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        2025年高考物理中考電表類試題分類剖析

        來源:網絡整理 2024-11-15 11:32:52

          中考電表類試題分類剖析

          電流表、電壓表是電學實驗中最常用的基本測量儀器,是初中物理學習的重要內容,因而也是歷年中考必考的內容之一.有關電表的試題變化多樣,但總體來說主要分為三類:電表的使用、電表的示數及示數變化判斷和電表的應用,現將三類試題的基本題型和解題思路歸納如下.

          一、電表的使用

          電流表、電壓表的使用要注意以下三點:

          1.電表的連入方式將電表連入電路時,電流表要與被測對象串聯,而電壓表則要與被測對象并聯.由于電流表的內阻非常小,因而絕不允許不經用電器而直接將電流表接在電源兩極,否則將造成電路中電流過大,損壞電流表和電源;而電壓表,由于其內阻很大,在量程范圍內,可將電壓表直接接在電源的兩端來測電源電壓.

          2.“+”、“-”接線柱的連接方法使用電表時,要求電流從表的正接線柱流入,負接線柱流出.

          2.量程的選擇學校實驗室所用電流表一般有兩個量程:“0~0.6A”、“0~3A”;電壓表也有兩個量程:“0~3V”、“0~15V”.在使用時要注意量程的選擇.其選擇依據是:①要注意儀器的安全使用,不能測量超過電流表量程的電流值或超過電壓表量程的電壓值;②要注意測量的準確性,在安全使用的前提下選擇較接近測量值的量程,使電表的指針偏轉角度盡可能大些,即電表量程的選擇應大于、并盡可能接近于待測值.總之,選擇量程時要遵循“能小則小”的原則.

          例1(1999年南昌市中考題)如圖1所示,為“測定小燈泡額定功率”的不完整的電路圖.

          圖1

          (1)圖中甲是表,乙是表,并在圖1中標明其“+”、“-”接線柱.

          (2)已知小燈泡的額定電壓為2.5伏,電阻約8歐,則電源至少要用節干電池串聯.電壓表應選伏量程,電流表應選安量程.

          (3)按圖1所示電路圖,結合選擇的干電池個數和電表量程,在圖2中用筆畫線代表導線,正確連接實物圖.(連線不能交*)

          圖2

          圖3

          (4)實驗中當電壓表示數為2.5伏,電流表指針位置如圖3所示,小燈泡的額定功率為瓦.

          分析這是一道關于電表連接的綜合題,依據上述有關電表使用的注意事項,同學們即可順利完成,下面只對電表量程的選擇略加分析:由于小燈泡的額定電壓為2.5伏,因而在測定其額定功率時,電壓表示數應為2.5伏,電壓表量程選0~3V.又因小燈泡電阻約8歐,故通過小燈泡的電流不超過0.6安,因此電流表量程選0~0.6A.

          答案(1)電壓電流,如圖4所示(2)20~30~0.6(3)如圖4所示(4)0.5

          圖4

          二、電表的示數及示數變化判斷

          1.由電表表盤讀數或在表盤上標出指針的位置

          例2(2000年遼寧省、南京市中考題)讀出圖5中電流表和電壓表的示數:電流表示數為安,電壓表示數為伏.

          圖5

          解0.468.5

          例3小燈泡的額定電壓是2.5伏,請在圖6中標出燈正常發光時電壓表指針的位置及接線柱(畫出接線柱引線).

          圖6圖7

          分析有關電流表表盤的讀數或在表盤上標明指針位置的問題,要求遵循一定的步驟,即按“接線柱—量程、最小刻度值—讀數”的順序進行,特別要注意量程的選擇與判斷量程與最小刻度值的對應關系.對本題,由于被測電壓值為2.5V,此時只能用0~3V量程,而不能用0~15V,在此體現了“能小則小”的原則.答案如圖7所示.

          2.電表示數變化的剖析

          電表示數大小變化,有單調變化和非單調變化兩類.

          (1)電表示數的單調變化

          ①定值電阻與變阻器串聯引起的電表讀數變化問題.

          例4(2000年北京市海淀區中考題)如圖8所示的電路中,電源兩極電壓不變.閉合開關S,滑片P向右滑動的過程中()

          圖8

          A.電壓表示數減小

          B.電流表示數增大

          C.電壓表示數增大

          D.電流表示數減小

          分析由圖8可以看出定值電阻R0與滑動變阻器R串聯,電流表測通過它們的電流,電壓表測R兩端電壓.推導過程如下:

          P右移→R↓→R總↓I↑(A表↑)UR↓(V表↓)

          電壓表示數減小,電流表示數增大,故選項A、B正確.

