中考對(duì)歐姆定律在串聯(lián)電路中的考查例析

江蘇省泰州市胡莊初級(jí)中學(xué) 陸明進(jìn)

中考對(duì)歐姆定律在串聯(lián)電路中的考查例析

江蘇省泰州市胡莊初級(jí)中學(xué) 陸明進(jìn)

一、考點(diǎn)精析

歐姆定律是電學(xué)部分的基本規(guī)律，在中考中占有重要地位。本考點(diǎn)以掌握歐姆定律、電路的串聯(lián)的基本關(guān)系為重點(diǎn)。要理解電流、電壓、電阻等電學(xué)中最基本的物理量，正確使用電流表、電壓表和滑動(dòng)變阻器等儀表。分析、判斷、計(jì)算變化電路的問(wèn)題是歷年中考考查的重中之重，也是極易失分的考點(diǎn)。

二、中考例析

1.類型一：判斷電路故障。題型：通常出現(xiàn)在選擇題、電學(xué)實(shí)驗(yàn)題中。解題方法指導(dǎo)：電流表有很小的內(nèi)阻，電壓表有很大的內(nèi)阻，電表沒(méi)有示數(shù)，根據(jù)歐姆定律可知，當(dāng)I=0時(shí)，說(shuō)明U=0，即電路中存在短路的情況。我們還知道形成電流的條件是有電壓且電路閉合，而還存在電壓，但電路不閉合的情況，即斷路。

例1，如圖1所示，當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后，兩只燈泡均發(fā)光，兩表均有示數(shù)。過(guò)一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)變?yōu)?，電流表示數(shù)增大。經(jīng)檢查，除小燈泡外其余器材連接良好，造成這種情況的原因可能是：

A.燈L1斷路 B.燈L2短路

C.燈L1短路 D.燈L1、L2均斷路

圖1

分析：電壓表示數(shù)變?yōu)?，說(shuō)明①電壓表的正負(fù)接線柱到電源正負(fù)極之間存在斷路；②電壓表被短路；③電壓表被損壞，到底是哪種故障還要根據(jù)題目提供的其他信息進(jìn)行篩選。題目告訴我們“電流表示數(shù)增大”可排除情況①，“除小燈泡外其余器材連接良好”可排除情況③，只可能是情況②，即選（C）。

2.類型二：用單只電壓表和已知阻值的電阻測(cè)量未知阻值的電阻。題型：通常出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)題中。解題方法指導(dǎo)：根據(jù)歐姆定律的變形式可知，測(cè)量一段導(dǎo)體的電阻需要測(cè)量其兩端的電壓和通過(guò)的電流，當(dāng)只有電壓表時(shí)要設(shè)法測(cè)出導(dǎo)體中的電流，利用串聯(lián)電路中的電流處相等設(shè)計(jì)電路，因此設(shè)計(jì)成串聯(lián)電路。

例2，某同學(xué)想測(cè)定電阻Rx的阻值，供選擇的器材有：一個(gè)電源（電壓不變、電壓數(shù)值未知），一個(gè)已知電阻R0，電壓表（最大量程大于電源電壓），單刀雙擲開(kāi)關(guān)。請(qǐng)你幫助該同學(xué)設(shè)計(jì)一個(gè)電路，要求：（1）畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖。（2）完成該實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)寫(xiě)出需要測(cè)量的物理量及操作步驟。（3）寫(xiě)出用測(cè)量的物理量計(jì)算Rx的表達(dá)式。

分析：電壓表可以測(cè)出導(dǎo)體兩端的電壓，若知道電阻值，可以求出電流，若把兩個(gè)電阻串聯(lián)，也就知道了另一個(gè)導(dǎo)體中的電流。此時(shí)若用電壓表再測(cè)出待測(cè)電阻兩端的電壓，利用R=U/I求出電阻。

