初中應(yīng)用物理競(jìng)賽專題-電路分析

1、專題五 電路分析競(jìng)賽要求1.1.分析判斷電路的連接情況及串、并聯(lián)電路分析判斷電路的連接情況及串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)。的特點(diǎn)。2.2.掌握分析電路連接方法。掌握分析電路連接方法。3.3.了解通路、斷路、短路的危害。了解通路、斷路、短路的危害。4.4.知道日常生活中造成短路和斷路的原因及知道日常生活中造成短路和斷路的原因及其故障分析。其故障分析。5.“5.“黑匣子黑匣子”問(wèn)題的電路分析及電路設(shè)計(jì)。問(wèn)題的電路分析及電路設(shè)計(jì)。競(jìng)賽詮釋1.1.把電路器件首尾順次連接起來(lái)的電路叫串聯(lián)電路把電路器件首尾順次連接起來(lái)的電路叫串聯(lián)電路, ,把電路器件并列連把電路器件并列連接起來(lái)的電路叫并聯(lián)電路接起來(lái)的電路叫并聯(lián)電路

2、; ;即有串聯(lián)連接又有并聯(lián)連接的電路叫混聯(lián)即有串聯(lián)連接又有并聯(lián)連接的電路叫混聯(lián)電路。電路。2.2.分析電路的連接方法：電流分析法、斷路分析法、合點(diǎn)分析法和利用分析電路的連接方法：電流分析法、斷路分析法、合點(diǎn)分析法和利用電路的重復(fù)性、對(duì)稱性等方法。電路的重復(fù)性、對(duì)稱性等方法。3.3.串聯(lián)連接的用電器工作時(shí)互相影響，并聯(lián)的用電器工作時(shí)互不影響，串聯(lián)連接的用電器工作時(shí)互相影響，并聯(lián)的用電器工作時(shí)互不影響，串聯(lián)電路中電流只有一條路徑、沒(méi)有分支，并聯(lián)電路中電流有分支。串聯(lián)電路中電流只有一條路徑、沒(méi)有分支，并聯(lián)電路中電流有分支。4.4.通路是指處處連通的電路，斷路是指某處（或幾處）斷開(kāi)的電路，短通路是指處

3、處連通的電路，斷路是指某處（或幾處）斷開(kāi)的電路，短路是指電路電流不經(jīng)過(guò)所有用電器（或部分用電器）的電路。短路路是指電路電流不經(jīng)過(guò)所有用電器（或部分用電器）的電路。短路時(shí)，電流過(guò)大，容易燒壞電能表、熔絲、導(dǎo)線和電源。時(shí)，電流過(guò)大，容易燒壞電能表、熔絲、導(dǎo)線和電源。5.5.日常生活中造成電路短路的原因：日常生活中造成電路短路的原因：連接用電器的兩根導(dǎo)線直接相連連接用電器的兩根導(dǎo)線直接相連用電器內(nèi)部接線相碰用電器內(nèi)部接線相碰誤將電流表與用電器并聯(lián)誤將電流表與用電器并聯(lián)造成電路開(kāi)路原因有：造成電路開(kāi)路原因有：導(dǎo)線在接線柱處接觸不良導(dǎo)線在接線柱處接觸不良用電器內(nèi)部電路燒斷用電器內(nèi)部電路燒斷誤將電壓表串聯(lián)

4、在電路中誤將電壓表串聯(lián)在電路中6.6.常見(jiàn)的串聯(lián)電路有：開(kāi)關(guān)與它所控制電路應(yīng)串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器與常見(jiàn)的串聯(lián)電路有：開(kāi)關(guān)與它所控制電路應(yīng)串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器與它所控制的電路應(yīng)串聯(lián)，電流表與它所測(cè)電路應(yīng)串聯(lián)；常見(jiàn)并聯(lián)它所控制的電路應(yīng)串聯(lián)，電流表與它所測(cè)電路應(yīng)串聯(lián)；常見(jiàn)并聯(lián)電路有：家用電器間應(yīng)并聯(lián)，家用電器與插座間應(yīng)并聯(lián)，電壓表電路有：家用電器間應(yīng)并聯(lián)，家用電器與插座間應(yīng)并聯(lián)，電壓表與所測(cè)電路應(yīng)并聯(lián)。與所測(cè)電路應(yīng)并聯(lián)。競(jìng)賽詮釋 賽題賽題1 1 下圖中四個(gè)燈泡的連接方式是下圖中四個(gè)燈泡的連接方式是 賽題點(diǎn)拔A四燈串聯(lián)。B四燈并聯(lián)。CL2、L3、L4并聯(lián)，再與L1串聯(lián)。DL1、L2、L3并聯(lián)，再與L4串聯(lián)。分

