1. 已知定值电阻$R_0$的阻值,用如图14-7-1所示电路测未知电阻$R_x$,若测得通过$R_0$的电流为$I_1$,通过$R_x$的电流为$I_2$,则未知电阻的表达式为$R_x=$
$\frac{I_1}{I_2}R_0$
。(用字母$R_0$、$I_1$、$I_2$表示)

图14-7-1 图14-7-2 图14-7-3
答案:1. $\frac{I_1}{I_2}R_0$
解析:
【分析】该电路为并联电路,并联电路各支路两端电压相等,等于电源电压。解题思路:先利用定值电阻$R_0$的阻值和通过它的电流$I_1$,结合欧姆定律求出电源电压(即未知电阻$R_x$两端的电压),再根据欧姆定律计算$R_x$的阻值。
【解析】因为$R_0$与$R_x$并联,所以它们两端的电压相等,即$U_x = U_0$。根据欧姆定律,定值电阻两端的电压$U_0 = I_1R_0$,因此$R_x$两端的电压$U_x = I_1R_0$。再对$R_x$应用欧姆定律,可得$R_x = \frac{U_x}{I_2}$,将$U_x = I_1R_0$代入,解得$R_x = \frac{I_1R_0}{I_2} = \frac{I_1}{I_2}R_0$。
【答案】$\frac{I_1}{I_2}R_0$
【知识点】并联电路电压规律、欧姆定律
【点评】本题考查并联电路的特点与欧姆定律的综合应用,核心是利用并联电路电压相等的特点,结合欧姆定律推导未知电阻,属于基础题型,难度适中。
【难度系数】0.6
2. 已知定值电阻$ R_0 $的阻值,用如图14-7-2所示电路测未知电阻$ R_x $,若测得$ R_0 $两端的电压为$ U_1 $,$ R_x $两端的电压为$ U_2 $,则未知电阻的表达式为$ R_x = $
$\frac{U_2}{U_1}R_0$
。(用字母$ R_0 $、$ U_1 $、$ U_2 $表示)
答案:2. $\frac{U_2}{U_1}R_0$
解析:
【分析】
首先观察电路可知,定值电阻$ R_0 $与未知电阻$ R_x $串联,串联电路中各处电流相等,这是解题的核心依据。根据欧姆定律,分别表示出通过$ R_0 $和$ R_x $的电流,利用电流相等的关系建立等式,即可推导出$ R_x $的表达式。
【解析】
因为$ R_0 $与$ R_x $串联,所以通过两电阻的电流相等,即$ I_0 = I_x $。
根据欧姆定律$ I = \frac{U}{R} $,可得通过$ R_0 $的电流:$ I_0 = \frac{U_1}{R_0} $;
通过$ R_x $的电流:$ I_x = \frac{U_2}{R_x} $;
由于$ I_0 = I_x $,所以$ \frac{U_1}{R_0} = \frac{U_2}{R_x} $,
整理可得:$ R_x = \frac{U_2}{U_1} R_0 $。
【答案】
$\frac{U_2}{U_1}R_0$
【知识点】
串联电路电流特点、欧姆定律
【点评】
本题考查利用串联电路规律和欧姆定律测量未知电阻,属于电学基础题型,解题核心是利用串联电路电流相等建立等式,推导过程清晰,适合巩固欧姆定律的应用。
【难度系数】
0.6
3. 如图14-7-3所示的电路,闭合开关S后只有一个灯泡亮,两只电流表的示数相同,则引起电路故障的原因是
灯L₂断路
。
答案:3. 灯L₂断路
解析:
【分析】首先明确该电路为并联电路,闭合开关后只有一个灯泡亮,说明电路发生断路故障(若为短路则会造成电源短路,两灯均不发光)。结合并联电路电流规律(干路电流等于各支路电流之和),若两只电流表示数相同,说明其中一条支路无电流,即该支路断路;若L₂断路,则L₂不发光,L₁发光,此时测L₁电流的电流表与测干路电流的电流表示数相同,符合题目条件。
【解析】该电路为并联电路,闭合开关后只有一个灯泡亮,说明电路为断路故障(短路会导致电源短路,两灯均不亮)。并联电路中干路电流等于各支路电流之和,若两电流表示数相同,说明其中一条支路电流为0,即该支路断路。若L₂断路,则L₂不发光,L₁发光,此时测L₁电流的电流表与测干路电流的电流表示数相同,符合题目要求,故故障为灯L₂断路。
