第六章专题十　电学“极值”与“范围”的计算 课件2023－2024学年 教科版物理九年级上册

D AC D 1：2 3：2 3 C D 4.5 4.5～20 小专题十　电学“极值”与“范围”的计算 【方法技巧】 解答动态电路“取值范围”与“极值”类题目应明确的几个问题： (1)明确电路连接方式，确定电表测量对象，对动态电路进行正确的分析 (2)明确动态电路变化的因素 ①滑动变阻器滑片移动引起的电阻变化，从而引起电路其他物理量的变化。 ②开关的断开与闭合引起的电阻变化，从而引起电路中其他物理量的变化。 ③敏感电阻的阻值变化，从而引起电路中其他物理量的变化。 (3)明确电路安全的因素 ①电流表、电压表的量程。 ②滑动变阻器的规格。如：“50 Ω　2 A”。 ③用电器的规格，即用电器的额定电压和额定功率。如：“220 V　200 W”。 思路：首先判断滑动变阻器的移动会导致的电表的变化以及由其引起的安全隐患，从而推出滑动变阻器对应的最值。 R滑min→Imaxeq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(①电流表的量程,②小灯泡的额定电流,③滑动变阻器允许通过,　的最大电流,④用电器允许消耗的最,　大电功率,⑤电压表的量程（测定,　值电阻时）)) eq \a\vs4\al(取较小值,作为最大,电流) R滑max→Imineq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(①滑动变阻器的最大值,②电压表的量程（测滑,　动变阻器两端电压时）)) eq \a\vs4\al(取滑动变,阻器的较,小值作为,允许接入,电路的最,大电阻) 【专题演练】 1．(达州中考)如图甲所示，电源电压保持不变，R1为定值电阻，滑动变阻器R2的最大阻值为30 Ω，电压表的量程为0～15 V。电压表的示数与滑动变阻器R2的关系如图乙所示。 则下列结果正确的是 （ ） A．电源电压为20 V B．R1的阻值为5 Ω C．为了保证电压表不被烧坏，滑动变阻器的阻值变化范围为4～30 Ω D．开关S闭合后电路消耗的最小功率为14.4 W 2．(多选)(南充中考)如图所示，电源电压恒为6 V，电流表量程为“0～0.6 A”，电压表量程“0～3 V”，滑动变阻器、小灯泡L(灯丝电阻不变)分别标有“20 Ω　1 A”“2.5 V　0.5 A”字样。在保证电路安全的情况下，移动滑动变阻器的滑片，下列选项中正确的是 （ ） A．电流表的示数变化范围是0.24～0.5 A B．电压表的示数变化范围是1.2～3 V C．滑动变阻器连入电路的阻值变化范围是 7～20 Ω D．滑动变阻器的最大电功率是1.8 W 3．(成都中考)如图所示电路，电源电压U＝6 V，定值电阻R1＝10 Ω。 (1)当开关S1闭合、S2断开，滑动变阻器R2的滑片位于a端时，电流表的示数为0.2 A。求此时定值电阻R3的电功率； (2)当开关S1、S2都闭合，滑动变阻器R2的滑片位于中点时，电流表的示数为0.3 A。求滑动变阻器R2的滑片从a端移至b端的过程中，电压表示数的变化范围。 解：(1)此时电路为R1和R3串联，R1两端的电压：U1＝IR1＝0.2 A×10 Ω＝2 V， R3两端的电压：U3＝U－U1＝6 V－2 V＝4 V， R3的电功率：P3＝U3I＝4 V×0.2 A＝0.8 W； (2)此时电路为R1与变阻器串联，电压表测量变阻器两端的电压。滑片在a端时，变阻器阻值为0，电压表示数也为0。R2的滑片位于中点时，其阻值为eq \f(R2总,2)，此时电路总电阻： R＝eq \f(U,I′)＝eq \f(6 V,0.3 A)＝20 Ω， R2总＝2(R－R1)＝2×(20 Ω－10 Ω)＝20 Ω， 滑片在b端时，变阻器阻值最大，电压表示数也最大。 此时，电路中电流： I″＝eq \f(U,R1＋R2总)＝eq \f(6 V,10 Ω＋20 Ω)＝0.2 A， 变阻器两端的电压： U2″＝I″R2总＝0.2 A×20 Ω＝4 V， 即电压表示数的变化范围为0～4 V。 4．(眉山中考)如图所示，电源电压为6 V保持不变，R1＝3 Ω，R2＝18 Ω，灯泡L标有“6 V　3 W”字样，假定灯丝电阻不变。下列说法中正确的是 （ ） A．灯泡L正常工作时的电阻为2 Ω B．当只闭合开关S1时，电阻R1消耗的功率为1.2 W C．如果开关S1、S2和S3同时闭合，灯泡L短路不工 作 D．