电学知识专题讲座_物理试题-查字典物理网

电学是初中物理的一大部分，在每年的中考中所占的分量与力学不相上下。电学也是中考的卡分点，区分度主要在电学与力学中体现。由于电学知识较难，提高电学知识的难度相对力学来说要高得多。所以说，学好电学就等于中考成功了一半。学好电学主要是要学会区分电路图和懂得各物理量的计算方法。下面从几个方面介绍电学知识。

一、连接方法

电路的连接方法不是串联就是并联（混联在初中阶段不要求掌握），没有其他方法。

⑴分析要点：从电流的路径数分析，也就是说从电源的正极出发，流到电源的负极。只有一条路径的电路是串联，有二条或二条以上路径的电路是并联。

例1分析图1甲、乙两图电路到底是串联还是并联。

图1

解析：甲图电流从电源正极出发，回到负极有三条路径。分别是①电源正极→开关→L₃→电源负极；②电源正极→开关→L₂→电源负极；③电源正极→开关→L₁→电源负极。所以是并联电路。乙图电流从电源正极出发，回到负极只有一条路径：电源正极→L₃→L₂→L₁→开关→电源负极。所以说是串联电路。

⑵电压表、电流表的处理方法：由于电压表的电阻很大，所以在分析时作断路处理。而电流表的电阻很小，故在分析时作短路处理。

例2分析图2甲、乙两图电路到底是串联还是并联。

图2

解析：甲、乙两图电路看上去相似，但结果却完全不同。在甲图中，由于电流表当作短路，结果与例1甲图一样。乙图电压表作断路，电流根本上流不过去，电流从电源正极出发，回到负极只有一条路径：电源正极→开关→L₃→L₂→L₁→电源负极。所以说是串联电路。

二、三种测量仪器

1．电流表

电流表是串联在被测电路中的，有两个量程（0．6A和3A）。测量时不能超过它的量程外，还应注意，为了提高准确程度，如果被测电流不超过0．6A时，不应选用3A的量程。共用的接线柱多数是“—”，也有少部分是“+”。由于内部电阻很小，所以不能直接接到电源两极上。

2．电压表

电压表是并联在被测电路中的，有两个量程（3V和15A）。测量时不能超过它的量程外，还应注意，为了提高准确程度，如果被测电压不超过3V时，不应选用15V的量程。共用的接线柱多数是“—”，也有少部分是“+”。由于内部电阻很大，所以可以直接接到电源两极上。如果电压表与用电器串联，用电器因为电流很小（几乎为零）而不能工作。电压表的示数则（几乎）等于电源电压。

例3小明在进行测量小灯泡电功率实验时，错误地将电路设计成如图3所示的电路，并按该电路图进行连接实物。请你分析，小明连接好实物后，电流表和电压表的示数各是多少？（电源为两节干电池）

解析：此时电压表串联在电路中，由于其电阻很大，故电路中电流很小，几乎为零。所以电流表示数为0。根据公式U=IR，R越大，U越大。所以电压表示数几乎等于电源电压，所以示数为3V。

3．电能表

电能表是测量用户一段时间内所消耗电能的仪表。它所记载的数据是类加的，最后一位数字表示小数点后的。它并联在家庭电路进户处的干路上。面板上的数字表示不同的物理意义。

例4小华观察到家庭电路中电能表面板上标有“2500r/Kw·h”字样，问当电能表铝盘转过1000圈，家庭电路消耗了多少电能？

解析：2500r/Kw·h表示每消耗1Kw·h电能，电能表铝盘转2500圈。也就是说，铝盘每转一圈，消耗Kw·h电能。电能表铝盘转过1000圈，家庭电路消耗的电能就是W=Kw·h×1000=Kw·h=0．4Kw·h。