【答案】灯L₂断路
【知识点】并联电路电流规律、电路故障分析
【点评】本题结合并联电路电流规律考查电路故障分析,需根据故障现象和电流规律推导故障位置,属于基础电路故障题。
【难度系数】0.5
4. 如图14-7-4所示,当开关S闭合时,灯泡L₁、L₂均不亮。某同学用一根导线检查电路故障,他将导线接在L₁的两端时,发现两灯泡均不亮,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
)。


A.L₂与灯座接触不良
B.L₁短路
C.L₁与灯座接触不良
D.L₂短路
答案:4. A
解析:
【分析】
首先,开关闭合后两灯均不亮,说明电路为断路故障(若为短路故障,至少一个灯泡会发光或电源短路)。接着用导线检测故障:将导线接在L₁两端时,两灯仍不亮,说明断路位置不在L₁处;将导线接在L₂两端时,L₁亮、L₂不亮,说明此时电路通路,L₁正常工作,故障出在L₂处,即L₂断路,对应选项A。
【解析】
1. 初步判断故障类型:开关闭合后两灯均不亮,说明电路存在断路(若为短路,会有一个灯亮或电源短路,不符合题意)。
2. 导线检测断路位置:
导线接L₁两端时,两灯都不亮,说明L₁所在电路是通的,断路不在L₁,排除B(L₁短路)、C(L₁断路)选项;
导线接L₂两端时,L₁亮,说明此时电路通路,L₁正常,故障是L₂断路,即L₂与灯座接触不良,对应选项A;
若为L₂短路(选项D),则开关闭合时L₁会亮,与题意矛盾,排除D。
【答案】
A
【知识点】
串联电路故障分析、断路故障判断
【点评】
本题是串联电路断路故障的典型检测题,利用导线短接法判断故障位置,需掌握断路和短路的故障特点,理清检测逻辑即可快速解题。
【难度系数】
0.6
5. 如图14-7-5所示为小明连接的电路,他检查导线连接无误后,闭合开关S,发现两灯泡均不发光,于是他用一根导线分别连接到ab、bc、cd和ac两点,灯泡$\mathrm{L}_1$、$\mathrm{L}_2$均不发光,再用导线连接到bd两点时,灯泡$\mathrm{L}_1$发光,$\mathrm{L}_2$不发光,由此判定电路故障的原因可能是(
D
)。
A.S断路
B.$\mathrm{L}_1$与S均断路
C.$\mathrm{L}_2$断路
D.$\mathrm{L}_2$与S均断路
答案:5. D
解析:
【分析】
首先,闭合开关两灯均不发光,说明电路存在断路故障(若为短路故障,至少一盏灯发光)。使用导线连接两点时,相当于将该两点间的电路短路,通过灯泡是否发光判断断路位置:
1. 连接ab(L₁两端),两灯仍不亮,说明L₁无断路(若L₁断路,接ab后L₁会形成通路发光);
2. 连接bc(L₂两端),两灯仍不亮,说明L₂可能断路;
3. 连接cd(开关S两端),两灯仍不亮,说明开关S可能断路;
4. 连接bd时,L₁发光、L₂不发光,说明此时电流可通过导线从b到d,绕过了原电路中b到d之间的断路部分,使L₁形成通路,由此确定断路位置在b到d之间(即L₂和S所在区域),且需两处均断路才会出现上述现象。
【解析】
闭合开关后两灯均不发光,说明电路为断路故障(串联电路中,一处断路则整个电路无电流,两灯均不发光;若为短路,至少一灯发光)。
用导线连接ab两点:两灯仍不亮,说明L₁未断路(若L₁断路,短路ab后L₁会发光),排除L₁断路;
连接bc两点:两灯仍不亮,说明L₂可能断路;
连接cd两点:两灯仍不亮,说明开关S可能断路;
连接bd两点:L₁发光、L₂不发光,说明此时电流路径为:电源→b→导线→d→L₁→电源,即原电路中b到d之间(L₂和S所在部分)存在断路。若仅一处断路,比如只有S断路,连接cd(S两端)时电路应通路、灯发光,但实际连接cd时灯不亮,说明S也断路;同理,若只有L₂断路,连接bc(L₂两端)时电路应通路,但实际连接bc时灯不亮,说明L₂也断路。因此故障为L₂与S均断路。
【答案】
D
【知识点】
电路故障分析、串联电路特点
【点评】
本题通过导线短路法检测串联电路的断路故障,需结合实验现象逐步排除,判断断路位置,是电路故障分析的典型题型,考查学生对串联电路故障的理解与应用能力。
【难度系数】
0.4