上海市中考物理一模复习知识手册与必刷题串联电路单故障分析判断解析版.docx
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上海市中考物理一模复习知识手册与必刷题串联电路单故障分析判断解析版
本章专题复习三电路故障分析判断
01串联电路单故障分析判断
【知识梳理】
一、串联电路故障
1．串联电路发生的故障在大多情况下，都是用电器（小灯或电阻）出现了短路和断路。
短路实际上就是它的电阻减小变为零（相当于一条导线）；断路就是该处电阻变为无穷大（相当于断开的电键），以至该处无电流。
2．在分析时，电流表的电阻可以认为为零（即把它当作一条导线处理）；电压表的电阻可以认为为无穷大（即把它当作断路处理）。
3．利用欧姆定律和串、并联电路规律分析，电源电压可以认为是不变的。
二、串联电路中的单故障
1．串联电路的单故障：
如下图所示，小灯与电阻串联，发生单故障时（即“一好一坏”）有四种情况：
R断路；R短路；L断路；L短路。
2．根据电路元件发生的故障，会分析判断电表示数的变化情况。
电路发生故障时，电路中的电流或电压可能发生变化，用电器的工作状态也可能发生变化，因此我们要会分析判断电流表、电压表示数的变化情况（如变大、变小或不变）或小灯的亮灭情况。
【基础训练题1】如图1所示，电源电压为6伏，电阻R=5欧，灯泡的电阻RL=10欧，①闭合电键后电路正常工作，请把电流表、电压表的示数填入下表；②过一段时间，电路出现故障，R1或R2有一个出现故障，请你把电流表、电压表的示数填入下表中；③判断小灯的发光情况。
序号
故障情况
电流表示数
电压表示数
灯发光情况
1
无
2
L短路
3
L断路
4
R短路
5
R断路
【答案】见表：
序号
故障情况
电流表示数
电压表示数
灯发光情况
1
无
0.4
2
发光
2
L短路
1.2
6
发光
3
L断路
0
0
不发光
4
R短路
0.6
0
发光
5
R断路
0
6
不发光
【解析】①电路正常工作时，电流表A的示数为I=U/R=6伏/15欧=0.4安，电压表V的示数为
UR=IR=0.4安×5欧=2伏，小灯发光；
②当电灯L短路时，此时的电路等效于图1A，RL=0，电流表A的示数为：
I=U/R=6伏/5欧=1.2安，电压表V的示数U=6伏，小灯发光；
③当电灯L断路时，此时的电路等效于图1B，电路断开，电流表A的示数为0，电压表V的示数为0，小灯不发光；
④当电阻R短路时，R=0（图1C），电流表A的示数为：
I=U/RL=6伏/10欧=0.6安；电压表被短路，示数为0，小灯发光。
⑤当电阻R断路时（图1D），电路中的电流为0，电压表与灯串联在电路中，因为电压表V自身的电阻很大，电源电压基本被电压表分掉，可以认为电压表的示数为6伏，小灯不发光。
【基础训练题2】如图2所示，电源电压不变，闭合电键后电路正常工作，一段时间后，过一会电路出现故障，R1或R2有一个出现故障，请你根据电表示数的变化情况，分析相应的故障：
序号
电流表示数
电压表示数
故障情况
1
变大
变大
2
变小
变小
3
变大
变小
4
变小
变大
【答案】
序号
电流表示数
电压表示数
故障情况
1
变大
变大
R2短路
2
变小
变小
R2断路
3
变大
变小
R1短路
4
变小
变大
R1断路
【解析】参见训练1。
【基础训练题3】如图3所示，电源电压为6伏，电阻R1=5欧，R2=10欧，闭合电键后电路正常工作，电流表的示数为________，电压表的示数为_______；过一会电路出现故障，R1或R2有一个出现故障，请你分析：
①当电阻R1短路时，电流表的示数为__________，电压表的示数为__________；可见：
电流表的示数________，电压表的示数_________（后两空均选填“变大”、“变小”或“不变”）。
