学科素养提升\n科学思维1等效电流的求解电荷的运动可以等效为电流,计算中可以选取一定时间(一般选一个周期),此时间内通过截面的电荷量与此时间的比值即为等效电流.1.所谓等效是指不同的物理过程(或现象)在某种意义上有相同效果.等效法就是在保证某种效果(特性和关系)相同的前提下,将实际的、复杂的物理问题和物理过程转化为等效的、简单的、易于研究的物理问题和物理过程的方法.\n\n[例1]一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷,每米电荷量为q,当此棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时,由于棒运动而形成的等效电流大小为()答案A\n\n[针对训练1](多选)半径为R的橡胶圆环均匀带正电,总电荷量为Q,现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度ω匀速转动,则由环产生的等效电流判断正确的是()A.若ω不变而使电荷量Q变为原来的2倍,则等效电流也将变为原来的2倍B.若电荷量Q不变而使ω变为原来的2倍,则等效电流也将变为原来的2倍C.若使ω、Q不变,将橡胶环拉伸,使环半径增大,等效电流将变大D.若使ω、Q不变,将橡胶环拉伸,使环半径增大,等效电流将变小\n答案AB\n科学思维2电路的等效化简一、化简原则1.理想导线可任意长短.2.无电流支路可去掉.3.等电势点可合并.4.理想电压表可看成断路,理想电流表可看成短路,电流稳定后,电容器可看成断开.\n二、化简方法1.电流分支法(1)将各节点用字母标上.(2)判定各支路元件的电流方向.(3)按电流流向,自左向右(或自上向下)将各元件、节点、分支逐一画出.(4)将画出的等效图加工整理.\n2.等势点排列法(1)将各节点用字母标上.(2)判定各节点电势的高低.(3)将各节点按电势高低自左向右(或自上向下)依次排列,再将各节点之间的支路画出.(4)将画出的等效图加工整理.\n[例2]如图所示电路,R1＝R2＝4Ω,R3＝R4＝2Ω,UAB＝6V,求：(1)电流表A1和A2的示数(不计电流表的内阻)；(2)R1与R4两端的电压之比.\n并联部分的电压U并＝IR并＝2×1V＝2V.\n通过R1、R2、R3三个电阻的电流分别为由图可知,电流表A1的示数是通过R2与R3的电流之和,则有IA1＝I2＋I3＝0.5A＋1.0A＝1.5A.电流表A2的示数是通过R1与R2的电流之和则有IA2＝I1＋I2＝0.5A＋0.5A＝1.0A\n(2)因为UAB＝U并＋U4,所以R4两端电压为U4＝UAB－U并＝6V－2V＝4V,答案(1)1.5A1.0A(2)1︰2\n[针对训练2]分析如图所示的电路(电流表内阻不计),下列说法正确的是()A.四个电阻为并联关系B.四个电阻为串联关系C.A1的示数为通过R2和R3的电流之和D.A2的示数为通过R3和R4的电流之和\n解析对电路进行简化,简化后的电路如图所示,根据电路图可知,电阻R1、R2、R3为并联关系,电阻R1、R2、R3构成的并联电路与R4为串联关系,选项A、B错误；根据电路图可知,A1的示数为通过R2和R3的电流之和,A2的示数为通过R1和R2的电流之和,选项C正确,D错误.答案C\n科学思维3电学黑箱原件的判断1.“电学黑箱”的种类一般有四种：(1)纯电阻黑箱；(2)纯电源黑箱；(3)由电阻和电源组成的闭合电路黑箱；(4)含电容器、二极管的黑箱.\n2.常见元件的特性及测量现象元件特性不分极性,正向、反向电阻大小相等单向导电性,正向、反向电阻差值很大直流电路中相当于断路,欧姆表测量时指针先偏转,又回到“∞”刻度提供电压,用电压表测量,如果在两测量点间电压最大,说明两点间有电源\n3.用多用电表探测黑箱内的电学元件的基本思路根据以上思路判断出黑箱内有哪些电学元件后,再根据各接点间测量的数据进行逻辑推理,最后确定出元件的位置和连接方式.\n[例3]现有一个电学黑箱,有A、B、C、D四个接线柱,如图所示.若用多用电表的电压挡和电阻挡分别做三次测量,发现两接线柱间测量结果如下：UAB＝UAC＝UAD＝1.5V；UBC＝UBD＝UCD＝0；RBC＝4Ω,RBD＝3Ω,RCD＝5Ω.试判断箱内电路的最简结构(电阻无并联的情况).思路点拨判断黑箱内元件的连接情况,要根据外部电压、电阻的测量结果来作出判定,采用各个击破的方式来画出内部结构,然后分析所画结构图是否符合题意,直到所画图符合题意为止.\n解析由电压测量结果知,B、C、D三点电势相等,A点电势比它们高1.5V,只有一节干电池,接线柱A应接电源正极,在B、C、D三点间无电池.由电阻测量结果可知,B、C、D三个接线柱之间均有电阻,如图所示,由测量结果可知,R1＋R2＝4Ω,R1＋R3＝3Ω,R2＋R3＝5Ω,解得R1＝1Ω,R2＝3Ω,R3＝2Ω.答案　箱内电路结构如图所示.\n方法总结判断黑盒子问题时要特别关注电压和电阻的测量情况.电压不为零,说明内部有电源；电压为零,说明所测的两点间被短路,也可能是这两点都在断开的电路的负极一侧或正极一侧.电阻的测量值也能反映电路电阻的连接情况,可以判断黑盒子中是否有二极管.