电学实验中故障的分析策略

李参军

电学实验中的故障分析是中考的热点，下面举例介绍此类题目的解题策略。

例1（2020·黑龙江·绥化）如图1是小明“探究串联电路的电压规律”的实验电路图。闭合开关后，小明发现两灯都不发光，于是分别把电压表接在图中AB、BC及AC处，测得数据分别是UAB = 3 V，UBC = 0 V，UAC = 3 V。小明检查发现只有灯L1和灯L2中的一盏出现故障，则故障可能是 。

解析：串联的两灯都不发光很可能是电路中某处断路。UAB = 3 V，说明电压表两端都和电源两极接通，因此AB之外的电路为通路;UAC = 3 V，说明AC之外的电路为通路;UBC = 0 V，说明BC之外的电路为断路。因此综合可得断路发生在AB之间，所以故障是L1断路。

答案：L1断路

点评：判断断路位置的方法是：把电压表和电路各部分分别并联，当电压表示数约为电源电压时，和电压表并联的部分断路。（并联部分越少，故障判断得越精准）

例2（2021·安徽）如图2，R1和R2均为定值电阻，闭合开关S，电流表指针明显偏转，电压表几乎无示数，如果R1或R2一处发生故障，则下列判断正确的是（ ）。

A. R1短路  B. R2短路  C. R1断路    D. R2断路

解析：由图可知，R1和R2串联，电压表测量R1两端的电压，电流表测量电路中的电流。如果R1短路，则电压表被短路无示数，而电路是通路，则电流表有示数，A正确;如果R2短路，则只有R1接入电路，电压表和电流表都有示数，B错误;如果R1断路，则电压表串联在电路中，电压表有示数，因为电路中电流很小，电流表没有示数，C错误;如果R2断路，则整个电路断路，电流表和电压表都没有示数，D错误。

答案：A

点评：解这类问题一般默认两表是没有问题的，遇到这类问题先看电流表，电流表有示数则电路短路，电流表无示数则电路断路。再看电压表，如果是短路，若电压表无示数则和电压表并联的用电器短路，若电压表有示数则其他部分短路;如果是断路，若电压表有示数，则和电压表并联部分断路，若电压表无示数则电路其他部分断路。

例3（2020·山东·济南）如图3，在“探究电流与电压的关系”的实验中，连接完实验电路，检查无误后，闭合开关，电路工作正常。过一段时间后，突然发现一个电表的示数变为零，而另一个电表的示数变大。若此时实验电路中只有一处出现故障，则可能的情况是（ ）。

A. 定值电阻短路，电压表示数为零

B. 定值电阻断路，电流表示数为零

C. 滑动变阻器短路，电压表示数为零

D. 滑动变阻器断路，电流表示数为零

解析：若定值电阻短路，则与之并联的电压表示数为零，因为电路的总电阻变小，故电流表示变大，故A符合题意;若定值电阻断路，则整个电路断路，所以电流表示数为零，而这时电压表与电源连通测电源电压，所以电压表示数变大，故B符合题意;若滑动变阻器短路，则电路中总电阻变小，电流表和电压表的示数均变大，故C不符合题意;若滑动变阻器断路，则电流表和电压表示数均变为零，故D不符合题意。

答案：AB

点评：正常工作的电路突然出现问题，且两表一个示数变大，一个示数为零，有两种情况：一是发生断路，这时电流表示数为零，和断路用电器并联的电压表示数增大到约为电源电压;二是发生短路，这时电流表示数增大，和被短路用电器并联的电压表示数为零。

例4（2020·辽宁·大连）如图4，在“探究电阻一定时，通过导体的电流与导体两端电压的关系”的实验中，用开关试触时，电压表和电流表均无示数，这说明电路中存在故障。若故障是某一个元件发生了断路，则发生断路的元件可能是 。（只有一个选项正确，请将正确选项的字母填在横线上）

A. 开关或定值电阻 B. 定值电阻或电流表

C. 开关、滑动变阻器或电流表 D. 滑动变阻器、电压表或电流表

解析：用开关试触时，电流表无示数说明电流表被短路（不符合题意）或电路主路发生断路，而电压表无示数说明断路发生在和电压表并联的定值电阻之外，所以发生断路的元件可能是开关、滑动变阻器或电流表。如果电压表断路也可导致电压表示数为0，但这时主路是有电流的，电流表有示数。

答案：C

点评：中考题中一般都是判断用电器的故障，涉及开关、导线和仪表故障的问题比较少，分析这类题目时要综合考虑各种因素。

例5（2020·广西）在“测量小灯泡的额定功率”的实验中，闭合开关后，小灯泡发光十分微弱，移动滑动变阻器的滑片也不能改变灯泡的亮度，则原因可能是 。

解析：移动滑动变阻器的滑片不能改变灯泡的亮度，说明滑动变阻器没有起到变阻的作用，要么是同时连接了上面两个接线柱，要么是同时连接了下面兩个接线柱;而小灯泡发光十分微弱则进一步说明滑动变阻器接入电路中的电阻始终很大，所以故障是滑动变阻器同时连接下面两个接线柱了。

答案：滑动变阻器同时连接下面两个接线柱了

点评：近年来中考中还出现了小灯泡不能或难以正常发光的故障问题，这种故障形成的原因可能是电源电压偏低、滑动变阻器最大阻值过小或过大、滑动变阻器同时连接两个上面或两个下面接线柱等，要具体问题具体分析。