电学最值问题经典讲析

初三物理总复习电学最值问题讲析 目标导引 1 能准确的在动态电路中提取有效电路 2 运用串 并联电路电流 电压特点 进一步掌握分析电路的方法 3 利用电路中限制条件 学会求最大值和最小值的方法 如图所示的电路中 电源电压为5V且保持不变 电流表量程为0 0 6A 电压表量程为0 3V R1为滑动变阻器 R2 20 灯泡L标有 4V1 6W 字样 不考虑温度对灯丝电阻的影响 在仪表和灯泡安全工作的情况下 求 1 开关S1断开 S2和S3闭合时 滑动变阻器R1消耗的最大功率 2 开关S1闭合 S2和S3断开时 滑动变阻器R1允许的取值范围 如图所示的电路中 电源电压为5V且保持不变 电流表量程为0 0 6A 电压表量程为0 3V R1为滑动变阻器 R2 20 灯泡L标有 4V1 6W 字样 不考虑温度对灯丝电阻的影响 在仪表和灯泡安全工作的情况下 求 1 开关S1断开 S2和S3闭合时 目标1能准确的在动态电路中提取有效电路 目标2运用串 并联电路电流 电压特点 进一步掌握分析电路的方法 由电路图知 滑动变阻器R1和定值电阻R2并联 电流表测量干路上的电流所以有 U1 U2 U 5VI I1 I2 目标3利用电路中限制条件 学会求最大值和最小值的方法 由电学功率公式P UI U2 R I2R 可知此处求最大功率应选择P UI 因为R1两端的电压为定值 电流最大时有最大功率 通过观察 此处的限制条件只有一个 电流表的量程为0 0 6A 电流表测干路中的电流 且R2的电流为定值 当电流表有最大电流时 流经滑动变阻器R1的电流最大 解 1 开关S1断开 S2和S3闭合时 滑动变阻器R1和R2并联 滑动变阻器R1两端的最大电压为5V 由I U R可得流经R2的电流I2 U R 5V 20 0 25A 电流表测干路中的电流 流经滑动变阻器R1的最大电流I1 I I2 0 6A 0 25A 0 35A 则滑动变阻器R1消耗的最大功率P1 U1I1 5V 0 35A 1 75W 如图所示的电路中 电源电压为5V且保持不变 电流表量程为0 0 6A 电压表量程为0 3V R1为滑动变阻器 R2 20 灯泡L标有 4V1 6W 字样 不考虑温度对灯丝电阻的影响 在仪表和灯泡安全工作的情况下 求 2 开关S1闭合 S2和S3断开时 目标1能准确的在动态电路中提取有效电路 目标2运用串 并联电路电流 电压特点 进一步掌握分析电路的方法 由电路图知 滑动变阻器R1和灯泡L串联 电压表测量R1的电压 所以有 U U1 U2R总 R1 R2I I1 I2 目标3利用电路中限制条件 学会求最大值和最小值的方法 此处的限制条件有两个 一个是灯泡允许的最大电流0 4A 另一个是电压表的最大量程为3V 当电路中的电流最大时 说明电路中的总电阻最小 也就是R1最小 当R1两端的电压最大 为3V 时 R1接入电路中的电阻最大 串联分压 电阻越大 分得电压越大 所以 求滑动变阻器的阻值变化范围 也就是求最大值和最小值 2 灯泡L的电阻RL U2 P 4V 2 1 6W 10 开关S1闭合 S2和S3断开时 R1与L串联 由电压表量程为0 3V 可知滑动变阻器R1的最大电压为3V 则灯泡两端电压为2V 则电路中的最小电流I1 2V 10 0 2A 则滑动变阻器R1接入电路中的最大阻值RMAX U R 3V 0 2A 15 当灯泡L两端电压为4V时 滑动变阻器R1的最小电压为1V 此可求得电路中的最大电流IMAX U R 4V 10 0 4A 滑动变阻器R1接入电路中的最小阻值RMIN U R 1V 0 4A 2 5 即滑动变阻器R1允许的取值范围在2 5 15 之间 如图所示 电源电压保持6V不变 电流表的量程为0 0 6A 电压表的量程为0 3V 定值电阻的规格为 10 0 5A 滑动变阻器的规格为 20 1A 闭合开关 为了保证电路安全 在变阻器滑片移动过程中 1 变阻器的阻值变化范围2 电阻R1的功率变化范围 1 看电流 电流表最大0 6A R1的最大电流是0 5A 变阻器最大电流1A 为了安全 电流不能超过0 5A 当I 0 5A时 I U R1 R2 即 0 5A 6V R2 10 解得 R2 2 如果R2 2 电流会超过电流表的量程 此时 电压表的示数为 U IR1 0 5A 10 5V 3V所以 电流不能为0 5A 而应该保证电压表示数最大为3V 此时 I 3V 10 0 3AR2的电压也是3V 所以 电阻也是10 即 就阻范围是 10 20 2 当电压最大时为3V 电流最大 R1有最大功率 P1 U 2 R1 3V 3V 10 0 9W当电流最小时 I U R1 R2 6 10 20 0 2AR1的功率P I 2R1 0 2A 0 2A 10 0 4W所以 R1功率范围是 0 4W 0 9W 如图所示的电路中 电源两端的电压保持不变 只闭合开关S1时 将滑动变阻器的滑片移至最左端 电流表A1的示数为1 2A 再将滑片移至最右端 电压表V2的示数变化了4V 电流表A1的示数变化了0 8A 只闭合开关S1 S2时 电路消耗的功率为P 只闭合开关S1 S3时 电路消耗的功率为P 已知P P 1 2 若将开关S1 S2和S3都闭合 则有 A R1 R3的阻值分别为2 5 5 B 电源电压为18VC 电流表A2最小示数为0 6AD 电路消耗的最小功率为108W 如图所示的电路中 电源两端的电压保持不变 只闭合开关S1时 有 如图所示的电路中 电源两端的电压保持不变 只闭合开关S1 S2时 电路消耗的功率为P 只闭合开关S1 S3时 电路消耗的功率为P 已知P P 1 2 则有 如图所示的电路中 电源两端的电压保持不变 将开关S1 S2和S3都闭合 有 只闭合开关S1时 R1 R2 R3串联 滑片移至最左端 R2的阻值为零 由题意知 I1 U R1 R3 1 2A将滑片移至最右端时 变阻器的阻值最大 电路中的电流减小 由题意知 I2 U R1 R2 R3 1 2A 0 8A 0 4A 又因为电压表的示数减小了4V 对R3有 U1 U2 I1 I2 R3 1 2A 0 4A R3 4V 解得R3 5 所以有 I1 I2 3 1即 R1 R2 R3 R1 R3 3 1 只闭合开关S1 S2时 电路中只有R1 P U2 R1 只闭合开关S1 S3时 电路中只有R3 P U2 R3 由题意知 P P 1 2 解得 R1 2R3 10 所以有 R2 6R3 30 电源电压U I1 R1 R3 1 2A 10 5 18V D选项 P1 U2 R1 18V 2 10 32 4WP3 U2 R3 18V 2 5 64 8W对于R2 当R2接入电路中的阻值最大时 有最小功率 为P3 U2 R3 18V 2 30 10 8WPMIN P1 P2