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初中物理电学欧姆定律暗箱题30道Throwing UP1.黑匣子如图，外有A、B、C三个接线柱，内部有两节干电池和若干导线，用电压表测电压，分别有 ,画出黑匣子内的电路图。
2.黑匣子如图，外有A、B、C、D四个接线柱和两个规格相同部分外露的灯泡，匣内有两节电池和若干导线，若用导线连接BD两点，两灯同时亮，这时用电压表测量，，画出匣内电路图。
3.如图所示，一个黑匣子内有一电源和若干导线，外壳有红、绿两个灯泡和A、B、C三个接线柱。
当用一根导线连接BC时红灯亮，绿灯不亮；连接AB时，绿灯亮，红灯不亮；连接AC时两灯都不亮。
画出匣内电路图。
4.如图，电源电压为6V，黑匣内有三个阻值都为40Ω的电阻，电流表示数为0.1A，画出匣内的电路图。
6.如图所示，外壳有A、B、C、D四个接线柱。
已知其中有三个均为10Ω的定值电阻和若干导线。
，画出匣内电路图。
8.如图所示的电学黑箱中，有两只电阻：定值电阻R0=8Ω，另一为未知电阻Rx。
由箱内抽出三根引线a、b、c。
当开关S与c闭合时，电流表的读数为1A，电压表的读数为8V；当开关S与d闭合时，电流表的读数仍为1A，电压表的读数为10V ，请在黑箱中画出两个电阻和a 、b 、c 的连接图。
由图可知，R x ＝___________。
9.如图所示，电源电压为9V 保持不变，R 0＝16.5Ω，图中虚线框中有两个电阻，阻值分别是R R 12625==ΩΩ，.。
当开关S 1和S 2闭合、S 3断开时，电流表A 的读数为0.4A ；当S 1断开、S 2和S 3闭合时，电流表A 的读数为0.36A 。
请通过计算，在图中虚线框内画出R 1和R 2接入电路的情况。
11．图甲是一个密封盒，盒内是由2个电阻和一些导线组成的电路，电路与盒外的a 、b 、c 、d 四个接线柱相连，而接线柱b 、c 在盒内已用导线相连。
某活动小组欲探究盒内两电阻的阻值和电路结构，他们使用的器材是：能输出稳定电压的电池组、量程是0~0.6A 的电流表，阻值为5Ω的定值电阻R 以及若干条导线，并组成图乙虚线框内所示的探测电路，图乙中m 、n 是从探测电路引出的两根导线。
初中电学中的“黑匣子”问题相当一部分同学感到物理这门课挺难学，在电学部分表现得尤为突出，很容易出现厌学情绪。
也有的同学自我感觉教材内容掌握得不错，但一遇到实际问题，就无从下手，不知所措，即使做了大量的习题，也难有明显的改观，造成恶性循环。
笔者认为，原因有两方面：客观上是初中生年龄较小，他们的抽象思维、逻辑推理及总结归纳能力正在发展形成阶段，并未成熟；主观上是任课老师的启发引导不够，不能激发学生强烈的求知欲和学习热情，呆板的说教更无从谈起创新精神及创新能力的培养。
如果通过教师做的某些专题总结，使学生体会到归纳总结对学习的帮助，并进一步学习归纳总结的方法，将会使他们终生受益。
尤其是在初三复习阶段，分类、归纳、总结往往会收到事半功倍的效果。
电学中自主想象的空间，极易使他们从内心体会到学习的快乐。
例1. 已知，黑匣子如图1，外有A、B、C三个接线柱，内部有两节干电池和若干导线，用电压表测电压，分别有，画出黑匣子内的电路图。
图1分析：由已知条件，不难看出在AB两点间有两节电池串联，在AC、CB间分别有一节电池或两节电池并联，考虑到匣内只有两节电池，不存在电池的并联。
答案：图2例2. 已知，黑匣子如图3，外有A、B、C、D四个接线柱和两个规格相同部分外露的灯泡，匣内有两节电池和若干导线，若用导线连接BD两点，两灯同时亮，这时用电压表测量，，画出匣内电路图。
