電學(xué)典型錯(cuò)解分析

畢景濤

電學(xué)知識是整個(gè)初中物理的重點(diǎn)和中考必考內(nèi)容之一,電學(xué)部分學(xué)習(xí)得如何,直接關(guān)系到物理中考的成敗。電學(xué)部分的學(xué)習(xí)包括概念的理解、規(guī)律的把握等,如果基礎(chǔ)不扎實(shí),在求解電學(xué)習(xí)題時(shí),就會出現(xiàn)一些錯(cuò)誤。以下五種錯(cuò)誤非常典型。

一、概念不清

例 將標(biāo)有“220 V 100 W”的A燈和“220 V 60 W”的B燈串聯(lián)后接到220 V的電路中,則關(guān)于兩燈亮暗的下列判斷正確的是()

①A燈比B燈亮

②B燈比A燈亮

③A、B兩燈亮度相同

④條件不足,無法判斷

錯(cuò)解 因A燈的功率比B燈的大,所以A燈亮。故選①。

解析 出現(xiàn)的錯(cuò)誤的原因在于:第一,對燈泡的亮暗由什么因素決定不清楚。第二,對額定功率和實(shí)際功率的物理含義不清楚。

正確的分析過程為:燈的亮與暗取決于實(shí)際消耗功率的大小,A、B兩燈串聯(lián)接入電路,電流強(qiáng)度相同。由P=I2R可知,兩燈實(shí)際功率的大小取決于燈泡的電阻。通過題目中的已知條件可求得B燈的電阻大,故B燈的實(shí)際功率大,選項(xiàng)②正確。

二、規(guī)律不清

例 有若干個(gè)電阻并聯(lián),設(shè)并聯(lián)后的總電阻為R;如果將這些并聯(lián)電阻中的某一個(gè)拆除,設(shè)新的電路并聯(lián)總電阻為R′。則R與R′的大小關(guān)系為()

①R>R′ ②R

③R=R′ ④R與R′的關(guān)系無法確定

錯(cuò)解 拆除一個(gè)電阻后,因并聯(lián)電阻的個(gè)數(shù)減少了,所以總電阻減小。故選①。

解析 本題解答錯(cuò)誤的原因在于考生對電阻串并聯(lián)的規(guī)律不清,主觀臆斷為電阻個(gè)數(shù)越多,并聯(lián)阻值就越大。實(shí)際正好相反,正確選項(xiàng)為②。

三、公式適用范圍、條件不清

例 一電動機(jī)的內(nèi)阻為1 Ω,工作時(shí)流過電動機(jī)的電流強(qiáng)度為15 A,電動機(jī)的工作電壓為380 V。試求電動機(jī)工作時(shí),電動機(jī)線圈每分鐘產(chǎn)生的電熱為多少焦耳。

錯(cuò)解 Q=UIt=380 V×15 A×60 s=342 000 J

解析 Q=UIt是計(jì)算電功的公式,只有在電流做功全部轉(zhuǎn)化為熱能的電路中,電熱才可以用上面的公式進(jìn)行求解。

本題中,電流通過電動機(jī)做的功沒有全部轉(zhuǎn)化為電能,有一部分轉(zhuǎn)化為電動機(jī)的機(jī)械能。因此,本題求電熱不能套用電功公式,而必須由焦耳定律求解。即Q=I2Rt=(15 A)2×1 Ω×60 s=13 500 J。

四、電路連接關(guān)系不清

例 如圖1所示,電源電壓U=12 V,R=4 Ω,R=R=2 Ω,試確定S、S都閉合時(shí)電壓表的讀數(shù)。

錯(cuò)解 S、S都閉合時(shí),電壓表測的是R、R串聯(lián)后兩端的電壓。三個(gè)電阻為串聯(lián)關(guān)系,由部分電路歐姆定律有

I===1.5 A

所以電壓表示數(shù)

U′=I(R+R)=1.5 A×(4 Ω+2 Ω)=9 V

解析 本題的解答錯(cuò)誤在于對S、S都閉合后電路連接關(guān)系的判斷上。S、S都閉合時(shí)R被短路不工作,電壓表測的是R的工作電壓。電路連接關(guān)系為R、R串聯(lián)。正確解答如下:

I===2 A

電壓表示數(shù)

U′=IR=2 A×4 Ω=8 V

五、電路工作狀態(tài)不清

例 如圖2所示,電阻R=R=6 Ω,L為“6V 6W”的小燈泡,電源電壓36 V。試求開關(guān)閉合一段時(shí)間后,R上消耗的電功率。

錯(cuò)解 設(shè)R與燈L并聯(lián)后總電阻為R′,并聯(lián)后電壓為U′。則

R===6 Ω

R′===3 Ω

又=,U′+U=36 V

所以U′=12 V

因此P===24 W

解析 本題解答錯(cuò)誤的根源在于沒有詳細(xì)分析電路中小燈泡的工作狀態(tài)。由錯(cuò)解可見,燈泡L兩端的實(shí)際電壓為12 V,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其額定電壓6 V,因此開關(guān)閉合后燈L將被燒壞。燈L燒壞后,電路中R和R的工作狀態(tài)相應(yīng)地發(fā)生了變化。正確解答如下(分析判斷過程略):

因R=R,所以R上的實(shí)際電壓為18 V。

故P===54 W。

在圖3所示的電路中,電源電壓為15 V且不變,滑動變阻器R2上標(biāo)有“20 Ω 2 A”字樣。閉合開關(guān)S后,電流表的示數(shù)為0.2 A,電壓表的示數(shù)為2 V。求:

(1)滑動變阻器R2連入電路的阻值。

(2)電阻R1消耗的電功率P1。

(3)現(xiàn)有阻值為15 Ω和24 Ω的兩個(gè)電阻,請從中選擇一個(gè)來替換電阻R1。要求:在移動變阻器滑片P的過程中,使電流表和電壓表的示數(shù)分別能達(dá)到某個(gè)量程的最大值,且電路能正常工作。

①應(yīng)選擇的電阻阻值為_________________Ω。

②滿足上述要求時(shí),變阻器R2連入電路的阻值范圍是_______________________________________。