2025年高考物理巧用信息遷移 解一道電學(xué)預賽題

　　巧用信息遷移，解一道電學(xué)預賽題

　　題目如圖1所示，電阻Ｒ1＝Ｒ2＝1ｋΩ，電源電動(dòng)勢＝6Ｖ，兩個(gè)相同的二極管Ｄ串聯(lián)在電路中，二極管D的ＩＤ-ＵＤ特性曲線(xiàn)如圖2所示，試求：

　�。�1）過(guò)二極管Ｄ的電流．

　�。�2）電阻Ｒ1消耗的功率．

　　圖1

　　圖2

　　分析這道題是第十六屆中學(xué)生物理競賽預賽試題的第六題，而且是含有半導體特征的恒壓源電路，而半導體材料二極管特征曲線(xiàn)呈非線(xiàn)性變化，這個(gè)問(wèn)題與中學(xué)生常見(jiàn)的穩恒電路有明顯區別，導致一些考生難以找準切入點(diǎn)．在高中階段，學(xué)生學(xué)習的是恒定電流，在穩恒電路中路端電壓與電路中的電流呈線(xiàn)性變化．那么如何應用學(xué)生已掌握的知識去解決這個(gè)新問(wèn)題呢?下面通過(guò)對一道穩恒電路例題的解法進(jìn)行聯(lián)想，利用這個(gè)解法信息的遷移，尋找其相似或相近的思維去解決問(wèn)題．

　　例題?如圖3所示電路，Ｒ是一個(gè)滑動(dòng)變阻器，閉合開(kāi)關(guān)Ｓ，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器，可測得電源的路端電壓與電流變化的關(guān)系如圖4所示，試求在Ｒ取值為1Ω時(shí)，通過(guò)Ｒ的電流強度大�。�

　　解析?題中已給出電源的路端電壓與電流關(guān)系圖象，利用圖解法，建立Ｒ＝1Ω時(shí)通過(guò)Ｒ的電流與電壓的關(guān)系Ｕ＝ＩＲ＝Ｉ，即Ｕ-Ｉ圖象（畫(huà)出Ｕ-Ｉ圖象），這個(gè)圖象與題目中已知的電源端電壓與電流的關(guān)系的圖象相交于一點(diǎn)Ｃ，Ｃ點(diǎn)坐標為Ｃ（2，2），即Ｉ＝2Ａ，Ｕ＝2Ｖ，從圖象上直接讀出所求的值，Ｉ＝2Ａ就是Ｒ＝1Ω時(shí)通過(guò)的電流大�。�

　　圖3

　　圖4

　　利用上例圖解法解題的信息，進(jìn)行聯(lián)想與對比，雖然上例與預賽題第六題有所區別，但二者同是恒源電路，有相近或相似的特點(diǎn)，這樣就可以利用上例的解法信息遷移，用圖解法解預賽題的第六題．

　　原題解析?根據圖解法的特點(diǎn)，已知二極管Ｄ的ＩＤ-ＵＤ的特征曲線(xiàn)，只要能找出當＝6Ｖ時(shí)通過(guò)Ｄ的電流ＩＤ與加在Ｄ兩端電壓的關(guān)系式并作出圖象，與ＵＤ-ＩＤ變化的特征曲線(xiàn)相交于一點(diǎn)，通過(guò)這一點(diǎn)坐標值的讀數，便可求出＝6Ｖ時(shí)通過(guò)D的電流．

　�。�1）設ｄ的兩端電壓為ＵＤ，電流為ＩＤ，因為并聯(lián)部分二極管支路由兩個(gè)二極管串聯(lián)，所以Ｒ2兩端電壓為2ＵＤ，則

　�。剑�1＋2ＵＤ，

　�。�1＝Ｉ1Ｒ1．

　　?Ｉ1＝Ｉ2＋ＩＤ，

　　??Ｉ2＝2ＵＤ／Ｒ2．

　　以上各式可得：＝2ＵＤＲ1／Ｒ2＋2ＵＤ＋ＩＤＲ1，

　　因為??＝6Ｖ，Ｒ1＝Ｒ2＝1000Ω，

　　整理得??ＵＤ＝1．5－250ＩＤ．

　　作出它的圖象與特征曲線(xiàn)相交于一點(diǎn)（1，2），如圖5所示，即

　　圖5

　�。桑模�2ｍＡ，ＵＤ＝1Ｖ，

　　所以當＝6Ｖ時(shí)通過(guò)Ｄ的電流

　�。桑模�2ｍＡ．

　�。�2）Ｉ2＝2ＵＤ／Ｒ2＝2ｍＡ，

　�。�1＝Ｉ2＋ＩＤ＝2ｍＡ＋2ｍＡ＝4ｍＡ，

　�。�1＝Ｉ12Ｒ1＝（4×10－3）2×1000Ｗ?

　　??＝1．6×10－2Ｗ．

　　由此可見(jiàn)，運用信息的遷移解題，找準解決問(wèn)題的切入點(diǎn)，使學(xué)生走出迷宮，才能正確解決問(wèn)題．

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