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14 在如图所示的电路中，电源电压保持不变。开关S闭合后，发现两灯都不发光。若电路中只有一处故障，且只发生在灯$\mathrm{L}_1$或$\mathrm{L}_2$上，在不拆除原有电路的情况下，将一个完好的小灯$\mathrm{L}$并联在某一元件两端，找出故障。请写出具体操作、实验现象及其对应的故障。（给出一种方案即可）
答案
将 L 并联在 L₁ 两端,若 L、L₂ 均发光,L₁ 不发光,则 L₁ 开路;若 L、L₁、L₂ 均不发光,则 L₂ 开路。(或将 L 并联在 L₂ 两端,若 L、L₁ 均发光,L₂ 不发光,则 L₂ 开路;若 L、L₁、L₂ 均不发光,则 L₁ 开路。)
解析
【分析】首先明确电路为$\mathrm{L}_1$与$\mathrm{L}_2$串联，开关闭合后两灯都不发光，且故障仅发生在$\mathrm{L}_1$或$\mathrm{L}_2$上，说明电路出现开路（断路）故障（若为短路故障，至少一个灯会发光）。利用完好的小灯$\mathrm{L}$并联在某一元件两端，相当于将该元件短路，通过观察其他灯的发光情况，可判断故障位置：若并联后其他灯发光，说明被并联的元件开路；若并联后所有灯仍不发光，说明另一元件开路。
【解析】方案：将完好的小灯$\mathrm{L}$并联在$\mathrm{L}_1$两端，闭合开关$\mathrm{S}$，观察现象：
1. 若$\mathrm{L}$、$\mathrm{L}_2$均发光，$\mathrm{L}_1$不发光，说明$\mathrm{L}_1$开路；
2. 若$\mathrm{L}$、$\mathrm{L}_1$、$\mathrm{L}_2$均不发光，说明$\mathrm{L}_2$开路。
（或方案：将$\mathrm{L}$并联在$\mathrm{L}_2$两端，闭合开关$\mathrm{S}$，若$\mathrm{L}$、$\mathrm{L}_1$均发光，$\mathrm{L}_2$不发光，则$\mathrm{L}_2$开路；若$\mathrm{L}$、$\mathrm{L}_1$、$\mathrm{L}_2$均不发光，则$\mathrm{L}_1$开路。）
【答案】将$\mathrm{L}$并联在$\mathrm{L}_1$两端，若$\mathrm{L}$、$\mathrm{L}_2$均发光，$\mathrm{L}_1$不发光，则$\mathrm{L}_1$开路；若$\mathrm{L}$、$\mathrm{L}_1$、$\mathrm{L}_2$均不发光，则$\mathrm{L}_2$开路。（或将$\mathrm{L}$并联在$\mathrm{L}_2$两端，若$\mathrm{L}$、$\mathrm{L}_1$均发光，$\mathrm{L}_2$不发光，则$\mathrm{L}_2$开路；若$\mathrm{L}$、$\mathrm{L}_1$、$\mathrm{L}_2$均不发光，则$\mathrm{L}_1$开路。）
【知识点】串联电路故障分析、开路故障判断
【点评】本题考查串联电路断路故障的检测方法，利用完好小灯并联的方式可快速定位故障，是电路故障分析的基础题型，需掌握串联电路的特点及故障判断逻辑。
【难度系数】0.5
【解析】方案：将完好的小灯$\mathrm{L}$并联在$\mathrm{L}_1$两端，闭合开关$\mathrm{S}$，观察现象：
1. 若$\mathrm{L}$、$\mathrm{L}_2$均发光，$\mathrm{L}_1$不发光，说明$\mathrm{L}_1$开路；
2. 若$\mathrm{L}$、$\mathrm{L}_1$、$\mathrm{L}_2$均不发光，说明$\mathrm{L}_2$开路。
（或方案：将$\mathrm{L}$并联在$\mathrm{L}_2$两端，闭合开关$\mathrm{S}$，若$\mathrm{L}$、$\mathrm{L}_1$均发光，$\mathrm{L}_2$不发光，则$\mathrm{L}_2$开路；若$\mathrm{L}$、$\mathrm{L}_1$、$\mathrm{L}_2$均不发光，则$\mathrm{L}_1$开路。）
【答案】将$\mathrm{L}$并联在$\mathrm{L}_1$两端，若$\mathrm{L}$、$\mathrm{L}_2$均发光，$\mathrm{L}_1$不发光，则$\mathrm{L}_1$开路；若$\mathrm{L}$、$\mathrm{L}_1$、$\mathrm{L}_2$均不发光，则$\mathrm{L}_2$开路。（或将$\mathrm{L}$并联在$\mathrm{L}_2$两端，若$\mathrm{L}$、$\mathrm{L}_1$均发光，$\mathrm{L}_2$不发光，则$\mathrm{L}_2$开路；若$\mathrm{L}$、$\mathrm{L}_1$、$\mathrm{L}_2$均不发光，则$\mathrm{L}_1$开路。）
