第十三章 欧姆定律专项提升六 动态电路的安全、极值问题 课件 2023-2024学年鲁科版物理九年级上册

动态电路的安全、极值问题 专项提升六 第十三章 欧姆定律 [2023·齐齐哈尔期中]如图所示，电源电压为4.5 V，定值电阻R0为10 Ω，滑动变阻器R规格为“20 Ω　2 A”，电流表和电压表量程分别选择“0～0.6 A”“0～3 V”。 1 2 闭合开关S，电路正常工作时，下列叙述不正确的是(　　) A．电流表示数范围为0.15 A～0.6 A B．电压表示数范围为1.5 V～3 V C．滑动变阻器阻值变化范围为5 Ω～20 Ω D．电压表示数变化量与电流表示数变化量之比为10 Ω 3 【点拨】 【答案】A [2022·眉山]如图所示，电源电压U＝3 V保持不变，滑动变阻器R2的规格为“20 Ω　1.5 A”。当开关S闭合，且滑动变阻器滑片P位于A端时，电流表A的示数为 0.3 A，则定值电阻R1＝________Ω。 当开关S闭合时，滑动变阻器滑片 P从A端移至B端的过程中，电压表V 的示数变化范围是____________。 2 10 3 V～1 V 3 [2023·玉林期中]如图所示的电路，电源电压保持4.5 V不变，定值电阻R1＝6 Ω，滑动变阻器R2的规格为 “15 Ω　0.5 A”，电流表的量程为0～0.6 A，电压表的量程为0～3 V。 为了保护电路中各元件的安全使用，下列说法正确的是(　　) A．电流表的示数变化范围为0.2 A～0.5 A B．电压表的示数变化范围为1.0 V～3.0 V C．滑动变阻器的取值范围为3 Ω～15 Ω D．R1两端电压变化范围是1.5 V～3.0 V 【点拨】 所以电流表的示数变化范围为0.25 A～0.5 A，电压表的示数变化范围为1.5 V～3.0 V，滑动变阻器的取值范围为 3 Ω～12 Ω，R1两端电压变化范围是1.5 V～3.0 V，D正确。 【答案】D 4 [2023·沈阳期中]如图所示电路，电源电压U保持不变。电阻R1＝10 Ω，滑动变阻器R2铭牌上标有“2 Ω 1 A”的字样，电流表的量程为0～0.6 A，两块电压表的量程均为0～3 V。在保证电路各元 件安全的条件下，调节滑动变 阻器R2的滑片P，使电压表V1 和电压表V2的示数范围均为 1.5 V～3 V。 则下列说法不正确的是(　　) A．电源电压为4.5 V B．电流表的示数范围为0.15 A～0.3 A C．滑动变阻器阻值取值范围为10 Ω～20 Ω D．滑动变阻器阻值取值范围为5 Ω～20 Ω 【点拨】 由电路图可知，R1与R2串联，电压表V1测R1两端的电压，电压表V2测R2两端的电压。因串联电路中总电压等于各分电压之和，且电源电压U保持不变，所以当电压表V1的示数最大时，电压表V2示数最小，因为电压表V1和电压表V2的示数范围均为1.5 V～3 V，所以R1两端的电压U1＝3 V时，R2两端的电压U2＝1.5 V，则电源电压U＝ U1＋U2＝3 V＋1.5 V＝4.5 V，A正确； 【答案】C 5 [2022·杭州模拟]已知一个小灯泡正常发光时的电压为 4 V，通过它的电流为0.25 A，将该灯泡与“20 Ω　1 A”的滑动变阻器连接在如图所示的电路中， 电源电压为6 V，电流表量程为“0～0.6 A”，电压表量程为“0～3 V”。不考虑温度对电阻的影响，小灯泡的电阻为________Ω。为确保电路安全，滑动变阻器接入电路的阻值变化范围应控制在______________。 16 8 Ω～16 Ω 如图所示，电源电压为3 V且保持不变，滑动变阻器R标有“15 Ω 1 A”的字样。当滑动变阻器的滑片P在最右端时，闭合开关S，通过灯泡的电流为0.4 A，移动滑动变阻器的滑片P，在电路安全工作的情况下， 6 20 下列说法正确的是(　　) A．