三、三种状态

1．通路

接通的电路叫通路。此时用电器能正常工作。

2．断路（开路）

断开的电路叫断路或开路。此时用电器因为没有电流通过而不工作。

3．短路

分为电源短路与局部短路两种。

⑴电源短路

不经用电器直接连接电源两极叫电源短路（就是课本所说的“短路”）。由于电路中电流很大，所以会烧毁电路和电源，故不允许。

⑵局部短路

在串联电路中，某一用电器两端被导线直接连通，就叫局部短路。如图4，就叫L₂短路。这种电路不但允许还被广泛应用。

例5八年级（2）班的同学为了防止晚上有贼进入宿舍偷东西，想设计一个电路，当贼推门进来宿舍时，电铃马上报警。请你帮他们设计一个电路。

解析：当贼推开门时，门会移动。我们可以把一根细导线安装在门和门框之间，充分利用门的移动把细导线拉断。如图5所示：

四、各种应用机械或元件

1．滑动变阻器（电阻箱）

原理：通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变接入电路中的电阻。

接法：串联接入电路中，按“一上一下”接法。

铭牌上标有最大电阻值和允许通过的最大电流。

2．电动机

原理：通电导体在磁场中受到力的作用。

构造：磁极、线圈、换向器、电刷。

3．发电机

原理：电磁感应现象。

构造与发电机相同，只不过是称呼不同而已。把换向器称为铜环。

4．电磁继电器

原理：通过控制低压控制电路的通断来间接控制高压工作电路的通断。

实质：用电磁铁控制电路通断的开关。

分析方法：先分析控制电路，再分析工作电路。

例6图6是一种水位自动报警器的原理图，水位没有到达金属块A时，绿灯亮；水位到达金属块A时，红灯亮。说明它的工作原理。^[1]

解析：（分析控制电路）水位没有到达金属块A时，继电器线圈没有电流通过，它的上面两个触点接触，（分析工作电路）工作电路中绿灯与电源构成回路，绿灯亮；（分析控制电路）当水位到达金属块A时，继电器线圈有电流通过，它的下面两个触点接触，（分析工作电路）工作电路中红灯与电源构成回路，红灯亮。

五、串、并联电路电流、电压与电阻的关系

连接方法

电流

电压

电阻

串联电路

I=I₁=I₂

U=U₁+U₂

R=R₁+R₂

并联电路

I=I₁+I₂

U=U₁=U₂

或

注：三个电阻并联总电阻的计算方法在中考中几乎不考。

六、各种比例关系

1．串联电路（见图7）

⑴电流关系

串联电路中处处电流相等。因此通过R₁和R₂的电流之比：I₁：I₂=1：1。

⑵电压关系

根据欧姆定律I=变形得到U=IR，又因为串联电路中处处电流相等。因此R₁两端的电压U₁与R₂两端的电压U₂之比： U₁：U₂=IR₁：IR₂=R₁：R₂。

⑶功率关系

串联电路中处处电流相等，根据功率的计算公式P=UI得到R₁消耗的功率P₁=U₁I，R₂消耗的功率P₂=U₂I。因此P₁：P₂= U₁I：U₂I=U₁：U₂。又因为 U₁：U₂=R₁：R₂。所以P₁：P₂= U₁：U₂=R₁：R₂。

2．并联电路（见图8）

⑴电压关系

并联电路中各支路电压相等。因此R₁两端电压U₁与R₂两端电压U₂之比：U₁：U₂=1：1。

⑵电流关系

并联电路中各支路电压相等，根据欧姆定律I=。通过R₁的电流I₁=，通过R₂的电流I₂=。所以通过R₁的电流I₁与通过R₂的电流I₂之比：I₁：I₂=：=R₂：R₁。