图3分析：由已知条件，连接BD后，两个灯泡在电路中起到了分压的作用应该是串联的关系，电池组是串联，AC间、CD间分别有一个灯泡，连接BD可形成通路。
答案：图4例3. 如图5所示，一个黑匣子内有一电源和若干导线，外壳有红、绿两个灯泡和A、B、C三个接线柱。
当用一根导线连接BC时红灯亮，绿灯不亮；连接AB 时，绿灯亮，红灯不亮；连接AC时两灯都不亮。
画出匣内电路图。
图5分析：两灯不同时亮，说明两灯一定是并联关系，分别连接B点和另外两点时，都有灯亮，说明B接线柱一定和电源的一个极相连接，红灯和绿灯各在一个支路。
图45 图46 图47 图48 2020年中考物理专题导航讲练系列――黑匣子问题例1．某电路如图45所示，电源电压为4V 且保持不变，虚线框内的电路中接有两个阻值均为R 的电阻，当开关S 由闭合到断开时，电流表的示数减少0.5A ，试在虚线框内画出电阻的一种可能的连接电路图，并标出相应的R 的值。
【思路点拨】电流表示数减少了O ．5A ，可能是①由1 A 减小到O ．5A ；②由O ．5A 减小到零．对第①种可能，又有两种情形：第一，开始电路中只连人一只4Ω的电阻(I= U/R =1 A)，s 断开后又串联了一只4Q 的阻(I=U/2R =0.5A ，如图46甲所示；第二，两只8Ω的电阻并联，开始电流表的示数为1A ，S 断开后，减少了一个支路的电流，如图46乙所示．第②种可能也有两种情形：第一，两只4Ω的电阻串联接在4V 电源上，电路中的电流为0．5A ，断开后电流减小到零图46丙；第二，两只16Ω的电阻并联，干路中的电流为O ．5A ，断开后电流减小到零图46丁。
答案： 虚线方框内两只电阻连接的电路图有图46的四种可能。
【规律总结】黑匣子咨询题综合性强、能力要求高，一样具有开放性．黑匣子类咨询题通常分为有电源、无电源、箱外接电源三类．其中箱内有电源、箱外接电源咨询题运用电流、电压特点推明白得决，箱内无电源依照其电阻特点；利用串、并联电阻关系推明白得决。
拓展演练1.某航模中有一如图47所示的配件，内由电压恒定的电源和一个4Ω的定值电阻R 1串联组成，密封在一个盒子内，只露出两个接线柱A 、B ．假设将一电流表直截了当接在A 、B 两接线柱上，电流表的示数为2．OA ；假设将一只定值电阻R 2与电流表串联后接在A 、B 两接线柱上，电流的示数为O ．5A 求：(1)电源电压为多少伏?(2)电阻R 2的阻值为多少欧?答案：〔1〕依照条件U=IR=4Ω×2A=8V〔2〕I`=U/〔R 1+R 2〕代入0.5A=8V/〔4Ω+R 2〕得R 2=12Ω2.某同学在做电学实验时，用电源、电压表、电流表、开关各一只，两个阻值相等的电阻和导线假设干，设计了一个电路．如图48所示，当虚线框内开关由断开到闭合时，电压表示数不变，电流表示数增加一倍，请分不在两虚线框中画出电阻和开关的两种不同的连接方式．答案： 两种方式如下图：3.如图49，在一根横跨河流两岸的硬塑料管内穿有三根完全相同的电线。
中考复习之电学黑箱问题对于一些不能直接打开观测的系统，可统称为“黑箱”。
对于“黑箱”问题，主要通过对输入、输出信息的分析比较，合理假设，来确定其内部结构。
由于“黑箱”有利于考查学生发散思维、推理、灵活运用知识的能力。
例题1、某控制电路的一个封闭部件上，有三个接线柱A、B、C和电灯、电铃各一只，如图所示，连接A、C，灯亮，铃不响；连接A、B铃响，灯不亮；连接B、C灯不亮，铃不响。
请你根据上述情况画出这个部件的电路图。
思路点拨依题述，连接A、C或连接A、B时，可以使灯亮或铃响，表明此封闭部件内必有一电源．连接A、C时灯亮铃不响，则连接A、C后应该构成一个包含有电源和电灯的闭合回路，但此电路中不包含电铃．如图所示．连接A、B时铃响灯不亮，则此时应该构成一个包含有电源和电铃的闭合回路，但此回路中不包含电灯，如图所示．答案：综合两图知这一封闭部件内的电路图如图所示．电学黑箱问题二例题2、图是从某电子仪器折下来的密封盒子，已经知道盒内有三只电阻，A、B、C、D为四根引线。
