电学极值、范围过关练习-2024年中考物理考前压轴题特训（全国通用）

电学极值、范围过关练习 1．如图所示的电路中，电源电压不变．闭合开关S后，滑动变阻器的滑片P由a端移动到中点时，测得电阻R两端的电压U与通过R的电流I的变化关系如图所示．求： （1）电源电压；R的阻值； （2）变阻器的最大阻值． 2．如图甲是一个电饼铛，可实现烙、煎、烤等多种功能，功率多挡位可调。一种挡位调节电路如图乙所示，两根发热电阻丝并联，其中，。另一种挡位调节电路如图丙所示，滑动变阻器的最大阻值为。技术追求无止境，现在工程师们用半导体材料制成“可控硅”元件，使加热电阻上的电压可调到任意值，从而实现功率调节，如图丁所示。求： （1）乙电路的最大功率？ （2）丙电路的总功率可调范围？ （3）在丁图中，当的实际功率为时，加在两端的电压为多大？对乙电路和丙电路的设计，请分别指出一个缺点。 3．同学们学习了电学知识后，兴趣小组设计了一个监测河水水位的报警装置，其原理如图甲所示。电源电压恒定，R是竖直放置的长条形电阻片，浮子可带动金属滑杆AP在竖直方向上下移动，AP与R组成滑动变阻器，最大阻值是60Ω。当电流表的示数达到设定数值时，表示水位达到警戒水位，装置发出报警信号。已知滑杆AP从底端上移到顶端的过程中，电压表与电流表示数的U-I图像如图乙所示 水位h/cm 10 15 20 30 电流I/A 0.1 0.12 0.15 0.3 （1）求电源电压和定值电阻R0的阻值。 （2）求电路的最大功率。 （3）滑杆AP从底端移到顶端的过程中，滑动变阻器连入电路的电阻均匀变化，记录下几组水位和对应的电流表示数，数据如表所示。当电流表的示数为0.2A时，水位达到警戒值，求警戒水位 4．在如图甲所示的电路中，灯泡的额定电压为6V，灯泡的I-U关系如图乙所示，电压表的量程为0~15V，电流表的量程为0~0.6A，变阻器R2的最大阻值为100Ω，只闭合开关S2，滑片滑到某处时，电压表的示数为10V，电流表的示数为0.4A，定值电阻R1消耗的功率为2.8W。求： （1）灯泡的额定功率； （2）R1的阻值及电源电压； （3）只闭合开关S1，在电路安全的情况下，求电路消耗的最大功率及变阻器连入电路的最大阻值为多少? 5．如图所示，电源电压为6V，小灯泡标有“4V 1.6W”的字样，定值电阻R=20Ω，不考虑温度对灯丝电阻的影响，滑动变阻器上标有“0～20Ω，1A”字样 . 求： （1）小灯泡的电阻为多大？ （2）若只闭合S，S1时，要使电路消耗的功率最小，此时滑动变阻器的滑片应向哪端移动？此时消耗最小功率是多少W？ （3）若电流表的测量范围为0～0.6A，电压表的测量范围为0～3V，当只闭合S与S2时，在不损坏用电器的前提下，求滑动变阻器的取值范围 . 6．如图所示，是小勇设计的某电器设备的部分电路．电源电压9V保持不变，灯泡L标有“8V 4W”字样，电流表的量程为0～3A，电压表的量程为0～15V，滑动变阻器R2的最大阻值为20Ω．闭合开关S和S1时，电路消耗的功率为4.05W．（不计灯丝电阻随温度的变化）求： （1）小灯泡L的电阻； （2）开关S、S1、S2都闭合时，通过电流表的最小电流； （3）在不超过电表量程和灯泡额定电压的条件下，只闭合开关S2时滑动变阻器R2的电功率变化范围． 7．如图甲所示，电源电压不变，标有“”的小灯泡两端电压和通过它的电流关系如图乙所示，为定值电阻。当开关、、都闭合且滑动变阻器的滑片位于端时，小灯泡恰好正常发光，此时电路消耗的总功率为；当、闭合，断开，滑动变阻器的滑片滑到端，电流表的示数是。求： （1）小灯泡正常发光时的电阻和定值电阻的阻值。 （2）滑动变阻器的最大阻值。 （3）通过调节滑动变阻器滑片的位置、开关的断开或闭合改变电路结构，使电路的总功率最小，最小功率是多少？ 8．某县一中初三物理学习小组设计了一个如图甲所示的电子高度测量仪，用粗细均匀的电阻丝代替滑动变阻器，将电压表装成高度显示仪，电压表示数随高度变化的规律如图乙所示。已知电阻丝R 足长，每1cm 的阻值大小为0.1Ω，电压表量程为“0~15V”电流表量程为“0~3A”，身高为170cm的同学站上去后电压表示数为9V，电流表示数为1A。求： （1） 身高为170cm的同学站上后，电阻丝R接入电路的阻值； （2） 身高为110cm的同学站上后，电流表的示数为多少？ （3） 在保证电路安全的情况下，该电路消耗的最小功率。 9．如图所示的电路，电源电压恒为18V，电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～15V，小灯泡L上标有“6V 3W”的字样，滑动变阻器的规格为“100Ω 1A”。闭合开关S后，在确保两个电表的示数均不超过所选量程，灯泡L两端电压不超过额定电压（灯丝电阻不变）的前提下，求： （1）小灯泡的电阻RL； （2）滑动变阻器允许调节的阻值范围； （3）电路消耗总功率的变化范围。 10．如图所示，电源电压不变，定值电阻，电流表量程为，小灯泡L标有“”字样（不考虑温度对灯丝电阻的影响）．当开关S闭合，断开，滑动变阻器的滑片P从b端滑动到某一位置时，滑动变阻器接入电路中的阻值减小了，电流表示数变化了，此时小灯泡恰好正常发光．求： （1）小灯泡的电阻和正常工作时的电流？ （2）电源电压是多少？ （3）当开关都闭合时，调节滑片P，在保证电路安全的前提下，滑动变阻器R的最大功率是多少？ 11．如图甲所示电路，电源两端电压为，灯上标有“”字样，电流表量程为，电压表量程为滑动变阻器的最大阻值为闭合开关和且断开时，移动滑动变阻器的滑片，电路中的电流与其接入电路的电阻的关系如图乙所示，当滑动变阻器接入电路的阻值由增大到时，定值电阻的功率变化了求：小灯泡的电阻保持不变 （1）灯泡的电阻； （2）闭合和且断开时，在保证电路安全的情况下求滑动变阻器的取值范围； （3）闭合开关和且断开时，在保证电路安全的情况下，当的功率最小时，求滑动变阻器消耗的电功率。 12．如图所示的部分电路中，R1、R2为定值电阻，R1=24Ω，R2=36Ω，电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～15V，小灯泡L上标有“6V 3W”字样（不考虑灯丝电阻随温度的变化），滑动变阻器R的规格为“200Ω 1A”。将A、B接线柱接在电压恒为24V的电源两端，移动滑动变阻器R的滑片P使小灯泡L正常发光。求： （1）小灯泡L正常发光时的电阻； （2）此时滑动变阻器R消耗的电功率； （3）将该电源改接到其中任意两个接线柱上，在保证电路安全的情况下，移动滑动变阻器R的滑片P，求整个电路的最大电流和最小电流。 13． 如图甲所示，电源电压恒定不变，灯泡L的额定电压为 6V，滑动变阻器R2的规格为“100 Ω 1A ”，电压表的量程为 0~15V，电流表的量程为 0~0.6A。当断开开关S1、S3，闭合S2，移动滑片，电压表示数为3V时灯泡正常发光。图乙是灯泡L、电阻R1的 I-U图像。求： （1）电源电压； （2）R1的电阻； （3）闭合S1、S2、S3时，滑动变阻器允许接入的最小电阻； 14．如图甲所示，电源电压保持不变，小灯泡上标有“6V”字样，电流表的量程为0～0.6A，如图乙是小灯泡的电流随电压变化的图象，滑动变阻器R1上标有“20Ω 1A”字样，定值电阻R2的阻值为10Ω，当闭合S和S2、断开S1，滑动变阻器的滑片移到距a端处时，小灯泡恰好正常发光，求： （1）小灯泡的额定功率； （2）闭合S和S1、断开S2，为保证电流表的安全，滑动变阻器的取值范围；（计算结果保留一位小数） （3）若电源电压可变，闭合S和S2、断开S1，使小灯泡正常发光，求电源电压的可变范围。 15．如图所示，电源电压保持不变，R1=10Ω，滑动变阻器R2的规格为“？Ω 1A”。电流表选择“0~3A”量程，电压表选择“0~15V”量程。只闭合S1，断开S2、S3时，电流表的示数为1.8A。只闭合S2，断开S1、S3时，电流表的示数为0.6A。只闭合S3，断开S1、S2时，调节滑动变阻器可使电流表的示数最小为0.2A，求： （1）电源电压； （2）只闭合S2，断开S1、S3时，R3的电功率； （3）开关S1、S2、S3全部闭合并去掉电压表，为保护电路安全，滑动变阻器接入电路的阻值范围。 16．如图所示，电源电压为12V，且保持不变，已知滑动变阻器R1标有“18Ω、1.5A”，R0的阻值是24Ω，小灯泡L标有“6V、3W”字样（假设灯丝电阻不变）。