例析电路中电表相关常见题型问题

王锡龙

(甘肃省景泰县红水初级中学,甘肃 白银 730400)

1 电表判断问题

电表判断问题一般以填空或画图题形式对同学们进行考查,可运用直接法或去表法对问题进行分析并作出解答.直接法主要根据电压表必须并联,电流表必须串联解题;去表法则将未知电表去除,此处电路断开,若电路出现障碍则说明为电流表,若电路正常说明对应的电表为电压表.具体解题思路如下例题所示.

例1 如图1所示,电源电压保持不变,开关S断开后L1、L2都能正常发光,甲、乙两个电表的示数之比是5∶4,由此判断甲电表是____(选填“电流表”或“电压表”),灯L1与灯L2的电功率之比为____.

图1

分析利用去表法解答问题,断开开关S后将甲、乙两表看做导线,分析灯L1、L2是否正常工作,若L1、L2均能够正常工作,说明两表均为电流表,若不能正常工作,说明至少有一个表不为电流表.其次根据电功率公式P=UI分析电灯L1、L2的功率之比.

解析由电路图可知,开关S断开后,若甲、乙都为电压表,则会造成电路断路,两灯泡均不发光,不符合题意,则甲、乙都为电流表;利用去表法进行分析,若去掉两表,电路断路,两灯泡均不能正常发光,说明一定不是电压表.

此时L1、L2并联连接,电流表甲测干路电流,电流表乙测L2的电流,因为甲、乙两个电表的示数之比是5∶4,所以通过L1、L2的电流之比为

因为并联电路支路两端电压相同,所以两灯泡电功率之比为

变式如图2所示,开关S闭合时,两灯正常发光,下列说法正确的是( ).

图2

A.①②均为电压表

B.①为电压表,②为电流表

C.①②均为电流表

D.①为电流表,②为电压表

分析利用去表法对问题作出解答,若同时去除两只电表,发现闭合开关后赖该等均不能发光,说明两表中肯定有一个电流表.接着可以假设其中一个表为电流表,另一个表为电压表进行分析.

解析开关S闭合时,两灯正常发光,若②为电流表,则电源会被短路,两灯无法正常发光,故②为电压表;若①为电压表,则灯L1、L2会被断路,两灯无法正常发光,故①为电流表,测量干路电流,正确答案为D.

2 电表使用问题

对电表的使用通常会以读数、接线、故障修正等不同方式,考查同学们对电压表、电流表的熟悉程度和掌握情况.这类问题常以选择填空形式出现,常常需要根据电表的使用规则解答问题.

例2 小明用伏安法测量某电阻R的阻值时,错将电流表和电压表的位置调换了,闭合开关后,可能会出现的情况有( ).

A.两表指针均几乎不动

B.两表针织均有明显偏转

C.电压表指针有明显偏转,电流表几乎不动

D.电流表指针有明显偏转,电压表几乎不动

分析结合电流的流向以及电压表、电流表的使用特点,分析调换位置后的电路图中的电表是否正常,根据电压表电阻很大的特点,分析得到对应正确选项.

解析用伏安法测量某电阻R的阻值,将电压表和电流表位置接反,闭合开关,电压表串联接入电路,此时电压表测量电源总电压,有明显偏转,由于电压表电阻很大,电路中电流很小,故电流表的指针几乎不动.排除ABD,正确答案为选项C.

变式如图3所示的电路图,开关S接到a时,电压表示数为9 V,开关S接到b时,电压表示数为4 V,下列说法正确的是( ).

图3

A.电源电压为13 V

B.灯L1两端的电压为4 V

C.灯L2两端的电压为4 V

D.灯L1和L2的总电压为4 V

分析分别对开关连接a、b两种情况作出分析,明确电压表在两个不同电路中测量的电压,依次和选项进行对照,符合推理得到的电压数则说明选项正确,综合得到正确选项即可.

解析由图3可知,当开关S接到a时,两灯泡串联,电压表测电源总电压,则电源电压U=9 V,即灯L1和L2的总电压为9 V;当开关S接到b时,两灯泡仍串联,电压表测L2两端电压,则U2=4 V;由于串联电路总电压等于各部分电路的两端电压之和,所以灯L1两端的电压为U1=U-U2=9 V-4 V=5 V.故本题正确答案为选项C.

对电路中已知的电表分析问题,应根据电路的串并联关系及规律,明确电流表测量所在支路或干路中的电流,电压表测量对应与之并联电路部分的电压,从而对问题作出解答.

电表的正确使用是初中物理电学问题的基础,上述例题总结了电表的判断和电表的使用两大题型考查特点和解题思路,以引导学生学会分析判别电表,熟练掌握和解答电表相关问题.