沪科版初中毕业九年级中考物理 广西中考物理特色题型加练 题型五 极值、范围类动态电路计算

U2 （6 V）2 则 R1 的阻值为 R1＝Pmax＝ 3 W ＝12 Ω； 当 P 在 b 端，只闭合 S、S2时，R1 与 R2′串联接入电路中，根据 P＝I2R 和 串联电路电流特点可知，R1与 R2′的电功率之比为 PP12＝II2R2R2′1 ＝RR2′1 ＝15，
R2′的阻值为 R2′＝5R1＝5×12 Ω＝60 Ω，
流过 R1 的电流：IR1＝IL＝RULL＝140
V Ω＝0.4
A，
R1 工作 5 min 消耗的电能：
W＝UR1IR1t＝2 V×0.4 A×5×60 s＝240 J；
(3)闭合 S2、断开 S1，滑动变阻器 R 与小灯泡 L 串联， 小灯泡的额定电流：IL 额＝UPLL额额＝14.6VW＝0.4 A， 滑动变阻器允许通过的最大电流为 1 A，电流表允许通过的最大电流为 0.6 A，小灯泡允许通过的最大电流为 0.4 A，故电路允许通过的最大电 流：I 最大＝0.4 A， 小灯泡的最大功率：P 最大＝PL 额＝1.6 W， 当滑动变阻器接入电路的阻值最大时，串联电路的总电阻：R 总＝R＋RL＝ 20 Ω＋10 Ω＝30 Ω，
1U 的电流，由串联电路特点和欧姆定律可得总电阻：R 总＝R1＋2Rx＝I，即 10 Ω＋12Rx＝06.2VA，解得：Rx＝40 Ω；
(3)因为 RL＜R1，所以当闭合 S、S2，断开 S1，并且滑片在 b 端时，R1 与 Rx U2
的最大阻值串联时，电路的总电阻最大，由 P＝R，电路总功率最小，电
(2)求滑动变阻器 Rx 的最大阻值． (3)通过对 S、S1、S2 的控制和调节滑动变阻器，可使电路所消耗的总功率 最小，求出电路总功率的最小值．
解：(1)由
U2 P＝ R 可得，灯泡
L
的电阻阻值：RL＝PU额额2 ＝（76.2V）W 2＝5
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Ω；
(2)由电路图知，当 S、S1闭合，且滑片 P 在 a 端时，电路为 L 的简单电 路，灯正常发光， 所以电源电压：U＝U 额＝6 V； 当 S、S2闭合，R1与 Rx串联，P 在滑动变阻器中点处时，电流表测电路中
解：(1)L1 正常发光的电阻： U 6V
R1＝I1＝1.2 A＝5 Ω；
(2)闭合开关 S，断开 S1、S2，L1、L2 和滑动变阻器串联，此时电压表测两 灯串联的总电压，若不损害电路，由于 L2 额<L1 额，故只能使 L2 正常发光， 由图乙可知，灯泡 L2正常发光时，串联电路电流 I＝0.8 A； 此时两灯泡电压分别为 U1＝2 V，U2＝6 V； 电压表示数：U 表＝U1＋U2＝2 V＋6 V＝8 V；
U 6V 此时通过小灯泡的最小电流：I 最小＝R总＝30 Ω＝0.2 A， 小灯泡的最小功率： P 最小＝I2最小RL＝(0.2 A)2×10 Ω＝0.4 W， 小灯泡电功率的变化范围：0.4～1.6 W.
2．(2022·攀枝花)如图所示的电路中，电源电压保持恒定，定值电阻 R0 ＝15 Ω，滑动变阻器 R 最大阻值为 10 Ω.闭合开关 S1和 S2，当滑动变阻 器接入电路中的阻值为零时，电流表 A1、A2 的示数分别为 1.0 A、0.4 A．求： (1)电阻 Rx 的阻值； (2)闭合 S1，断开 S2，调节滑动变阻器，求电路消耗功率的范围．
(4)滑动变阻器允许通过的最大电流为 1 A，由图乙可知 L1的额定电流是 1.2 A，大于滑动变阻器允许通过的最大电流为 1 A，所以 L1不能正常发 光，只能让 L2 正常发光； 此情况对于两种电路． 电路 1：闭合开关 S，断开 S1、S2，L1、L2 和滑动变阻器串联，若不损害电 路，只能 L2正常发光，由图乙可知串联电路电流 I＝0.8 A； 此时两灯泡电压分别为 U1＝2 V，U2＝6 V；
U2 （6 V）2 P＝Rx＝ 10 Ω ＝3.6 W，
串联电路总电阻等于各部分电阻之和，滑动变阻器接入电路最大阻值时，
电路总电阻最大，根据欧姆定律可得，此时通过电路的电流最小，根据 P
＝UI 可知，此时电路的电功率最小，最小电功率为
U2 P′＝R＋Rx＝10
（6 V）2 Ω＋10
Ω＝1.8
W，
所以电路消耗的电功率的范围为 1.8～3.6 W.
