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微专题(七)
电功率相关的电路极值、范围及安全问题
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4
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5
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甲
乙
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乙
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甲
乙
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乙
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甲
乙
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1.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”和“0~3 V”.闭合开关S,电路正常工作时,下列叙述正确的是( )
A.电流表示数最大值为0.6 A
B.电压表示数最小为1.5 V
C.定值电阻R0的电功率最大可达1.8 W
D.滑动变阻器阻值变化范围为5~10 Ω
B
2.某同学在做“调节灯泡亮度”的电学实验时,电路如图所示,电源电压恒为4.5 V,电压表量程为“0~3 V”,滑动变阻器规格为“20 Ω 1 A”,灯泡L标有“2.5 V 1.25 W”字样(忽略温度对灯丝电阻的影响),闭合开关S,在不损坏电路元件的情况下,下列判断正确的是( )
A.电路中电流变化的范围是0.18~0.5 A
B.滑动变阻器阻值变化的范围是2.5~10 Ω
C.灯泡的最小电功率是0.162 W
D.该电路的最大总功率是2.25 W
D
3.(2023·泰州)如图所示为模拟调光灯电路,电源电压恒为9 V,滑动变阻器R标有“20 Ω 1 A”的字样,电流表选用“0~0.6 A”的量程,当滑片P移至中点时,小灯泡恰好正常发光.已知小灯泡上标有“3 V 0.9 W”字样(忽略温度对灯丝电阻的影响).为保证电路安全,下列选项正确的是( )
A.滑动变阻器阻值的变化范围为5~20 Ω
B.定值电阻的阻值为20 Ω
C.电流表示数变化的范围为0.225~0.3 A
D.小灯泡的最小功率为0.675 W
C
4.(2023·遂宁)如图甲所示电路,电源电压恒定,R1为定值电阻,滑动变阻器R2铭牌上标有“120 Ω 0.8 A”的字样,电流表量程0~0.6 A,电压表量程0~15 V.在保证电路安全的前提下,移动滑动变阻器滑片,经测量分析,得出R2的电功率P与其两端电压U的关系如图乙.则下列说法正确的是( )
A.电源电压为16 V
B.R1的阻值为25 Ω
C.电路总功率的最大变化量为10.8 W
D.滑动变阻器允许接入电路的阻值范围为10~100 Ω
D
3∶1
5.(2023·枣庄)如图甲所示,电源电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器滑片P从b点滑向a点的过程中,两个电压表示数随电流表示数变化的图象如图乙所示.
(1)图乙中________(填“dc”或“ec”)表示电压表V1的示数随电流表示数变化的图象.
(2)该电路消耗的最大总功率与最小总功率之比为________.
ec
26∶3
6.(2023·泸州)如图所示,已知电源电压为3 V,小灯泡L的规格为“3 V 0.9 W”,滑动变阻器的规格为“20 Ω 1 A”,电流表量程为0~3 A,则小灯泡正常发光时阻值RL=________Ω.当开关S1、S2同时闭合,改变滑动变阻器的接入电阻,小灯泡的亮度将________(填“变亮”“变暗”或“不变”);保持开关S1始终闭合,调节电路,使电路消耗的最大功率为P1,最小功率为P2,则P1∶P2=________.
10
不变
2
7.如图甲所示的电路,电源电压保持不变.闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片,使其从最右端向左滑动到a点时,小灯泡恰好正常发光.在图乙中绘制出电流表与两电压表示数关系的图象,则电源电压为________V,滑动变阻器的最大阻值为________Ω,小灯泡正常发光时的电功率为________W.
6
10
8.如图所示,电源电压为6 V,小灯泡标有“4 V 1.6 W”的字样,不考虑温度对灯丝电阻的影响,定值电阻R=20 Ω,滑动变阻器上标有“20 Ω 1 A”字样.求:
(1)小灯泡的电阻.
解:(1)小灯泡电阻RL= eq \f(UL2,PL)= eq \f((4 V)2,1.6 W)=10 Ω.
(2)当只闭合开关S、S1时,要使电路消耗的总功率最小,滑动变阻器的滑片应移至哪端,此时电路消耗的最小总功率.
(2)由电路图可知,当只闭合开关S、S1时,R与R0串联,由P= eq \f(U2,R)可知,在电压一定时,电路中总电阻越大,电路的总功率越小,所以只闭合开关S、S1,滑片移至b端时电路中总电阻最大,电路的总电功率最小,消耗的最小电功率
P= eq \f(U2,R+R0)= eq \f((6 V)2,20 Ω+20 Ω)=0.9 W.
(3)若电流表的量程为0~0.6 A,电压表的量程为0~3 V,则当只闭合开关S、S2时,在不损坏各电路元件的前提下,滑动变阻器的电阻变化范围.
(3)小灯泡的额定电流IL= eq \f(PL,UL)= eq \f(1.6 W,4 V)=0.4 A,由电路图可知,当只闭合S、S2时,小灯泡与滑动变阻器串联,电流表的量程为0~0.6 A,小灯泡的额定电流为0.4 A,则电路中的最大电流I最大=0.4 A;由I= eq \f(U,R)可知,R总最小= eq \f(U,I最大)= eq \f(6 V,0.4 A)=15 Ω,
滑动变阻器接入电路的最小电阻R0最小=R总最小-RL=15 Ω-10 Ω=5 Ω.
电压表的量程为0~3 V,滑动变阻器两端的最大电压U0最大=3 V,此时滑动变阻器接入电路的阻值最大,电路中的电流最小,I最小= eq \f(U-U0最大,RL)= eq \f(6 V-3 V,10 Ω)=0.3 A,由I= eq \f(U,R)可知,R0最大= eq \f(U0最大,I最小)= eq \f(3 V,0.3 A)=10 Ω.则滑动变阻器接入电路的阻值变化范围是5~10 Ω.
$$