②当电阻R1断路时，电流表的示数为__________，电压表的示数为__________；可见：
电流表的示数________，电压表的示数_________（后两空均选填“变大”、“变小”或“不变”）。
③当电阻R2短路时，电流表的示数为__________，电压表的示数为__________；可见：
电流表的示数________，电压表的示数_________（后两空均选填“变大”、“变小”或“不变”）。
④当电阻R2断路时，电流表的示数为__________，电压表的示数为__________；可见：
电流表的示数________，电压表的示数_________（后两空均选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】原来电路正常工作时，电流表A的示数为I=U/R=6伏/15欧=0.4安，电压表V的示数为U1=IR1=0.4安×5欧=2伏；
①当电阻R1短路时，R1=0（如图3A），电流表A的示数为：
I=U/R2=6伏/10欧=0.6安，电流表A的示数变大；电压表V的示数U1=IR1=0.6安×0欧=0伏，示数变小；
②当电阻R1断路时，电路中的电流为0，电流表A的示数变小；电压表V与R2串联在电路中（等效电路图如图3B所示），其示数为电源电压6伏，所以变大。
③当电阻R2短路时，R2=0（图3C），电流表A的示数为：
I=U/R1=6伏/5欧=1.2安，电流表A的示数变大；电压表V的示数U=6伏，示数变大。
④当电阻R2断路时，电路中的电流为0，电压表的示数也为0；所以电流表A的示数变小；电压表V的示数变小。
①观察电流表A的示数：
若电流表A有示数，一定是某一个用电器（R1或R2）发生短路，不可能两个同时短路（会造成电源短路）；若电流表A表无示数，是用电器发生断路：
R1断路或R2断路。
②观察电压表V的示数：
若电压表V有示数，往往是“内断外短”，即与电压表并联的用电器R1断路或外面的另一用电器R2短路；电压表V无示数，往往是“内短外断”，即与电压表并联的用电器R1短路或外面的另一用电器R2断路。
【基础训练题4】如图4所示，闭合电键后电路正常工作，过一会R1或R2有一个出现故障，请你分析：
①若电流表A与电压表的示数都变大，则发生的故障情况：
_____________________________。
②若电流表A与电压表的示数都变小，则发生的故障情况：
_____________________________。
③若电流表A的示数变大，电压表V的示数变小，则发生的故障情况：
__________________。
④若电流表A的示数变小，电压表V的示数变大，则发生的故障情况：
_________________。
⑤若电流表A与电压表V的示数一个变大，一个变小，则发生的故障情况：
_____________。
【答案】①R2短路。
②R2断路；③R1短路；④R1断路；⑤R1短路或R1断路。
【解析】①若电流表A与电压表的示数都变大，则电路一定发生短路，即R1短路或R2短路；排除R1短路（因为R1短路时，电压表的示数为0），所以是R2短路。
②若电流表A与电压表的示数都变小，则电路一定发生断路：
R2断路。
③若电流表A的示数变大，则电路一定发生短路，即R1短路或R2短路；由于电压表V的示数变小，一定是R1短路，把电压表也短路了。
④若电流表A的示数变小，电压表V的示数变大，则发生断路：
R1断路。
⑤若电流表A与电压表V的示数一个变大，一个变小，有两种情况：
若电流表的示数变大，电压表V的示数变小，则发生的故障情况：
R1短路；若电流表的示数变小大，电压表V的示数变大，则发生的故障情况：
R1断路。
【典型例题5】在图5所示的电路中，灯L或电阻R可能出现了故障，电键S闭合后，只有一个电表指针发生偏转，则：