5、析：在電路中，同一條導(dǎo)線(不論其長(zhǎng)短，只要其電阻可忽略不計(jì))的兩端可認(rèn)為是同一點(diǎn)(相當(dāng)于把這條導(dǎo)線縮短到兩端合為一點(diǎn)一樣，因?yàn)檫@條導(dǎo)線的電阻不計(jì)，則其長(zhǎng)短對(duì)電路中電流的大小并無(wú)影響)，由此我們把圖中同一條導(dǎo)線的兩端用同一個(gè)字母表示如左圖L1L2L3L4AABBC在圖中，燈L1、L2、L3的兩端都分別與A、B兩點(diǎn)相連，故圖又可等效地畫成為右下圖L3L1L2L4ABCD賽題點(diǎn)拔 賽題賽題22在下圖所示的電路中在下圖所示的電路中: :當(dāng)開(kāi)關(guān)當(dāng)開(kāi)關(guān)S S1 1、S S4 4斷開(kāi)，斷開(kāi)，S S2 2、S S3 3閉合時(shí)，能工作的用電器是閉合時(shí)，能工作的用電器是如果同時(shí)閉合如果同時(shí)閉合 或或 ，會(huì)使用電器

6、發(fā)生短路。，會(huì)使用電器發(fā)生短路。要使電燈和電鈴并聯(lián)，應(yīng)同時(shí)閉合要使電燈和電鈴并聯(lián)，應(yīng)同時(shí)閉合 ，斷開(kāi)，斷開(kāi) 。要使電燈和電鈴串聯(lián)，應(yīng)同時(shí)閉合要使電燈和電鈴串聯(lián)，應(yīng)同時(shí)閉合 ，斷開(kāi)，斷開(kāi) 。 當(dāng)開(kāi)關(guān)當(dāng)開(kāi)關(guān)S S1 1、S3S3斷開(kāi)，斷開(kāi)，S S2 2、S S4 4閉合時(shí)，能工作的用電器是閉合時(shí)，能工作的用電器是 S1S2S3S4S1S2S4S3S1S2S4S3電燈電鈴S1 、S2S3、 S4S1 、S4S2 、S3S2S1、S3、 S4 賽題賽題33如下圖所示是某電路的一部分，已知流過(guò)燈泡的電流如下圖所示是某電路的一部分，已知流過(guò)燈泡的電流2A2A，流過(guò)，流過(guò)R1R1的電流是的電流是1A1A，方

7、向如圖中箭頭方向所示，則流過(guò)，方向如圖中箭頭方向所示，則流過(guò)變阻器變阻器R2R2的電流多大？方向如何？的電流多大？方向如何？賽題點(diǎn)拔R1R2ab分析：抓住在任一時(shí)刻，流入任一節(jié)點(diǎn) 電流的總和恒等于流出該節(jié)點(diǎn)電 流的總和。II1I2I+I2=I1 2A+I2=1AI2=-1AI=I1+I2 2A=1A+I2 I2=1A電流方向由a流向b賽題賽題4一只黑盒子里有兩只燈泡，用導(dǎo)線一只黑盒子里有兩只燈泡，用導(dǎo)線 將它們接好，如下圖將它們接好，如下圖所示，所示，A、B、C是三根引出的接線柱，當(dāng)開(kāi)關(guān)是三根引出的接線柱，當(dāng)開(kāi)關(guān)S接在接在A點(diǎn)時(shí)，點(diǎn)時(shí)，只有一盞燈亮；當(dāng)開(kāi)關(guān)接在只有一盞燈亮；當(dāng)開(kāi)關(guān)接在B點(diǎn)時(shí)，兩

