第18章 专题5 有关极值和取值范围的计算-【绿卡初中创新题】2024-2025学年九年级下册物理习题课件(人教版)河北专版

第十八章　电功率 专题五　有关极值和取值范围的计算 1 1.（承德期末）把标有“6 V　3 W”的小灯泡L与最大阻值为100 Ω的滑动变阻器R串联接在电源电压恒为18 V的电路中，如图所示，电流表和电压表选择的量程分别为“0～0.6 A”和“0～15 V”。要求闭合开关S后，两电表的示数均不超过所选量程，且小灯泡L两端电压不超过额定值（设灯丝电阻不变）。下列说法正确的是 （　　） A. 电路允许通过的最大电流为0.6 A B. 电路的总电功率的最大值为10.8 W C. 小灯泡的电功率的最小值为0.75 W D. 变阻器允许调节的阻值范围为24～100 Ω C 2 3 4 1 5 6 7 8 2 2.（江苏泰州中考）模拟调光灯的电路图如图所示，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，下列说法正确的是 （　　） 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 2 3 4 1 5 6 7 8 3 3. （河北中考改编）电路如图所示，电源电压不变，小灯泡L上标有“12 V 12 W”字样，滑动变阻器R0的最大阻值为20 Ω，a、b为电流表、电压表其中之一，且不相同。只闭合开关S1，滑片P置于最左端，电流表A示数为1 A；再闭合开关S2、S3，移动滑片P，电流表A示数始终为1 A。已知小灯泡电阻随温度 升高而增大。下列说法错误的是 （　　） A. a为电压表 B. 电源电压为12 V C. 只闭合开关S1，若电流表A示数为0.5 A，则滑动变阻器接入电路的阻值为12 Ω D. 将a与R0互换，开关均闭合，移动滑片P，滑动变阻器功率的最小值为7.2 W C 2 3 4 1 5 6 7 8 4 4.（石家庄长安期末）如图甲所示，电源电压恒为12 V，闭合开关S后，当滑片P从最右端向最左端移动的过程中，小灯泡的I-U关系如图乙所示，最后小灯泡正常发光，则滑动变阻器的最大阻值为________Ω，该电路总功率变化范围为________W。 9 12～24 2 3 4 1 5 6 7 8 5 5. （保定唐县期末）如图所示，小灯泡L规格为“5 V　1 W”， R0=50 Ω，电源电压不变，电流表的量程为“0～0.6 A”“0～3 A”， 闭合开关，小灯泡L正常发光。 （1）求R0的功率和电源电压。 解：小灯泡L正常发光时的电流IL===0.2 A，则电路中的电流为I=IL=0.2 A；R0的功率P0=I2R0=（0.2 A）2×50 Ω=2 W；R0两端的电压U0=IR0=0.2 A×50 Ω=10 V，电源电压U=U0+UL=10 V+5 V=15 V。 2 3 4 1 5 6 7 8 6 （2）拆除小灯泡L，让标有“100 Ω　0.5 A”的滑动变阻器与R0连接，选择哪种连接方式可使电路消耗的总功率最大？最大总功率是多少？ 解：由P=可知，当电路总电阻最小时，电功率最大，由串、并联电路电阻的特点可知，并联电路的总电阻最小，因此滑动变阻器与R0应该并联。此时电流表测干路的电流，选择的量程应为0～3 A，此时通过R0的电流I0===0.3 A，而滑动变阻器允许通过的最大电流为IP=0.5 A，干路的最大电流I大=I0+IP=0.3 A+0.5 A=0.8 A，则电路最大总功率P大=UI大=15 V×0.8 A=12 W。 2 3 4 1 5 6 7 8 7 6. （山东济宁中考）电路如图所示，小灯泡L上标有“6 V　3 W”字样，电流表量程为0～0.6 A，电压表量程为0～15 V，定值电阻R0=16 Ω，滑动变阻器R的最大电阻为100 Ω。只闭合S1，移动滑片P，使变阻器电阻Rap=R，此时电压表示数为10 V。若电源电压不变，不计灯丝电阻随温度的变化，求： 2 3 4 1 5 6 7 8 8 （1）小灯泡的电阻； 解：由P=得，小灯泡电阻RL===12 Ω。 （2）电源电压； 解：只闭合S1，R0与滑动变阻器R串联，滑动变阻器接入电路的电阻Rap=R=20 Ω，电路中电流I===0.5 A，电源电压U=I（R0+Rap）=0.5 A×（16 Ω+20 Ω）=18 V。