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专题8 电路设计与电路故障分析
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1．小明同学在用电流表测电流时，发现把开关闭合时，电流表的指针向没有刻度的侧偏转，这说明他的电路出现了什么故障（　　）
A．电流表直接接在电源上
B．电流表的“+”、“﹣”接线柱接反了
C．电路中电流太大
D．电路中的电流太小
2．抽油烟机是现代家庭的“好帮手”，它内部装有照明灯和电动机。使用时，有时需要照明灯和电动机各自独立工作，有时需要它们同时工作。下列如图所示的电路中，符合上述要求的是（　　）
A． B．
C． D．
3．如图所示电路，闭合开关S后，发现灯L1不亮，L2正常发光。此电路的故障可能是（　　）
A．开关S接触不良 B．电灯L1灯丝断了
C．电灯L1短路 D．电灯L2短路
4．青岛某住宅楼，夜间，每当地铁从高架桥上驶过，伴随着地铁行驶噪声，大楼除个别破损的灯泡外，左侧的楼道灯和右侧的走廊灯“自动”亮起，如图所示。白天地铁驶过，不会出现这种情况。已知S1为声控开关（有声闭合、无声断开），S2为光控开关（夜间闭合、白天断开），该大楼每层连接楼道灯L1、走廊灯L2的电路为图中的（　　）
A．
B．
C．
D．
5．某输液警报器能在药液流完时，通过电铃发声报警。该报警器内部有一可变电阻R，其阻值随管内液体的减少而减小。通过电铃的电流需要达到一定大小时电铃才能发声。下列几个电路中符合报警要求，且当输液管内液体越少，电表的示数也越小的是（　　）
A． B．
C． D．
6．“工夫茶”是融精神、礼仪、沏泡技艺为一体的茶道形式，如图是泡“工夫茶”用的电茶炉，在电路中用R1和R2代表消毒锅和煮水壶，当闭合开关S后，R1和R2才能工作，但不能同时加热，选项的电路中符合要求的是（　　）
A．
B．
C．
D．
7．如图所示是一种具有定时功能的电子计时器。“定时开关”在电路刚连通时，处于“闭合状态”，达到设定时间后自行断开，铃声响起。下列电路符合设计要求的是（　　）
A． B．
C． D．
8．如图甲所示是一个好玩的灯具，当顺时针转动灯具，灯就逐渐变暗，直至熄灭。实际上是由一个电位器控制着灯泡的亮度。图乙是这个电位器的结构图，a、b、c是它的三个接线柱，a、c分别与弧形电阻丝的两端相连，b与金属滑片相连。转动灯具，滑片在弧形电阻丝上同向滑动即可调节灯泡亮度，该滑片跟着灯具一起转动。下列分析正确的是（　　）
A．电位器与灯泡并联
B．电位器是通过改变接入电路中电阻丝的横截面积来改变灯泡亮度的
C．该电路中，电位器只将a、b接入电路
D．该电路中，电位器只将b、c接入电路
9．如图所示，当开关S闭合时，灯L1、L2均不亮，某同学用一根导线去检查电路故障，他将导线接在L1的两端时，发现两灯均不亮，然后接在L2两端时发现L1亮、L2不亮，则此电路可能存在的故障是（　　）
A．灯L2与灯座接触不良 B．灯L1灯丝烧断
C．灯L1与灯座接触不良 D．灯L2短路
10．如图所示电路，下列说法不正确的是（　　）
A．当闭合S1、S2时，只有L1会发光
B．当闭合S1，断开S2时，L1发光，L2不会发光
C．只闭合S1，发现L1不发光，L2发光，则故障可能是L1短路
D．只闭合S1，发现L1和L2都不发光，则故障可能是L2开路
11．如图所示，闭合开关后三个电流表A1、A2和A3示数分别为I1、I2和I3，且均不为零，它们的大小关系为I1＝I2＞I3，则下列说法正确的是（　　）
A．电路无故障 B．灯泡L1开路 C．灯泡L2开路 D．灯泡L3开路
12．如图所示是某家庭电路，闭合开关S1、S2，灯泡L1正常发光、L2不亮。断开S1、保持S2闭合，用测电笔插入插座上孔，氖管发光，插入插座下孔，氖管发光。则故障可能是（　　）
A．ac 间断路 B．bd 间断路
C．灯泡L1断路 D．b点到零线之间断路
13．如图所示的家庭电路中，当开关都闭合时，灯L不亮，用试电笔测试插座的左、右孔，氖管都发光，若电路中只有一处故障，则有关该电路及其故障的说法中错误的是（　　）