向左移动滑动变阻器的滑片P时灯泡变亮 B．滑片P在最右端时通过干路中的电流是0.9 A C．R接入电路的阻值变化范围是5 Ω～15 Ω D．电路总电阻的最大值为5 Ω 21 【点拨】 【答案】D [2022·扬州]在如图所示的电路中，电源电压为6 V，R1＝12 Ω。 7 电压表V量程为0～15 V，电流表A量程为0～3 A，电流表A1量程为0～0.6 A，闭合开关S，电压表V的示数为________V。当滑动变阻器的滑片P向左移动时，电流表A的示数________(填“变大”“不变”或“变小”)，电压表V示数与电流表A1示数的比值________(填“变大”“不变”或“变小”)。为确保电表安全，R2连入电路的阻值最小为________Ω。 6 变大 不变 2.4 [2022·锦州]如图所示电路，电源电压恒定，定值电阻R2的阻值为20 Ω，电流表A1和A2的量程均为0～0.6 A。闭合开关S，在滑动变阻器R1的滑片从最左端向右移动的过程中，两个电流表的示数之差始终为0.2 A。则电压表的示数为________V，滑动 变阻器R1允许接入电路的最小阻值 为________Ω。 8 4 10 【点拨】 由图可知，定值电阻R2与滑动变阻器R1并联，电流表A1测量通过滑动变阻器R1的电流，电流表A2测量干路电流。两个电流表的示数之差，即通过R2的电流I2＝0.2 A，R2两端的电压U2＝I2R2＝0.2 A×20 Ω＝4 V，电源电压 U＝U1＝U2＝4 V，所以电压表示数为4 V； [2023·天津三模]如图甲所示，电源电压不变，第一次闭合开关S1、S4，断开S2、S3，滑动变阻器R2的滑片置于最右端，R1的滑片从最左端滑至最右端；第二次闭合开关S2、S3，断开S1、S4，将滑动变阻器R2的滑片从最右端移到使小灯 泡正常发光处。两次过 程中电压表与电流表示 数的变化关系如图乙所示。 9 保证电路安全的前提下，下列说法不正确的是(　　) A．电源电压为8 V B．R1的最大阻值为40 Ω C．小灯泡正常发光时的电阻为10 Ω D．闭合开关S2、S3，断开S1、S4，保证电路安全的前提下，R2的阻值变化范围为4 Ω～40 Ω 【点拨】 第一次闭合开关S1、S4，断开S2、S3，此时R1、R2串联，电压表V1测R1和R2滑片间的电压，电流表测通过电路的电流；电压表内阻很大，相当于断路，滑动变阻器R2的滑片置于最右端，故R2接入电路最大阻值，串联电路总电阻等于各部分电阻之和，根据欧姆定律可知，R1的滑片从最左端滑至最右端，电流表示数不变，电压表V1的示数会逐渐变小，故此时电压表V1与电流表示数的变化关系如图乙中水平直线所示； 【答案】C 由电路图可知，R0与R串联，电压表测R0两端的电压，电流表测电路中的电流；由于电压表的量程为0～3 V，所以当电压表最大示数为3 V时，电路中的电流I＝＝＝0.3 A，所以电路中的最大电流为0.3 A，即电流表的最大示数为0.3 A，A错误； 此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小，电路的总电阻R总＝＝＝15 Ω，滑动变阻器接入电路中的最小阻值R小＝R总－R0＝15 Ω－10 Ω＝5 Ω，当滑动变阻器接入电路中的阻值最大为20 Ω时，电路中的电流最小，电流表和电压表示数都最小，所以滑动变阻器阻值变化范围为5 Ω～20 Ω，C正确； 电路中的最小电流I′＝＝＝＝0.15 A，电压表的最小示数U0′＝I′R0＝0.15 A×10 Ω＝1.5 V，所以电压表示数范围为1.5 V～3 V，B正确；由R＝可知，电压表示数变化量与电流表示数变化量之比等于R0的阻值，为10 Ω，D正确。 