例談高中物理恒定電流解題策略

遼寧省盤錦市遼河油田第一高級中學(xué)(124010) 劉政昂●

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例談高中物理恒定電流解題策略

遼寧省盤錦市遼河油田第一高級中學(xué)(124010)
劉政昂●

高中物理恒定電流這部分知識的學(xué)習(xí)課的重點內(nèi)容，也是考試的重點內(nèi)容，要提高恒定電流的解題效率，就要打牢基礎(chǔ)知識，掌握一定的方法策略，才能正確解題.

高中物理；恒定電流；解題策略

恒定電流作為電學(xué)的基礎(chǔ)知識，在高中物理學(xué)中占有重要地位，要學(xué)好這部分知識，就要以電阻定律、歐姆定律、焦耳定律為核心，展開延伸拓展訓(xùn)練，注重加強解題方法策略的學(xué)習(xí)運用，才能提高學(xué)習(xí)成績.

一、閉合電路的歐姆定律解題策略

利用閉合電路的歐姆定律進行直流電路的解題分析與計算時，需要把握好電壓、電流、電阻、電熱、電動勢內(nèi)阻、電功率這幾個物理量，掌握好電阻定律和歐姆定律的運用方法，搞明白串并聯(lián)電路的特點和規(guī)律，深入理解和準確掌握閉合電路的路端電壓和電源電動勢與內(nèi)阻之間的關(guān)系非常重要，也是解題的關(guān)鍵.

例1 (2014.上海卷)在圖1的閉合電路中，三個電阻R1=R、R2=2R、R3=4R，當(dāng)開關(guān)S2閉合、S1斷開時，電源的輸出功率為P0； 當(dāng)S1閉合、S2斷開時，電源的輸出功率完全確定為P0.求：(1)電源電動勢為多少？(2)當(dāng)S1、 S2兩個開關(guān)都斷開時，電源的總功率為是多少？

解析 (1)當(dāng)開關(guān)S2閉合、S1斷開時，電路中的電流，；當(dāng)開關(guān)S2斷開、S1閉合時，電路中的電流，；因為P0相同，由此可得，可求出r=2R；當(dāng)開關(guān)S1、S2都斷開時，電流，電源總功率P.

二、電功和電功率解題策略

進行電功電功率和電熱方面的解題時，掌握好電阻定律、歐姆定律與焦耳定律這三個定律的運用方法，要搞清楚電功和電熱相互之間的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系.要搞清楚電功率與熱功率之間的關(guān)系.在只有純電阻元件的電路中，電功率才能等于熱功率，如電爐子、電熨斗等；而在非純電阻電路中，在電功率中有一部分轉(zhuǎn)化為了熱功率(內(nèi)能)，如電風(fēng)扇、電機、電解槽等.

例2 一個燈泡上標(biāo)明“220V，60W”字樣，其工作在額定電壓下時，燈絲的電流多少？假如線路上的電壓降到200V時，燈泡的功率是多少？(假定燈絲電阻不隨溫度變化)

解析 從燈泡標(biāo)明的字樣可知燈泡的額定電壓(即正常工作電壓)是 220V，只有在此電壓時，燈泡的功率才是額定功率60W.如果實際電壓滿足220V，燈泡的功率就不是60W，從題目可知燈泡等效成一個阻值不變的電阻.(1)燈泡的電流 =0.27A， 燈泡電阻 .(2)燈泡實際功率.

點評 根據(jù)可知，在用電器電阻R不變時，P∝U2，此時可用來計算，這樣不用再求燈絲電阻.從本題知用電器實際功率，是由加在用電器兩端的實際電壓決定的.

例3 某小型電風(fēng)扇的直流電動機內(nèi)阻一定，當(dāng)電風(fēng)扇加上0．3V電壓后，電動機不轉(zhuǎn)，此時電機電流為0．3A；當(dāng)電動機兩端電壓變?yōu)?V時，電流為0．8A，此時電動機能正常工作，求：電風(fēng)扇的效率是多少？

解析：當(dāng)電壓為0.3V時，電動機不轉(zhuǎn)，說明電動機無機械能輸出，電動機消耗的電能全部變成了內(nèi)能.由于電動機可等效成純電阻，可求出，當(dāng)電壓為2V，電流是0．8A，此時電動機正常工作，產(chǎn)生機械能，此時電動機為非純電阻用電器，消耗的電能是機械能與內(nèi)能之和.變成的熱功率P熱=I2r=0．82×1= 0．64W，總功率P總= IU=0．8×2=1．6W，電動機效率.

點評 要掌握電器正常工作的條件，即用電器兩端的實際電壓、實際電流等于其額定電壓、額定電流，要會靈活選用等效條件，簡化解題過程.

三、物理實驗解題策略

以經(jīng)典恒定電流實驗為基礎(chǔ)，對學(xué)生的進行基本實驗技能和素養(yǎng)進行考核是這類題目的主要目的.進行實驗方面的解題時：重點掌握實驗的基本操作方法，要以教材中的學(xué)生實驗為原型，對實驗器材選擇、步驟方法與實物連接、實驗數(shù)據(jù)讀取與處理進行延伸拓展訓(xùn)練.

例4 (2013上海卷)某一個熱敏電阻的I-U關(guān)系曲線產(chǎn)所示(熱敏電阻是阻值隨溫度而改變的，它對溫度敏感).圖中所示電源電動勢為9V，不計其內(nèi)阻，滑動變阻器的電阻為0-100Ω.

求：(1)要通過實驗得到如圖2所示的I-U 關(guān)系曲線圖，在下圖中，選擇圖3或圖4哪個能更好實現(xiàn)上述要求？說明理由.(2)在圖5中電流表讀數(shù)是70mA，定值電阻R1=250Ω，根據(jù)圖2中I-U曲線，求熱敏電阻兩端的電壓和R2的阻值是多少Ω？

解析 (1)應(yīng)選擇圖3所示的電路進行實驗，因為該電路的電壓可心從0V到所需要的電壓，電壓調(diào)節(jié)范圍較大，而圖4所示電路不能測0V附近實驗數(shù)據(jù).

(2)求R1電流 ,I2=I-I1=70-36=34mA， 從曲線圖上看出當(dāng)I=34mA時，電壓近似為U=5.2V，R2上的電壓U2=9-5.2=3.8V.

點評 解題時注重對數(shù)據(jù)進行分析，加強歸類訓(xùn)練，找出這些電學(xué)實驗的共同點，學(xué)會舉一反三.

總之，提高恒定電流的解題能力，就要解題訓(xùn)練，注重對電學(xué)實驗的操作技能的學(xué)習(xí)，找出解題的規(guī)律，才能提高學(xué)習(xí)質(zhì)量.

[1]謝占凱.新課標(biāo)下高考物理試題分析[J].云南師范大學(xué).2014 (03)

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