轻松寒假快乐复习30天 初中物理第26天

轻松寒假，快乐复习30天第26天安全电路★思路点睛 知识方法点拨 （1）求滑动变阻器电阻取值范围的方法 为保证电路中所有的器件都安全，则灯泡、滑动变阻器、电流表、电压表都需要各自满足一些限制性条件，将这些限制性条件都先转化为电流的不等式，然后确定这些不等式组成的不等式组的解，即得到电路中电流的取值范围→结合电源电压即可确定电路中总电阻的取值范围→再结合定值电阻（包括灯泡）的阻值确定滑动变阻器的取值范围→注意检查一下上述滑动变阻器电阻的取值范围是否超过了滑动变阻器的最大阻值，如果超过了，则上述算得的取值范围内的最大值要改成滑动变阻器的最大阻值。 （2）总功率的最值在电源电压恒定不变的前提下，通过开关的断开、闭合以及移动滑动变阻器的滑片位置，可以使得电路处于不同的状态，根据不变，可知： ①电路串联，且串联的用电器最多，滑动变阻器的滑片位于最大阻值的位置时，最大，最小； ②电路并联，且并联的用电器最多时，最小，最大。（注：有时无论如何改变开关状态，题目中的电路都无法出现并联的情况，则此时我们需要退而求其次，使得电路串联，串联的用电器最少，滑动变阻器的滑片位于阻值为0的位置时，最小，最大。） （3）串联电路中，滑动变阻器的最大功率问题 ①当滑动变阻器的阻值等于与之串联的其它定值电阻（包括灯泡）的总阻值时，滑动变阻器的功率最大。 ②有时，滑动变阻器取不到与之串联的其它定值电阻的总阻值，这时，滑动变阻器只需取一个最接近与之串联的定值电阻的总阻值的值，则滑动变阻器的功率最大。 ③当滑动变阻器的阻值小于与之串联的定值电阻的总阻值时，其功率随自身电阻的增大而增大，当滑动变阻器的阻值大于与之串联的定值电阻的总阻值时，其功率随自身电阻的增大而减小，如下图所示。 易错易混雷区上述知识方法点拨中的（1），在确定滑动变阻器的取值范围过程中，会先得到电路中电流的取值范围，需要注意的是，此电流取值范围未必是最终的电流取值范围，还需根据最终确定的滑动变阻器的取值范围再反过来重新确认一下电流的取值范围才能避免出错。★典型试题1．电阻为24的小灯泡L与规格为“200，0.5A”的滑动变阻器R连接在电源两端电压恒为18V的电路中，如图所示。电流表和电压表选择的量程分别为“0～0.6A”和“0～15V”。要求闭合开关S后，移动滑片，电路元件都不会损坏，两电表的示数均不超过所选量程的最大测量值。下列说法正确的是A．滑片位于最左端时有可能损坏电压表B．滑片在允许范围内移动时，C．滑片在允许范围内移动时，D．滑动变阻器R允许调节的范围是12Ω～120Ω【答案】D【解析】滑片位于最左端时电压表上示数为零，A错。滑片在允许范围内移动时，电压表最大示数为15V，则电路中电流最小为)“200，0.5A”，即最大电流为0.5A，滑片在允许范围内移动时，滑动变阻器R允许调节的范围是12Ω～120Ω()，选D。2．6V的电路中，各电表选择的量程如图所示，要求闭合开关后两电表的示数均不超过所选量程，且灯泡两端电压不允许超过额定值（灯丝电阻不变）。下列说法正确的是A．在滑动变阻器滑片向左移动的过程中，电流表示数变大，电压表示数变大B．电路的总功率最大值为10.8WC．小灯泡的电功率最小值为0.75WD．滑动变阻器允许调节的范围是18Ω～60Ω【答案】C【解析】6V的电路中，各电表选择的量程如图所示，要求闭合开关后两电表的示数均不超过所选量程，且灯泡两端电压不允许超过额定值（灯丝电阻不变）。在滑动变阻器滑片向左移动的过程中，电流表示数变大，电压表示数变小。当滑片向左移动时电路的总功率在变大，灯泡的额定电流是0.5A，电流表的最大值是0.6A，电路中最大电流是0.5A，最大功率是。