構(gòu)建電路模式破解電學(xué)難題

□劉長斌

構(gòu)建電路模式破解電學(xué)難題

□劉長斌

“伏安法測量電阻”是初中電學(xué)部分最重要的實(shí)驗(yàn)之一，實(shí)驗(yàn)電路如圖1所示.根據(jù)歐姆定律及串聯(lián)電路的特點(diǎn)可以判定：當(dāng)滑片P在移動(dòng)時(shí)，兩種電表的示數(shù)變化趨勢(shì)相同，且當(dāng)一只電表的示數(shù)達(dá)到某一最大（或最?。┲禃r(shí)，另一只電表的示數(shù)也相應(yīng)達(dá)到某一最大（或最?。┲?若將圖1中的電壓表改測滑動(dòng)變阻器兩端的電壓（如圖2所示），則兩種電表的示數(shù)變化趨勢(shì)相反.

圖1

圖2

縱觀近幾年全國各省市中考物理試題會(huì)發(fā)現(xiàn)，上述兩電路出現(xiàn)的頻率很高，有些題目讓考生感到無從下手.為了解決這一問題，我們可以從大家熟悉的電路中構(gòu)建出兩種電路模式，將圖1、圖2分別構(gòu)建為電路模式A和B.同學(xué)們?cè)诶斫饽Ｊ紸、B中各電表示數(shù)變化規(guī)律的同時(shí)并對(duì)規(guī)律加以記憶，解題時(shí)能充分挖掘電路模式，可使解題速度與正確率得到很大的提高.

例1如圖3所示，電源電壓保持不變，將變阻器的滑片P向右滑動(dòng)時(shí)，則下列說法中正確的是（）.

圖3

A.V1示數(shù)增大，V2示數(shù)減小，A示數(shù)減小

B.V1與V2示數(shù)不變，A示數(shù)不變

C.V1示數(shù)減小，V2示數(shù)增大，A示數(shù)減小

D.V1示數(shù)減小，V2示數(shù)減小，A示數(shù)減大

解析：圖3是定值電阻R1與滑動(dòng)變阻器R2串聯(lián)，V1、V2兩表分別測R1與R2兩端的電壓，判定此電路為電路模式A、B的疊加，即V1與A表示數(shù)變化趨勢(shì)相同，V2與A表示數(shù)變化趨勢(shì)相反，所以當(dāng)滑片P向右端滑動(dòng)時(shí)，R2阻值變大，A示數(shù)變小，V1示數(shù)變小，V2示數(shù)變大，故此題答案選C.

例2如圖4所示電源電壓保持不變，當(dāng)滑片P在某兩處（不在兩端）之間滑動(dòng)時(shí)，電壓表示數(shù)變化范圍是1～6V，電流表的示數(shù)變化范圍是0.5～1A，則電源電壓U總=_________，R1=_________.

圖4

解析：判定此電路為模式B，V與A兩表的示數(shù)變化情況相反，即電壓表示數(shù)為最小值1V時(shí)，對(duì)應(yīng)著電流表示數(shù)的最大值1A；電壓表示數(shù)為最大值6V時(shí)，對(duì)應(yīng)著電流表示數(shù)的最小值0.5A.則有：

將（1）（2）組成方程組解得：

U總=11V，R1=10Ω.

例3如圖5所示，標(biāo)有“3V 4.5W”的燈泡RL與最大阻值為50Ω的滑動(dòng)變阻器R1、電流表串聯(lián)在電路中，電壓表并聯(lián)在R1兩端，電源電壓為16V.若電流表的量程為0～3A，電壓表的量程為0～15V.為不損壞電表和電路元件，變阻器R1接入電路的阻值應(yīng)在什么范圍內(nèi)變化？

圖5

解析：判定此電路為模式B，即兩表示數(shù)的變化情況相反.當(dāng)R1阻值最小時(shí)，A表示數(shù)最大，最大值為

（此時(shí)I總不能取最大量程值3A）

當(dāng)R1阻值最大時(shí)，A表示數(shù)最小，V表示數(shù)最大，即U1=15V，

所以R1的阻值應(yīng)在8.7～30Ω之間變化.