例谈高考电路问题的解决方法

丁宏伟

(江苏省高淳高级中学,江苏　南京　211300)



例谈高考电路问题的解决方法

丁宏伟

(江苏省高淳高级中学,江苏南京211300)

摘要：本文对2015年全国各地高考物理卷中电路试题进行了分析、归类,以总结解决这类问题的线索和方法.

关键词：高考物理；电路问题；解决方法

2015年全国各地高考物理卷中电路试题很好地考查了学生的理解能力、推理能力和分析综合能力,具有较强的选拔和甄别功能.通过对这几道题目的解析及点评,希望对读者有所帮助.

1电表的改装及工作原理

图1

A． 将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.04A

B． 将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.02A

C． 将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.06A

D． 将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.01A

点评:在解决电表改装问题时应抓住一点,就是当电流表满偏时,其改装后的电表示数为最大值.

图2

例2(2015年上海):如图2是一个多用表欧姆档内部电路示意图.电流表满偏电流0.5mA、内阻10Ω;电池电动势1.5V、内阻1Ω;变阻器R0阻值0～5000Ω.

(1) 该欧姆表的刻度值是按电池电动势为1.5V刻度的,当电池的电动势下降到1.45V、内阻增大到4Ω时仍可调零.调零后R0阻值将变___________(选填“大”或“小”);若测得某电阻阻值为300Ω,则这个电阻的真实值是___________Ω.

(2) 若该欧姆表换了一个电动势为1.5V,内阻为10Ω的电池,调零后测量某电阻的阻值,其测量结果___________(选填“偏大”、“偏小”或“准确”).

解析:这题也是涉及电表改装问题,解决问题的关键还是搞清其内部原理.

(2) 由(1)计算可知欧姆表内的电池电动势变化会影响测量的准确性,电池内阻变化不会影响测量的准确性,所以测量结果准确.

点评:这是关于欧姆表工作原理的题目,本身并没有多少新意,因为在平时的学习中也会遇到关于欧姆表中旧电池对测量结果的影响问题,而此题妙就妙在把平时的问题给具体量化了,它既考查了闭合电路欧姆定律和欧姆表工作原理,又能够很好地考查了学生在学习物理时是否只是机械记忆，是否真正理解和掌握.

2“另类”电源问题

在平时的学习中我们往往关注到的电源只是干电池或蓄电池,而没有留意其他的电源.在生活实际中还有其他“另类”电源,比如电流源、电压源.电流源和电压源是电路分析抽象出来的物理模型.理想电流源输出的电流恒定不变,不随负载阻值变化，其端电压由负载电阻来决定.而理想电压源输出电压恒定,输出电流随负载而变化.

例3(2015年山东):如图3所示的电路图中,恒流源可作为电路提供恒定电流I0,R为定值电阻,电流表、电压表均可视为理想电表.某同学利用该电路研究滑动变阻器RL消耗的电功率.改变RL的阻值,记录多组电流、电压的数值,得到如图4所示的U-I关系图线.

图3

图4

回答下列问题:

(1) 滑动触头向下滑动时,电压表示数将(填“增大”或“减小”).

(2)I0=A．

(3)RL消耗的最大功率W(保留一位有效数字).

解析:(1) 滑动头向下移动时,RL阻值减小,则总电阻减小,电压变小,则电压表读数变小.

(3)RL消耗的功率为P=IU=20I-20I2.当I=0.5A时,功率的最大值为Pm=5W．

拓展1:如图5所示电路中的电表均为理想电表,电源为恒流源,即不管外电路的电阻如何变化,它都能够提供持续的定值电流.当滑动变阻器的滑动触头向上滑动时,电压表的读数变化量与电流表的读数变化量之比的绝对值是().

图5

A．R0B．R1C．R2D．不能确定

拓展2:如图6所示电路中的电表均为理想电表,电源为恒压源,即不管外电路的电阻如何变化,它都能够提供持续的稳定电压.当滑动变阻器的滑动触头向上滑动时,电压表的读数变化量大小为ΔU,电流表的读数变化量大小为ΔI,下列说法正确的是().

图6

A. 电压表示数变大

B. 电流表示数变大

3电路工作状态问题

例4(2015年福建):某学习小组探究一小电珠在不同电压下的电功率大小,实验器材如图7甲所示,现已完成部分导线的连接.

图7

(1) 实验要求滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中,电流表的示数从零开始逐渐增大,请按此要求用笔画线代替导线在图甲实物接线图中完成余下导线的连接;

(2) 某次测量,电流表指针偏转如图7乙所示,则电流表的示数为___________A;

(3) 该小组描绘出的伏安特性曲线如图7丙所示,根据图线判断,将___________只相同的小电珠并联后,直接与电动势为3V、内阻为1Ω的电源组成闭合回路,可使小电珠的总功率最大,其总功率的值约为___________W(保留两位小数).

解析:(1) 图略.

(2) 0.44.

点评:在解决此类问题时关键是要分析出电路的实际工作状态.分析时应从串、并联电路的特点和闭合电路欧姆定律入手来找出工作状态.

纵观2015年高考电学试题,我们发现有两个特点：

(1) 求稳.所有电学试题中没有偏题、怪题,题型常规,在平时的学习中都是遇见过的,难度不大,学生容易上手.

(2) 求新.所有电学试题在设问上都有所创新,有的是考查的视角发生变化,有的是提供的情境发生变化(恒流源和恒压源),这就要求学生能迅速适应这种变化,能够找出题目变化的核心问题,理清思路,找出不变的量与变化的量,得出问题的切入点和突破口,从而快速解决问题.