第82页

信息发布者：
$\mathrm{L}_{1}$断路

电流
C
$\mathrm{L}_{1}$、$\mathrm{L}_{2}$
6
1
0.2
解：
(1) 当开关S、$S_1$、$S_2$闭合时，$\mathrm{L}_{3}$单独工作，电压表$\mathrm{V}_{2}$测电源电压，其示数为14 V，所以电源电压$U=14\ \mathrm{V}。$
(2) 当开关S、$S_2$闭合，$S_1$、$S_3$断开时，$\mathrm{L}_{1}$、$\mathrm{L}_{2}$、$\mathrm{L}_{3}$串联，电压表$\mathrm{V}_{1}$测$\mathrm{L}_{2}$两端电压，电压表$\mathrm{V}_{2}$测$\mathrm{L}_{3}$两端电压，电压表$\mathrm{V}_{3}$测电源电压，则$\mathrm{L}_{2}$两端的电压$U_2=4\ \mathrm{V}，$$\mathrm{L}_{3}$两端的电压$U_3=8\ \mathrm{V}，$由串联电路的电压规律可得，$\mathrm{L}_{1}$两端的电压$U_1=U-U_2-U_3=14\ \mathrm{V}-4\ \mathrm{V}-8\ \mathrm{V}=2\ \mathrm{V}。$
(3) 当开关S、$S_1$、$S_2$、$S_3$都闭合时，$\mathrm{L}_{1}$、$\mathrm{L}_{2}$、$\mathrm{L}_{3}$并联，电流表$\mathrm{A}_{3}$测通过$\mathrm{L}_{1}$、$\mathrm{L}_{2}$、$\mathrm{L}_{3}$的总电流，电流表$\mathrm{A}_{2}$测通过$\mathrm{L}_{2}$、$\mathrm{L}_{3}$的总电流，电流表$\mathrm{A}_{1}$测通过$\mathrm{L}_{1}$、$\mathrm{L}_{2}$的总电流。由并联电路的电流规律可得，通过$\mathrm{L}_{3}$的电流$I_3=I_{\mathrm{A}3}-I_{\mathrm{A}1}=1.4\ \mathrm{A}-1.2\ \mathrm{A}=0.2\ \mathrm{A}，$则通过灯泡$\mathrm{L}_{2}$的电流$I_2=I_{\mathrm{A}2}-I_3=0.6\ \mathrm{A}-0.2\ \mathrm{A}=0.4\ \mathrm{A}。$
【分析】
首先第一步先识别电路连接方式：顺着电流走向判断，两个灯泡L₁、L₂是串联关系，电流表测串联电路的电流，电压表并联在L₁两端，测L₁的电压。题目给出的限定条件是：开关闭合后只有一只电表指针偏转，且电路只有一个灯泡出现故障，我们可以将每个选项描述的故障逐一代入电路，分析两个电表的工作状态，筛选出完全符合条件的选项即可。
【解析】
首先明确电路结构：开关S闭合后，电流路径为电源正极→电流表→L₁→L₂→开关S→电源负极，因此L₁与L₂串联，电流表测量电路中的总电流，电压表并联在L₁两端，测量L₁两端的电压，接下来逐一分析各选项：
1. 分析选项A：若灯泡L₁短路，电压表会被短路，电压表示数为0，电压表指针不偏转；此时电路为通路，电流表有示数、指针偏转，不符合选项描述的“电压表指针发生偏转”的特征，A错误。
2. 分析选项B：若灯泡L₂断路，整个电路断开，电路中无电流，电流表指针不偏转；同时电压表的两个接线柱无法连通到电源两极，电压表示数也为0，两个电表指针都不偏转，不符合“只有一只电表指针发生偏转”的条件，B错误。
3. 分析选项C：若灯泡L₁断路，整个电路断开，电路中无电流，电流表指针不偏转；此时电压表的两端可以通过电流表连通电源负极、通过L₂和开关连通电源正极，电压表相当于串联在电路中，测量电源电压，电压表指针发生偏转，完全符合题目限定条件，C正确。
