電學(xué)問題解決步驟與方法（一）--選擇、填空與計(jì)算

1、初中電學(xué)解題思路與方法(一)-選擇、填空、計(jì)算題初中電學(xué)問題的分析一直是教師教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，也是學(xué)生認(rèn)為電學(xué)難的一大因素，本文針對(duì)初中階段電路及電表的特點(diǎn)，通過四個(gè)步驟輕松解決電路分析問題，即通過電路簡化、電表對(duì)應(yīng)、電路判斷、分析計(jì)算。一方法介紹 1.電路簡化：這是電路分析中的一個(gè)非常重要的步驟，只有把比較復(fù)雜的電路簡化才能進(jìn)行電路的分析。對(duì)于電路的簡化概括為一下幾種方法：對(duì)于電路中存在的電流表，由于其電阻極小，因此可以用導(dǎo)線將其取代；對(duì)于電路中存在的電壓表，由于其電阻極大，因此可以看作斷路而直接將電壓表去掉；對(duì)于電路中存在的短路、斷路的這部分電路，由于實(shí)際沒有電流通過，因此也可以直接將該部

2、分電路去掉；對(duì)于電路出現(xiàn)的導(dǎo)線端點(diǎn)可以不經(jīng)電源、用電器等任意移動(dòng)；對(duì)于電路中出現(xiàn)的滑動(dòng)變阻器，可以看作是有兩個(gè)定值電阻組成的電路。經(jīng)過以上幾種電路簡化后，電路就會(huì)變得比較簡單，容易識(shí)別出是并聯(lián)還是串聯(lián)，明確各用電器的關(guān)系，接下去進(jìn)行第二個(gè)步驟是電表的對(duì)應(yīng)。2.電表對(duì)應(yīng)經(jīng)過電路簡化后，電路中基本只出現(xiàn)電源、用電器，電路顯得比較簡單，把剛才去掉的電表復(fù)原上去，。3.電路判斷根據(jù)題目要求對(duì)簡化后、電表復(fù)原后的電路，結(jié)合串并聯(lián)電路的知識(shí)、綜合題意進(jìn)行判斷，比如電表的測量分析、電路連接的分析、電路故障的分析、動(dòng)態(tài)電路各電表的示數(shù)變化情況等。4. 分析計(jì)算 串并聯(lián)電路I、R、U的特點(diǎn) 串聯(lián) 并聯(lián)圖電流II

3、1I2II1I2電壓UU1U2UU1U2電阻RR1R2串聯(lián)電路電壓和電阻成正比 并聯(lián)電路電流和電阻成反比 歐姆定律及其變形：I=U/R R=U/I U=IR二例題分類解析1.判斷電路的連接方式及電表的測量對(duì)象例1如圖1-1所示的電路，開關(guān)S閉合后，判斷電路的連接情況及各電表的測量對(duì)象。分析：電路看上去比較復(fù)雜，首先利用電路簡化原則1和2，把電路中的A表和V表處理掉，V表當(dāng)斷路去掉，A表用導(dǎo)線代替，簡化成如圖1-2，則一眼就能看出電路的連接情況串聯(lián)。再把電表復(fù)原上去，這樣就容易判斷出電表A1和A2測串聯(lián)電路的電流，且兩者相等，V1測R1、V2測總電壓、V3測R3。 例2如圖3-1所示，判斷V表的

4、測量對(duì)象。分析：根據(jù)電路簡化原則4，可以把V表連接的點(diǎn)1、點(diǎn)2，適當(dāng)移動(dòng)到分別到點(diǎn)3、點(diǎn)4，如圖3-2和圖3-3所示，則容易判斷出V表測的是R2的電壓。2.判斷電路的通、斷、短例3在圖5所示的電路中,電源電壓不變。閉合電鍵K，電路正常工作。一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)電壓表示數(shù)變大，則 （ ） A燈L可能變亮 B燈L亮度可能不變 C電阻R可能斷路 D電阻R可能短路分析：本題是電路故障的分析。首先根據(jù)電路簡化的原則，判斷出燈L與R之間的連接方式串聯(lián)，同時(shí)也判斷出V1測的是電源電壓的值，V2測的是R的電壓，顯然電源電壓是不變的，因此V1的示數(shù)是不可能變化的，顯然只能V2變大，即燈L的分壓變變小，R處的