①若灯L发光，可能是。
②若灯L不发光，可能是。
【答案】①电阻R短路；②电阻R断路。
【解析】因为只有一个电表指针发生偏转，可判断出是R出现故障，只有两种情况：
R断路或R短路；再根据灯的发光情况进一步缩小范围；①若灯L发光，可能是电阻R短路；②若灯L不发光，可能是R断路。
【典型例题6】在如图6所示的电路中，电源电压为4.5伏，若电路中仅有一处故障，且只发生在电阻R、灯L上。
电键S闭合前后，电压表指针的位置不变，且灯不亮，请根据相关信息写出电压表的示数及相应的故障：
。
【答案】电压表示数为4.5伏，灯短路或电阻断路；电压表示数为0伏，灯断路。
【解析】①电路中仅有一处故障，且只发生在电阻R、灯L上，最多有四种情况：
R断路；R短路；L断路；L短路；因为灯不亮，所以排除R短路，电路故障缩小为三种情况：
R断路；L断路；L短路；
②电键S闭合前后，电压表指针的位置不变，若电压表的示数始终为0，灯L断路；若电压表的示数始终为4.5伏，则灯L短路或电阻R断路。
【典型例题7】（2019年一模黄浦）在图7所示的电路中，电源电压保持不变。
闭合电键S，灯L亮，一段时间后，灯L熄灭。
若电路中只有一处故障，且发生在灯L或电阻R上。
现用一只完好的灯L’替换灯L，并根据观察到的现象判断故障。
请写出相关的判断依据及对应的故障。
【答案】若灯L’亮，则灯L可能短路、可能断路；若灯L’不亮，则电阻R断路。
【解析】①根据一段时间后，灯L熄灭，电路中只有一处故障，且发生在灯L或电阻R上，故障最多有四种情况：
L短路；L断路；R短路；R断路。
②因为灯L是熄灭的，所以排除R短路故障。
故障范围进一步缩小为三种情况：
L短路；L断路；R断路。
③现用一只完好的灯L’替换灯L，若灯L’亮，则灯L可能短路、可能断路；若灯L’不亮，则电阻R断路。
【典型例题8】（2018上海中考题）在图8所示的电路中，电源电压保持不变，电阻R1、R2的阻值相等。
电键
闭合后，电流表的示数为I0，电压表的示数为U0，电路正常工作。
一段时间后，观察到一个电表的示数变小，另一个电表的示数变大。
若电阻R1、R2中仅有一个出现故障，请根据相关信息写出两电表的示数及相对应的故障。
。
【答案】若电压表的示数为零，电流表的示数为2I0，则R1短路；若电流表的示数为零，电压表的示数为2U0，则R1断路。
【解析】这是一个串联电路，若电阻R1、R2中仅有一个出现故障，表明是单故障，即“一好一坏”，应该最多有四种情况：
R1短路；R1断路；R2短路；R2断路。
要逐一进行分析判断。
①根据一个电表的示数变小，另一个电表的示数变大可以判断：
电阻R2一定是好的。
因为若R2断路时，两个电表的示数都为零；R2短路时，两个电表的示数都变大且不为零，与题目给的条件矛盾，所以排除R2短路、R2断路这两种情况，故障一定出在R1上，应该是两种情况：
R1短路或R1断路。
②当R1短路时，电压表的示数变小，电流表的示数变大，符合要求；当R1断路时，电压表的示数变大，电流表的示数变小，也符合要求；所以电路故障为：
R1短路或R1断路。
③原来电路正常工作时，电键S闭合后，电流表的示数为I0，电压表的示数为U0，因为R1=R2=R0，所以两个电阻两端的电压相等，U2=U1=U0，则电源电压为2U0；电流表的示数为I0=U0/R0。
④若电压表的示数变小，电流表的示数变大，则R1短路；此时电压表的示数为零，电流表的示数为I=2U0/R0=2I0。
④若电压表的示数变大，电流表的示数变小，则R1断路；此时电压表的示数为电源电压2U0，电流表的示数为0。
电阻R2不能发生故障，若发生故障时，两个电表的示数都会同时变大或变小，与条件矛盾。
注意单故障有四种情况：
R1短路；R1断路；R2短路；R2断路。
要逐一进行分析判断排除。
