淺談中考電路故障問題的備考策略

熊家昌

(云南省賓川縣教師進(jìn)修學(xué)校 671600)

1 樹立辯證思想

物理學(xué)科考試注重能力考核，而在考查的能力中思維能力是最基本的.物理老師在平時(shí)的學(xué)科教學(xué)中要注重培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維.電路故障問題分析時(shí)要充分利用辯證思維.在電路故障問題分析中一定要在準(zhǔn)確掌握相關(guān)物理常識(如電表、電源都為視為理想電表、理想電源)的基礎(chǔ)上辯證分析問題(如電壓表串聯(lián)的時(shí)候可視為斷路,而用于測量與被測用電器并聯(lián)的時(shí)候,又必須清楚認(rèn)識到確實(shí)有電流通過它).否則就會(huì)在分析時(shí)顧此失彼、疑慮重重，不能用定性與半定量的方法分析解決物理問題，進(jìn)而得出準(zhǔn)正確答案.

2 幾條基本常識

“能力”和“知識”是不可分割、相輔相成的.“知識”是“能力”的基礎(chǔ)，對知識的理解和運(yùn)用過程就是能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練的過程.對物理基礎(chǔ)知識的深度理解是解題能力提升的基礎(chǔ).物理學(xué)習(xí)要“知其然” ,更要“知其所以然”，解題才更容易找到切入點(diǎn).在初中電路故障問題的備考中關(guān)于電壓表、電流表相關(guān)知識的準(zhǔn)確、深刻理解就是解題時(shí)能否快速找準(zhǔn)切入點(diǎn)的關(guān)鍵.因而，在教學(xué)中我們要引導(dǎo)學(xué)生深刻認(rèn)識以下幾條基本常識.

(1)用電壓表測電壓時(shí)，一定要有電流通過電壓表，才能使其內(nèi)部元件工作，從而(指針偏轉(zhuǎn))顯示待測數(shù)值(如與其并聯(lián)的待測電路兩端的電壓).

(2)一般情況下，初中物理中涉及的直流電源電壓認(rèn)為不變；電源本身沒有電阻.

(3)電流表內(nèi)阻很小(在其所在位置)可視為一段導(dǎo)線，電壓表內(nèi)阻很大其所在位置可視為斷路.電流表串聯(lián)進(jìn)電路后對電路無影響(電路電阻不增加).

(4)用電壓表測量電源電壓時(shí)，由于電壓表電阻(值)較大，流過其的電流較小故可視為無電流通過(即i=0).

(5)當(dāng)把電壓表“直接”(含串一個(gè)小燈泡或串一電流表或滑線變阻器)與電源串聯(lián)時(shí)，根據(jù)串聯(lián)電路分壓規(guī)律，它幾乎分到電源的全部電壓，示數(shù)接近電源電壓(也即此時(shí)小燈泡、電流表、滑線變阻器相對于電壓表可視為一段電線).

(6)將電壓表和電流表串聯(lián)后直接接在電源兩極上,由于理想電壓表內(nèi)阻為無窮大,理想電流表內(nèi)阻為無窮小.串聯(lián)后,串聯(lián)電阻為無窮大,所以此時(shí)可理解為電流表沒有示數(shù)(即i=0)，電壓表顯示(即測試)的電壓值u為電源電壓(值).

(7)電壓表指針偏轉(zhuǎn)明顯，說明與其并聯(lián)的電路有電流通過.

(8)用電壓表判斷電路故障，把電壓表并聯(lián)到電路中某兩點(diǎn)之間，若電壓表示數(shù)不為零，則此時(shí)與其串聯(lián)的那部分電路(原電路另一部分與其并聯(lián))的干路有電流通過(即線路完好).

(9)用電壓表測量有電流通過的部分電路時(shí)，若電壓表示數(shù)為零，則該部分電路電阻為零(或被短路)，否則示數(shù)不為零(有電壓降)；而用電壓表測量無電流通過的部分電路時(shí)，若電壓表示數(shù)為零，則該部分電路與電源斷開(說明至少其他串聯(lián)部分電路斷開)，若電壓表示數(shù)不為零，則該部分電路斷開，其他串聯(lián)部分電路正常.

3 求解電路故障問題的基本步驟

拉姆說：你可以從別人那里得來思想，你的思想方法，即熔鑄思想的模子卻必須是你自己的.對電路故障問題的求解我們只要掌握一定的方法，按照步驟多加練習(xí)(鞏固)，就能做到有備無患、臨陣不慌.具體步驟為：首先摸清電路(串并聯(lián))結(jié)構(gòu)；其次查看各電表測量的是哪部分電路的物理量；再次根據(jù)故障現(xiàn)象結(jié)合基本常識大致判斷故障類型(短路還是斷路)；最后再具體根據(jù)故障特點(diǎn)及表現(xiàn)結(jié)合題肢(即選項(xiàng))利用排除法得出答案.

4 近三年全國各地中考物理題中的電路故障真題解析

現(xiàn)以5道近三年全國各地中考物理題中的電路故障題為例進(jìn)行解析，希望對大家掌握這類問題的求解起到拋磚引玉的作用.

例1(2019年·涼山)如圖1所示為小明連接的電路，他先檢查導(dǎo)線連接無誤后，閉合開關(guān)S，發(fā)現(xiàn)兩燈均不發(fā)光，于是他用一個(gè)電壓表分別并聯(lián)接到ab、bc、ac兩點(diǎn)，燈L1，L2均不發(fā)光，且電壓表無示數(shù)，再用電壓表并聯(lián)接到dc兩點(diǎn)時(shí),燈L1，L2均不發(fā)光，但電壓表指針有明顯偏轉(zhuǎn),由此判定電路的故障可能是( ).

