電學(xué)實(shí)驗(yàn)中故障的分析策略

李參軍

電學(xué)實(shí)驗(yàn)中的故障分析是中考的熱點(diǎn)，下面舉例介紹此類題目的解題策略。

例1（2020·黑龍江·綏化）如圖1是小明“探究串聯(lián)電路的電壓規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)電路圖。閉合開關(guān)后，小明發(fā)現(xiàn)兩燈都不發(fā)光，于是分別把電壓表接在圖中AB、BC及AC處，測得數(shù)據(jù)分別是UAB = 3 V，UBC = 0 V，UAC = 3 V。小明檢查發(fā)現(xiàn)只有燈L1和燈L2中的一盞出現(xiàn)故障，則故障可能是 。

解析：串聯(lián)的兩燈都不發(fā)光很可能是電路中某處斷路。UAB = 3 V，說明電壓表兩端都和電源兩極接通，因此AB之外的電路為通路;UAC = 3 V，說明AC之外的電路為通路;UBC = 0 V，說明BC之外的電路為斷路。因此綜合可得斷路發(fā)生在AB之間，所以故障是L1斷路。

答案：L1斷路

點(diǎn)評：判斷斷路位置的方法是：把電壓表和電路各部分分別并聯(lián)，當(dāng)電壓表示數(shù)約為電源電壓時(shí)，和電壓表并聯(lián)的部分?jǐn)嗦?。（并?lián)部分越少，故障判斷得越精準(zhǔn)）

例2（2021·安徽）如圖2，R1和R2均為定值電阻，閉合開關(guān)S，電流表指針明顯偏轉(zhuǎn)，電壓表幾乎無示數(shù)，如果R1或R2一處發(fā)生故障，則下列判斷正確的是（ ）。

A. R1短路? B. R2短路? C. R1斷路? ? D. R2斷路

解析：由圖可知，R1和R2串聯(lián)，電壓表測量R1兩端的電壓，電流表測量電路中的電流。如果R1短路，則電壓表被短路無示數(shù)，而電路是通路，則電流表有示數(shù)，A正確;如果R2短路，則只有R1接入電路，電壓表和電流表都有示數(shù)，B錯誤;如果R1斷路，則電壓表串聯(lián)在電路中，電壓表有示數(shù)，因?yàn)殡娐分须娏骱苄?，電流表沒有示數(shù)，C錯誤;如果R2斷路，則整個電路斷路，電流表和電壓表都沒有示數(shù)，D錯誤。

答案：A

點(diǎn)評：解這類問題一般默認(rèn)兩表是沒有問題的，遇到這類問題先看電流表，電流表有示數(shù)則電路短路，電流表無示數(shù)則電路斷路。再看電壓表，如果是短路，若電壓表無示數(shù)則和電壓表并聯(lián)的用電器短路，若電壓表有示數(shù)則其他部分短路;如果是斷路，若電壓表有示數(shù)，則和電壓表并聯(lián)部分?jǐn)嗦?，若電壓表無示數(shù)則電路其他部分?jǐn)嗦贰?/p>

例3（2020·山東·濟(jì)南）如圖3，在“探究電流與電壓的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，連接完實(shí)驗(yàn)電路，檢查無誤后，閉合開關(guān)，電路工作正常。過一段時(shí)間后，突然發(fā)現(xiàn)一個電表的示數(shù)變?yōu)榱悖硪粋€電表的示數(shù)變大。若此時(shí)實(shí)驗(yàn)電路中只有一處出現(xiàn)故障，則可能的情況是（ ）。

A. 定值電阻短路，電壓表示數(shù)為零

B. 定值電阻斷路，電流表示數(shù)為零

C. 滑動變阻器短路，電壓表示數(shù)為零

D. 滑動變阻器斷路，電流表示數(shù)為零

解析：若定值電阻短路，則與之并聯(lián)的電壓表示數(shù)為零，因?yàn)殡娐返目傠娮枳冃?，故電流表示變大，故A符合題意;若定值電阻斷路，則整個電路斷路，所以電流表示數(shù)為零，而這時(shí)電壓表與電源連通測電源電壓，所以電壓表示數(shù)變大，故B符合題意;若滑動變阻器短路，則電路中總電阻變小，電流表和電壓表的示數(shù)均變大，故C不符合題意;若滑動變阻器斷路，則電流表和電壓表示數(shù)均變?yōu)榱?，故D不符合題意。

答案：AB

點(diǎn)評：正常工作的電路突然出現(xiàn)問題，且兩表一個示數(shù)變大，一個示數(shù)為零，有兩種情況：一是發(fā)生斷路，這時(shí)電流表示數(shù)為零，和斷路用電器并聯(lián)的電壓表示數(shù)增大到約為電源電壓;二是發(fā)生短路，這時(shí)電流表示數(shù)增大，和被短路用電器并聯(lián)的電壓表示數(shù)為零。

例4（2020·遼寧·大連）如圖4，在“探究電阻一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端電壓的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，用開關(guān)試觸時(shí)，電壓表和電流表均無示數(shù)，這說明電路中存在故障。若故障是某一個元件發(fā)生了斷路，則發(fā)生斷路的元件可能是 。（只有一個選項(xiàng)正確，請將正確選項(xiàng)的字母填在橫線上）

A. 開關(guān)或定值電阻 B. 定值電阻或電流表

C. 開關(guān)、滑動變阻器或電流表 D. 滑動變阻器、電壓表或電流表

解析：用開關(guān)試觸時(shí)，電流表無示數(shù)說明電流表被短路（不符合題意）或電路主路發(fā)生斷路，而電壓表無示數(shù)說明斷路發(fā)生在和電壓表并聯(lián)的定值電阻之外，所以發(fā)生斷路的元件可能是開關(guān)、滑動變阻器或電流表。如果電壓表斷路也可導(dǎo)致電壓表示數(shù)為0，但這時(shí)主路是有電流的，電流表有示數(shù)。

答案：C

點(diǎn)評：中考題中一般都是判斷用電器的故障，涉及開關(guān)、導(dǎo)線和儀表故障的問題比較少，分析這類題目時(shí)要綜合考慮各種因素。

例5（2020·廣西）在“測量小燈泡的額定功率”的實(shí)驗(yàn)中，閉合開關(guān)后，小燈泡發(fā)光十分微弱，移動滑動變阻器的滑片也不能改變燈泡的亮度，則原因可能是 。

解析：移動滑動變阻器的滑片不能改變燈泡的亮度，說明滑動變阻器沒有起到變阻的作用，要么是同時(shí)連接了上面兩個接線柱，要么是同時(shí)連接了下面兩個接線柱;而小燈泡發(fā)光十分微弱則進(jìn)一步說明滑動變阻器接入電路中的電阻始終很大，所以故障是滑動變阻器同時(shí)連接下面兩個接線柱了。

答案：滑動變阻器同時(shí)連接下面兩個接線柱了

點(diǎn)評：近年來中考中還出現(xiàn)了小燈泡不能或難以正常發(fā)光的故障問題，這種故障形成的原因可能是電源電壓偏低、滑動變阻器最大阻值過小或過大、滑動變阻器同時(shí)連接兩個上面或兩個下面接線柱等，要具體問題具體分析。