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D
D
断路
B
若小灯L和$L_2$均
发光,则ab段断路
若小灯$L_2$发光,L不发光,则bc段断路
B
C
【分析】
首先梳理电路结构:题图中L₁和L₂串联,题目明确只有一个灯泡出现故障,闭合开关后两灯均不发光。我们可以先做初步推导:串联电路中如果仅有一个灯泡短路,电路仍然是通路,另一个灯泡会正常发光,和“两灯均不亮”的现象矛盾,因此故障只能是某一个灯泡发生断路,即故障仅存在L₁断路、L₂断路两种可能。接下来逐个对照每个选项的操作、现象和结论,判断是否匹配即可选出正确答案。
【解析】
由图可知,灯泡L₁、L₂串联接入电路,已知电源、导线、开关均完好,仅一个灯泡故障,闭合开关两灯均不亮:
1. 分析A选项:将电流表串联在电路中,两灯仍不亮,说明电路依旧处于断路状态,故障可能是L₁断路,也可能是L₂断路,无法判定一定是L₂断路,A错误。
2. 分析B选项:用导线将B、C两点相连,此时L₂被短路,若故障是L₁短路,原本电路中L₂就会直接接电源发光,和题干“两灯均不亮”矛盾;该操作后两灯仍不亮,说明电路仍断路,故障应为L₁断路,并非L₁短路,B错误。
3. 分析C选项:将电压表并联在B、D两点,电压表示数等于电源电压,说明B点到电源正极、D点到电源负极的路径都是导通的,故障是B、D之间的L₂断路;若L₂短路,电压表测量导线电压示数为0,且原本电路中L₁会发光,不符合题干现象,C错误。
4. 分析D选项:将L₃接在A、B两点,相当于把L₁并联在电路中,此时L₂和L₃都发光,说明A、B之间原本是断开的,其余电路部分都导通,即可判断故障为L₁断路,D正确。
【答案】
D
【知识点】
串联电路故障分析,断路判断,电压表检测故障
【点评】
本题是串联电路单故障排查的经典题型,核心逻辑是先根据“两灯都不发光”的前提直接排除单灯短路的可能性,缩小故障范围后再逐一验证不同检测操作对应的故障结论。解题时容易出错的点是忽略串联电路单灯短路时另一灯必然发光的特点,误判故障类型,建议解题时先通过现象锁定故障大类,再逐一分析。
【难度系数】
0.6
【分析】
这是串联电路的故障分析题,解题思路如下:首先明确串联电路的核心特点:一处断路整个电路无电流,所有用电器都不工作;某一用电器短路,其余通路的用电器可以正常工作。初始状态两灯都不亮,说明电路大概率存在断路类故障,我们可以把每个选项逐一对应题干描述的三个现象,排除不符合的选项,就能快速得到正确结论。先梳理题干三个关键现象:①闭合开关,L₁、L₂都不亮;②将完好的L₃并联在L₁两端,三灯都不亮;③将L₃并联在L₂两端,只有L₃亮,逐个验证即可排除错误答案。
【解析】
我们对每个选项逐一验证,匹配题干所有现象:
1. 验证选项A:若L₁、L₂都发生断路,将L₃并联在L₂两端时,电路中L₁仍然处于断路状态,整个电路无法形成通路,L₃也不会发光,和题干“只有灯L₃亮”的描述矛盾,A错误。
2. 验证选项B:若L₁完好,L₂断路,将L₃并联在L₂两端时,完好的L₁和完好的L₃串联在电路中,两个相同规格的灯泡都会分压发光,和题干“只有灯L₃亮”的描述矛盾,B错误。
3. 验证选项C:若L₁断路,L₂完好,将L₃并联在L₁两端时,完好的L₂和完好的L₃串联在电路中,两个灯都会发光,和题干“三灯都不亮”的描述矛盾,C错误。
4. 验证选项D:若L₁短路,L₂断路:
初始状态:电路因L₂断路没有电流,L₁、L₂都不亮,完全符合现象①;
L₃并联在L₁两端:L₁本身短路相当于导线,并联L₃后电路仍然因为L₂断路处于断开状态,三灯都不亮,完全符合现象②;
