内容正文:
微专题五 动态电路计算
【解题思路】
1.识别电路:判断电路的连接方式,明确电表测量对象。
2.明确引起变化的因素:
(1)滑片移动引起电阻变化,进而引起其他物理量的变化。
(2)开关断开与闭合,引起电路连接方式的变化。
3.分析限定条件:
(1)最大电流(最小阻值)限定条件:
①电流表的测量范围;②小灯泡的额定电流;③滑动变阻器允许通过的最大电流;④用电器的最大电功率;⑤电压表的测量范围(测定值电阻时)。
(2)最小电流(最大阻值)限定条件:
①滑动变阻器的最大阻值;②电压表的测量范围(测滑动变阻器两端电压时)。
4.根据串、并联电路的特点,结合欧姆定律、电功率公式求出结果。
【例1】如图所示电路中,电源电压U=6 V,灯泡L标有“2 V 0.5 A”字样,滑动变阻器R标有“20 Ω 1 A”字样,电流表A的测量范围为0~0.6 A,电压表V的测量范围为0~3 V。(不考虑灯丝电阻变化)
滑片移动类动态电路计算
(1)1 A>0.6 A>0.5 A,则电路允许通过的最大电流I大=_______A;灯泡L正常发光时,灯泡的电阻RL=_______Ω,电路的总电阻R总=_______Ω,则R接入电路的最小电阻为R小=_______Ω,电压表V示数为2 V<3 V。
(2)当R全部接入电路时,电路中的电流最小,为I小=________A,此时电压表V的示数为_______V。
综上所述:R接入电路的电阻范围为__________Ω;电流表A的示数变化范围为__________A,电压表V的示数变化范围为__________V。
0.5
4
12
8
0.25
1
8~20
0.25~0.5
1~2
【例2】如图所示电路中,电源电压U=6 V,灯泡L标有“10 Ω 0.5 A”字样,滑动变阻器R标有“20 Ω 1 A”字样,电流表A的测量范围为0~0.6 A,电压表V的测量范围为0~3 V。
0.5
10
12
2~10
0.2~0.5
1~3
【例3】如图所示,定值电阻R0=10 Ω,滑动变阻器R的最大阻值为 20 Ω,灯泡L上标有“3 V 0.6 W”的字样,忽略灯丝电阻的变化。只闭合开关 S、S1,并把R的滑片移到最右端,电流表的示数为0.1 A,则
多开关+滑片移动类动态电路计算
15
3
30
0.26
1.5
3
0.2
1.(2025·随州一模)如图甲所示的电路中,电源电压保持不变。闭合开关S,当滑动变阻器滑片P从最右端滑到最左端的过程中,R1、R2的IU关系图像如图乙所示,则下列判断正确的是( )
A.图线A是定值电阻R1的IU关系图像
B.电路的最大总功率为16.2 W
C.当电压表V1的示数是10 V时,滑动变阻器R2接入电路中的阻值为20 Ω
D.滑动变阻器R2的功率变化了2.8 W
B
滑片移动引起的动态电路
2.(2025·眉山)如图所示,电源电压保持不变,R2的最大阻值为10 Ω。闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P在中点时,R1的功率为7.2 W;将滑动变阻器的滑片P移动到最右端,电流表A1的示数与滑片P在中点时的示数之比是3∶4。此过程中,下列判断正确的是( )
A.电压表示数为9 V
B.滑片P在中点时电流表A2的示数为0.6 A
C.P在中点时,1 min内R2产生216 J的热量
D.电路的最小功率为10.8 W
D
3.(2025·武汉模拟)如图所示是某同学设计的监测河水流速变化的装置原理图。机翼状的探头始终浸没在水中,通过连杆带动滑动变阻器的滑片P上下移动,电源电压保持4.8 V不变,电压表的测量范围为0~3 V,电流表的测量范围为0~0.6 A,定值电阻R1=6 Ω,滑动变阻器R2的规格为“20 Ω 1 A”。闭合开关S,随着水流速度的变化,下列说法正确的是( )
