初中物理電學(xué)常見題型例析

王德文

【內(nèi)容摘要】電學(xué)是初中物理的重點(diǎn)知識(shí)，是中考的必考知識(shí)點(diǎn)。相關(guān)習(xí)題情境靈活多變，對(duì)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)分析問題的能力要求較高。教學(xué)中為使學(xué)生掌握不同電學(xué)題型的解題思路，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，并注重對(duì)電學(xué)常見題型進(jìn)行匯總，并針對(duì)每一種題型選擇經(jīng)典例題，在課堂上與學(xué)生一起進(jìn)行分析，使學(xué)生掌握不同題型的突破思路。

【關(guān)鍵詞】初中物理 電學(xué) 題型 例析

初中物理電學(xué)部分的常見題型主要包括：電路參數(shù)分析、電路故障判斷、電路參數(shù)的計(jì)算以及電學(xué)探究實(shí)驗(yàn)。為使學(xué)生掌握各題型解題技巧，教學(xué)中應(yīng)注重精講精練，并鼓勵(lì)學(xué)生做好學(xué)習(xí)的總結(jié)，積累相關(guān)的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)與技巧，進(jìn)一步提高解題效率。

題型一：電路參數(shù)分析

在如圖1所示的電路圖中電源電壓保持不變，滑片P處于滑動(dòng)變阻器R的中間， a、b分別為滑動(dòng)變阻器R的兩個(gè)端點(diǎn)，R1和R2為定值電阻，以下判斷正確的是（ ）

A.閉合S，斷開S1、S2，P右移，電流表和電壓表示數(shù)不變

B.滑片P移向a端，斷開S1，先閉合S再閉合S2，電流表和電壓表示數(shù)變大

C.滑片P移向b端，斷開S2，先閉合S再閉合S1，電流表示數(shù)變大，電壓表示數(shù)變小

D.將S、S1、S2閉合，P右移，電流表示數(shù)不變，電壓表示數(shù)變小

A項(xiàng)，R1和R串聯(lián)，電壓表測(cè)量R1兩端電壓，電流表測(cè)量干路電流，P右移接入電路中的電阻增加，因此，干路電流變小，R1兩端電壓變小，兩表示數(shù)均變小，錯(cuò)誤;B項(xiàng)，P移向a端，則S2和R2被短路，因此，S2無論是否閉合，電流表和電壓表示數(shù)均不會(huì)發(fā)生變化;C項(xiàng)，P移向b端，先閉合S時(shí)R1和R串聯(lián)，再閉合S1時(shí)R1被短路，電路電阻變小，電流表示數(shù)變大，而電壓表被短路示數(shù)變?yōu)榱?，正確;D項(xiàng)，P右移，電流總電路變大，電流表示數(shù)變小，而電壓表因被短路示數(shù)始終為零，錯(cuò)誤。

解題點(diǎn)評(píng)：分析電路參數(shù)主要包括兩種類型;根據(jù)電路圖進(jìn)行分析;根據(jù)實(shí)物圖進(jìn)行分析;分析該類題型的主要理論依據(jù)為歐姆定律，因此需要根據(jù)題意判斷電學(xué)元件的串并聯(lián)關(guān)系，運(yùn)用串并聯(lián)電路的相關(guān)規(guī)律、歐姆定律以及所學(xué)的電學(xué)計(jì)算公式進(jìn)行分析。

題型二：電路故障判斷

如圖2所示的電路中，電源電壓保持不變，將S閉合，電路正常工作一段時(shí)間后，燈泡熄滅。若電路中僅有一處故障且只發(fā)生在燈L和電阻R上，L和R置互換后，以下說法正確的是（ ）

A.若R短路，則兩電表的指針均無偏轉(zhuǎn)

B.若R斷路，則兩電表均發(fā)生偏轉(zhuǎn)

C.若L短路，則兩電表指針均發(fā)生偏轉(zhuǎn)

D.若L斷路，則兩電表的指針均無偏轉(zhuǎn)

根據(jù)題干描述，解答該題需要采用假設(shè)法。假設(shè)燈L短路，R正常兩者互換后，電壓表測(cè)量的是電源電壓，電路正常，電壓表和電流表均會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn);若L斷路，R正常，兩者位置互換后，電路未聯(lián)通，兩表均不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn);若R短路，L正常，兩者互換后，兩表均會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。若R斷路，L正常，兩者互換后則電流表無示數(shù)，電壓表會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。綜上可知，CD兩項(xiàng)描述正確。

解題點(diǎn)評(píng)：判斷電路故障時(shí)應(yīng)掌握短路與斷路間的區(qū)別，其中干路不能短路否則容易燒壞電學(xué)元件;如斷路發(fā)生在支路則該支路無電流通過。斷路發(fā)生在干路則電路為開路。判斷電路故障的一般思路為：先認(rèn)真審題，找到電路中的反常現(xiàn)象（如燈泡不發(fā)光，電表無示數(shù)），而后認(rèn)真分析發(fā)生故障的位置與整個(gè)電路之間的關(guān)系（是串聯(lián)還是并聯(lián)），最后采用假設(shè)法進(jìn)行分析，檢驗(yàn)假設(shè)后的結(jié)果與題干描述是否相符以確定故障。

題型三：電路參數(shù)計(jì)算

如圖3所示電路，電源的電壓為5V且保持不變。R0為5Ω的定值電阻?；瑒?dòng)變阻器標(biāo)有“20Ω 1A”字樣，燈L標(biāo)有“3V 1.2W”字樣，電壓表量程為0～3V。（忽略燈絲電阻變化，且各元件均能正常工作）。