A．电能表的单位是千瓦时
B．根据测试结果，应该是m与j之间短路
C．若在导线a和b之间接一个灯泡L1，则它和L是并联
D．三孔插座是为了防止用电器外壳带电发生触电事故
14．家用节能灯正常工作的电流约为180 　 　；某同学把灯泡、干电池和开关用导线连接起来，开关闭合后灯泡不亮，不一会儿干电池就发热了，这是因为电路发生了 　 　的故障。
15．在使用试电笔手必须接触 　 　（填“笔尖”或“笔尾”）金属体。如图所示的电路，开关闭合后，灯不亮，用试电笔接触A、B、C三点，氖管均发光，接触D点氖管不发光，则故障可能是 　 　。
16．电器的使用丰富了人们的生活，但若使用不当，也会带来危害。在日常用电中要注意：家庭电路中的电冰箱、洗衣机等带有金属外壳的家用电器，都要使用三孔插座，这样做的目的是为了让金属外壳与 　 　相连；家庭电路的电压值远远超过安全值，若发现有人触电，必须首先 　 　；家里的空气开关突然“跳闸”了，其原因可能是电路发生 　 　故障，也可能是电路中接入用电器的 　 　过大，一定要在找出原因并解决问题之后重新闭合开关。
17．如图甲所示的电路中，若电源电压为3 V，使用恰当的量程后，电压表的示数如图乙所示，则L1两端的电压为 　 　V；一段时间后，两灯同时熄灭，电压表的示数变大，导致这种电路故障的原因是 　 　。
18．图甲为小明连接的实物电路，由于多连了一条导线 　 　（用图中字母表示），当开关闭合时，电路会发生 　 　故障，此时小灯泡 　 　。在图乙方框内画出去掉这条多连导线后正确的电路图。
19．在如图所示的电路中，电源电压保持U0不变。闭合开关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 　 　。
20．在如图所示的电路中，电源电压保持不变，电路出现断路故障，且故障发生在电阻R1或R2处。当电键S从断开到闭合时：
①若三个电表中仅一个电表指针所在的位置发生改变，则该电表是 　 　，电路的故障发生在 　 　处。
②若三个电表指针所在的位置均没有发生改变，请写出电路的故障情况 　 　。
21．请在图中以笔画线添加一根导线，使灯L1与灯L2并联。
22．如图所示，小明探究并联电路特点的部分实验电路，请你用笔画线代替导线，将电路连接完整。要求：两灯并联，S1控制L1，S2控制L2。
23．如图所示实物电路，请用笔画线代替导线按要求完成电路连接。要求：灯L1、L2串联，电压表只测量L1两端的电压，不考虑电压表量程的选择，导线不交叉。
24．按要求作图：在研究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关的实验中，用到以下实验器材，若探究电流通过导体产生的热量与电流的关系，请你用笔画线代替导线在图中选择合适的器材完成实验电路的连接。
25．图甲表示一种自动测定油箱内油面高度的油量表（实际上是量程为0﹣0.6 A的电流表改装而成），R0为定值电阻，R是滑动变阻器，金属杠杆的右端是滑动变阻器的滑片。从油量表指针所指的刻度，就可以知道油箱内油面的高度。改装设计：用电压表代替电流表做油量表，图中的乙图已画出部分电路，请在乙图中完成电路的设计。要求：当油箱中的油用完时，油量表（电压表）的示数为零。
26．如图1所示是小梁家的电饭煲，图2是该电饭煲的内部电路图。正常情况下，插上插头时开关S与A点连通，电路初始为“保温”状态，此时保温电阻R1工作、指示灯L1亮；若将开关S拨下与B点连通，则电路变为“煮饭”状态，加热电阻R2工作、指示灯L2亮。有一次小梁插上电饭煲的插头并拨下开关煮饭时，发现指示灯L2不亮，但加热电阻R2正常工作。请你根据生活实际，在图2中补全该电饭煲内部电路图。
27．如图电路，已知电源电压为6 V，电流表的示数为0.3 A，虚线框内两个定值电阻分别是R1、R2、R3中的两个（已知R1＝15 Ω，R2＝25 Ω，R3＝100 Ω）。请你画出虚线框内电阻的连接方式并标明电阻的符号，并将电路补画完整。
