1、第7讲欧姆定律四-电路故障及滑动变阻器作用教学目标1掌握常见电路故障分析及处理办法2掌握滑动变阻器在实际情况中的运用【经典例题一】1如图所示，当开关闭合时，灯L1、L2都不亮，电流表无示数，但电压表示数较大。可能的故障是（）AL1断路BL2断路CL2短路DL1短路【解答】解：根据电路可知，灯L1、L2串联，电流表测电路电流，电压表测L2两端电压；开关闭合后，灯L1、L2都不亮，电流表无示数，说明电路断路；电压表示数较大，说明电压表的正负接线柱与电源两极相连，故故障为L2断路。故选：B。2如图所示电路中闭合开关后，电路正常工作，一段时间后，灯泡突然熄灭，且一个电表示数变大，另一个电表示数变小，小
2、明提出了如下可能的故障：灯泡L开路；灯泡L短路；电阻R开路；电阻R短路。请你分析故障可能是（）ABCD【解答】解：（1）若灯泡L开路，电流表无示数，电压表也无示数，所以两表示数都减小，灯泡不发光，故不符合题意；（2）若灯泡L短路，则电流表有示数，电压表也有示数，所以两表示数都变大，灯泡不发光，故不符合题意；（3）若电阻R开路，则电流表无示数，电压表有示数，所以一个表示数变大，一个表示数变小，灯泡不发光，故符合题意；（4）若电阻R短路，则电流表有示数，电压表无示数，一个表示数变大，一个表示数变小，但灯泡仍发光，故不符合题意；综上所述：故障可能是电阻R开路引起的。故选：D。【变式练习】1如图所示，
3、闭合开关S后，灯泡L没有发光，电流表和电压表的示数均为0若电路中只有一处故障，则可能的故障是（）A灯泡L断路B电阻R断路C灯泡L短路D电阻R短路【解答】解：闭合开关S，发现灯不发光，且电压表示数、电流表示数均为零。电路中一定有断路，故CD错误，可能是电流表断路；小灯泡断路；开关断路；若电阻R断路电压表有示数，故B错误，A正确；故选：A。2如图所示的电路中，电源两端的电压保持不变，当开关S闭合后，灯L不发光，电压表指针有明显偏转。若电路中只有一处故障，对于此电路可能故障的判断，下列说法中正确的是（）A灯L断路BR1短路CR2短路D灯L短路【解答】解：A、如果灯泡L断路，整个电路断路，灯泡不亮，电
4、压表指针不偏转。故A错误；B、如果R1短路，R1相当于导线，滑动变阻器完好，有电流通过灯泡，所以灯泡能够发光。故B错误；C、如果滑动变阻器R2短路，R2相当于导线，定值电阻完好，有电流通过灯泡，所以灯泡能够发光。故C错误；D、如果灯泡L短路，闭合开关灯泡不会发光，电压表测量电源电压，电压表指针偏转。故D正确。故选：D。3如图所示的实验电路中，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现电压表有示数但无明显变化，电流表有示数并且有变化，小灯泡不亮。则可能的故障原因是（）A小灯泡断路B小灯泡短路C变阻器短路D变阻器断路【解答】解：由图可知，该电路为串联电路，滑动变阻器与灯泡串联在电路中，电流表测量电路中的
5、电流，电压表测量滑动变阻器两端的电压；移动滑动变阻器的滑片，电流表有示数并且有变化，说明电路是通路，滑动变阻器能改变电路，则滑动变阻器无故障；灯泡不发光，且电压表示数几乎无变化，说明灯泡短路，电压表测量的是电源电压，故B正确。故选：B。4如图所示S闭合后，L1、L2都发光，两个电表都有示数，突然一盏灯亮，一盏灯不亮，且电表示数都变为0，则该电路中可能故障是（）A电压表短路B电流表断路CL2短路DL2断路【解答】解：A、如果是电压表短路，则电源也处于短路状态，不会有一盏灯发光，不符合题意；B、如果是电流表断路，则灯L2也不能发光，电流表和电压表都没有示数，符合题意；C、如果是L2短路，则电源也处
6、于短路状态，会烧坏电源，灯泡不能发光，不符合题意；D、如果是L2断路，则灯L2不能发光，电流表没有示数，但是电压表会有示数，显示电源电压，不符合题意。故选：B。5如图所示，电源电压保持不变，开关S闭合后，灯L1和L2都正常发光，一段时间后，一盏灯突然熄灭，而电压表和电流表示数都不变，则故障原因可能是（）A灯L1短路B灯L2断路C灯L1断路D灯L2短路【解答】解：A、若灯L1短路，将形成电源短路，电流表将被损坏，不符合题意。B、若L2断路，电压表测电源电压，示数不变，由于并联电路中各支路互不影响，因此电流表示数不变，符合题意。C、若L1断路，则电流表无示数。不符合题意。D、若L2短路，将形成电源
