电学问题解决步骤与方法（一）--选择、填空与计算

初中电学解题思路与方法 一 选择 填空 计算题选择 填空 计算题 初中电学问题的分析一直是教师教学的重点和难点 也是学生认为电学难的一大因素 本文针对初中阶段电路及电表的特点 通过四个步骤轻松解决电路分析问题 即通过电路 简化 电表对应 电路判断 分析计算 一 方法介绍一 方法介绍 1 1 电路简化 电路简化 这是电路分析中的一个非常重要的步骤 只有把比较复杂的电路简化才能进行电路的 分析 对于电路的简化概括为一下几种方法 对于电路中存在的电流表 由于其电阻极小 因此可以用导线将其取代 对于电路中存在的电压表 由于其电阻极大 因此可以看作断路而直接将电压表去 掉 对于电路中存在的短路 断路的这部分电路 由于实际没有电流通过 因此也可以 直接将该部分电路去掉 对于电路出现的导线端点可以不经电源 用电器等任意移动 对于电路中出现的滑动变阻器 可以看作是有两个定值电阻组成的电路 经过以上几种电路简化后 电路就会变得比较简单 容易识别出是并联还是串联 明 确各用电器的关系 接下去进行第二个步骤是电表的对应 2 2 电表对应电表对应 经过电路简化后 电路中基本只出现电源 用电器 电路显得比较简单 把刚才去掉 的电表复原上去 3 3 电路判断电路判断 根据题目要求对简化后 电表复原后的电路 结合串并联电路的知识 综合题意进行 判断 比如电表的测量分析 电路连接的分析 电路故障的分析 动态电路各电表的示数 变化情况等 4 4 分析计算分析计算 串并联电路 I R U 的特点 串联 并联 图 电流I I1 I2I I1 I2 电压U U1 U2U U1 U2 电阻R R1 R2 R 1 1 1 R 2 1 R 串联电路电压和电阻成正比 2 1 U U 2 1 R R U U1 R R1 并联电路电流和电阻成反比 2 1 I I 1 2 R R I I1 1 R R 欧姆定律及其变形 I U R R U I U IR 二 例题分类解析二 例题分类解析 1 1 判断电路的连接方式及电表的测量对象判断电路的连接方式及电表的测量对象 例例 1 1 如图 1 1 所示的电路 开关 S 闭合后 判断电路的连接情况及各电表的测量对 象 分分析析 电路看上去比较复杂 首先利用电路简化原则1 和 2 把电路中的 A 表和 V 表处理掉 V 表当断路去掉 A 表用导线代替 简化成如图 1 2 则一眼就能看出电 路的连接情况 串联 再把电表复原上去 这样就容易判断出电表A1 和 A2 测串联 电路的电流 且两者相等 V1 测 R1 V2 测总电压 V3 测 R3 例例 2 2 如图 3 1 所示 判断 V 表的测量对象 分分析析 根据电路简化原则 4 可以把 V 表连接的点 1 点 2 适当移动到分别到点 3 点 4 如图 3 2 和图 3 3 所示 则容易判断出 V 表测的是 R2 的电压 2 2 判判断断电电路路的的通通 断断 短短 例例 3 3 在图 5 所示的电路中 电源电压不变 闭合电键 K 电路正常工作 一 段时间后 发现其中一个电压表示数变大 则 A 灯 L 可能变亮 B 灯 L 亮度可能不变 C 电阻 R 可能断路 D 电阻 R 可能短路 分析 分析 本题是电路故障的分析 首先根据电路简化的原则 判断出灯 L 与 R 之间的连接方式串联 同时也判断出 V1 测的是电源电压的值 V2 测的是 R 的电压 显然电源电压是不变的 因此 V1 的示数是不可能变化的 显然只能 V2 变大 即 灯 L 的分压变变小 R 处的分压变大 由于是串联 这里有两者可能 即灯 L 短路 没有 分到电压使原来的分压都给了 