求： （1）灯泡的电阻和正常发光时的电流各是多少； （2）S闭合，S1、S2都断开时，要使灯泡正常发光，滑动变阻器接入电路中的阻值； （3）S、S1、S2都闭合时，保证电路安全情况下，求整个电路消耗的总功率的范围。 答案解析部分 1．【答案】（1）解：当滑片位于a端时，电路为R的简单电路，此时R两端的电压即为电源的电压，由图2可以知道，电源的电压 ，电路中的电流 由 可得，电阻R的阻值： 答：电源电压为 ；电阻R的阻值为8Ω； （2）解：当滑片位于b端时，R与滑动变阻器的最大阻值串联，此时电路中的电流最小， 由图象可以知道，R两端的电压 ，电路中的电流 因串联电路中总电压等于各分电压之和， 所以，变阻器两端的电压： 则变阻器的最大阻值： R滑=32Ω 答：变阻器的最大阻值为32Ω. 【解析】【分析】（1）当滑片在a端时滑动变阻器接入电路中的电阻为0Ω，电路为R的简单电路，电路中的电阻最小，电流最大，根据图象得出电源的电压和电路中的电流，根据欧姆定律求出R的阻值。 （2）滑动变阻器的滑片P由a端移动到b端时，滑动变阻器和电阻串联，此时滑动变阻器接入电路的电阻最大，根据欧姆定律可知，此时电路电流最小，电阻R两端的电压最小，从图象上可以看出R两端的最小电压和最小电流，电源电压不变，根据串联电压的特点，进一步求出滑动变阻器两端的电压，根据欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值。 2．【答案】（1）图乙中，当接、时，电路为的简单电路，当接、时，与并联；因并联电路的总电阻小于并联的每个电阻，由可知，两电阻并联时，电路的功率最大， 且 （2）丙图中，、是串联。因为串联电路的总阻值等于各电阻之和， 所以阻值最大时，电路的总功率最小， 此时电路的总电阻， 电路的最小功率， 当变阻器的电阻为时，电路的总功率最大， 电路的最大总功率为， 所以电路总功率的可调范围是 （3）加热电阻上的电压可调到任意值，当的实际功率为时， 根据知， 加在两端的电压。 乙电路的电功率不能连续调节； 丙电路的滑片容易接触不良，且变阻器要浪费电能 【解析】【分析】（1）根据电功率的计算公式可知，在电路中的电压不变时，电路中的电阻越小，电路的功率越大，两电阻并联时的等效电阻小于任意一个电阻； （2）根据电功率的计算公式可知，当电路中的电阻最小时，此时滑动变阻器的阻值为零，电路中的电功率达到最大值，当电路中的电阻最大时，此时滑动变阻器的最大阻值为440Ω，定制电阻R0与滑动变阻器R串联，电路中的电功率达到最小值； （3）根据电功率的计算公式可计算R0两端的电压，在乙电路中由于只有两个档位，电功率是不能够连续调节的，在丙电路中电功率可以连续调节但可能接触不良，同时滑动变阻器本身也需要浪费一部分电能。 3．【答案】（1）解： 依题意当P位于最底端时，R0与R串联，此时的电流最小Imin=0.1A， 则由得U＝Imin（R+R0）＝0.1A×（60Ω+R0）① 当P位于最顶端时，R＝0 ，电路中R0单独工作，电路中电流最大Imax=0.3A， U=ImaxR0=0.3A×R0② 由①②两式解得R0＝30Ω，U＝9V； 答：电源电压为0V，定值电阻R0的阻值是30Ω。 （2）解： 当R=0时，电路消耗的功率最大Pmax=UImax=9V×0.3A=2.7W ； 答：电路的最大功率为2.7W。 （3）解： 依题意，滑杆AP从底端移到顶端的过程中，滑动变阻器连入电路的电阻均匀变化，从最大值变为0，则电阻减小了60Ω，水位上升了Δh=30cm-10cm=20cm，则电阻每减小3Ω，水位上升1cm；当电流I=0.2A时，总电阻， R滑＝R总﹣R0＝45Ω﹣30Ω＝15Ω， 说明滑动变阻器的电阻减小了ΔR滑=60Ω-15Ω=45Ω， 根据电阻每减小3Ω，水位上升1cm得水位上升了， 得 h＝h1+Δh＝10cm+15cm＝25cm。 答： 当电流表的示数为0.2A时，水位达到警戒值，警戒水位是25cm。 【解析】【分析】 （1）由图可知，R0与R串联，电流表测量电路中的电流，电压表测量变阻器两端的电压；当滑片位于底端时，此时的电流最小，根据串联电路规律和欧姆定律表示出电源电压；当滑片位于顶端时，变阻器的接入电阻为0，电路等效为R0接在电源两端的简单电路，根据欧姆定律表示出电源电压；联立方程组求得R0的阻值和电源电压； （2）当R=0时，电路消耗的功率最大，由P=UI计算电路的最大功率； （3）根据滑片移动的长度，以及变阻器电阻变化量求得电阻减小量与水位上升量的关系，再计算求警戒水位。 