【知识点】串联电路故障分析、开路故障判断
【点评】本题考查串联电路断路故障的检测方法，利用完好小灯并联的方式可快速定位故障，是电路故障分析的基础题型，需掌握串联电路的特点及故障判断逻辑。
【难度系数】0.5
15 物理课上,老师给同学们展示了一个有盖的木盒,盒盖上可看到两个灯泡和一个开关(导线的连接情况隐藏在盒内),如图所示。
(1) 当老师闭合开关时,两灯均发光;断开开关,两灯又同时熄灭。
① 在这个木盒内,除了导线,一定还有另外一个电路元件,它是
② 根据上述现象,小明认为这两个灯泡是串联的。你是否同意小明的观点?回答并简述理由。
(2) 经过检验,这两个灯泡确实是串联的。闭合开关,小红观察到灯泡$L_1$比$L_2$更亮。她认为这是因为$L_1$比$L_2$更靠近电源正极的缘故。你是否同意小红的观点?在不增加其他器材的条件下,请设计实验证明你的观点。
(1) 当老师闭合开关时,两灯均发光;断开开关,两灯又同时熄灭。
① 在这个木盒内,除了导线,一定还有另外一个电路元件,它是
电源(或电池)
。② 根据上述现象,小明认为这两个灯泡是串联的。你是否同意小明的观点?回答并简述理由。
(2) 经过检验,这两个灯泡确实是串联的。闭合开关,小红观察到灯泡$L_1$比$L_2$更亮。她认为这是因为$L_1$比$L_2$更靠近电源正极的缘故。你是否同意小红的观点?在不增加其他器材的条件下,请设计实验证明你的观点。
答案
(1) ① 电源(或电池)
② 不同意小明的观点,因为并联电路中若开关在干路上,也可以控制整个电路。
(2) 不同意小红的观点。证明方法:断开开关,将 L₁、L₂ 位置互换,闭合开关,观察 L₁、L₂ 的亮暗情况。
② 不同意小明的观点,因为并联电路中若开关在干路上,也可以控制整个电路。
(2) 不同意小红的观点。证明方法:断开开关,将 L₁、L₂ 位置互换,闭合开关,观察 L₁、L₂ 的亮暗情况。
解析
【分析】
首先，完整电路需包含电源、用电器、开关和导线，据此判断缺失元件；其次，开关同时控制两灯时，需考虑串联和并联两种情况（并联时干路开关也能控制所有用电器）；最后，串联电路电流处处相等，灯泡亮度由自身实际功率决定，与位置无关，可通过互换灯泡位置验证观点。
【解析】
(1) ① 一个完整电路的组成部分为电源、用电器、开关、导线，题目中已有灯泡（用电器）、开关和导线，因此除导线外，一定还有电源。
② 串联电路中开关控制所有用电器，但并联电路中，若开关位于干路，同样可以控制整个电路的所有用电器，仅根据开关同时控制两灯的现象，无法确定两灯是串联的，故不同意小明的观点。
(2) 串联电路中电流处处相等，灯泡的亮度由实际功率决定，根据公式$P=I^2R$，实际功率由灯泡自身电阻决定，与灯泡在电路中的位置无关，因此不同意小红的观点。验证方法：断开开关，将$L_1$、$L_2$的位置互换，闭合开关，观察两灯的亮暗情况，若互换后原来较亮的灯仍较亮，说明亮度与位置无关，小红的观点错误。
【答案】
(1) ① 电源(或电池)；② 不同意，因为并联电路中若开关在干路上，也可以控制整个电路。
(2) 不同意，证明方法：断开开关，将$L_1$、$L_2$位置互换，闭合开关，观察$L_1$、$L_2$的亮暗情况。
【知识点】
电路的组成；串并联电路的特点；实际功率
【点评】
本题考查电路的基本组成、串并联电路的判断以及串联电路的特点，属于初中物理电路部分的基础题型，需要学生掌握电路基本概念，学会区分串并联电路，并能通过实验验证观点。
【难度系数】
0.6
首先，完整电路需包含电源、用电器、开关和导线，据此判断缺失元件；其次，开关同时控制两灯时，需考虑串联和并联两种情况（并联时干路开关也能控制所有用电器）；最后，串联电路电流处处相等，灯泡亮度由自身实际功率决定，与位置无关，可通过互换灯泡位置验证观点。
【解析】
(1) ① 一个完整电路的组成部分为电源、用电器、开关、导线，题目中已有灯泡（用电器）、开关和导线，因此除导线外，一定还有电源。
② 串联电路中开关控制所有用电器，但并联电路中，若开关位于干路，同样可以控制整个电路的所有用电器，仅根据开关同时控制两灯的现象，无法确定两灯是串联的，故不同意小明的观点。
(2) 串联电路中电流处处相等，灯泡的亮度由实际功率决定，根据公式$P=I^2R$，实际功率由灯泡自身电阻决定，与灯泡在电路中的位置无关，因此不同意小红的观点。验证方法：断开开关，将$L_1$、$L_2$的位置互换，闭合开关，观察两灯的亮暗情况，若互换后原来较亮的灯仍较亮，说明亮度与位置无关，小红的观点错误。
【答案】
(1) ① 电源(或电池)；② 不同意，因为并联电路中若开关在干路上，也可以控制整个电路。
(2) 不同意，证明方法：断开开关，将$L_1$、$L_2$位置互换，闭合开关，观察$L_1$、$L_2$的亮暗情况。
【知识点】
电路的组成；串并联电路的特点；实际功率
【点评】
本题考查电路的基本组成、串并联电路的判断以及串联电路的特点，属于初中物理电路部分的基础题型，需要学生掌握电路基本概念，学会区分串并联电路，并能通过实验验证观点。
【难度系数】
0.6