【典型例题9】（2016上海中考题）在图3所示的电路中，电源电压保持不变，闭合电键S，发现只有两个电表的指针发生偏转，已知电阻R1、滑动变阻器R2中仅有一个出现了故障。
①电路中的故障可能是______________；
②接着，移动变阻器R2的滑片P，只观察到一个电表的示数发生了改变，则故障一定是__________。
【答案】①R1短路或R1断路；②R1短路。
【解析】①闭合电键S，发现只有两个电表的指针发生偏转，电压表V测量的是电源电压，指针一定发生偏转，则电压表V1与电流表A一个发生偏转，一个表的示数一定为0；则一定是电阻R1发生故障，因为若是变阻器R2发生故障，则电压表V1与电流表A会同时有示数（R2发生短路）或同时没有示数（R2发生断路），这都与题意矛盾，不存在；
②所以一定是R1短路或R1断路；R1短路时，电压表V与电流表A示数变大，电压表V1的示数不变为0；R1断路时，电压表V与V1的示数表大，电流表A的示数不变为0；
③移动变阻器R2的滑片P，只观察到一个电表的示数发生了改变，表明变阻器R2是好的，一定是R1发生短路，若是R1发生断路，则电流表A与电压表V1的示数都为0，且不会发生变化，与题意矛盾。
闭合电键S，电压表V测量的是电源电压，指针一定发生偏转。
【综合练习】
1．（2019上海中考题）在如图所示的电路中，电源电压为U0，且保持不变。
电键S闭合后，电路正常工作。
一段时间后，观察到一个电压表的示数变大，再串联一个电流表，观察到电流表的示数为0。
若电阻R1、R2中仅有一个出现故障，请根据相关信息写出电压表的示数及相对应的故障。
【答案】若V1示数为U0，V2示数为0，则R1断路；若V1示数为0，V2示数为U0，则R2断路。
【解析】本题考查电路故障的判断。
这是两个电阻串联电路，电流表接入后示数为0，所以电路故障为断路，是其中的一个电阻出现了断路，断路电阻两端电压为电源电压U0，没断路的电阻，因为电流为0，所以其两端电压为0。
2．（2017上海中考题）在图4所示的电路中，电源电压为U。
已知电路中仅有一处故障，且只发生在电阻R1、R2上，电键S闭合前后，电压表指针的位置不变。
请根据相关信息写出电压表的示数及相应的故障。
【答案】若电压表的示数为U，则R1短路或R2断路；若电压表的示数为零，则R1断路；
【解析】故障最多有四种情况：
R1短路；R1断路；R2短路；R2断路。
要逐一进行分析判断。
电键S闭合前后，电压表指针的位置不变。
应该有两种情况：
①若R1短路；则电键S闭合前后，电压表的示数始终为电源电压U，故R1可能短路；
②若R1断路；则电键S闭合前后，电压表的示数始终为0，故R1可能断路；
③若R2短路；则电键S闭合前，电压表的示数始终为U，当电键S闭合后，电压表的示数始终为0，电压表的示数变化，故R2不可能短路；
④若R2断路；则电键S闭合前，电压表的示数始终为电源电压U，不发生变化，故R2可能断路。
3．（2019年崇明二模）图4所示的电路中，电源电压不变。
闭合电键S，电路正常工作。
（故障只发生在L或R上）
①若过了一会儿，灯L熄灭，两个电表中只有一个电表的示数变小，则故障是；
②若过了一会儿，灯L熄灭，两个电表的示数同时变小，则故障是。
【答案】
（1）一定R断路；
（2）一定L断路。
【解析】这是一串联电路，电键S闭合后，电路正常工作，电压表测量电阻R两端的电压，小于电源电压，电流表测量电路中的电流，示数为I=U/（R1+R2）。
①若过了一会儿，灯L熄灭，两个电表中只有一个电表的示数变小，灯一定是好的，一定是R断路，因为R短路时，灯会发光；
②若过了一会儿，灯L熄灭，两个电表的示数同时变小，则故障一定是L断路。
4．（2019年虹口二模）在图4所示的电路中，电源电压为U。
闭合开关S，发现至少有一个电表的示数为零。
向右移动滑动变阻器的滑片P，观察到三个电表的示数均不变。
