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物理

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电路黑箱题赏析  

2014-09-11 05:52:29|  分类: 素材新9全15,16 |  标签: |举报 |字号 订阅

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  电路黑箱问题有两类,一类是操作性黑箱问题,另一类是非操作性黑箱问题。前者是利用外部观察、试验的方法,通过输入信号、获取反馈信息来研究黑箱内部的电路结构。非操作性黑箱问题,题目给出一些外部的物理现象或某些数据,要求学生依据基础知识和基本规律,通过分析、判断、推理等过程,探索其内部结构。黑箱问题要求学生具有较强的综合分析能力。

 

  一、操作性黑箱问题

 

  例1  这是电工小组在铺设供电线路时所遇到的问题:在一根已固定好的硬、直塑料管内穿有三根颜色及规格均相同、彼此绝缘的电线,因此无法从伸出塑料管外电线的颜色、粗细等来辨别哪两个端点属于同一根电线的首和尾。

 

  现用如图1所示的方框表示不透明的硬、直塑料管(它的两端相距十几米),其中a、b、c表示三根电线伸出塑料管左端外的3个端点,e、f、g表示三根电线伸出塑料管右端外的3个端点。

电路黑箱题赏析 - 物理 - 物理

  为了辨别e、f、g这3个端点中的哪一个与端点a属于同一根导线的首和尾,某同学想出了一种电学测试方法(见下表中的方法一),但由于缺少该测试方法中所需的足够长的导线,因而无法操作。

 

  现请你根据限定选用的器材及有关注意事项,另外设计一种电学测试方法,以辨别e、f、g这三个端点中的哪一个与端点a属于同一根导线的首和尾,并完成下表。

 

  限选器材:供电电压合适的低压电源1只,小灯泡1只,约0.5米长的导线4~5根。

 

  注意事项:测试过程中不能移动或损坏已固定好的塑料管,也不能把导线从管内抽出来。

 

  分析:题目所需的知识并不复杂,只要连接一个简单电路,通过灯泡是否发光即可判断是否属同一根导线的首及尾。问题在于题目限制了所给的导线太短,这就需要学生的创造性思维了。既然导线太短,不能象方法一那样横跨塑料管的两端,那就接它同一端好了。参考答案如下:

 

  解答:(1)按图2连接有关器材;

 

电路黑箱题赏析 - 物理 - 物理

 

  (2)使图中所示导线的P、S端先后并接在e和f、e和g、f和g两端,若P、S接在e、f、g中的某两个端点时,小灯泡发光,则剩余的两个端点与a属同一根导线的首及尾。

 

  二、非操作性黑箱问题

 

  例2  某控制电路的一个封闭部件上,有三个接线柱A、B、C和灯泡、电铃各一只,如图3所示,用导线连接A、C时,灯亮铃不响;用导线连接A、B时,铃响灯不亮;用导线连接B、C时,灯不亮铃也不响。请你根据上述情况画出这个部件的电路图。

 

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电路连接情况

测试要点及辨别方法说明

方法一

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(1)按左图连接有关实验器材;

 

(2)使图中所示导线的P端与a相连,若导线的S端触及e、f、g中的某一端点时,灯泡发光,则该端点与a属同一根电线的首和尾。

方法二

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  解析:⑴由“用导线连接A、C时,灯亮铃不响”知:①肯定有电源;②电源、电灯、AC构成通路;③电源的一个极可能与A或C接线柱直接连接。

 

  ⑵由“用导线连接A、B时,铃响灯不亮”知:①电源、电铃、AB构成通路;②电源有一极可能与A或B接线柱直接连接[综合⑴⑵可知,电源肯定有一极连在A上]。

 

  ⑶由“用导线连接B、C时,灯不亮铃也不响”知①B、C间无电源;②B、C分别只与电铃、灯泡相连。

电路黑箱题赏析 - 物理 - 物理电路黑箱题赏析 - 物理 - 物理

  ⑷由盒面上三个接线柱可知,三者不可能串联,否则只有两个接线柱,综合上述分析,电路如图4所示。



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