3．(2022·柳州模拟)如图，电源电压一定，已知灯泡 L 标有“6 V 7.2 W”字样(灯泡电阻不受温度影响)，R1＝10 Ω.当 S、S1 闭合，且滑片 P 在 a 端时，灯泡正常发光；当 S、S2闭合，且 P 在滑动变阻器中点处时， 电流表示数为 0.2 A.
(1)求灯泡 L 的电阻阻值．
U2 解：(1)由 P＝R得， 灯泡电阻： RL＝UPLL额额2＝（14.6V）W 2 ＝10 Ω；
(2)闭合 S1，断开 S2时，由图可知 L 与 R1 串联，电压表测量的是小灯泡两
端的电压：UL＝4 V，
根据串联电路的电压特点，电阻 R1 两端的电压：
UR1＝U－UL＝6 V－4 V＝2 V，
当电路消耗的功率最小时，总电阻最大，分析电路可知，当 L 与 R2串联
且 R2处于最大值时，电路消耗电功率最小，电路消耗最小电功率为
U2
U2
（6 V）2
Pmin＝R总′＝RL＋R2′＝30 Ω＋60 Ω＝0.4 W.
5．(2022·绥化)如图甲所示的电路，电源电压可调，R 为标有“1 A”字 样的滑动变阻器，a、c 为其两个端点，电流表量程为 0～3 A，电压表量 程为 0～15 V，L1、L2 是额定电压均为 6 V 的小灯泡，其电流与电压的关 系如图乙所示．求：
U 6V 根据欧姆定律可得，电阻 Rx的阻值：Rx＝Ix＝0.6 A＝10 Ω；
(2)闭合 S1，断开 S2，滑动变阻器和定值电阻 Rx串联接入电路，当滑动变 阻器接入电路的电阻为 0 时，电路为定值电阻的简单电路，根据欧姆定 律可知，此时通过电路的电流最大，根据 P＝UI 可知，此时电路的电功 率最大，最大电功率为
路总功率的最小值：
P
U2 最小＝R1＋Rx＝10
（6 V）2 Ω＋40
Ω＝0.72
W.
4．(2022·钦州一模)如图甲所示电路，电源电压保持不变，灯 L 标有“6 V 1.2 W”的字样，且阻值不变．当只闭合开关 S、S1，滑动变阻器的滑 片 P 置于 a 端时，灯 L 正常发光，滑片 P 置于 c 点时，电流表的示数为 0.15 A；当只闭合开关 S、S2 时，移动 R2 滑片 P 的过程中，电路总功率 P 随 R2阻值变化的关系图象如图乙所示，且滑片 P 置于 b 端时，R1与 R2的 功率之比为 1∶5.求：
(3)闭合开关 S、S2，断开 S1，L1 被短路，L2 和滑动变阻器串联，L2 正常发 光，此时串联电路电流 I＝0.8 A； 滑动变阻器两端的电压： U 滑＝U 总－U＝14 V－6 V＝8 V； 滑动变阻器接入电路的阻值：Rab＝UI滑＝08.8VA＝10 Ω； 滑动变阻器总电阻 R＝3Rab＝3×10 Ω＝30 Ω；
解：(1)闭合开关 S1和 S2，两定值电阻并联后与滑动变阻器串联接入电路， 电流表 A1测干路电流，电流表 A2 测通过 R0 的电流． 并联电路各支路两端电压相等，当滑动变阻器接入电路中的阻值为零时， 定值电阻两端的电压即电源电压．根据欧姆定律可得，电源电压： U＝I2R0＝0.4 A×15 Ω＝6 V， 根据并联电路的电流特点可知，通过 Rx 的电流： Ix＝I－I2＝1.0 A－0.4 A＝0.6 A，
此电路的总功率范围 16 ～25.6 W； 电路 2：闭合开关 S、S2，断开 S1，L1 被短路，L2 和滑动变阻器串联，L2 正常发光，此时串联电路电流 I＝0.8 A； 此电路的最小功率：P 小＝I2(R′1＋R2) ＝(0.8 A)2×(7.5 Ω＋15 Ω)＝14.4 W； 此电路的最大功率：P 大＝I2(R′1＋R) ＝(0.8 A)2×(7.5 Ω＋30 Ω)＝24 W； 此电路的总功率范围 14.4～24 W.
