第十五章　电能与电功率 微专题21　电学计算——动态电路问题(含电路安全)(拔高) 2025-2026学年物理沪粤版九年级上册

[默写、古代诗歌阅读及文言文阅读对应九上第三单元内容] 微专题21　电学计算——动态电路 问题(含电路安全)(拔高) 1 类型 含滑动变阻器的动态电路 1．如图1－甲，电源电压不变，R1为定值电阻，RP为滑动变阻器，闭合开关S，将RP的滑片从一端移动到另一端，得到电压表的示数U与电流表的示数I的关系图像如图1－乙所示，下列说法正确的是(　　) A．电源电压为6 V B．RP的最大电阻为5 Ω C．R1的最大电功率与最小电功率之差为1.6 W D．当电流表的示数为0.4 A时，RP与R1的电功率之比为2∶1 图1 C 思路点拨 Ⅰ.图像的意义：图甲中电压表的示数与电流表的示数的比值表示____________，其值为________(可选图乙图像中任意一点计算)。   图1 R1的电阻 5 Ω Ⅱ.对应图像与电路状态时，从特殊点入手：滑动变阻器接入电路的阻值变大时，电流表的示数________，电压表的示数________。①滑动变阻器滑片位于最左端时，电表的示数对应图乙中的________点，此时电压表的示数________电源电压，为________V； 图1 变小 变小 C 等于 3 ②滑动变阻器的滑片位于最右端时，电表的示数对应图乙中的________点，此时电路中的总电阻为________Ω，根据串联电路的电阻关系可得RP的最大电阻为________Ω。 ③电阻R1的电功率最大和最小时分别对应图乙中的________点和________点。 图1 B 15 10 C B 2.如图2－甲所示电路中，电源电压不变，R1为定值电阻。闭合开关S，将滑动变阻器R2的滑片P从b端移动到a端的过程中，电路的总功率P随电流表的示数I变化的关系图像如图2－乙所示，则R1的电阻为__________Ω，电源电压为__________V，滑动变阻器R2的最大电阻为__________Ω。 图2 10 6 20 3．如图3－甲所示电路中，电源电压保持不变，闭合开关S，滑片P从 A端移动到B端的过程中，电流表的示数I与电压表的示数U的关系图像如图3－乙所示。R1的阻值为__________Ω；电源电压为__________V；图乙中阴影部分面积表示某一时刻R2的__________(填物理量名称)；R1电功率的最大值为__________W。 图3 10 6 电功率 3.6 【解析】滑片在最左端时，滑动变阻器在电路中的电阻为0，电路中电流为0.6 A，设电源电压为U，根据U＝IR有U＝0.6 A×R1①，当滑片在最右端时，电路中的电流为0.1 A，滑动变阻器两端电压为5 V，有U＝U1′＋U2′＝I′R1＋U2′，即U＝0.1 A×R1＋5 V②，将①②联立，解得R1＝10 Ω，U＝6 V。 4．(2021广东改编)如图4－甲所示电路，电源电压不变，闭合开关S，在将滑动变阻器R的滑片P由 A端移动到B端的过程中，定值电阻R0的电功率P和电流I的关系图像如图4－乙所示。求： (1)电源电压和定值电阻R0的阻值； (2)当滑动变阻器R的滑片P在 A端时， 滑动变阻器在1 min内消耗的电能。 图4 类型 电路安全与范围求解问题 注：为保证电路安全，小灯泡两端的电压不能高于其额定电压。 5．灯L1、L2的规格分别为“6 V　6 W”和“3 V　6 W”，将灯L1和L2分别以如图5所示的甲、乙两种方式连接在电路中，不计灯丝电阻变化，请回答下列问题。 图5 (1)灯L1的额定电流为__________A，电阻为__________Ω；灯L2的额定电流为__________A，电阻为__________Ω。 (2)电源电压可调，为保证电路安全： ①甲电路中，电源两端的最大电压为__________V，此时干路中的电流为__________A； ②乙电路中的最大电流为______A， 此时电源电压为__________V。 图5 1 6 2 1.5 3 2.5 1 7.5 6．如图6所示的电路中，电源电压恒为4.5 V，电流表量程为0～0.6 A，电压表量程为 0～3 V，滑动变阻器的规格为“20 Ω　1 A”，小灯泡的规格为“2.5 V　1.25 W”。若不考虑小灯泡的电阻随温度的变化，闭合开关，在保证电路元件安全的情况下，回答下列问题。 (1)滑片P向左移动时，电流表的示数________，电压表的示数________。