初中電學(xué)“陷阱題”淺析

岳鵬程

(四川省南江縣下兩中學(xué) 四川 巴中 636648)

近年各地中考試題經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些電學(xué)“陷阱題”，此類題目考查的知識(shí)難度雖不大，但由于題目提供的信息中往往暗藏“陷阱”以及學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)掌握不牢或粗心大意，便會(huì)誤入這些“陷阱”，造成解題的失誤.因此,在平時(shí)的習(xí)題教學(xué)中有意識(shí)設(shè)置各種題型、不同層次、不同深度的“陷阱題”，讓學(xué)生經(jīng)歷陷入“陷阱”——沖出“陷阱”的過程，使學(xué)生“吃一塹長(zhǎng)一智”，這樣既掌握了擺脫“陷阱”的方法，又完善了認(rèn)知結(jié)構(gòu)，深化了認(rèn)知過程.下面就初中電學(xué)中幾種“陷阱題”作簡(jiǎn)要剖析.

1 利用定勢(shì)思維設(shè)置“陷阱”

學(xué)生在解題時(shí)要深刻理解好每一個(gè)物理概念和物理規(guī)律.命題者往往故意利用定勢(shì)思維精心設(shè)置m1與m2的速度或m的徑向速度則為“陷阱”，如果學(xué)生對(duì)題目中相關(guān)的物理概念、規(guī)律理解不透徹，就無法排除干擾，從而掉入“陷阱”.

【例1】某型號(hào)電吹風(fēng)，電動(dòng)機(jī)和電熱絲串聯(lián).電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)風(fēng)葉轉(zhuǎn)動(dòng)，電熱絲給空氣加熱，得到熱風(fēng)，電動(dòng)機(jī)線圈電阻為R1，電熱絲電阻為R2.將電吹風(fēng)接入電壓為U的電源后，通過的電流為I，消耗的電功率為P，同學(xué)們得到了4個(gè)關(guān)系式.下列選項(xiàng)中，關(guān)系式均正確的是( )

①UI>P②P=I2(R1+R2)

③UI=P④P>I2(R1+R2)

A.①② B.②③

C.①④ D.③④

錯(cuò)解：在計(jì)算電功率的公式中，總功率用P=UI來計(jì)算，發(fā)熱的功率用P=I2R2來計(jì)算，如果是計(jì)算純電阻的功率，這兩個(gè)公式的計(jì)算結(jié)果是一樣的，誤選B.但對(duì)于電動(dòng)機(jī)等非純電阻，第一個(gè)計(jì)算的是總功率，第二個(gè)只是計(jì)算發(fā)熱的功率，這兩個(gè)的計(jì)算結(jié)果是不一樣的.

解析：電吹風(fēng)消耗的電功率P是總功率，總功率的大小應(yīng)該用P=UI來計(jì)算，所以總功率P=UI，故①錯(cuò)誤，③正確；由題意知，該電吹風(fēng)中電動(dòng)機(jī)和電熱絲串聯(lián)，電路中電流為I，電吹風(fēng)中發(fā)熱的功率要用P熱=I2R2來計(jì)算，所以總的發(fā)熱功率為P總熱=I2(R1+R2)，因?yàn)殡姶碉L(fēng)工作時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和內(nèi)能，所以，吹風(fēng)機(jī)的總功率要大于發(fā)熱部分的功率，即P>I2(R1+R2)，故②錯(cuò)誤，④正確.

點(diǎn)評(píng)：本題利用概念、公式的限制設(shè)置“陷阱”這類陷阱主要是針對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中對(duì)概念、公式的限制、適用條件不清，因而亂套公式設(shè)置的.

2 利用題目條件改變?cè)O(shè)置“陷阱”

要求學(xué)生在讀題時(shí)，注意分析題目前后條件是否發(fā)生變化，不同小題之間的條件是否發(fā)生變化.如果發(fā)生變化，可能就是“陷阱”，因?yàn)闂l件變化了，某些物理量可能發(fā)生變化，解題的思路和方法可能就要隨之改變或不變，否則就掉入“陷阱”.

