贯穿整个初中电学电路问题的一种解题思路

贯穿整个初中电学电路问题的一种解题思路湖北省宜昌市长阳县贺家坪镇中心学校覃洪灿初中物理的电学部分，内容虽不多，但对学生来说有难度。要想突破难点，教师得引导学生理解贯穿初中物理的的解题思路，然后融会贯通、举一反三，提高学生分析、解决具体问题的能力,发展学生的思维能力。在这里，笔者深入分析一下从“用滑动变阻器改变电流和电压的原理”引出的一种解题思路。图1如图1所示，分析：首先认清这是一个串联电路，知道串联电路中的电流、电压和电阻规律，然后把这个电路看成三段电路，即R1、R2和总电路，应用欧姆定律进行分析。图1当滑动变阻器的滑片向右移动时，R2变小，在总电路中根据Ι＝U／R，R＝R1＋R2变小，总电压不变，电流变大；对于定值电阻R1，U1＝ΙR1变大；再根据三段电路中的电压的关系U＝U1＋U2，滑动变阻器两端的电压U2减小。当滑动变阻器的滑片向左移动时则相反。并引导学生弄清楚从总电路——R1（定值电阻）——R2(变阻器)的思路，实际上是利用控制变量的思想分析问题，即使一个等式中只有一个自变量。可以进一步概括为“电阻的变化——总电路的电流的变化——各串联电阻两端电压的变化——各部分电路和总电路的电功率的变化”。下面通过具体的习题进行分析。1、如图1所示，在探究电流与电阻的关系时，将R1由5Ω更换为10Ω后，为了使电压表示数保持不变，滑动变阻器的滑片应该怎样移动？（设电源电不变）解析：因为将R1由5Ω更换为10Ω的过程中，R1相当于变阻器，滑动变阻器的滑片没有移动，接入电路的电阻没有变相当于定值电阻，R1增大，总电路的中电压U不变、电流Ι减小，R2的电压U2减小，根据U＝U1＋U2，U1增大，要使R1的电压保持不变，需要将滑动变阻器的滑片向左移动使R2的阻值增大，电流减小。所图2图22、如图2是测小灯泡的电功率实验电路图，小灯泡的额定电压为2.5V，当电压表的示数为2V时，滑动变阻器的滑片应怎样移动？解析：将滑动变阻器的滑片向a端移动，在总电路中电流增大，定值电阻灯泡两端的电压增大。所以，滑动变阻器的滑片应向a端移动。3、图3是安装在潜水器上的深度表的电路简图，其中，显示器由电流表改装，压力传感器的电阻随所受压力的增大而减小，电源电压不变，R0是定值电阻。在潜水器下潜过程中，电路中有关物理量的变化情况是（）A．通过显示器的电流减小B．R0两端的电压增大C．传感器两端的电压增大D．电路的总功率减小解析：压力传感器的电阻随所受压大而减小，它相当于变阻器，在潜水器下潜过程中，压力传感器的电阻减小，电流增大，R0两端的电压增大，传感器两端的电压减小，电路的总功率增大。所以答案：Ｂ4、在如图4的电路中，当S、S1均闭合时，灯泡正常发光，若再断开S1，电流表的示数________,电压表的示数________，灯泡的实际功率________，电路的总功率________。（选填“增大”或“减小”或“不变”）。