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,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,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,以總結解決這類問題的線索和方法.

關鍵詞：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抓住一點,就是當電流表滿偏時,其改裝后的電表示數為最大值.

圖2

例2(2015年上海):如圖2是一個多用表歐姆檔內部電路示意圖.電流表滿偏電流0.5mA、內阻10Ω;電池電動勢1.5V、內阻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、內阻增大到4Ω時仍可調零.調零后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,內阻為10Ω的電池,調零后測量某電阻的阻值,其測量結果___________(選填“偏大”、“偏小”或“準確”).

解析:這題也是涉及電表改裝問題,解決問題的關鍵還是搞清其內部原理.

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

點評:這是關于歐姆表工作原理的題目,本身并沒有多少新意,因為在平時的學習中也會遇到關于歐姆表中舊電池對測量結果的影響問題,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生在學習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

在平時的學習中我們往往關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、電壓的數值,得到如圖4所示的U-I關系圖線.

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,電壓表的讀數變化量與電流表的讀數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,電壓表的讀數變化量大小為ΔU,電流表的讀數變化量大小為ΔI,下列說法正確的是().

圖6

A. 電壓表示數變大

B. 電流表示數變大

3電路工作狀態(tài)問題

例4(2015年福建):某學習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,現已完成部分導線的連接.

圖7

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

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

(3) 該小組描繪出的伏安特性曲線如圖7丙所示,根據圖線判斷,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).

解析:(1) 圖略.

(2) 0.44.

點評:在解決此類問題時關鍵是要分析出電路的實際工作狀態(tài).分析時應從串、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年高考電學試題,我們發(fā)現有兩個特點：

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

(2) 求新.所有電學試題在設問上都有所創(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),這就要求學生能迅速適應這種變化,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.