          ②定值電阻與變阻器并聯引起的電表讀數變化問題.

          例5(2000年山東省中考題)在如圖9所示的電路中,電源電壓不變.當滑動變阻器的滑片P由中點向右端移動時()

          圖9

          A.電路中的總電阻減小

          B.燈泡的實際功率不變

          C.電壓表示數變小

          D.電流表示數變大

          分析由圖9可以判斷出燈泡L與滑動變阻器并聯,電壓表測電源電壓,其示數不變,電流表測通過燈泡L的電流.推導過程如下:

          P右移→R↑→R總↑I總↓,而RL不變IL不變(A表讀數不變)且PL=U2/RL不變.故B選項正確.

          ③定值電阻與一個變阻器先并聯后再與另一定值電阻串聯所引起的電表示數變化問題.

          例6如圖10所示,當滑動變阻器的滑片P向右移動時,各電表的示數如何變化?

          圖10

          分析由圖10可判斷出R2與R3并聯后再與R1串聯,屬簡單的混聯電路,電壓表V1測R1兩端電壓,V2測R2(同時也是R3)兩端電壓,電流表A1測干路電流,A2測通過R2的電流,A3測通過R3的電流.推導過程如下:

          P右移→Rab↑→R總↑I總↓(A1表↓)I1↓U1↓(V1?表↓)U2↑(V2表↑)I2↑(A2表↑)I3↓(A3表↓)

          電流表A1示數變小,A2示數變大,A3示數變小;電壓表V1示數變小,V2示數變大.

          ④定值電阻與一個變阻器先串聯再與另一定值電阻并聯所引起的電表示數變化問題.

          例7如圖11所示,當滑動變阻器的滑片P向右移動時,各電表示數如何變化?

          圖11

          分析由圖11可知,R2與R3串聯后再與R1并聯,屬于簡單的混聯電路.電壓表測電源電壓,其示數不變,電流表A1測干路電流,A2測通過R2、R3的電流.推導過程如下:

          P右移→R3↑→R總↑R23↑I總↓(A1表↓)I2↓(A?2表↓)

          電流表A1、A2示數均減小;電壓表示數不變.

          評析以上四種類型均屬于由滑動變阻器滑片的移動所引起的電表示數變化問題,對這類問題,盡管千變萬化,但有規律可循,其中之一就是“一二一”規律,所謂“一二一”即:一個不變,二個關鍵,一個整體.其中:

          一個不變電路中總電壓不變.

          二個關鍵一是越串聯,總電阻越大;越并聯,總電阻越小;二是原為并聯電路,若其中一個是定值電阻,而另一個為可變電阻,則總電阻大小的變化情況與可變電阻大小變化情況一致.

          一個整體分析電路時必須首先考慮整個電路中各量的變化情況,然后由整體到部分,由定值到變值.

          解題時按下列順序分析電源電壓不變→局部電阻如何變化→總電阻如何變化→總電流如何變化→電阻不變部分的電流、電壓如何變化→電阻變化部分的電流、電壓如何變化→各電表示數及用電器功率如何變化.

          ⑤由開關的斷開與閉合引起的電表示數變化問題.

          例8(2000年河南省中考題)如圖12所示的電路中,當開關S閉合時,電流表和電壓表示數變化情況是()

          圖12

          A.電流表,電壓表示數都變小

          B.電流表,電壓表示數都變大

          C.電流表示數變大,電壓表示數變小

          D.電流表示數變小,電壓表示數變大

          分析開關閉合前,R1與R2串聯,A表測通過R1的電流,V表測R1兩端的電壓;開關閉合后,R2與R3并聯后再與R1串聯,屬簡單的混聯電路,A表測干路電流,?V?表測R1兩端電壓.推導過程如下:

          開關S閉合→R總↓I總↑(A表↑)U1↑(V表↑),選項B正確.

          (2)電表示數的非單調變化

          例9如圖13所示,當滑動變阻器R2的滑片自a端向b端滑動時,電流表的示數如何變化?

