从中考题谈简化初中物理电路图——以2019年广西北部湾经济区中考物理科试题为例

发表时间:2021/5/6   来源:《教育研究》2021年3月   作者:盘年春
[导读] 本文以2019年广西北部湾经济区中考物理试题为例,谈谈如何简化初中物理电路图。电路问题是初中物理中较难的知识,也是中考重要的一部分。很多同学遇到电路类的题目,摆在面前的第一个问题就是不会简化电路图。

广西来宾市第十中学 盘年春   546100

摘要:本文以2019年广西北部湾经济区中考物理试题为例,谈谈如何简化初中物理电路图。电路问题是初中物理中较难的知识,也是中考重要的一部分。很多同学遇到电路类的题目,摆在面前的第一个问题就是不会简化电路图。
关键词:中考电学题简化电路图基本方法步骤例题
        综合分析“2019年广西北部湾经济区初中学业水平考试物理卷”电学题涉及电路图的题有:第7、11、14、16、27、30题,如果学会简化电路图,对解题很有帮助,特别是第27题第(5)小题。下面就和大家谈谈如何简化初中物理电路图。
        一、电路简化的基本方法
        初中物理电学中的复杂电路可以通过以下方法进行简化:
        第一:按照电流流向理顺电路。一般从电源的正极开始,沿着电流路径画电路图,最后回到电源的负极。
        第二:不计导线电阻,认定R线≈0。有电流流过的导线两端电压为零,开关闭合时等效于一根导线;开关断开时等效于断路,可从电路两节点间去掉。开关闭合有电流流过时,开关两端电压为零,断开时开关两端可以测得电压(电路中没有其他断点)。电流表内阻很小,在分析电路的连接方式时,有电流表的地方可看作一根导线。
        第三:电压表内阻很大,在分析电路的连接方式时,有电压表的地方可视作断路,从电路两节点间去掉.
        第四:用电器(电阻)短路:用电器(电阻)和导线(开关、电流表)并联时,用电器中无电流通过(如下图示),可以把用电器从电路的两节点间拆除(去掉)。

        第五:滑动变阻器PA段被导线(金属杆)短接不工作,去掉PA段后,下图图a变为图b。


        第六:根据串、并联电路电流和电压规律“串联分压、并联分流”分析总电流、总电压和分电流、分电压的关系。
        第七:电流表和哪个用电器串联就测哪个用电器的电流,电压表和哪个用电器并联就测哪个用电器的电压。判断电压表所测量的电压可用滑移法和去源法。
        第八:电压表原则上要求并联在电路中,单独测量电源电压时,可直接在电源两端。
        一般情况下,如果电压表串联在电路中,测得的电压是电源两端电压。电流表直接接在电源两端会被烧坏,且让电源短路,烧坏电源。
        第九:如果导线上(节点之间)没有用电器(开关,电流表除外),那么导线上的各点可以看做是一个点,可以任意合并、分开、增减。(此法又称节点法)例如:

 

        二、电路简化步骤
        第一步:按照题目要求将断开的开关去掉,将闭合的开关变成导线。
        第二步:将电流表变成导线(视具体情况也可保留)。
        第三步:去掉电压表。
        第四步:合并(或者换位)导线上的节点。(此步骤在电路中用电器比较多,且相互纠结时,采用)
        第五步:画出等效电路图,判断各用电器是串联还是并联。
        第六步:在原电路中利用方法六、七判断电流表和电压表各测量哪个用电器的电流和电压。
        第七步:将电压表和电流表添加到等效电路图中,分析各电流表和电压表示数之间的关系。(利用方法六)

        三、中考真题选讲
        (2019年广西北部湾经济区中考物理试卷)27.小明用如图的实验装置测量小灯泡电阻,小灯泡的额定电压为.

        (1)连接电路时,开关应________;
        (2)请在图中用笔画线代替导线,完成剩余部分的电路连接(要求:滑片向左移动时,灯变亮)
        (3)正确完成电路连接后,闭合开关时,电流表没有示数,小灯泡不亮,电压表示数接近电源电压,则电路故障可能是小灯泡________(选填“短路”或“断路”);
        (4)排除故障后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使小灯泡正常发光,电流表示数如图所示,此时电路中的电流为________,小灯泡的电阻为________;
        (5)小明还设计了如图所示的电路,测出了另一小灯泡的额定功率,已知滑动变阻器的最大阻值均为,小灯泡的额定电流为,请将以下实验步骤补充完整:
        ①只闭合开关、,移动的滑片,使电流表示数为;
        ②接着________;
        ③再将的滑片调至最左端,记下电流表的示数,将的滑片调至最右端,记下电流表的示数;
        ④写出小灯泡额定功率的表达式:=________.(用、、、表示)
        思路:上面的试题第(5)小题是实验探究题的压轴部分,我们可按简化步骤把实验的每一步简化电路画出来进行分析。

        原图:
        (1)根据实验步骤①只闭合开关、,移动的滑片,使电流表示数为;画出对应的电路简化图(没有电流流过的部分去掉):

 

        这时候,电路中灯L与滑动变阻器R1串联,电流表测量电路中的电流也是通过灯的电流。当调节R1的滑片使电流表示数为时,灯正常发光。
        (2)那么接下来实验步骤②就应该保持R1的滑片位置不动,断开,闭合、2,调节R2的滑片使电流表示数为。对应简化电路图如下:


        由简化后的电路图可知,此时R2的阻值和灯泡正常发光时的电阻相等。即RL=R2
        (3)根据实验步骤③的要求画出对应的简化电路图如下:

 

        将的滑片调至最左端时的简化电路图


        将的滑片调至最右端时的简化电路图
        由简化后电路图分析可知电源电压U=I1RL,U1=I2R0,UL=I2RL,由串联电路的分压特点可知:U=U1+UL,即I1RL=I2R0+I2RL,则RL=I2R0/(I1-I2)。
        最后得出小灯泡额定功率的表达式:
参考文献:
[1]中华人民共和国教育部义务教育物理课程标准(2011年版)[M].北京:北京师范大学出版社,2012.
[2]2019年广西北部湾经济区中考物理试卷,2019.6 。

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