電學(xué)常見難點(diǎn)問題解題策略分析

楊宏

【摘要】初中階段，學(xué)生逐步系統(tǒng)性地接觸電學(xué)知識(shí)，在學(xué)習(xí)過程中，會(huì)遇到各種困難.尤其是面對(duì)電表安全與取值范圍內(nèi)及功率最值問題，往往無從下手.本文針對(duì)性地總結(jié)其相關(guān)題型的解題布置與策略，以期幫助學(xué)生快速掌握相關(guān)技能.

【關(guān)鍵詞】電學(xué)；電表；功率；最值

電學(xué)作為初中物理知識(shí)的重要組成部分，學(xué)習(xí)起來并不容易，尤其是電路中存在滑動(dòng)變阻器，計(jì)算電表取值范圍與電功率最值問題這兩類問題更是學(xué)生失分的重點(diǎn)題型.對(duì)此，本文系統(tǒng)性地分析兩類難題的常見題型，并針對(duì)性地提出解題方案，以促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握.

1電表安全與取值范圍內(nèi)

面對(duì)電表安全與取值范圍內(nèi)問題，因?yàn)樯婕皸l件較多，部分學(xué)生沒有思路.在面對(duì)這類問題時(shí)，學(xué)生首先要弄清楚整個(gè)電路的連接情況.其次，在確保線路元件安全的情況下，找到滑動(dòng)變阻器最大、最小狀態(tài)，并進(jìn)行分析解題.同時(shí)，解題中要圍繞題目中給出的物理量及其變化范圍，防止計(jì)算出現(xiàn)錯(cuò)誤.

1.1電壓表并于定值電阻兩端

例1 如圖1，電源為6V，電阻R1上有“10Ω，0.5A”的字樣，滑動(dòng)變阻器R2上有“20Ω，1A”，電壓表接入電路的量程為0～3V，電流表的量程為0～0.6A，當(dāng)S閉合，R2滑片從b到a的過程中，保證電壓表、電流表安全，則正確的是（）

（A）電流表讀數(shù)范圍為0.2～0.3A.

（B）R1消耗功率范圍為0.4～0.9W.

（C）R2阻值變化范圍為0～20Ω.

（D）電路消耗總功率范圍為1.2～1.8W.

解析當(dāng)P→a，R2最小，電路中I最大，此時(shí)需要考慮是否會(huì)超過電流表量程，是否會(huì)超過R1的額定電流，同時(shí)，不能超過R2的額定電流及電壓表量程.

當(dāng)電壓表讀數(shù)為3V時(shí)，電路電流

I1=U1R1=3V10Ω=0.3A，

電流表量程為0～0.6A，所以，電路最大電流I1=0.3A.

此時(shí)R1消耗的功率為

P1最大=U1I1=3V×0.3A=0.9W.

當(dāng)滑到右端時(shí)，

R=R1+R2=10Ω+20Ω=30Ω，

電路電流I′=UR=6V30Ω=0.2A，

此時(shí)R1消耗的功率為

P1=I21R1=（0.2A）2×10Ω=0.4W.

所以電流表讀數(shù)范圍為0.2～0.3A，R1消耗功率范圍為0.4～0.9W.

當(dāng)電流最大I=0.3A時(shí)，電路電阻為

R最小=UI=6V0.3A=20Ω，

所以R2最小=R－R1=20-10Ω=10Ω，則R2接入電路阻值范圍為10～20Ω.

整個(gè)電路消耗的最小功率為

P總小=UI最小=6V×0.2A=1.2W.

最大功率為P總大=UI最大=6V×0.3A=1.8W.

則電路消耗功率變化范圍為1.2～1.8W，故正確選項(xiàng)為（A）（B）（D）.

1.2電壓表并于滑動(dòng)變阻器兩端

例2如圖2，電源電壓為4.5V，電壓表量程為0～3V，滑動(dòng)變阻器規(guī)格為“20Ω，1A”，小燈泡標(biāo)有“2.5V，1.25W”，電流表量程為0～0.6A，在保證各元件安全的情況下，正確的有（）

（A）小燈泡額定電流為0.6A.

（B）電壓表變化范圍為0～3V.

（C）R阻值變化范圍為4～10Ω.

（D）電流表變化范圍為0.3～0.5A.

解析由題意可知，小燈泡額定電流：

I額=P額U額=1.25W2.5V=0.5A，

R燈=U額I額=2.5V0.5A=5Ω，

由圖可知，L與變阻器串聯(lián)，電壓表所測電壓為變阻器兩端電壓，I額=0.5A可得，電路中最大電流應(yīng)為I大=0.5A，此時(shí)變阻器電阻最小，U燈=2.5V，

R小=U滑I大=U-U燈I大=4.5V－2.5V0.5A=4Ω；

電壓表讀數(shù)最?。篣小=U－U燈=4.5V－2.5V=2V.

由圖2可知，變阻器阻值變大，電壓表讀數(shù)變大，電壓表量程為0～3V，所以U大=3V.

L兩端電壓U′燈=U－U大=4.5V－3V=1.5V，

電路中電流表讀數(shù)：

I小=I′燈=U′燈R燈=1.5V5Ω=0.3A，

變阻器電阻R小=U大I小=3V0.3A=10Ω.

故正確答案為（C）（D）.

2電功率最大和最小值問題

電功率最值問題是對(duì)范圍內(nèi)問題的延伸，當(dāng)學(xué)生掌握了范圍內(nèi)問題的解題方法時(shí)，這類問題也會(huì)變得簡單.在解答這類問題時(shí)，首先要分辨各串聯(lián)、并聯(lián)電路中的元件，其次，判定功率出現(xiàn)最值時(shí)的條件，最后根據(jù)相關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算.

2.1電路總功率

主要公式為：P總=U總I總.U總一定時(shí)，求P總最大時(shí)，則I總最大，即R總最小，進(jìn)而推斷電路狀態(tài).I總一定時(shí)，求P總最大時(shí)，則U總最大，即R總最大，進(jìn)而推斷電路狀態(tài).

2.2定值電阻電功率

主要公式為：P0=I2R0與P0=U2R0.

并聯(lián)電路中，需要運(yùn)用P0=I2R0，當(dāng)U總一定時(shí)，I總最大、最小時(shí)，即R總最小、最大時(shí)，P0有最大、最小值；I總一定時(shí)，P0是定值.

串聯(lián)電路中，需要運(yùn)用P0=U2R0，當(dāng)U總一定時(shí)，P0是定值；I總一定時(shí)，U總最大、最小時(shí)，即R總最小、最大時(shí)，P0有最大、最小值.

3結(jié)語

綜上所述，在解答電路問題時(shí)，首先需要學(xué)生對(duì)整個(gè)電路有一個(gè)清楚的認(rèn)識(shí)，確定串聯(lián)、并聯(lián)關(guān)系，在此基礎(chǔ)之上，熟練運(yùn)用各種公式，便可以順利解答問題.

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