5、分壓變大，由于是串聯(lián)，這里有兩者可能， 即燈L短路，沒有分到電壓使原來的分壓都給了R，即使V2增大；或R斷路使V表串聯(lián)在電路中，由于V表的電阻極大，在串聯(lián)電路中電阻大的分壓大，因此也比原來的分壓大；或兩則同時(shí)存在。3.判斷電表示數(shù)變化情況或燈泡亮度變化情況例4如圖2-1所示的電路，分析開關(guān)S閉合前后A表和V表的變化情況。分析：根據(jù)電路簡化原則3，開關(guān)S閉合前，相當(dāng)于此處電路斷路，可以把它去掉，如圖2-2，則R1和R2串聯(lián)，V表測R1的電壓；當(dāng)開關(guān)S閉合后把R2短路，則該部分電路也可去掉，如圖2-3，則電路中只剩下R1，雖然V表仍然測R1，但此時(shí)也相當(dāng)于測電源總電壓，因此V表示數(shù)變大，同樣原來兩

6、個(gè)電阻串聯(lián)，現(xiàn)在電路中只有一個(gè)電阻，總電阻變小，則A表示數(shù)也變大。例5如圖4-1所示，滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)時(shí)，各電表示數(shù)變化情況。分析：首先把V表當(dāng)作斷路去掉，很明顯電路的連接是串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器在這里相當(dāng)于是個(gè)定值電阻，因此無論滑片如何移動(dòng)，電路中的總電阻未變，因此A表的示數(shù)不變，再根據(jù)電路簡化原則5，可以把滑動(dòng)變阻器R1看作兩個(gè)定值電阻，如圖4-2所示，則V表測Ra和R2，當(dāng)滑片P向右移動(dòng)，實(shí)際是Ra的電阻在變小，因此V表測的Ra和Rb的總電阻在變小，因此V表的示數(shù)變小。例6如圖6-1所示，電源電壓保持不變，閉合開關(guān)S，滑片P向右移動(dòng)，各電表的變化情況怎樣。分析：本題是一個(gè)比較復(fù)雜、綜

7、合的電路分析題。首先根據(jù)電路的簡化原則，進(jìn)行如圖6-2所示的簡化，把虛線框內(nèi)的部分電路去掉，變成如圖6-3所示的電路，很明顯燈L與滑動(dòng)變阻器的連接方式是并聯(lián)，再把各電表進(jìn)行對(duì)應(yīng)，A1測滑動(dòng)變阻器的電流，A2測干路電流，V表測并聯(lián)電路的路端電壓，最后判斷，當(dāng)滑片向右移動(dòng)是變阻器的阻值變大，則A1和A2均變小，V表示數(shù)不變。點(diǎn)評(píng) 電路分析中最關(guān)鍵的是簡化電路圖【強(qiáng)化訓(xùn)練】1. 在圖7中，燈泡L1和燈泡L2是_ _ _聯(lián)連接的。當(dāng)電鍵K斷開時(shí)，電壓表的示數(shù)將_；電流表A1的示數(shù)將_，電流表A2的示數(shù)將_ (選填“增大”、“不變”或“減小”)。2.在如圖8所示的電路中，當(dāng)電鍵K斷開時(shí)，電阻R1與R2是

8、_聯(lián)連接的。電鍵K閉合時(shí)，電壓表的示數(shù)將_(選填“變小”、“不變”或“變大”)。 3. 在如圖9所示的電路中，當(dāng)電鍵K閉合后，電路中A表、V表及燈泡亮度的變化情況。4. 在如圖10所示的電路中，電源電壓不變。閉合電鍵K后，燈L1、L2都發(fā)光。一段時(shí)間后，其中一燈突然熄滅，而電流表、電壓表的示數(shù)都不變，則產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可能是（ ）A燈L1短路 B燈L2短路 C燈L1斷路 D燈L2斷路5. 如圖11所示，閉合電鍵K，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)時(shí)，電流表的示數(shù)將_，電壓表的示數(shù)將 (選填“變小”、“不變”或“變大”)。4.歐姆定律的計(jì)算1）選擇填空中的簡單計(jì)算題 例7某同學(xué)在探究“電阻上的電流

9、跟兩端電壓的關(guān)系”時(shí)，利用圖所示電路，在a、b兩點(diǎn)間分別接入定值電阻R1，R2，通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器測得了多組數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)繪制了兩個(gè)電阻的IU關(guān)系圖象，如圖所示，若將R1，R2組成并聯(lián)電路，當(dāng)通過R1的電流為1 A時(shí)，通過R2的電流為()A0.5 A B1 A C2 A D3 A解析對(duì)串并聯(lián)特點(diǎn)進(jìn)行考查由圖象可知，當(dāng)R1電流為1 A時(shí)，其兩端電壓為2.5 V，R1與R2并聯(lián)，則R1兩端電壓也為2.5 V，由圖象知，此時(shí)，通過R2的電流為0.5 A，故選A. 例8如圖所示，電源電壓是6 V，電阻R1為10 ，當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，電流表示數(shù)為0.1 A，電壓表示數(shù)為_V；當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，電流表示數(shù)為