答案：（1）如圖2所示

圖2

（2）把S接在位置1處，讀出電壓表的示數(shù)為U0；把S接在位置2處，讀出電壓表的示數(shù)為U。

（3）Rx=（U0-U）R0/U。

3.類型三：串聯(lián)電路的計(jì)算。題型：通常出現(xiàn)在選擇、填空、計(jì)算。解題方法指導(dǎo)：解答這類問(wèn)題可按下列步驟進(jìn)行：①分析電路的連接方式，判斷電表的測(cè)量對(duì)象（對(duì)于復(fù)雜的電路常采用去電壓表的方法分析電路的連接方式）；②把已知量的符號(hào)和數(shù)值、未知量的符號(hào)均在電路圖上標(biāo)出來(lái)；③運(yùn)用歐姆定律、串聯(lián)電路特點(diǎn)等電路規(guī)律分析，分析的方法一般有兩種，一種是從已知量出發(fā)，交替運(yùn)用歐姆定律、串聯(lián)電路特點(diǎn)，逐漸把未知量求出；另一種是從未知量出發(fā)，根據(jù)歐姆定律、串聯(lián)電路特點(diǎn)，逐漸建立和已知量的關(guān)系，根據(jù)已知量求出未知量。

例3，圖甲和圖乙是利用熱敏電阻測(cè)量溫度的原理圖。電源電壓均為20V且保持不變，定值電阻R0的阻值為30Ω，則：

（1）圖甲中電流表的示數(shù)為0.3A時(shí)，熱敏電阻兩端的電壓是多少？

（2）圖乙中電壓表的量程為0-15V，熱敏電阻R的阻值隨溫度的變化關(guān)系如圖丙所示，試求此電路能測(cè)量的最高溫度。

分析：本題結(jié)合電路圖和圖像考查考生收集信息及應(yīng)用歐姆定律解決實(shí)際問(wèn)題的能力，是中考查串聯(lián)電路中歐姆定律計(jì)算的典型題型。

（1）R0與RT串聯(lián)，電流表測(cè)量電路中的電流，計(jì)算熱敏電阻兩端的電壓UT利用串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)UT=U總-U0分析，由于U總=20V，U0=IR0=0.3A×30Ω=9V，所以UT=U總-U0=20V-9V=11V。

（2）R0與RT串聯(lián)，電壓表測(cè)量R0兩端的電壓，由圖像可知熱敏電阻RT隨溫度T的上升而下降，當(dāng)此電路測(cè)量最高溫度時(shí)，熱敏電阻RT的電阻最小，電路中的電流最大，導(dǎo)致R0兩端的電壓最大，即U0=15V，則UT=U總-U0=20V-15V=5V，利用串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)計(jì)算出 RT=UT·R0/U0=5V×30Ω/15V=10Ω，根據(jù)圖像可知當(dāng)RT=10Ω時(shí)，T=92℃。

三、總結(jié)與擴(kuò)展

根據(jù)以上分析，解決串聯(lián)電路中有關(guān)歐姆定律的問(wèn)題，關(guān)鍵在于掌握基本知識(shí)、基本規(guī)律（包括電流及測(cè)量、電壓及測(cè)量、電阻和滑動(dòng)變阻器、串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律等）和基本方法（分析電路連接方式、電表測(cè)量對(duì)象、畫(huà)電路圖、在電路圖上標(biāo)出已知量的符號(hào)和數(shù)值、未知量的符號(hào)、利用規(guī)律解決問(wèn)題），這些能力不是一兩天養(yǎng)成的，要求考生在平時(shí)要扎扎實(shí)實(shí)學(xué)習(xí)，及時(shí)思考和總結(jié)，只有這樣才能培養(yǎng)能力。同學(xué)們可以仿照以上分析進(jìn)行有關(guān)并聯(lián)電路問(wèn)題的總結(jié)和歸納，以培養(yǎng)歸納總結(jié)能力和研究問(wèn)題的能力，這是大家培養(yǎng)能力的好時(shí)機(jī)。

ISSN2095-6711/Z01-2015-12-0064