4．【答案】（1）解：因为灯泡的额定电压为6V，根据灯泡的I-U关系图乙可以知道，其额定电流为0.5A，故灯泡的额定功率为PL=ULIL=6V×0.5A=3W 答：灯泡的额定功率为3W； （2）解：当只闭合S2时，电阻R1和变阻器R2串联，电压表测量R2的电压则U2=10VI1=I=0.4A 由P=I 2R得R1= = =17.5Ω U1=I1R1=17.5Ω×0.4A=7V 电源电压为U=U1+U2=7V+10V=17V 答：R1的阻值17.5Ω；电源电压17V； （3）解：只闭合S1时，滑动变阻器与灯泡串联，因为小灯泡额定电流为0.5A，故电路中的最大电流为Imax=0.5A，因此电路消耗的最大功率为Pmax=UImax=17V×0.5A=8.5W 当电压表示数为15V时，滑动变阻器阻值最大，因为串联，此时灯泡两端电压为U L/=17V-15V=2V 由图乙可以知道此时电流为I L′=0.3A，所以I2=I L′=0.3A 滑动变阻器接入的最大阻值为R 2 = = =50Ω 答：只闭合开关S1，在电路安全的情况下，电路消耗的最大功率8.5W；变阻器连入电路的最大阻值为50Ω。 【解析】【分析】（1）根据公式P=UI，可求出电功率； （2）根据公式P=I2R、U1=I1R1及U=U1+U2，可求出电阻及电压； （3）根据公式Pmax=UImax，可求出最大功率；根据，可求出最大电阻。 5．【答案】（1）解：由P=U2/R可知，灯泡电阻：RL=UL2额/PL额=（4V）2/1.6W=10Ω （2）解：由图示电路图可知，只闭合S、S1时两电阻串联，由P=U2/R可知，在电压一定时，电路总电阻R越大，电路总功率越小，只闭合S、S1，滑片移至b端时电路总电阻最大，功率最小，最小功率：P=U2/(R+R0最大）=（6V）2/（20Ω+20Ω）=0.9W （3）解：由P=UI可知，灯泡额定电流：IL=PL额/UL额=1.6W/4V=0.4A，由图示电路图可知，当只闭合S与S2时灯泡与滑动变阻器串联，电流表的测量范围为0--0.6A，灯泡额定电流为0.4A，则电路最大电流：I=0.4A，由I=U/R可知，R总最小=RL+R滑=U/I最大=6V/0.4A=15Ω ， 滑动变阻器接入电路的最小电阻：R滑最小=R总最小-RL=15Ω-10Ω=5Ω；电压表的测量范围为0--3V，滑动变阻器两端最大电压：U滑最大=3V，灯泡两端的电压UL＝U－U滑最大=6V－3V＝3V，此时滑动变阻器接入电路的阻值最大，电路电流最小，最小电流：I最小=UL/RL=3V/10Ω=0.3A，由I=U/R可知，R滑最大=U滑最大/I最小=3V/0.3A=10Ω，滑动变阻器接入电路的阻值范围是：5Ω～10Ω 【解析】【分析】（1）利用电功率公式的变形公式计算灯泡的电阻； （2）只闭合S、S1时两电阻串联，电路中的电阻最大时，电路消耗的总功率最小；利用电功率公式的变形公式计算电路消耗的总功率； （3）只闭合S与S2时灯泡与滑动变阻器串联，由电功率公式的变形公式求出灯泡的额定电流结合电流表的量程，确定电路的最大电流，利用欧姆定律的变形公式求出电路中的最小电阻值，进而求出滑动变阻器的最小阻值；根据电压表的量程确定滑动变阻器两端的最大电压，根据串联电路电压的规律计算出此时灯泡两端的电压，利用欧姆定律计算出电路中的最小电流，再利用欧姆定律的变形公式计算滑动变阻器接入电路的电大阻值 . 6．【答案】（1）解：因为灯的额定电压为UL=8V，额定功率为PL=4W，则由P= 可得灯的电阻为：RL= = =16Ω； （2）解：闭合开关S和S1时，灯泡短路，R1单独接入电路，此时其两端电压为U=9V，又知电路消耗的功率为P1=4.05W 由P= 可得灯的电阻为：R1= = =20Ω； 开关S、S1、S2都闭合时，两电阻并联，灯泡被短路，当R2全部接入电路时，电路中电阻最大， 由I= 可知此时，通过R1的电流为：I1= = =0.45A 通过R2的电流为：I2= = =0.45A， 并联电路中干路电流等于各支路电流之和，故I=I1+I2=0.45A+0.45A=0.9A； （3）解： 当只闭合S2时，R2和L串联，灯泡正常发光时，电压为UL=8V，额定功率为PL=4W， 额定电流为IL= = =0.5A＜3A，故电路中最大电流为I=0.5A， 当变阻器接入电路阻值最大时，电路中的最小电流I′= = =0.25A，此时各元件是安全的． 