电学试题的常见类型及解题策略.pdf

数理化解题研究 2 o l o年第 7期 物理篇 3 3 一一 一 一 贵州省遵义县尚嵇镇 小平 中学 5 6 3 1 0 0 夏文昌 一 解决电表变化 当电路的结构或工作状态发生变化时 电路中的 电流表和电压表的示数大多也要发生变化 正确分析 判断两表的示数变化情况 是学好电学的关键之一 例 l 如图 1所示 闭合 s 当滑动变阻器 r 的滑片 p 向右滑动时 两表 的示数分别 怎样变化 解析 尺 与尺 串联 电压 表测 尺 两端的电压 当滑片 p 向右滑动时 尺 的有效 电阻减 图 l 图 1 小 电路中的总电阻相应减小 而电源 电压 u 总不变 根据 u 总 r 总可知 苷 增大 即电流表示数变大 因为 月 不变 总增大 根据 u 总 r 可知 u 增 大 即电压表示数也变大 例 2 如图2所示 闭合 s 当 s 从 断开 到闭合时 三 表的 示数怎样变化 解析 尺 与 并联 电压 表虽然测 r 两端 的电压 其 实 u 总 u u 2当 s 闭合时 因 为电源 电压 不变 也不 图 2 变 所以电压表示数不变 a 测的是 r 支路 的电流 因为该支路的 和 都不变 根据 u 2 r 可知 2 也不变 即电流表 a 示数不变 闭合 s 后 与 并联的总电阻减小 而总电压不变 根据 总 池 r 可知 于路总电流变大 即电流 a 的示数变大 二 关于电表的改装 例 3 某校科技 小组 自制 一 台可 以测 量 电阻 的欧 姆表 如图 3所示 欧姆表 电路 由 一 只灵敏电表 g 定值 电阻 滑动变阻器 和干 电池 设 电压 不变 组成 使用时可把待测电 j b 图 3 阻接在 a 两端 为了能直接从灵 敏电流表表盘上读 出 b端接人的电阻 的阻值 需在表 盘上重 新标 注 a b间所测电阻的阻值数 当将 曰两端直接连接在 一 起时 调节滑动变阻器使灵敏电流表指针偏转到最 大位置处 满偏 已知此时灵敏电流表 内电阻 滑动 变阻器的有效电阻和定值 电阻 r 的总 电阻为 l 5欧 姆 问 1 在该欧姆表指针满偏的位置处 盘面应标注 的示数是多少 2 当 l b间断开时该欧姆表指针所指的位置 处 盘面应标注的示数是多少 3 该欧姆表表盘正 中间处应标注的示数是多 少 简要说明为什么 4 该欧姆表表盘上的刻度是否均匀 请 从电路 原理上说明理由 分析 欧姆表是 由电流表改装 成的 它的原理 是欧姆定律 而 r 总 r内 r 外 由于r内 r o r r 1 5欧姆是一定的 且 u一定 则根据 得出 9 外的对应关系 即每一个 值对 应着一个 尺 仆值 在表盘上 值的位置上 刻 出相对应 的尺 外值 就可以改装成测电阻的欧姆表了 解 1 欧 姆 表 满 偏 时 值 最 大 由 知 r内不变 则 外最小时等于 o 所以满偏 位置处 表面上应标示数是 0欧姆 2 t b 间 断 开 时 尺 外 一 则 煮一 0 所 以欧姆表指针所指的位置处 盘面上标注的示数 是 3 当指针指向表盘的正中问时 所对应的 瓦 而 满 偏 时 u 由 于 1 1 4 1 1 昕 以 丢 u 脚 2 内 内 r 3 4 物理篇 数理化解题研究 2 0 1 0年第 7期 1 5欧姆 所以标注的示数是 1 5欧姆 4 根据欧姆定律 知 知 与与 r 外 之间不成正比例 所以欧姆表表盘上的刻度是不均匀 的 例 4 电压表和电流表实际上是由小量程 的电 流表与电阻串 并联之后改装的 当某一电表的量程 不能达到要求时 可以通过改变 串 并联电路的电阻 值来扩大或缩小其量程 现在需要测量的电流约为 0 5 a 可是只有一个 量程为 0 0 3 a 内电阻为5 q的电流表 手边还有 一 些器材如表 1 表 1 名称 规格 电源一个 电压 l 2 v不变 滑动变阻器一个 电阻值 o 5 n 粗细不很均匀的电阻丝一根 电阻值约为5 o n 导线若干 开关一个 请把题中量程是0 0 3 a的电流表临时改装成量程 为 0 0 6 a的电流表 要求 1 画出电路图 2 写出实验步骤 3 写出理论上接人电路的电阻丝的 电阻值 4 分析一下 实际接人电路的电阻丝的电 阻值与理论值有无差异 分析 电流表相当于一个很小的电阻 在通常 情况下是可以忽略不计 的 电流表所显示的电流值 就是通过这个很小电阻的电流 题给电流表的量程为 0 0 3 a 即通过这个电流表的电流最多是 0 3 a 现在要用这个 电流表来测量 比0 3 a大的电流 根据 