为了保护电路中各元件的安全使用，电路中的最大电流I最大＝0.5 A，电阻R1两端的最大电压U1最大＝I最大R1＝0.5 A×6 Ω＝3 V，则滑动变阻器两端的最小电压U2最小＝ U－U1最大＝4.5 V－3 V＝1.5 V，当滑动变阻器两端的电压最小时，滑动变阻器连入电路的最小阻值R2小＝＝＝3 Ω； 由于电压表的量程为“0～3 V”，则电压表示数最大值 U2最大＝3 V，当滑动变阻器两端的电压最大时，R1两端的电压最小，则有U1最小＝U－U2最大＝4.5 V－3 V＝1.5 V，电路中的最小电流I最小＝＝＝0.25 A，此时滑动变阻器接入电路的最大阻值R2大＝＝＝12 Ω。 当电压表V1的示数最大时，电路中的电流最大，则电路中的最大电流I大＝＝＝0.3 A，当电压表V1的示数最小时，电路中的电流最小，则电路中的最小电流 I小＝＝＝0.15 A，所以电流表A的示数范围为0.15 A～0.3 A，B正确； 当电压表V2的示数最小时，电路中的电流最大，滑动变阻器接入电路中的电阻最小，最小为R2＝＝＝5 Ω，当电压表V2的示数最大时，电路中的电流最小，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，最大为R2′＝＝＝20 Ω，所以滑动变阻器R2的阻值取值范围为5 Ω～20 Ω，C错误，D正确。 滑动变阻器与灯泡并联，由于并联电路独立工作、互不影响，所以滑片的移动不能改变灯泡的亮暗，A错误；当滑片位于最右端时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，则通过滑动变阻器的最小电流I滑小＝＝＝0.2 A，则干路的电流I＝IL＋I滑小＝0.4 A＋0.2 A＝0.6 A，电路总电阻的最大值R＝＝＝5 Ω，B错误，D正确； 由滑动变阻器的铭牌可知，允许通过的最大电流为1 A，则滑动变阻器接入电路的最小电阻R滑小＝＝＝3 Ω，所以R接入电路的阻值变化范围是3 Ω～15 Ω，C错误。 为了电路安全，电流表A2的示数最大为I＝0.6 A，通过滑动变阻器的最大电流I1＝I－I2＝0.6 A－0.2 A＝0.4 A，滑动变阻器允许接入电路的最小阻值R1小＝＝＝10 Ω。 当R1的滑片在最右端时，电压表V1测量R2两端的电压，示数为4 V；当R1的滑片在最左端时，电压表V1测量电源电压，示数为8 V，故电源电压为8 V，A正确。串联电路总电压等于各部分电压之和，当R1的滑片在最右端时，R1两端的电压为8 V－4 V＝4 V，R1两端的电压等于R2两端的电压，串联电路各处电流相等，根据欧姆定律变形式 R＝可知R1＝R2。 第二次闭合开关S2、S3，断开S1、S4，灯泡和R2串联，电压表V2测量灯泡的电压，电流表测通过电路的电流；将滑动变阻器R2的滑片从最右端移到使小灯泡正常发光处，电压表V2与电流表示数的变化关系如图乙曲线所示，由图乙可知，灯泡正常发光时UL＝6 V，电流IL＝0.5 A，灯泡正常发光时的电阻RL＝＝＝12 Ω，C错误。 当滑动变阻器R2的滑片在阻值最大处时，电路中电流最小为0.16 A，此时灯泡两端的电压为1.6 V；根据串联电路电压规律可得，滑动变阻器两端的电压U2＝U－UL′＝8 V－ 1.6 V＝6.4 V，根据欧姆定律可得，滑动变阻器的最大阻值R2＝＝＝40 Ω＝R1，B正确。 灯泡正常发光时滑动变阻器R2两端的电压U2′＝U－UL＝ 8 V－6 V＝2 V，滑动变阻器接入电路的电阻最小，即 R2小＝＝＝4 Ω；滑动变阻器接入电路的电阻越大，电压表示数越小，所以滑动变阻器R2接入电路的阻值变化范围为4 Ω～40 Ω，D正确。 $$