现用多用电表测量，得知AC间的电阻R AC＝20Ω，若用导线把BD连接后测得AD间电阻R AD＝20Ω。
请在方盒内画出电阻的连接图，并在图中标出每个电阻的阻值。
思路点拨由题述条件有R AC＝20Ω，R AD＝30Ω和R CD＝50Ω，注意到20Ω＋30Ω＝50Ω，则不妨把A、C、D三点间的电路想像为下图所示的电路．进而由题述“若用导线把B、D连接后，测得A、D间电阻R AD=20Ω”，表明用导线将B、D连接，将使A、D间的电阻变小（由30Ω变为20Ω），由此可联想将上图中30Ω的电阻分为两个电阻串联，一个为20Ω，一个为10Ω．而将B点接在此两电阻之间，使B、D间的电阻为10Ω，则当以导线将B、D相连通时，10Ω的电阻被短路而A、D间的电阻则变为20Ω．此时电路变为下图，由上分析．它与题述条件是相符的．答案:方盒内电路连接如图所示：电学黑箱问题三例题3、某同学为探究一电视机上电位器的结构,他将电位器的三个接线头分别贴上A、B、C的字样，如图1甲所示，接着他的探究是：将B、C分别接在乙图所示的电路的D、E点开关接通后转动电位器的旋钮，电流表的示数不变，但比直接将DE连接时的电流小得多；将B与D相接，A与E相接，开关接通后顺时针转动电位器的旋钮，电流表的示数变大。
物理中电学黑箱问题周明华黑箱提就是从黑箱外部收集信息或是从黑箱外部输入一些信息，观察、实验、研究黑箱做出反应。
黑箱题是近几年中考比较流行的试题。
江西省中考物理试题中，2010年出现了电学黑箱问题。
电学黑箱问题，以一种新题型出现在考生面前，使考生感到困难，究其原因，是由于电学黑箱涉及到电路的串并联的问题，因此要求熟练掌握串并联电路的特点，根据题中所给的箱内条件和外部特征并联系相关的电学知识进行综合分析，根据中考命题趋势，箱内元件一般不超过三个（除导线外），而在解决此类问题时，考生可经过猜想、联想、推测，可经过对条件的分析，找出突破口，确定箱内存在的电路，画出正确的电路图。
【例题1】一个箱子面板上有A、B、C、D四个接线柱，如图1甲所示，箱内有一个电阻、一个电源和一个灯泡，它们是用导线连接的；若再拿一个完好的电流表接在B、C间时，灯不亮，电流表示数超过量程；连A、B时，灯不亮，电流表有示数；连A、D时，灯亮，且电流表上的示数比连A、B时小，连C、D时，灯亮，电流上的示数比连A、D时大，试画出箱内电路图。
【解析对于箱内的电路虽然看不见，但可用电流表探究其结果，首先考虑到连A、D时，灯亮，则A、D间肯定连接有电源和灯泡；连C、D时，灯亮，电流表示数变大，说明A、D间还有电阻；再由连B、C时和连A、B时的现象，可得出如图1乙所示的正确电路图。
a【例题2】在图2甲所示的黑箱面板上有两个规格相同的灯泡L1和L2及四个接线柱a、b、c、d。
若用同样规格的灯泡L3的两接线柱X、Y分别接A、B、C、D 时，有下列现象出现：1.X、Y分别接A、B时，只有L3亮；2.X 、Y 分别接A 、C 时或C 、D 时，L 1、L 2、L 3都不亮；3.X 、Y 分别接B 、D 时，L 1、L 2、L 3都亮，但不正常发光，试画出箱子内的电路图。
【解析】连A 、B 时，只有L 3亮，说明A 、B 间只有电源；连B 、D 时，L 1、L 2、L 3都亮，说明B 、D 间有灯L 1、L 2及电源，经过综合分析，得出正确的电路图如图2中乙所示。
电学黑箱问题一对于一些不能直接打开观测的系统，可统称为“黑箱”。
对于“黑箱”问题，主要通过对输入、输出信息的分析比较，合理假设，来确定其内部结构。