并联电阻的分流原理 只要与这个电流表并联一个合 适的电阻 使其中的一部分电流由并联的支路电阻通 过 而不直接从原电流表通过 从而使通过 电流表的 电流不大于 0 3 a 就可以改装成大量程的电流表 解 1 电路 图如图 4所 示 2 实验步骤 图2 示连 接电路 滑动变阻器以最大电阻 值接人 电路 开关处 于断开状 态 将电阻丝的b端拧在电流表 图4 的一个接线柱上 a端智时不连 合上开关 s 移动 滑动变阻器滑片 使电流表指针达到满偏程度 满 将电阻丝的 端的不 同部位与电流表 的另一个接线 柱试接触 直到电流表的指针达到满刻度 的一半 刻 1 度盘的中间 即此时流过 电流表的电流为 6 满 则 厶 此时电流表两接线柱之间的电阻丝 即为改装 电流表 所需要并联的电阻 注意 在此过程中 不能改变滑 动变阻器接人电路中的电阻值 1 3 由欧姆定律 理论上有 满 r 满一 1 满 r 则r r o 5 q 二 4 在上述的讨论 中均属于理论上的分析 即认 为满刻度和半刻度 时电路 中的总 电流是不变 的 即 实际上 因为滑动变阻器的电阻值 不能 改变 并联屯阻后 电路 中的总电阻变小 总 电流变 大 所 以总电流应大于满偏时的刻度值 而电流表上 的刻度值仍以半偏刻度值不变 则这样流过电阻丝的 1 电流实际上大于 满 因此 实 际 0 5 三 实验推断题 例5 某同学按如图5 所示 的电路图进行实验 r 为定值 电阻 在实验过程 中 通过改变 滑动变阻器 r 滑片 p的位置 使电压表 v 的三次示数分别为 3 伏 6 伏和9 伏时 电压表 v 和 v 及电流表 a相应 的示数如表 2所示 表 2 图 5 塞 验 次 数 色 表 电压表 v 的示数 伏 3 0 6 o 9 o 电压表v 的示数 伏 9 o 6 o 3 0 电压表 v的示数 伏 1 2 o 1 2 0 1 2 o 电流表 a的示数 安 o 3 0 6 o 9 1 对表格中三只电压表的数据进行分析 可归 纳出的结论是 在串联电路中一 2 对表格中电压表 lv 和电流表 a的数据进行 分析 可归纳出的结论是 当电阻 一定时一 3 从表格 的数据可 知 电源 电压为 伏 通过计算可知 尺 的阻值为 欧 4 根据表格中的数据计算 三次实验中 滑动 数理化解题研究 2 0 1 0年第 7期 物理篇 3 5 变阻器r 肖 耗的功率分别为 p 瓦 p 瓦 p3 瓦 解析 实验之后 如何分析和处理数据 从 中找 出规律 是一项很重要 的实验技能 是心智技能的高 级阶段 是实验教学 的较高层次的 目标 其 中 欧姆 定律 伏安法测 电阻 电功率等知识点贯穿此题 物理 规律的发现是在对实验数据 的分析归纳 中推断出来 的 本题主要是考查学生对数据 的推理归纳能力 同 时也考察了学生的发散思维和创新能力 1 对表格中三只电压表的示数进行分析 可发 现 1 2 0 伏 3 0伏 9 0 伏 即 u 总 u l 故可 归纳出结论 在串联 电路里 总电压 表 v的示数 等 于各部分电压之和 等于表 v 的示数加表 v 的示 数 2 通过对表格中电压表 v 和电流表 a的数据 分析 可以发现 两端的电压当 u 3 0伏时 0 3 安 当 u 2 6 0伏时 1 2 0 6安 当 u 3 9 0伏 时 1 3 0 9安 即当电阻 r 两端的电压以倍数增加 时 通过 尺 的电流也以同样倍数增加 故可归纳出结 论 当电阻 r 一定时 通过 尺 的电流 表 a的示数 跟它两端的电压 表 v 的示数 成正 比 3 从表格的数据可知 电源 电压为 1 2 0伏 由 tf i t 欧姆定律变形公式 r 可计算出 r v 1 1 l1 或 1 0欧 0 3 a 0 6 a 0 9 a 4 结合三次实验的数据 利用电功率公式 p c 即可快速算 出滑动变阻器 消耗 的功率分别为 p 2 7瓦 p 2 3 6瓦 p 2 7瓦 显而易见 本题通过三次实验 的研究 得 出了几 组实验数据 透过分析归纳得 出相应的结论 能从实 验数据 中不断提出新 问题 发现新线索 进行 归纳和 推理 探求出正确 的结论 实验知识的迁移 这样通过 实验数据 探求物理规律 为改革 中学物理教学起到 很好的导向作用 四 电路计算 例6 如图6 所示电路 中 电源电压保持不变 灯 泡 i 标有 6 v 3 w 字样 1 当开关 s s 全闭合时 灯泡 l正常发光 电流表示数为 1 5 a 求电阻 月 的 阻值 2 当开关 s s 全断开时 电流表的示数为0 