A、B间的等效电阻为_______Ω。

练习专题：电路的故障分析一、电路故障的特点1、断路的特点：电路中发生断路，表现为电源电压不为零而电流强度为零，若外电路中任意两点之间的电压不为零，则这两点间有断点，而这两点与电源联结部分无断点。

2、短路的特点：电路中发生短路，表现为有电流通过电路而电压为零。

二、电路故障的分析方法1、仪器检测法（1）断路故障的判断：用伏特表与电源并联，若有电压时，再逐段与电路并联，若伏特表指针偏转，则该段电路中有断点。

高三物理电路分析练习题及答案题一：在一个电路中，有一个电阻R1和一个电阻R2串联，电压源E的电动势为12V，内阻为4Ω。

R1的阻值为6Ω，R2的阻值为8Ω。

求电路中的总电阻值和总电流。

解题思路：根据串联电阻的计算公式，总电阻Rt可以通过以下公式计算得出：Rt = R1 + R2其中，R1和R2分别为两个串联电阻的阻值。

解答：根据题意，R1的阻值为6Ω，R2的阻值为8Ω，因此总电阻为：Rt = 6Ω + 8Ω = 14Ω同时，根据欧姆定律的公式，电流I可以通过以下公式计算得出：I = E / (Rt + r)其中，E为电压源的电动势，Rt为总电阻，r为电压源的内阻。

对于本题，E=12V，Rt=14Ω，r=4Ω，代入公式计算得：I = 12V / (14Ω + 4Ω) = 0.6667A因此，这个电路中的总电阻为14Ω，总电流为0.6667A。

题二：在一个并联电路中，有一个电阻R3和电阻R4并联，电流源I的电流为2A。

R3的阻值为3Ω，R4的阻值为5Ω。

求电路中的总电阻值和总电流。

解题思路：根据并联电阻的计算公式，总电阻Rp可以通过以下公式计算得出：1 / Rp = 1 / R3 + 1 / R4其中，R3和R4分别为两个并联电阻的阻值。

解答：根据题意，R3的阻值为3Ω，R4的阻值为5Ω，因此总电阻为：1 / Rp = 1 / 3Ω + 1 / 5Ω计算得：1 / Rp = 8 / 15Ω通过移项和倒数运算，可以得到总电阻Rp：Rp = 15Ω / 8 ≈ 1.875Ω同时，根据电流的分配规律，电路中的总电流It可以通过以下公式计算得出：It = I * (R3 / (R3 + R4))其中，I为电流源的电流，R3和R4分别为两个并联电阻的阻值。

对于本题，I=2A，R3=3Ω，R4=5Ω，代入公式计算得：It = 2A * (3Ω / (3Ω + 5Ω)) = 2A * (3Ω / 8Ω) = 0.75A因此，这个电路中的总电阻为1.875Ω，总电流为0.75A。

第五十四讲：电路故障分析一、单选题1．有一个学生在测电灯泡内阻时，把电流表和电压表的位置交换，如图所示，将造成（）A．电流表烧坏B．电压表烧坏C．灯泡烧坏D．灯泡不亮2．用电压表检查如图电路中的故障，测得U ad＝5.0 V，U cd＝0 V，U bc＝0 V，U ab＝5.0 V，则此故障可能是()A．L断路B．R断路C．R′断路D．S断路3．如图所示的电路中，闭合开关后，电压表有示数、电流表指针几乎不动。

关于电路故障分析正确的是（）A．灯泡L1短路B．电流表接触不良C．开关处短路D．灯泡L2断路4．如图所示，S闭合后，两个灯泡均发光，但过一段时间之后两灯都熄灭，电流表的示数为零。

用电压表测2L两端电压，电压表的示数近似于电源电压，该电路的故障可能是（）A．电流表坏了或未接好B．2L的灯丝烧断或灯座与灯泡没接触C．1L和2L的灯丝都被烧断D．1L的灯丝被烧断或没接好5．连接如图所示的电路，闭合电键S后，从a向b移动滑动变阻器R的滑片，发现“小灯泡一直不发光，电压表的示数逐渐增大”，电路的故障可能为（）A．小灯泡短路B．小灯泡断路C．电流表断路D．滑动变阻器短路6．如图所示，电源电压恒定，闭合开关S后，电路正常工作。