所以在不超过电表量程和灯泡额定电压的条件下，电路中电流的取值范围为0.25A～0.5A． 滑动变阻器消耗的功率为P=U2I=（U﹣UL实）I=（9V﹣IRL）I=9V×I﹣16Ω×I2= W﹣（4I﹣ ）2W ① 当4I﹣ =0即I= A＜0.5A时，R2的功率最大Pmax= W≈1.27W； 根据前面推出的变阻器消耗功率与电流的二次函数表达式作出P﹣I图象，如图所示 根据图象可知，当电流最大为0.5A时，滑动变阻器消耗的电功率最小，此时灯泡正常发光． 此时滑动变阻器两端电压为U′=U﹣UL=9V﹣8V=1V，滑动变阻器消耗的电功率为P1=U′IL=1V×0.5A=0.5W； 故滑动变阻器R2的电功率变化范围为0.5W～1.27W． 【解析】【分析】（1）根据P= 求出灯泡的电阻；（2）开关S、S1、S2都闭合时，两电阻并联，灯泡被短路，当R2全部接入电路时，电路中电阻最大，由I= 可知此时，在U一定时，电路中电流最小，结合并联电路特点求出电流表的示数；（3）当只闭合S2时，R2和L串联，结合电流表、电压表以及灯的额定电压，利用P=UI求出滑动变阻器的电功率变化范围． 7．【答案】（1）解： 由电路图可知，当、、都闭合且滑片位于端时，灯泡与定值电阻并联，电流表测干路电流； 因并联电路中各支路两端电压相等，且灯泡正常发光，所以电源电压：， 由图乙可知，此时通过灯泡的电流：， 由可得，灯泡正常发光时的阻值：； 由可知，干路电流：， 因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以通过的电流： 则的阻值：； 答：小灯泡正常发光时的电阻为，定值电阻的阻值为； （2）解： 由电路图可知，当、闭合，断开且滑片位于端变阻器全部电阻连入电路中，灯泡与滑动变阻器的最大阻值阻值串联，电流表测电路中的电流； 由图乙可知，通过灯泡的电流时，灯泡两端电压为， 因串联电路两端电压等于各部分电压之和，所以两端电压：， 因串联电路处处电流相等，所以滑动变阻器的最大阻值：； 答：滑动变阻器的最大阻值为； （3）解：根据可知，要使电路的总功率最小，电路中的总电阻应最大， 已知灯正常工作时的电阻，且并联电路的总电阻小于其中任一支路电阻，串联的总电阻等于各分电阻之和，所以要使电路的总电阻最大，所以应将与滑动变阻器的最大阻值串联，即闭合、，断开，且滑片滑到端； 则电路的最大总电阻：， 电路的最小总功率：。 答：闭合、，断开，滑片滑到端，电路的最小总功率是。 【解析】【分析】（1） 由电路图可知，当、、都闭合且滑片位于端时，灯泡与定值电阻并联，电流表测干路电流。首先根据并联电路的电压规律计算出电源电压，再根据乙图确定此时通过灯泡的电流，根据计算灯泡正常发光时的电阻。 接下来根据 计算通过R1的电流，根据计算R1的阻值。 （2）由电路图可知，当、闭合，断开且滑片位于端变阻器全部电阻连入电路中，灯泡与滑动变阻器的最大阻值阻值串联，电流表测电路中的电流。根据乙图确定通过灯泡的电流时灯泡两端电压。根据计算出R2两端的电压，根据计算变阻器的最大阻值。 （3）根据可知，要使电路的总功率最小，电路中的总电阻应最大。已知灯正常工作时的电阻，且并联电路的总电阻小于其中任一支路电阻，串联的总电阻等于各分电阻之和，所以要使电路的总电阻最大，所以应将与滑动变阻器的最大阻值串联，即闭合、，断开，且滑片滑到端。首先根据计算总电阻的最大值，再根据计算最小总功率。 ​​​​​​ 8．【答案】（1）解： 由欧姆定律可知，h1=170cm的同学站上后电阻丝接入电路的电阻值为： （2）解： 的同学站上后， 滑动变阻器接入电路的电阻： 由图乙可知， 此时电压表的示数为 ， 由欧姆定律可知， 此时电路中的电流： （3）解： 串联电路的电压特点和欧姆定律可知， 的同学站上后， 电源电压： 的同学站上后， 电源电压： 解得： . 