滑动变阻器的最小值是；当滑片向右移动时电路的总功率在变小，灯泡的功率也是变小的，灯泡两端最小电压是18v-15v=3v，小灯泡的电功率最小值为;滑动变阻器的最大阻值是60Ω。滑动变阻器允许调节的范围是24Ω～60Ω.故选C。3．如图所示，滑动变阻器和灯泡L分别标有“20Ω1.0A”和“2.5V0.3A”的字样．只闭合开关S1，调节变阻器滑片到中点位置时，电流表A1、A2示数均为0.3A；若保持变阻器滑片位置不动，再闭合开关S2，电流表A1示数变为0.4A．不考虑温度对灯丝电阻的影响，则（）A.要使小灯泡正常发光，变阻器滑片应向左调节B.闭合开关S2前后，变阻器的电功率变化了0.7WC.电流表A2示数仍为0.3A，灯泡L正常发光D.电流表A2示数减小为0.18A【答案】ABD【解析】因只闭合开关S1，调节变阻器滑片到中点位置时，滑动变阻器与灯泡L串联，电流表A1、A2示数均为0.3A；所以根据灯泡的额定电流值可知灯泡L正常发光，UL=2.5V，滑动变阻器接入电路的电阻值为R′=×R2=×20Ω=10Ω，所以滑动变阻器两端的电压为U′=I′R′=0.3A×10Ω=3V，则根据串联电路的电压特点得：电源电压为U=UL+U′=2.5V+3V=5.5V；当开关S2闭合时，灯泡L与R1并联后再与滑动变阻器的R′串联，电流表A1示数变为0.4A．则滑动变阻器两端的电压为U″=I″R′=0.4A×10Ω=4V，根据串联电路的电压特点得：灯泡两端的电压为UL″=U﹣U″=5.5V﹣4V=1.5V；所以此时灯泡两端的电压小于额定电压，则灯泡不能正常发光；灯泡的电流为IL′==≈0.18A，则电流表A2示数为0.18A；要使小灯泡正常发光，则需要升高灯泡两端的电压，根据欧姆定律可知，变阻器连入电阻的阻值需要减小，即滑片应向左调节；闭合开关S2前后，变阻器的电功率变化为：△P=P″﹣P′=U″I″﹣U′I′=4V×0.4A﹣3V×0.3A=0.7W．由此分析可知：ABD正确，C错误．故选ABD．4．如图所示的电路，已知电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～3V，定值电阻R1的阻值为10Ω，滑动变阻器R2的最大阻值为50Ω，电源电压为6V。开关S闭合后，在滑动变阻器滑片滑动的过程中，保证电流表、电压表不被烧坏的条件是（）A．电压表最小示数是1VB．滑动变阻器滑片允许滑到最左端C．电路中允许通过的最大电流是0.6AD．滑动变阻器滑片移动的过程中，电流表先达到最大量程【答案】A【解析】由电路图可知，当滑动变阻器的滑片位于最左端时，电路为R1的简单电路，电压表测电源的电压，然后比较电源的电压和电压表的量程即可判断滑片是否允许滑到最左端，根据欧姆定律求出此时电路中的电流即可判断电路中通过的最大电流和那个电表先达到最大量程；当滑动变阻器的最大阻值和定值电阻串联时R1分得的电压最小，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流，再根据欧姆定律求出电压表的最小示数。由电路图可知，当滑动变阻器的滑片位于最左端时，电路为R1的简单电路，电压表测电源的电压，电源的电压6V大于电压表的最大量程3V，所以滑动变阻器的滑片不能移到最左端，故B不正确；根据欧姆定律可得，此时电路中的电流：,电路中的最大电流不能为0.6A，且两电表中电压表先达到最大量程，故CD不正确；根据串联电路的分压特点可知，滑动变阻器接入电路中的阻值最大时电压表的示数最小，串联电路中的总电阻等于各分电阻之和，电路中的最小电流：，电压表的最小示数U小=I小R1=0.1A×10Ω=1V，故A正确。