过了一会儿，两电表的示数一个变大，另一个变小，则该电路中出现的故障是（）A．一定是电阻R断路B．可能是电阻R短路C．可能是灯L断路D．一定是灯L短路7．在如图所示的电路中，开关S闭合后，由于电阻元件发生短路或断路故障，理想电压表和理想电流表的读数都增大，则可能出现了下列哪种故障（）A．R1短路B．R2短路C．R3短路D．R1断路8．如图所示电路中，开关S断开时，电压表，电流表均无示数；S闭合时，电流表有示数，电压表无示数，电路中仅有一处故障，下列判断正确的是（）A．电阻R1断路B．电阻R2断路C．电阻R2短路D．电阻R3断路9．在探究电路故障时，某实验小组设计了如图所示的电路，当电键闭合后，电路中的各用电器正常工作，经过一段时间，发现小灯泡A的亮度变暗，小灯泡B的亮度变亮。

电路的故障分析例1.在图电路中，当合上开关S后，两个标有“3V、1W”的灯泡均不发光，用电压表测得Uac=Ubd=6V,如果各段导线及接线处均无问题，这说明( ) A．开关S未接通B．灯泡L1的灯丝断了C．灯泡L2的灯丝断了D．滑动变阻器R电阻丝断了例2.如图所示的电路中，开关S闭合后，灯泡A和B都正常发光。

由于电路故障，灯泡B变暗（没有熄灭），灯泡A变亮，则电路中可能发生的故障是：A．R1短路B．R1断路C．R2短路D．R2断路例 3.（多选）某同学按如图所示的电路进行实验，实验时该同学将滑动变阻器的滑动触头P移到不同位置时测得各电流表的示数不同、各电压表的示数也不同，已知图中的电压表和电流表均为理想表。

由于电路中有一处发生故障，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（）A．R1短路 B．RP短路C．R2断路 D．R2短路例 4.某居民家中的电路如图所示，开始时各部分工作正常，将电饭煲的插头插入三孔插座后，正在烧水的电热壶突然不能工作，但电灯仍正常发光．拔出电饭煲的插头，把试电笔分别插入插座的左、右插孔，氖管均能发光，则（）A．仅电热壶所在的C，D两点间发生了断路故障B．仅电热壶所在的C，D两点间发生了短路故障C．仅导线AB间断路D．因为插座用导线接地，所以发生了上述故障同步练习：1.如图所示电路L1发光，L2，L3不亮，A1有读数，A2没有读数，则产生的故障应是（只有一处有故障）（）A．灯泡L1断路B．灯泡L2断路C．灯泡L2短路D．灯泡L3短路2.如图所示，R2=3Ω，电压表读数为2V ，电流表读数为，某段电路发生故障后，两表的读数变为4.5V和1.5A，则电路中哪一部分发生了故障?是何故障? (两表均为理想电表)（）A．R1断路 B．R2断路C．R3断路 D．R1短路3.用电压表检查如图电路中的故障，S闭合后，测得Uad＝5.0 V，Ucd＝0 V，Ubc＝0 V，Uab＝5.0 V，则此故障可能是（）A．L断路 B．R断路C．R′断路 D．S断路4.如图所示电路中，开关闭合稳定后，某时刻理想电压表和电流表的读数都突然增大，造成这一现象的原因是电阻元件发生短路或断路故障，则可能出现了下列哪种故障 ( )A．R3断路 B．R1短路C．R2断路 D．R3短路5.如图所示，闭合电键S，灯L1、L2正常发光，由于电路出现故障，突然发现灯L1变暗，电流表读数变小，则故障可能是（）A．R1断路 B．R2断路C．R3短路 D．R4短路6.如图所示,a、b端接入电源,当滑动变阻器滑片P向下滑动时,电路中两个灯泡都不亮,用电压表检查电路时,测得Uab=U,Ucd=U,Uac=0,Ubd=0,则故障原因可能是( )A．变阻器短路B．变阻器断路C．a、c间灯泡断路D．两个灯泡都断路7.灯泡L1和L2在如图所示电路中，电压K 闭合时，表、、的读数分别为220V、110V、0.2A，则当V1和V2的读数都是220V ，而读数为零时（）A．出故障的是L1，且L1断路B．出故障的是L2，且L2短路C．出故障的是L2，且L2断路D．L1和L2都同时断路8.按图连接电路后，灯泡L不亮，用欧姆表检查灯泡L，发现L是好的，用电压表测得Ucd=Ubd=0，Uad=6 V。

