一道值得商榷的高考题
2015-11-30王雁
王雁
[摘 要]
从高考中电路中电压与电流有效值存在争议的焦点出发,分析不同解法的理论依据,梳理两个核心概念,并提出对高中阶段的教学与练习的建议。
[关键词]
二极管;有效值;交流电;功率
一、高考原题
2014年高考理综课标II卷中出现了一道让大家一直争议的题目
【14课标卷II】21.如图,一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2.原线圈通过一理想电流表○A接正弦交流电源,一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端。假设该二极管的正向电阻为零,反向电阻为无穷大。用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd,则
A.Uab:Ucd=n1:n2
B.增大负载电阻的阻值R,电流表的读数变小
C.负载电阻的阻值越小,cd间的电压Ucd越大
D.将二极管短路,电流表的读数加倍
答案BD
本题的争议点在选项D,就是原线圈中电流有效值如何变化。
二、两种解法
解法1:由于二极管的单向导电性,可知通过电流表的电流随时间变化的图像前后两次分别为图1和图2。根据有效值的计算[(22Im)2·T2+0=I12·T]
可得
[I1=Im2 I2=22Im]
[∴I2/I1=2/1]因此选项D错
解法2:由于二极管的单向导电性,可知通过电阻R的电流和电压随时间变化的图像分别为图3和图4。根据分析可知电阻R的功率
[PR=IRm2·URm2=IRmURm4]
将二极管短路后,
[PR′=2IRm2·2URm2=IRmURm2] [∴PR′PR=2]
根据能量守恒可知变压器输入的功率也应变为2倍,因P=UI,且电压有效值不变,所以电流有效值变为原来的2倍,因此,选项D正确。
三、矛盾焦点
两种解法看似都很正确,细分析,这里有两个核心的概念。“电流的有效值”,和“交流电的功率”应该如何计算。
人教版教材给出这样的定义。……
