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初中三年级物理

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首页 初中三年级物理知识 电路的三种状态：通路、短路和断路 电压的测量，电压表的使用 电功率的计算公式的变形 试题正文
  • 探究题
    实验课上，同学们把两个相同规格的小灯泡连接在如图甲所示的电路中，闭合开关后，两灯发光，此时，一同学不小心把L1的玻璃外壳打破了，结果L1熄灭，L2却更亮了，这是为什么呢？他们提出猜想：
    猜想一：可能L1处发生开路；
    猜想二：可能L1处发生短路。
    （1）根据_______（填“串联”或“并联”）电路的特点，可知猜想一是不正确的。
    （2）针对猜想二，同学们找了一只电压表，分别并联在L1、L2两端，如图乙所示，假如猜想二成立，则两次读数有何特点？ ______________________。
    （3）实验发现两次电压表均有明显读数，且L1两端电压比L2两端电压小。说明猜想二也不正确，你认为L1熄灭、L2更亮的原因可能是______________________
    A．L1电阻变大
    B．L1电阻变小
    C．L2电阻变小
    D．L1功率变大

    本题信息：2011年专项题物理探究题难度极难 来源:牛青丹
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本试题 “实验课上，同学们把两个相同规格的小灯泡连接在如图甲所示的电路中，闭合开关后，两灯发光，此时，一同学不小心把L1的玻璃外壳打破了，结果L1熄灭，L2却更亮...” 主要考查您对

电路的三种状态：通路、短路和断路

电压的测量，电压表的使用

电功率的计算公式的变形

等考点的理解。关于这些考点您可以点击下面的选项卡查看详细档案。
  • 电路的三种状态：通路、短路和断路
  • 电压的测量，电压表的使用
  • 电功率的计算公式的变形
通路：处处接通的电路

断路：又叫开路，是某处断开的电路

短路：将导线直接连接到电源两端的电路
三种状态的特点：
通路 电路中有电流通过，用电器能够工作(如下图甲所示)
断路 电路中无电流通过，用电器不能工作(如图乙、丙所示)
短路 电路中电流会很大，可能烧坏电源，这是绝对不允许的(如图丁所示)

常见电路故障的识别方法：
1. 常见的几种电路故障：
连接状态 产生原因 结果
开路 开关未闭合、电线断裂、接头松动等 用电器不能工作
短路 电源短路——导线不经过用电器直接跟电源两极连接起来 轻则引起电路故障，重则将烧毁电源，甚至引起火灾
局部短路——当电路中有多个用电器时，把其中部分用电器两端直接用导线连接起来 被短路的部分用电器不能工作

2．一般说来，电源短路是必须避免的错误(特殊情况例外，如演示奥斯特实验)。局部短路可分为有意和无意两种。有意短路是一种知识在实际应用中的迁移 (如一些电热器的保温电路等)，而无意短路则是在操作中出现的错误或疏忽(如家用电器中的两线相碰等)。短路未必会有严重性后果，有时也可以巧妙利用，但应视具体情况而定。
电压表的使用方法，读数方法:（下表）

 项目

 电压表

实物图

 符号

 

 接线柱

 有三个接线柱，分别是“－”、“3”和“15”，“－”表示负接线柱，“3”和“15”是两个正接线柱

 量程及分度值

 0~3量程，分度值为0.1V；0~15V量程，分度值是0.5V

 使用方法

①电压表必须与被测用电器并联
②要让电流从电压表的正接线柱流入，从负接线柱流出
③所测电压不能超过电压表的量程，若不能估测被测电压的大小，可用试触法来试一下
④绝对不允许不经过用电器直接把电流表接在电源的两极上，这样会烧坏电流表和电源

 读数方法

① 根据导线连接的接线柱判定电压表使用的是哪个量程
② 根据量程确定所对应的分度值
③ 根据指针位置正确读取电压表的示数，若指针不指在整刻度要适当估读
④ 记录数值时不要忘记写上单位


电压表的特点:
   电压表内阻很大，接入电路后相当于开路。由于这个特点，电压表可以直接接到电源两端测量电源电压。如果电压表在使用过程中与用电器串联，电路就相当于开路了。

例在做“练习使用电压表”实验时，小华把电压表接在了如图所示的电路中，小灯泡的规格为“1．2v 1．5w”，电池的电压为1．5V。闭合开关S后，小灯泡__(填“发光”或“不发光”)，电压表的示数为__V。


解析:从图中可以看出，电压表与灯泡串联了，由于电压表的电阻很大，所以通过灯泡的电流很小，可以认为是零，所以灯泡不会亮，根据串联电路的分压规律，电源电压基本上都分在了电压表两端，所以电压表的示数为电源电压。

答案:不发光、1．5

去源法判断电压表测哪部分电路的电压：
    去源法是指在分析电路中电压表测的是哪个部分电路两端的电压时，可先将电源去掉，然后进行分析的方法使用“去源法”时应注意，在去掉电源(即电源处断开)后，电压表与哪个部分电路组成回路，则电压表测的就是那部分电路两端的电压。

例1：存图所示的电路中，闭合开关S，电压表是测量L1两端电压的正确电路是(   )

解析：去掉电源后，会发现A、B、C中电压表均与L2构成回路；D中电压表与L1、L2均构成回路。
答案：D
点拨：所谓“构成回路”是指电压表与其他用电器之间有导线（包括开关）相连，没有断开之处。