已知电阻R1、滑动变阻器R2中仅有一个出现了故障。
请写出两个电压表的示数及对应的故障。
【答案】电压表V1和V示数均为U，R1断路；电压表V1示数为0，V示数为U，R2断路。
【解析】①这是一串联电路，闭合电键S，电压表V测量电源电压，指针一定发生偏转，示数为U；
②闭合电键S，发现至少有一个电表的示数为零，则V1与A一个表的示数为0或两个表的示数都为0，初步判断故障是：
R1短路；R1断路；R2断路。
排除R2短路。
③当向右移动滑动变阻器的滑片P，观察到三个电表的示数均不变，排除R1短路；应该是R1断路或R2断路。
若R1断路，电流表A的示数为0，电压表V1和V示数均为U；若R2断路，电压表V1示数为0，V示数为U。
闭合开关S，发现至少有一个电表的示数为零，可以理解为两个或三个电表的示数为零，本题电压表V测量电源电压，指针一定发生偏转，示数不会为零。
5．（2019年黄浦二模）在图3所示的电路中，电源电压保持U0不变。
闭合电键S，电路正常工作，一段时间后，灯熄灭，若电路中只有电阻R或灯L中的一个出现断路故障，请根据相关信息写出电表的示数及相对应的故障。
【答案】若电流表示数为0，电压表示数为U0，则灯L断路；若电流表示数为0，电压表示数为0，则电阻R断路。
【解析】这是一串联电路，灯L断路时，电流表示数为0，电压表示数为U0；电阻R断路时，电流表示数为0，电压表示数为0。
6．（2019年金山二模）在图5所示的电路中，电源电压为U不变。
闭合电键S后，观察到有一个电表的示数增大。
若电路中仅有一处故障，且只发生在电阻R1、R2上。
现将电流表A与电阻R1位置互换，观察一个电表的示数即可检测出故障情况。
请根据上述信息写出这个电表的示数及相对应的故障。
【答案】电压表示数为0，则R1断路；电压表示数为U，则R2断路。
【解析】①这是一串联电路，闭合电键S后，电压表测量电源电压，一定变大，是电流表的示数为0，所以故障为：
R1断路或R2断路；
②现将电流表A与电阻R1位置互换后，电压表并联在R2两端，若R1断路，则电压表示数为0，若R2断路，则电压表示数为U。
7．（2019年静安二模）在图6所示的电路中，电源电压保持不变，电路中电阻R1或滑动变阻器R2处出现了故障。
在闭合电键S后，根据电流表的示数，现有（a）、（b）两种方法可判断故障：
（a）直接将一根完好的导线接入电路的AB或CD两点间，再次观察电流表的示数。
（b）移动变阻器R2的滑片P，再次观察电流表的示数。
①若闭合电键S电流表的示数不为零，则可用方法；若闭合电键S电流表的示数为零，则可用方法。
（均选填序号）
②若确定使用方法（b）则简述方法中“再次观察电流表的示数”的电流表示数情况及相应的故障情况：
。
【答案】①b；a；②移动变阻器的滑片，电流表A的示数发生变化，电阻R1短路；电流表A的示数不发生变化，变阻器R2短路。
【解析】①这是一串联电路，电路中电阻R1或滑动变阻器R2处出现了故障，共有四种情况：
R1短路；R1断路；R2短路；R2断路。
②若闭合电键S电流表的示数不为零，是发生了短路，不能用导线接入电路的AB或CD两点间，因为可能发生电源短路；故只能移动变阻器R2的滑片P，再次观察电流表的示数：
若电流表的示数不变，是R2短路；若电流表的示数变化，是R1短路；
③若闭合电键S电流表的示数为零，是发生断路，R1断路或R2断路。
则可直接将一根完好的导线接入电路的AB或CD两点间，再次观察电流表的示数即可判断。
如将一根完好的导线接入电路的AB间，电流表有示数，则R1断路；无示数，则R2断路。
将一根完好的导线接入串联电路的AB或CD两点间时，用电器不能发生短路，否则的话可能会使电源发生短路。
8．（2019年闵行二模）在如图4所示的电路中，电源电压保持不变，开关S处于闭合状态，小灯L不发光，电路中只有一个电表有示数。