由串联电路的分压作用知当电压表的示数最大时分压最多， 滑动变阻器的电阻最大，由于电压表的量程为 ， 所以滑动变阻器两端的最大电压为 ， 由串联电路电压的规律知定值电阻 两端的电压为： 此时电路中的电流为： 【解析】【分析】（1）根据，计算用电器电阻的大小； （2）根据U=IR，计算电压，利用，计算电流； （3）利用串联电路电压规律，计算电压；根据P=UI，计算电功率大小。 9．【答案】（1）由图可知，灯泡和滑动变阻器串联，电压表测量滑动变阻器的电压，电流表测电路中的电流；小灯泡的电阻为 （2）保护电压表，滑动变阻器两端的最大电压为15V，此时滑动变阻器连入的电阻最大，电路中的电流最小，因串联电路的总电压等于各电阻两端的电压之和，所以灯泡两端的最小电压UL′=U-U滑=18V-15V=3V 此时电路中的电流最小为 滑动变阻器接入电路的最大阻值为 灯正常发光时的电流为 则IL＜0.6A 所以电路中的最大电流应为Imax=IL=0.5A 此时电路的总电阻为 根据串联电路电阻的规律知，滑动变阻器的最大电阻为R滑min=R-RL=36Ω-12Ω=24Ω 滑动变阻器的范围为24Ω～60Ω （3）电路的最小功率为P总小=UImin=18V×0.25A=4.5W 整个电路消耗的最大总功率为P总大=UImax=18V×0.5A=9W 电路消耗总功率的变化范围为4.5W～9W 【解析】【分析】（1）根据，计算灯泡的电阻； （2）根据，计算用电器的电流，利用，计算电阻的大小； （3）根据P=UI计算电功率的大小。 10．【答案】（1）解： 由得小灯泡正常发光的电流为 由得灯泡的电阻为 答：小灯泡的电阻为、正常工作时的电流为； （2）解： 当开关S闭合，、断开，该电路为滑动变阻器R和小灯泡L的串联电路，电流表测电路中的电流；由题知滑片P从b滑至某一位置时，其接入电路的阻值变小，电路中的电流变大；当滑片P从b端滑至某一位置时，灯泡正常发光，则电路中的电流为 则电源电压为① 当滑片P在b端时，电路中的电流为 则电源电压为② 联立①②可解得：，。 答：电源电压是9V； （3）解：当开关S、、都闭合时，L被短路，该电路为滑动变阻器R和定值电阻的并联电路，电流表测干路的电流；通过的电流为- 已知电流表量程为，则干路电流最大，由并联电路的电流特点可知通过R的最大电流为 则滑动变阻器的最大功率为- 答：当开关S、、都闭合时，调节滑片P，在保证电路安全的前提下，滑动变阻器R的最大功率是。 【解析】【分析】（1）根据，计算电流，利用，计算电阻； （2）结合串联电路电压规律，计算总电压，利用U=IR，结合电源电压不变列式，计算未知电阻和电源电压； （3）利用，计算电流；根据P=UI计算电功率。 11．【答案】（1）解：由可得，灯泡正常发光时的电阻： 灯泡正常发光时的电流： （2）解：闭合和且断开时，与串联，电压表测两端的电压，电流表测电路中的电流， 当，灯泡正常发光时电路中的电流最大，滑动变阻器的取值最小 灯泡正常发光时的电流 因串联电路中总电压等于各分电压之和， 所以，滑动变阻器两端的电压： ， 由可得： 滑动变阻器的最小值 当电压表的示数时，滑动变阻器的取值最小，电路中的电流最小 因串联电路中总电压等于各分电压之和， 所以，灯泡两端的电压： ， 此时电流为， 则由可得： 滑动变阻器的最大值 所以，在保证电路安全的情况下滑动变阻器的取值范围为 （3）解：闭合开关和且断开时，与串联，电压表测两端的电压，电流表测电路中的电流， 则变阻器接入电路中的为和时，电路中的电路中的电流分别为： ，， 由图乙可知，当滑动变阻器接入电路的阻值由增大到时对应电电流表的示数分别为、， 即：， 则 解得： 由于定值电阻的功率变化了，则由于可得： ， 所以，， 解得：， 根据可知当两端的电压最小时功率最小，由于电压表量程为，所以滑动变阻器两端的电压最大为， 因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，两端的电压最小为， 则电流为， 所以， 【解析】【分析】（1）利用，计算电阻，根据，计算电流； （2）根据串联电路电压规律，计算分压，再利用计算电阻； （3）利用P=I2R，计算电流，结合电流规律，计算未知电阻；根据P=UI，计算电功率。 12．