4. 分析选项D：若灯泡L₂短路，电路为L₁的简单通路，电流表有示数、指针偏转，同时电压表测量电源电压，电压表也有示数、指针偏转，两个电表指针都发生偏转，不符合条件，D错误。
【答案】
C
【知识点】
串联电路故障分析，电流表使用，电压表使用
【点评】
本题是串联电路单故障判断的经典题型，采用逐个代入故障验证的思路解题不容易出错，其中“断路后电压表串联接入电路、测电源电压，电路电流几乎为零”是本题的核心易错点，能帮助学生加深对电压表、电流表特性的理解。
【难度系数】
0.6
【分析】
首先先识别电路连接方式：电流从电源正极流出经过开关后分为两条独立支路，一条经过L₁回到电源负极，另一条依次经过电流表、L₂回到电源负极，因此L₁和L₂是并联关系，其中电流表专门测量L₂支路的电流，电压表并联在电源两端，测量电源电压，并联电路中各支路电压都等于电源电压。接下来结合故障现象逐一排查：故障仅出现在L₁或L₂上，现象是只有一盏灯熄灭，电流表、电压表示数都不变。先假设故障在L2上：如果L2断路，电流表所在支路直接断开，电流表示数会变为0，不符合题意；如果L2短路，会直接造成电源整体短路，两盏灯都会熄灭，电压表也会被短路示数归零，不符合条件。再假设故障在L1上：如果L1短路，同样会造成电源短路，两灯全部熄灭，不符合要求；只有L1断路时，L1所在支路断开，L1熄灭，但是L2支路的电压、电阻都没有发生变化，通过L2的电流完全不变，因此电流表示数不变，电压表依然测量电源电压，示数也保持不变，完全匹配题目现象。最后分析互换位置的情况：将L1、L2位置互换后，电流表就串联在原本L1的断路支路上，这条支路没有电流通过，因此电流表示数几乎为零，电压表仍然并联在电源两端，示数保持电源电压不变。
【解析】
1. 明确电路结构：由电路图可知，灯泡$\mathrm{L}_{1}$、$\mathrm{L}_{2}$并联，电流表测量通过$\mathrm{L}_{2}$的电流，电压表测量电源电压。
2. 故障排查：
若故障为$\mathrm{L}_{2}$断路：电流表所在支路断开，电流表示数变为0，不符合“电流表示数不变”的条件；
若故障为$\mathrm{L}_{2}$短路：电源被直接短路，两灯全部熄灭，电压表也被短路示数为0，不符合题意；
若故障为$\mathrm{L}_{1}$短路：电源被直接短路，两灯全部熄灭，不符合题意；
若故障为$\mathrm{L}_{1}$断路：$\mathrm{L}_{1}$所在支路断开，$\mathrm{L}_{1}$熄灭，$\mathrm{L}_{2}$支路不受影响，$\mathrm{L}_{2}$正常发光，通过$\mathrm{L}_{2}$的电流不变，电流表示数不变，电压表仍测电源电压，示数不变，完全符合题目描述的现象。
3. 互换位置后的现象：将$\mathrm{L}_{1}$、$\mathrm{L}_{2}$位置互换后，电流表串联在已经断路的$\mathrm{L}_{1}$所在支路上，该支路几乎没有电流通过，因此电流表的示数几乎为零，电压表仍并联在电源两端，示数保持电源电压不变。
【答案】
$\mathrm{L}_{1}$断路；电流
【知识点】
并联电路故障分析；电表测量判断；并联电路特点
【点评】
本题是并联电路故障分析的经典题型，核心考点是利用并联电路支路互不影响的特性判断故障，解题时需要先明确两个电表的测量对象，逐一排除不符合现象的故障类型，要特别注意并联电路中任意一个灯泡短路都会直接造成电源短路，所有用电器都无法正常工作，互换位置后需要重新判断电表的接入状态，结合已知故障推导示数变化。
【难度系数】
0.6
【分析】
解题时首先从题干给出的实验现象切入，第一步先根据“取下任意一个小灯泡，剩余两个灯泡仍可正常发光”的特征，判断三个灯泡的连接方式，确认它们工作互不影响，属于并联结构。之后结合并联电路的电压、电流规律，逐一比对每个选项的描述，排除错误选项即可得到正确答案。
【解析】
1. 判断连接方式：由实验现象可知，任意取下一个小灯泡，另外两个小灯泡仍能正常发光，说明三个灯泡工作时互不干扰，因此三个灯泡为并联关系，A选项“三个小灯泡串联”的描述错误。
