近年来各地中考命题都加大了改革力度,命题从知识立意转向能力立意。考卷上的亮点不断涌现,如部分省市的中考试题中出现了一些学生没学过的高中物理知识点下移的题目。尽管设计的这些题目涉及的内容属于高中,看似“超纲”,但通过简单的背景知识介绍,结合一些公式、图表、数据等,考生是完全可以接受的,其实这实际上是考查同学们获取信息、运用信息的能力。让学生直接参与提问设计,而且题中设计的情景有广阔的质疑天地,大大培养了学生思维的发散性和创造性。为素质教育和教学改革起到了积极的导向和促进作用,这不仅不“超纲”,而且是符合新课程理念的!
现采撷几例有关电源、电表内电阻的由高中物理知识点下移的考题供大家参考!
题1(2004年宁夏回族自治区)有些初中物理电路计算题说:“电源电压不变”或“设电源电压恒定”。在实际情况中电路发生变化时,是否真的电源电压不变?
请你设计一个实验对上述问题进行研究,要求简要说明实验的过程。
图 1
答案及提示:实验原理如图1; 过程要点:①画出电路图,电路图中必须有R1或其他负载,避免电源短路;②闭合电键,用滑动变阻器R2(其他方式)改变电路电阻器R2和总电流,同时记录总电压或电源两极间的电压表的读数;③对不同的电源进行上述实验研究,分析比较电压表读数变化,得出实验结论。
题2(2003年扬州市)在“用电压表测电压”的实验中,晓聪同学先测得电池组两端电压为3.0V,然后将两只灯泡L1、L2并联在电池组两端,测得L1、L2两端电压U1、U2均为2.5V,如图2所示,由此得到:并联电路中,各支路两端电压___________。
图 2
此时他发现了问题,并联的两个灯泡的电压小于3.0V,0.5V的电压哪儿去了呢?经过分析和检查,他提出猜想:电池内部可能有电阻。如果是这样的话,我们把并联的二个灯泡等效成一个电阻,则电池内部与这个等效电阻相当于是________联的(填“串”或“并”),这个内电阻就应分得一定的电压。根据欧姆定律,若增大外部电路中的电阻,电路的总电流就会________,电池内部电阻分得的电压就会,那么,外部电路得到的电压就会________。(填“增大”、“减小”、“不变”)。想到这,他立刻找来了滑动变阻器,设计了一个电路,进行实验,结果与猜想完全一致。他高兴极了……喜悦过后,他又有了新的思考,提出了新的问题。请你:(1)请你画出他设计的电路图。(2)你猜他又提出了什么问题 (写出一个问题即可)
答案及提示:都相等;串;减小,减小,增大。
(1)电路图如图3所示;
图 3
(2)问题可以是:电池内阻有多大?电池内部电阻是否变化?电池内部电阻大小与什么有关?
甲 乙 丙
图 4
题3(2004北京市海淀区)小明做出了以下电学实验:如图4甲所示,将三个完全相同的小灯泡并联接在由干电池组成的电源两端。闭合开关S1,灯泡E1发光,再依次闭合开关S2和S3,灯泡E1逐渐变暗。
小明对此现象进行了分析,灯泡变暗说明灯泡两端电压减小了,减小的电压由谁分担了呢?
小明猜想这个干电池内部可能有电阻,干电池相当于一个电压U恒定的理想电源与一个电阻r的组合(如图4乙所示)。并作部分总电阻与干电池内部电阻r串联(如图4丙所示)。实验电路相当于并联的灯泡的总电阻
变化时,干电池两端的电压也会发生变化。
我们假设他的猜想是正确的,请你从以下提供的器材中选择所需器材,设计一个电路测出这个干电池内部的电阻r。(提示:不能直接测量干电池内部电阻r两端的电压Ur与理想电源的电压U)
器材:电流表、电压表、滑动变阻器各1只,已知阻值的定值电阻两只(阻值不同),待测干电池1个,开关若干,导线若干.
要求:(1)画出电路图(设计的电路在连接好后,只能通过开关改变电路连接情况)。
(2)写出干电池内部电阻r的表达式并说明表达式中各物理量的含义。
答案及提示:(1)如图5(其他设计方案符合题意的均可)。
图 5
(2)表达式:(
:已知阻值的定值电阻;I1:只闭合开关S1,通过R1的电流;I2:只闭合开关S2,通过R2的电流)
图 6
题4(2004年天津市)实际使用中,电流表的阻值虽然很小但并不为零,因此串联在电路中有分压作用;电压表的阻值虽然很大但不是无穷大,因此并联在电路中有分流作用。当我们用伏安法测电阻的阻值时可以有两种连接方法,如图6甲、乙所示。请分析说明为了提高测量的精确度,待测电阻的阻值在什么情况下用甲图所示的电路同,什么情况下用乙图所示的电路?说说为什么?
答案及提示:当待测电阻远小于电压表内阻时,用甲图所示的电路;当待测电阻远大于电流表内阻(或接近电压表内阻)时,用乙图所示的电路。
因为,当R的阻值较大,与电压表的内阻接近时,甲图中电压表的分流作用不能忽略,此时由于电流表的示数大于流过待测电阻的电流,根据R=U/I,计算出的电阻值将小于待测电阻。而当R的阻值远小于电压表的内阻时,电压表的分流作用可以忽略,计算出的电阻R比较准确。
当R的值较小,与电流表的内阻接近时,乙图中电流表的分压作用不能忽略,这时电压表测得的电压大于R两端的实际电压,根据R=U/I,计算出的电阻将大于待测电阻值。而当R的阻值远大于电流表的内阻时,电流表的分压作用可以忽略,这时电压表测得的电压可以认为是R两端的电压。
题5“电压表的特点是电阻很大”,请你设计一个实验来证明电压表的这一特点。
要求:
(1)画出实验的电路图;
(2)说明实验原理,步骤及相关现象。
答案及提示:
(1)设计的电路如图所示;
(2)步骤及现象:
a.闭合开关S1,电流表示数为I1;
b.再闭合开关S2,电流表示数为I2;
c.比较I1与I2大小,发现I1=I2;
实验原理:设电源电压为U,电压表电阻为Rv;根据欧姆定律及并联电路基本规律,有:I1=U/R,I2=U/R并,R并=RRv/(R+Rv),又I1=I2,可得:R/Rv=0,表明Rv>>R,电压表的内阻Rv很大。电流表的特点是电阻很小,你能否设计一个实验来证明电流表的这一特点呢?
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