R 即使 V2 增大 或 R 断路使 V 表串联在电路中 由于 V 表 的电阻极大 在串联电路中电阻大的分压大 因此也比原来的分压大 或两则同时存在 3 3 判断电表示数变化情况或灯泡亮度变化情况判断电表示数变化情况或灯泡亮度变化情况 例例 4 4 如图 2 1 所示的电路 分析开关 S 闭合前后 A 表和 V 表的变化情况 分分析析 根据电路简化原则 3 开关 S 闭合前 相当于此处电路断路 可以把它去掉 如图 2 2 则 R1 和 R2 串联 V 表测 R1 的电压 当开关 S 闭合后把 R2 短路 则该部分 电路也可去掉 如图 2 3 则电路中只剩下 R1 虽然 V 表仍然测 R1 但此时也相当于 测电源总电压 因此 V 表示数变大 同样原来两个电阻串联 现在电路中只有一个电阻 总电阻变小 则 A 表示数也变大 例例 5 5 如图 4 1 所示 滑动变阻器的滑片P向右移动时 各电表示数变化情况 分析 分析 首先把 V 表当作断路去掉 很明显电路的连接是串联 滑动变阻器在这里相当于是 个定值电阻 因此无论滑片如何移动 电路中的总电阻未变 因此 A 表的示数不变 再根 据电路简化原则 5 可以把滑动变阻器 R1 看作两个定值电阻 如图 4 2 所示 则 V 表测 Ra 和 R2 当滑片 P 向右移动 实际是 Ra 的电阻在变小 因此 V 表测的 Ra 和 Rb 的总电阻在 变小 因此 V 表的示数变小 例例 6 6 如图 6 1 所示 电源电压保持不变 闭合开关 S 滑片 P 向右移动 各电表的变 化情况怎样 分析 分析 本题是一个比较复杂 综合的电路分析题 首先根据电路的简化原则 进行如 图 6 2 所示的简化 把虚线框内的部分电路去掉 变成如图 6 3 所示的电路 很明显灯 L 与滑动变阻器的连接方式是并联 再把各电表进行对应 A1 测滑动变阻器的电流 A2 测干 路电流 V 表测并联电路的路端电压 最后判断 当滑片向右移动是变阻器的阻值变大 则 A1 和 A2 均变小 V 表示数不变 点评点评 电路分析中最关键的是简化电路图电路分析中最关键的是简化电路图 强化训练 1 在图 7 中 灯泡 L1和灯泡 L2是 联连接的 当电键 K 断开时 电压表的示 数将 电流表 A1 的示数将 电流表 A2 的示数将 选填 增大 不变 或 减小 2 在如图 8 所示的电路中 当电键 K 断开时 电阻 R1与 R2是 联连接的 电键 K 闭合时 电压表的示数将 选填 变小 不变 或 变大 3 在如图 9 所示的电路中 当电键 K 闭合后 电路中 A 表 V 表及灯泡亮度的变化情 况 4 在如图 10 所示的电路中 电源电压不变 闭合电键 K 后 灯 L1 L2都发光 一段 时间后 其中一灯突然熄灭 而电流表 电压表的示数都不变 则产生这一现象的原因可 能是 A 灯 L1短路 B 灯 L2短路 C 灯 L1断路 D 灯 L2断路 5 如图 11 所示 闭合电键 K 当滑动变阻器的滑片 P 向右移动时 电流表的示数将 电压表的示数将 选填 变小 不变 或 变大 4 4 欧姆定律的计算欧姆定律的计算 1 1 选择填空中的简单计算题 选择填空中的简单计算题 例例 7 7某同学在探究 电阻上的电流跟两 端电压的关系 时 利用图所示电路 在 a b 两点间分别接入定值电阻 R1 R2 通过 调节滑动变阻器测得了多组数据 并根据数 据绘制了两个电阻的 I U 关系图象 如图所 示 若将 R1 R2组成并联电路 当通过 R1 的电流为 1 A 时 通过 R2的电流为 A 0 5 A B 1 A C 2 A D 3 A 解析 