5.3　等效电路——欧姆定律应用之二 第3课时　动态电路的定量问题 课件 - 2024-2025学年物理教科版九年级上册

第5章　欧姆定律 5.3　等效电路*——欧姆定律应用之二 第3课时　动态电路的定量问题 知识点一　开关引起的动态电路定量计算 （2024·成都石室中学期中）如图所示的电路中， 电源电压为6 V不变，R1＝R3＝4 Ω，R2＝6 Ω，求： 高效学习平台 （1）当S1、S2都断开时，电流表和电压表的示数； 解：（1）当S1、S2都断开时，R2、R3 串联，电流表测电路中的电流，电压表 测R3两端的电压 电路中电流表的示数：I＝＝ ＝0.6 A 则电压表的示数：U3＝IR3＝0.6 A×4 Ω＝2.4 V 高效学习平台 （2）当S1、S2都闭合时，电流表和电压表的示数。 解：（2）当S1、S2都闭合时，R1、R2 并联，电流表测干路电流，电压表被短 路示数为0 V 电路中的总电阻：R＝＝ ＝2.4 Ω 则电路中电流表的示数：I'＝＝ ＝2.5 A 高效学习平台 1. 已知电源电压为10 V保持不变，R1＝25 Ω，小灯泡 正常发光时的电流为0.3 A。（不考虑灯丝电阻变化） （1）断开开关S1、S2，此时小灯泡L正常发光，求小灯 泡正常发光时的电压； （第1题） 高效学习平台 解：（1）由电路图可知：开关S1、S2都 断开时，R1与小灯泡串联，由于小灯泡 正常发光，则电路中的电流：I＝IL＝ 0.3 A R1两端的电压：U1＝IR1＝0.3 A×25 Ω ＝7.5 V 故小灯泡正常发光时的电压： UL＝U－U1＝10 V－7.5 V＝2.5 V （第1题） 高效学习平台 （2）开关S1、S2都闭合时，电流表示数变为0.6 A，求 R2的阻值。 解：（2）由电路图知：开关S1、S2都闭 合时，R1与R2并联，电流表测干路电流 通过R1的电流：I1＝＝＝0.4 A 则通过R2的电流： I2＝I－I1＝0.6 A－0.4 A＝0.2 A 故R2的阻值：R2＝＝＝50 Ω （第1题） 高效学习平台 知识点二　滑动变阻器引起的动态电路定量计算 如图甲所示电路中，电源电压U＝4 V，电阻R1＝10 Ω，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P移到中点时，电 路中电流表A的示数如图乙所示。求： 甲 乙 高效学习平台 （1）电流表A1的示数； 解：（1）R1与R2并联，电流表A1测通过R1的电流I1。 由并联电路中总电压与各支路两端电压相等，可得 U1＝U2＝U＝4 V 电流表A1的示数：I1＝＝＝0.4 A 甲 乙 高效学习平台 （2）滑动变阻器的最大阻值； 解：（2）由图甲可知，电流表A测干路上的总电流I总， 其示数大于电流表A1的示数，即I总＞0.4 A，则图乙中电 流表使用的是0～3 A量程，由图可读出其示数为I总＝2 A 则I2＝I总－I1＝2 A－0.4 A＝1.6 A 此时滑动变阻器接入电路的阻值： R中＝＝＝2.5 Ω 则滑动变阻器的最大阻值：R滑＝2R中＝5 Ω 甲 高效学习平台 （3）当滑动变阻器的滑片P移到最左端时，电路中电流表A的示数。 解：（3）当滑动变阻器的滑片P移到最左端时，滑动变阻器全部接入电路且与R1并联，则干路上的电流即电流表A的示数： I'＝I1＋I2'＝I1＋＝0.4 A＋＝1.2 A 甲 乙 高效学习平台 2. （2024·成都石室中学期中）如图所示的电路，电源 电压恒为12 V，R＝10 Ω，滑动变阻器R'的铭牌上标有 “？ 0.5 A”的字样，闭合开关S后，滑动变阻器的滑片 置于最上端时，电流表的示数为0.24 A。