遼寧省盤錦市遼河油田第一高級(jí)中學(xué)(124010) 劉政昂●

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例談高中物理恒定電流解題策略

遼寧省盤錦市遼河油田第一高級(jí)中學(xué)(124010)
劉政昂●

高中物理恒定電流這部分知識(shí)的學(xué)習(xí)課的重點(diǎn)內(nèi)容，也是考試的重點(diǎn)內(nèi)容，要提高恒定電流的解題效率，就要打牢基礎(chǔ)知識(shí)，掌握一定的方法策略，才能正確解題.

高中物理；恒定電流；解題策略

恒定電流作為電學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，在高中物理學(xué)中占有重要地位，要學(xué)好這部分知識(shí)，就要以電阻定律、歐姆定律、焦耳定律為核心，展開延伸拓展訓(xùn)練，注重加強(qiáng)解題方法策略的學(xué)習(xí)運(yùn)用，才能提高學(xué)習(xí)成績(jī).

一、閉合電路的歐姆定律解題策略

利用閉合電路的歐姆定律進(jìn)行直流電路的解題分析與計(jì)算時(shí)，需要把握好電壓、電流、電阻、電熱、電動(dòng)勢(shì)內(nèi)阻、電功率這幾個(gè)物理量，掌握好電阻定律和歐姆定律的運(yùn)用方法，搞明白串并聯(lián)電路的特點(diǎn)和規(guī)律，深入理解和準(zhǔn)確掌握閉合電路的路端電壓和電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻之間的關(guān)系非常重要，也是解題的關(guān)鍵.

例1 (2014.上海卷)在圖1的閉合電路中，三個(gè)電阻R1=R、R2=2R、R3=4R，當(dāng)開關(guān)S2閉合、S1斷開時(shí)，電源的輸出功率為P0； 當(dāng)S1閉合、S2斷開時(shí)，電源的輸出功率完全確定為P0.求：(1)電源電動(dòng)勢(shì)為多少？(2)當(dāng)S1、 S2兩個(gè)開關(guān)都斷開時(shí)，電源的總功率為是多少？

解析 (1)當(dāng)開關(guān)S2閉合、S1斷開時(shí)，電路中的電流，；當(dāng)開關(guān)S2斷開、S1閉合時(shí)，電路中的電流，；因?yàn)镻0相同，由此可得，可求出r=2R；當(dāng)開關(guān)S1、S2都斷開時(shí)，電流，電源總功率P.

二、電功和電功率解題策略

進(jìn)行電功電功率和電熱方面的解題時(shí)，掌握好電阻定律、歐姆定律與焦耳定律這三個(gè)定律的運(yùn)用方法，要搞清楚電功和電熱相互之間的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系.要搞清楚電功率與熱功率之間的關(guān)系.在只有純電阻元件的電路中，電功率才能等于熱功率，如電爐子、電熨斗等；而在非純電阻電路中，在電功率中有一部分轉(zhuǎn)化為了熱功率(內(nèi)能)，如電風(fēng)扇、電機(jī)、電解槽等.

例2 一個(gè)燈泡上標(biāo)明“220V，60W”字樣，其工作在額定電壓下時(shí)，燈絲的電流多少？假如線路上的電壓降到200V時(shí)，燈泡的功率是多少？(假定燈絲電阻不隨溫度變化)

解析 從燈泡標(biāo)明的字樣可知燈泡的額定電壓(即正常工作電壓)是 220V，只有在此電壓時(shí)，燈泡的功率才是額定功率60W.如果實(shí)際電壓滿足220V，燈泡的功率就不是60W，從題目可知燈泡等效成一個(gè)阻值不變的電阻.(1)燈泡的電流 =0.27A， 燈泡電阻 .(2)燈泡實(shí)際功率.

點(diǎn)評(píng) 根據(jù)可知，在用電器電阻R不變時(shí)，P∝U2，此時(shí)可用來計(jì)算，這樣不用再求燈絲電阻.從本題知用電器實(shí)際功率，是由加在用電器兩端的實(shí)際電壓決定的.