对串并联特点进行考查 由图象可知 当R1电流为 1 A 时 其两端电压为 2 5 V R1与R2并联 则R1两端电压也为 2 5 V 由图象知 此时 通过R2的电流为 0 5 A 故选 A 例例 8 如图所示 电源电压是 6 V 电阻 R1为 10 当开关 S 断开时 电流表示数为 0 1 A 电压表示数为 V 当开 关 S 闭合时 电流表示数为 A 解析 S 断开时电阻R1两端的电压为 U1 IR1 0 1 A 10 1 V 电阻R2两端的电压为 U2 U U1 6 V 1 V 5 V 即电压表的示数为 5 V 当开关 S 闭合时 电流表和R1被短路 可知电流表的示数为 0 2 选择填空中的动态计算 选择填空中的动态计算 例例 9 如图所示电路 电阻 R1 R2 4 电源电压保持不变 当 S1 S2 都闭合时 电流表的示数为 0 75A 此时电路是 联电路 电路的 总电压是 V 当 S1闭合 S2断开时 电路的总电阻是 电流表的示数是 A 解析 当 S1 S2都闭合时 R1 R2是并联 此时电流表测量的是 R1的电流 所以 R1两端的 电压为 U IR1 0 75A 4 3V 并联电路各支路的电压相等等于电源电压 所以电源电压 为 3V 当 S1闭合 S2断开时 R2处于断路 电路中只有 R1 此 时 R1两端的电压未变 仍为电源电压 3V 所以电流的示数不会变 化 即 0 75A 例例 10 如图 3 所示电路中 电源电压 U 4 5V 且保持不 变 定值电阻 R1 5 变阻器 R2最大阻值为 20 电流表量 程为 0 0 6A 电压表量程为 0 3V 为保护电表 变阻器接入 电路的阻值范围是 A 0 10 B 0 20 C 5 20 D 2 5 10 解析 分析电路可知 R1 R2为串联 电压表测量的是 R2两端的电压 由于电流表接入的 是 0 0 6A 的量程 即电路中电流最大为 0 6A 此时电路的总电阻为 图 3 A V R1 R2 P S R U I 4 5V 0 6A 7 5 又 R R1 R2 所以 R2 R R1 7 5 5 2 5 电压表接入的是 0 3V 的量程 所以电压表的示数即 R2两端的最大电压为 U2 3V 则此时 R1两端电压 U1 U U2 4 5V 3V 1 5V 此时电路中电流为 I U1 R1 1 5V 5 0 3A 即通过 R2的电流为 0 3A 所以 R2 U2 I 3V 0 3A 10 故 R2 接入的阻值范围是 2 5 10 点评 电学动态计算问题中最关键的是找到电路的连接方式及电表的测量对象 然后根据点评 电学动态计算问题中最关键的是找到电路的连接方式及电表的测量对象 然后根据 欧姆定律进行分析计算欧姆定律进行分析计算 3 3 电学解答题中的计算 电学解答题中的计算 例例 1111 如图所示的电路中电源电压保持不变 R3 5 当开关 S1 S2 都断开时 电 流表的示数为 0 6A 电压表示数是 6V S1 S2 都闭合时 电流表示数为 1A 求 R1 R2 的 阻值 解析 当 S1 S2 断开时 R1 R3 串联 当 S1 S2 闭合时 R1 R2 并联 点评点评 电学计算题解题流程 简化电路图电学计算题解题流程 简化电路图 判断电路连接方式及各电表测量对象判断电路连接方式及各电表测量对象 在图中在图中 标出已知量标出已知量 根据欧姆定律及串并联电路根据欧姆定律及串并联电路 I I R R U U 的特点列式计算 的特点列式计算 例例 1212 电源电压 6V 保持不变 滑动变阻器 R1最大阻值为 10 闭 合开关 S 移动滑片 P 电压表示数变化范围应是多少 解析 1 