⑶功率关系

并联电路中各支路电压相等，根据功率计算公式P=UI。R₁消耗的功率P₁=UI₁，R₂消耗的功率P₂=UI₂。所以R₁消耗的功率P₁与R₂消耗的功率P₂之比：

P₁：P₂= UI₁：UI₂=I₁：I₂。又因为I₁：I₂= R₂：R₁。故P₁：P₂= I₁：I₂= R₂：R₁。

3．同一用电器（同一电阻）在不同电压下消耗电功率的关系

当电阻R相同时，所消耗的电功率根据功率计算公式P=UI，推导得出P=UI=U·=。所以电阻R在电压U₁下消耗的功率P₁=；在电压U₂下消耗的功率P₂=。因此，电阻R在电压U₁下消耗的功率P₁与在电压U₂下消耗的功率P₂之比：

P₁：P₂=：=U₁²：U₂²；或p₁：p₂=I₁²R：I₂²R=I₁²：I₂²。

同理，也可以推导出电阻R消耗功率为P₁时两端的电压U₁与电阻R消耗功率为P₂时两端的电压U₂之比：U₁：U₂=。

七、用控制变量法决定电功率公式的使用

初中物理有关电功率的计算有四个公式（含推导公式）,它们分别是p=,p=UI,p=I²R和p=。对于这四个公式，在计算题中学生经常弄不懂应该用哪一个，经常被这四个公式搞得头晕脑涨。初中物理实验研究方法中有一个著名的“控制变量法”。也就是说一个物理量当它有可能受几个因素影响的时候，我们研究它与哪一个因素的关系时就改变哪一个因素，其它因素都要控制不变。上面四个有关电功率计算的公式中分别有两个物理量，我们在应用它们来解答物理计算题时，就应该认真审理题目所给的物理量中有哪一个是不改变的，有哪一个是改变的，不变量与改变量所组成的电功率公式就是我们所要应用的公式。

例7（2008成都）某电磁炉的额定功率是1．1KW,额定电压是220V,接入某电路时,测得通过它的电流为4A,求（1）电磁炉的电阻是多少？（2）电磁炉的实际功率是多少？

解析：（1）题目给出了额定功率和额定电压,根据公式“p=”推导得出

R===44Ω

（2）因为电磁炉的电阻是不变的，题目又给出了实际电流，故用公式

p=I²R=（4A）²×44Ω=704W

例8一电阻丝通过的电流是3A，在t时间内产生400J的热量，现使通过电阻丝的电流增大到6A，则在t时间内产生的热量是J。

解析：电炉丝的电阻不变，题目给出了电流，故应根据公式W=pt=I²Rt计算。

Q₁=I₁²Rt=（3A）²Rt=9A²Rt =400J，

Q₂= I₂²Rt=（6A）²Rt=36A²Rt=4Q₁=1600J。

例9随着生活水平提高，家用电器日益增多。某户对旧电路改造后，将保险丝的规格由5A换成8A，则该线路允许同时接入的用电器功率比原来增大了（）

A．1100W B．1760W C．660W D．2860W

解析：家庭电路电压不变，为220V。题目给出了电流值，故用公式p=UI计算。

P₁=UI₁=220V×5A=1100W，

P₂=UI₂=220V×8A=1760W，

△P=P₂-P₁=1760W-1100W=660W，

所以选C

例10家用电饭锅的加热和保温状态，如图9为其工作原理图。图中R₀为加热电阻，R₁保温电阻。将电饭锅接入220V的电路中，如果在加热状态消耗的总功率为1100W，保温状态消耗的总功率为220W。（1）开关S闭合时电饭锅处于什么工作状态？为什么？（2）求出加热电阻R₀和保温电阻R₁。^[3]

解析：（1）电路电压一定，S的闭合或断开只是改变电路的总电阻。根据公式p=分析。U一定，S闭合使R₁短路，电路电阻减小，功率p增大，所以是加热状态。

（2）电路电压一定，为220V。当开关S闭合或断开，只改变了电路的总电阻，所以根据公式p=变形得R=。

S闭合时，R₁短路，只有R₀接入电路，

R₀===44Ω，

S断开，R₀和R₁串联，

R===2200Ω，

R₁=R-R₀=2200Ω-44Ω=2156Ω。

例11如图10所示是小明同学安装的家用调光灯电路图，灯泡上标有“PZ220—40”字样，滑动变阻器的最大阻值为1210Ω。求调光灯功率的调节范围。（不考虑温度对灯丝电阻的影响）^[4]