L₃并联在L₂两端:相当于把断路的L₂位置接通,此时电流路径为电源正极→短路的L₁→L₃→开关S→电源负极,电路中只有L₃接入通路,因此只有L₃亮,完全符合现象③。
因此D选项的故障描述完全匹配所有题干现象。
【答案】
D
【知识点】
串联电路故障分析
断路与短路
【点评】
本题是典型的串联电路故障排查题,考察用并联检测法判断断路位置的逻辑,很多同学容易忽略“只有L₃亮”这个关键条件误选B,要注意相同规格灯泡串联时两个灯都会分压发光,只有和检测灯串联的原有元件短路时,才会只有并联上去的检测灯单独发光。
【难度系数】
0.4
【分析】
首先先识别电路结构,图中L₁和L₂为并联关系,开关在干路。已知闭合开关后L₂发光,说明电源正极到L₂、开关回到负极的路径是完好的。第一步判断故障类型:如果是短路故障,并联电路任意位置发生短路都会直接造成电源短路,两灯都无法发光,和题目中L₂发光的条件矛盾,因此可以直接确定故障是断路。接下来锁定故障范围:L₂正常发光说明ac段完全正常,故障只能是ab段断路或者bc段断路,接下来逐个验证选项的可行性:A选项电流表串在干路,两种故障下L₂都正常工作,干路都有电流,电流表都有示数,无法区分故障;B选项用完好小灯替换ab段,如果原本ab断路,替换后支路就通了,两个灯都亮,如果原本bc断路,替换ab后支路还是在bc处断开,替换的小灯不会亮,L₂依然亮,可以区分故障;C选项把小灯接在a、c两点,相当于和L₂并联,两种故障下两个灯都亮,无法区分故障,因此可以确定可行方法是B,对应现象也能推导出来。
【解析】
(1)由电路图可知L₁、L₂并联,闭合开关后L₂发光,说明L₂所在支路和干路均为通路。若故障为短路,并联电路发生短路会直接造成电源短路,L₂也无法正常发光,与题意矛盾,因此故障类型为断路。
(2)已知L₂发光说明ac段无故障,故障仅可能是ab段断路或者bc段断路:
选项A:将电流表串联在干路,两种故障状态下L₂都正常工作,干路电流都等于L₂的工作电流,电流表均有示数,无法判断故障位置,不可行;
选项B:用完好的小灯L替换ab段:若ab段原本断路,替换后L所在的支路导通,小灯L和L₂均发光;若bc段原本断路,替换ab后支路仍在bc处断开,小灯L不发光,L₂仍正常发光,可以区分两种故障,方法可行;
选项C:将完好的小灯L接在a、c两点,小灯与L₂并联,两种故障下小灯和L₂都能形成通路同时发光,无法区分故障,不可行。
因此选B,对应现象为:若小灯L和L₂均发光,则ab段断路;若小灯L₂发光,L不发光,则bc段断路。
【答案】
(1) 断路 (2) B 若小灯L和L₂均发光,则ab段断路;若小灯L₂发光,L不发光,则bc段断路
【知识点】
并联电路故障分析,断路短路判断
【点评】
本题是并联电路故障的典型考题,核心逻辑是先通过正常工作的灯泡排除短路故障,缩小故障范围,再逐一验证检测方案的区分度,避免出现无法区分不同故障的误判情况,能很好锻炼学生的逻辑推导能力。
【难度系数】
0.6
【分析】
首先第一步先明确电路的连接方式和各电流表的测量范围:电流表相当于导线,先识别出三个灯泡L₁、L₂、L₃为并联关系。正常状态下,A₁在电源干路,测量三个灯泡的总电流;A₂在L₂、L₃的公共干路,测量L₂和L₃的电流之和;A₃和L₃串联,仅测量L₃的支路电流。正常完好的电路中必然满足I₁>I₂>I₃,和题干给出的I₁=I₂>I₃不符,说明电路存在断路故障。接下来结合I₁=I₂推导:总电流等于L₂、L₃的电流和,说明L₁支路没有电流,也就是L₁灯丝断开,此时A₁和A₂都测量L₂、L₃的总电流,自然相等,同时A₃只测L₃的电流,满足I₂>I₃,且三个电流都不为0,完全符合题干条件,再逐一验证其余故障选项不符合要求,即可得到答案。
【解析】
