电学中“求变化范围类”试题解法 好.doc

. 电学中“求变化范围类”试题解法 在电路中经常会连入滑动变阻器，由于滑动变阻器滑片的移动，电路中的电流表、电压表所选量程和滑动变阻器铭牌的要求，为了确保电表和滑动变阻器使用的安全，变阻器提供的阻值会有一定的限制，如何求解“变化范围”类的试题？下面通过例题说明方法。一、电流表、电压表示数变化范围类 例1、在如图1所示的电路中，电源电压为12V，滑动变阻器R2的最大阻值是50，电阻R1的阻值为10，当变阻器的滑片P从a端移到b端时，电流表示数的变化范围是（ C ） A.0.24A0.2A B.0.2A0.24A C.0.21.2A D.1.2A0.2A分析：要求电流表示数的变化范围，应求出电路中的最大电流值和最小电流值，对应着滑动变阻器的滑片在a端和b端：例2、如图2所示，电源电压为9V,定值电阻R为5，滑动变阻器R0的最大阻值为4，那么当滑片由a端移到b端时，电压表的示数是（ C ） A.由0逐渐增大到9V B.由0逐渐增大到5V C.由0逐渐增大到4V D.由4V逐渐减小到0 分析：要求电压表的示数变化范围，应求出电压表示数的最大值和最小值，这对应着滑动变阻器在a端和b端：由图2甲：电压表测导线两端电压为0 由图2乙：电压表的示数U0电压表的示数变化范围是04V二、滑动变阻器变化范围类 滑动变阻器滑片的移动，改变了其接入电路的电阻值，引起电路中电流的改变、电路元件两端的电压重新分配。求解此过程中滑动变阻器阻值变化的范围，要遵循一定的分析、解答思路。首先，看清楚滑动变阻器与其它元件的连接情况，是串联还是并联；其次，确定每个元件允许的最大电流或最大电压，以不烧坏元件为原则。最后，运用串联或并联电路电流电压电阻的特点以及欧姆定律等电学规律列式计算。 感悟：“范围”-分析取最小值、最大值时对每一个元件的影响 （一）、用电器与滑动变阻器串联 例1、如图 1 所示的电路中， 电源电压U=6V 且保持不变，灯泡电阻为 10 ， R 是标有“ 20 1A”字样的滑动变阻器，电流表的量程为 00.6A, 电压表的量程为 03V, 为保证两电表都安全使用，滑动变阻器接入电路阻值的变化范围是多少 ?分析：求滑动变阻器的最小值：首先确定电路允许的最大电流，根据电流表的量程可知要确保电流表的使用安全，电路中的最大电流是0.6A：根据电压表的量程可知要确保电压表使用安全，电路中的最大电流是：I=Umax/RL=3V/10=0.3A。为了确保两表安全，应确定电路中允许最大电流为0.3A。此时变阻器接入电路中的电阻最小为Rmin=R-RL=U/Ima-RL=6V/0.3A-10=10； 求滑动变阻器允许接入电路的最大值：当滑动变阻器的阻值增大时，电路中的电流减小，电流表的示数减小，灯两端的电压也减小，电压表示数减小，两表安全，因而变阻器可取最大值20变阻器接入电路中的阻值范围是1020.例 2、标有“ 4V 1 W ”的小灯泡和 “ 201A ”的滑动变阻器 , 连接在如图 2 所示的电路中， 已知电源电压为 6V ， 电流表量程为“ 00.6A ”，电压表量程为“ 03V ” . 为确保电路安全，闭合开关时，滑动变阻器接入电路的阻值应控制在什么范围内？ ( 不考虑温度对电阻的影响 )解：灯泡的额定电流IL=UL/RL=4V/16=0.25A，电流表的量程为00.6A，滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，电路中的最大电流为I大=0.25A，此时电压表示数UV=6V-4V=2V3V也不会烧坏电压表 此时，电路中的总电阻R总=U/I大=6V/0.25A=24， 滑动变阻器接入电路中的最小阻值：R滑小=R总-RL=24-16=8，当电压表的示数U滑大=3V时，变阻器接入电路中的电阻最大，根据分压公式 UL /UR =RL /R ，可知，当电压表示数为 3V 时，滑动变阻器接入电路的阻值为 最大值16.滑动变阻器接入电路的阻值变化范围应控制在816锦囊妙计：此电路属于图 B 模式，如果给滑动变阻器并联一个电压表， 则应考虑电压表的所选量程， 以所选量程为已知条件， 再结合其它条件可求出滑动变阻器接入电路的最大值 (二)、用电器与滑动变阻器并联例、 在如图 3 所示的电路中，电阻R1 12 ， R2为 020 的变阻器， 合上开关后， 电压表的示数为 6V ， 如果 A 表的量程为 03A ， A1表的量程为 00.6A ，为了不使电表损坏， 滑动变阻器连入电路的阻值应在什么范围？分析：这是个并联电路电流表A测的是干路电流。求滑动变阻器允许提供的最小值：无论滑动变阻器如何移动通过R1电流I1=U/R1=6V/12=0.5A，始终不变。