【例2】養(yǎng)生壺是一種用于養(yǎng)生保健的烹飲容器，采用新型電加熱材料，通電后產(chǎn)生熱量把壺內(nèi)的水加熱.圖1是某款養(yǎng)生壺及其銘牌，求：

(1)養(yǎng)生壺正常工作時(shí)的電阻；

(2)若正常工作時(shí)，養(yǎng)生壺加熱效率為91%，將1 kg水從20 ℃加熱到85 ℃需要多長(zhǎng)時(shí)間；c=4.2×103J/(kg· ℃).

(3)用電高峰期，家中只有液晶電視機(jī)和養(yǎng)生壺工作時(shí)，養(yǎng)生壺將1 kg水從20 ℃加熱到85 ℃，實(shí)際用時(shí)363 s，通過電能表測(cè)得此過程共耗電量為3.726×105J，此時(shí)養(yǎng)生壺兩端的電壓和通過液晶電視機(jī)的電流多大.(設(shè)養(yǎng)生壺的電阻和加熱效率不變)

圖1 例2題圖

錯(cuò)解:(3)在用電高峰，養(yǎng)生壺的實(shí)際電功率

電養(yǎng)生壺的實(shí)際電功率為826 W，液晶電視機(jī)的實(shí)際電功率

P=P總實(shí)-P實(shí)=1 026 W-826 W=200 W

實(shí)際電流

解析:(1)由

P=UI

和

得

養(yǎng)生壺正常工作時(shí)的電阻

(2)水吸收的熱量

Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg· ℃)×1 kg×

(85-20) ℃=2.73×105J

養(yǎng)生壺做的總功

養(yǎng)生壺工作時(shí)間

(3)在用電高峰，養(yǎng)生壺的實(shí)際電功率

實(shí)際電壓為

電路實(shí)際總電功率

電養(yǎng)生壺的實(shí)際電功率826 W，液晶電視機(jī)的實(shí)際電功率

P=P總實(shí)-P實(shí)=1 026 W-826 W=200 W

實(shí)際電流

點(diǎn)評(píng):本題利用銘牌信息設(shè)置“陷阱”，此類題目中銘牌提供的信息較多，必需弄清它們的含義，而有的參數(shù)對(duì)解題具有干擾作用，必需認(rèn)真識(shí)別.

3 利用隱含條件設(shè)置“陷阱”

題目中的已知條件和限定條件呈現(xiàn)方式多種多樣，有的用圖像、圖形呈現(xiàn)；有的用數(shù)據(jù)呈現(xiàn)；有的用文字呈現(xiàn).解題時(shí)要細(xì)心審題，充分挖掘題目中的條件，特別是隱含的條件，才能做出正確的解答.否則就會(huì)掉入出題者利用隱含條件設(shè)置的“陷阱”.

【例3】如圖2所示，電源電壓12 V保持不變，小燈泡L的規(guī)格為“6 V,3 W”，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為12 Ω，電流表的量程為0～3 A.當(dāng)開關(guān)S1,S2都斷開時(shí)，小燈泡L恰能正常發(fā)光，R1的阻值為______Ω，當(dāng)開關(guān)S1,S2都閉合時(shí)，要保證電路各元件安全，整個(gè)電路電功率的變化范圍是______W.

圖2 例3題圖

錯(cuò)解:當(dāng)開關(guān)S1,S2都閉合時(shí)，L短路，R1,R2并聯(lián)，電流表的量程為0～3 A.所以，電路中的最大電流為3 A，因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，所以，整個(gè)電路的最大電功率

P大=UI大=12 V×3 A=36 W

電路消耗的最小總功率

P小=UI小=12 V×0 A=0 W

解析:(1)當(dāng)S1,S2都斷開時(shí)，R1與L串聯(lián)，燈正常發(fā)光時(shí)的電壓UL=6 V，功率PL=3 W，因串聯(lián)電路中各處的電流相等，所以，由P=UI可得，電路中的電流

因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，R1兩端的電壓

U1=U-UL=6 V

(2)當(dāng)S1,S2均閉合時(shí)，L短路，R1,R2并聯(lián)，電流表測(cè)量的是干路中的電流，因電流表的量程為0～3 A，所以，電路中的最大電流為3 A，因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，所以，整個(gè)電路的最大電功率

P大=UI大=12 V×3 A=36 W

當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻最大時(shí)，電路的總電阻最大，電路的總功率最小，因并聯(lián)電路中總電阻的倒數(shù)等于各分電阻的倒數(shù)之和，所以，電路中的總電阻

電路消耗的最小總功率

所以，整個(gè)電路電功率的變化范圍是24～36 W.

