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常见电学综合题探谜
物理综合题是指包含两个或两个以上物理现象或者物理过程的试题,它将物理课程中各部分知识通过试题的形式有机地联系起来,其涉及的知识点一般在物理学科之内,但是创设的情景也可以超出物理本学科之外,既可以是物理学科内综合,也可以是物理学科与其它学科之间的综合。学科内的综合题又可分为单独的知识体系内的综合,比如电学综合题、热学综合题、光学综合题;也可以是学科内的大综合,比如电学与热学的综合、电学与力学的综合等等。
在八年级下学期,我们学习的内容主要是电学内容,由于知识的局限性,本文仅仅探谜电学综合题的特点、解题方法和技巧。
一、电学综合题概述
电学综合题涉及的主要知识点:电流、电压、电阻、电功以及电功率。其中欧姆定律是联系电流、电压、电阻三个基本物理量的纽带,也是分析和计算电功、电功率的重要工具。
常见电学综合题类型:电路结构和欧姆定律的综合;电路变化和欧姆定律的综合;欧姆定律、电功和电功率的综合;电路故障的分析、电路参数的变化与计算等。
在解答综合类试题时,首先要根据题意分析物理过程,建立各物理现象之间、物理现象与其他自然现象之间的联系,要在物理现象发生变化时抓住不变的物理量,抓住同一物理过程中各方面相同的物理量,选择所需要的物理规律、定律、公式来建立题设条件中各物理量之间的关系,以求出正确的答案。
具体到电学综合题,解题时首先要认真读题,分析题中涉及的电学知识点有哪几个,彼此之间是什么关系,如何通过有关公式联系起来,从而找准“切入点”。
下面以两类常见电学综合题为例进行说明。
二、电路参数变化类的综合题
电路结构或者参数的变化一般由三种情况造成:一是由滑动变阻器滑片的移动引起的变化;二是由开关的断开和闭合引起的变化;三是由电路故障(短路或者断路)引起的变化。
(一)例题剖析
例1。小宇同学设计了一盏可调亮度的简易台灯。下图为电路原理图,其中L为小灯泡,R为滑动变阻器,电源电压保持不变且低于安全电压的电源,S为开关。关于这盏台灯,下列说法中正确的是: ( )
A.滑片P 由a 滑向b的过程中,灯泡变亮,电路消耗的总功率变大
B.滑片P由a滑向b的过程中,灯泡变亮,电路消耗的总功率变小
C.滑片P由b滑向a的过程中,灯泡变亮,电路消耗的总功率变大
D.滑片P由b滑向a的过程中,灯泡变亮,电路消耗的总功率变小
分析:这是一个由滑动变阻器和灯泡组成的串联电路,当滑片P由a 滑向b的过程中,滑动变阻器连入电路中的电阻增大,由于灯泡的电阻一定,根据串联电路分压的情况,滑动变阻器两端的电压增大,灯泡两端分得的电压变小,根据P=UI=U2/R,可以得出灯泡的实际电功率变小,故灯泡逐渐变暗;对于A、B选项,看完前半句叙述即可排除。
当滑片P由b滑向a的过程中,滑动变阻器连入电路中的电阻值逐渐减小,灯泡上分得电压逐渐增大,在灯泡电阻一定的条件下,灯泡的实际电功率增大,灯泡变亮。而电路中的总电阻在减小,在电源电压一定的条件下,根据P=UI=U2/R,可以得出整个电路的总实际电功率变大。
答案:C
点评:这是一道由于滑动变阻器的滑片移动改变电路结构,从而改变电路中各元件上物理技术参数的试题,需要综合运用滑动变阻器的作用、串联电路分压、串联电路中电阻的关系、欧姆定律及电功率等方面的知识进行解答。
(二)解题指导:
1.在解答电路变化的试题时,关键在于要把“动态电路”变成“静态电路”,即只考虑变化前和变化后的电路,变化过程当中的电路不作考虑。
2.处理问题的前奏是分析电路结构类型,即判断电路是串联还是并联,只有这样,才能正确利用串、并联电路的电流、电压、电阻的关系和规律。
3.分析过程中要把握两个不变:一是电源电压始终保持不变;二是,如果有灯泡在工作,则认为灯泡的电阻值保持不变。
4.解题的一般分析顺序是:电源电压不变——局部电阻的变化——引起总电阻的变化——根据欧姆定律判断总电流的变化——根据串、并联电路的电流和电压特点判断电阻不变部分的电流、电压变化——再分析电阻变化部分的电流、电压的变化——将各电表依次接入,观察各表测量的物理量,从而得出各电表示数的变化——最后将各元件上的电流、电压等根据公式计算得出电功率的变化等。
(三)小小练习:
1.如下图甲所示的电路中,电源电压保持4.5V不变,电压表量程为“0--3V”,电流表量程为“0--0.6A”,灯泡上标有“6V 3W”字样。闭合开关,将滑片P滑到某—位置时,电压表和电流表的示数如图乙所示。则下列说法错误的是 ( )
A.灯泡正常发光时的电阻为12Ω;
B.此时灯泡的电阻为8.75Ω;
C.此时灯泡的电阻为 10Ω;
D.灯丝的电阻随温度的升高而增大
2. 下图是探究并联电路电流特点的一种实用电路