图4解析：开关由闭合到断开，使电阻增大，总电路的电流减小，电路的总功率减小，R2两端的电压减小即电压表的示数变小，灯泡两端的电压减小，实际功率减小。图4所以，答案：减小；减小；减小；减小。图55、如图5所示电路中，电源电压恒定。闭合开关图5A、向a端移动B、向b端移动C、保持不动D、无法判断解析：开关S由闭合到断开，灯泡L和R并联的总电阻增大，干路中电流减小，由于滑动变阻器的滑片未移动，滑动变阻器连入电路的电阻不变，根据U＝IR滑，滑动变阻器两端的电压减小，灯泡L两端的增大，要使灯泡两端的电压回到额定电压，就要使电流减小，因此应将滑动变阻器的滑片向b端移动，使滑动变阻器连入电路的电阻增大。应选B。6、如图6甲所示，电源电压保持不变，当闭合开S调节滑动变阻器阻值从最大变化到最小，两个电阻的“I—U”关系的图像，如图6乙所示。则下列判断正确的是（）A、电源电压为10VB、调节滑动变阻器R2阻值变化范围为0～10ΩC、定值电阻为R1的阻值为20ΩD、变阻器滑片在中点时，电流表示数为0.3A图6甲图6乙图6甲图6乙解析：先根据这样的思路：当滑动变阻器的滑片向左移动，R2的阻值减小，总电路中电流增大，R1两端的电压U1增大，R2两端的电压U2减小，可以看出图6乙中直线乙反映的是R1“I—U”关系，直线甲反映的是R2“I—U”关系。然后根据直线乙可以算出R1＝10Ω，根据直线甲在电流最小时，I＝0.2A,求出R2的最大阻值为20Ω，滑动变阻器R2阻值变化范围为0～20Ω，同一状态即电流相等时，将R1和R2的两端的电压相加即可求出电源电压为6V，变阻器滑片在中点时，电流表示数为0.3A。所以应选D。7、如图7所示，小明同学在做“测定小灯泡电功率”的实验时，选用了电压为6V的电源、额定电压为2.5V（电阻约1OΩ）的小灯泡、滑动变阻器等器材，电流表的规格为“0～0.6A”和”0～3A”,电压表的规格为“0～3V”和“0～15V”，若小明手边有“1.5A50Ω”和“2A20Ω”图7在进行实验过程中，小明记录了多组加在小灯泡两端的电压与通图7电压1.01.52.02.53.0电流0.200.250.280.300.32（1）电流表的量程应选_________。电压表的量程应选__________。（2）上面实验中他选用的滑动变阻器规格为__________________。（3）小灯泡的额定功率为__________。解析：由表格中的数据，电流表应选0～0.6A的量程，电压表应选0～3V的量程，电路中电流最小I＝0.2A时，滑动变阻器连入电路中电阻最大，R滑＝(U－UL)／I＝5V／0.2A＝25Ω，因此，滑动变阻器的电阻至少为25Ω，应选“1.5A50Ω”，小灯泡的额定功率为0.75W.8、酒精测试仪可检测驾驶员是否酒后驾车，如图是它的原理图。图8中酒精气体传感器的电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，如果测试到的酒精气体浓度越大，那么（）图8图8B、通过传感器的电流越小C、传感器两端的电压越大