10、_A.解析S斷開時(shí)電阻R1兩端的電壓為：U1IR10.1 A10 1 V；電阻R2兩端的電壓為：U2UU16 V1 V5 V，即電壓表的示數(shù)為5 V當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，電流表和R1被短路，可知電流表的示數(shù)為0.2）選擇填空中的動(dòng)態(tài)計(jì)算 例9如圖所示電路，電阻R1=R2=4，電源電壓保持不變，當(dāng)S1、S2都閉合時(shí)，電流表的示數(shù)為0.75A，此時(shí)電路是_聯(lián)電路，電路的總電壓是_V；當(dāng)S1閉合、S2斷開時(shí)，電路的總電阻是_，電流表的示數(shù)是_A。解析 當(dāng)S1、S2都閉合時(shí)，R1、R2是并聯(lián)，此時(shí)電流表測量的是R1的電流，所以R1兩端的電壓為U=IR1=0.75A4=3V，并聯(lián)電路各支路的電壓相等等于電源電

11、壓，所以電源電壓為3V。當(dāng)S1閉合，S2斷開時(shí)，R2處于斷路，電路中只有R1，此時(shí)R1兩端的電壓未變，仍為電源電壓3V,所以電流的示數(shù)不會(huì)變化，即0.75A。 例10如圖3所示電路中，電源電壓U4.5V，且保持不變，定值電阻R15，變阻器R2最大阻值為20，電流表量程為00.6A，電壓表量程為03V。為保護(hù)電表，變阻器接入電路的阻值范圍是A.010 B.020C.520 D.2.510解析 分析電路可知，R1、R2為串聯(lián)，電壓表測量的是R2兩端的電壓。由于電流表接入的是00.6A的量程，即電路中電流最大為0.6A，此時(shí)電路的總電阻為R=U/I=4.5V/0.6A=7.5。又R=R1+R2，所以

12、R2=R-R1=7.5-5=2.5。電壓表接入的是03V的量程，所以電壓表的示數(shù)即R2兩端的最大電壓為U2=3V，則此時(shí)R1兩端電壓U1=U-U2=4.5V-3V=1.5V,此時(shí)電路中電流為I=U1/R1=1.5V/5=0.3A，即通過R2的電流為0.3A，所以R2=U2/I=3V/0.3A=10。故R2接入的阻值范圍是2.510。點(diǎn)評(píng)：電學(xué)動(dòng)態(tài)計(jì)算問題中最關(guān)鍵的是找到電路的連接方式及電表的測量對(duì)象，然后根據(jù)歐姆定律進(jìn)行分析計(jì)算。3）電學(xué)解答題中的計(jì)算 例11如圖所示的電路中電源電壓保持不變，R35 ，當(dāng)開關(guān)S1、S2都斷開時(shí)，電流表的示數(shù)為0.6A，電壓表示數(shù)是6V，S1、S2都閉合時(shí)，電流

13、表示數(shù)為1A，求R1、R2的阻值？解析 當(dāng)S1,S2斷開時(shí)，R1,R3串聯(lián)當(dāng)S1,S2閉合時(shí)，R1,R2并聯(lián)點(diǎn)評(píng) 電學(xué)計(jì)算題解題流程：簡化電路圖-判斷電路連接方式及各電表測量對(duì)象-在圖中標(biāo)出已知量-根據(jù)歐姆定律及串并聯(lián)電路I、R、U的特點(diǎn)列式計(jì)算。例12電源電壓6V保持不變，滑動(dòng)變阻器R1最大阻值為10，閉合開關(guān)S，移動(dòng)滑片P，電壓表示數(shù)變化范圍應(yīng)是多少？解析 1.電路是R1接入電路電阻與 R2串聯(lián)；2.電壓表測的是R1接入電路電阻的電壓；3.分別求出滑片P移到最左和最右時(shí)，電壓表的示數(shù)P最左時(shí)：R1的電壓為2V，P最右時(shí)：R1的電壓為0V。4）電學(xué)計(jì)算中的綜合計(jì)算 例13如圖所示為汽車油量顯

