高中物理三種電路黑盒子問題專題輔導(dǎo)

1、高中物理三種電路黑盒子問題專題輔導(dǎo)萬洪祿黑盒子問題是讓判斷盒內(nèi)有什么元件及其這些元件如何連接或放置的問題。它分為電路黑盒子問題和光學(xué)黑盒子問題。本文所要探討的是電路黑盒子問題。在高中階段，電路黑盒子內(nèi)的元件一般涉及的是電池、電阻、二極管。探測電池用電壓表，探測電阻和二極管都用歐姆表。在不知黑盒子中有無電池時，要先用電壓表探測， 在確定無電池時，才能使用歐姆表探測。說明：二極管具有單向?qū)щ娦?。?dāng)歐姆表的黑表筆接二極管的正極，紅表筆接二極管的負(fù)極，此時二極管加的是正向電壓，它的電阻值很小，就像一個接通的開關(guān)一樣；當(dāng)黑表筆接二極管的負(fù)極，紅表筆接二極管的正極，此時二極管加的是反向電壓，它的電阻值很大

2、， 就像斷開的開關(guān)一樣。高中階段的電路黑盒子問題，一般有純電阻黑盒子問題、純電池黑盒子問題和電池、電阻、二極管三者混合或兩者混合黑盒子問題。下面對這三類電路黑盒子問題的探索思路加以例說。一.純電阻黑盒子問題例1. 一個盒子內(nèi)裝有由導(dǎo)線和幾個相同阻值的電阻組成的電路，盒外的1、2、3、4是該電路的四個接線柱， 如圖1,若1、2間的電阻是3、4間電阻的3倍，1、3間電阻等于2、 4間的電阻，試畫出盒內(nèi)的較簡單電路。圖1解析：從電阻值最大接線柱入手： 1、2點間電阻值最大（是 3、4間電阻的3倍）畫出 如圖2所示的電路，3、4間只能是一個電阻，1、3間和2、4間有電阻且相等，在圖 2的基 礎(chǔ)上找到3

3、、4兩點，如圖2所示?？紤]原題黑盒中接線柱的位置，把圖 3放入圖1中所成 的電路圖4即為本題所要求的較簡單的電路。圖2 圖3圖4純電池黑盒子問題例2.盒內(nèi)有由導(dǎo)線和三節(jié)干電池組成的電池組，A、日C B是四個接線柱，如圖 5,用伏特表測量任意兩點間的電壓，測量如果如下， U AC =0,Ubd =Uab =Ucb =15V,U ad =Ucd =3，試畫出盒內(nèi)電池是怎樣連接的？圖5解析：從電壓最大值入手，A、D間（或C、D間）電壓最大，等于兩節(jié)干電池串聯(lián)后的端電壓，畫出如圖 6所示電路；又U BD = U AB = U CB = 1.5V ,故在R D, A、B, C B間 只有一個干電池，在圖

4、 6基礎(chǔ)上可以找到 B點如圖7所示；再根據(jù)U AC =0知，A、C公用 一個點，圖7符合該項要求?？紤]原題黑盒中的接線柱要求，把圖7放入圖5中所成的電路圖8即為本題所要求的最簡電池組合。AtC|iEi-D A（C|Uhi-D圖6圖7圖8三.電池、電阻、二極管三者混合或兩者混合黑盒子問題。例3. （05年高考理綜北京卷）“黑盒子”表面有a、b、c三個接線柱，盒內(nèi)總共有兩個 電子元件，每兩個接線柱之間只可能連接一個元件。為了探明盒內(nèi)元件的種類及連接方式， 某位同學(xué)用多用電表進(jìn)行了如下探測：第一步：用電壓擋，對任意兩接線柱正、反向測量，指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn);第二步：用電阻X9所示。100擋，對任意兩個接線

5、柱正、反向測量，指針偏轉(zhuǎn)情況如圖圖9(1)第一步測量結(jié)果表明盒內(nèi) 。(2)圖10示出了圖91和圖92中歐姆表指針?biāo)幍奈恢?，其對?yīng)的阻值是 Q , 圖11示出了圖93中歐姆表指針?biāo)幍奈恢?，其對?yīng)的阻值是 Q 。圖10圖11解析：第一步探測的結(jié)果說明黑盒子內(nèi)沒有電源；第二步的圖91和圖92說明b、c間有一個電阻；圖 93和圖94說明a、c間有一個二極管，且 c連接的是二極管的正極， 此時黑盒內(nèi)兩元件的接法可能有圖12所示的兩種情況；由圖95的a、b間電阻大于圖93的a、c間的電阻，說明黑盒內(nèi)元件的接法只能是圖12甲。圖94和圖96都是給二極管加反向電壓情況。(2)歐姆表測得的電阻值等于讀得的歐姆數(shù)乘以歐姆檔的倍率