解析：当滑动变阻器的滑片在左端时，灯泡的电压为220V，所以灯泡的功率是40W。

当滑动变阻器的滑片在右端时，灯泡两端的电压和通过的电流都发生了改变，但灯泡的电阻不变，所以不是选公式“p=”就是选公式“p=I²R”。

R_L===1210Ω，

I====A，

所以此时灯光功率p= I²R=（A）²×1210Ω=10W。

所以调光灯功率的调节范围：10W～40W。

或：因为灯泡电阻与变阻器最大电阻相同，所以灯泡两端的电压与变阻器两端的电压相同，即均是110V。所以用公式p=计算得

p===10W。

例12如图11所示，R₁：R₂=2：3，求R₁，R₂消耗的功率之比。

解析：串联电路处处电流相等，所以计算电功率应用公式“p=I²R”，故

P₁：P₂===2：3。

例13如图12所示，R₁：R₂=2：3，求R₁，R₂消耗的功率之比。

解析：并联电路各支路电压相等，所以计算电功率就用公式“p=”，故

P₁：P₂===3：2。

例14一电阻R，分别接在电压为200V和220V的电路上，消耗的电功率分别是P₁和P₂，求P₁：P₂。

解析：电阻R的阻值不变，电压改变。所以选用电功率公式“p=”，故

P₁：P₂====100：121。

八、换位思考在电路分析题中的应用

换位思考的实质，就是设身处地为他人着想，即想人所想，理解至上。如果单从字义理解，就是换个位置思考。初中物理电学分析题就常常要换个位置思考，不然很容易钻进死胡同。

例15（2008年河南省中考题、图13所示的是握力计的原理图，其中弹簧上端和滑动变阻器滑片固定在一起，AB间有可收缩的导线，R₀为保护电阻，电压表可显示压力的大小。则当握力F增加时电压表的示数将（）

A．变大 B．变小 C．不变 D．无法确定

解析：电压表并联在滑动变阻器的两端，测滑动变阻器两端的电压。当握力F增加时，滑动变阻器滑片向下移动，电阻变大，电路电流变小。如果用公式U=IR分析滑动变阻器两端的电压，电流I变小，滑动变阻器R变大，根本无法判断。这时，就要换个位置思考了。电路中只有两个用电器，滑动变阻器两端电压直接分析不了，那就分析定值电阻R₀两端电压。R₀两端电压U₁=IR₀，R₀阻值一定，电流I变小，所以U₁变小。那么滑动变阻器两端电压U₂=U-U₁，电源电压不变，U₁变小，所以U₂变大。故选A。

例16（2006年无锡市中考题）如图14电路，电源电压不变，开关S闭合。在滑动变阻器滑片P向右移动的过程中，以下判断正确的是（）

A．电压表示数不变

B．电压表示数变大

C．电压表示数变小

D．电压表示数先变大后变小

解析：电压表并联在滑动变阻器的两端，测滑动变阻器两端的电压。滑动变阻器滑片P向右移动，电路总电阻变大，电流变小。如果用公式U=IR分析滑动变阻器两端的电压，电流I变小，滑动变阻器R变大，根本无法判断。这时，就要换个位置思考了。电路中只有两个电阻，滑动变阻器R两端电压直接分析不了，那就分析定值电阻R₀两端电压。R₀两端电压U₁=IR₀，R₀阻值一定，电流I变小，所以U₁变小。那么滑动变阻器R两端电压U₂=U-U₁，电源电压不变，U₁变小，所以U₂变大。故选B。

九、特殊测量方法

伏安法是用电压表和电流表测电阻的方法。原理是根据欧姆定律的变形公式R=。但如果在做用伏安法测电阻的实验时，没有电压表或电流表，如何测量阻呢？