如果电路中只有一处故障且故障只可能发生在电阻R或小灯L上，则
⑴故障可能是。
⑵请任选一种故障，对开关S由闭合到断开时两电表示数的变化情况作出判断。
【答案】
（1）L短路或L断路；
（2）L短路、变小、变大（或L断路、不变、不变）。
【解析】①这是一串联电路，电压表测量灯两端的电压。
开关S处于闭合状态，小灯L不发光，电路中只有一个电表有示数，则不可能是电阻R出现故障，因为若电阻R断路，电表的示数均为0，若电阻R短路，灯会发光；
所以一定是L短路或L断路；
②若L短路，开关S闭合时，电压表被短路，示数为0，电流表的示数为U/R；开关S由闭合到断开时，电压表的示数为电源电压，变大；电流表的示数为0，变小。
9．（2019年松江二模）在图6所示的电路中，电源电压为U保持不变，电阻R1、R2阻值均为R0。
开关S从断开到闭合，电压表的示数不变，若电阻R1、R2中仅有一个出现故障，请根据相关信息，写出开关闭合后两电表的示数及相对应的故障。
【答案】①V表示数为0,A表示数为0，R1断路；②V表示数为U，A表示数为U/R0，R1短路；③V表示数为U，A表示数为0，R2断路。
【解析】①故障最多有四种情况：
R1短路；R1断路；R2短路；R2断路。
若R2短路，则开关S从断开到闭合，电压表的示数会变化（被短路），所以排除R2短路。
②故障有三种情况：
R1短路；R1断路；R2断路。
③R1断路时，V表示数为0,A表示数为0；R1短路时，V表示数为U，A表示数为U/R0；R2断路时，V表示数为U，A表示数为0。
10．（2019年徐汇二模）在图3所示电路中，电源电压保持不变。
当电键S闭合后，电压表的示数始终为电源电压。
若电路中仅有一处故障，且只发生在电阻R或灯L上。
现有一个完好的电流表和一根完好的导线，能否只选择其中一个来判断原电路的故障，若能，请写出具体的判断方法及对应故障，若不能，请说明理由。
【答案】将电流表串联在电路中，若电流表有示数，则为灯L短路；若电流表无示数，则为电阻R断路。
（其它答案正确也可）
【解析】当电键S闭合后，电压表的示数始终为电源电压。
①故障不可能为灯L断路或电阻R短路，因为会使电压表的示数为0；
②所以故障为灯L短路或电阻R断路，将电流表串联在电路中，若电流表有示数，则为灯L短路；若电流表无示数，则为电阻R断路。
11．（2019年杨浦二模）在如图8所示的电路中，电源电压为U。
闭合电键S，发现电路有故障，且只有一处故障，发生在电阻R1、R2上。
现将电阻R1与电流表A位置互换，发现电表示数均不变。
请根据相关信息写出电表示数情况及对应的故障。
。
【答案】电压表无示数，电流表有示数，R1短路；电压表无示数，电流表无示数，R2断路。
【解析】①这是一串联电路，①故障最多有四种情况：
R1短路；R1断路；R2短路；R2断路。
②闭合电键S后，现将电阻R1与电流表A位置互换，发现电表示数均不变。
故障是R1短路或R2断路；
③R1短路，电压表无示数，电流表有示数；R2断路时，电压表无示数，电流表无示数。
12．（2019年长宁二模）如图7所示的电路，电源电压保持不变。
电键S1、S2处于断开状态，先闭合电键S1，小灯不发光。
若灯L、电阻R中仅有一个出现故障，请根据相关信息写出闭合电键S2前后，电流表示数的变化情况及相对应的故障。
示例：
电流表示数始终为零，电阻R断路。
（写出示例以外的两种情况）
①；②。
【答案】①电流表有示数且不变，灯L短路；②电流表示数变大，灯L断路。
【解析】小灯不发光，电阻R不会短路，所以电路故障为：
R断路；灯L断路；灯L短路。
①灯L短路时，闭合电键S2前后，电流表有示数且不变；
②灯L断路时，闭合电键S2前后，电流表示数变
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