(均选填“变大”“变小”或“不变”) 图6 变大 变小 (2)该电路中电流表示数的最大值为________A，最小值为________A。 (3)该电路中电压表示数的变化范围为________V。 (4)滑动变阻器连入电路的电阻的取值范围为________Ω。 图6 0.5 0.3 2～3 4～10 思路点拨 Ⅰ.先找电路中允许的最大电流，分析电路元件规格和电表量程。滑动变阻器连入电路的阻值减小时，电流表的示数增大，故该电路中最大电流受____________、____________和________________的限制，分别为________A、________A、________A，最大电流应取________A。 图6 电流表量程 小灯泡规格 滑动变阻器规格 0.6 0.5 1 0.5 Ⅱ.再找电路中允许的最小电流，一般只受电压表量程限制。该电路中滑动变阻器连入电路的阻值增大时，电流减小，电压表的示数增大，电压表示数的最大值为________V，此时电路中的电流为________A，即为电路中的最小电流。 Ⅲ.根据电流的最大、最小值，计算电表示 数的变化范围、滑动变阻器连入电路的电阻的 取值范围。 图6 3 0.3 7.如图7所示，电源电压保持6 V不变，电流表量程为0～0.6 A，电压表量程为0～3 V，定值电阻R1的规格为“10 Ω　0.5 A”，滑动变阻器R2的规格为“20 Ω　1 A”。闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，在保证电路安全的前提下，回答下列问题。 (1)该电路中电流表的示数的最大值为 ________A，最小值为________A。   图7 0.3 0.2 (2)滑动变阻器R2连入电路的电阻的取值范围为__________Ω。 (3)该电路中电压表的示数范围为__________V。 (4)定值电阻R1的电功率的变化范围为__________W。 (5)电路总功率的变化范围为__________W。 图7 10～20 2～3 0.4～0.9 1.2～1.8 思路点拨 Ⅰ.先找电路中允许的最大电流，滑动变阻器连入电路的电阻减小时，电流表和电压表的示数均增大，故该电路中最大电流受_______________、______________、__________和__________的限制，分别为______A、______A、______A和______A(注：以电压表量程限制为例，假设电压表示数为3 V，求出此时电路中的电流)。最大电流应取________A。 图7 电流表量程 电压表量程 R1的规格 R2的规格 0.6 0.3 0.5 1 0.3 Ⅱ.再找电路中允许的最小电流，由于电流减小时，电表示数均减小，故最小电流不受电表量程限制，滑动变阻器连入电路的电阻最大时，电流最小，为________A。 Ⅲ.根据最大电流和最小电流确定滑动变阻器连入电路的电阻的取值范围、电表示数的变化范围、电功率的变化范围等。 图7 0.2 8.图8－甲是利用热敏电阻制作的电子温度计，其电路原理如图8－乙所示，电压表的示数可反映环境温度，R1是热敏电阻，其阻值R1与温度t的变化关系如图8－丙所示，电源电压不变，定值电阻R0的阻值为20 Ω，电压表量程为0～3 V。闭合开关S后，当环境温度为30 ℃时，电压表的示数为1.8 V，则电源电压为________V；为了保证电路安全，该电子温度计可以测量的最高温度为________℃，电路的最大功率为________W。 图8 4.5 50 0.675 解：由题图甲可知，定值电阻R0与滑动变阻器R串联，电压表测定值电阻R0两端的电压，电流表测电路中的电流。 (1)当滑片P位于B端时，滑动变阻器接入电路中的电阻为0，由题图乙可知，电路中的最大电流I大＝0.5 A，定值电阻R0的最大电功率P0大＝4.5 W，此时定值电阻R0两端的电压即电源电压： U＝U0大＝＝＝9 V 定值电阻R0的阻值：R0＝＝＝18 Ω (2)滑片位于A端时，由图题乙可知，电路中的最小电流 I小＝0.1 A，此时定值电阻R0两端的电压： U0＝I小R0＝0.1 A×18 Ω＝1.8 V 滑动变阻器两端的电压：UR＝U－U0＝9 V－1.8 V＝7.2 V 滑动变阻器在1 min内消耗的电能： W＝URI小t＝7.2 V×0.1 A×1×60 s＝43.2 J 答：(1)电源电压为9 V，定值电阻R0的阻值为18 Ω；(2)当滑动变阻器的滑片P在A端时，滑动变阻器在1 min内消耗的电能为43.2 J。 $