根据并联电路的特点，则I=I1 +U/R2=0.5A+6V/R2 3A.解得 R22.4 ；求滑动变阻器允许提供的最大值：当滑动变阻器阻值增大时，通过它的电流减小，干路电流减小 ，因而变阻器可取最大值20。滑动变阻器和电流表A都安全，因而变阻器可取最大值20。所以滑动变阻器接入电路的阻值范围为 2.420. 初中电学最值问题1、（2015达州）如图所示，电源电压恒为6V，灯L标有“6V2W”字样（灯丝电阻不变），R1=36，电流表量程为00.6A，电压表量程为03V，当S1、S2都断开且滑动变阻器R2的滑片P在中点时，电流表示数为0.2A求：（1）R2的最大阻值；（2）当S1、S2都闭合时，电流表、电压表的示数；（3）当S1、S2都断开时，在电路处于安全工作状态下，电路消耗的功率范围【解析】（1）灯L的电阻RL=18，总电阻R=30，当S1、S2都断开且滑动变阻器R2的滑片P在中点时，滑动变阻器R2与灯L串联，又R=RL+，则滑动变阻器的最大阻值R2=2（RRL）=2（3018）=24（2）当S1、S2都闭合时，此时电阻R1与灯L并联，滑动变阻器R2被短路，因为电压表测量滑动变阻器R2两端的电压，所以电压表示数为0U1=UL=U=6V，通过电阻R1的电流I1=A，通过灯L的电流IL=A，干路电流I总=I1+IL=A+A=0.5A，即电流表的示数为0.5A（3）当S1、S2都断开时，滑动变阻器R2与灯L串联，电流表测电路中的电流，电压表测量滑动变阻器R2两端的电压，根据P=可知，当滑动变阻器R2的滑片P在最左端时，电路中的总电阻最小时，电路消耗的功率最大，此时电路中只有灯L且正常发光，通过灯L的电流IL=A0.6A，电路消耗的最大功率P最大=P额=2W；当电压表的示数为3V时，滑动变阻器允许接入的电阻最大，电路中的总电阻最大，电路消耗的功率最小，此时灯泡两端的电压U=UUV=6V3V=3V，电路中的电流I=A，电路消耗的最小功率P最小=UI=6VA=1W；当S1、S2都断开时，在电路处于安全工作状态下，电路消耗的功率范围为1W2W2、（2015凉山州）如图甲所示，电源两端电压不变。R1为定值电阻，R2为滑动变阻器；当滑动变阻器的滑片P滑动时测出电压值、电流值，得出滑动变阻器的功率P和电流I的关系图像如图乙所示，根据图像信息。求： （1）滑动变阻器的最大阻值；（2）R1的阻值和电源电压；（3）求此电路的最大电功率。【解析】（1）当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，由图乙可知，电路中的最小电流I小=0.4A，滑动变阻器消耗的电功率P2=4W，由P=I2R可得，滑动变阻器的最大阻值：R2=25；（2）电源的电压：U=I小（R1+R2）=0.4A（R1+25） 由图乙可知，电路中的电流I=0.8A时，滑动变阻器消耗的电功率P2=6.4W，则滑动变阻器接入电路中的电阻：R2=10，电源的电压：U=I（R1+R2）=0.8A（R1+10） 电源的电压不变，0.4A（R1+25）=0.8A（R1+10） R1=5，电源的电压U=I小（R1+R2）=0.4A（5+25）=12V；（3）当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时，电路消耗的电功率最大，则P大=28.8W3、（2015巴中）如图15所示的电路中，电源电压U=3V，R1=3，R2=2。求：（1）只闭合S1时，通过R2的电流是多大？（2）只闭合S2时，通电20s的时间内电流通过R1产生的电热是多少？（3）开关通断情况发生变化，整个电路消耗的最小电功率P和最大电功率P之比是多少？【解析】(3)只闭合S2时，R1和R2串联，总电阻最大，总功率最小。电路的最小总功率当闭合S1和S3、断开S2时，R1和R2并联，总电阻最小，总功率最大。并联的总电阻电路的最大总功率最小电功率P和最大电功率P之比4、（2015长沙）如图甲所示，电源电压恒为18V，灯泡L上标有“10V 5W”字样，电流表量程为00.6A，电压表量程为015V，滑动变阻器R的最大阻值为200，当只闭合S和S1，移动滑动变阻器的滑片P时，它两端的电压与其接入电路的电阻关系如图乙所示。当滑动变阻器接入电路的阻值由R1增大到4 R1时，定值电阻R0的电功率变化了5.4W，求：（1）灯泡L正常发光时通过的电流。（2）只闭合S和S2，且滑动变阻器的滑片P置于中点位置时，灯泡的实际功率；（3）只闭合S和S1，在保证电路安全的情况下，当电阻R0消耗电功率最小时，滑动变阻器R消耗的电功率。