由于“黑箱”有利于考查学 生发散思维、推理、灵活运用知识的能力。
例题1某控制电路的一个封闭部件上，有三个接线柱 如图所示，连接 A C,灯亮，铃不响；连接 A B 铃响， 响。
请你根据上述情况画出这个部件的电路图。
连接A 、B 时铃响灯不亮，则此时应该构成一个包含有电源和电铃的闭合回路，但此回 路中不包含电灯，如图所示.答案：综合两图知这一封闭部件内的电路图如图所示.电学黑箱问题二例题2、图是从某电子仪器折下来的密封盒子，已经知道盒内有三只电阻， A B C 、D为四根引线。
现用多用电表测量，得知AC 间的电阻F A C = 20Q ，若用导线把 BD 连接后测得AD 间电阻F A D = 20Q 。
请在方盒内画出电阻的连接图，并在图中标出每个电阻的阻值。
P _! 一 一 — — =1B-__|I―DI __一 _ 一 __ J思路点拨由题述条件有 F AC = 20 Q, R AD = 30 Q 和R=D = 50 Q,注意到20 Q+ 30Q= 50 Q ，则不妨把 A C 、D 三点间的电路想像为下图所示的电路.A 、B 、C 和电灯、电铃各一只，灯不亮；连接 B 、C 灯不亮，铃不思路点拨依题述，连接A 、C 或连接 接A C 时灯亮铃不响，则连接 路中不包含电铃•如图所示.A 、B 时，可以使灯亮或铃响， AC 后应该构成一个包含有电源和电灯的闭合回路，表明此封闭部件内必有一电源.连但此电8进而由题述“若用导线把B、D连接后，测得A、D间电阻甩d=20Q”，表明用导线将B D连接，将使A、D间的电阻变小（由30 Q变为20 Q），由此可联想将上图中30 Q的电阻分为两个电阻串联，一个为20Q, 一个为10 Q.而将B点接在此两电阻之间，使B、D间的电阻为10Q，则当以导线将B、D相连通时，10Q的电阻被短路而A D间的电阻则变为20 Q.此时电路变为下图，由上分析•它与题述条件是相符的.20 Q 30 C WQU —―CZZM~ D答案：方盒内电路连接如图所示:电学黑箱问题三例题3、某同学为探究一电视机上电位器的结构B C的字样，如图1甲所示，接着他的探究是：点开关接通后转动电位器的旋钮，电流表的示数不变，但比直接将DE连接时的电流小得多；将B与D相接，A与E相接，开关接通后顺时针转动电位器的旋钮，电流表的示数变大。
中考物理“黑箱问题”的教学难点及对策
江苏省徐州市铜山区茅村中心中学 赵冲 邮编：221135
所谓“黑箱”就是指那些既不能打开，又不能从外部直接观察其内部状态的系统，而只能通过信息的输入输出来确定其结构和参数的封闭系统。
1945年，控制论的创始人维纳写道：“所有的科学问题都是作为‘闭盒’问题开始的”，这里“闭盒”就是所谓的“黑箱”。
作为整体思维方法的实例，“黑箱”问题不仅体现了人类在探究自然界的过程中一般的思维方式，实际上对提高人们的分析、推理、判断、假设能力都有着重要的意义。
中考物理中的“黑箱”问题大致可以分为“力学黑箱”“声学黑箱”“电学黑箱”“光学黑箱”“原子黑箱”等，而“电学黑箱”和“光学黑箱”较为常见。
本文试图以有限的几个典例，来探讨“黑箱问题”教学中的难点和应对策略。
类型1、“光学黑箱”问题
“光学黑箱”在中考中的典型问题就是光学作图，包括补全光路、判断光学元件。
【2012 盘锦】“探究凸透镜成像规律”实验装置如图1所示，1）一束平行于凸透镜主光轴的光线经过凸透镜后，在光屏上形成了一个最小、最亮的光斑。
由图可知，该凸透镜的焦距是＿＿＿＿cm 。
（要求有估读数字）2）实验过程中，当把烛焰放在距凸透镜16cm 处时，在凸透镜另一侧移动光屏，光屏上得到了一个倒立、＿＿＿＿的实像。
由于蜡烛燃烧变短，使烛焰
的像成在了光屏中心的上方，要使像仍然成在光屏的中心，
如果只调整凸透镜，应将凸透镜向＿＿＿＿调。
