中考物理创新题命题趋势与应试对策——常州2015年中考物理第31题赏析

沈　超

(常州市第二十四中学天宁分校，江苏　常州　213000)



中考物理创新题命题趋势与应试对策
——常州2015年中考物理第31题赏析

沈超

(常州市第二十四中学天宁分校，江苏常州213000)

摘要：电路设计是初中阶段培养学生创新能力的一类问题，本文以常州2015年中考物理第31题为例，谈谈中考电路设计试题的命题趋势与应试对策.

关键词：电路设计；命题趋势；应试对策

中考原题(2015年常州中考第31题)：2015年1月，“蛟龙”号深潜器在印度洋下潜，游弋于海底高温热液区,为避免过高温度的热液对器材造成损坏,技术人员按照两种方法设计“高温自动报警电路”，请选择其中一种方法完成电路设计并算出相应答案．

方法一：器材：恒为12V的蓄电池，开关S，定值电阻R0，热敏电阻Rx(电阻随温度的变化关系如图1)，电压表，电磁继电器(线圈电阻不计，线圈电流大于0.2A时衔铁被吸下，线圈电流小于0.2A时衔铁被弹回)，额定电压均为220V的红灯和绿灯．

图1

功能：闭合开关S，水温越高，电压表示数越大．水温低于500℃时，绿灯正常发光；水温高于500℃时，红灯正常发光．

(1) 请在图2上以笔画线代替导线完成电路连接．

图2

(2) 定值电阻R0的阻值为______Ω．电压表示数为3.6V时，热液温度为______℃．

方法二：器材：恒为12V的蓄电池，开关S，定值电阻R0，热敏电阻Rx(电阻随温度的变化关系如图3所示)，电压表，电磁继电器(线圈电阻不计，线圈电流大于0.2A时衔铁被吸下，线圈电流小于0.2A时衔铁被弹回)，额定电压均为220V的红灯和绿灯.

功能：闭合开关S，水温越高，电压表示数越大．水温低于500℃时，绿灯正常发光；水温高于500℃时，红灯正常发光．

图3

(1) 请在图4上以笔画线代替导线完成电路连接．

图4

(2) 定值电阻R0的阻值为______Ω．电压表示数为9.6V时，热液温度为______℃．

该题是15年常州物理中考的最后一题，是一道电路设计题，也是一道综合类的电学题，延续了近几年中考物理的一贯风格.涉及了电磁继电器电路、电路动态分析、电路计算、安全用电等知识点，其中电磁继电器电路或电路动态分析电路以往作为单一考点出现，现在这些考点同时出现在同一题中，对学生的能力要求更高.并且此题有两种方法，学生只需完成其中一种方法即可，学生在选择方法时又出现了困难，往往两种方法同时思考，不但浪费了宝贵的考试时间，更是混淆了自己的答题思路.考生对这类题型非常不适应，普遍有畏难情绪.导致这类题型得分普遍较低.

帮助学生如何处理此类题型显得尤为重要，即帮助学生打消物理学习中的畏难情绪，又帮助学生建立学习物理的信心.

接下来就以该题为例，谈谈应试的方法与技巧.本题首先要明确电磁继电器电路由两部分组成：控制电路和工作电路.

1控制电路的连接

找控制电路和工作电路中的电器元件：控制电路——低压电源，开关，定值电阻R0，热敏电阻Rx，电压表，电磁继电器；工作电路——电源(火线零线)，动静触电，红灯，绿灯.进一步判断控制电路中定值电阻R0，热敏电阻Rx的连接方式，是串联还是并联？

对于判断电路的连接方式，此类题型的解题套路为：首先要有的就是电路连接的方式，对于判断连接方式也是有规律可寻，一般都是根据电表示数的变化来监控电路，初中阶段我们熟悉的就只有电流表和电压表.电路中提供的是电压表，那么电路连接方式一般就是串联.如果电路提供的是电流表，那么连接方式的判断就稍微麻烦一些了，但一般情况下是串联.