7、短路，电压表和电流表均无示数。不符合题意。故选：B。6如图所示电路，电源电压保持不变，三只电表均完好。开关S闭合后，发现只有两个电表的指针发生偏转，若电路中只有一个灯泡出现了故障，则可能是（）A 电压表V1示数为零，灯L1开路B电压表V1示数为零，灯L1短路C电流表A示数为零，灯L2开路D电流表A示数为零，灯L2短路【解答】解：A、如果灯L1断路，整个电路就会断路，电流表无示数，而电压表V1、V2均与电源两极相连，所以V1、V2都有示数，即电压表V1示数不为零，故A不符合题意。B、如果灯L1短路，则它两端的电压表也短路，即电压表V1示数为零。其它两表有示数，故B符合题意。C、如果灯L2断路，整
8、个电路就会断路，电压表V1和电流表会无示数，不符合题意。D、如果灯L2短路，灯L1工作，则电流表和电压表都有示数，不符合题意。故选：B。7我们做电学实验时应学会检查和排除电路故障。如图所示是一位同学研究并联电路电流、电压特点的电路图。当闭合开关时，一灯亮，一灯不亮，A和V均有示数，故障的原因可能是（）A L1短路BL2短路CL1断路DL2断路【解答】解：AB、若L1、L2短路，将形成电源短路，电流表将被烧坏，电压表示数为零，故AB不符合题意；C、若L1断路，电路为L2的基本电路，L1不发光，L2发光，电流表和电压表示数均有示数，故C符合题意；D、若L2断路，电路为L1的基本电路，L1发光，L2
9、不发光，电流表无示数，电压表有示数，故D不符合题意。故选：C。知识点一滑动变阻器的作用常见考法1如何调节滑动变阻器2如何选用滑动变阻器3找出错误数据及错误原因4实验是否能完成及不能完成的原因5如何改进A改变电阻B改变电压【经典例题二】1小明同学在“探究通过导体的电流与电阻的关系”时，他用如图所示的电路进行实验，可供选择的定值电阻分别为2.5、5、10、15、20、25，滑动变阻器的规格为“15 1A”。（1）排除故障后，小明实验前预设电压表示数为2V不变。为了电路安全，小明不能选用的定值电阻为某次实验时，将10电阻换成15后，他下一步操作是：将滑动变阻器的滑片向（选填“A”或“B”）端移动，同
10、时眼睛盯着（选填“电流表”或“电压表”）。（2）小明分析：若预设电压表示数越大，那么滑动变阻器移动范围越（选填“大”或“小”）。若电源更换为可调电压电源，但仍预设电压表示数为2V不变，为了保证可用定值电阻均能正常进行实验，则该电源电压应该控制在VV之间。【解答】解：（1）电流表选用小量程，电路的最大电流为0.6A；实验中电阻R两端的电压始终保持2V不变，若选用2.5的电阻，由欧姆定律，电路的电流为：I0.8A0.6A，故实验中，不能被选用的电阻是2.5；根据串联分压原理可知，将定值电阻由10改接成15的电阻，电阻增大，其分得的电压增大；探究电流与电阻的实验中应控制电压不变，即应保持电阻两端的电
11、压不变，根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压，由分压原理，应增大滑动变阻器连入电路中的电阻，所以滑片应向右A端移动，同时眼睛盯着电压表，使电压表的示数不变；（2）电压预设值越大，电路中电流越大，变阻器两端电压越小，由欧姆定律可知，变阻器连入阻值越小，滑动变阻器阻值调节范围越小；由题意知，滑动变阻器的最大阻值为15，定值电阻的最大电阻为25；根据串联电路的电压关系：由串联电路的规律及分压原理有：方程左边为一定值，故右边也为一定值，当变阻器连入电路的电阻最大时，对应的定值电阻应最大，此时电源电压最大，电源电压最大值：U电源3.2V故为保证可用电阻均能正常进行实验，电源电压应该控制在
12、2V至3.2V之间。2小明用如图甲所示的电路探究“电流与电阻的关系”。所用电源为可连续调节输出电压且可以显示电压值的新型学生电源，滑动变阻器的规格为“10 1A”，阻值为5、10、15、20、25的定值电阻各一个。实验序号12345电阻R/510201525电流I/A0.40.20.1（1）进行第4次实验时，小明用15定值电阻代替20，直接读出电流表示数如图乙所示。由此可知：小明实验时电源电压是调节为V输出的。为保证实验探究的合理性，小明应在将滑动变阻器的滑片调至第3次实验时滑片位置的侧（左/右）。（2）继续完成第5次实验时，小明将滑动变阻器调到最大值时，依然无法达到实验要求。为完成实验，小明