(1)灯 L 正常发光时的电流； (2)当只闭合开关 S、S1，滑片 P 置于 c 点时，R2 在 10 s 内放出的热量； (3)电路工作时消耗的最小功率．
解：(1)由 P＝UI 可知，灯 L 正常发光的电流： P 1.2 W
IL＝U＝ 6 V ＝0.2 A；
(2)当 P 在 a 端，只闭合 S、S1时，只有灯 L 接入电路中，灯 L 正常发光， 电源电压为 U＝U 额＝6 V； 由 I＝UR可知，灯 L 的电阻：RL＝IULL＝06.2VA＝30 Ω； 当 P 在 c 端，只闭合 S、S1时，灯 L 与 R2 串联接入电路中，电路中的电流 为 I′＝I1＝I2＝0.15 A；
U 6V 则电路总电阻：R 总＝I′＝0.15 A＝40 Ω； 则 R2 接入电路的电阻：R2＝R 总－RL＝40 Ω－30 Ω＝10 Ω； R2通电 10 s 放出的热量 Q＝I′2R2t＝(0.15 A)2×10 Ω×10 s＝2.25 J；
U2 (3)当只闭合 S、S2 时，R1与 R2 串联接入电路中，由 P＝ R 可知，电路消耗 的功率最大时，总电阻最小，即当滑动变阻器接入电路的阻值为 0 时， 只有 R1 接入电路，此时电路总功率最大，由图乙可知，此时 Pmax＝3 W，
题型五 极值、范围类动 态电路计算
1.(2022·贺州模拟)在如图所示的电路中，电源电压 U＝6 V，小灯泡 L 标有“4 V 1.6 W”的字样(电源电压和小灯泡的阻值均保持不变)，R1 为定值电阻，滑动变阻器标有“20 Ω 1 A”的字样，电流表 A 的量程 为 0～0.6 A．求：
(1)小灯泡 L 的电阻 RL； (2)当开关 S1 闭合、S2 断开时，电压表的示数为 4 V，R1工作 5 min 消耗 的电能； (3)当开关 S1 断开、S2 闭合时，在电路安全的情况下，小灯泡电功率的变 化范围．
此时 L1 的电阻：R′1＝UI1＝02.8VA＝2.5 Ω； L2 的电阻：R′2＝UI2＝06.8VA＝7.5 Ω； 电路的最小功率：P 小＝I2(R′1＋R′2＋R2) ＝(0.8 A)2×(2.5 Ω＋7.5 Ω＋15 Ω)＝16 W； 电路的最大功率：P 大＝I2(R′1＋R′2＋R) ＝(0.8 A)2×(2.5 Ω＋7.5 Ω＋30 Ω)＝25.6 W；
(1)L1 正常发光时的电阻； (2)闭合开关 S，断开 S1、S2，在不损坏电路的情况下，使其中一盏灯正 常发光，电压表示数是多少？ (3)闭合开关 S、S2，断开 S1，将电源电压调至 14 V，当滑动变阻器滑片 P 在 b 点时，小灯泡正常发光，此时 Rab∶Rbc＝1∶2，则滑动变阻器的最 大阻值是多少欧姆？ (4)若不限制电路中各开关的状态，滑动变阻器滑片 P 的移动范围为中点 位置至最大阻值处；现移动滑片 P 的同时调节电源电压，使电路中有小 灯泡正常发光，其它各元件均安全，每种电路对应的总功率变化范围．