高中物理恒定電流章節(jié)題型探究

周建寧

摘 要：恒定電流在高中物理學(xué)中是較為復(fù)雜的一部分，不僅需要學(xué)生理解一些公式，還需要對電路有一定的了解.許多學(xué)生在學(xué)習(xí)時都會或多或少的出現(xiàn)問題，從而影響自己學(xué)習(xí)的信心，因此，本文就實(shí)際例題來進(jìn)行分析，幫助學(xué)生理解和學(xué)習(xí)恒定電流知識內(nèi)容.

關(guān)鍵詞：高中物理;恒定電流;題型探究

中圖分類號：G632?? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A?? 文章編號：1008-0333（2022）04-0124-03

1 閉合電路中的歐姆定律題型探究歐姆定律是恒定電流中的一個重要內(nèi)容，在閉合電路中，因?yàn)榇?lián)或者并聯(lián)的關(guān)系，歐姆定律的使用就會有新的要求，教師在進(jìn)行教學(xué)時，要通過物理題來幫助學(xué)生學(xué)習(xí)閉合電路中的歐姆定律，能夠熟練的運(yùn)用知識去解答問題，促進(jìn)知識的理解.

例題1 如圖1所示，電路中定值電阻阻值R大于電源內(nèi)阻阻值r，閉合電鍵后，將滑動變阻器滑片向下滑動，理想電壓表V1、V2、V3示數(shù)變化量的絕對值分別為ΔU1、ΔU2、ΔU3，理想電壓表示數(shù)變化量的絕對值為ΔI，則 （? ）.

A.ΔU2=ΔU1+ΔU3

B.ΔU3ΔI=R+r

C.ΔU1ΔI和ΔU2ΔI保持不變

D.電源輸出功率先增大后減小

解析 選項(xiàng)A：V2測量路端電壓，V1測量R的電壓，V3測量滑動變阻器的電壓，將滑動變阻器滑片向下滑動，滑動變阻器阻值減小，總電阻減小，則總電流增大，內(nèi)電壓增大，U2變小，U1變大，U3變小，U2減小量小于U1增大量和U3減小量之和，所以ΔU2<ΔU1+ΔU3，A錯誤;

選項(xiàng)B：根據(jù)閉合電路歐姆定律得：U3=E-I（R+r），則有ΔU3ΔI=R+r，B正確;

選項(xiàng)C：根據(jù)歐姆定律得：ΔU1ΔI=R，不變，再根據(jù)閉合電路中的歐姆定律得：U2=E-Ir，不變，C正確;

選項(xiàng)D：當(dāng)外電路電阻等于內(nèi)阻時，電源輸出功率最大，而電路中定值電阻阻值R大于電源內(nèi)阻阻值r，所以將滑動變阻器滑片向下滑動，電源輸出功率變大，D錯誤;

綜上所述，本題答案為BC.

2 電路及其應(yīng)用測試

電路是許多學(xué)生都比較害怕的問題，因?yàn)樗粌H考察了物理的公式，同時還對電路中的器材等進(jìn)行考核，在這一課題的學(xué)習(xí)時，學(xué)生需要了解斷路與短路之間的關(guān)系，能夠通過電壓表、電流表去判斷電路中的問題，從而能夠靈活的運(yùn)用知識點(diǎn).

例題2 在如圖2所示的電路中，R1=2Ω，R2=R3=4Ω，當(dāng)開關(guān)S接a時，R2上消耗的電功率為4W，當(dāng)開關(guān)S接b時，電壓表示數(shù)為4.5V，試求：

（1）開關(guān)S接a時，通過電源的電流和電源兩端的電壓;

（2）電源的電動勢和內(nèi)電阻;

（3）當(dāng)開關(guān)S接c時，通過R2的電流大小.

解析? 略.

3 練習(xí)使用多用電表題型探究

電表是高中物理學(xué)中需要學(xué)生重點(diǎn)掌握的實(shí)驗(yàn)器材，多用電表則將電流表、電壓表、歐姆表融于一身，但是這也毫無疑問的將電表的使用難度提高，在教學(xué)過程中，教師需要通過讓學(xué)生親自操作多用電表，能夠理解電表的用法，從而能夠促進(jìn)學(xué)生對知識的理解.

例題3 如圖3所示是某同學(xué)鏈接的電路實(shí)物圖，合上開關(guān)S后發(fā)現(xiàn)A、B燈都不亮，它采用下列兩種方法檢查故障：

①在測試a、b間直流電壓時，紅表筆應(yīng)接觸（填“a”或“b”）.

②該同學(xué)測試結(jié)果如表1所示，根據(jù)測試結(jié)果，可以判定故障是（假設(shè)只有下列中的某一項(xiàng)有故障）.

A. 燈A斷路??? B.燈B短路

C.c、d段斷路D. d、f段斷路

①測試前，應(yīng)將開關(guān)S（填“斷開”或“閉合”）.