电压表的试触:
     在预先不能确定电压表应选择的量程时，应该采用“试触”的方法，即在合上开关时仅轻轻接触一下就断开，而不是一下子将开关合到底且长时间不断开。试触时，先选用较大的量程。
   “试触”的方法在电学实验中很重要，要掌握这种方法。在试触时还町以根据电压表指针的方向变化，判断哪端是电池的正极，哪端是电池的负极。将电压表与失去电极标识的电源两极相连，然后迅速试触。如果电压表指针正向偏转，说明与“+”接线柱相连的电极为正极，与“-”接线柱相连的电极为负极。如果电压表指针反向偏转，说明与电压表的“+”接线柱相连的电极为负极，与电压表的“-”接线柱相连的电极为正极。

判断未知电表的方法：
    对电路中未知电表的判定是个难点，下面介绍几种常用的方法。
1．短路法
    电流表和电压表是测量仪表，将它们接入电路中对电路结构不产生影响。电流表内阻很小，相当于一根导线；电压表内阻很大，相当于开路。因此可将要填电表的地方换成一根导线，若电路出现短路，则所要填的表应是电压表；若电路并未出现短路，则所要填的表应是电流表。
2．去表法
    假设把电表从电路中去除，分析电路是否因此而受到影响。若其他元件不能正常工作，则电表一定是串联在电路中，应是电流表；若其他元件不受影响，则电表一定是并联在电路中，应是电压表。
3．分析法
    对于连接方式已确定的电路，可以先观察电路的连接情况，再考虑电表的连接法则，即电流表应串联在电路中，电压表应并联在电路中，最后进行综合判断。
例1如图所示电路中，a、b、c是电压表或电流表，其中（   ）

A．a、b为电流表，c为电压表
B．a为电压表，b、c为电流表
C．a为电流表，b、c为电压表
D．c为电流表，a、b为电压表
解析：在a、b、c三处分别换上一根导线，则在a处灯泡L1发生短路，所以a应为电压表，b、c处电路未出现短路，所以b、c处为电流表。
答案：B
由电压表示数判断电路故障：
电路出现故障，一般有两种情况：
（1）发生短路
（2）发生断路。
两种情况，电压表的示数都有可能是零或接近电源电压
故障 电压表示数 出现故障的位置 出现故障的原因 用电器工作情况 电路图
短路 零 与电压表并联的用电器发生短路 导线两端电压为零 部分用电器工作
短路 电压表的示数
接近电源电压		 与电压表并联的用电器以外的用电器发生短路 电源电压全部加在与电压表并联的用电器两端 部分用电器工作
断路 零 与电压表并联的用电器以外的用电器发生断路 电压表的接线柱 (至少有一个)没有与电源接通 用电器不工作
断路 电压表的示数
接近电源电压		 与电压表并联的用电器发生断路 电压表、用电器与电源直接构成了一个通路 用电器不工作

解读电功率的计算公式：
     电功率的四个表达式：（1）定义式：P=W/t。（2）反映电学特点的普适式P=UI。与欧姆定律结合后得到的(3)式P=I2R。（4）式P=U2/R。
     电功率是反映电能消耗快慢的物理量，定义为1秒钟内消耗电能的多少，因此，用所消耗的电能除以消耗这些电能所用的时间，就得到定义式P=W/t。 

     经实验研究证明，电功率等于导体两端电压与通过导体电流的乘积，即P=UI。电压和电流是电路中最重要的物理量。有电压才可能有电流。电能是通过电荷有规律的运动转化成其它形式的能量的，电荷有规律的运动就形成电流。没有电流就不会消耗电能，当然也就不会有电能转化为其它形式的能量。所以，P=UI广泛应用于电功率的计算。
    
    与欧姆定律结合得到的（3）式P=I2R、（4）式P=U2/R适用于纯电阻电路。因为，欧姆定律反映的是导体中的电流与导体两端电压和导体电阻之间的关系，是在纯电阻电路中得出的，所以，它只适用于纯电阻电路。如：白炽灯、电阻、电热器等，不适用于含电动机的电路和输变电电路的计算。由于串联电路中电流处处相等，所以在串联电路中，使用（3）式P=I2R分析和计算方便。在并联电路中，各支路两端电压相等，所以用（4）式P=U2/R分析和计算方便。通过对近几年的中考命题分析，除了含电动机电路的电功率计算外，其它全是纯电阻电路。在纯电阻电路中，四个计算公式通用，可根据具体情况选择方便的公式进行运用。

巧用电阻不变求实际功率：
      由用电器铭牌上的U额、P额，求出电阻。即由P= ，解出R=；由于电阻是不变的物理量，当求不同电压的实际功率时，可依据求得。
例1：如图所示，电源电压不变，灯L1标有“6V 3W”字样。当S、S1均闭合时，L1正常发光，的示数是____V。若闭合S、断开S1，的示数是0．3A，则L2的实际功率为__W。

解析：当S、S1均闭合时，L2被短路，此时L1正常发光，所以电压表示数等于6V。当闭合S，断开S1 时，灯L1、L2串联。灯L1电阻。灯L1两端电压，所以灯L2的实际功率。
答案：6  0．72


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