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高中物理电学练习中,有时所要求的物理量难以直接利用欧姆定律直接计算出来,也难以看出某一物理量的变化会导致什么结果.如果我们能够将物理量进行转换计算,或将物理问题进行转换处理,往往可以峰回路转,突破电学难点.下面通过实例,谈谈如何巧妙转换,突破电学难点问题.
1 将某一电阻两端电压计算转换为另外两个电阻两端电压之差来计算
例1 如图1所示,已知R1=3 kΩ,R2=2 kΩ,R3=1 kΩ,I=10 mA,I1=6 mA,则a、b两点电势高低和通过R2中的电流正确的是
A.a比b高,7 mA
B.a比b高,2 mA
C.a比b低,7 mA D.a比b低,2 mA
分析与解 图1中的电阻R2与其余两个电阻既不是串联,也不是并联,R2两端电压是不明显的,我们可以考虑转换为其它电阻两端电压来计算.设电阻R1和R3左边结点为c点,则
2 将某点电势计算转换为该点与零电势点间电势差,再转换为电阻两端电压来计算
例2 如图2所示的电路中,电源电动势为E,内阻为r,电路中O点接地.当滑动变阻器R2滑片向右滑动时,M、N两点的电势变化情况是
A.都升高 B.都降低
C.φM升高,φN降低
D.φM降低,φN升高
分析与解 图2中φ0=0,电流流向是从M到O再到N,φM>φO>φN.故φM=φM-φ0=UMO=UR1>0,而φN=φN-φ0=-UON=-UR3<0.因而UR1越大(小),则φM越大(小);UR3越大(小),则φN越小(大).滑动变阻器R2滑片向右时,R2变小,根据“串反并同”规律可知UR1变小而UR3变大,故φM、φN均变小,选项B正确.
3 将既不是串联也不是并联关系的电压计算转换为电流关系来计算
例3 如图3所示,电源电动势E=5 V,内电阻不计,V1、V2、V3三电压表内阻相同,其中V1、V3电压表的读数分别为3 V和2 V,则V3电压表的读数应为多少?
分析与解 图3中的三架电压表的连接关系是不明显的,无法直接确定它们之间电压关系.但如果我们将其转换成内阻为 RV的电流表来看待,则情形立即发生显著转变.设流过V3电压表的电流方向从右向左,根据电流流向和流入结点电流总量等于流出结点电流总量特征,从图4可以看出,流过三架电压表的电流存在着I1=I2 I3关系,因而
4 将动态变化量计算转换为图象斜率计算问题
例4 图5所示的电路,闭合电键S,使滑片P上滑,在此过程中,四个理想电表的示数都发生了变化.图6中的a、b、c三条线分别表示了三个电压表的示数随电流表示数变化的情况.设V1、V2、V3、A表的读数分别是U1、U2、U3、I,四个电表的示数变化分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3、ΔI.则下列说法正确的是
1 将某一电阻两端电压计算转换为另外两个电阻两端电压之差来计算
例1 如图1所示,已知R1=3 kΩ,R2=2 kΩ,R3=1 kΩ,I=10 mA,I1=6 mA,则a、b两点电势高低和通过R2中的电流正确的是
A.a比b高,7 mA
B.a比b高,2 mA
C.a比b低,7 mA D.a比b低,2 mA
分析与解 图1中的电阻R2与其余两个电阻既不是串联,也不是并联,R2两端电压是不明显的,我们可以考虑转换为其它电阻两端电压来计算.设电阻R1和R3左边结点为c点,则
2 将某点电势计算转换为该点与零电势点间电势差,再转换为电阻两端电压来计算
例2 如图2所示的电路中,电源电动势为E,内阻为r,电路中O点接地.当滑动变阻器R2滑片向右滑动时,M、N两点的电势变化情况是
A.都升高 B.都降低
C.φM升高,φN降低
D.φM降低,φN升高
分析与解 图2中φ0=0,电流流向是从M到O再到N,φM>φO>φN.故φM=φM-φ0=UMO=UR1>0,而φN=φN-φ0=-UON=-UR3<0.因而UR1越大(小),则φM越大(小);UR3越大(小),则φN越小(大).滑动变阻器R2滑片向右时,R2变小,根据“串反并同”规律可知UR1变小而UR3变大,故φM、φN均变小,选项B正确.
3 将既不是串联也不是并联关系的电压计算转换为电流关系来计算
例3 如图3所示,电源电动势E=5 V,内电阻不计,V1、V2、V3三电压表内阻相同,其中V1、V3电压表的读数分别为3 V和2 V,则V3电压表的读数应为多少?
分析与解 图3中的三架电压表的连接关系是不明显的,无法直接确定它们之间电压关系.但如果我们将其转换成内阻为 RV的电流表来看待,则情形立即发生显著转变.设流过V3电压表的电流方向从右向左,根据电流流向和流入结点电流总量等于流出结点电流总量特征,从图4可以看出,流过三架电压表的电流存在着I1=I2 I3关系,因而
4 将动态变化量计算转换为图象斜率计算问题
例4 图5所示的电路,闭合电键S,使滑片P上滑,在此过程中,四个理想电表的示数都发生了变化.图6中的a、b、c三条线分别表示了三个电压表的示数随电流表示数变化的情况.设V1、V2、V3、A表的读数分别是U1、U2、U3、I,四个电表的示数变化分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3、ΔI.则下列说法正确的是