【答案】（1）解：由 可得 答：小灯泡L正常发光时的电阻为12Ω； （2）解： 将A、B接线柱接在电压恒定不变的电源两端时，小灯泡L、变阻器R和定值电阻R1串联，电压表测变阻器R两端电压，移动变阻器R的滑片P使小灯泡L正常发光，此时电压表的示数为6V， 因小灯泡L正常发光，则电路中的电流为： 此时滑动变阻器R消耗的电功率P＝U滑I＝2V×0.5A＝3W； 答：此时滑动变阻器R消耗的电功率为3W； （3）解： 将该电源改接到其中任意两个接线柱上，在保证电路安全的情况下，移动滑动变阻器R的滑片P，则滑动变阻器必须接入电路，则一共有4种接法，即电源接到A、B接线柱上，或电源接到A、D接线柱上，或电源接到C、B接线柱上，或电源接到C、D接线柱上， 若电源接到C、B接线柱上，当变阻器接入电路的阻值为0时，此时电路中的电流，此时电流不是最大的； 因为电流表的量程大于灯泡的额定电流，所以要使整个电路有最大电流，必须将电流表接入电路，则应将该电源改接到C、D接线柱上，此时变阻器R和定值电阻R2串联，因电流表的量程为0～0.6A，所以最大电流为0.6A， 此时电路的总电阻为：，此时变阻器接入电路的阻值为40Ω﹣36Ω＝4Ω＜200Ω， 故移动变阻器的滑片能使最大电流为0.6A ； 要使整个电路有最小电流，应使电路的总电阻最大，因RL＜R1＜R2，则由图可知应将该电源改接到B、C接线柱上，此时R1、R2和变阻器串联，根据串联分压的规律可知，当电压表的示数最大为15V时，整个电路有最小电流， 由串联电路的特点和欧姆定律可得，电路中的最小电流为： ， 此时滑动变阻器接入电路的电阻为： ，故移动变阻器的滑片能使最小电流为0.15A 。 答：整个电路的最大电流为0.6A，最小电流为0.15A。 【解析】【分析】（1）由计算小灯泡正常发光时的电阻； （2）将A、B接线柱接在电压恒定不变的电源两端时，小灯泡L、变阻器R和定值电阻R1串联，电压表测变阻器R两端电压；调节滑片P使小灯泡L正常发光，根据P=UI求出灯泡的额定电流，由串联电路的电流特点可知此时电路中的电流，利用P=UI可得此时滑动变阻器R消耗的电功率； （3）将该电源改接到其中任意两个接线柱上，在保证电路安全的情况下，移动滑动变阻器R的滑片P，则滑动变阻器必须接入电路；因为电流表的量程大于灯泡的额定电流，所以要使整个电路有最大电流，必须将电流表接入电路，根据电流表量程确定电路中的最大电流，并结合欧姆定律和电阻的串联计算此时变阻器接入的阻值，从而判断是否合理；要使整个电路有最小电流，应使电路的总电阻最大，根据电路图判断此时电源应接在哪两个接线柱上，根据电阻的串联和欧姆定律计算最小电流，进一步计算此时变阻器接入的阻值，从而判断是否合理。 13．【答案】（1）解：当断开开关 ， 闭合 时， 灯泡 与滑动变阻器 串联， 答：电源电压为 ； （2）解：由图乙可知， 电阻 两端的电压 时通过的电流 ， 由 可得， 的电阻 答： 的电阻为 ； （3）解：闭合 时， 灯泡 被短路， 与 并联， 通过 支路的最大电流 则滑动变阻器允许接入的最小电阻 答：闭合 时， 滑动变阻器允许接入的最小电阻为 ； 【解析】【分析】⑴.在要求的开关状态下，对电路进行分析，确定是串联电路.再应用串联电路中电压规律计算. ⑵.在电流电压图像中找到对应的物理量，根据欧姆定律进行有关计算. ⑶.在要求的开关状态下对电路进行分析，确定是并联电路.应用并联电路中电流规律和欧姆定律进行有关计算. 14．【答案】（1）小灯泡上标有“6V”字样，由图乙可知灯泡正常发光时的电流为0.5A， 根据P＝UI可得灯泡的额定功率：PL＝ULIL＝6V×0.5A＝3W （2）闭合S和S2，断开S1，小灯泡和滑动变阻器串联，滑动变阻器的滑片移到距a端处时灯泡正常发光，即灯泡两端电压为6V， 串联电路各处电流相等，所以此时通过电路的电流为0.5A， 串联电路总电压等于各部分电压之和，根据欧姆定律可得电源电压：U＝ILR1+UL＝0.5A20Ω+6V＝8V， 闭合S和S1，断开S2时，定值电阻和滑动变阻器是串联的，电流表测量电路电流| 滑动变阻器R1上标有“20Ω 1A”字样，电流表的量程为0～0.6A，所以电路最大电流是0.6A， 根据欧姆定律可得电路总电阻：RΩ， 串联电路总电阻等于各部分电阻之和，则滑动变阻器接入电路的最小阻值：R1小＝R﹣R210Ω≈3.33Ω， 滑动变阻器接入电路的电阻越大，通过电路的电流越小，所以为保证电流表的安全，滑动变阻器的取值范围为3.4～20Ω （3）闭合S和S2、断开S1，小灯泡和滑动变阻器串联，小灯泡正常发光时通过电路的电流为0.5A， 滑动变阻器接入电路的阻值为0时，电源电压等于灯泡的额定电压6V， 滑动变阻器接入电路最大阻值时，根据串联电路电压规律结合欧姆定律可得电源电压：U′＝ILR1+UL＝0.5A×20Ω+6V＝16V， 电源电压的可变范围为6～16V 【解析】【分析】（1）小灯泡上标有“6V”字样，表明灯的额定电压是6v，由图乙可知，灯泡正常发光时的电流为0.5A，灯泡的额定功率：PL＝ULIL＝6V×0.5A＝3W； （2）第一种情况：闭合S和S2，断开S1，小灯泡和滑动变阻器串联，滑动变阻器的滑片移到距a端处时灯泡正常发光，即灯泡两端电压为6V，串联电路各处电流相等，所以此时通过电路的电流为0.5A，串联电路总电压等于各部分电压之和，根据欧姆定律可得电源电压：U＝ILR1+UL＝0.5A20Ω+6V＝8V， 第二种情况：闭合S和S1，断开S2时，定值电阻和滑动变阻器是串联的，电流表测量电路电流| 滑动变阻器R1上标有“20Ω 1A”字样，电流表的量程为0～0.6A，所以电路最大电流是0.6A， 根据欧姆定律可得电路总电阻：，串联电路总电阻等于各部分电阻之和，则滑动变阻器接入电路的最小阻值： 滑动变阻器接入电路的电阻越大，通过电路的电流越小，所以为保证电流表的安全，滑动变阻器的取值范围为3.4～20Ω。 （3）闭合S和S2、断开S1，小灯泡和滑动变阻器串联，小灯泡正常发光时通过电路的电流为0.5A，滑动变阻器接入电路的阻值为0时，电源电压等于灯泡的额定电压6V， 滑动变阻器接入电路最大阻值时，根据串联电路电压规律结合欧姆定律可得电源电压： U＝ILR1+UL＝0.5A×20Ω+6V＝16V，电源电压的可变范围为6～16V。 15．【答案】（1）只闭合S1，断开S2、S3时，电路中只有R1工作，所以R1两端的电压为电源电压 （2）只闭合S2，断开S1、S3时，R1与R3串联，电路中的总电阻为 R3的阻值为 R3的电功率为 （3）只闭合S3，断开S1、S2时，此时滑动变阻器与定值电阻R3串联，调节滑动变阻器可使电流表的示数最小为0.2A，此时电路的总电阻 所以滑动变阻器的最大阻值为 开关S1、S2、S3全部闭合，滑动变阻器与R1并联工作，此时通过R1的电流为 此时通过滑动变阻器的最大电流为 所以为保证电路安全，滑动变阻器允许通过的最大电流为，此时的阻值最小为 所以滑动变阻器的阻值范围为 【解析】【分析】（1） 只闭合S1，断开S2、S3时，电路中只有R1工作， 此时R1两端的电压等于电源电压，即U总=U1=I1R1； （2） 只闭合S2，断开S1、S3时，R1与R3串联， 根据 计算此时的总电阻，再根据 计算R3的阻值，最后根据 计算R3的电功率。 （3） 只闭合S3，断开S1、S2时，此时滑动变阻器与定值电阻R3串联，调节滑动变阻器可使电流表的示数最小为0.2A， 根据 计算此时的总电阻，再根据 计算变阻器的最大阻值。 开关S1、S2、S3全部闭合，滑动变阻器与R1并联工作， 根据 计算通过R1的电流，再根据 计算通过变阻器的最大电流，再与变阻器的最大电流比较，从而确定电路的最大电流，最后根据 计算变阻器接入的最小阻值。 16．【答案】（1）由P可知，灯泡正常工作时的电阻： RL12Ω， 由P＝UI可知，灯泡正常工作时的电流： IL额0.5A （2）当S闭合，S1、S2都断开时，L和变阻器串联且灯泡正常发光， U滑＝U﹣UL额＝12V﹣6V＝6V， R滑12Ω （3）S、S1、S2都闭合时，当变阻器连入阻值最大时，R0与滑动变阻器并联后电路的总电阻最大，此时电路消耗的总功率最小， 整个电路消耗的最小总功率： P最小14W； 当滑动变阻器R1通过的电流为1.5A时，电路的总电流最大，最大为I最大＝I1大+I0＝1.5A2A， 此时电路的总功率最大，最大为： P最大＝UI最大＝12V×2A＝24W； 所以整个电路消耗的总功率的范围为：14W～24W 【解析】【分析】该题考查额定功率与额定电压的计算，等效电路的灵活运用，欧姆定律，动态电路中消耗电功率的范围。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$