故选A。5．如图所示电路，灯泡L1标有“6V6W”，L2标有“6V3W”，电流表A1的量程是0~3A，A2的量程为0～0.6A，电压表量程0~15V，在a、b间接入电压可调的直流电源．闭合开关S后，假设灯泡电阻不随温度变化，为保证所有电学元件的安全，则允许加的电源电压和通过电流表A1的电流不得超过（）A.3.6V0.9AB.6V1.5AC.12V3AD.15V3.75A【答案】A【解析】开关闭合后，两灯泡并联，电压表测电源的电压，电流表A1测干路电流，电流表A2测通过灯泡L1的电流；两灯泡的额定电流分别为：两灯泡的电阻分别为：因L1的额定电流为1A，A2的量程为0～0.6A，所以，L1支路的最大电流I1′=0.6A，所以L1两端的电压最大是U=I1′R1=0.6A×6Ω=3.6V；因并联电路中各支路两端的电压相等，且电压表量程0～15V，两灯泡的额定电压均为6V，所以a、b间允许加的电压为3.6V；通过L2的电流：因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，且A1的量程是0～3A，所以，电流表A1的示数：I=I1′+I2′=0.6A+0.3A=0.9A，综上可知，选项A正确．6．如图电路，灯泡标有“12V6W”，滑动变阻器R1标有“100Ω1A”，电压表量程为0～15V，电流表量程为0～0.6A，只闭合开关S1，S2，滑动变阻器连入电路阻值为16Ω时，灯正常发光；只闭合S1，S3，示数为0.2A，忽略温度对灯丝电阻的影响，下列说法正确的是（）A．电源电压为20VB．只闭合S1，S2时，为了保护元件的安全，滑动变阻器连入电路的阻值范围是16Ω﹣72ΩC．只闭合S1，S2时，灯泡的最小功率为0.375WD．R2的阻值为16Ω【答案】AB．【解析】由图示电路图可知，只闭合开关S1，S2时，灯泡与滑动变阻器串联接在电源两端，滑动变阻器连入电路阻值为16Ω时，灯正常发光，则灯泡两端电压为12V，电路电流等于灯泡额定电流，灯泡电阻：=24Ω，滑动变阻器两端电压：U1=IR1=0.5A×16Ω=8V，电源电压：U=UL+U1=12V+8V=20V，故选项A正确；由电路图可知，只闭合S1，S2时，灯泡与滑动变阻器串联，电流表测电路电流，电压表测滑动变阻器两端电压，此时灯泡正常发光，滑动变阻器接入电路的阻值最小为16Ω，当电压表示数等于其量程15V时滑动变阻器电路的阻值最大，此时电路电流最小，I最小=，滑动变阻器接入电路的最大阻值：R滑最大=，只闭合S1，S2时，为了保护元件的安全，滑动变阻器连入电路的阻值范围是16Ω～72Ω，故选项B正确；只闭合S1，S2时，灯泡的最小功率PL最小=I最小2RL=（A）2×24Ω≈1.04W，故选项C错误；由电路图可知，只闭合S1，S3时，灯泡与电阻R2串联，此时电流表示数为0.2A，电路总电阻：R=100Ω，电阻R2的阻值：R2=R﹣RL=100Ω﹣24Ω=76Ω，故选项D错误.7．某同学在做“调节灯泡亮度”的电学实验时，电路如图所示，电源电压恒为4.5V，电压表量程“0～3V”，滑动变阻器规格“20ΩlA”，灯泡L标有“2.5V1.25W”字样(忽略灯丝电阻变化)，在不损坏电路元件的情况下（两电表的示数均不超过所选量程，灯泡两端电压不允许超过额定值），若闭合开关，灯泡的最小功率__________W，滑动变阻器阻值变化的范围是______________Ω。【答案】0.45；【解析】当滑动变阻器接入电路的电阻最大时，电路中电流最小，小灯泡消耗的实际功率最小。