13、可以A将电源电压调至2.5VB把变阻器换为“15 1A”的规格再重新调节C将电源电压调至3.8VD把变阻器换为“5 1A”的规格，再重新调节【解答】解：（1）由表中第3次实验数据知，当电阻为20时，电流为0.1A，设变阻器连入电路的电阻为R滑，根据串联电路的规律和欧姆定律，电源电压：U（R3+R滑）I3（20+R滑）0.1A；小明用15定值电阻代替20，直接读出电流表示数（滑片位置不动）如图乙所示，电流表的量程为00.6A，分度值为0.02A，示数为0.12A，根据串联电路的规律和欧姆定律，电源电压：U（R4+R滑）I4（15+R滑）0.12A；由得：调节输出的电压：U3V；为保证实验探究的合
14、理性，即控制电压表示数不变，应增大电压表示数，根据串联电路电压的规律，要减小变阻器连入电路中的电压，由分压原理，要减小变阻器连入电路的电阻大小，小明应在将滑动变阻器的滑片调至第3次实验时滑片位置的右侧；（2）研究电流与电阻关系实验时，要控制电阻的电压不变，第5次实验时，将25电阻接入电路，电压表示数变大，小明将滑动变阻器调到最大值时即等于10时，不能调为2V，即大于2V，说明电源电压太高或变阻器的最大电阻太小；设换用电源电压为U的电源，根据串联电路电压的规律和分压原理：，1，由式知，等式左边为一定值，故右边也为一定值，故当最大的定值电阻25接入电路中时，变阻器连入电路中的电阻应为最大，为10，
15、由得：1，U2.8V，即将电源电压调至 2.8V，A正确，C错误；设换用最大阻值至少为R的变阻器，同理，由得：1，即1，R12.5，即换用最大电阻至少为12.5（小于15）的变阻器，故B正确，D错误。故选A、B。【变式练习】1小颖利用如图甲所示电路测小灯泡的额定功率。被测小灯泡的额定电压为2.5V，电阻约为10左右。实验室有如下器材：电源（电压为3V）、电流表、电压表、开关各一个、导线若干，滑动变阻器三只：R1（101A）、R2（500.5A）、R3（1000.3A）。（1）灯泡的额定功率测量完毕，小颖用5、10、20、40的定值电阻更换电路中的灯泡，探究电流跟电阻的关系，保持定值电阻两端电压
16、为2V不变，为完成以上四组实验，小颖应选用滑动变阻器（选填“R1”、“R2”或“R3”）。若某次实验中滑动变阻器连入的阻值为10，则所选定值电阻的阻值为。【解答】解：（1）探究电流跟电阻的关系，保持定值电阻两端的电压2V不变，由串联电路特点和欧姆定律知：，即，40的定值电阻与滑动变阻器串联时，变阻器连入阻值最大，R滑20，故滑动变阻器接入电路的电阻为20，当定值电阻为5时，电路中的电流：I大0.4A0.3A，综上，应选用“20 0.5A”选择滑动变阻器R2；若实验中滑动变阻器连入电路的阻值为10，类似的有：，解得所选定值电阻的阻值R为20。2志刚同学在“测量小灯泡的额定功率”实验中，所用电源电
17、压恒为6V，小灯泡的额定电压为2.5V。（1）为了研究电流和电阻的关系，志刚找到几个定值电阻，阻值分别是10、15、20、30，他用10的电阻替换电路中的小灯泡，移动滑片使电压表示数为2.4V，记录电流表示数，换上15的电阻，移动滑片，最终电流表的示数为A；要完成研究电流与电阻的关系的实验，滑动变阻器的最大阻值至少为。【解答】解：（1）探究电流与电阻的关系，需保证电压一定，当电压U2.4V，R10时，根据欧姆定律，I10.24A；当15的电阻进行实验时，由欧姆定律，最终电流表的示数为：I20.16A；电阻两端的电压始终保持UV2.4V，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压：U滑6V2.4V
18、3.6V，变阻器分得的电压为电压表示数的1.5倍，根据分压原理，当接入30电阻时，变阻器连入电路中的电阻为：R滑1.53045，故为了完成整个实验，应该选取最大阻值至少45的滑动变阻器。3小乐同学按图甲所示的电路图，探究“小灯泡的亮度和实际电功率的关系”。可用器材：标有“2.5V”字样的灯泡、电压恒为4.5V的电源、滑动变阻器R1“201A”、R2“501A”、R3“1000.1A”、电流表（量程为00.6A、03A）、电压表（量程为03V、015V）（1）同组的小越还想探究“电压一定时，电流与电阻的关系”，于是将电路中的小灯泡换成阻值分别为10、8、5、2的定值电阻，滑动变阻器选用R1“20