高中物理必修三专题强化训练—闭合电路的功率、故障分析[学习目标] 1.会计算闭合电路的功率和效率，掌握电源的输出功率随外电阻变化的图像.2.会结合闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律分析电路故障．一、闭合电路的功率问题1.电源的输出功率对于纯电阻电路，P出＝I2R ＝⎝⎛⎭⎪⎫ER＋r2R＝E2R－r2R＋4r，当R＝r时，电源的输出功率最大，其最大输出功率为P m＝E24r.电源输出功率随外电阻变化曲线如图1所示．图1 2．电源的效率指电源的输出功率与电源的总功率之比，即η＝P出P总×100%＝IUIE×100%＝UE×100%.对于纯电阻电路，电源的效率η＝I2RI2R＋r×100%＝RR＋r×100%＝11＋rR×100%，所以当R增大时，效率η提高．当R＝r(电源有最大输出功率)时，效率仅为50%，效率并不高．如图2所示，电路中E＝3 V，r＝0.5 Ω，R0＝1.5 Ω，滑动变阻器的最大阻值为10 Ω.图2(1)滑动变阻器接入电路的阻值R为多大时，定值电阻R0上消耗的功率最大？最大为多大？(2)滑动变阻器接入电路的阻值R为多大时，滑动变阻器上消耗的功率最大？最大为多大？答案(1)0278W(2)2 Ω98W解析(1)定值电阻R0上消耗的功率：P＝I2R0，R0不变，当电流最大时功率最大，此时应有电路中电阻最小，即当R＝0时，R0上消耗的功率最大：P0m＝E2R0＋r2R0＝321.5＋0.52×1.5 W＝278W.(2)将电阻R0和电源等效成新的电源，滑动变阻器上消耗的功率就是等效电源的输出功率．当R＝r＋R0＝2 Ω时，滑动变阻器上消耗的功率最大，为：P m＝E24R＝324×2W＝98W.功率最大值的求解方法1．对定值电阻来说，其电流最大时功率也最大．2．电源的输出功率在外电阻等于内阻时最大，若不能相等，外电阻越接近内阻时，电源的输出功率越大．3.如图3，求解滑动变阻器R2消耗的最大功率时，可把定值电阻R1等效为电源内阻的一部分，则R2＝R1＋r时，R2上消耗的功率最大．图3针对训练1如图4所示，电源的内阻不可忽略，在滑片从最右端向最左端滑动的过程中，下列说法正确的是()图4A．电源的内耗功率减小B．电源消耗的总功率增大C．电阻R1的功率增大D．电源的输出功率减小答案 B解析滑片向左移动，R3减小，电路总电阻减小，总电流I增大，由P r＝I2r，P ＝IE，可知电源的内耗功率和电源消耗的总功率均增大，故A错误，B正确；由于总电流增大，因此内电压变大，路端电压减小，则电阻R1的功率将减小，故C 错误；当外电路的电阻与电源的内阻相等时，电源的输出功率最大，由于电阻的阻值情况未知，因此输出功率的变化无法确定，故D错误．(2020·河北鸡泽县期末)如图5所示，线段A为某电源的U－I图线，线段B 为某电阻R的U－I图线，由上述电源和电阻组成闭合电路时，求：图5(1)电源的输出功率P出是多大？(2)电源内部损耗的电功率P内是多少？(3)电源的效率η是多大？答案(1)4 W(2)2 W(3)66.7%解析(1)从图线A可读出，电源的电动势E＝3 V，内阻r＝EI短＝36Ω＝0.5 Ω从图像的交点可读出：路端电压U＝2 V，电路电流I＝2 A，则电源的输出功率为P出＝UI＝2×2 W＝4 W.(2)电源内部损耗的电功率P内＝I2r＝22×0.5 W＝2 W(3)电源的总功率为P总＝IE＝2×3 W＝6 W故电源的效率为η＝P出P总×100%＝46×100%≈66.7%.1.