          圖13

          分析對本題,由于變阻器滑片在滑動過程中其阻值將發生變化,阻值RaP與RPb并聯后的電阻為

          R′2=(RaP·RPb)/(RaP+RPb)

          =[RaP(R2-RaP)]/R2

          =(-R2aP+RaP·R2)/R2

          =-[(RaP-(R2/2)]2+(R22/4)]/R2.

          故只有當RaP=R2/2,即P在滑動變阻器中點位置時R′2有最大值R2/4,即當P從a端向b端滑動時,R′2的電阻由0增大到R2/4,再減小到0,因此電路中的總電阻先變大后變小,對應的電流表示數先變小后變大(屬于非單調變化過程).

          3.電表示數變化范圍的界定及應用

          例10(2000年四川省中考題)在如圖14所示電路中,電源電壓為10伏,且保持不變,電阻R1=20歐,滑動變阻器R2的最大阻值是30歐,則當滑動片P在滑動變阻器上滑動時,電流表、電壓表上示數變化的最大范圍分別是()

          圖14

          A.0.2~0.5A,0~6V

          B.0.2~0.3A,0~6V

          C.0.2~0.5A,4~10V

          D.0.2~0.5A,4~6V

          解因滑動變阻器滑片P的移動將引起電表示數的單調變化(分析過程與例4相同),所以只要分別求出P在a、b兩處的電表示數,即為電表的示數變化范圍.

          當P在a處時,電流表示數為Ia=U/R1,電壓表示數為Ua=0;當P在b處時,電流表示數為Ib=U/(R1+R2),電壓表示數為Ub=Ib·R2=UR2/(R1+R2).將U=10伏,R1=20歐,R2=30歐代入以上各式中可得

          Ia=0.5A,Ib=0.2A,Ub=6V.

          故電流表示數變化范圍是0.2~0.5A,電壓表示數變化范圍0~6V,選項A正確.

          例11(1998年西安市中考題)如圖15所示電路,電源電壓U=4.5伏且保持不變,電阻R1=5歐,變阻器R2的最大阻值為20歐,電流表量程為0~0.6安,電壓表量程0~3伏,通過分析計算,說明變阻器R2允許的取值范圍.

          圖15

          解由圖15可知R1、R2串聯,電壓表測量R2兩端的電壓U2.

          (1)當滑片向左移時,R2減小,電路中電流增大,R1兩端的電壓U1增大,R2兩端的電壓U2減小,考慮到電流表的量程,電流不能大于0.6安,取I=0.6安,則

          U1=IR1=0.6安×5歐=3伏,

          此時R2兩端的電壓

          U2=U-U1=4.5伏-3伏=1.5伏,

          R2=U2/I=1.5伏/0.6安=2.5歐.

          為使電流表不超量程,須使R2≥2.5歐.

          (2)當滑片右移時,R2增大,電流減小,U1減小,U2增大,考慮到電壓表的量程,U2不能大于3伏,取U2=3伏,則

          U1=U-U2=4.5伏-3伏=1.5伏,

          電流I=U1/R1=1.5伏/5歐=0.3安,

          R2=U2/I=3伏/0.3安=10歐.

          為使電壓表不超過量程,須使R2≤10歐,即變阻器R2允許的取值范圍是

          2.5歐≤R2≤10歐.

          評注這類問題一般涉及面廣,有時物理量不是一個定值而是有一個變化范圍,需要考慮電壓表、電流表的量程和滑動變阻器的阻值等,因此同學們分析起來可能不習慣.我們一般采用端值法來分析,即從問題的兩個極端來考慮進行分析計算.

          三、電表的應用

          1.電路故障的分析與判斷

          例12(2000年山西省中考題)在圖16所示的電路中,a、b、c、d為四個接線柱,閉合開關后燈不亮,已經確定是由于燈泡開路或短路引起的.在不允許拆開電路的情況下,請你用一個電壓表或一個電流表分別對故障進行判斷,把方法和判斷結果填入下表中(每種電表各填寫一種方法)

          圖16

          電?表

          方法(接在何處,開關開閉情況)

          現象和結論

          電?流?表

          電?壓?表

          分析(1)對本題,由于故章原因已基本確定,是小燈泡開路或短路.若使用電流表進行判斷,由題圖可知,電流表的“+”、“-”接線柱應分別接在a、b兩接線柱上,開關是閉合的,或者接在c、d兩接線柱上,開關是斷開的.如果電流表接在a、b兩點,閉合開關時,電流表有示數,則燈開路;若無示數,燈短路.如果電流表接在c、d兩點,斷開開關后,電流表有示數,則燈短路;若無示數則燈開路.

