第十五章 专题 13.动态电路的极值问题 课件 -2024-2025学年沪科版物理九年级全一册

第十五章　探究电路 专题训练 13.动态电路的极值问题 [思维模型]滑动变阻器的极值问题即电路安全问题。影响电路安全的因素：① 量程；②小灯泡参数；③滑动变阻器规格等。 1．如图所示，电源电压恒为4.5 V，电压表量程为“0～3 V”，电流表量程为“0～0.6 A”，滑动变阻器规格为“15 Ω　2 A”，小灯泡标上有“3.0 V　0.5 A”的字样(灯丝电阻不变)。在电路安全的情况下， 求滑动变阻器阻值的变化范围。 [模型应用] 测量 电压表量程和 滑动变阻器规格 电压表示 数为3 V 0～0.6 A 0.5 A 3 A 0.5 A 请写出解题过程： 解：小灯泡和滑动变阻器串联，电流表测电路中电流，电压表测滑动变阻器两端电压。小灯泡的电阻RL＝ ＝6 Ω。电流表量程为0～0.6 A，故电路中最大电流为0.5 A，此时，电路总电阻为最小值，R总min＝ ＝9 Ω。滑动变阻器最小阻值为Rmin＝R总min－RL＝9 Ω－6 Ω＝3 Ω。当电压表示数为最大值3 V时，小灯泡两端电压为UL′＝U0－UV＝4.5 V－3 V＝1.5 V，电路中电流为I＝ ＝0.25 A，滑动变阻器的最大阻值为Rmax＝ ＝12 Ω。 返回 针对训练 2．标有“2 V　0.5 A”字样的小灯泡和标有“20 Ω　1 A”字样的滑动变阻器连接在如图所示的电路中。已知电源电压为6 V，电流表的量程为0～0.6 A，电压表的量程为0～3 V。闭合开关，移动滑动变阻器滑片，求电流表、电压表示数的变化范围分别是多少？ 解：由灯泡铭牌可得，灯泡的额定电压为2 V，电压表量程为0～3 V，所以电压表最大示数不得超过2 V；灯泡的额定电流为0.5 A，电流表量程为0～0.6 A，所以电路中电流最大不得超过0.5 A，灯泡的电阻R＝ ＝4 Ω；当滑动变阻器接入电路的阻值最大时，电路中电流最小，由欧姆定律可得，最小电流I最小＝ ＝0.25 A，此时灯泡两端的电压也为最小值，其值为U最小＝I最小R＝0.25 A×4 Ω＝1 V。所以电流表示数变化的范围为0.25～0.5 A，电压表示数变化的范围为1～2 V。 返回 3．在如图所示的电路中，电源两端电压为6 V且保持不变，电流表量程为0～0.6 A，电压表量程为0～3 V，电阻R1的阻值为5 Ω，滑动变阻器R2的规格为“25 Ω　0.5 A”。将开关闭合后，在不损坏电路元件的前提下，以下说法正确的是(　　) A．电压表最小示数为2 V B．通过电阻R1的电流最大值为0.6 A C．电压表示数的最大值和最小值之比为5：2 D．滑动变阻器R2接入电路的阻值范围为1～25 Ω C 返回 4．如图所示，电源电压为6 V且保持不变，滑动变阻器R上标有“1 A　20 Ω”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0.2 A，移动滑动变阻器的滑片P，在电路安全工作的情况下，下列说法正确的是(　　) A．向左移动滑动变阻器滑片P时，灯泡变亮 B．滑片P在最右端时，通过干路中的电流是0.3 A C．R接入电路的阻值变化范围是0～20 Ω D．电路总电阻的最大值为12 Ω D 返回 5．[2022·西安碑林区期中]如图1所示，RG是光敏电阻，R是阻值为10 kΩ的定值电阻，电源电压U＝9 V。光敏电阻RG的阻值与光的照度(光照越强，照度越大)的关系如图2所示，当照度增大时，RG的阻值将________。小芳将量程为3 V的电压表接入图1所示电路，将其改装成照度表，为使光的照度增大时电压表的示数也增大，则该电压表应并联在电阻________两端，能够测量的最大照度为________Lux。改装完成后，若小芳将电源换为电压可调电源(调节范围为12 V～15 V)，且将R换为可调电阻(调节范围为5 kΩ～ 20 kΩ)，则该装置所能测量的最大照度为 ________Lux。 变小 R 1.2 1.4 返回 6．如图所示的电路图，电源电压为6 V且保持不变，滑动变阻器R2允许通过的最大电流为3 A。当变阻器滑片P位于最大阻值处，闭合开关S，电流表A和A1示数如图中表盘所示。 在保证电路安全工作的前提下，求： (1)电阻R1的阻值； 解：(1)并联电路中干路电流等于各支路电流之和，且两电流表的指针位置相同，则电流表A的量程为0～3 A，分度值为0.1 A，示数为1.5 A，干路中的电流I＝1.5 A；电流表A1的量程为0～0.6 A，分度值为0.02 A，示数为0.3 A，通过R1的电流I1＝0.3 A；并联电路中各支路两端电压相等，所以由I＝ 可知，电阻R1的阻值R1＝ ＝20 Ω。 6．如图所示的电路图，电源电压为6 V且保持不变，滑动变阻器R2允许通过的最大电流为3 A。当变阻器滑片P位于最大阻值处，闭合开关S，电流表A和A1示数如图中表盘所示。 在保证电路安全工作的前提下，求： (2)滑动变阻器R2接入电路的最大阻值； 并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以通过滑动变阻器的最小电流I2小＝I－I1＝1.5 A－0.3 A＝1.2 A，则滑动变阻器R2连入电路的最大阻值 (3)滑动变阻器R2连入电路中的最小电阻。 并联电路中各支路互不影响，所以当滑动变阻器 接入电路的阻值发生变化时通过定值电阻R1的电流不变，仍为0.3 A；当滑动变阻器接入电路的阻值最小时，通过滑动变阻器的电流最大，由于所用电流表A的量程为0～3 A，所以通过滑动变阻器的最大电流I2大＝I大－I1＝3 A－0.3 A＝2.7 A，则滑动变阻器R2连入电路中的最小电阻 R2小＝ 返回 ＝ ＝ ＝ ＝ ＝ ＝ R2大＝＝＝5 Ω。 ＝≈2.22 Ω。 $$