求： （1）R'的最大阻值； （第2题） 高效学习平台 （1）滑动变阻器的滑片置于最上端 时，电流表的示数为0.24 A 则总电阻：R总＝＝＝50 Ω 故R'的最大阻值： R'＝R总－R＝50 Ω－10 Ω＝40 Ω （第2题） 解：由电路图可知，闭合开关S后，定值电阻与变阻 器R'串联，电压表测R'两端的电压，电流表测电路中 的电流。 高效学习平台 （2）滑动变阻器的滑片置于最上端时，电压表示数最大为：U最大＝IR'＝0.24 A×40 Ω＝9.6 V因串联电路中各处的电流相等，且滑动变阻器允许通过的最大电流为0.5 A，则电路中的最大电流I最大＝0.5 A，此时电压表的示数最小，滑动变阻器接入电路中的电阻最小则定值电阻两端电压：UR最大＝I最大R＝0.5 A×10 Ω＝5 V故电压表的最小示数： （第2题） U最小＝U－UR最大＝12 V－5 V＝7 V 综上所述，电压表的取值范围是7～9.6 V （2）电压表的取值范围。 高效学习平台 3. （2024·德阳二中期中）如图所示的电路中，R1为定 值电阻，R2为0～50 Ω的滑动变阻器，闭合开关，当滑 片P位于最右端时，电流表示数为0.2 A，电压表示数为 2 V。求： （1）电阻R1的阻值； （1）R1的阻值：R1＝＝＝10 Ω （第3题） 解：由电路图可知，定值电阻与滑动变阻 器串联，电压表测定值电阻两端电压， 电流表测电路电流 高效学习平台 （2）电源电压U； （2）当滑片P位于最右端时，滑动变 阻器连入电路的电阻最大 此时电路中的总电阻： R＝R1＋R2＝10 Ω＋50 Ω＝60 Ω 则电源电压：U＝IR＝0.2 A×60 Ω＝ 12 V （第3题） 高效学习平台 （3）如果电流表使用的量程是0～0.6 A，电压表使用 的量程是0～15 V，为了不使电流表和电压表受损坏， 滑动变阻器连入电路的阻值变化范围是多少？ （第3题） 高效学习平台 （3）已知电压表量程是0～15 V，电源电压小于电压表的最大示数，故只需电流表不超过量程即可。 已知电流表量程是0～0.6 A，则电路中的最大电流为0.6 A时各元件是安全的 此时滑动变阻器连入电路的最小阻值： R2小＝－R1＝－10 Ω＝10 Ω 故为了不使电表损坏，滑动变阻器连入 电路的阻值变化范围是10～50 Ω （第3题） 高效学习平台 知识点三　“开关＋滑动变阻器” 引起的动态电路定 量计算 如图所示，电源电压保持不变，电流表的量程为 0～0.6 A，电压表的量程为0～15 V，R1＝20 Ω，滑动 变阻器R2的规格为“100 Ω　1 A”。 高效学习平台 （1）闭合开关S1，断开开关S2、S3，电流表示数为0.4 A，求电源电压； 解：（1）当闭合开关S1，断开开关 S2、S3时，电路为R1的简单电路，电流 表示数为0.4 A， 则电源电压：U＝I1R1＝0.4 A×20 Ω ＝8 V 高效学习平台 （2）闭合开关S3，断开开关S1、S2，滑动变阻器的滑片置于中点位置时，电压表的示数为4 V，求R3的阻值； 解：（2）当闭合开关S3，断开开关S1、S2时，R2与R3串联，滑动变阻器的滑片置于中点位置时，电压表测R2两端的电压，电压表的示数为4 V， 电路中的电流：I2＝＝＝0.08 A R3的阻值：R3＝＝＝50 Ω 高效学习平台 （3）闭合开关S1、S2和S3，在不损坏电流表、电压表的情况下，求滑动变阻器R2阻值的取值范围。 解：（3）当闭合开关S1、S2和S3时，R1与R2并联，R3被短路，电压表测电源电压，电流表测干路电流。根据并联电路各支路互不影响，通过R1的电流为0.4 A不变。 已知电流表的量程为0～0.6 A，则干路电流最大为0.6 A。 通过滑动变阻器的最大电流： I2大＝I总大－I1＝0.6 A－0.4 A＝0.2 A 高效学习平台 滑动变阻器连入电路的最小电阻： R2小＝＝＝40 Ω 因此，在不损坏电流表、电压表的情况下，滑动变阻器 R2阻值的取值范围为40～100 Ω 高效学习平台 4. 