丁宏偉

(江蘇省高淳高級中學(xué),江蘇　南京　211300)

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例談高考電路問題的解決方法

丁宏偉

(江蘇省高淳高級中學(xué),江蘇南京211300)

摘要：本文對2015年全國各地高考物理卷中電路試題進行了分析、歸類,以總結(jié)解決這類問題的線索和方法.

關(guān)鍵詞：高考物理；電路問題；解決方法

2015年全國各地高考物理卷中電路試題很好地考查了學(xué)生的理解能力、推理能力和分析綜合能力,具有較強的選拔和甄別功能.通過對這幾道題目的解析及點評,希望對讀者有所幫助.

1電表的改裝及工作原理

圖1

A． 將接線柱1、2接入電路時,每一小格表示0.04A

B． 將接線柱1、2接入電路時,每一小格表示0.02A

C． 將接線柱1、3接入電路時,每一小格表示0.06A

D． 將接線柱1、3接入電路時,每一小格表示0.01A

點評:在解決電表改裝問題時應(yīng)抓住一點,就是當電流表滿偏時,其改裝后的電表示數(shù)為最大值.

圖2

例2(2015年上海):如圖2是一個多用表歐姆檔內(nèi)部電路示意圖.電流表滿偏電流0.5mA、內(nèi)阻10Ω;電池電動勢1.5V、內(nèi)阻1Ω;變阻器R0阻值0～5000Ω.

(1) 該歐姆表的刻度值是按電池電動勢為1.5V刻度的,當電池的電動勢下降到1.45V、內(nèi)阻增大到4Ω時仍可調(diào)零.調(diào)零后R0阻值將變___________(選填“大”或“小”);若測得某電阻阻值為300Ω,則這個電阻的真實值是___________Ω.

(2) 若該歐姆表換了一個電動勢為1.5V,內(nèi)阻為10Ω的電池,調(diào)零后測量某電阻的阻值,其測量結(jié)果___________(選填“偏大”、“偏小”或“準確”).

解析:這題也是涉及電表改裝問題,解決問題的關(guān)鍵還是搞清其內(nèi)部原理.

(2) 由(1)計算可知歐姆表內(nèi)的電池電動勢變化會影響測量的準確性,電池內(nèi)阻變化不會影響測量的準確性,所以測量結(jié)果準確.

點評:這是關(guān)于歐姆表工作原理的題目,本身并沒有多少新意,因為在平時的學(xué)習(xí)中也會遇到關(guān)于歐姆表中舊電池對測量結(jié)果的影響問題,而此題妙就妙在把平時的問題給具體量化了,它既考查了閉合電路歐姆定律和歐姆表工作原理,又能夠很好地考查了學(xué)生在學(xué)習(xí)物理時是否只是機械記憶，是否真正理解和掌握.

2“另類”電源問題

在平時的學(xué)習(xí)中我們往往關(guān)注到的電源只是干電池或蓄電池,而沒有留意其他的電源.在生活實際中還有其他“另類”電源,比如電流源、電壓源.電流源和電壓源是電路分析抽象出來的物理模型.理想電流源輸出的電流恒定不變,不隨負載阻值變化，其端電壓由負載電阻來決定.而理想電壓源輸出電壓恒定,輸出電流隨負載而變化.

例3(2015年山東):如圖3所示的電路圖中,恒流源可作為電路提供恒定電流I0,R為定值電阻,電流表、電壓表均可視為理想電表.某同學(xué)利用該電路研究滑動變阻器RL消耗的電功率.改變RL的阻值,記錄多組電流、電壓的數(shù)值,得到如圖4所示的U-I關(guān)系圖線.

圖3

圖4

回答下列問題:

(1) 滑動觸頭向下滑動時,電壓表示數(shù)將(填“增大”或“減小”).

(2)I0=A．

(3)RL消耗的最大功率W(保留一位有效數(shù)字).

解析:(1) 滑動頭向下移動時,RL阻值減小,則總電阻減小,電壓變小,則電壓表讀數(shù)變小.

(3)RL消耗的功率為P=IU=20I-20I2.當I=0.5A時,功率的最大值為Pm=5W．

拓展1:如圖5所示電路中的電表均為理想電表,電源為恒流源,即不管外電路的電阻如何變化,它都能夠提供持續(xù)的定值電流.當滑動變阻器的滑動觸頭向上滑動時,電壓表的讀數(shù)變化量與電流表的讀數(shù)變化量之比的絕對值是().

圖5

A．R0B．R1C．R2D．不能確定

拓展2:如圖6所示電路中的電表均為理想電表,電源為恒壓源,即不管外電路的電阻如何變化,它都能夠提供持續(xù)的穩(wěn)定電壓.當滑動變阻器的滑動觸頭向上滑動時,電壓表的讀數(shù)變化量大小為ΔU,電流表的讀數(shù)變化量大小為ΔI,下列說法正確的是().

圖6

A. 電壓表示數(shù)變大

B. 電流表示數(shù)變大

3電路工作狀態(tài)問題

例4(2015年福建):某學(xué)習(xí)小組探究一小電珠在不同電壓下的電功率大小,實驗器材如圖7甲所示,現(xiàn)已完成部分導(dǎo)線的連接.

圖7

(1) 實驗要求滑動變阻器的滑片從左到右移動過程中,電流表的示數(shù)從零開始逐漸增大,請按此要求用筆畫線代替導(dǎo)線在圖甲實物接線圖中完成余下導(dǎo)線的連接;

(2) 某次測量,電流表指針偏轉(zhuǎn)如圖7乙所示,則電流表的示數(shù)為___________A;

(3) 該小組描繪出的伏安特性曲線如圖7丙所示,根據(jù)圖線判斷,將___________只相同的小電珠并聯(lián)后,直接與電動勢為3V、內(nèi)阻為1Ω的電源組成閉合回路,可使小電珠的總功率最大,其總功率的值約為___________W(保留兩位小數(shù)).

解析:(1) 圖略.

(2) 0.44.

點評:在解決此類問題時關(guān)鍵是要分析出電路的實際工作狀態(tài).分析時應(yīng)從串、并聯(lián)電路的特點和閉合電路歐姆定律入手來找出工作狀態(tài).

縱觀2015年高考電學(xué)試題,我們發(fā)現(xiàn)有兩個特點：

(1) 求穩(wěn).所有電學(xué)試題中沒有偏題、怪題,題型常規(guī),在平時的學(xué)習(xí)中都是遇見過的,難度不大,學(xué)生容易上手.

(2) 求新.所有電學(xué)試題在設(shè)問上都有所創(chuàng)新,有的是考查的視角發(fā)生變化,有的是提供的情境發(fā)生變化(恒流源和恒壓源),這就要求學(xué)生能迅速適應(yīng)這種變化,能夠找出題目變化的核心問題,理清思路,找出不變的量與變化的量,得出問題的切入點和突破口,從而快速解決問題.