D、电压表的示数越大解析：酒精气体传感器的电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比,即当酒精气体的浓度越大，传感器的电阻越小，电路中电流越大，定值电阻两端的电压越大，U＝U1＋U2＋U3可以得出，传感器两端的电压越小所以，应选D.图99、如图9所示，电源电压U＝6V且保持不变，R1＝10Ω，R2是最大阻值为60Ω的滑动变阻器，L是标有“6V0.72W”图9（1）当R2的滑片P滑动最左端时，要使灯泡L正常发光，S1、S2各应处于什么状态？（2）当S1、S2都断开，5min内灯泡L消耗的电能是多少？（3）调节滑动变阻器滑片，闭合S1、S2，整个电路消耗的最小电功率是多少？解析：（1）由于灯泡的额定电压为6V，电源电压为6V，S1闭合时，R1被短接，S2断开，灯泡两端的电压等于额定电压，正常发光。所以，S1处于闭合状态，S2处于断开状态。（2）当S1、S2都断开时,R1与灯泡L串联，RL＝UL2/P＝（6V）2/0.72W＝50Ω，R＝R1＋RL＝10Ω＋50Ω＝60Ω，I＝U/R＝6V／60Ω＝0.1A,UL＝IRL＝5V,灯泡消耗的电能W＝ULIt＝5V×0.1A×（3）闭合S1、S2，R1被短接,当滑动变阻器滑片滑到最右端时,电流表的示数最小,I＝I2＋IL＝0.1A＋0.12A＝0.22A,整个电路消耗的最小电功率为P＝UI＝6V×0.22A＝1.32W.10、小明同学自制一个卡通福娃，他想用亮度可调节的红、绿灯当它的眼睛。他选用规格为“6V3W”的红灯和“6V6W”的绿灯及“18Ω1.5A”的滑动变阻器等元件设计如图10所示的道路。当闭合开关S、S1、S2,滑动变阻器的滑片P移至b端时，两灯都正常发光，电源电压不变。（1）两灯都正常发光时，电流表的示数为多少？（2）S、S2闭合，S1断开，电流表的示数为0.25A，滑动变阻器连入电路的电阻为多少？图10图10解析：（1）开关S、S1、S2都闭合时,滑动变阻器的滑片P移至b端时，两灯都正常发光，电源电压U＝6V,I＝I1＋I2＝1.5A.电流表的示数为1.5A。（2）S、S2闭合，S1断开时,滑动变阻器R1与绿灯串联,总电阻R＝U/I＝6V/0.25A＝24Ω,R绿＝U2/P＝6Ω,R1＝R－R绿，R1＝18Ω,滑动变阻器连入电路的电阻为18Ω。（3）根据P＝U2／R，当电路中的电阻最小即滑动变阻器的滑片P移至b端，闭合开关S、S1、S2时，电路的总功率最大，P最大＝3W＋6W＝9W；当电路中的电阻最大即滑动变阻器的滑片P移至a端，S、S1闭合，S2断开时，R红＝U2／P＝12Ω，R＝18Ω＋12Ω＝30Ω，P最小＝U2／R＝（6V）2／30Ω＝1.2W。11、如图11甲所示，当开关S从点2转换到点1时，电流表和电压表对应的示数如图乙所示，由图甲和图乙中的信息可知，(1)电源电压是多少？(2)电阻R2的阻值是多少Ω？(3)电阻R2的I-U图像是丙图中的________（填“a”或“b”）。图1图11解析：开关S从点2转换到点1时实质上是改变了电路中的电阻，当开关S置于2时电路中的电流I＝0.2A，电压表的示数U1＝2V,所以，R1＝2V/0.2A＝10Ω，当开关S置于1时，电压表的示数即电源电压U＝6V,U2＝U－U1＝6V－2V＝4V,R2＝4V/0.2A＝20Ω，所以电阻R2的I-U图像是丙图中的a。12、如图12将光敏电阻R和定值电阻R0、电流表、电压表连成电路，接在9V的电源上，光敏电阻阻值随光强变化关系如下表（“光强”表示光强弱程度的物理量，符号为E，单位坎德拉，符号是cd