          (2)若使用電壓表進行檢測,開關閉合時,電壓表可分別接在a、b間,b、d間,b、c間;開關斷開時,電壓表可分別接在c、d間,b、c間,具體判斷情況參見如下解答.

          電?表

          方法(接在何處、?開關開閉情況)

          現象和結論

          電流表

          (1)a、b間,閉合

          有示數,燈開路;無示數,燈短路

          (2)c、d間,斷開

          有示數,燈短路;無示數,燈開路

          電壓表

          (1)a、b間,閉合

          有示數,燈開路;無示數,燈短路

          (2)b、d間,閉合

          有示數,燈短路;無示數,燈開路

          (3)b、c間,閉合

          有示數,燈短路;無示數,燈開路

          (4)c、d間,斷開

          有示數,燈短路;無示數,燈開路

          (5)b、c間,斷開

          有示數,燈短路;無示數,燈開路

          例13(1998年西安市中考題)如圖17所示,燈泡完全相同,開關S閉合后,電壓表V1和V2的示數等于電源電壓,兩燈都不發光,如果故障只有一處,則可能是()

          圖17

          A.L1短路

          B.L1斷路

          C.L2短路

          D.L2斷路

          分析由電壓表V1、V2示數可知:

          (1)電壓表兩接線柱間含電源部分的線路c—V1—d—電源—c和a—開關?S—電源—L1—b—V2—a之間的線路是連通的,L1不會斷路,可排除B.

          (2)電路中電壓表V2的測量對象,與V2并聯部分線路a—L2—b部分電路應當沒有短路現象,即L2不會短路,可排除C.又因兩燈泡均不發光,且故障只有一處,故電路一定發生了斷路,如果假設L1短路,與題意不符,故選項D正確.

          2.電學“黑箱問題”

          例14(1999年武漢市中考題)如圖18所示的電學黑箱中,有兩個電阻:定值電阻R0=8歐,另一為未知電阻Rx,由箱內抽出三根引線A、B、C.當開關S與C閉合時,電流表的讀數為1安,電壓表的讀數為8伏;當開關S與D閉合時,電流表的讀數仍為1安,電壓表的讀數為10伏,請在黑箱中畫出兩個電阻和A、B、C的連接圖.由圖可知Rx=.

          分析這是一類電學“黑箱”問題,主要是根據黑箱表現出的特征來判斷其內部的連接情況.對本題,由于箱內只有兩個電阻,因而只能是串聯或并聯,又因當開關S與D閉合時,電流表示數為1安,電壓表示數為10伏,所以電路中的總電壓為10伏,總電阻為10歐,又由于R0=8歐,故R與Rx串聯,且Rx=2歐,連接圖如圖19所示.

          圖18圖19

          3.電阻大小的測定?有關電阻大小測定的基本原理是歐姆定律,因所給出的器材不同,使得電阻的測量方法靈活多變,但主要有以下幾種不同方法.

          (1)伏安法

          伏安法是測量電阻的基本方法,所用的器材是電流表、電壓表等,電路圖如圖20所示.R=U/I.

          圖20

          (2)伏阻法

          例15現有電壓表、電池組,開關和已知阻值為R0的定值電阻各一個,導線若干,請根據上述器材測出一未知電阻Rx的阻值.

          方法Ⅰ電路如圖21所示.

          ①步驟用電壓表分別測出R0與Rx兩端的電壓U0與Ux.

          ②表達式Rx=UxR0/U0.

          方法Ⅱ電路如圖22所示.

          ①步驟用電壓表分別測出Rx和電路兩端的電壓Ux與U.

          ②表達式Rx=UxR0/(U-Ux).

          方法Ⅲ電路如圖23所示.

          圖21圖22圖23

          ①步驟斷開開關S,讀出電壓表的示數U1;閉合開關S,讀出電壓表的示數U2.

          ②表達式Rx=U1R0/(U2-U1).

          (3)安阻法

          例16上題中,若把電壓表換為電流表,又如何測出Rx的阻值.

          方法Ⅰ如圖24所示電路.

          ①步驟用電流表分別測出Rx和R0的電流Ix和I0.

          ②表達式Rx=I0R0/Ix.

          方法Ⅱ電路如圖25所示.

          ①步驟用電流表分別測出Rx和干路中的電流Ix和I.

          ②表達式Rx=(I-Ix)R0/Ix.