电路是 R1接入电路电阻与 R2串联 2 电压表测的是 R1接入 电路电阻的电压 3 分别求出滑片 P 移到最左和最右时 电压表的示 数 P 最左时 R1的电压为 2V P 最右时 R1 的电压为 0V VARIU RRR AI U R 9156 0 15510 10 6 0 V6 31 1 1 串串 串 串 90 1 0 9 1 09 01 9 0 10 9 2 2 12 1 1 A V I U R AAAIII A V R U I 并 4 4 电学计算中的综合计算 电学计算中的综合计算 例例 1313 如图所示为汽车油量显示装置示意图 它能自动测定油箱内油面的高度 R 是滑 动变阻器 油量表相当于电流表 从油量表指针所指的刻度 就可以知道油箱内油量的多 少 1 装置中运用了哪些物理知识 至少说出两种 2 已知电池电压为 12 V R 为 1 2 103 R 的最大阻值为 1 8 103 则电路 中电流变化的范围是多少 3 小明家的汽车某次加满油后 开车过程中发现油量表指针始终指向零刻度 经判断 装置的机械部分完好 试分析电路故障的原因 解析 1 装置中用到的物理知识有浮力 杠杆 串联电路 2 当邮箱中没有油时 电路中的电阻最大 电流最小 根据欧姆定律 I U R 12V 1 2 103 1 8 103 4 10 3A 4mA 当邮箱中油量最多是 电阻最小 电 流最大 根据欧姆定律 I U R 12V 1 2 103 10mA 所以电路中电流的变化范围是 4mA 10mA 3 油量表指针为零 说明电路中没有电路 可能的原因是电流表坏了或者电路中某部分处 于断路 点评点评 计算题的解答要求学生使用准确性高 逻辑性强的数学语言写出演算过程 因此能计算题的解答要求学生使用准确性高 逻辑性强的数学语言写出演算过程 因此能 够充分的反映出学生的解题思路 考查学生的逻辑思维能力 利用所学知识分析问题解决够充分的反映出学生的解题思路 考查学生的逻辑思维能力 利用所学知识分析问题解决 问题的能力 做计算题时要注意几点 问题的能力 做计算题时要注意几点 1 1 审题审题 审题是解题过程中必不可少的环节 审题的过程就是认真读题 分析题意 收集审题是解题过程中必不可少的环节 审题的过程就是认真读题 分析题意 收集 题目信息的过程 审题最重要的找到题中隐含的条件 并在图中标出 题目信息的过程 审题最重要的找到题中隐含的条件 并在图中标出 2 2 分析电路分析电路 电路中闭合不同开关或者滑动变阻器滑片不在相同的位置时的电路分别画出 电路中闭合不同开关或者滑动变阻器滑片不在相同的位置时的电路分别画出 判读电路连接方式及各电表的测量对象 在图中标出已知的物理量 判读电路连接方式及各电表的测量对象 在图中标出已知的物理量 3 3 分析计算分析计算 利用欧姆定律及其变形式和串并联电路的特点列出算式进行计算 利用欧姆定律及其变形式和串并联电路的特点列出算式进行计算 做到以上三步还是有很多学生计算题未能得到满分的原因在于计算的解题的解题格式做到以上三步还是有很多学生计算题未能得到满分的原因在于计算的解题的解题格式 未能正确掌握和运用 物理计算题不是简单的数学计算 需要一定的文字说明 特定字母未能正确掌握和运用 物理计算题不是简单的数学计算 需要一定的文字说明 特定字母 的物理意义 相关的公式来源 已知量代入公式时相应的单位代入等 的物理意义 相关的公式来源 已知量代入公式时相应的单位代入等 强化训练 1 如图 28 所示电路 电源电压保持不变 在甲图中 闭合开关 S 电压表示数为 4V 电流 表示数为 0 4A 乙图中 闭合开关 S 电压表示数为 6V 求