电学常见难点问题解题策略分析

杨宏

【摘要】初中阶段，学生逐步系统性地接触电学知识，在学习过程中，会遇到各种困难.尤其是面对电表安全与取值范围内及功率最值问题，往往无从下手.本文针对性地总结其相关题型的解题布置与策略，以期帮助学生快速掌握相关技能.

【关键词】电学；电表；功率；最值

电学作为初中物理知识的重要组成部分，学习起来并不容易，尤其是电路中存在滑动变阻器，计算电表取值范围与电功率最值问题这两类问题更是学生失分的重点题型.对此，本文系统性地分析两类难题的常见题型，并针对性地提出解题方案，以促进学生对知识的掌握.

1电表安全与取值范围内

面对电表安全与取值范围内问题，因为涉及条件较多，部分学生没有思路.在面对这类问题时，学生首先要弄清楚整个电路的连接情况.其次，在确保线路元件安全的情况下，找到滑动变阻器最大、最小状态，并进行分析解题.同时，解题中要围绕题目中给出的物理量及其变化范围，防止计算出现错误.

1.1电压表并于定值电阻两端

例1 如图1，电源为6V，电阻R1上有“10Ω，0.5A”的字样，滑动变阻器R2上有“20Ω，1A”，电压表接入电路的量程为0～3V，电流表的量程为0～0.6A，当S闭合，R2滑片从b到a的过程中，保证电压表、电流表安全，则正确的是（）

（A）电流表读数范围为0.2～0.3A.

（B）R1消耗功率范围为0.4～0.9W.

（C）R2阻值变化范围为0～20Ω.

（D）电路消耗总功率范围为1.2～1.8W.

解析当P→a，R2最小，电路中I最大，此时需要考虑是否会超过电流表量程，是否会超过R1的额定电流，同时，不能超过R2的额定电流及电压表量程.

当电压表读数为3V时，电路电流

I1=U1R1=3V10Ω=0.3A，

电流表量程为0～0.6A，所以，电路最大电流I1=0.3A.

此时R1消耗的功率为

P1最大=U1I1=3V×0.3A=0.9W.

当滑到右端时，

R=R1+R2=10Ω+20Ω=30Ω，

电路电流I′=UR=6V30Ω=0.2A，

此时R1消耗的功率为

P1=I21R1=（0.2A）2×10Ω=0.4W.

所以电流表读数范围为0.2～0.3A，R1消耗功率范围为0.4～0.9W.

当电流最大I=0.3A时，电路电阻为

R最小=UI=6V0.3A=20Ω，

所以R2最小=R－R1=20-10Ω=10Ω，则R2接入电路阻值范围为10～20Ω.

整个电路消耗的最小功率为

P总小=UI最小=6V×0.2A=1.2W.

最大功率为P总大=UI最大=6V×0.3A=1.8W.

则电路消耗功率变化范围为1.2～1.8W，故正确选项为（A）（B）（D）.

1.2电压表并于滑动变阻器两端

例2如图2，电源电压为4.5V，电压表量程为0～3V，滑动变阻器规格为“20Ω，1A”，小灯泡标有“2.5V，1.25W”，电流表量程为0～0.6A，在保证各元件安全的情况下，正确的有（）

（A）小灯泡额定电流为0.6A.

（B）电压表变化范围为0～3V.

（C）R阻值变化范围为4～10Ω.

（D）电流表变化范围为0.3～0.5A.

解析由题意可知，小灯泡额定电流：

I额=P额U额=1.25W2.5V=0.5A，

R灯=U额I额=2.5V0.5A=5Ω，

由图可知，L与变阻器串联，电压表所测电压为变阻器两端电压，I额=0.5A可得，电路中最大电流应为I大=0.5A，此时变阻器电阻最小，U灯=2.5V，

R小=U滑I大=U-U灯I大=4.5V－2.5V0.5A=4Ω；

电压表读数最小：U小=U－U灯=4.5V－2.5V=2V.

由图2可知，变阻器阻值变大，电压表读数变大，电压表量程为0～3V，所以U大=3V.

L两端电压U′灯=U－U大=4.5V－3V=1.5V，

电路中电流表读数：

I小=I′灯=U′灯R灯=1.5V5Ω=0.3A，

变阻器电阻R小=U大I小=3V0.3A=10Ω.

故正确答案为（C）（D）.

2电功率最大和最小值问题

电功率最值问题是对范围内问题的延伸，当学生掌握了范围内问题的解题方法时，这类问题也会变得简单.在解答这类问题时，首先要分辨各串联、并联电路中的元件，其次，判定功率出现最值时的条件，最后根据相关公式进行计算.

2.1电路总功率

主要公式为：P总=U总I总.U总一定时，求P总最大时，则I总最大，即R总最小，进而推断电路状态.I总一定时，求P总最大时，则U总最大，即R总最大，进而推断电路状态.

2.2定值电阻电功率

主要公式为：P0=I2R0与P0=U2R0.

并联电路中，需要运用P0=I2R0，当U总一定时，I总最大、最小时，即R总最小、最大时，P0有最大、最小值；I总一定时，P0是定值.

串联电路中，需要运用P0=U2R0，当U总一定时，P0是定值；I总一定时，U总最大、最小时，即R总最小、最大时，P0有最大、最小值.

3结语

综上所述，在解答电路问题时，首先需要学生对整个电路有一个清楚的认识，确定串联、并联关系，在此基础之上，熟练运用各种公式，便可以顺利解答问题.

参考文献：

[1]叶鹏冲.初中物理“电学”教学策略探究[J].考试周刊，2022（30）：106-109.

[2]翁燕芳.初中物理电学的解题方法研究[J].数理化解题研究，2022（11）：80-82.

[3]羅崇毅.初中物理有关电功率的计算[J].第二课堂（D），2022（03）：4.