稳定电路的U－I图像有两种：一是电源的U－I图像(如图6中a)；二是用电器的U－I图像，而用电器的U－I图像又分两类：线性(图中b)和非线性(图中c)．图62．两种图像的交点坐标表示该用电器单独与电源串联的工作电流和路端电压(也是用电器两端的电压)．如图，电源的输出功率分别为P b＝U1I1，P c＝U2I2.二、电路故障分析1．常见故障：断路、短路．2．常用方法：假设法假设某电阻发生断路(或短路)，根据闭合电路动态分析方法判断实际现象与题中情景是否相符，进而找出电路故障．如图7所示的电路中，闭合开关S后，灯L1、L2都正常发光，后来由于某种故障，灯L2突然变亮(未烧坏)，电压表的读数增大，由此可推断，该故障可能是()图7A．电阻R1断路B．电阻R2短路C．灯L1两接线柱间短路D．电阻R2断路答案 D解析因为电压表的读数增大，所以路端电压增大，电源的内电压减小，说明总电流减小，则电路的总电阻增大，若电阻R1断路，会导致总电阻增大，总电流减小，灯L2变暗，选项A错误．若电阻R2短路，灯L2将不亮，选项B错误．若灯L1两接线柱间短路，电路的总电阻减小，总电流增大，路端电压减小，电压表的读数减小，不符合题意，选项C错误．若电阻R2断路，电路的总电阻增大，总电流减小，电压表的读数增大，因为总电流减小，所以内电压和灯L1、R1并联部分电压减小，灯L2两端电压增大，灯L2变亮，选项D正确．针对训练2如图8所示，灯泡L1、L2原来都正常发光，在两灯突然熄灭后，用电压表测得c、d间电压比灯泡正常发光时的电压高，故障可能是(假设电路中仅有一处故障)()图8A．a、c间断路B．c、d间断路C．b、d间断路D．b、d间短路答案 B解析因电路中L1、L2、R及电源串联，电路中只有一处故障且两灯不亮，故电路中必是断路，D错误．电路中无电流，但c、d间电压升高，是因为c、d间断路，c、d两点分别与电源正、负极等电势，故B正确．1.(多选)(2020·湖北十堰市期末)在如图1所示的电路中，P为滑动变阻器的滑片，电表均为理想电表，下列说法正确的是()图1A．在P向右移动的过程中，电流表的示数变大B．在P向右移动的过程中，电压表的示数变大C．当P移到滑动变阻器的右端时，电源内部消耗的电功率最大D．当P移到滑动变阻器的右端时，电源的效率最高答案AC解析滑动变阻器的滑片P向右移动，电路总电阻减小，根据I＝ER总可知，电流表的示数变大，根据E＝U＋Ir可知电压表的示数减小，故A正确，B错误；当P移到滑动变阻器的右端时，外电阻R最小，根据I＝ER总可知，电路中的电流最大，根据P内＝I2r可知此时电源内部消耗的电功率最大，故C正确；根据效率η＝RR＋r×100%可知，此时电源的效率最低，故D错误．2.(多选)(2020·江苏卷)某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图2所示．当汽车启动时，开关S闭合，电机工作，车灯突然变暗，此时()图2A．车灯的电流变小B．路端电压变小C．电路的总电流变小D．电源的总功率变大答案ABD解析汽车启动时，车灯变暗，I灯减小，U灯减小，路端电压变小，则电路的总电流变大，故A、B正确，C错误；由P＝IE知电源的总功率变大，故D正确．3.(2020·长沙一中期中)如图3所示，直线OAC为某一直流电源的总功率随电流I 变化的图线，曲线OBC表示同一直流电源内部的热功率随电流I变化的图线．若A、B点的横坐标均为1 A，那么AB线段表示的功率为()图3A．1 W B．6 WC．2 W D．