沈　超

(常州市第二十四中學(xué)天寧分校，江蘇　常州　213000)

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中考物理創(chuàng)新題命題趨勢(shì)與應(yīng)試對(duì)策
——常州2015年中考物理第31題賞析

沈超

(常州市第二十四中學(xué)天寧分校，江蘇常州213000)

摘要：電路設(shè)計(jì)是初中階段培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的一類問(wèn)題，本文以常州2015年中考物理第31題為例，談?wù)勚锌茧娐吩O(shè)計(jì)試題的命題趨勢(shì)與應(yīng)試對(duì)策.

關(guān)鍵詞：電路設(shè)計(jì)；命題趨勢(shì)；應(yīng)試對(duì)策

中考原題(2015年常州中考第31題)：2015年1月，“蛟龍”號(hào)深潛器在印度洋下潛，游弋于海底高溫?zé)嵋簠^(qū),為避免過(guò)高溫度的熱液對(duì)器材造成損壞,技術(shù)人員按照兩種方法設(shè)計(jì)“高溫自動(dòng)報(bào)警電路”，請(qǐng)選擇其中一種方法完成電路設(shè)計(jì)并算出相應(yīng)答案．

方法一：器材：恒為12V的蓄電池，開關(guān)S，定值電阻R0，熱敏電阻Rx(電阻隨溫度的變化關(guān)系如圖1)，電壓表，電磁繼電器(線圈電阻不計(jì)，線圈電流大于0.2A時(shí)銜鐵被吸下，線圈電流小于0.2A時(shí)銜鐵被彈回)，額定電壓均為220V的紅燈和綠燈．

圖1

功能：閉合開關(guān)S，水溫越高，電壓表示數(shù)越大．水溫低于500℃時(shí)，綠燈正常發(fā)光；水溫高于500℃時(shí)，紅燈正常發(fā)光．

(1) 請(qǐng)?jiān)趫D2上以筆畫線代替導(dǎo)線完成電路連接．

圖2

(2) 定值電阻R0的阻值為______Ω．電壓表示數(shù)為3.6V時(shí)，熱液溫度為______℃．

方法二：器材：恒為12V的蓄電池，開關(guān)S，定值電阻R0，熱敏電阻Rx(電阻隨溫度的變化關(guān)系如圖3所示)，電壓表，電磁繼電器(線圈電阻不計(jì)，線圈電流大于0.2A時(shí)銜鐵被吸下，線圈電流小于0.2A時(shí)銜鐵被彈回)，額定電壓均為220V的紅燈和綠燈.

功能：閉合開關(guān)S，水溫越高，電壓表示數(shù)越大．水溫低于500℃時(shí)，綠燈正常發(fā)光；水溫高于500℃時(shí)，紅燈正常發(fā)光．

圖3

(1) 請(qǐng)?jiān)趫D4上以筆畫線代替導(dǎo)線完成電路連接．

圖4

(2) 定值電阻R0的阻值為______Ω．電壓表示數(shù)為9.6V時(shí)，熱液溫度為______℃．

該題是15年常州物理中考的最后一題，是一道電路設(shè)計(jì)題，也是一道綜合類的電學(xué)題，延續(xù)了近幾年中考物理的一貫風(fēng)格.涉及了電磁繼電器電路、電路動(dòng)態(tài)分析、電路計(jì)算、安全用電等知識(shí)點(diǎn)，其中電磁繼電器電路或電路動(dòng)態(tài)分析電路以往作為單一考點(diǎn)出現(xiàn)，現(xiàn)在這些考點(diǎn)同時(shí)出現(xiàn)在同一題中，對(duì)學(xué)生的能力要求更高.并且此題有兩種方法，學(xué)生只需完成其中一種方法即可，學(xué)生在選擇方法時(shí)又出現(xiàn)了困難，往往兩種方法同時(shí)思考，不但浪費(fèi)了寶貴的考試時(shí)間，更是混淆了自己的答題思路.考生對(duì)這類題型非常不適應(yīng)，普遍有畏難情緒.導(dǎo)致這類題型得分普遍較低.

幫助學(xué)生如何處理此類題型顯得尤為重要，即幫助學(xué)生打消物理學(xué)習(xí)中的畏難情緒，又幫助學(xué)生建立學(xué)習(xí)物理的信心.

接下來(lái)就以該題為例，談?wù)剳?yīng)試的方法與技巧.本題首先要明確電磁繼電器電路由兩部分組成：控制電路和工作電路.

1控制電路的連接

找控制電路和工作電路中的電器元件：控制電路——低壓電源，開關(guān)，定值電阻R0，熱敏電阻Rx，電壓表，電磁繼電器；工作電路——電源(火線零線)，動(dòng)靜觸電，紅燈，綠燈.進(jìn)一步判斷控制電路中定值電阻R0，熱敏電阻Rx的連接方式，是串聯(lián)還是并聯(lián)？

對(duì)于判斷電路的連接方式，此類題型的解題套路為：首先要有的就是電路連接的方式，對(duì)于判斷連接方式也是有規(guī)律可尋，一般都是根據(jù)電表示數(shù)的變化來(lái)監(jiān)控電路，初中階段我們熟悉的就只有電流表和電壓表.電路中提供的是電壓表，那么電路連接方式一般就是串聯(lián).如果電路提供的是電流表，那么連接方式的判斷就稍微麻煩一些了，但一般情況下是串聯(lián).