②測量結(jié)果如表2所示，由此可以斷定故障是.

A. 燈A斷路?? B. 燈B斷路

C.燈A、B都斷路D.d、e間導(dǎo)線斷路表2

解析：（1）測試時紅表筆應(yīng)接電勢高的a點(diǎn).根據(jù)測試結(jié)果，a、b間有示數(shù)，說明b→電源→a完好;c、b間有示數(shù)，說明b→電源→a→c完好;c、d間無示數(shù)，說明c→燈→d間完好;d、f間有示數(shù)，說明f→b→a→c→d間完好，故d、f段斷路.

（2）用歐姆擋檢查時，測試前應(yīng)首先將開關(guān)S斷開，根據(jù)表針偏轉(zhuǎn)情況，接c、d時有示數(shù)，說明不是燈A斷路;接e、f時有示數(shù)，說明也不是燈B斷路;接d、e間時電阻無窮大，可以斷定是d、e間導(dǎo)線斷路.

4 焦耳定律題型

焦耳定律用于解決簡單的非純電阻電路問題，促使學(xué)生掌握電路中電能與其他形式能的轉(zhuǎn)化關(guān)系.往往題型通常包括純電阻電路、非純電阻電路兩種類型.其中，純電阻電路，比如白熾燈、電爐絲等構(gòu)成的電路，其電流做功，將電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，表達(dá)為W=Q=UIt=U2Rt=Pt.而非純電阻電路，比如含有電動機(jī)、電解槽等的電路，往往電功要大于電熱，所以這種情況之下，就不能用I2Rt，或者U2Rt進(jìn)行電功的計(jì)算.

例題4 如圖4所示電解槽A，與電爐B并聯(lián)后，接到電源上，其中電源內(nèi)阻r=1Ω，電爐電阻R=19Ω，電解槽電阻r′=0.5Ω，若S1閉合且S2斷開，電爐消耗的功率有684W，若S1、S2全部閉合，電爐消耗的功率有475W，且電爐電阻可看做不變，求證：①電源的電動勢;②S1、S2全部閉合流過電解槽的電流大小;③S1、S2全部閉合，電解槽中電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率是多少？

A.為非純電阻電路 B為純電阻電路

解析 略.

5 電阻定律題型

在溫度不變的情況下，導(dǎo)體的電阻與其長度成正比，并與橫截面的面積成反比，即R=ρlS.關(guān)于電阻定律的題型有很多，且解題的方式也不相同.比如說，公式R=ρlS中，l和S為導(dǎo)體的幾何特征量，比例系數(shù)ρ是電阻率，由導(dǎo)體的物理特性所決定，所以不同的導(dǎo)體其電阻率都不相同.而對于金屬導(dǎo)體來說，其電阻率通常都與溫度相關(guān)，當(dāng)溫度升高，電阻率便會增大，導(dǎo)體的電阻也隨之增大，所以電阻定律是在溫度不變的條件下所總結(jié)而出的物理規(guī)律，也只有在溫度不變時才能適用，如若溫度變化就要考慮溫度對電阻率的影響.因此，關(guān)于電阻定律的題型，需要注意物理規(guī)律的適用范圍.

另外，很多學(xué)生會根據(jù)歐姆定律I=UR，推導(dǎo)出公式R=UI，便會錯誤的認(rèn)為導(dǎo)體的電阻，與導(dǎo)體兩端的電壓成正比，與通過導(dǎo)體的電流強(qiáng)度成反比.這樣的錯誤推論從兩個角度上看，其一電阻是根據(jù)導(dǎo)體的自由結(jié)構(gòu)特性所決定，所以與導(dǎo)體兩端的電壓、多大的電壓及導(dǎo)體中電流通過、多大電流通過，都是沒有直接的關(guān)系，加在導(dǎo)體上的電壓大，所以通過的電流大，其導(dǎo)體的溫度會升高，導(dǎo)體的電阻出現(xiàn)變化，但這只是間接的影響;其二，伏安法測電阻是根據(jù)歐姆定律，用電壓表測出電阻兩端電壓，并用安培表，測出通過電阻的電流，按照公式R=UI，來計(jì)算出電阻值，而這是測量電阻的方法之一.

總之，在恒定電流的學(xué)習(xí)中，物理教師要通過實(shí)際的例題來幫助學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐，能夠引導(dǎo)學(xué)生正確的進(jìn)行解題，從而可以促進(jìn)學(xué)生在課堂上更好的發(fā)展，提高自己的綜合能力.

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉政昂.例談高中物理恒定電流解題策略[J].數(shù)理化解題研究（高中版），2017：66.

[2] 尹春軍.高中物理恒定電流圖象教學(xué)誤區(qū)[J].新課程導(dǎo)學(xué)，2014.

[責(zé)任編輯：李 璟]