如图所示电路，电源电压恒定，电压表的量程为0～ 15 V，电流表的量程为0～0.6 A，定值电阻R1的阻值为 72 Ω，滑动变阻器上标有“50 Ω　2 A”字样，小灯泡L 正常发光时的电压为18 V，其两端电压与电流的5组数 据如下表所示，断开开关S2、S3，闭合开关S1时，电流 表A的示数为0.25 A。求： 电压U/V 3 6 9 12 18 电流I/A 0.12 0.2 0.25 0.3 0.4 高效学习平台 （1）小灯泡L正常发光时的阻值； 解：（1）根据表中数据可知，当小灯泡 两端电压为18 V时，通过小灯泡的电流 为0.4 A， 则由I＝可得，小灯泡L正常发光时的阻 值： RL＝＝＝45 Ω （第4题） 高效学习平台 （2）电源电压U； 解：（2）只闭合开关S1时，R1与L串 联，电流表测电路中的电流，即I1＝ 0.25 A，根据表中数据可知，此时小灯 泡两端的电压为9 V，由I＝可得，R1两 端电压：U1＝I1R1＝0.25 A×72 Ω＝18 V 电源电压：U＝U1＋UL'＝18 V＋9 V＝ 27 V （第4题） 高效学习平台 （3）当断开开关S1、S3，闭合开关S2，在保证电路元件 都安全的情况下，电阻R2接入电路的最大阻值。 解：（3）只闭合开关S2时，R2与L串联， 电压表测R2两端的电压，电流表测电路中 电流，当电压表的示数最大时，滑动变阻 器接入电路中的电阻最大， 此时小灯泡两端的电压： UL″＝U－U2＝27 V－15 V＝12 V 由表格数据可知，电路中的电流I小＝0.3A， （第4题） 高效学习平台 则滑动变阻器接入电路中的最大阻值： R2大＝＝＝50 Ω 所以，电阻R2接入电路的最大阻值为50 Ω （第4题） 高效学习平台 　基础过关精练 （选择题为单选） 1. 如图所示，电源电压为12 V保持不变，R1＝10 Ω。 只闭合开关S时，电流表的示数为0.3 A，则R1两端的电 压U1＝ V，R2＝ Ω；当断开开关S，闭合 S1、S2时，电流表的示数为 A。 （第1题） 3　 30　 1.6　 课时同步作业 2. （2024·德阳二中期中）如图所示，已知R1∶R2＝ 3∶1，闭合开关S2，断开开关S1和S3，此时R1与R2通过 的电流之比I1∶I2＝ ，R1与R2两端的电压之比 U1∶U2＝ ⁠。 （第2题） 1∶1　 3∶1　 课时同步作业 3. 如图所示，电源电压保持不变，R1、R2为定值电 阻。若开关S1、S2闭合，甲、乙两表均为电压表，示数 之比为5∶2，则R1、R2电阻之比为 ；若开关S1 闭合、S2断开，两表均为电流表，甲、乙两表的示数之 比为 ⁠。 （第3题） 3∶2　 3∶5　 课时同步作业 4. 如图甲所示为湿度表的简化工作原理图，电源电压 恒为6 V，定值电阻R0＝5 Ω，R为湿敏电阻，其阻值R 随环境湿度RH的变化如图乙所示，电压表量程为0～3 V，电流表量程为0～0.6 A。闭合开关S，在保证两表安 全的情况下： 　　 甲 乙 （第4题） 课时同步作业 （1）环境湿度增加，电流表的示数 ⁠。 （2）当电路中电流表的示数为400 mA时，电阻R的阻 值为多少？ 变大　 解：（2）当电路中电流表的示数为400 mA时，电路的 总电阻：R总＝＝＝15 Ω 则电阻R的阻值： R＝R总－R0＝15 Ω－5 Ω＝10 Ω 甲 乙 课时同步作业 （3）由图乙可知：当环境湿度为60％时，湿敏电阻的 阻值为7.5 Ω，此时电路的电流： I'＝＝＝0.48 A R0两端的电压： U0＝I'R0＝0.48 A×5 Ω＝2.4 V 即电压表的示数为2.4 V （3）环境湿度为60％时，电压表的示数为多少？ 