2. 分析B选项：并联电路中各支路两端电压相等，灯泡亮度由实际功率决定，题干中L₁最亮，说明L₁的实际功率最大，三个灯泡实际功率不同，因此三个小灯泡的规格并不相同，B错误。
3. 分析C选项：电流表测量的是并联电路的干路总电流，并联电路干路电流等于各支路电流之和，取下任意一个小灯泡，对应支路的电流变为0，其余支路电流不受影响，因此干路总电流会减小，电流表示数变小，C正确。
4. 分析D选项：并联电路的基本规律是各支路两端电压相等，都等于电源电压，因此三个小灯泡两端的电压完全相等，D错误。
【答案】
C
【知识点】
串并联电路识别，并联电路电流特点，并联电路电压特点
【点评】
本题以电学暗箱探究为情境命题，重点考察并联电路的基础规律应用，易错点是部分同学会错误认为灯泡亮度不同则两端电压不同，忽略并联电路各支路电压相等的核心特点，整体侧重对电路基础概念的理解检验。
【难度系数】
0.7
【分析】
我们可以分四个阶段逐步拆解分析这道题：
1. 先判断闭合S、S₁的电路状态：电流从电源正极出发，经过S、S₁后，L3两端被导线直接连通，L3被短路，电流依次经过L2、L1回到电源负极，因此只有接入电路的L1、L2发光。
2. 接着判断两个电压表的测量逻辑：此时V1并联在L1和L2两端，测电源总电压；V2并联在L2两端，测L2的电压，因此V1的示数一定大于V2的示数。两表指针偏转位置完全相同，说明二者选用了不同量程：V1用0~15V大量程，读数对应电源电压，V2用0~3V小量程，读数对应L2的电压。
3. 再分析断开S₁的状态：此时L1、L2、L3串联，V1现在测L1和L2的总电压，原来V1测电源电压为6V，现在示数减小了1V，根据串联电路总电压等于各部分电压之和，总电压减去L1、L2的总电压，差值就是L3两端的电压。
4. 最后分析电表替换后的状态：把电压表换成电流表后，仅闭合S，三个灯并联，A1测L2和L3的总电流，A2测L1和L2的总电流，结合题目给出的L2、L3电流相等的条件，代入已知电流数值就能算出L1的电流。
【解析】
1. 闭合开关S、S₁时，L3被S₁所在导线短路，电路为L1与L2串联，因此灯L₁、L₂发光。
2. 此时V1测量电源电压，V2测量L2两端电压，V1示数大于V2示数，两表指针位置相同，因此V1选用0~15V量程，分度值0.5V，读数为6V，即电源电压U=6V；V2选用0~3V量程，分度值0.1V，读数为1.2V。
3. 断开S₁后，L1、L2、L3串联，V1测量L1和L2的总电压，V1示数相比电源电压6V减小了1V，即U₁+U₂=6V-1V=5V，根据串联电路电压规律U=U₁+U₂+U₃，可得L3两端电压U₃=6V-5V=1V。
4. 用电流表A₁、A₂替换V₁、V₂，仅闭合S时，L1、L2、L3并联：
A₁测L2和L3的总电流，即I₂+I₃=1.6A
A₂测L1和L2的总电流，即I₁+I₂=1A
已知I₂=I₃，代入I₂+I₃=1.6A，得I₂=I₃=0.8A，再代入I₁+I₂=1A，解得I₁=1A-0.8A=0.2A。
【答案】
$\mathrm{L}_{1}$、$\mathrm{L}_{2}$；6；1；0.2
【知识点】
串并联电路识别
电压表读数
串并联电路电流电压规律
【点评】
本题属于多状态动态电路综合题，核心考点是不同开关通断、电表替换后的电路结构判断，易错点是容易混淆不同状态下电表的测量对象，解题时需要逐个拆解电路，先明确用电器连接方式，再对应各电表测量的物理量，结合电路规律逐步计算即可。
【难度系数】
0.4
【分析】
这是一道多开关切换的动态电路计算题，解题的核心思路是分状态逐一分析电路结构：
1. 第一问：先明确开关S、S₁、S₂闭合时的电路，此时L₁、L₂被短路，只有L₃接入电路，电压表V₂直接并联在电源两端，它的示数就等于电源电压，可直接得到电源电压数值。