对于本题而言，不管是方法一还是方法二，控制电路的连接方式已经非常明确：串联.接下来判断的就是电压表的位置，控制电路中有三个位置可以选择：电源、定值电阻R0、热敏电阻Rx，首先可以排除电源，如果测电源电压时，电压表示数不会变化，则不能满足电路设计的要求.电压表是测量定值电阻R0、还是测热敏电阻Rx两端的电压？是本题的难点.可采用以下方法判断：

(1) 看懂图像，能从中得到有用的信息.

(2) 对于动态电路此类题型也有常规的解题套路，电源电压不变，根据电路中总电阻的变化，结合欧姆定律分析电路中电流的变化，再分析用电器两端的电压变化.根据用电器两端电压的变化从而判断电压表的位置.

对于本题而言，方法一：从图1热敏电阻Rx随温度变化的图像中，得到热敏电阻Rx的阻值随温度的升高而增大的信息，温度升高，热敏电阻Rx增大，总电阻变大，电路中总电流变小，定值电阻R0两端电压变小，热敏电阻Rx两端电压变大.根据题中水温越高、电压表示数越大的条件，从而判断电压表的位置在热敏电阻Rx两端.

方法二：从图3热敏电阻Rx随温度变化的图像中，得到热敏电阻Rx的阻值随温度的升高而减小，温度升高，热敏电阻Rx变小，总电阻变小，电路中总电流变大，定值电阻R0两端电压变大，热敏电阻Rx两端电压变小.根据题中水温越高、电压表示数越大的条件，从而判断电压表的位置在定值电阻R0两端.

2工作电路的连接

电磁继电器的工作电路的连接根据动静触点的类型来确定，常见的有两种：第一种两个静触点在动触点的一侧，这种电路连接比较简单，只有一条电流路径.第二种两个静触点分别在动触点的两侧，此时动静触点相当于一个单刀双掷开关，电流路径有两条.

本题中方法一和方法二的动静触点属于第二种，电流路径有两条.而且提供的电源是火线和零线，因此还要注意安全用电的原则：动触点的接线柱和火线相连接.接下来判断两个静触点和红灯、绿灯的连接情况.

方法一的题目信息为：温度低时绿灯亮，温度高时红灯亮；热敏电阻Rx的阻值随温度的升高而增大.温度低时热敏电阻Rx小，控制电路中电流大，电磁继电器吸引衔铁，动触点和下侧的静触点接触.因此下侧的静触点和绿灯相连接，再连接到零线.上侧的静触点和红灯相连接，再连接到零线.

方法二的题目信息为：温度低时绿灯亮，温度高时红灯亮；热敏电阻Rx的阻值随温度的升高而减小.温度低热敏电阻Rx大，控制电路中电流小，电磁继电器不吸引衔铁，动触点和上侧的静触点接触.因此上侧的静触点和绿灯相连接，再连接到零线；下侧的静触点和红灯相连接，再连接到零线.

3电路计算

电路计算部分一般只要根据特殊值代入计算即可，往往难度不是太大.方法一中的特殊值：线圈为0.2A，电源电压为12V，可以计算出总电阻是60Ω.根据图像，温度为500℃时对应的热敏电阻Rx是25Ω，可以算出定值电阻R0是35Ω.当电压表示数为3.6V时，定值电阻R0两端电压为8.4V，可用分压原理得到热敏电阻Rx是15Ω.根据图像，当热敏电阻Rx是15Ω时对应的热液温度为320℃.

方法二中的特殊值：线圈为0.2A，电源电压为12V，可以计算出总电阻是60Ω.根据图像，温度为500℃时对应的热敏电阻Rx是8Ω，可以算出定值电阻R0=52Ω.当电压表示数为9.6V时，热敏电阻Rx两端电压为2.4V，可用分压原理得到热敏电阻Rx=13Ω.根据图像，当热敏电阻Rx=13Ω时对应的热液温度为320℃.