2.5 W答案 C解析电源的总功率P＝EI，C点表示I＝3 A，P＝9 W，则电源的电动势E＝3 V，由题图知，C点表示外电路短路，电源内部热功率等于电源的总功率，则有P＝I2r，代入解得，r＝1 Ω，所以AB段表示的功率为P AB＝EI′－I′2r＝3×1 W－12×1 W ＝2 W，故C正确，A、B、D错误．4.(多选)(2021·泉州泉港区一中高二期末)如图4所示，直线A为电源a的路端电压与电流的关系图像，直线B为电源b的路端电压与电流的关系图像，直线C为一个电阻R两端的电压与电流的关系图像．将这个电阻R分别接到a、b两电源上，那么()图4A．R接到b电源上，电源的输出功率较大B．R接到b电源上，电源的效率较高C．R接到a电源上，电源的输出功率较大，但电源效率较低D．R接到b电源上，电阻的发热功率和电源的效率都较高答案BC解析电源的效率η＝P出P总×100%＝I2RI2R＋r×100%＝RR＋r×100%，由电源U－I图像斜率的绝对值表示内阻可知，b电源的内阻r较小，R接到b电源上，电源的效率较高，故B正确；当电阻R与电源组成闭合电路时，电阻R的U－I图线与电源的U－I图线的交点表示电阻R的工作状态，交点的纵坐标表示路端电压，横坐标表示电流，两者乘积表示电源的输出功率，由题图知，R接到a电源上，电源的输出功率较大，故C正确，A、D错误．5.将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，测得电阻箱所消耗的功率P随电阻箱读数R变化的曲线如图5所示，由此可知()图5A．电源最大输出功率可能大于45 WB．电源内阻一定等于5 ΩC．电源电动势为45 VD．电阻箱所消耗的功率P最大时，电源效率大于50%答案 B解析由题图可知，电阻箱所消耗的功率P的最大值为45 W，所以电源最大输出功率为45 W，选项A错误；由电源输出功率最大的条件可知，电源输出功率最大时，外电路电阻的阻值等于电源内阻，所以电源内阻一定等于5 Ω，选项B 正确；由题图可知，电阻箱所消耗的功率P为最大值45 W时，电阻箱读数为R＝5 Ω，电流I＝PR＝3 A，电源电动势E＝I(R＋r)＝30 V，选项C错误；电阻箱所消耗的功率P最大时，电源效率为50%，选项D错误．6.(多选)如图6所示的电路中，由于某一电阻发生短路或断路，使A灯变暗，B 灯变亮，则故障可能是()图6A．R2短路B．R2断路C．R3断路D．R4断路答案BC解析由于A灯串联于干路中，且故障发生后A灯变暗，可知电路中总电流变小，即电路总电阻变大，由此推知，故障应为某一电阻断路且电路仍然接通，故选项A、D错误；若R2断路，R1和B灯所在支路的电压增大，而R2的断路又使B灯分得的电压增大，故B灯变亮，推理结果与现象相符，故选项B正确；若R3断路，引起与之并联的支路(即R1所在支路)中的电流增大，B灯中分得的电流变大，B灯变亮，故选项C正确．7．(多选)如图7所示，图中直线①表示某电源的路端电压与电流的关系图线，图中曲线②表示该电源的输出功率与电流的关系图线，则下列说法正确的是()图7A．电源的电动势为50 VB．电源的内阻为253ΩC．电流为2.5 A时，外电路的电阻为15 ΩD．输出功率为120 W时，输出电压是30 V答案ACD解析电源的路端电压和电流的关系为：U＝E－Ir，显然直线①的斜率的绝对值等于r，纵轴的截距为电源的电动势，从题图中看出E＝50 V，r＝50－206－0Ω＝5 Ω，A正确，B错误；当电流为I1＝2.5 A时，由回路中电流I1＝Er＋R外，解得外电路的电阻R外＝15 Ω，C正确；当输出功率为120 W时，由题图中P－I关系图线看出对应干路电流为4 A，再从U－I图线读取对应的输出电压为30 V，D正确．。