2. 第二问：开关S、S₂闭合，S₁、S₃断开时，电流依次经过L₁、L₂、L₃，三个灯泡串联，先判断两个电压表的测量对象：V₁并联在L₂两端测L₂电压，V₂并联在L₃两端测L₃电压，结合已知的电源电压，根据串联电路总电压等于各部分用电器两端电压之和，就能算出L₁两端的电压。
3. 第三问：所有开关都闭合时，三个灯泡两端都直接接在电源正负极，属于并联电路，逐一判断三个电流表的测量范围：A₁测L₁和L₂的总电流，A₂测L₂和L₃的总电流，A₃测干路的总电流（三个灯泡的电流之和），结合并联电路干路电流等于各支路电流之和，推导各支路电流的关系，就能算出通过L₂的电流。
【解析】
(1) 当开关$\mathrm{S}$、$\mathrm{S}_{1}$、$\mathrm{S}_{2}$闭合时，$\mathrm{L}_{1}$、$\mathrm{L}_{2}$被短路，电路中只有$\mathrm{L}_{3}$接入工作，电压表$\mathrm{V}_{2}$并联在电源两端测量电源电压，已知此时$\mathrm{V}_{2}$示数为$14\ \mathrm{V}$，因此电源电压$U=14\ \mathrm{V}$。
(2) 当开关$\mathrm{S}$、$\mathrm{S}_{2}$闭合，$\mathrm{S}_{1}$、$\mathrm{S}_{3}$断开时，电流依次经过$\mathrm{L}_{1}$、$\mathrm{L}_{2}$、$\mathrm{L}_{3}$，三个灯泡串联：
电压表$\mathrm{V}_{1}$测量$\mathrm{L}_{2}$两端的电压，即$U_2=4\ \mathrm{V}$；
电压表$\mathrm{V}_{2}$测量$\mathrm{L}_{3}$两端的电压，即$U_3=8\ \mathrm{V}$；
根据串联电路的电压规律：总电压等于各部分电路两端电压之和，可得$\mathrm{L}_{1}$两端的电压：
$U_1=U-U_2-U_3=14\ \mathrm{V}-4\ \mathrm{V}-8\ \mathrm{V}=2\ \mathrm{V}$。
(3) 当开关$\mathrm{S}$、$\mathrm{S}_{1}$、$\mathrm{S}_{2}$、$\mathrm{S}_{3}$都闭合时，三个灯泡$\mathrm{L}_{1}$、$\mathrm{L}_{2}$、$\mathrm{L}_{3}$并联：
电流表$\mathrm{A}_{3}$测量干路总电流，即三个灯泡的电流之和$I_{\mathrm{总}}=I_1+I_2+I_3=1.4\ \mathrm{A}$；
电流表$\mathrm{A}_{2}$测量$\mathrm{L}_{2}$和$\mathrm{L}_{3}$的总电流，即$I_{A2}=I_2+I_3=0.6\ \mathrm{A}$；
电流表$\mathrm{A}_{1}$测量$\mathrm{L}_{1}$和$\mathrm{L}_{2}$的总电流，即$I_{A1}=I_1+I_2=1.2\ \mathrm{A}$；
首先计算通过$\mathrm{L}_{3}$的电流：$I_3=I_{\mathrm{总}}-I_{A1}=1.4\ \mathrm{A}-1.2\ \mathrm{A}=0.2\ \mathrm{A}$；
因此通过灯泡$\mathrm{L}_{2}$的电流：$I_2=I_{A2}-I_3=0.6\ \mathrm{A}-0.2\ \mathrm{A}=0.4\ \mathrm{A}$。
【答案】
(1) $14\ \mathrm{V}$ (2) $2\ \mathrm{V}$ (3) $0.4\ \mathrm{A}$
【知识点】
动态电路分析，串联电压规律，并联电流规律
【点评】
本题是典型的多开关动态电路计算，核心难点是不同开关状态下的等效电路还原、各电表测量对象的准确判断，避免误判串并联关系和电表测量范围是解题的关键，能有效考察学生对串并联电路电压、电流规律的掌握程度。
【难度系数】
0.4
上一页 下一页