圖1

A.L1斷路 B.L2斷路

C.L1短路D.L2短路

解析本電路為串聯(lián)電路，由“兩燈均不發(fā)光”初步分析電路故障為斷路.由“用一個(gè)電壓表分別并聯(lián)接到ac兩點(diǎn)，燈L1，L2均不發(fā)光，且電壓表無示數(shù)”可知測量時(shí)與ac串聯(lián)部分存在斷路故障；而由“用電壓表并聯(lián)接到dc兩點(diǎn)時(shí),燈L1，L2均不發(fā)光，但電壓表指針有明顯偏轉(zhuǎn)”進(jìn)一步可知L2斷路.

例2(2019年·襄陽)在如圖2所示的電路中，電源電壓保持不變.閉合開關(guān)S，電路正常工作.過了一會(huì)兒，燈L熄滅，兩個(gè)電表中只有一個(gè)電表的示數(shù)變大，則下列判斷中正確的是( ).

圖2

A．可能是燈L斷路，電流表的示數(shù)變小

B．可能是電阻R短路，電壓表的示數(shù)變大

C．可能是燈L短路，電壓表的示數(shù)變大

D．可能是電阻R斷路，電流表的示數(shù)變小

解析電路為串聯(lián)電路，解題關(guān)鍵抓住“兩個(gè)電表中只有一個(gè)電表的示數(shù)變大”.若燈L斷路，則兩表示數(shù)均變小(均變?yōu)?)，排除A選項(xiàng)；若燈L短路則兩表示數(shù)均變大(與題述不符)，排除C選項(xiàng).若電阻R短路，則電壓表的示數(shù)變?yōu)?，電流表示數(shù)增大，排除B選項(xiàng)；若電阻R斷路，則電壓表的示數(shù)變大且接近電源電壓(電壓表內(nèi)阻較大，燈L新分得的電壓變小)，電流表示數(shù)變小(幾乎為零，因?yàn)殡妷罕韮?nèi)阻較大)，符合題意，故選D.

例3(2019年·攀枝花)如圖3所示，閉合開關(guān)，甲、乙、丙三燈泡均正常發(fā)光，兩電表均有示數(shù).一段時(shí)間后，三燈泡突然熄滅，兩電表示數(shù)均變?yōu)榱?若將甲、乙兩燈泡互換，一電表示數(shù)仍為零，另一電表有示數(shù).造成此現(xiàn)象的原因可能是( ).

圖3

A．甲燈短路 B．甲燈斷路

C．乙燈斷路 D．丙燈斷路

解析三只燈泡串聯(lián)，電壓表測量乙燈兩端電壓，電流表測量電路電流.本題解題突破口為“若將甲、乙兩燈泡互換，一電表示數(shù)仍為零，另一電表有示數(shù)”.若發(fā)生短路則電流不為零電路還有燈泡發(fā)光，故排除A選項(xiàng).初步判斷故障類型為斷路.若為乙燈斷路則(互換燈泡前)電壓表示數(shù)不為零，與題意不符，故排除C選項(xiàng).再結(jié)合“若將甲、乙兩燈泡互換，一電表示數(shù)仍為零，另一電表有示數(shù)”可知故障為甲燈斷路，故選B.本題求解(D選項(xiàng)的排除)也體現(xiàn)了從“變”與“不變”中尋找解題突破口是一項(xiàng)重要解題技巧.從“不變中抓變” “變中抓不變”找解決問題的突破口是重要的物理解題方法之一.考生平時(shí)要多加練習(xí)、意會(huì)并掌握這一技巧.

例4(2020年·襄陽)在圖4所示的電路中，閉合電鍵S，兩個(gè)燈泡均不亮，電流表無示數(shù),兩個(gè)電壓表的示數(shù)相等且等于電源電壓，則電路故障分析可能是( ).

A．L2短路 B．L2斷路

C．L1短路 D．L1斷路

解析電路中L1、L2串聯(lián)，由“兩個(gè)燈泡均不亮，電流表無示數(shù)”可知故障類型為斷路.具體分析，若為L2斷路，則燈泡L1和電壓表V1被電流表短路，電壓表V1不可能有示數(shù)，與題意不符，故為L1斷路(即選D).對本題(燈泡L1斷路時(shí))電流表、燈泡L2分別和電壓表V2、電壓表V1串聯(lián)后再并聯(lián)(電流表和燈泡L2的電阻較兩電壓表的電阻可忽略)，故兩個(gè)電壓表的示數(shù)相等(均為電源電壓).

例5(2020年·巴中) 如圖5所示，電源電壓不變，閉合開關(guān)，兩燈正常發(fā)光，電壓表和電流表都有示數(shù).一段時(shí)間之后，一個(gè)電表示數(shù)變小，另一個(gè)不變，則故障可能是( ).

圖5

A．L1開路 B．L1短路

C．L2開路 D．L2短路

解析L1和L2并聯(lián)，由“一段時(shí)間之后，一個(gè)電表示數(shù)變小，另一個(gè)不變”可知必然是電流表示數(shù)變小，因?yàn)槿魹殡妷罕硎緮?shù)變小，則必然是電壓表被短路(此時(shí)L1或L2短路)，電流表示數(shù)字不可能不變(變?yōu)闊o限大或零).因此故障類型為斷路，若L2斷路則電流表示數(shù)無變化(不符題意)；實(shí)為L1斷路，此時(shí)電流表無電流通過(即變小)，電壓表示數(shù)仍為電源電壓(即不變).所以本題選A.

以上是我個(gè)人關(guān)于中考物理電路故障問題備考工作的三點(diǎn)思考，不求面面俱到，只求能窺見一斑，不求醍醐灌頂,只期學(xué)生有所啟發(fā)，若此，足矣!