          方法Ⅲ電路如圖26所示.

          ①步驟斷開開關S,讀出電流表的示數I1;閉合開關S,讀出電流表示數I2.

          ②表達式Rx=(I2-I1)R0/I1.

          方法Ⅳ電路如圖27所示.

          ①步驟斷開開關S,讀出電流表的示數I1;閉合開關S,讀出電流表的示數I2.?

          ②表達式Rx=I1R0/(I2-I1).

          圖24圖25圖26圖27

          評注近兩年各省市的中考試題中對上述幾種方法進行考查的題目很多,諸如1999年重慶市第17題、2000年河北省第19題、2000年北京市西城區第61題,等等,同學們掌握了上述方法,也就能輕松解答了.

          (4)極端法

          例17(1999年南京市中考題)給你一個電池組(電池組電壓未知,但不變),一只電流表,一個已知最大阻值為RAB的滑動變阻器,一只開關和幾根導線,請你設計只需連一次電路就能測出未知電阻Rx的電阻值.

          方法電路如圖28所示.

          圖28

          ①步驟閉合開關S,用電流表分別測出滑動變阻器滑片P位于最左端和最右時電路中的電流I1和I2.

          ②表達式Rx=I2RAB/(I1-I2).

          例18(2000年福州市中考題)給你以下器材:一個電源(其電壓未知),一個標有“20Ω1A”的滑動變阻器,導線若干,一個開關,一只電壓表,一個待測電阻Rx,請你設計一個能測出Rx電阻值的電路.

          要求(1)畫出你所設計的電路圖.(2)簡要寫出實驗操作步驟.(3)根據你所測出的物理量寫出Rx的表達式.

          方法(1)電路如圖29所示.

          圖29

          (2)步驟閉合開關S,將滑動變阻器的滑片P移到最左端和最右端,分別讀出電壓表的示數U1和U2.

          (3)表達式

          Rx=U2R0/(U1-U2)

          =[U2/(U1-U2)]×20歐

          4.電功率大小的測定?有關小燈泡額定功率的測定與電阻的測量一樣,同樣是初中電學的重要實驗,因所給的器材不同,使得電功率的測量與電阻的測量一樣具有多樣性,主要有三種不同方法,其電路圖與上述電阻測量前三種方法相對應,只是將Rx換成小燈泡而已.

          (1)伏安法?伏安法測小燈泡的額定功率是測電功率的基本方法,從電路的設計、原理、由電路圖連接實物圖到數據分析處理以及實驗步驟和說明滑動變阻器的作用等等,都是中考試題中常出現的內容,同學們已對這方面的知識有了很深的理解,在此不再贅述.

          (2)伏阻法(串聯分壓法)

          例19現有一只電壓表、一只5歐的電阻、電源、滑動變阻器、開關,導線若干,你能測出額定電壓為2.5伏的小燈泡的額定功率嗎?請畫出實驗電路圖,寫出實驗步驟及小燈泡額定功率的表達式.

          圖30

          分析實驗電路圖如圖30所示.

          步驟①按圖30連接電路,斷開開關S,將滑動變阻器的滑片放在電阻最大的位置,電壓表先與燈泡并聯.

          ②檢查無誤后,閉合開關,調節滑動變阻器,使小燈泡兩端的電壓U=2.5伏,然后再用電壓表測出此時5歐電阻R0兩端的電壓U0.

          表達式P=UI=U·U0/R0.

          (3)安阻法(并聯分流法)

          例20若上例中只有電流表而沒有電壓表,又如何測出小燈泡的額定功率.

          分析實驗電路圖如圖31所示.

          圖31

          因正常工作時燈兩端的電壓為UL,又因“并聯電路各支路兩端電壓相等”,可知圖31中R0兩端的電壓也為UL,根據歐姆定律可知此時通過R0的電流為I0=U0/R0=UL/R0.

          實驗步驟按電路圖連好實驗電路,調節滑動變阻器,使通過R0的電流為I0(由上式計算得出);然后,再用電流表測出此時通過燈L的電流IL.

          表達式PL=UL·IL=I0R0·IL.

          以上所舉例題是近幾年中考試題中有關電表類試題的幾種類型,通過以上分類剖析,相信會對同學們在處理此類問題時有所啟迪.同學們在平時學習及復習時,要注意分析思考,做到使知識系統化,并能舉一反三,以鍛煉和提高自己利用所學知識解決實際問題的能力.

         

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