）：

（1）若电流表的示数增大，表明光强在________，电压表的示数将______,（“增大”、“减小”或“不变”）．

（2）分析表中数据可知光敏电阻随光强的变化是一个________函数，当光强E=1.5cd时，光敏电阻的阻值R=_______Ω，此时电流表的示数为0.5A，则通电1分钟R0上产生的热量为________J．光强E/cd12345图12图12光敏电阻R/欧18964.53.63解析：（1）从电路图可知，光敏电阻与定值电阻串联,光敏电阻实质是一个变阻器，电流表的示数增大说明电路中的电阻减小，根据表格可以看出光强增大，通过定值电阻R0的电流增大，它两端的电压增大。所以，应填“增大”、“增大”。（2）由表中数据可知，光敏电阻与光强的乘积是一定的，光敏电阻随光强的变化是一个反比例函数，由1cd×18Ω=1.5cd×R得，当光强E=1.5cd时，R=12Ω，光敏电阻两端的电压U1=IR=0.5A×12Ω=6V，定值电阻两端的电压U0=U－U1=9V－6V=3V，R0=U0/I=3V/0.5A=6Ω，Q0=I2Rt=（0.5A）2×6Ω×60s=90J所以答案为：反比例，12，9013、小阳设计一个天然气泄漏检测电路，如图甲所示，R为气敏电阻，其阻值随天然气浓度变化曲线如图乙所示，R0为定值电阻，电源电压恒定不变．则下列说法正确的是（）A．天然气浓度增大，电压表示数变小B．天然气浓度减小，电流表示数变大C．天然气浓度增大，电路消耗的总功率变小D．天然气浓度减小，电压表与电流表示数的比值不变图图13解析：气敏电阻R实际上是变阻器，根据图乙天然气浓度增大，气敏电阻R减小，电流表示数变大，定值电阻R0两端的电压增大，电路消耗的总功率变大，天然气浓度减小时则结论相反。但电压表与电流表示数的比值即定值电阻R0的阻值不变，所以答案为：D。图1414、如图14是一种自动测定油箱内油面高度的装置，R是转动式变阻器，它的金属滑片P是杠杆的一端，则电表应是________表（填“电压”或“电流”），油量减少时，电表示数________。（填“变大”、“变小”或“不变”）。图14解析:R是转动式变阻器,电表与它并联，所以应为电压表，油量减少时，浮子带动金属滑片P向下滑，R连入电路的电阻减小，电路中的电流增大，定值电阻R0两端的电压增大，变阻器R两端的电压减小，即电表示数减小。所以答案为:电压表,减小。15、如图15甲所示，电源电压保持不变，小灯泡的额定电压为12V．闭合开关S后，当滑片P从最右端滑到最左端的过程中，小灯泡的I-U关系图像如图15乙所示．求：(1)小灯泡的额定功率为多少W？(2)电源电压为多少V？(3)滑动变阻器的最大阻值为多少Ω？．甲甲乙图15解析:(1)如图乙所示，当小灯泡两端的电压U=12V时，通过小灯泡的电流为2.0A，P=UI=12V×2.0A=24w。(2)滑片P滑到最左端时，小灯泡两端的电压为12V，所以电源电压为12V。(3)滑片P在最右端时,I=1.0A,小灯泡两端的电压UL=3V,滑动变阻器两端的电压U滑=U－UL=9V，滑动变阻器的最大阻值R最大=9V/1.0A=9Ω.16、如图16甲所示，R1为滑动变阻器，R0、R2为定值电阻，电源电压U保持不变．建立直角坐标系，横轴表示电流，纵轴表示电压．改变滑动变阻器滑片P的位置，将电压表V1、V2的示数随电流表A示数变化的两条图线分别画在坐标系中，如图乙所示．求R2、R0的阻值和电源电压U各是多少？图1图16解析:根据图16甲分析得出，当滑动变阻器滑片P向左移动R1连入电路中阻值减小时，电路中电流增大，定值电阻R0、R2两端的电压增大，V2的示数增大，而V1的示数减小。所以图乙中下方的直线表示V2的示数变化规律，上方的直线表示V1的示数变化规律。R2=1V/0.5A=2Ω，U=0.5R0＋10，U=2R0＋4，解得R0=4Ω，U=12V.17、为防止酒驾事故的出现，酒精测试仪被广泛应用。有一种由酒精气体传感器制成的呼气酒精测试仪，当接触到的酒精气体浓度增加时，其电阻值降低，如图17甲所示。当酒精气体的浓度为0时，R1的电阻为60Ω。在图17乙所示的工作电路中，电源电压恒为8V，定值电阻R2=20Ω。求：(1)

当被检测者的酒精气体的浓度为0时，电压的示数是多少？(2)现在国际公认的酒驾标准是0.2mg/ml

酒精气体浓度0.8mg/ml，当电流表的示数为0.2A时，试通过计算判断被检测者是否酒驾。图17(3)请你分析酒精测试仪是利用图中的电流表还是电压表改装更好图17解析：(1)