求：（1）閉合S1，S2接b，燈泡能正常發(fā)光時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入的電阻值;

（2）滑動(dòng)變阻器保持（1）中的阻值不變，閉合S1，S2接a時(shí)，R0的電功率;

（3）閉合S1，S2接a，R0的最小電功率。

對(duì)于問題（1）由燈L的額定電壓和額定功率可知，I=PU=1.2W3V=0.4A，燈泡的電阻R=UI=3V0.4A=7.5Ω。觀察電路可知此時(shí)L和R串聯(lián)，設(shè)變阻器接入的電阻為Rx，則I（R+Rx）=U0，U0=5V，代入解得Rx=5Ω;對(duì)于問題（2）求R0的電功率需要求解出通過其的電流，設(shè)為I0，此時(shí)R0和R串聯(lián)，則I0（R0+Rx）=U0，代入數(shù)據(jù)解得I0=0.5A，則其電功率P0=I02R0=1.25W;問題（3）要想R0的電功率最小，由P=U2R可知，只需R0兩端的電壓最小，而此時(shí)R0和滑動(dòng)變阻器R串聯(lián)，因此，R上分得的電壓應(yīng)達(dá)到電壓表的最大量程，即，3V，此時(shí)，R0兩端的電壓Umin=5V-3V=2V，因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器的額定電流為1A，此時(shí)并不燒壞，因此，R0的最小電功率Pmin=U2minR0=0.8W。

解題點(diǎn)評(píng)：計(jì)算電路中的相關(guān)參數(shù)時(shí)既要能夠靈活運(yùn)用歐姆定律，又要搞清楚不同電功率計(jì)算公式之間的區(qū)別與聯(lián)系。其中計(jì)算電功率的計(jì)算公式有：P=U2R;P=I2R;P=UI，三個(gè)公式都可用于計(jì)算純電阻的電功率。但如果電學(xué)元件并非純電阻，計(jì)算其電功率時(shí)只能使用P=UI。

題型四：電學(xué)探究實(shí)驗(yàn)

在探究電流與電阻關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，在電池盒中裝入兩節(jié)新電池，并按電路連接好實(shí)物電路圖，如圖4所示。同時(shí)將阻值分別為5Ω、10Ω、20Ω三個(gè)定值電阻接入到電路中進(jìn)行了相關(guān)的調(diào)節(jié)與測(cè)量。其中滑動(dòng)變阻器的規(guī)格為“20Ω 2A”。

（1）開關(guān)閉合前應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片置于最 ? 端（填寫“左”或“右”）;

（2）估算電流表應(yīng)選擇 ? A的量程較為合適;

（3）開關(guān)閉合后發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)為0，而電壓表示數(shù)約為3V，則可能出現(xiàn)的原因是 ? （電表和導(dǎo)線連接完好）;

（4）故障排除后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)畫出如圖5所示的圖像，則在實(shí)驗(yàn)中需控制定值電阻兩端的電壓為 ? V不變;若要完成實(shí)驗(yàn)，定值電阻兩端的電壓最小能控制到 ? V;

（5）由圖像可得出的結(jié)論是 ? 。

根據(jù)實(shí)物連接圖可知當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片處于最右端時(shí)其電阻最大。選擇電流表時(shí)不能超過其最大量程，兩節(jié)干電池的電壓約為3V，最小的定值電阻為5Ω，電路中的最大電流為I=3V/5Ω=0.6A，因此電流表應(yīng)選擇0～0.6A的量程。電壓表測(cè)量的是定值電阻兩端的電壓，當(dāng)其斷路時(shí)測(cè)量的是電源電壓;由圖5可知，縱橫坐標(biāo)的乘積為定值電阻兩端電壓，則U=10Ω×0.2A=2V。將三個(gè)定值電阻分別代入計(jì)算得出，選擇20Ω的定值電阻，可將最小電壓控制到1.5V。由圖像可以看出當(dāng)導(dǎo)體的兩端電壓一定時(shí)，通過其的電流和電阻成反比。

解題點(diǎn)評(píng)：電學(xué)實(shí)驗(yàn)是初中電學(xué)部分的難點(diǎn)知識(shí)。分析電學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)需要能夠滿足題意要求，又要遵守安全原則，即，選擇電子元件時(shí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)挠?jì)算，避免超過其額定參數(shù)，防止燒壞電學(xué)元件。同時(shí)，遇到圖像相關(guān)的問題時(shí)應(yīng)搞清楚圖像縱橫坐標(biāo)表示的含義，必要情況下運(yùn)用相關(guān)的數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析。

總之，初中物理電學(xué)部分主要包括以上四種題型。教學(xué)中為使學(xué)生牢固的掌握上述四種種題型的解題思路，做到以不變應(yīng)萬變，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生牢固掌握，深入理解基礎(chǔ)知識(shí)。同時(shí)，通過相關(guān)例題的講解，鼓勵(lì)學(xué)生做好解題的總結(jié)，明確不同題型考查的知識(shí)點(diǎn)、設(shè)問規(guī)律、破題技巧等。另外要求學(xué)生在學(xué)習(xí)中養(yǎng)成良好的習(xí)慣，注重多與其他學(xué)生交流解題心得，借鑒他人的解題技巧。

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（作者單位：山東青島西海岸新區(qū)第六初級(jí)中學(xué)）