例3 某小型電風(fēng)扇的直流電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻一定，當(dāng)電風(fēng)扇加上0．3V電壓后，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，此時(shí)電機(jī)電流為0．3A；當(dāng)電動(dòng)機(jī)兩端電壓變?yōu)?V時(shí)，電流為0．8A，此時(shí)電動(dòng)機(jī)能正常工作，求：電風(fēng)扇的效率是多少？

解析：當(dāng)電壓為0.3V時(shí)，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，說明電動(dòng)機(jī)無機(jī)械能輸出，電動(dòng)機(jī)消耗的電能全部變成了內(nèi)能.由于電動(dòng)機(jī)可等效成純電阻，可求出，當(dāng)電壓為2V，電流是0．8A，此時(shí)電動(dòng)機(jī)正常工作，產(chǎn)生機(jī)械能，此時(shí)電動(dòng)機(jī)為非純電阻用電器，消耗的電能是機(jī)械能與內(nèi)能之和.變成的熱功率P熱=I2r=0．82×1= 0．64W，總功率P總= IU=0．8×2=1．6W，電動(dòng)機(jī)效率.

點(diǎn)評(píng) 要掌握電器正常工作的條件，即用電器兩端的實(shí)際電壓、實(shí)際電流等于其額定電壓、額定電流，要會(huì)靈活選用等效條件，簡(jiǎn)化解題過程.

三、物理實(shí)驗(yàn)解題策略

以經(jīng)典恒定電流實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，對(duì)學(xué)生的進(jìn)行基本實(shí)驗(yàn)技能和素養(yǎng)進(jìn)行考核是這類題目的主要目的.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方面的解題時(shí)：重點(diǎn)掌握實(shí)驗(yàn)的基本操作方法，要以教材中的學(xué)生實(shí)驗(yàn)為原型，對(duì)實(shí)驗(yàn)器材選擇、步驟方法與實(shí)物連接、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)讀取與處理進(jìn)行延伸拓展訓(xùn)練.

例4 (2013上海卷)某一個(gè)熱敏電阻的I-U關(guān)系曲線產(chǎn)所示(熱敏電阻是阻值隨溫度而改變的，它對(duì)溫度敏感).圖中所示電源電動(dòng)勢(shì)為9V，不計(jì)其內(nèi)阻，滑動(dòng)變阻器的電阻為0-100Ω.

求：(1)要通過實(shí)驗(yàn)得到如圖2所示的I-U 關(guān)系曲線圖，在下圖中，選擇圖3或圖4哪個(gè)能更好實(shí)現(xiàn)上述要求？說明理由.(2)在圖5中電流表讀數(shù)是70mA，定值電阻R1=250Ω，根據(jù)圖2中I-U曲線，求熱敏電阻兩端的電壓和R2的阻值是多少Ω？

解析 (1)應(yīng)選擇圖3所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，因?yàn)樵撾娐返碾妷嚎尚膹?V到所需要的電壓，電壓調(diào)節(jié)范圍較大，而圖4所示電路不能測(cè)0V附近實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).

(2)求R1電流 ,I2=I-I1=70-36=34mA， 從曲線圖上看出當(dāng)I=34mA時(shí)，電壓近似為U=5.2V，R2上的電壓U2=9-5.2=3.8V.

點(diǎn)評(píng) 解題時(shí)注重對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，加強(qiáng)歸類訓(xùn)練，找出這些電學(xué)實(shí)驗(yàn)的共同點(diǎn)，學(xué)會(huì)舉一反三.

總之，提高恒定電流的解題能力，就要解題訓(xùn)練，注重對(duì)電學(xué)實(shí)驗(yàn)的操作技能的學(xué)習(xí)，找出解題的規(guī)律，才能提高學(xué)習(xí)質(zhì)量.

[1]謝占凱.新課標(biāo)下高考物理試題分析[J].云南師范大學(xué).2014 (03)

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