当酒精气体的浓度为0时，R1=60Ω，R2=20Ω，R=R1＋R2=60Ω＋20Ω=80Ω，I=U/R=8V/80Ω=0.1A,U1=IR1=0.1A×60Ω=6V,所以电压的示数是6V。(2)当I=0.2A时，R=U/I=8V/0.2A=40Ω，R1=R－R2=20Ω，从图甲可以得出，酒精气体浓度为0.3mg/ml，大于0.2mg/ml被检测者是酒驾。(3)当酒精气体的浓度增加时，电流表的示数增大，定值电阻R2两端的电压增大，而酒精气体传感器两端的电压减小，电压表的示数减小，所以酒精测试仪利用图中电压表改装更好。18、晚上八点到十点用电高峰时，灯泡变暗，而深夜灯泡容易烧坏。请你分析说明理由。解析：家庭电路与输电线串联后接在供电电源上，家庭电路由于同时使用的用电器的总功率不同，总电阻不同，相当于变阻器，总功率增大根据R=U2/P，总电阻减小，总功率减小总电阻增大。所以用电高峰时，家庭电路的总电阻减小，干路上的电流增大，定值电阻输电线分去的电压增大，家庭电路两端的电压减小，灯泡的实际功率减小，灯泡变暗。相反，深夜用电低谷时，家庭电路的总电阻增大，干路上的电流减小，定值电阻输电线分去的电压减小，家庭电路两端的电压增大，灯泡的实际功率变大，所以灯泡容易烧坏。图1919、如图19所示，电源电压不变，闭合开关S后，滑动变阻器滑片自a向b移动的过程中，电压表V1示数________，V2示数________，电流表A的示数________。图19解析：如图是一个串联电路，V1测的是R1两端的电压，V2测的是R2两端的电压，当滑动变阻器的滑片自a向b移动时，R2接入电路中的电阻增大，总电路中的电流减小，定值电阻R1两端的电压减小，滑动变阻器R2两端的电压增大，所以答案为：减小，增大，减小。20、导体容易导电，绝缘体不容易导电．有一些材料，导电能力介于导体和绝缘体之间，称做半导体，除了导电能力外半导体有许多特殊的电学性能，使它获得了多方面的重要应用．有的半导体，在受热后电阻迅速减小；反之，电阻随温度的降低而迅速的增大．利用这种半导体可以做成体积很小的热敏电阻．热敏电阻可以用来测量很小范围内的温度变化，反应快，而且精度高．

回答下列问题：（1）如果将热敏电阻与电源、电流表和其他元件串联成一个电路，其它因素不变，只要热敏电阻所在区域的温度降低，电路中电流将变________（填“大”或“小”）。（2）上述电路中，我们将电流表中的电流刻度换成相应的温度刻度，就能直接显示出热敏电阻附近的温度．如果刻度盘正中的温度刻度值为20℃（如图20所示），则25℃的刻度应在20℃的________边（填“左”或“右（3）为了将热敏电阻放置在某蔬菜大棚内能检测大棚内温度的变化，请用图20中的器材（可增加元件）设计一个电路。图20图20图20图20解析：（1）热敏电阻所在区域的温度降低，它的电阻增大，电路中电流将变小。（2）热敏电阻附近的温度升高时，热敏电阻的电阻减小，电路中的电流增大，25℃的刻度应在20℃的右（3）热敏电阻、电流表、开关串联后接在电源上。21、图甲是某电子秤的原理示意图电压表量程为0～3V（可对应显示质量大小）。已知电阻R0=60Ω，压力传感器R的阻值随压力的变化的图像如乙，压力传感器表面能承受的最大压强为2×106Pa压杆与压力传感器的接触面积是2cm2，设托盘和压杆的质量可以忽略不计，电源电压恒定不变。试求：（1）该压力传感器能承受的最大压力。（2）若要求传感器能受到最大压力时，电压表的示数达到最大值，则电源电压是多