在上图电路中，电压表并联在滑动变阻器两端，其最大示数为3V，此时灯泡两端电压为，灯丝电阻为，灯消耗的实际功率为：；根据串联电路的分压公式得：，解得：，当小灯泡正常发光时，其两端电压为2.5V，滑动变阻器两端电压为，根据串联电路的分压公式得：，解得：所以滑动变阻器接入电路的阻值的变化范围是。8．在如图甲所示的电路中，电源电压为9V且保持不变，电流表的量程为“0～0.6A”，电压表的量程为“0～15V”，灯泡上标有“6V6W”字样，灯泡电流随电压变化关系如图乙所示。那么，为了保证电路安全，滑动变阻器接入电路中的最小阻值是，此时电路消耗的总功率是。【答案】11.7Ω5.4W【解析】灯泡正常发光时的电流灯泡的电阻，允许通过电流表的最大电流为0.6A，所以滑动变阻器接入电路中的阻值越小，电路中的电流越大，滑动变阻器接入电路中的最小时，电路中电流为0.6A，根据灯泡电流随电压变化关系可知通过电路中的电流为0.6A时，灯泡两端电压为2V，滑动变阻器两端的电压为U1=U-UR=9V-2V=7V，滑动变阻器接入电路中的最小阻值;此时电路消耗的总功率P总=UI=9V×0.6A=5.4W9．如图所示，电源电压恒为4.5V，电压表量程为“0～3V”，滑动变阻器R规格为“20Ω，1A”，灯泡L标有“3.0V，1.5W”字样（不考虑灯丝电阻变化）．在不损坏电路元件情况下，求：（1）灯泡的电阻和正常工作的电流；（2）滑动变阻器阻值变化的范围；（3）该电路的最大功率．【答案】（1）6欧姆，0.5A；（2）3Ω～12Ω；（3）2.25W．【解析】（1）由P=UI可知，灯泡额定电流：I=PL额/UL额=1.5W/3.0V=0.5A，由I=U/R可知，灯泡电阻：RL=U/I=3V/0.5A=6Ω；（2）电路最大电流等于灯泡额定电流，由I=U/R可知，此时滑动变阻器接入电路的阻值：R滑最小=(U-UL)/I=(4.5V-3V)/0.5A=3Ω，电压表量程为0～3V，电压表最大示数是3V，此时电路电流I′=(U-UR)/RL=(4.5V-3V)/6Ω=0.25A，由I=U/R可知，此时滑动变阻器接入电路的阻值：R滑最大=UR/I’=3V/0.25A=12Ω，则滑动变阻器接入电路的阻值范围是：3Ω～12Ω；（3）灯泡正常发光时电路电流最大，此时电路消耗的功率最大，最大功率：P=UI=4.5V×0.5A=2.25W；10.如图所示，电源电压恒为8V，电压表量程为0～3V，滑动变阻器的规格为“20Ω1A”，灯泡标有“6V3W”字样。若闭合开关，两电表示数均不超过所选量程，灯泡两端的电压不超过额定值，不考虑灯丝电阻变化，则下列说法正确的是（）A、电流表的量程应选0～3AB、电压表示数的变化范围0～3VC、滑动变阻器的阻值变化范围4Ω～7.2ΩD、滑动变阻器的的最大功率为1W【答案】C【解析】由图知灯L与滑动变阻器串联，电压表测量的是滑动变阻器两端电压UP，电源电压U=8V，当灯泡L正常发光时通过电路中的电流最大，为IM=PL/UL=3W/6V=0.5A，小于0.6A，RL=UL/I=6V/0.5A=12Ω，A选项是错误的；UP最小，为UP=U－UL=8V－6V=2V，RP=UP/I=2V/0.5A=4Ω，当电压表示数最大即UP=3V时，通过电路中的电流最小为IMIN=（U－UP）/RL=（8V－3V）/12Ω=5/12A，RP最大为RP=UP/IMIN=3V/（5/12A）=7.2Ω，滑动变阻器的的最大功率为PP=UPIMIN=3V×5/12A=1.25W，选项D是错误的，C是正确的。★真题摘编（2014中考真题）在如图所示的电路中，电源电压恒为9V，电压表的量程为0～15V，电流表的量程为0～0.6A，定值电阻的规格为“30Ω0.5A”，滑动变阻器的规格为“20Ω1A”，灯泡L上标有“6V3W”