内容正文:
《精讲册》
物理
提分专题7 动态电路综合计算
(兰州5年4考)
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(2021兰州B卷11题)如图所示,电源电压恒为6 V,电流表量程为0~0.6 A,电压表量程为0~3 V,定值电阻R1的阻值为10 Ω,滑动变阻器R2的规格为“20 Ω 0.5 A”。闭合开关S,在确保电路安全的前提下,移动滑动变阻器的滑片P,下列说法中正确的是( )
A.电路消耗的最大总功率为3 W
B.电流表示数的变化范围为0.2 A~0.5 A
C.滑动变阻器R2接入电路的最小阻值为2 Ω
D.电阻R1消耗的最大功率为0.9 W
D
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(1)闭合开关后电路的连接方式:R1和R2 (选填“串”或“并”)联。
(2)判断电表测量对象:电压表测量 两端的电压,电流表测量 的电流。
串
R1
电路中
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(3)物理量分析:
①电流最大值的限定条件:a.电压表的最大量程;b.滑动变阻器允许通过的最大电流(滑动变阻器的规格);c.电流表的量程。
②确定电路中的最大电流:当电压表示数为3 V时,根据I=得,电路中的电流为 A→由题知,滑动变阻器允许通过的最大电流为0.5 A,电流表量程为0~0.6 A→电路中的最大电流为 A。
0.3
0.3
③电源电压不变,当电路中的电流最大时,根据 求出电阻R1消耗的的最大功率。根据R=求出电路中的最小总电阻 求
出R2接入电路的最小阻值。
P=UI
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1.[敏感电阻](2024兰州一诊)图甲是一种温控器的电路图,电源电压恒为12 V,电流表的量程为0~0.6 A,定值电阻R1阻
值为10 Ω,R2是温度传感器,其阻值随温度变化的关
系如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.电流表示数变大,说明此时温度变低
B.当环境温度为40 ℃时,电路中的电流为 0.3 A
C.电路最大总功率为8 W
D.在电路安全的情况下,温控器达到最高温度时,
R2工作10 s消耗的电能是36 J
D
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2.[滑动变阻器+多开关](2022兰州11题)如图所示,电源电压保持不变,滑动变阻器R标有“30 Ω 1 A”,定值电阻R0的阻值为10 Ω,小灯泡L标有“6 V 0.6 A”,电流表的量程为0~3 A。不考虑灯丝电阻的变化,只闭合S,滑片P移到R的中点时,小灯泡恰好正常发光。在保证电路安全的前提下,下列说法错误的是( )
A.小灯泡的电阻为10 Ω
B.电源电压为15 V
C.小灯泡发光最暗时的功率约为1.4 W
D.电路消耗总功率的最小值与最大值之比是1∶8
D
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3.[类滑动变阻器]每年进入汛期,多地会发生强降雨,导致河流水位上涨。某校科技小组设计了一个监测水位的装置如图甲所示,电路中电源电压保持不变,R0为定值电阻,R滑是竖直放置的起滑动变阻器作用的电阻装置(最大阻值为40 Ω),浮子可带动金属滑杆AP即滑动变阻器滑片竖直上下移动,当电流表的示数达到某一数值时提醒小组成员水位达到警戒值。R滑接入电路的阻值R随
水位的变化关系如图乙所示,与之对应的电压表与电流表
示数变化关系如图丙所示。下列说法正确的是( )
A.当水位升高时,电压表的示数减小
B.该电路工作时总功率最小值为0.3 W
C.水位变化过程中,滑动变阻器功率最大时水位为20 cm
D.当水位达到警戒水位时,电压表的示数为3 V
C
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4.(2023兰州24题)如图所示的电路中,电源电压保持不变,滑动变阻器R上标有“20 Ω 1 A”的字样,电压表的量程为0~3 V,灯泡L1和L2上分别标有“2 V 0.8 W”和“2.5 V 1.25 W”的字样,忽略温度对灯丝电阻的影响。闭合开关S、S1,调节滑动变阻器R的滑片P,当电压表的示数为2 V时,灯泡L2恰好正常发光。
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(1)请根据实物图画出开关S、S1断开状态下的电路图;
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(2)求电源电压;
解:闭合开关S、S1,灯泡L1被短路,灯泡L2与滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端的电压。电源电压:U电源=U+U2=2 V+2.5 V=4.5 V
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(3)当开关S、S1闭合时,在确保电路安全的情况下,求滑动变阻器R接入电路的阻值范围;
解:灯泡L2的电阻:R2===5 Ω
当开关S、S1闭合时,电压表的示数最大值为3 V
灯泡L2两端的电压:
U2'=U电源-U滑大=4.5 V-3 V=1.5 V
通过灯泡L2的电流IL'===0.3 A
滑动变阻器接入电路中的最大阻值:
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R滑大===10 Ω
当灯泡L2正常发光时,滑动变阻器接入电路的阻值最小,由=得,
滑动变阻器接入电路中的最小阻值R滑小=4 Ω
滑动变阻器R接入电路的阻值范围为4~10 Ω
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(4)只闭合开关S时,计算电路在1 min内最多消耗的电能。
解:只闭合开关S时,灯泡L1、灯泡L2与滑动变阻器串联,灯泡L1的电阻:R1===5 Ω
此时流过灯泡的电流:IL″===0.4 A
即电路中的最大电流:I最大=IL″=0.4 A
电路在1 min内最多消耗的电能:
W=U电源I最大t=4.5 V×0.4 A×60 s=108 J
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5.(2024兰州一诊)如图所示,电源电压恒定,R1、R2为定值电阻,R1=20 Ω,滑动变阻器R3上标有“20 Ω0.5 A”的字样。只闭合开关S1,电流表的示数为0.4 A;再闭合开关S2、S3,电流表的示数变为0.5 A,求:
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(1)电源电压是多少?
解:只闭合开关S1时,只有R1连入电路,电源电压:U=IAR1=0.4 A×20 Ω=8 V
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(2)R2的阻值是多少?
解:开关S1、S2、S3都闭合时,R1与R2并联,电流表测干路电流,通过R2的电流:I2=IA'-IA=0.5 A-0.4 A=0.1 A
R2的阻值:R2===80 Ω
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(3)只闭合开关S2,将滑片滑至最左端时,R2在10 s内产生的热量是多少?
解:只闭合开关S2,将滑片滑至最左端时,
R2和R3的最大电阻串联,电路中的电流:
I===0.08 A
R2在10 s内产生的热量:Q=I2R2t=(0.08 A)2×80 Ω×10 s=5.12 J
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(4)只闭合开关S3,移动变阻器的滑片时,R1的电功率变化范围是多少?
解:只闭合开关S3,R1与R3串联,若滑片在最右端时,
滑动变阻器接入电路的电阻为零,只有电阻R1接入电路,
电路中的电流:I'===0.4 A
R1的最大电功率:P1大=I'2R1=(0.4 A)2×20 Ω=3.2 W
当滑片在最左端时,滑动变阻器接入电路的电阻最大,电路中的最小电流:
I″===0.2 A
R1的最小电功率:P1小=I″2R1=(0.2 A)2×20 Ω=0.8 W
R1的电功率变化范围为0.8~3.2 W
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