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    [组图]“牵强”——对一道电学题解答的质疑

“牵强”——对一道电学题解答的质疑

录入:学习屋 来源:学习屋 点击数: 更新时间:2007-10-20

 近日,在江西金太阳高三第三次全国大联考(江苏专用)试卷中发现这样一道电学题:

    如图1 所示, U - I 图像中的直线a 是由5 节完全相同的电池串联而成的电源A 的伏安特性曲线,直线b 是定值电阻B 的伏安特性曲线,由图可知,每一节电池的电动势为V. 所给表1 中的数据是由某种材料制成的元器件C 两端所施加的电压和对应该电压所通过的电流值,由这些数据可知, 元器件C 的电阻值随通过电流的增大而——(填写变化情况) . 如果把定值电阻B 和元器件C并联后接在电源A 两端,如图2 所示,则通过B 电阻的电流为 A.

            

此题的前两空通过对图像中的直线a 和对表1 中的数据分析可以很容易得出结论,然而第3 空却令学生百思不得其解,究其原因是因为元器件C 并非线性元件,欧姆定律对其不适用,故难以建立起电流间的关系.

翻开附送的答案,试卷提供了如下的解答:由于B C 并联后,两端所加电压相等,通过的电流之和等于通过电源的电流. 由图1 b 线知B 两端电压取1 V 时通过B 的电流为0. 3 A ,由表1 C 两端电压为1 V 时通过的电流为0. 15A ,B C 电流之和为0. 45 A ,而点(0. 45 A ,1 V) 恰落在图1a 线上,故所取量成立.

细读之下,笔者认为其中所给答案的前半部分关于电流关系的表述是正确的,但其后半部分所给的解答未免牵强,若在表1 中并未列出关于元器件C 上电压为1 V 时的电流值0. 15 A,按照上述分析岂不是就无法得出最后结论了吗?

这种通过凑数据的方法得来的结果对提高学生解决问题的能力是否有益呢?

笔者认为,根据题目中所给条件是可以完全通过对图像和表1 的数据的分析得出结果的.

     

    解法2 :首先根据表1中所给的数据在图1 中作出元器件C 的伏安特性曲线c ,如图4. 然后将电阻B与元器件C 的并联等效为一个元件,在图4 作出此元件的伏安特性曲线d ,由于B C 并联, 其两端的电压始终相等,而流过该等效元件的电流为流过B C 的电流之和,故对于bc 线上纵坐标相同的点,只需令电流坐标为bc 线的横坐标之和即得该等效元件的伏安特性曲线,而该特性曲线与线a 的交点的纵坐标(1 V) 即为等效元件的工作电压,也即是电阻B 两端的电压,再找出此电压值下线b 对应的横坐标即为通过

    

     电阻B 的电流值(0. 3 A) .

上述两种解法,都是建立在对U - I 图线交点物理意义理解的基础上,通过对电路结构的分析,将公式与图像相结合,笔者认为,比起单纯通过数据的比对来寻求结果更严谨也更有利于学生能力的培养.


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