8、燈都亮。試在圖中盒點(diǎn)時(shí)，兩燈都亮。試在圖中盒子的方框里畫出這兩盞燈的連接圖。子的方框里畫出這兩盞燈的連接圖。賽題點(diǎn)拔CABS 賽題賽題55有四盞燈有四盞燈( (額定電壓為額定電壓為1.5V),1.5V),一個(gè)電源一個(gè)電源( (電壓電壓3V),3V),一個(gè)開(kāi)關(guān)及一個(gè)開(kāi)關(guān)及一些導(dǎo)線一些導(dǎo)線, ,請(qǐng)按下列要求分別畫出電路圖。請(qǐng)按下列要求分別畫出電路圖。開(kāi)關(guān)閉合開(kāi)關(guān)閉合, ,當(dāng)當(dāng)L1L1燈絲燒斷時(shí)燈絲燒斷時(shí),L2,L2、L3L3和和L L4 4不受影響；不受影響；開(kāi)關(guān)閉合，當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合，當(dāng)L2L2燈絲斷了，燈絲斷了， L1L1不亮，而不亮，而L3L3、L L4 4不受影響。不受影響。賽題點(diǎn)拔分析： L1

9、不亮， L2、L3和L4無(wú)影響，說(shuō)明L1一定和L2、L3和L4組成的電路并聯(lián)。而L2、L3和L4的連接可以是串聯(lián),也可以是混聯(lián),但不能是并聯(lián),原因是四個(gè)燈泡并聯(lián)電壓為3V,會(huì)燒壞燈泡。L2燈絲斷了，L1不亮，說(shuō)明L1與L2串聯(lián)；而L3、L4不受影響，說(shuō)明L1、L2與L3、L4并聯(lián)。L3與L4只能串聯(lián)，不可能并聯(lián)，原因是并聯(lián)會(huì)導(dǎo)致電壓過(guò)高而燒壞燈泡。L1L2L3L4L1L2L3L4L1L2L3L4L1L2L3L4L1L2L3L4 賽題賽題66在圖所示的電路中，、分別表示電流表或電壓表，它們的示在圖所示的電路中，、分別表示電流表或電壓表，它們的示數(shù)以安或伏為單位當(dāng)電鍵閉合后，、三表示數(shù)分別為數(shù)以安

10、或伏為單位當(dāng)電鍵閉合后，、三表示數(shù)分別為1 1，2 2，3 3時(shí)，燈、正好均正常發(fā)光已知燈、的額定功率之比時(shí)，燈、正好均正常發(fā)光已知燈、的額定功率之比為為3131，則可判斷（），則可判斷（）、均為電流表、均為電流表、均為電壓表、均為電壓表為電流表，、為電壓表為電流表，、為電壓表為電壓表，、為電流表為電壓表，、為電流表賽題點(diǎn)拔分析分析: :若三表均為電流表，則電路短路，兩燈均不會(huì)正常發(fā)光，可見(jiàn)選項(xiàng)若三表均為電流表，則電路短路，兩燈均不會(huì)正常發(fā)光，可見(jiàn)選項(xiàng)A A不對(duì)不對(duì)DBACL1L2S 若若B B為電壓表，為電壓表，A A、C C為電流表，則兩燈并聯(lián)，此時(shí)兩燈功率之比應(yīng)為為電流表，則兩燈并聯(lián)，此

11、時(shí)兩燈功率之比應(yīng)為 PL1 PL1PL2PL2 =IC=ICIA =3IA =31 1 這與題述比值相符，即選項(xiàng)這與題述比值相符，即選項(xiàng)D D是對(duì)的是對(duì)的 若若B B為電流表，為電流表，A A、C C為電壓表，則兩燈串聯(lián)，此時(shí)兩燈功率之比應(yīng)為為電壓表，則兩燈串聯(lián)，此時(shí)兩燈功率之比應(yīng)為 PL1 PL1PL2PL2 =UA=UAUC =1UC =13 3 可見(jiàn)選項(xiàng)可見(jiàn)選項(xiàng)C C不對(duì)不對(duì)若三表均為電壓表，則由于電壓表電阻很大，全電路相當(dāng)于斷路，兩燈也若三表均為電壓表，則由于電壓表電阻很大，全電路相當(dāng)于斷路，兩燈也不會(huì)發(fā)光，可見(jiàn)選項(xiàng)不會(huì)發(fā)光，可見(jiàn)選項(xiàng)B B不對(duì)不對(duì) 賽題賽題77在下圖所示的電路中，當(dāng)滑