甲 乙 课时同步作业 （4）因为电流表的量程为0～0.6 A，要使湿度表能够 测量的环境湿度最大，湿敏电阻的阻值需要最小，电路 的总电阻也最小，电路的电流最大，最大为0.6 A。 电路的最小总电阻： R总最小＝＝＝10 Ω 湿敏电阻的最小值： R小＝R总最小－R0＝10 Ω－5 Ω＝5 Ω （4）湿度表能够测量的最大环境湿度是多少？ 甲 乙 课时同步作业 此时定值电阻两端的电压： U0'＝I大R0＝0.6 A×5 Ω＝3 V 此时没有超过电压表的量程。 对照图乙可知：此时的环境湿度为80％，即湿度表能够 测量的最大环境湿度是80％。 甲 乙 课时同步作业 5. （2024·成都七中期中）如图所示，甲为电路的连接 情况，R1＝20 Ω，R2为滑动变阻器，乙为R3的I－U图 像，电源电压保持不变。当开关S1闭合，S2断开时，若 滑片P在a端，则电流表示数为0.6 A；若滑片P在b端， 则电压表示数为8 V。求： （第5题） 课时同步作业 （1）电源电压； 解：（1）当开关S1闭合，S2断开时，滑片P在a端，电 路为R1的简单电路，电流表测电路中的电流 则电源电压：U＝IR1＝0.6 A×20 Ω＝12 V （第5题） 课时同步作业 （2）滑动变阻器R2的最大阻值； 解：（2）当开关S1闭合，S2断开时，滑片P在b端，R2 接入电路的电阻最大，电压表测R2两端的电压 R1两端的电压：U1＝U－U2＝12 V－8 V＝4 V 则电路中的电流：Ib＝＝ 即：＝，解得R2＝40 Ω （第5题） 课时同步作业 （3）当开关S1、S2均闭合，且滑片P在a端时，求电流表的示数。 解：（3）当开关S1、S2均闭合，且滑片P在a端时，R1与R3并联，电流表测干路电流；由图乙可知：当R3两端的电压U3＝6 V时，通过的电流I3＝0.3 A 则R3的阻值：R3＝＝＝20 Ω 电路中的总电阻：R＝＝ ＝10 Ω 故电流表的示数：I＝＝＝1.2 A （第5题） 课时同步作业 　能力拓展训练 （选择题为单选或双选） 6. 在图甲所示的电路中，R1是定值电阻，R2是规格为“20 Ω　3 A”的滑动变阻器，在电路中正确连接一个电压表（图中未画出）。电源电压保持不变，闭合开关S，滑动变阻器的滑片P从b端滑向a端。当滑片P在最右端b处时，电压表示数如图乙所示；滑片P在中点时，电流表的示数为0.8 A，电压表示数如图丙所示（电压表选用的量程与乙图不同）。 甲 乙 丙 课时同步作业 甲 乙 丙 （第6题） A. 电压表并联在R2两端 B. 电源电压是12 V C. R1的阻值是10 Ω D. 移动滑片P，电流表的最大示数是2.4 A 下列说法正确的是（　BD　） BD 课时同步作业 7. 如图为自动测定油箱内油量的装置原理图，电源电压为36 V，R为滑动变阻器，R0为定值电阻，电流表的量程为0～0.6 A，电压表的量程为0～36 V。油箱中的油量是通过电流表或电压表的示数反映出来的，且表的最大量程对应油箱最大油量，当油箱内的液面在最高或最低位置时，滑动变阻器的滑片P恰好能分别滑至两端，当液面达到最低位置时，反映油量的电表示数为最 大量程的。 （第7题） 课时同步作业 A. R0的阻值为60 Ω B. 滑动变阻器的阻值变化范围为0～300 Ω C. 当滑动变阻器的滑片P在中点时，电压表的示数为21 V D. 当滑动变阻器的滑片P在中点时，电流表的示数为0.17 A （第7题） 下列说法错误的是（　C　） C 课时同步作业 8. （2024·成都石室中学期中）如图所示的电路中，电源电压U恒定。当A、B间接入一个标有6 Ω的定值电阻，闭合开关S、S1、S2，断开S3，滑片P移到某一位置时电流表示数为I，再向上移动一段距离，R的阻值变化了5 Ω，电流表示数变化了0.1 A，此时电流表示数为0.5 A；当A、B间换接为R3，闭合开关S、S3，断开S1、S2，电压表示数为U2，R1＝R2，电路的电流为0.5 A，R1、R2、R3均为定值电阻，每个电阻的阻值只有2 Ω、5 Ω、7 Ω、9 Ω这四种可能。 （第8题） 课时同步作业 （第8题） A. I＝0.4 A B. U＝12 V C. U2可能是2.5 V D. R1可能是9 Ω 下列结论正确的是（　AD　） AD 课时同步作业 【解析】闭合开关S、S1、S2，断开S3时，定值电阻R4与滑动变阻器R串联，电流表测电路中的电流，电压表测R的电压；设滑片P移到某一位置时接入电路中的电阻为R，此时电流表示数为I，则电源电压U＝IR总＝I（R＋R4）＝I（R＋6 Ω）①；当滑片P再向上移动一段距离时，R接入电路中的电阻变小，电路中的电流变大；由“R的阻值变化了5 Ω，电流表示数变化了0.1 A，此时电流表示数为0.5 A”可得I＝0.5 A－0.1 A＝0.4 A②，则电源的电压U＝I'R总'＝I'[（R－5 Ω）＋R4]＝0.5 A×[（R－5 Ω）＋6 Ω]③；由①②③可得：I＝0.4 A，U＝10 V，故A正确、B错误。 课时同步作业 当A、B间换接为R3，闭合开关S、S3，断开S1、S2时， R1、R2、R3串联，电压表测R2两端的电压，此时电路的 电流为0.5 A，则电路的总电阻R总″＝＝＝20 Ω； 因为R1＝R2，且R1、R2、R3均为定值电阻，每个电阻的 阻值只有2 Ω、5 Ω、7 Ω、9 Ω这四种可能，所以，R1、 R2、R3的电阻依次为9 Ω、9 Ω、2 Ω，故D正确；电阻 R2两端的电压U2＝I″R2＝0.5 A×9 Ω＝4.5 V，故C错误。 综上所述，本题选AD。 课时同步作业 9. 如图所示，电源电压U＝3 V且保持不变，滑动变阻 器R2的规格为“20 Ω　1.5 A”。当开关S闭合、滑动变 阻器的滑片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 的滑片P从A端移至B端的过程中，电压表V的示数变化 范围是 V。 10　 3～1　 （第9题） 课时同步作业 10. 如图所示，电源电压可调，小灯泡上标有“6 V　0.5 A”的字样（不考虑温度对小灯泡电阻的影响），电流表的量程为0～0.6 A，电压表的量程为0～3 V，滑动变阻器的规格为 “20 Ω　1 A”。 （1）电源电压调至6 V，闭合开关S1和S2，移动滑动变阻器的滑片P，使小灯泡正常发光，电流表示数为0.6 A，则电压表的示数是多少？R0的阻值是多少？ （第10题） 课时同步作业 解：（1）闭合开关S1和S2，小灯泡L 与滑动变阻器R串联后再与R0并联，电 流表测干路电流，电压表测R两端的电 压。小灯泡正常发光时，电压表的示数： UR＝U－UL＝6 V－6 V＝0 V 此时通过R0的电流： I0＝I－IL＝0.6 A－0.5 A＝0.1 A R0的阻值：R0＝＝ ＝60 Ω （第10题） 课时同步作业 （2）电源电压调至8 V，断开开关S1，闭合开关S2，为 了保证电路安全，求滑动变阻器的阻值变化范围。 解：（2）小灯泡的阻值：RL＝＝＝12 Ω 断开开关S1，闭合开关S2，小灯泡L与滑 动变阻器R串联，电压表测R两端的电 压，电流表测电路中的电流。 由于电源电压U'＞UL，所以灯泡正常发 光时，电路中的电流最大，即I大＝0.5 A （第10题） 课时同步作业 此时电路中的总电阻：R总＝＝＝16 Ω 滑动变阻器接入电路中的最小阻值： R小＝R总－RL＝16 Ω－12 Ω＝4 Ω 当电压表的示数UR大＝3 V时，滑动变阻器接入电路中 的电阻最大。此时灯泡L两端的电压： UL'＝U'－UR大＝8 V－3 V＝5 V 电路中的电流：I'＝＝，即＝ 解得R大＝7.2 Ω 所以滑动变阻器的阻值变化范围为4～7.2 Ω （第10题） 课时同步作业 $$