28．如图，盒内有一个电压为9 V的电源，2个定值电阻和若干导线组成的电路。盒外有A、B、C、D四个接线柱，当把电流表接在AB两端时，它的示数为0.9 A；当把电流表接在AC两端时，它的示数是0.6 A；当把电流表接在CD、BC、BD两端时，它的示数为0。请在图中画出能表示盒内电路连接情况的电路图，并标注出2个电阻的阻值。
参考答案
1．【解析】当电流从电流表的正接线柱流入，负接线柱流出时，电流表的指针向右偏转；若接反了，电流表的指针将向左偏转。小明连完电路后闭合开关，发现电流表指针向没有刻度的侧偏转，原因是电流表的正负接线柱接反了。
【答案】B。
2．【解析】A．当两开关同时闭合时电灯和电动机同时工作，只闭合S1时电灯单独工作，只闭合S2时电动机单独工作，故A符合题意；
B．当两开关同时闭合，电动机被短路，电灯单独工作；只闭合S1，电灯和电动机同时工作，但不能让电动机单独工作，故B不符合题意；
C．当两开关同时闭合，电灯和电动机同时工作；只闭合S1，灯泡单独工作，但不能让电动机单独工作，故C不符合题意；
D．闭合S，电灯和电动机同时工作，但不能让电灯或电动机单独工作，故D不符合题意。
【答案】A。
3．【解析】A、B.由图可知：该电路是并联电路，灯L1不亮，而L2正常发光，这说明从L2两端到电源的两极没问题，因此灯L2、开关S的连接都正确，问题就是灯L1断路，故A错误，B正确；
C.当灯L1短路时，电源被短路，灯L2不亮，甚至可能烧毁电源；所以只能是灯L1断路，此时L2支路不受影响，故C错误；
D.若电灯L2短路，灯L2不亮，甚至可能烧毁电源；故D错误。
【答案】B。
4．【解析】根据题意可得，当光控开关和声控开关都闭合后，灯泡都会亮起，只闭合一个开关，灯泡都不亮，这说明两个开关是串联的；大楼除个别破损的灯泡外，左侧的楼道灯和右侧的走廊灯“自动”亮起，这说明走廊灯能独立工作，是并联的，故C正确。
【答案】C。
5．【解析】（1）当输液管内液体越少，R的阻值越小，能使通过电铃的电流增大，所以R与电铃应串联在电路，而C图中电铃与R并联，故C图不符合题意；
（2）R与电铃串联，R的阻值越小，电路总电阻变小，电源电压一定，由I知电路中电流变大，故A图不符合题意；
由U＝IR知，此时电铃两端电压变大，由串联电路的电压特点知，R两端电压变小，故B错误，D正确。
【答案】D。
6．【解析】A.由图可知，当S、S1、S2同时闭合时，R1和R2同时加热，故A不符合题意；
B.由图可知，当S、S1同时闭合时，R1和R2同时加热，故B不符合题意；
C.由图可知，当S闭合，S1接上面的接线柱时，只有R1加热，当S闭合，S1接下面的接线柱时，只有R2加热，故C符合题意；
D.由图可知，当S闭合时，R1和R2同时加热，故D不符合题意。
【答案】C。
7．【解析】根据题意可知，可知当定时开关闭合时电铃不工作，被短路；定时开关断开时，铃声响起，说明此时有电流经过电铃；为了保护电路，电路中应接入一个保护电阻，故D正确。
【答案】D。
8．【解析】A.并联电路中各支路互不影响，因此电位器与灯泡串联，才能影响灯泡的亮度，故A错误；
B．电位器是通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变灯泡的亮度的，故B错误；
CD．根据题意可知，当滑片顺时针转动时，灯就逐渐变暗，说明顺时针转动时，电位器接入电路的电阻变大，故是将a、b接入电路，故C正确，D错误。
【答案】C。
9．【解析】由图可知两灯串联；闭合开关时两灯均不亮，说明电路中某处断路；
将导线接在L1的两端时，发现两灯均不亮，说明电路仍然是断路，
用导线并联在L2两端时，发现L1亮，灯L2不亮，说明此时电路为通路，L1是完好的，故障是灯L2与灯座接触不良；故A正确，BCD错误。
【答案】A。
10．【解析】A.当闭合S1、S2时，L2发生短路，则L2不发光，只有L1会发光，故A正确；
B.当闭合S1，断开S2时，L1、L2是串联的，两灯都发光，故B错误；
C.只闭合S1，L1、L2是串联的，L2发光，说明电路是通路，而L1不发光，则故障可能是L1短路，故C正确；