【解析】5、（2015南通）图示电路中，滑动变阻器铭牌上标有“501A”字样，电压表量程015V闭合开关S1、S2，断开开关S3，调节变阻器滑片P至某位置，电压表示数为6.0V，电流表示数为0.50A，灯泡正常发光；再闭合开关S3，电流表示数变为0.75A（1）求变阻器接入电路的阻值； （2）求灯泡的额定功率； （3）只闭合开关S1、S2，改变电源电压并移动滑片P，使电路安全工作，求电路10s消耗的最大电能【解析】（1）由题，开关S1、S2闭合，断开开关S3，L与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端电压，电流表测电路中电流，根据I=得变阻器接入电路的阻值：R滑=12；（2）三个开关都闭合时，L短路，只有滑动变阻器连入电路中，则：U总=U滑=IR滑=0.75A12=9V，开关S1、S2闭合，断开开关S3时，灯泡恰好正常发光，UL=U源U=9V6V=3V，灯泡的额定功率：P=ULI=3V0.5A=1.5W；（3）只闭合开关S1、S2，改变电源电压并移动滑片P，使电路安全工作，由电压表量程可知滑动变阻器两端电压最大：U滑=15V，调节滑片灯泡正常发光，此时电路中电流最大，此时变阻器连入阻值R滑=3050，在变阻器调节范围之内，所以此时的电源电压：U源=U滑+UL=15V+3V=18V，电路10s消耗的最大电能：W=U源ILt=18V0.5A10s=90J6、（2015泰安）如图所示，电源电压保持不变，小灯泡L标有“3V 1.5W”的字样，滑动变阻器R1的阻值变化范围为070，定值电阻R2的阻值为30。求：（1）小灯泡L正常发光时的阻值为多少？（2）当S1、S2和S3都闭合，滑动变阻器的滑片滑到a端时，小灯泡 L恰好正常发光，此时电流表的示数为多少？（3）保证电流表有示数时，滑动变阻器的滑片应怎样移动，同时开关应怎样闭合或断开才能使电路的总电功率最小？最小电功率为多少？【解析】（1）小灯泡正常发光时的阻值为：RL=6；（2）当S1、S2和S3都闭合，滑动变阻器的滑片滑到a端时，R2与L并联，小灯泡L恰好正常发光，此时并联电路两端电压为U=U2=UL=3V小灯泡中的电流IL=0.5A，电阻R2中的电流为I2=0.1A，电流表串联在干路上，则其示数为：I=IL+I2=0.5A+0.1A=0.6A；（3）保证电流表有示数时，当滑动变阻器的滑片滑到b端，开关S2断开，S1S3都闭合时，R1和R2串联，电路中总电阻最大，电路中总功率最小；最小功率为Pmin=0.09W7、（2015莱芜）随着社会的发展和科技的进步，电路元件在各行各业得到广泛的应用，其中热敏电阻就是其中之一。热敏电阻的阻值会随温度的改变而改变。图甲是用热敏电阻测量环境温度的电路，电路中电流表的量程为00.02A，滑动变阻器R的铭牌上标有“150 0.3A”字样Rt为热敏电阻，其阻值随环境温度变化关系如图乙所示，电源电压保持不变。请完成下列小题：（1）将此电路放入温度为20的环境中，闭合开关S，调节滑片P，使滑动变阻器接入电路的电阻R=100，此时电流表的读数为0.01A，求电源电压；（2）若环境温度为40时，要保证整个电路元件的安全，求滑动变阻器的变化范围；（3）此电路能测量的最高环境温度为多少？源:Z*xx*k.Com 8、（2015巴彦淖尔）图甲是某同学设计的调光电路图，他将粗细均匀的电阻丝R通过滑片P接入电路，闭合开关，滑片从最左端向最右端滑动的过程中，电压表与电流表的示数呈图乙所示的规律变化（小灯泡的电阻不随灯丝温度的变化而改变）求：（1）当电流表的示数为0.4A时，可变电阻R接入电路的阻值；（2）可变电阻R接入电路的阻值变化范围；（3）小灯泡的阻值；（4）小灯泡的最大功率【解析】由图甲所示电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端电压，电流表测电路电流；（1）由图乙所示图象可知，电流为0.4A时电压表示数为1.5V由I=可知，此时滑动变阻器接入电路的阻值：R=3.75；（2）由图乙所示图象可知，滑动变阻器阻值全部接入电路时，滑动变阻器两端电压最大为：3V，此时电流为0.2A，由I=可知，滑动变阻器最大阻值：R最大=15，滑动变阻器接入电路的阻值范围是：015；（3）电源电压：U=U滑+UL=U滑+IRL，由图乙所示图象可知：U=1.5V+0.4ARL，U=3V+0.2ARL，即：1.5V+0.4ARL=3V+0.2ARL，解得：RL=7.5；（4）由图乙所示图象可知，电路最大电流：I=0.6A，灯泡最大功率：P=I2RL=（0.6A）27.5=2.7W；U3小=UU2大=18V15V=3V，电路中的最小电流：I小=0.3A，滑动变阻器接入电路中的最大阻值：R2大=50，所以，变阻器R2连入电路的阻值范围为20509、（2015茂名）如图所示，将滑动变阻器的滑片P移向M端