12、動(dòng)變阻器的滑片從向滑在下圖所示的電路中，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片從向滑動(dòng)的過(guò)程中，電壓表動(dòng)的過(guò)程中，電壓表、示數(shù)的變化量的值分別為示數(shù)的變化量的值分別為、，則它們的大小相比較應(yīng)該是（），則它們的大小相比較應(yīng)該是（）因?yàn)闊o(wú)具體數(shù)據(jù)，故無(wú)法比較因?yàn)闊o(wú)具體數(shù)據(jù)，故無(wú)法比較賽題點(diǎn)拔V1V2R1R2R3PRBA分析分析: :在上圖電路中，變阻器在上圖電路中，變阻器R R的滑片的滑片P P左端部分的電阻被短路，滑片左端部分的電阻被短路，滑片P P右端部分右端部分的電阻與電阻的電阻與電阻R R1 1并聯(lián)形成電流的通路，這部分并聯(lián)部分再和電阻并聯(lián)形成電流的通路，這部分并聯(lián)部分再和電阻R R2 2和和R R3 3依次

13、串聯(lián)，依次串聯(lián)，以以U U1 1、U U2 2、U U3 3分別表示這三部分的電壓，以分別表示這三部分的電壓，以U U0 0表示電源的總電壓，則應(yīng)有表示電源的總電壓，則應(yīng)有 U U0 0=U=U1 1+U+U2 2+U+U3 3 當(dāng)滑片當(dāng)滑片P P由由B B向向A A滑動(dòng)時(shí)，并聯(lián)部分的電阻減小，全電路的總電阻隨之減小，電滑動(dòng)時(shí)，并聯(lián)部分的電阻減小，全電路的總電阻隨之減小，電路中的總電流增大，由于路中的總電流增大，由于R2R2、R3R3不變，則不變，則U2U2、 U3U3隨之增大，由于電源總電壓不變，隨之增大，由于電源總電壓不變，則并聯(lián)部分的電壓則并聯(lián)部分的電壓U U1 1必然減小，且其減少量必

14、然減小，且其減少量U U1 1的大小應(yīng)等于的大小應(yīng)等于U2U2和和U3U3的增加量的增加量U U2 2、U U3 3之和可見(jiàn)之和可見(jiàn)U U1 1的大小應(yīng)比的大小應(yīng)比U U2 2的大小大一些的大小大一些B賽題點(diǎn)拔 賽題賽題88在一次實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量小燈泡兩端的電壓和流過(guò)它的電流在一次實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量小燈泡兩端的電壓和流過(guò)它的電流, ,聰明而聰明而粗心的小剛連接了下圖所示的電路粗心的小剛連接了下圖所示的電路, ,同組的小林發(fā)現(xiàn)有錯(cuò)同組的小林發(fā)現(xiàn)有錯(cuò), ,主張拆了以后重主張拆了以后重新連接新連接, ,可是時(shí)間來(lái)不及了可是時(shí)間來(lái)不及了, ,小剛眼珠一轉(zhuǎn)小剛眼珠一轉(zhuǎn), ,在圖示電路中只增加了一根導(dǎo)在圖示電路

15、中只增加了一根導(dǎo)線線, ,電路就正常工作了電路就正常工作了, ,問(wèn)問(wèn): :如果閉合圖示電路中的開(kāi)關(guān)如果閉合圖示電路中的開(kāi)關(guān), ,電壓表的讀數(shù)約為多少電壓表的讀數(shù)約為多少? ?電流表的讀數(shù)約為電流表的讀數(shù)約為多少多少? ?小燈泡發(fā)光情況小燈泡發(fā)光情況? ?在圖中畫出小剛連接的那根導(dǎo)線。在圖中畫出小剛連接的那根導(dǎo)線。+-開(kāi)關(guān)電源6伏滑動(dòng)變阻器010歐定值電阻10歐分析分析: :電壓表串聯(lián)在電路中電壓表串聯(lián)在電路中, ,電壓表的電壓表的示數(shù)幾乎等于電源的電壓示數(shù)幾乎等于電源的電壓, ,而電壓表串而電壓表串聯(lián)接在電路中聯(lián)接在電路中, ,整個(gè)電路相當(dāng)于斷路整個(gè)電路相當(dāng)于斷路, ,電路中幾乎沒(méi)有電流。電路