3）为了做
进一步的探究，让凸透镜和烛焰的位置保持不变，将光屏远
离凸透镜2cm ，结果光屏上原来清晰的烛焰像变模糊了，接
着将一个近视眼镜放在透镜与烛焰之间并做适当调整，结果
光屏上烛焰的像再次变清晰，此过程探究的是近视眼的矫正
方法。
近视眼镜的镜片是＿＿＿＿透镜，它对光线有＿＿＿＿作用。
在“利用光具座探究凸透镜成像的规律”中，小明
让凸透镜和烛焰的位置保持不变，将光屏远离凸透镜2cm ，结果光屏上原来清晰的烛焰像变模糊了，接着将一个近视眼镜放在透镜与烛焰之间并做适当调整，结果光屏上烛焰的像再次变清晰，此过程探究的是近视眼的矫正方法。
近视眼镜的镜片是＿＿＿＿透镜，它对光线有＿＿＿＿作用。
【难点解析】本题中的三个问题都是给定了外部现象，然后要求学生推理出相关的内部结果，或者说要求学生能通过现象看到本质。
第一问要能通过“在光屏上形成了一个最小、最亮的光斑”判断出焦点，再利用焦距的概念由标尺读出焦距为10.0cm ；第二问要能由“当把烛焰放在距凸透镜16cm 处”判断出物距的概念，再利用f<u<2f 的成像规律，得出成倒立、放大的实像；第三问要能通过操作所引起的像的变化，再利用近视眼的成因——光线经晶状体后，会聚在视网膜之后，得出近视眼镜片是凹透镜，对光线有发散作用的结论。
【突破策略】在解决这类问题是，要特别注意两点，一是仔细审题，充分理解题目所传达的信息，并把它“翻译”成准确的物理概念或规律。
二是熟练掌握先关的概念和规律，事实上这是物理教学的核心内容，也就是所谓 “夯实双基”。
为此，在教学中要注意其整理和记忆。
【2012 无锡】如图2所示，S 是一个发光点，S /
是它在平面镜中成的像，SA 是S 发出的一束光.请在图
甲中画出平面镜的位置和SA 经平面镜反射后的光线。
【难点解析】本题综合运用了平面镜成像的特点和
光的反射定律的知识，由于像物连线与平面镜垂直，并且像距等于物距，所以平面镜在S 和S ’
连线的中垂线位 图
1
图2 图3
置，而后利用反射定律即可作出反射光线。
【突破策略】光学作图是中考的重要内容，其难点在于“规范化”，比如垂直号、虚线实线、角度、字母，同时要充分体现“几何光学”的特征，比如中垂线、角平分线、对称。
在作图过程中要熟练掌握光学的基本规律，包括光的直线传播、光的反射规律、平面镜成像特点、光的折射规律、透镜对光的折射规律，而熟练运用光路的可逆性往往可以使一些难题迎刃而解。
教学中一方面要落实所学的基础知识，同时细化要求、严格规范、加强训练，这样才能真正地使这类问题不成为问题。
类型2、“电学黑箱”问题
电学往往被很多学生认为很难，而其中电学黑箱问题尤其头痛。
电学黑箱问题在中考试卷中的典型体现就是电路设计和故障分析，而同时又往往伴随着一些小计算，这更增加了问题解决的难度。
【2008 南通】某电路如图4所示，电源电压为4V 且保持不变，虚线框内的电路中接有两个阻值均为R 的电阻，当开关S 由闭合到断开时，电流表示数减小了0.5A 。
试在虚线框内画出电阻的一种可能的连接电路图，并标出相应的R 的值。
【难点解析】本题就是一个典型的电路设计题，给定外部信息包括电源电压、两个等值电阻、开关状态及相应的电流变化。
首先注意到电流减小了，而电源电压不变，这说明由于开关断开，内部电阻变大了，而由于最开始时，内部不能没有电阻，否则短路，所以说明后来的电阻是开始时的二倍，这样充分利用串联和并联电路中电阻的特点，进行设计就可以了。
图5给出了四种可能的答案。
【突破策略】这类电学黑箱问题可以分为“电源+电阻”和“电阻”两种类型，“电源+电阻”型电路设计要充分利用电压和电流特点进行分析，“电阻”型电路设计要充分利用串、并联电路中的电阻特点进行分析。
同时充分理解外部信息，包括数据和现象，结合所学电学知识整体分析。