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 （3）只闭合S2，在电表的示数不超过量程，小灯泡两端的电压不超过额定值的情况下，电路消耗的总功率范围。 解：只闭合S2，L与R串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流，由P=UI可得，小灯泡正常工作时的电流IL===0.5 A，电流表量程为0～0.6 A，为了保证各元件的安全，电路中最大电流Imax=IL=0.5 A，电路的最大功率Pmax=UImax=18 V×0.5 A=9 W。电压表量程为0～15 V，当电压表示数最大为15 V时，滑动变阻器接入电路的阻值最大，电路中电流最小，则小灯泡两端的最小电压UL′=U-U滑大=18 V-15 V=3 V，电路中的最小电流Imin=IL′===0.25 A，电路的最小功率Pmin=UImin=18 V ×0.25 A=4.5 W。故电路消耗的总功率范围为4.5～9 W。 2 3 4 1 5 6 7 8 10 7. （衡水冀州期中）如图所示，电路的电源电压和小灯泡L电阻不变，R1=5 Ω，L标有“8 V　10 Ω”字样，滑动变阻器R2标有“45 Ω　2 A”字样。 （1）只闭合S1时，电流表的示数为0.6 A，求电源电压。 解：只闭合S1时，小灯泡L和R1串联，则电源电压U=IR= I（RL+R1）=0.6 A×（10 Ω+5 Ω）=9 V。 2 3 4 1 5 6 7 8 11 （2）闭合S1、S2、S3，滑片移到b端时，求滑动变阻器R2的电功率。 解：闭合S1、S2、S3时，R1与滑动变阻器R2并联，滑片移到b端时，滑动变阻器R2接入电路的电阻最大，R2大=45 Ω，此时滑动变阻器R2两端的电压U2=U=9 V，则滑动变阻器R2的电功率P2===1.8 W。 2 3 4 1 5 6 7 8 12 （3）只闭合S2时，电流表量程为0～3 A，电压表量程为0～3 V，在保证电路安全的情况下，求滑动变阻器连入电路的阻值范围。 解：只闭合S2时，小灯泡L和滑动变阻器R2串联，小灯泡的额定电流IL===0.8 A，滑动变阻器允许通过的最大电流为2 A，电流表的量程为0～3 A，为保证电路安全，电路中的最大电流I大=IL=0.8 A，则电路中的最小总电阻R小===11.25 Ω， 2 3 4 1 5 6 7 8 13 滑动变阻器接入电路的最小电阻R2小=R小-RL=11.25 Ω-10 Ω=1.25 Ω，因为电压表的量程为0～3 V，所以滑动变阻器两端的最大电压U2大=3 V，小灯泡两端最小电压UL小=U-U2大=9 V-3 V=6 V，则电路中的最小电流I小===0.6 A，此时滑动变阻器接入电路的电阻R2大′===5 Ω，因此滑动变阻器连入电路的阻值范围为1.25～5 Ω。 2 3 4 1 5 6 7 8 14 8. （保定莲池模拟）图甲所示的电路中，电源电压为15 V且保持不变，电阻R1=30 Ω。闭合开关S，电流表的示数如图乙所示。 2 3 4 1 5 6 7 8 15 （1）求通过电阻R1的电流I1。 解：通过电阻R1的电流I1===0.5 A。 （2）求电阻R2的阻值。 解：由题图乙中电流表指针的位置及通过R1的电流可知，电流表的量程为0～3 A，示数为2 A，则通过电阻R2的电流I2=I-I1=2 A-0.5 A=1.5 A，电阻R2的阻值R2== =10 Ω。 2 3 4 1 5 6 7 8 16 （3）现用标有“20 Ω　2 Α”字样的滑动变阻器R0替换电阻R1或R2中的一个，请在不损坏电路元件的情况下，通过移动滑片，使电路的电功率变化范围最大，并求出此范围。 解：若替换R1，电流表的最小示数I最小′=I2+I0最小=1.5 A+=2.25 A，电流表的最大示 数I最大′=3 A，电流表示数的变化范围为2.25～3 A；若替换R2，电流表的最小示数I最小″ = I1+I0最小=0.5 A+=1.25 A，电流表的最大示数I最大″=I1+I0最大=0.5 A+2 A=2.5 A，电流表示数的变化范围为1.25～2.5 A。综上可知，替换R2时电流表的示数变化范围大，电路的电功率变化范围最大，P最小=UI最小″=15 V×1.25 A=18.75 W，P最大=UI最大″=15 V× 2.5 A=37.5 W，电路的电功率变化范围为18.75～37.5 W。 2 3 4 1 5 6 7 8 17 18 $$