微专题6 安全、范围与极值(课件PPT)-【中考拐点】2024年中考物理讲义（南充专用）

微专题6　安全、范围 与极值 2024南充物理 用电器的安全问题 类型 1 定值电阻甲、乙分别标有“10 Ω　1 A”“15 Ω　0.6 A”字样，把它们串联在同一电路中，电路两端允许加的最大电压为          V；若两电阻并联起来，电路两端允许加的最大电压为          V，干路通过的最大电流为          A。 例 1 15 9 1.5 返回首页 微专题6　安全、范围与极值 首页 类型1 类型2 总目录 (2023·南充)在综合实践活动课上，小龙同学设计了如图甲所示的模拟调光灯电路。电源电压恒定，R1为定值电阻。闭合开关S后，将滑动变阻器R2的滑片P由最右端向左移动，直至灯泡L正常发光。此过程中，电流表A的示数随两电压表V1、V2(电压表V2未画出)示数变化关系图象如图乙所示。 例 2 甲 乙 返回首页 微专题6　安全、范围与极值 首页 类型1 类型2 总目录 小灯泡正常发光时的电阻为          Ω；若R2的滑片可任意滑动，为了保证灯泡的安全，电路中至少再串联一个           Ω的电阻。 5 甲 乙 1.5 返回首页 微专题6　安全、范围与极值 首页 类型1 类型2 总目录 对应训练 1.(2023·德阳)甲、乙两小灯泡铭牌上分别标有“4 V　2 W”和“6 V　6 W”，使用过程中每只小灯泡的电阻均不变，若两灯都正常发光，则       灯会更亮一些；若把两灯串联在10 V的电压下，则          灯会被烧坏。(均选填“甲”或“乙”) 乙 甲 返回首页 微专题6　安全、范围与极值 首页 类型1 类型2 总目录 对应训练 2.已知甲灯标有“6 V　3 W”字样，乙灯的额定电压是3 V，甲、乙两灯的U­-­I关系如图所示，则乙灯的额定功率是          W，确保电路安全的前提下，两灯串联使用，电路两端的最大电压是          V。 1.8 8 返回首页 微专题6　安全、范围与极值 首页 类型1 类型2 总目录 电路的安全范围与极值问题 类型 2 指点迷津 分析安全范围与极值问题的一般方法 1.分析电路限定条件 (1)串联电路：先整体后部分，根据限定条件确定电流、电阻变化范围。 电流最大值、电阻最小值限定条件：①电流表量程；②滑动变阻器允许通过的最大电流；③小灯泡的额定电流；④电压表量程(并联在定值电阻两端时)。 返回首页 微专题6　安全、范围与极值 首页 类型1 类型2 总目录 电流最小值、电阻最大值限定条件：①滑动变阻器最大电阻；②电压表量程(并联在滑动变阻器两端时)。 (2)并联电路：先支路后干路，根据限定条件确定电流、电阻变化 范围。 电流最大值、电阻最小值限定条件：①电流表量程；②滑动变阻器允许通过的最大电流。 电流最小值、电阻最大值限定条件：滑动变阻器的最大电阻值。 2.结合串、并联电路特点、欧姆定律、电功率等求解其他量变化范围。 指点迷津 返回首页 微专题6　安全、范围与极值 首页 类型1 类型2 总目录 如图所示电路，定值电阻R1的阻值为5 Ω，滑动变阻器R2的规格为“20 Ω　1 A”，电流表的量程为0～0.6 A，电压表的量程为0～3 V，电源电压恒为4.5 V，则为保证电路安全： (1)电路中电流的变化范围是       A； (2)滑动变阻器的阻值变化范围是           Ω； (3)定值电阻的电压变化范围是            V，电压表的 示数变化范围是           V； 例 3 0.3～0.6 原创 2.5～10 1.5～3 1.5～3 返回首页 微专题6　安全、范围与极值 首页 类型1 类型2 总目录 (4)定值电阻的最大功率为          W，最小功率为           W； (5)电路中的总功率最大为           W，最小功率为           W。 1.8 0.45 2.7 1.35 返回首页 微专题6　安全、范围与极值 首页 类型1 类型2 总目录 如图所示电路中，R2＝2.4 Ω，滑动变阻器R1的最大阻值为20 Ω，电源电压U为6 V，且保持不变，电流表A1的量程为0～0.6 A，电流表A的量程为0～3 A，为保证电路安全： (1)电流表A1的示数变化范围是           A，电流表A的示数变化范围是           A； (2)滑动变阻器的阻值变化范围是           Ω； (3)电路中的总功率最大是          W，最小是           W； (4)滑动变阻器的功率变化范围是           W。 例 4 0.3～0.5 原创 2.8～3 12～20 18 16.8 1.8～3 返回首页 微专题6　安全、范围与极值 首页 类型1 类型2 总目录 (2023·南充)学校兴趣小组为了制作1个简易的烘鞋器，他们从实验室找到以下实验器材，保护电阻R0＝10 Ω，电压U＝20 V的学生电 源，每1 cm电阻为1 Ω的同种材料制成且粗细相同的电热丝10米，为了截取合适的长度，特设计如下电路图(忽略温度对电阻阻值的影响)。 (1)当Rx两端电压为4 V时，求电路中电流、Rx的电功率； 例 5 返回首页 微专题6　安全、范围与极值 首页 类型1 类型2 总目录 返回首页 微专题6　安全、范围与极值 首页 类型1 类型2 总目录 (2)设Rx两端电压为Ux，请写出此时通过Rx的电流Ix的表达式(用R0、U、Ux表示)； 返回首页 微专题6　安全、范围与极值 首页 类型1 类型2 总目录 (3)求截取多长的电热丝，Rx的功率最大。 返回首页 微专题6　安全、范围与极值 首页 类型1 类型2 总目录 对应训练 3.(2019·南充)如图所示，电源电压不变，定值电阻R1＝6 Ω，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R2的规格为“40 Ω　1 A”，闭合开关后，当滑片P置于M点时，电流表示数为0.3 A，当滑片P置于N点时，电流表示数变化了0.1 A，且滑动变阻器连入电路中的阻值 。求： (1)定值电阻R1前后两次电功率之比； 解：滑片由M点滑到N点，电阻变大，电路中的 电流减小，所以滑片P置于N点时电路中的电流： 返回首页 微专题6　安全、范围与极值 首页 类型1 类型2 总目录 IN＝IM－0.1 A＝0.3 A－0.1 A＝0.2 A， 由P＝I2R可得，定值电阻R1前后两次电功率之比： PM∶PN＝I∶I＝(0.3 A)2∶(0.2 A)2＝9∶4； 返回首页 微专题6　安全、范围与极值 首页 类型1 类型2 总目录 (2)电源电压； 对应训练 返回首页 微专题6　安全、范围与极值 首页 类型1 类型2 总目录 (3)在不损坏元件的情况下，滑动变阻器的取值范围。 对应训练 返回首页 微专题6　安全、范围与极值 首页 类型1 类型2 总目录 返回首页 微专题6　安全、范围与极值 首页 类型1 类型2 总目录 4.(2017·南充)调光台灯实际上是一个电灯与一个滑动变阻器串联，其原理可简化为如图所示的电路，灯L标有“12 V　12 W”字样，滑片P从d转到a的过程中：d点时可断开电路；c点时刚好接通电路；b点时灯刚好开始发光；a点时灯恰好正常发光。电源电压恒定不变，灯丝电阻不变。求： (1)电源电压及灯丝的电阻各多大？ 对应训练 返回首页 微专题6　安全、范围与极值 首页 类型1 类型2 总目录 返回首页 微专题6　安全、范围与极值 首页 类型1 类型2 总目录 (2)转动滑片P，使滑动变阻器接入电路的电阻为8 Ω时，灯消耗的实际功率多大？ 对应训练 返回首页 微专题6　安全、范围与极值 首页 类型1 类型2 总目录 对应训练 返回首页 微专题6　安全、范围与极值 首页 类型1 类型2 总目录 返回首页 微专题6　安全、范围与极值 首页 类型1 类型2 总目录 本讲内容结束 解：由图可知，R0与Rx串联； 由串联电路的电压特点可知，R0两端的电压： U01＝U－Ux1＝20 V－4 V＝16 V， 此时电路中的电流：I1＝＝＝1.6 A， Rx的电功率：Px1＝Ux1I1＝4 V×1.6 A＝6.4 W； 解：由串联电路的电压特点可知，R0两端的电压：U0＝U－Ux， 由串联电路的电流特点和欧姆定律可知，此时通过Rx的电流： Ix＝I0＝＝； 解：滑动变阻器消耗的电功率：P＝I2Rx＝()2Rx＝＝＝， 当Rx＝R0＝10 Ω时，滑动变阻器消耗的电功率最大， 滑动变阻器消耗电功率的最大值：P最大＝＝＝10 W， 由题意可知，此时电热丝的长度：L＝1 cm/Ω×10 Ω＝10 cm。 ＝ 解:滑片P置于M点时，电源电压：U＝IM(R1＋RM)①，滑片P置于N点时，电源电压：U＝IN(R1＋RN)②， 又＝③， 联立①②③，解得：RM＝R1＝6 Ω， 电源电压：U＝IM(R1＋RM)＝0.3 A×(6 Ω＋6 Ω)＝3.6 V； 解:根据电流表量程和滑动变阻器规格可知， 电路中的最大电流为Imax＝0.6 A， 由欧姆定律可得，电路最小总电阻：Rmin＝＝＝6 Ω， 滑动变阻器连入电路的最小阻值：R滑min＝Rmin－R1＝6 Ω－6 Ω＝0 Ω； 电压表的量程为0～3 V，滑动变阻器两端的最大电压U滑max＝3 V， R1两端的最小电压：U1min＝U－U滑max＝3.6 V－3 V＝0.6 V， 根据串联电路分压特点可知：U1∶U滑max＝R1∶R滑max， 即0.6 V∶3 V＝6 Ω∶R滑max， 解得：R滑max＝30 Ω， 所以在不损坏元件的情况下，滑动变阻器的取值范围为0～30 Ω。 解：(1)当P在a点时灯正常发光，此时滑动变阻器连入电路的阻值为0， 所以电源电压：U＝UL＝12 V， 由P＝可得，灯丝的电阻：RL＝＝＝12 Ω； 解：当滑动变阻器接入电路的电阻为8 Ω时，滑动变阻器与灯串联， 此时电路中的电流：I＝＝＝0.6 A， 则灯消耗的实际功率：P＝I2RL＝ (0.6 A)2×12 Ω＝4.32 W； (3)若bc的长度为ac长的，灯丝电流增大到额定电流的时灯刚好开始发光，则滑动变阻器的最大阻值多大？ 解：灯正常发光时的电流：IL＝＝＝1 A， bc的长度为ac长的，即滑动变阻器连入 电路的阻值为R滑max，灯丝电流增大到额定电流的时灯刚好开始发光， 即滑片P在b点时的电流：＝IL，即＝×1 A， 解得：R滑max＝126 Ω， 即滑动变阻器的最大阻值为126 Ω。 $$