D.只闭合S1，发现L1和L2都不发光，说明电路是开路，则L1或L2开路都有可能，故D正确。
【答案】B。
11．【解析】由图可知三灯泡并联，A1测干路电流，A2测通过L2、L3的电流之和，A3测通过L3的电流，根据并联电路的干路电流等于各支路电流之和可知：I1＞I2＞I3，现测量得出I1＝I2＞I3，即通过灯泡L1的电流为0，所以，故障是L1开路。
【答案】B。
12．【解析】闭合开关S1、S2，灯泡L1正常发光、L2不亮，则灯泡L1所在电路正常，即b点到零线之间不会断路；
若灯泡L2断路，因并联电路各支路互不影响，所以不会影响插座（即用测电笔测试插座的上下两孔时，只有上孔能使氖管发光），故不可能是灯泡L2断路；
断开S1、保持S2闭合，用测电笔插入插座上孔时氖管发光，说明火线是完好的，故ac间没有断路；
而用测电笔插入插座下孔时氖管也发光，这说明插座的下孔与火线之间也是接通的，由于L2是完好的，则插座的下孔通过L2与火线相连，所以故障是bd间断路；
综上所述，B正确。
【答案】B。
13．【解析】A.电能表是测量用电器消耗电能的仪表，单位是千瓦时，故A正确；
B.当开关都闭合时，灯L不亮，说明电路中可能有断路故障；用试电笔测试插座的左、右孔，氖管都发光，说明m、j都与火线相连，所以故障是m之前（m左侧）的零线断路，故B错误；
C.若在导线a和b之间接一个灯泡L1，即L1接在火线和零线之间，它和L是并联的，故C正确；
D.三孔插座中多出一个专门用于接地的孔，是为了让用电器的金属外壳与大地相连，当用电器外壳带电时，电流从地线导入大地，可以防止触电事故的发生，故D正确。
【答案】B。
14．【解析】一盏家用节能灯正常工作的电流较小，约为0.18 A＝180 mA；
用导线把干电池、小灯泡和开关连接成一个电路，用电器只有小灯泡一个，开关闭合后，小灯泡不发光说明没有电流通过小灯泡，但一会儿电池发热，说明有电路中很大的电流，即把电源的正负两极没有经过用电器直接连接起来，造成了短路，同时也对灯泡短路。
【答案】mA；短路。
15．【解析】（1）常用试电笔辨别火线和零线，使用试电笔时，手要接触试电笔尾部的金属体，笔尖接触电线，如果氖管发光，表示接触的是火线；
（2）开关闭合后，灯不亮，用试电笔测试A、B、C三点，氖管都发光，这说明从火线到ABC点之间的电路都是完好的，没有断路；而试电笔测试D点时，氖管不发光，这说明C点到D之间的导线出现断路。
【答案】笔尾；CD间断路。
16．【解析】金属外壳的用电器的外壳一定要接地，避免金属外壳用电器漏电时发生触电事故；
发现有人触电，要先断开电源再施救；
家庭电路中电流过大的原因有两点：电路短路和家庭用电器总功率过大。
【答案】大地；断开电源；短路；总功率。
17．【解析】（1）图中灯泡L1、L2是串联的，电压表V与灯泡L1并联，测量的是L1两端的电压；
串联电路中电源电压等于各用电器两端电压之和，而电源电压为3 V，所以电压表应该使用的是0﹣3 V的量程，分度值为0.1 V，示数是0.5 V，即L1两端的电压是0.5 V；
（2）两灯同时熄灭，说明电路出现断路故障，电压表示数变大，说明电压表与电源两极相连，则L2完好，电路故障为灯L1断路。
【答案】0.5；L1断路。
18．【解析】图甲为小明连接的实物电路，由于多连了一条导线DF，当开关闭合时，电路会发生 短路故障，此时小灯泡不发光。正确的电路图如下：
【答案】DF；短路；不发光；如图所示。
19．【解析】由图可知，闭合开关S，电路正常工作时，灯L与电阻R串联，电流表测量电路的电流，电压表V测灯L两端的电压；
一段时间后，小灯L突然熄灭，电路中只有断路故障，则有以下几种可能：
a.若L断路，则电压表串联在电路中，有示数，示数为U0，电流表示数为0；
b.若R断路，则电流表、电压表示数都为0。
【答案】电压表的示数为0，电流表的示数为0，则R断路；当电压表的示数为U0，电流表的示数为0，则L断路。
20．【解析】由电路图可知，当电键S断开时，R1被断路，电路为R2的简单电路，两电流表均测通过R2的电流，电压表测量电源电压；
当电键闭合时，两电阻并联，电压表测电源的电压，电流表A2测R2支路的电流，电流表A1测干路电流；