A.当水流速度增大时,电压表与电流表的示数之比不变
B.当水流速度减小时,机翼状的探头受到水的浮力变大
C.定值电阻R1的电功率变化范围为0.54~2.16 W
D.电路的最大电功率为2.4 W
C
应用类动态电路
4.(2025·兰州)在课外实践制作活动中,小红将测量范围为0~3 V的电压表改装成一个测量质量的电子秤,原理如图甲所示。电源电压恒为6 V,定值电阻R0的电阻为60 Ω,压敏电阻R的电阻随压力变化的关系如图乙所示。O点是杠杆OAC的支点,托盘固定在A点,OA∶OC=1∶4,托盘及杠杆等组件的质量忽略不计。下列说法正确的是( )
A.增大托盘里被测物体的质量,电压表的示数会变小
B.电子秤的0 kg刻度线应标注在电压表刻度盘1.2 V的刻度线处
C.若R0的电阻为120 Ω,则电子秤能测量的最大质量为120 kg
D.若只将托盘的固定点从A移至B,则电子秤的测量范围变大
C
开关动作类动态电路
5.(2025·南京)如图所示,电源电压U=6 V,R1=5 Ω,R2=10 Ω;仅闭合S2,电路的总电阻为________Ω;仅闭合S3,电压表示数为4.5 V,R3=________Ω;当S1、S2、S3均闭合时,电流表的示数为________A。R2的功率为________W。
15
15
1
3.6
6.(2025·济宁)如图所示,虚线框内连接一个开关S和两个阻值相同的定值电阻R1、R2。当断开开关S后,电流表的示数减小0.2 A,整个电路的电功率减小1.6 W。下列选项中,电路连接情况和R1、R2阻值不符合要求的是( )
C
(1)1 A>0.6 A>0.5 A,则电路允许通过的最大电流I大=_______A;灯泡L正常发光时,电路的总电阻R总=_______Ω,则R接入电路的最小电阻R小=R总-R=12 Ω-10 Ω=2 Ω,此时电压表V的示数大小为I大R小=0.5 A×2 Ω=1 V<3 V。
(2)当R全部接入电路时,此时电路中的电流最小为I小= eq \f(U,R1+RL)= eq \f(6 V,20 Ω+10 Ω)=0.2 A,此时电压表V的示数大小为I小R1=0.2 A×20 Ω=4 V>3 V(舍去)。
(3)当电压表V满偏时,电压表V的示数为3 V,则灯泡L两端的电压UL=U-U大=6 V-3 V=3 V,此时电路中的电流最小,为I小′= eq \f(UL,RL)= eq \f(3 V,10 Ω)=0.3 A<0.6 A,此时R接入电路的电阻最大为R′=_______Ω。
综上所述:R接入电路的电阻范围为__________Ω;电流表A的示数变化范围为____________A,电压表V的示数变化范围为__________V。
(1)根据灯泡L的铭牌数据,求出灯泡L的电阻为______Ω。
(2)求电源电压:只闭合开关S、S1,并把R的滑片移到最右端,R0和R串联,电路中的总电阻为________Ω,由I= eq \f(U,R)可求出电源电压为______V。
(3)求最小电功率:当滑动变阻器以最大阻值与灯泡L串联时,电路的总电阻最大,电路总功率最小,最小功率为______W。(结果保留两位小数)
(4)求最大电功率:当滑动变阻器的滑片P位于最左端,开关S、S1、S2都闭合,R0和灯泡L并联时,电路中的总电阻最小,电路总功率最大,最大功率为_______W。
(5)求通过灯泡L的最大电流:当开关S和S2闭合,滑动变阻器的滑片位于最左端时,灯泡L两端的电压达到最大值________V,且未超过灯泡L的额定电压,电路安全,此时通过灯泡L的最大电流为________A。
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