中考物理創新題命題趨勢與應試對策——常州2015年中考物理第31題賞析

沈　超

(常州市第二十四中學天寧分校，江蘇　常州　213000)

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中考物理創新題命題趨勢與應試對策
——常州2015年中考物理第31題賞析

沈超

(常州市第二十四中學天寧分校，江蘇常州213000)

摘要：電路設計是初中階段培養學生創新能力的一類問題，本文以常州2015年中考物理第31題為例，談談中考電路設計試題的命題趨勢與應試對策.

關鍵詞：電路設計；命題趨勢；應試對策

中考原題(2015年常州中考第31題)：2015年1月，“蛟龍”號深潛器在印度洋下潛，游弋于海底高溫熱液區,為避免過高溫度的熱液對器材造成損壞,技術人員按照兩種方法設計“高溫自動報警電路”，請選擇其中一種方法完成電路設計并算出相應答案．

方法一：器材：恒為12V的蓄電池，開關S，定值電阻R0，熱敏電阻Rx(電阻隨溫度的變化關系如圖1)，電壓表，電磁繼電器(線圈電阻不計，線圈電流大于0.2A時銜鐵被吸下，線圈電流小于0.2A時銜鐵被彈回)，額定電壓均為220V的紅燈和綠燈．

圖1

功能：閉合開關S，水溫越高，電壓表示數越大．水溫低于500℃時，綠燈正常發光；水溫高于500℃時，紅燈正常發光．

(1) 請在圖2上以筆畫線代替導線完成電路連接．

圖2

(2) 定值電阻R0的阻值為______Ω．電壓表示數為3.6V時，熱液溫度為______℃．

方法二：器材：恒為12V的蓄電池，開關S，定值電阻R0，熱敏電阻Rx(電阻隨溫度的變化關系如圖3所示)，電壓表，電磁繼電器(線圈電阻不計，線圈電流大于0.2A時銜鐵被吸下，線圈電流小于0.2A時銜鐵被彈回)，額定電壓均為220V的紅燈和綠燈.

功能：閉合開關S，水溫越高，電壓表示數越大．水溫低于500℃時，綠燈正常發光；水溫高于500℃時，紅燈正常發光．

圖3

(1) 請在圖4上以筆畫線代替導線完成電路連接．

圖4

(2) 定值電阻R0的阻值為______Ω．電壓表示數為9.6V時，熱液溫度為______℃．

該題是15年常州物理中考的最后一題，是一道電路設計題，也是一道綜合類的電學題，延續了近幾年中考物理的一貫風格.涉及了電磁繼電器電路、電路動態分析、電路計算、安全用電等知識點，其中電磁繼電器電路或電路動態分析電路以往作為單一考點出現，現在這些考點同時出現在同一題中，對學生的能力要求更高.并且此題有兩種方法，學生只需完成其中一種方法即可，學生在選擇方法時又出現了困難，往往兩種方法同時思考，不但浪費了寶貴的考試時間，更是混淆了自己的答題思路.考生對這類題型非常不適應，普遍有畏難情緒.導致這類題型得分普遍較低.

幫助學生如何處理此類題型顯得尤為重要，即幫助學生打消物理學習中的畏難情緒，又幫助學生建立學習物理的信心.

接下來就以該題為例，談談應試的方法與技巧.本題首先要明確電磁繼電器電路由兩部分組成：控制電路和工作電路.

1控制電路的連接

找控制電路和工作電路中的電器元件：控制電路——低壓電源，開關，定值電阻R0，熱敏電阻Rx，電壓表，電磁繼電器；工作電路——電源(火線零線)，動靜觸電，紅燈，綠燈.進一步判斷控制電路中定值電阻R0，熱敏電阻Rx的連接方式，是串聯還是并聯？

對于判斷電路的連接方式，此類題型的解題套路為：首先要有的就是電路連接的方式，對于判斷連接方式也是有規律可尋，一般都是根據電表示數的變化來監控電路，初中階段我們熟悉的就只有電流表和電壓表.電路中提供的是電壓表，那么電路連接方式一般就是串聯.如果電路提供的是電流表，那么連接方式的判斷就稍微麻煩一些了，但一般情況下是串聯.