此电路消耗的最大电功率与最小电功率之比为25∶12 5．(恩施州中考)如图所示的电路中，电源电压为6 V且保持不变，R1＝10 Ω，R2＝20 Ω，R3＝30 Ω，若只闭合S2，R1与R2两端的电压之比为1∶2 ；若同时闭合三个开关，则通过R2与R3的电流之比为3∶2 ；电路中的最大功率可达3 W。 6．如图所示，电源电压恒定，R1、R2为定值电阻，R2＝20 Ω，灯泡L标有“6 V　3.6 W”字样。当S、S1、S2都闭合时，灯泡L正常发光；当S闭合，S1、S2断开时，电压表示数为2 V(不考虑灯丝电阻随温度变化)。求： (1)灯泡电阻； (2)电源电压； (3)当S闭合，S1、S2断开时，通电1 min R1消耗的 电能。 解：(1)灯泡L标有“6 V　3.6 W”字样，表示灯泡的额定电压为6 V，额定功率为3.6 W， 灯泡的电阻：RL＝2,L)eq \f(U,PL) ＝eq \f(（6 V）2,3.6 W)＝10 Ω； (2)当S、S1、S2都闭合时，R1短路，R2与灯泡L并联，由于此时灯泡L正常发光，所以电源电压等于灯泡L的额定电压，即U＝6 V； (3)当S闭合，S1、S2断开时，两电阻串联，电压表测R1两端的电压，电压表示数为2 V，根据串联电路电压的规律，R2两端的电压：U2＝U－U1＝6 V－2 V＝4 V， 此时电路中的电流：I＝eq \f(U2,R2)＝eq \f(4 V,20 Ω)＝0.2 A， 通电1 min R1消耗的电能： W＝U1It＝2 V×0.2 A×60 s＝24 J； 解：由P＝eq \f(U2,R)可得，当电路中电阻最大时，电路中消耗的功率最小，即当S闭合，S1、S2断开时，两电阻串联，电路中消耗的功率最小， 由P＝UI可得，电路消耗的最小功率： P小＝UI＝6 V×0.2 A＝1.2 W。 (4)电路消耗的最小功率。 7．(福建中考)如图所示，电源电压保持不变，滑动变阻器R标有“30 Ω　1 A”字样，定值电阻R0的阻值为10 Ω，小灯泡L标有“6 V　3.6 W”(电阻不随温度而变化)字样，电流表的量程为0～3 A。 当S闭合，S1、S2断开，滑片P移到R的中点时，小 灯泡恰好正常发光。在保证电路安全的前提下，电路 总功率的最小值与最大值之比是 （ ） A．1∶4　　B．1∶8　　C．2∶7　　D．3∶20 8．(眉山中考)如图所示，电源电压保持不变，灯泡L标有“3 V　1.5 W”的字样，滑动变阻器R0标有“20 Ω　1 A”字样，R1＝9 Ω，电流表量程为0～3.0 A，假定灯丝电阻不变。当只闭合开关S2时，电流表示数为0.3 A，则电源电压是4 .5V；当开关S1、S2和S3都闭合时，在保证电路安全前提下，滑动变阻器R0接入电路的阻值范围是4.5～ 20Ω。 9．(达州中考)如图所示的电路中，小灯泡上标有“6 V　3.6 W”字样，滑动变阻器R1的最大电阻为40 Ω。当只闭合S、S2，滑动变阻器的滑片P在中点时，小灯泡正常发光；当所有开关都闭合，滑片滑到A端时，A1、A2的示数之比是3∶1(灯的电阻保持不变)。求： (1)电源电压； (2)当只闭合S、S2，滑动变阻器的滑片P在A 端时，小灯泡两端的实际电压； (3)小灯泡消耗的最小电功率(不能为0)。 解：(1)只闭合S、S2，滑片P在中点时，L与eq \f(1,2)R1串联，因为L正常发光，故UL＝6 V，由P＝UI可得， IL＝eq \f(PL,UL)＝eq \f(3.6 W,6 V)＝0.6 A， U＝UL＋IL·eq \f(1,2)R1＝6 V＋0.6 A×eq \f(1,2)×40 Ω ＝18 V； (2)由P＝eq \f(U2,R)可得 RL＝2,L)eq \f(U,PL) ＝eq \f(（6 V）2,3.6 W)＝10 Ω， 只闭合S、S2，滑片P在A端时，L与R1串联， IL′＝eq \f(U,RL＋R1)＝eq \f(18 V,10 Ω＋40 Ω)＝0.36 A， UL′＝IL′RL＝0.36 A×10 Ω＝3.6 V； (3)所有开关都闭合，滑片P在A端时，R2与R1并联， 因为IA1∶IA2＝3∶1， 所以IR1∶IR2＝2∶1，故R1∶R2＝1∶2，则R2＝80 Ω， 由于R2>R1，故当S、S3闭合，S1、S2断开时，RL与R2串联时L消耗的电功率最小，故 Imin＝eq \f(U,RL＋R2)＝eq \f(18 V,90 Ω)＝0.2 A， PLmin＝Ieq \o\al(2,min)RL＝(0.2 A)2×10 Ω＝0.4 W。 $$