對(duì)于本題而言，不管是方法一還是方法二，控制電路的連接方式已經(jīng)非常明確：串聯(lián).接下來(lái)判斷的就是電壓表的位置，控制電路中有三個(gè)位置可以選擇：電源、定值電阻R0、熱敏電阻Rx，首先可以排除電源，如果測(cè)電源電壓時(shí)，電壓表示數(shù)不會(huì)變化，則不能滿足電路設(shè)計(jì)的要求.電壓表是測(cè)量定值電阻R0、還是測(cè)熱敏電阻Rx兩端的電壓？是本題的難點(diǎn).可采用以下方法判斷：

(1) 看懂圖像，能從中得到有用的信息.

(2) 對(duì)于動(dòng)態(tài)電路此類題型也有常規(guī)的解題套路，電源電壓不變，根據(jù)電路中總電阻的變化，結(jié)合歐姆定律分析電路中電流的變化，再分析用電器兩端的電壓變化.根據(jù)用電器兩端電壓的變化從而判斷電壓表的位置.

對(duì)于本題而言，方法一：從圖1熱敏電阻Rx隨溫度變化的圖像中，得到熱敏電阻Rx的阻值隨溫度的升高而增大的信息，溫度升高，熱敏電阻Rx增大，總電阻變大，電路中總電流變小，定值電阻R0兩端電壓變小，熱敏電阻Rx兩端電壓變大.根據(jù)題中水溫越高、電壓表示數(shù)越大的條件，從而判斷電壓表的位置在熱敏電阻Rx兩端.

方法二：從圖3熱敏電阻Rx隨溫度變化的圖像中，得到熱敏電阻Rx的阻值隨溫度的升高而減小，溫度升高，熱敏電阻Rx變小，總電阻變小，電路中總電流變大，定值電阻R0兩端電壓變大，熱敏電阻Rx兩端電壓變小.根據(jù)題中水溫越高、電壓表示數(shù)越大的條件，從而判斷電壓表的位置在定值電阻R0兩端.

2工作電路的連接

電磁繼電器的工作電路的連接根據(jù)動(dòng)靜觸點(diǎn)的類型來(lái)確定，常見的有兩種：第一種兩個(gè)靜觸點(diǎn)在動(dòng)觸點(diǎn)的一側(cè)，這種電路連接比較簡(jiǎn)單，只有一條電流路徑.第二種兩個(gè)靜觸點(diǎn)分別在動(dòng)觸點(diǎn)的兩側(cè)，此時(shí)動(dòng)靜觸點(diǎn)相當(dāng)于一個(gè)單刀雙擲開關(guān)，電流路徑有兩條.

本題中方法一和方法二的動(dòng)靜觸點(diǎn)屬于第二種，電流路徑有兩條.而且提供的電源是火線和零線，因此還要注意安全用電的原則：動(dòng)觸點(diǎn)的接線柱和火線相連接.接下來(lái)判斷兩個(gè)靜觸點(diǎn)和紅燈、綠燈的連接情況.

方法一的題目信息為：溫度低時(shí)綠燈亮，溫度高時(shí)紅燈亮；熱敏電阻Rx的阻值隨溫度的升高而增大.溫度低時(shí)熱敏電阻Rx小，控制電路中電流大，電磁繼電器吸引銜鐵，動(dòng)觸點(diǎn)和下側(cè)的靜觸點(diǎn)接觸.因此下側(cè)的靜觸點(diǎn)和綠燈相連接，再連接到零線.上側(cè)的靜觸點(diǎn)和紅燈相連接，再連接到零線.

方法二的題目信息為：溫度低時(shí)綠燈亮，溫度高時(shí)紅燈亮；熱敏電阻Rx的阻值隨溫度的升高而減小.溫度低熱敏電阻Rx大，控制電路中電流小，電磁繼電器不吸引銜鐵，動(dòng)觸點(diǎn)和上側(cè)的靜觸點(diǎn)接觸.因此上側(cè)的靜觸點(diǎn)和綠燈相連接，再連接到零線；下側(cè)的靜觸點(diǎn)和紅燈相連接，再連接到零線.

3電路計(jì)算

電路計(jì)算部分一般只要根據(jù)特殊值代入計(jì)算即可，往往難度不是太大.方法一中的特殊值：線圈為0.2A，電源電壓為12V，可以計(jì)算出總電阻是60Ω.根據(jù)圖像，溫度為500℃時(shí)對(duì)應(yīng)的熱敏電阻Rx是25Ω，可以算出定值電阻R0是35Ω.當(dāng)電壓表示數(shù)為3.6V時(shí)，定值電阻R0兩端電壓為8.4V，可用分壓原理得到熱敏電阻Rx是15Ω.根據(jù)圖像，當(dāng)熱敏電阻Rx是15Ω時(shí)對(duì)應(yīng)的熱液溫度為320℃.

方法二中的特殊值：線圈為0.2A，電源電壓為12V，可以計(jì)算出總電阻是60Ω.根據(jù)圖像，溫度為500℃時(shí)對(duì)應(yīng)的熱敏電阻Rx是8Ω，可以算出定值電阻R0=52Ω.當(dāng)電壓表示數(shù)為9.6V時(shí)，熱敏電阻Rx兩端電壓為2.4V，可用分壓原理得到熱敏電阻Rx=13Ω.根據(jù)圖像，當(dāng)熱敏電阻Rx=13Ω時(shí)對(duì)應(yīng)的熱液溫度為320℃.