14、示裝置示意圖，它能自動(dòng)測定油箱內(nèi)油面的高度R是滑動(dòng)變阻器，油量表相當(dāng)于電流表，從油量表指針?biāo)傅目潭?，就可以知道油箱?nèi)油量的多少 (1)裝置中運(yùn)用了哪些物理知識(shí)？至少說出兩種(2)已知電池電壓為12 V，R為1.2103 ，R的最大阻值為1.8103 ，則電路中電流變化的范圍是多少？(3)小明家的汽車某次加滿油后，開車過程中發(fā)現(xiàn)油量表指針始終指向零刻度，經(jīng)判斷裝置的機(jī)械部分完好，試分析電路故障的原因解析 1）裝置中用到的物理知識(shí)有浮力、杠桿、串聯(lián)電路。2）當(dāng)郵箱中沒有油時(shí)，電路中的電阻最大，電流最小，根據(jù)歐姆定律I=U/R=12V/(1.2103+1.8103)=410-3A=4mA；當(dāng)郵箱中

15、油量最多是，電阻最小，電流最大，根據(jù)歐姆定律I=U/R=12V/1.2103=10mA，所以電路中電流的變化范圍是4mA10mA。3）油量表指針為零，說明電路中沒有電路，可能的原因是電流表壞了或者電路中某部分處于斷路。 點(diǎn)評(píng) 計(jì)算題的解答要求學(xué)生使用準(zhǔn)確性高，邏輯性強(qiáng)的數(shù)學(xué)語言寫出演算過程，因此能夠充分的反映出學(xué)生的解題思路，考查學(xué)生的邏輯思維能力、利用所學(xué)知識(shí)分析問題解決問題的能力。做計(jì)算題時(shí)要注意幾點(diǎn)：1. 審題 審題是解題過程中必不可少的環(huán)節(jié)，審題的過程就是認(rèn)真讀題，分析題意，收集題目信息的過程。審題最重要的找到題中隱含的條件，并在圖中標(biāo)出。2. 分析電路 電路中閉合不同開關(guān)或者滑動(dòng)變阻

16、器滑片不在相同的位置時(shí)的電路分別畫出，判讀電路連接方式及各電表的測量對(duì)象，在圖中標(biāo)出已知的物理量。3. 分析計(jì)算 利用歐姆定律及其變形式和串并聯(lián)電路的特點(diǎn)列出算式進(jìn)行計(jì)算。做到以上三步還是有很多學(xué)生計(jì)算題未能得到滿分的原因在于計(jì)算的解題的解題格式未能正確掌握和運(yùn)用。物理計(jì)算題不是簡單的數(shù)學(xué)計(jì)算，需要一定的文字說明、特定字母的物理意義、相關(guān)的公式來源、已知量代入公式時(shí)相應(yīng)的單位代入等?！緩?qiáng)化訓(xùn)練】1.如圖28所示電路，電源電壓保持不變。在甲圖中，閉合開關(guān)S，電壓表示數(shù)為4V，電流表示數(shù)為0.4A；乙圖中，閉合開關(guān)S，電壓表示數(shù)為6V。求：圖28（1）R1 、R2的阻值；（2）乙圖中電流表示數(shù)。2

17、.如圖1所示電路是在環(huán)境溫度為10 0C左右的條件下工作的某自動(dòng)恒溫箱原理簡圖。 箱內(nèi)電阻Rl=5k,R2為熱敏電阻，其阻值隨溫度變化的圖線如圖2所示，電源電壓為12V.當(dāng)電壓鑒別器的兩接入點(diǎn)a,b間的電壓Uab小于2V時(shí)，鑒別器將使開關(guān)S接通，使恒溫箱內(nèi)的電熱絲通電而發(fā)熱，從而使箱內(nèi)溫度升高；當(dāng)Uab大于4V時(shí)，鑒別器將使S斷開，停止加熱。(1)、從圖2中讀出環(huán)境溫度為150C時(shí)的熱敏電阻R2為 k。(2)、通過計(jì)算判定該恒溫箱內(nèi)的溫度將保持在怎樣的范圍？(3)、若想使此恒溫箱內(nèi)的溫度變化范圍在第(2)問的基礎(chǔ)上降低一些，在鑒別器功能和熱敏電阻不變的條件下，可采取怎樣的措施？3.如圖是某物理興趣小組設(shè)計(jì)的壓力傳感器的原理圖，其中彈簧上端和滑動(dòng)變阻器的