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中學(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中學(124010)
劉政昂●

高中物理恒定電流這部分知識的學習課的重點內容，也是考試的重點內容，要提高恒定電流的解題效率，就要打牢基礎知識，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

恒定電流作為電學的基礎知識，在高中物理學中占有重要地位，要學好這部分知識，就要以電阻定律、歐姆定律、焦耳定律為核心，展開延伸拓展訓練，注重加強解題方法策略的學習運用，才能提高學習成績.

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行直流電路的解題分析與計算時，需要把握好電壓、電流、電阻、電熱、電動勢內阻、電功率這幾個物理量，掌握好電阻定律和歐姆定律的運用方法，搞明白串并聯電路的特點和規律，深入理解和準確掌握閉合電路的路端電壓和電源電動勢與內阻之間的關系非常重要，也是解題的關鍵.

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

解析 (1)當開關S2閉合、S1斷開時，電路中的電流，；當開關S2斷開、S1閉合時，電路中的電流，；因為P0相同，由此可得，可求出r=2R；當開關S1、S2都斷開時，電流，電源總功率P.

二、電功和電功率解題策略

進行電功電功率和電熱方面的解題時，掌握好電阻定律、歐姆定律與焦耳定律這三個定律的運用方法，要搞清楚電功和電熱相互之間的能量轉換關系.要搞清楚電功率與熱功率之間的關系.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化為了熱功率(內能)，如電風扇、電機、電解槽等.

例2 一個燈泡上標明“220V，60W”字樣，其工作在額定電壓下時，燈絲的電流多少？假如線路上的電壓降到200V時，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，燈泡的功率才是額定功率60W.如果實際電壓滿足220V，燈泡的功率就不是60W，從題目可知燈泡等效成一個阻值不變的電阻.(1)燈泡的電流 =0.27A， 燈泡電阻 .(2)燈泡實際功率.

點評 根據可知，在用電器電阻R不變時，P∝U2，此時可用來計算，這樣不用再求燈絲電阻.從本題知用電器實際功率，是由加在用電器兩端的實際電壓決定的.

例3 某小型電風扇的直流電動機內阻一定，當電風扇加上0．3V電壓后，電動機不轉，此時電機電流為0．3A；當電動機兩端電壓變為2V時，電流為0．8A，此時電動機能正常工作，求：電風扇的效率是多少？

解析：當電壓為0.3V時，電動機不轉，說明電動機無機械能輸出，電動機消耗的電能全部變成了內能.由于電動機可等效成純電阻，可求出，當電壓為2V，電流是0．8A，此時電動機正常工作，產生機械能，此時電動機為非純電阻用電器，消耗的電能是機械能與內能之和.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，電動機效率.

點評 要掌握電器正常工作的條件，即用電器兩端的實際電壓、實際電流等于其額定電壓、額定電流，要會靈活選用等效條件，簡化解題過程.

三、物理實驗解題策略

以經典恒定電流實驗為基礎，對學生的進行基本實驗技能和素養進行考核是這類題目的主要目的.進行實驗方面的解題時：重點掌握實驗的基本操作方法，要以教材中的學生實驗為原型，對實驗器材選擇、步驟方法與實物連接、實驗數據讀取與處理進行延伸拓展訓練.

例4 (2013上海卷)某一個熱敏電阻的I-U關系曲線產所示(熱敏電阻是阻值隨溫度而改變的，它對溫度敏感).圖中所示電源電動勢為9V，不計其內阻，滑動變阻器的電阻為0-100Ω.

求：(1)要通過實驗得到如圖2所示的I-U 關系曲線圖，在下圖中，選擇圖3或圖4哪個能更好實現上述要求？說明理由.(2)在圖5中電流表讀數是70mA，定值電阻R1=250Ω，根據圖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)應選擇圖3所示的電路進行實驗，因為該電路的電壓可心從0V到所需要的電壓，電壓調節范圍較大，而圖4所示電路不能測0V附近實驗數據.

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

點評 解題時注重對數據進行分析，加強歸類訓練，找出這些電學實驗的共同點，學會舉一反三.

總之，提高恒定電流的解題能力，就要解題訓練，注重對電學實驗的操作技能的學習，找出解題的規律，才能提高學習質量.

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

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