16、中幾乎沒(méi)有電流。電壓表的讀數(shù)約為電壓表的讀數(shù)約為6 6伏，電流表的讀伏，電流表的讀 數(shù)約為數(shù)約為0 0安，小燈光不發(fā)光。安，小燈光不發(fā)光。 測(cè)試測(cè)試 電工師傅要在院子里裝一盞燈，燈泡與室內(nèi)的燈泡相同，并且共用一電工師傅要在院子里裝一盞燈，燈泡與室內(nèi)的燈泡相同，并且共用一個(gè)開(kāi)關(guān)，他打算在閉合開(kāi)關(guān)時(shí)兩燈同時(shí)正常發(fā)光，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí)兩燈同時(shí)熄個(gè)開(kāi)關(guān)，他打算在閉合開(kāi)關(guān)時(shí)兩燈同時(shí)正常發(fā)光，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí)兩燈同時(shí)熄滅，他要求一位學(xué)徒電工進(jìn)行操作，學(xué)徒電工把連接院子里電燈的兩根導(dǎo)滅，他要求一位學(xué)徒電工進(jìn)行操作，學(xué)徒電工把連接院子里電燈的兩根導(dǎo)線直接接到室內(nèi)電燈開(kāi)關(guān)的兩個(gè)接線螺絲上，結(jié)果沒(méi)有達(dá)到目的，請(qǐng)?jiān)谙戮€直接接到

17、室內(nèi)電燈開(kāi)關(guān)的兩個(gè)接線螺絲上，結(jié)果沒(méi)有達(dá)到目的，請(qǐng)?jiān)谙聢D甲中畫出學(xué)徒電工安裝的電路圖，并說(shuō)明當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)和閉合時(shí)兩燈是否圖甲中畫出學(xué)徒電工安裝的電路圖，并說(shuō)明當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)和閉合時(shí)兩燈是否發(fā)光及亮度情況，然后在圖乙中畫出正確的電路圖。發(fā)光及亮度情況，然后在圖乙中畫出正確的電路圖。賽題測(cè)試院子燈室內(nèi)燈220V院子燈室內(nèi)燈220V甲 學(xué)徒電工的電路乙 正確的電路開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，院子開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，院子燈和室內(nèi)燈都亮，燈和室內(nèi)燈都亮，但兩燈的亮度較暗。但兩燈的亮度較暗。開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，院子開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，院子燈不亮，室內(nèi)燈正燈不亮，室內(nèi)燈正常發(fā)光。常發(fā)光。 實(shí)戰(zhàn)實(shí)戰(zhàn) 從長(zhǎng)江北岸到長(zhǎng)江南岸的過(guò)江電纜中，有四根導(dǎo)線在電纜外殼

18、從長(zhǎng)江北岸到長(zhǎng)江南岸的過(guò)江電纜中，有四根導(dǎo)線在電纜外殼內(nèi)相互絞合，分不清與第一根導(dǎo)線對(duì)應(yīng)的是哪兩個(gè)端點(diǎn)，如下圖所內(nèi)相互絞合，分不清與第一根導(dǎo)線對(duì)應(yīng)的是哪兩個(gè)端點(diǎn)，如下圖所示，請(qǐng)你找出每一根導(dǎo)線對(duì)應(yīng)的兩個(gè)端點(diǎn)，即把這四根導(dǎo)線區(qū)別開(kāi)示，請(qǐng)你找出每一根導(dǎo)線對(duì)應(yīng)的兩個(gè)端點(diǎn)，即把這四根導(dǎo)線區(qū)別開(kāi)來(lái)（所有導(dǎo)線的電阻忽略不計(jì)，每根導(dǎo)線的端點(diǎn)已經(jīng)剝掉一小段絕來(lái)（所有導(dǎo)線的電阻忽略不計(jì)，每根導(dǎo)線的端點(diǎn)已經(jīng)剝掉一小段絕緣皮）緣皮）可以使用的器材有：一個(gè)額定電壓為可以使用的器材有：一個(gè)額定電壓為3V3V的小燈泡；能點(diǎn)亮小燈泡的小燈泡；能點(diǎn)亮小燈泡的電源；幾根短導(dǎo)線（每根長(zhǎng)約的電源；幾根短導(dǎo)線（每根長(zhǎng)約1m1m）。要求：人只能在南、北兩）。要求：人只能在南、北兩岸之間往返一次，在每一根導(dǎo)線物兩端編上同一編號(hào)，請(qǐng)寫出主要岸之間往返一次，在每一根導(dǎo)線物兩端編上同一編號(hào)，請(qǐng)寫出主要制作步驟。制作步驟。實(shí)戰(zhàn)演練虛線為電纜殼北岸南岸此處埋入水底主要操作步驟：在南岸任選兩根導(dǎo)線將它們