19、 1A”，电流表量程改接为03A，其余连接不变。在实验中，将定值电阻依次接入电路，调节滑动变阻器（接入阻值不为零）使定值电阻两端的电压保持U0不变，为了能够顺利得到4组I、R数据，该电压U0的取值范是。【解答】解：（1）把四个电阻串联接入电路中，电流表量程改接为03A，但滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，故电路的最小电阻为：R小4.5，电路中接入2的电阻时，滑动变阻器接入电路的最小电阻为：RR小22.5；设电压表示数为U表，根据串联电路电压的规律，变阻器的电压U滑UU表4.5VU表，根据分压原理：，即1，因研究电流与电阻关系的实验中，要保持电压表示数不变，由式得，方程左边为定值，当变阻器接入
20、电路中的电阻最小为R2.5时，对应的定值电阻最小为2，代入得，1，解得U表2V，即定值电阻两端的最大电压为2V；同理，当滑动变阻器接入电路的电阻为20时，对应的电阻最大为10，代入式得：1，解得U表1.5V，即定值电阻两端的最小电压为1.5V；故电压表的取值范围大小应满足1.5VU表2V。4按图示的电路图做“测量小电灯的功率”的实验。所用器材有：标有“3.8V”字样的待测小电灯、电压恒为6V的电源、标有“20 1A”的滑动变阻器、电流表（量程为00.6A、03A）、电压表（量程为03V、015V）。（1）为了探究电流和电阻的关系，霄霄同学找到几个定值电阻，阻值分别是10、20、30、40、50
21、，且保持电压表的示数为3.8V不变。当用40的电阻进行实验时，发现电压表的示数始终不能调到3.8V，聪明的霄霄想到了解决办法，若要顺利完成研究电流和电阻关系的实验她可以怎么办？。【解答】解：（1）探究电流和电阻的关系要控制电压表为3.8V不变，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压：U滑UU表6V2.2V，变阻器的电压是电压表示数的倍，当用40的电阻进行实验时，根据分压原理，变阻器连入电路中的电阻为：R滑4023.220，即原来变阻器的最大阻值太小导致电压表的示数始终不能调到3.8V，若要顺利完成研究电流和电阻关系的实验，她可以换用最大阻值至少23.2的变阻器。5小宜同学做“测量小灯泡电功率
22、”的实验，电源电压恒定为6V，标有“2.5V”字样的待测小灯泡，正常发光时的电阻约为10，所用滑动变阻器的规格为“50 1A”。（1）另外一位同学还想探究电流与电阻的关系，于是将甲图中的小灯泡换成定值电阻R，并使电压表的示数始终保持2V不变，多次更换阻值不同的定值电阻R，记录各次电流表的示数，在实验过程中，当A、B两点间的电阻有5变为10后，为了探究上述问题，他应该采取的唯一操作是A、保持变阻器滑片不动B、将变阻器滑片适当左移C、将变阻器滑片适当右移D、将电池个数增加（2）在不更换其他器材的情况下，为能够完成实验，他更换的定值电阻R不能大于。【解答】解：（1）电流与电阻的关系时，应控制电阻两端
23、的电压不变，当A、B两点间的电阻有5变为10后，电压表的示数会变大，为了控制电压表不变，应减小电压表的示数，减小电路中的电流，即增大滑动变阻器的电阻，滑片应向右移动，故选C；（2）小灯泡换成定值电阻R，是因为灯丝电阻会受温度影响；电源电压为6V，电阻两端电压为2V，滑动变阻器分压为6V2V4V，定值电阻两端电压的是变阻器电压的，据分压原理，定值电阻阻值的大小为滑动变阻器接入电路的阻值的，因滑动变阻器最大阻值为50欧姆，因此定值电阻最大阻值为5025，即更换的定值电阻R的阻值不能大于25。6小华学了电学知识后，设计了如图14（a）所示的电路，想要测量额定电压为2.5V小灯泡的I与U的关系，小华找
24、来了实验器材并连接了部分实物电路如图（b），其中电源用的是2节干电池，滑动变阻器的铭牌标有“501A”，他所测得的数据如表所示：实验次数123456U/V0.200.801.402.002.502.90I/A0.020.080.140.180.200.22（1）聪明的小豆说，小华的数据中有一组是杜撰的，你觉得是哪次实验数据？第次，理由是。【解答】解：（1）灯泡正常工作时的电阻约为：RL12.5，滑动变阻器的最大阻值为50，则电路中的最大电阻为R12.5+5062.5，则电路中的最小电流为I0.05A，第一组的电流是0.1A，电流太小，无论如何移动滑动变阻器，都调不到这个电流值，故第一组是错误的。
