高中物理恒定电流章节题型探究

周建宁

摘 要：恒定电流在高中物理学中是较为复杂的一部分，不仅需要学生理解一些公式，还需要对电路有一定的了解.许多学生在学习时都会或多或少的出现问题，从而影响自己学习的信心，因此，本文就实际例题来进行分析，帮助学生理解和学习恒定电流知识内容.

关键词：高中物理;恒定电流;题型探究

中图分类号：G632   文献标识码：A   文章编号：1008-0333（2022）04-0124-03

1 闭合电路中的欧姆定律题型探究欧姆定律是恒定电流中的一个重要内容，在闭合电路中，因为串联或者并联的关系，欧姆定律的使用就会有新的要求，教师在进行教学时，要通过物理题来帮助学生学习闭合电路中的欧姆定律，能够熟练的运用知识去解答问题，促进知识的理解.

例题1 如图1所示，电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r，闭合电键后，将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3，理想电压表示数变化量的绝对值为ΔI，则 （  ）.

A.ΔU2=ΔU1+ΔU3

B.ΔU3ΔI=R+r

C.ΔU1ΔI和ΔU2ΔI保持不变

D.电源输出功率先增大后减小

解析 选项A：V2测量路端电压，V1测量R的电压，V3测量滑动变阻器的电压，将滑动变阻器滑片向下滑动，滑动变阻器阻值减小，总电阻减小，则总电流增大，内电压增大，U2变小，U1变大，U3变小，U2减小量小于U1增大量和U3减小量之和，所以ΔU2<ΔU1+ΔU3，A错误;

选项B：根据闭合电路欧姆定律得：U3=E-I（R+r），则有ΔU3ΔI=R+r，B正确;

选项C：根据欧姆定律得：ΔU1ΔI=R，不变，再根据闭合电路中的欧姆定律得：U2=E-Ir，不变，C正确;

选项D：当外电路电阻等于内阻时，电源输出功率最大，而电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r，所以将滑动变阻器滑片向下滑动，电源输出功率变大，D错误;

综上所述，本题答案为BC.

2 电路及其应用测试

电路是许多学生都比较害怕的问题，因为它不仅考察了物理的公式，同时还对电路中的器材等进行考核，在这一课题的学习时，学生需要了解断路与短路之间的关系，能够通过电压表、电流表去判断电路中的问题，从而能够灵活的运用知识点.

例题2 在如图2所示的电路中，R1=2Ω，R2=R3=4Ω，当开关S接a时，R2上消耗的电功率为4W，当开关S接b时，电压表示数为4.5V，试求：

（1）开关S接a时，通过电源的电流和电源两端的电压;

（2）电源的电动势和内电阻;

（3）当开关S接c时，通过R2的电流大小.

解析  略.

3 练习使用多用电表题型探究

电表是高中物理学中需要学生重点掌握的实验器材，多用电表则将电流表、电压表、欧姆表融于一身，但是这也毫无疑问的将电表的使用难度提高，在教学过程中，教师需要通过让学生亲自操作多用电表，能够理解电表的用法，从而能够促进学生对知识的理解.

例题3 如图3所示是某同学链接的电路实物图，合上开关S后发现A、B灯都不亮，它采用下列两种方法检查故障：

①在测试a、b间直流电压时，红表笔应接触（填“a”或“b”）.

②该同学测试结果如表1所示，根据测试结果，可以判定故障是（假设只有下列中的某一项有故障）.

A. 灯A断路    B.灯B短路

C.c、d段断路D. d、f段断路

①测试前，应将开关S（填“断开”或“闭合”）.

②测量结果如表2所示，由此可以断定故障是.

A. 灯A断路   B. 灯B断路

C.灯A、B都断路D.d、e间导线断路表2

解析：（1）测试时红表笔应接电势高的a点.根据测试结果，a、b间有示数，说明b→电源→a完好;c、b间有示数，说明b→电源→a→c完好;c、d间无示数，说明c→灯→d间完好;d、f间有示数，说明f→b→a→c→d间完好，故d、f段断路.

（2）用欧姆挡检查时，测试前应首先将开关S断开，根据表针偏转情况，接c、d时有示数，说明不是灯A断路;接e、f时有示数，说明也不是灯B断路;接d、e间时电阻无穷大，可以断定是d、e间导线断路.

4 焦耳定律题型

焦耳定律用于解决简单的非纯电阻电路问题，促使学生掌握电路中电能与其他形式能的转化关系.往往题型通常包括纯电阻电路、非纯电阻电路两种类型.其中，纯电阻电路，比如白熾灯、电炉丝等构成的电路，其电流做功，将电能全部转化为内能，表达为W=Q=UIt=U2Rt=Pt.而非纯电阻电路，比如含有电动机、电解槽等的电路，往往电功要大于电热，所以这种情况之下，就不能用I2Rt，或者U2Rt进行电功的计算.

例题4 如图4所示电解槽A，与电炉B并联后，接到电源上，其中电源内阻r=1Ω，电炉电阻R=19Ω，电解槽电阻r′=0.5Ω，若S1闭合且S2断开，电炉消耗的功率有684W，若S1、S2全部闭合，电炉消耗的功率有475W，且电炉电阻可看做不变，求证：①电源的电动势;②S1、S2全部闭合流过电解槽的电流大小;③S1、S2全部闭合，电解槽中电能转化为化学能的功率是多少？

A.为非纯电阻电路 B为纯电阻电路

解析 略.

5 电阻定律题型

在温度不变的情况下，导体的电阻与其长度成正比，并与横截面的面积成反比，即R=ρlS.关于电阻定律的题型有很多，且解题的方式也不相同.比如说，公式R=ρlS中，l和S为导体的几何特征量，比例系数ρ是电阻率，由导体的物理特性所决定，所以不同的导体其电阻率都不相同.而对于金属导体来说，其电阻率通常都与温度相关，当温度升高，电阻率便会增大，导体的电阻也随之增大，所以电阻定律是在温度不变的条件下所总结而出的物理规律，也只有在温度不变时才能适用，如若温度变化就要考虑温度对电阻率的影响.因此，关于电阻定律的题型，需要注意物理规律的适用范围.

另外，很多学生会根据欧姆定律I=UR，推导出公式R=UI，便会错误的认为导体的电阻，与导体两端的电压成正比，与通过导体的电流强度成反比.这样的错误推论从两个角度上看，其一电阻是根据导体的自由结构特性所决定，所以与导体两端的电压、多大的电压及导体中电流通过、多大电流通过，都是没有直接的关系，加在导体上的电压大，所以通过的电流大，其导体的温度会升高，导体的电阻出现变化，但这只是间接的影响;其二，伏安法测电阻是根据欧姆定律，用电压表测出电阻两端电压，并用安培表，测出通过电阻的电流，按照公式R=UI，来计算出电阻值，而这是测量电阻的方法之一.

总之，在恒定电流的学习中，物理教师要通过实际的例题来帮助学生进行实践，能够引导学生正确的进行解题，从而可以促进学生在课堂上更好的发展，提高自己的综合能力.

参考文献：

[1] 刘政昂.例谈高中物理恒定电流解题策略[J].数理化解题研究（高中版），2017：66.

[2] 尹春军.高中物理恒定电流图象教学误区[J].新课程导学，2014.

[责任编辑：李 璟]