點(diǎn)評(píng):本題利用電表量程的限制性設(shè)置“陷阱”，此類題目在求電路中的最大或最小電流時(shí)，在考慮滑動(dòng)變阻器可以改變電流時(shí)，往往容易忽略電表量程的限制性對(duì)電流的影響.

4 利用視角效果設(shè)置“陷阱”

有些圖形看起來很相似，但是平時(shí)就要細(xì)心地找出它們的不同點(diǎn)，有些相似圖形還存在著本質(zhì)的不同，找出了不同點(diǎn)，識(shí)別了這些圖形，也就可以跳出出題者利用視角效果設(shè)下的“陷阱”.

【例4】電磁炮是一種先進(jìn)的動(dòng)能殺傷武器，它是利用磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體作用的原理，對(duì)金屬炮彈進(jìn)行加速，具有速度快、命中率高等特點(diǎn).圖3中與此工作原理相同的是( )

圖3 例4題圖

錯(cuò)解:A.

解析:A和D兩個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置很相似，一個(gè)是用來研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的，一個(gè)是用來研究磁場(chǎng)對(duì)電流的作用.如果從實(shí)驗(yàn)過程來看，它們還是有本質(zhì)的區(qū)別，磁場(chǎng)對(duì)電流作用的實(shí)驗(yàn)裝置中必須有電源，在電路中產(chǎn)生電流，然后,才會(huì)出現(xiàn)磁場(chǎng)對(duì)電流作用的現(xiàn)象.選項(xiàng)A電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置中沒有電源，故選D.

5 利用“負(fù)遷移”設(shè)置“陷阱”

某些“經(jīng)驗(yàn)”會(huì)引起學(xué)習(xí)過程中的“負(fù)遷移”，干擾對(duì)物理概念和規(guī)律的正確理解和掌握，要排除這種干擾，必須養(yǎng)成良好的思維品質(zhì)，克服思維定勢(shì)，不能想當(dāng)然得出結(jié)論，否則就會(huì)掉入出題者利用“思維定勢(shì)”設(shè)置的“陷阱”.

【例5】如圖4所示的電路中，電源電壓保持不變，R為定值電阻，當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，標(biāo)有“8 V,8 W”的小燈泡L恰好正常發(fā)光；若保持定值電阻R不變，將L換成另一只標(biāo)有“8 V,4 W”的小燈泡，閉合開關(guān)后，小燈泡工作時(shí)消耗的實(shí)際功率( )

A. 大于4 W

B. 等于4 W

C. 小于4 W

D. 無法確定

圖4 例5題圖

錯(cuò)解:由于“8 V,8 W”的燈泡L與電阻R串聯(lián)時(shí)，在電路中恰好正常發(fā)光，燈泡兩端的電壓為8 V，所以當(dāng)“8 V,8 W”的燈泡替換為“8 V,4 W”的燈泡L后，則燈泡兩端的電壓正好等于其額定電壓，正常發(fā)光，它的實(shí)際功率等于額定功率4 W，選B.

點(diǎn)評(píng):本題利用“誤導(dǎo)”設(shè)置“陷阱”，此類題目的陷阱是命題者根據(jù)學(xué)生平常容易出現(xiàn)的模糊或錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，以此進(jìn)行偏軌誘導(dǎo)，以考查學(xué)生對(duì)知識(shí)理解的深度.解答此類題目，學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)必須深刻理解，并找到與之相對(duì)應(yīng)的“模糊習(xí)題”，就能順利沖出“陷阱”.

綜上所述，在解題時(shí)我們要做到：

(1)要認(rèn)真審題，根據(jù)題目中提供的條件，準(zhǔn)確理解一些物理術(shù)語、元器件常識(shí)的含義以及隱含的條件，化解題目中的“陷阱”.

(2)要分析、弄清物理過程，分析題目則常從問題、結(jié)論來分析條件，運(yùn)用相關(guān)的物理知識(shí)溝通條件與問題，分析條件的作用，促使問題向條件轉(zhuǎn)化，從而運(yùn)用已有的方法、策略或“模型題”來解決問題.

(3)要做好解題后的歸納和總結(jié)，反思在解題中暴露出來的問題，歸納解題程序.這樣我們的解題能力就能進(jìn)一步提高.