1. 分析正常电路的电流关系
由电路图可知,开关闭合后,三个灯泡L₁、L₂、L₃并联:
电流表A₁测量干路总电流:$I_1 = I_{L1} + I_{L2} + I_{L3}$
电流表A₂测量L₂、L₃的总电流:$I_2 = I_{L2} + I_{L3}$
电流表A₃仅测量L₃支路的电流:$I_3 = I_{L3}$
若电路完好,显然有$I_1>I_2>I_3$,与题干给出的$I_1=I_2>I_3$矛盾,排除A选项。
2. 结合题干条件推导故障
由$I_1=I_2$,代入上述电流表达式可得:$I_{L1} + I_{L2} + I_{L3} = I_{L2} + I_{L3}$,即$I_{L1}=0$,说明L₁支路无电流,故障为L₁灯丝断路。
此时电路中仅L₂、L₃并联,A₁、A₂均测量L₂和L₃的总电流,因此$I_1=I_2$,A₃仅测量L₃的电流,因此$I_2>I_3$,且三个电流均不为0,完全符合题干所有条件。
3. 验证其余选项
若L₂灯丝断了:A₂仅测量L₃的电流,可得$I_2=I_3$,与$I_2>I_3$矛盾,排除C。
若L₃灯丝断了:A₃示数$I_3=0$,与题干“三个电流表的示数均不为0”矛盾,排除D。
综上,答案选B。
【答案】
B
【知识点】
并联电路电流规律,电流表测量判断,电路故障分析
【点评】
本题的核心难点是准确识别三个电流表分别测量的电流范围,很多同学容易误判电路连接方式导致出错。解题时先通过“电流表等效为导线”的方法理清并联支路,再结合并联电流的规律反向推导故障,同时要注意验证故障是否完全匹配题干给出的所有约束条件,避免错选。
【难度系数】
0.6
【分析】
首先第一步先识别电路结构:先观察电路图,确认R₁和R₂是串联关系,电流表测量整个串联电路的电流,电压表并联在R₂两端,测量R₂的电压。接下来结合题目给出的故障变化条件推导:已知电流表示数增大,根据欧姆定律I=U电源/R总,电源电压不变的情况下电流变大,说明电路总电阻变小,因此故障一定是短路,直接排除断路类的故障(断路时电路无电流,电流表示数会变为0,不符合电流增大的特征)。接下来剩下两个短路选项,逐一验证:如果是R₂短路,电压表会被短路,示数变为0,不符合电压从3V升到6V的条件;如果是R₁短路,总电阻变小电流变大,同时电源电压全部加在R₂两端,电压表直接测电源电压变为6V,完全符合所有条件,即可选出正确答案。
【解析】
1. 电路结构分析:由图可知,闭合开关S后,定值电阻R₁、R₂串联,电流表测电路中的电流,电压表测量R₂两端的电压。
2. 锁定故障类型:电源电压恒为6V,故障后电流表示数增大,根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$,说明电路总电阻减小,因此故障为短路,直接排除A选项R₁断路、B选项R₂断路:断路时电路处于断开状态,电流表示数会变为0,不符合“电流表示数增大”的条件。
3. 验证剩余短路选项:
若故障为R₂短路:电压表会随R₂一起被短路,电压表示数变为0,不符合“电压表示数由3V变为6V”的要求,排除D选项。
若故障为R₁短路:电路总电阻从$R_1+R_2$减小为$R_2$,电路电流增大;同时电压表直接并联在电源两端,测量电源电压,示数从初始的3V变为6V,完全符合所有已知条件。
综上,电路故障为R₁短路。
【答案】
C
【知识点】
串联电路故障判断,欧姆定律应用
【点评】
本题是串联电路故障分析的典型基础题,解题的核心技巧是先通过电流表示数的变化快速锁定故障为短路,直接排除断路类干扰项,再结合电压表示数的特征验证剩余选项,避免无意义的逐个枚举故障,能大幅提升解题效率,适合巩固串联电路的电表示数变化规律。
【难度系数】
0.7