河北专版物理中考总复习滚动小专题八电路安全问题“极值”和“范围”)及答案

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滚动小专题(八) 电路安全问题(“极值”和“范围”)

01典例精析

类型1串联电路

如图甲所示,R的阻值为5 Ω,滑动变阻器R0的最大阻值为40 Ω,电源电压为4.5 V,且保持不变.滑动变阻器的滑片由a端滑到b端的过程中,求:

(1)R0两端的电压最大为__4__V,电路最大电流为__0.9__A.

(2)若将电压表的0~3 V的量程接入电路中,如图乙所示,要使电压表在电路中不被烧坏,滑动变阻器允许调节的阻值范围是__0~10__Ω.

(3)再将量程为0~0.6 A的电流表接入电路中,如图乙所示,要使电流表和电压表都不被烧坏,滑动变阻器允许调节的阻值范围是__2.5~10__Ω,R消耗的最小功率为__0.45__W.

【变式训练1】如图所示,电源电压恒为7 V,电压表量程为0~3 V,电流表量程为0~0.6 A,滑动变阻器的规格为“20 Ω 1 A”,灯泡标有“6 V 3 W”字样.闭合开关,若两电表示数均不超过量程,灯泡两端的电压不超过额定电压,不考虑灯丝电阻变化,电压表示数变化范围为__1~3__V__;滑动变阻器连入电路的阻值变化范围为__2~9__Ω__;电流表示数变化范围为__0.3~0.5__A__.

【变式训练2】如图所示,电源电压保持6 V不变,电流表量程为0~0.6 A,电压表量程为0~3 V,定值电阻R1的规格为“10 Ω0.5 A”,滑动变阻器R2的规格为“20 Ω 1 A”.闭合开关,为了保证电路安全,在变阻器滑片移动过程中,滑动变阻器R2允许接入电路阻值的变化范围为__10~20__Ω__,电阻R1消耗的最大电功率为__0.9__W.

类型2并联电路

如图所示,电源电压为12 V,定值电阻R1为12 Ω,滑动变阻器R2标有“50 Ω 1 A”

字样,电流表A

1量程为0~3 A,A

2

量程为0~0.6 A.当滑动变阻器的滑片在中点时,通过滑动变阻

器的电流为__0.48__A;在滑片移动过程中,电路的最大功率为__19.2__W.

【变式训练3】

如图所示,变阻器R标有“20 Ω 1.5 A”字样,灯L标有“6 V 3 W”的字样,当只闭合S1

时,灯L正常发光,再闭合S

2

,变阻器滑片向右滑动的过程中,电压表示数__不变__,电流表示数__

变小__(填“变大”“变小”或“不变”);保持S

1、S

2

闭合,如果电流表所接量程是0~3 A,电压

表所接量程是0~15 V,则电路消耗的总功率变化范围是__4.8~12__W__.

【变式训练4】(2018·荆州)如图,已知电源电压为24 V,R2上标有“100 Ω 3 A”的字样,

灯泡上标有“12 V 3 W”的字样,电流表A

1

的量程为0~0.6 A,电流表A的量程为0~3 A.

(1)求灯泡正常工作时的电阻;

(2)当闭合S,断开S

1,S

2

时,灯泡正常工作,求R1的电阻;

(3)当S、S

1、S

2

都闭合时,调节滑动变阻器,求R2的电功率变化范围.

解:(1)R L=U2

P

(12 V)2

3 W

=48 Ω

(2)闭合S,断开S

1、S

2

时,R1与L串联,灯L正常发光,

U

1

=U总-U L=24 V-12 V=12 V

I=I

L额=

P

U

3 W

12 V

=0.25 A

R

1=

U

1

I

12 V

0.25 A

=48 Ω

(3)当S、S

1、S

2

都闭合时,R1、R2并联,U1=U2=U总=24 V

I

1=

U

1

R

1

24 V

48 Ω

=0.5 A

I

干max

=3 A,I2 max=I干max-I1=3 A-0.5 A=2.5 A

P

2 max

=UI2 max=24 V×2.5 A=60 W

R

2max =100 Ω时,P2 min=

U2

2

R

2max

(24 V)2

100 Ω

=5.76 W

R

2

的电功率范围为5.76~60 W

02专题训练

1.(2018·岳阳)如图,电源电压恒为 4.5 V,电流表的量程为“0~0.6 A”,电压表的量程为“0~3 V”,灯泡上标有“2.5 V 1.25 W”字样(不考虑灯丝电阻变化),滑动变阻器R的规格为“20 Ω 1 A”.闭合开关,在保证电路安全的情况下,移动滑片P的过程中(D)

A.电流表的示数最大为0.6 A

B.灯泡消耗的最小功率为0.13 W

C.电路消耗的最大电功率为2.8 W

D.滑动变阻器接入电路的最小电阻为4 Ω

2.(2018·泸州)如图所示的电路,电源电压恒为9 V,电压表量程为0~6 V,滑动变阻器R的

规格为“30 Ω 1 A”,灯泡L标有“6 V 3 W”字样.闭合开关S,滑动变阻器的滑片P移动时,要求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,在满足以上条件的情况下,电流表的量程应选__0~0.6__A__(填“0~0.6 A”或“0~3 A”)最恰当,滑动变阻器接入电路中的最小阻值应为__6__Ω;电路中电流的最小值应为__0.25__A.

3.(2018·自贡)如图所示的电路中,电源电压为6 V并保持不变,电压表的量程为0~3 V,电流表的量程为0~0.6 A,滑动变阻器的规格为“20 Ω 1 A”,灯泡标有“5 V 2.5 W”字样.闭合开关,将滑动变阻器的滑片移到最左端的位置,这时通过灯泡的电流为多少?若要求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电压,则该电路能消耗的最大功率为多少?(不考虑灯丝电阻的变化)

解:滑动变阻器的滑片移到最左端,其阻值最大,即R=20 Ω,且R与L串联

又∵小灯泡的电阻为R L=U2

L

P

L

(5 V)2

2.5 W

=10 Ω

∴通过小灯泡的电流I L=

U

R+R

L

6 V

20 Ω+10 Ω

=0.2 A

又由P=UI知,欲使电路消耗的总功率最大,电流应该尽量大,当小灯泡两端电压达到电压表量程,即U L′=3 V时,电路中电流最大,功率最大.则

I

最大=

U

L

R

L

3 V

10 Ω

=0.3 A

P

=UI最大=6 V×0.3 A=1.8 W

4.(2018·成都)如图所示,电源电压保持不变,灯泡上标有“12 V 6 W”字样,定值电阻R1=120 Ω,滑动变阻器R2上标有“50 Ω 1 A”字样,电压表的量程选用“0~3 V”.断开S2,闭

合S和S

1

滑片P移到B端,灯泡刚好正常发光.求:

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