2 a 求电阻 月 的阻值和灯泡 l的实际功率 分析 第 1 小题关键要判断 出当开关 s s 全闭合时 jr 被短路 这是解 本题的难点之处 这样就剩下 r 和灯 l 且两者并联 第 2 小题要分析出当开关 js s 全 断开时 部分电路开路 灯 三 与电阳 r 串联 解 1 当开关 s s 全 闭合时 r 与灯 l 并联 电阻尺 被 短路 其等效电路为图 7所示 设电源电压为 灯l和 两 端的电压分别为 灯l 和尺 中的电流分别为 l 因为灯 l正常发光及灯 l和 电阻 r 并联 所 以 灯 l及电源 二者电压均相等 即 u u u 图 6 尺 图 7 6 v 而灯 l正常发光时的电流为 p u o 5 a 则电阻 中的电流龇 1 5 a一 0 5 a 1 0 a 所以电阻 r 的阻值为 u 1 i l 6 1 0 a 6 2 当开关 s s 全 断开时 r 部分电路开路 灯 l与电阻 r 串联 其等效电路为图 8所示 由 1 可知 电源电压 u 6 v 而灯 的灯丝电阻为 u p 6 v 3 w 1 2 q 电路的总 图8 电阻为 总 u i 6 v 0 2 a 3 0 则 电路 r 2的 阻值为 r 2 r 总 r l 3 0 n l 2 n 1 8 n 灯 的 实际功率为 p i 2 r l 0 2 a 1 2 n 0 4 8 w 例 7 如图 9所示 已知灯 泡 标有 6 v 3 w 电源 电压 恒为 9 v 开关 s闭合后 滑 片 p 由变阻器一 端滑 至另一 端时 灯泡 l由暗变到正常发光 1 图9 求定值电阻 r 的阻值及所消耗 的最大功率 2 调节滑片 p 使灯泡 的实 际功率为 正常发光时功率的6 4 求变阻器接人电路 中的电 阻及它所消耗 的电功率 分析 1 变阻器滑片 p从一端到另一端时 灯 l由暗变亮到正常发光 说明变阻器接人电路中的电 阻不断减小 即由 b端向 n端 滑动 当灯 l正常发光 时 滑片 p应在 n 端 此时实际上灯 l与 组成串联 3 6 物理篇 数理化解题研究 2 o l o年第 7期 电路 2 当滑片 p滑至某一位置时 即灯 l r 及变 阻器 三者组成串联电路 解 1 由题意 灯 l正常发光时 滑片 p在 n 端 即r 0 其等效电路如图 1 0 所示 灯 l正常发 光 其电流为 l p l u l 3 w 6 v 0 5 a 因为 灯 l与 0 串联 所以尺 0 中电流为 i o l 0 5 a 又 因为 两端电压 u o u u l 9 v一6 v 3 v 所 以r 0 的电阻值为 r o u o i o 3 v 0 5 a 6 2 的最大功率为 o o 0 5 a 6 n 1 5 w tt o 2 设变阻器接人 电路 中的电阻为 r 则灯 l 电阻 r 及变阻器 三者组成串联电路 其电路图如 图1 1 所示 灯l的电阻为 尺 l p l 6 v 3 w 1 2 n 图 l o 图 l 1 由 1 可知 电阻 r 6 n 由题意可得灯 l的实际功率为 jp 6 4 p 而 p l 2 r 则灯l中的实际电流为 p l r v 6 4 3 w 1 2 n 0 4 a 电路的总电阻为 r u i 9 v 0 4 a 2 2 5 q 变阻器接入电路 中的电阻为 r 总一rl r 0 2 2 5 n l 2 q 一 6 q 4 5 q j 变阻器消耗的电功率为 一 p i 2 r p 0 4 a 4 5 q 0 7 2 w 珂配印丘 己 圊酮 疙瘩 1 口e 目 口 江苏省泰兴市黄桥初级中学 2 2 5 4 1 1 刘 宏 电流通过用电器做功时 把 电能全部转化为内 能的用 电器称为纯电阻用电器 而把电能一部分转为 内能 还有一部分转化为其他形式能的用电器称为非 纯电阻用电器 例如 电动机工作时就是把电能转化 为机械能和内能的一种非纯电阻用电器 在实际应用 时通常会把电学知识和能量转化的思想综合起来 此 类问题教师讲授时比较头疼 学生学习时也不容易吃 透 一 干电池模型的启发 例 1 干电池是实验时经常使用的电源 它具有 稳定的电压 实际上千 电池本身也具有一定的电阻 只是因为较小 我们忽略了电源本身电阻的影响 如 果考虑 电阻 可以把干电池看成一个理想的电源 即 电阻为零 和一个电阻 r 串联组成 如图 1甲所示 用 图 1乙所示的电路可以测量一个实际电源的电阻值 图中r为电阻箱 开关 s 闭合后 调节电阻箱 当电阻 箱电阻 r 1 4 n时 理想电流表的读数 0 2