對于本題而言，不管是方法一還是方法二，控制電路的連接方式已經非常明確：串聯.接下來判斷的就是電壓表的位置，控制電路中有三個位置可以選擇：電源、定值電阻R0、熱敏電阻Rx，首先可以排除電源，如果測電源電壓時，電壓表示數不會變化，則不能滿足電路設計的要求.電壓表是測量定值電阻R0、還是測熱敏電阻Rx兩端的電壓？是本題的難點.可采用以下方法判斷：

(1) 看懂圖像，能從中得到有用的信息.

(2) 對于動態電路此類題型也有常規的解題套路，電源電壓不變，根據電路中總電阻的變化，結合歐姆定律分析電路中電流的變化，再分析用電器兩端的電壓變化.根據用電器兩端電壓的變化從而判斷電壓表的位置.

對于本題而言，方法一：從圖1熱敏電阻Rx隨溫度變化的圖像中，得到熱敏電阻Rx的阻值隨溫度的升高而增大的信息，溫度升高，熱敏電阻Rx增大，總電阻變大，電路中總電流變小，定值電阻R0兩端電壓變小，熱敏電阻Rx兩端電壓變大.根據題中水溫越高、電壓表示數越大的條件，從而判斷電壓表的位置在熱敏電阻Rx兩端.

方法二：從圖3熱敏電阻Rx隨溫度變化的圖像中，得到熱敏電阻Rx的阻值隨溫度的升高而減小，溫度升高，熱敏電阻Rx變小，總電阻變小，電路中總電流變大，定值電阻R0兩端電壓變大，熱敏電阻Rx兩端電壓變小.根據題中水溫越高、電壓表示數越大的條件，從而判斷電壓表的位置在定值電阻R0兩端.

2工作電路的連接

電磁繼電器的工作電路的連接根據動靜觸點的類型來確定，常見的有兩種：第一種兩個靜觸點在動觸點的一側，這種電路連接比較簡單，只有一條電流路徑.第二種兩個靜觸點分別在動觸點的兩側，此時動靜觸點相當于一個單刀雙擲開關，電流路徑有兩條.

本題中方法一和方法二的動靜觸點屬于第二種，電流路徑有兩條.而且提供的電源是火線和零線，因此還要注意安全用電的原則：動觸點的接線柱和火線相連接.接下來判斷兩個靜觸點和紅燈、綠燈的連接情況.

方法一的題目信息為：溫度低時綠燈亮，溫度高時紅燈亮；熱敏電阻Rx的阻值隨溫度的升高而增大.溫度低時熱敏電阻Rx小，控制電路中電流大，電磁繼電器吸引銜鐵，動觸點和下側的靜觸點接觸.因此下側的靜觸點和綠燈相連接，再連接到零線.上側的靜觸點和紅燈相連接，再連接到零線.

方法二的題目信息為：溫度低時綠燈亮，溫度高時紅燈亮；熱敏電阻Rx的阻值隨溫度的升高而減小.溫度低熱敏電阻Rx大，控制電路中電流小，電磁繼電器不吸引銜鐵，動觸點和上側的靜觸點接觸.因此上側的靜觸點和綠燈相連接，再連接到零線；下側的靜觸點和紅燈相連接，再連接到零線.

3電路計算

電路計算部分一般只要根據特殊值代入計算即可，往往難度不是太大.方法一中的特殊值：線圈為0.2A，電源電壓為12V，可以計算出總電阻是60Ω.根據圖像，溫度為500℃時對應的熱敏電阻Rx是25Ω，可以算出定值電阻R0是35Ω.當電壓表示數為3.6V時，定值電阻R0兩端電壓為8.4V，可用分壓原理得到熱敏電阻Rx是15Ω.根據圖像，當熱敏電阻Rx是15Ω時對應的熱液溫度為320℃.

方法二中的特殊值：線圈為0.2A，電源電壓為12V，可以計算出總電阻是60Ω.根據圖像，溫度為500℃時對應的熱敏電阻Rx是8Ω，可以算出定值電阻R0=52Ω.當電壓表示數為9.6V時，熱敏電阻Rx兩端電壓為2.4V，可用分壓原理得到熱敏電阻Rx=13Ω.根據圖像，當熱敏電阻Rx=13Ω時對應的熱液溫度為320℃.