教学中，为提高有效性，一方面要加强电学基本知识的整理、归类、记忆，另一方面就是要加强训练。
【2012 桂林修改】如图6所示，是小明在“测量小灯泡电功率”实验中连接的实验电路，所用小灯泡的额定电压为3.8V ，电源是电压为6V 且保持不变的蓄电池组。
1) 实验开始，当开关闭合，变阻器滑片P 向右移动时，电流表示数________，电压表示数________。
（选填“变大”、“变小”或“不变”）
2) 同组的小红发现连线中有一处不符合实验要求，所以才出现上述现象，而且只需改动一根导线的连接，就可以顺利进行实验。
请你在需要改动的导线上打“×”，并用笔画线代替导线画出正确的接线。
3) 修改完完实验电路后，小明闭合开关，发现：灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数且接近于电源电压。
请你帮助小红分析电路出现故障的原因：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
4)
电路连接正确后，小明他们正常进行实验并将实验数据记录在下表中。
若第二次测量时电流表的
图2 图
5
图6
图7
示数如图7所示，则此时电路电流为________A ，可得小灯泡的额定功率为________W 。
分析表中数据，请写出你还能得出的一个结论：_______________________________________。
5) 如果电压表的0～15V 量程被损坏，只有0～3V 量程能正常使用，实验室里也没有其它电压表可供更换，要求利用现有器材测出小灯泡的额定功率。
请在画出你设计的电路图。
【难点解析】本题是电学实验探究考察的一道典型题，第一问是动态电路的问题，注意到实验电路实质是一个串联电路，结合滑动变阻器的使用方法、串联电路的特点、欧姆定律可以得出电流表示数会变大，电压表测电源电压，所以不变；第二问考察的是“测量小灯泡电功率”的实验电路，电压表测的应该是小灯泡的电压，所以修改如图8所示；第三问考察的是电路故障分析，灯泡不亮，电流表无示数说明电流过小或者无电流，电压表有示数，且接近电源电压，说明有微弱电流通过电压表，电灯无电压分配，因此电灯处有断路，比如灯丝断了、灯泡与灯座接触不良、灯泡接线柱接触不良。
第四问是数据处理；第五问是根据外部条件，完成实验设计，参考答案如图9所示。
【突破策略】伏安法测电阻(功率)、探究电流与电压、电阻的关系实验的掌握除了基本的电路、原理、操作过程、数据分析等技能外，还要注意只有电压．．．．．．表或者只有电流表的问题．．．．．．．．．．．
，这种变式并不困难，甚至在解题中很死，关键在于理解并能用准确的物理学语言描述出测量过程，能够用物理符号准确地表达测量结果。
而其中的电路故障问题往往集中在元件短路、断路，元件连接错误，操作错误上，下面是一些典型故障和原因分析：1）闭合开关后，移动滑动变阻器滑片P ，发现电流表示数变大时，电压表示数却变小，原因是电压表并联在滑动变阻器两端；2）正确连接电路后闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表、电压表都没有示数。
小明确定电路的接线良好，且电表和电源都完好，原因是电源、开关或滑动变阻器有断路；3）电流表有示数而电压表无示数，且移动变阻器滑片P 时，电流表示数会发生变化，原因是灯泡短路；4）无论怎样移动滑片，电流表指针均无偏转，电压表的指针有明显的偏转，原因是电流表断路（比如损坏）。
综合以上内容，可以看出，要解决好中考黑箱问题，不仅需要扎实的物理知识作为后盾，同时要注意善于总结、归类，掌握一般的方法，而这正是第二阶段复习所必须关注的。
图8
图9。