由题意知：电路出现断路
若R1断路，闭合电键前，三电表均有示数，闭合电键后，电压表仍测量电源电压，示数不变，A2、A1示数不变，符合②要求；
若R2断路，闭合电键前，只有电压表有示数，闭合电键后，电压表仍然测量电源电压，示数不变，电流表A1有示数，A2仍然没有示数，只有一个电表示数变化，符合①的要求；
若R1与R2同时断路时，闭合电键前只有电压表有示数，且等于电源电压，闭合电键后，两电流表仍没有示数，电压表仍然测量电源电压，示数不变，即三个电表示数都不变，符合②的要求。
综合分析：①若三个电表中仅一个电表指针所在的位置发生改变，则该电表是电流表A1，电路的故障发生在 R2；
②若三个电表指针所在的位置均没有发生改变，即电压表的示数不变，电流表A1和电流表A2的示数不变，故故障为R1断路或R1、R2同时断路。
【答案】①A1；R2；②R1断路或R1、R2同时断路。
21．【解析】由图可知，要使两灯并联，则电流的路径有两条，此时电压表测量的是电源的电压，故应增加的导线是：灯泡L1右端连接到灯泡L2左端的导线；如图所示：
22．【解析】为使两灯并联，S1控制L1，S2控制L2，可将电源正极连接S1的左侧接线柱，负极连接L2的右侧接线柱即可，如图所示：
。
23．【解析】由题意知，两灯串联，应将两灯依次连接，电压表只测量L1两端的电压，将电压表正接线柱与L1右侧接线柱相连，即与L1并联，如图所示：
24．【解析】图中左侧装置两电阻丝串联，通过的电流相同，而电阻不同，因此可以探究电流产生的热量与电阻的关系；右侧装置容器内两电阻丝的阻值相同，但由于右侧容器中的电阻外侧又并联了一个电阻，所以通过两个容器内电阻的电流不同，所以可以探究电流产生的热量与电流的关系，从电源正极依次串联滑动变阻器、右侧装置以及开关，回到电源负极，答案如下图：
25．【解析】由图知，当油面下降时，滑片P向上运动，滑动变阻器接入电路的阻值减小，根据欧姆定律可知，电流将增大。
根据公式U＝IR，可以确定定值电阻R0两端的电压随着电流的增大而增大。电源电压不变，由于定值电阻两端电压的增大会导致滑动变阻器两端的电压减小。所以要将电压表与滑动变阻器并联，才能出现当油面下降时，电压表的示数也减小的情况，且油箱中的油用完时，油量表（电压表）的示数为零。电路图如下：
。
26．【解析】由题意知，开关S与A点连通，电路初始为“保温”状态，此时保温电阻R1工作、指示灯L1亮，根据生活实际知保温电阻R1和指示灯L1能够独立工作，互不影响，它们是并联；
开关S拨下与B点连通，则电路变为“煮饭“状态，加热电阻R2工作、指示灯L2亮，由题意当指示灯L2不亮，加热电阻R2仍正常工作知，加热电阻R2和指示灯L2能够独立工作，互不影响，它们是并联，见下图：
。
27．【解析】由题知，电源电压U＝6 V，总电流I＝0.3 A，则电路的总电阻为R20 Ω，
三个电阻R1＝15 Ω，R2＝25 Ω，R3＝100 Ω，由电阻的串联规律可知，选任意两个串联都不符合要求，所以只能并联。
根据“并联时电阻越并越小的原则”（即并联的总电阻比任意一个分电阻都要小）可知，R1＝15 Ω、R2＝25 Ω并联的总电阻小于15 Ω，R1＝15 Ω、R3＝100 Ω并联的总电阻也小于15 Ω，只有R2＝25 Ω、R3＝100 Ω并联才能符合要求。
故电路图为：
28．28．【解析】盒内电路分别跟盒外A、B、C、D四个接线端中的三个接线端相连，有一个接线柱没有与盒内电路相连，因电流表接在A、C两端和接在A、B两端时，它都有示数；所以A、B、C与盒内电路相连，D没有与盒内电路相连；
当把电流表接在AC两端时，它的示数为0.6安，假设为图甲。
当把电流表接在AB两端时，它的示数为0.9安；假设为图乙。
综合甲、乙两图和D没有与盒内电路相连，得到暗箱内部电路连接如图丙：
。
根据欧姆定律可得：R1=U/IAC=9 V/0.6 A=15 Ω，R2=U/IAB=9 V/0.9 A=10 Ω。
【答案】

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