2021年中考物理复习考点对对练 电路安全问题(涉及分类讨论)

电路安全问题(涉及分类讨论)练习一基础分点练一、选择题1. (2020泰州)如图甲所示电路，电源电压恒为6 V，滑动变阻器R的规格为“25 Ω 1 A”，电流表量程选择“0～0.6 A”，电压表量程选择“0～3 V”，小灯泡上标有“4.5 V0.3 A”字样，其I－U图像如图乙所示．闭合开关S，为保证电路安全，在移动滑片P的过程中，下列选项正确的是()第1题图A. 电路的最大功率是3.6 WB. 小灯泡的最小功率是0.75 WC. 电流表的最小示数是0.15 AD. 电流表的最大示数是0.4 A2.如图甲所示，电源电压不变，R1为定值电阻，滑动变阻器R2的最大阻值为30 Ω，电流表的量程为0～3 A，电压表的量程为0～15 V．电压表的示数与滑动变阻器R2的关系如图乙所示．开关S闭合后，为了保证电路安全，则下列结果正确的是()第2题图A. R2的阻值变化范围是4 Ω～30 ΩB. 电流表的示数变化范围是0.4 A～1.2 AC. R1上消耗的功率范围是1.6 W～14.4 WD. 电路消耗的功率范围是14.4 W～36 W二、填空及简答题3. (2020威海)如图所示电路，电源电压不变，灯泡L规格为“6 V 1.2 W”，滑动变阻器R2规格为“30 Ω1 A”，电流表量程为“0～0.6 A”，电压表量程为“0～3 V”．闭合开关S1、S2，滑片P 滑至a端，电流表示数0.5 A，灯泡正常发光，则定值电阻R1为________Ω，闭合开关S1，保证电路安全，分析各种可能情况，整个电路的最小功率为________W．(不考虑温度对灯丝电阻的影响)第3题图4. (2020兰州改编)如图所示的电路，电源电压恒为18 V，电流表的量程为0～0.6 A, 电压表的量程为0～15 V, 小灯泡L上标有“6 V 3 W”的字样，滑动变阻器的规格为“100 Ω1 A”．小灯泡正常发光时的电阻为________；闭合开关S后，在确保两个电表的示数均不超过所选量程，灯泡L两端电压不超过额定电压( 灯丝电阻不变) 的前提下，滑动变阻器允许调节的阻值范围________，电路消耗总功率的变化范围________．第4题图三、计算应用题5. (2020云南省卷)如图所示，电源电压6 V恒定不变，R1阻值为15 Ω，电流表量程为0～0.6 A.(1)开关S、S1都闭合，滑片P不能移到a端的原因是会造成电路________(选填“通路”、“短路”或“断路” )；(2)开关S闭合，S1断开时，求电流表示数；(3)开关S、S1都闭合时，为了电流表不超量程，求变阻器R2连入电路的最小阻值．第5题图6.(2020石家庄40中一模)如图所示的电路中，电源电压为18 V且保持不变，R1的阻值为10 Ω，滑动变阻器R2上标有“40 Ω 2 A”字样．电流表量程“0～0.6 A”，电压表量程“0～15 V”，闭合开关S后，电流表示数为0.4 A.(1)求此时R1两端的电压U1以及R1的功率．(2)此时滑动变阻器接入电路的阻值是多少．(3)若用定值电阻R0替换电阻R1，保证电路安全，在移动滑片P的过程中，电流表示数能达到满偏的三分之二，求电阻R0的阻值范围．第6题图满分综合练1. (分类讨论)(2020上海静安区二模)在图甲所示的电路中，电源电压为12 V，电阻R1的阻值为40 Ω.(1)闭合开关S，求电流表的示数I.(2)电路中有A、B、C三点，现将电阻R2并联接入其中的某两点，当开关S断开时，观察到电流表的指针如图乙所示．根据相关信息，请写出电阻R2的接入点，并计算电阻R2的阻值．第1题图2. (2020唐山路北二模)(分类讨论)如图所示的电路中，电源电压为16 V且保持不变，灯泡L上标有“6 V 2.4 W”字样，R1的阻值为20 Ω，滑动变阻器R2上标有“50 Ω 1 A”字样，电流表有0～0.6 A和0～3 A两个量程，电压表有0～3 V和0～15 V两个量程．(1)只闭合开关S、S1，调节滑动变阻器的滑片使灯泡L正常发光，求此时滑动变阻器连入电路的阻值．(2)只闭合开关S、S2，调节滑动变阻器的滑片，在保证电路安全的条件下，R1的最大功率为多少？(3)只闭合开关S、S2时，用定值电阻R0来替换电阻R1，并选择合适的电表量程，要求在保证电路安全的前提下，调节滑动变阻器的滑片P，可使所有电表的示数都能达到各自的最大值．求符合上述条件的所有可能的定值电阻R0的值．第2题图练习二基础分点练1. (2019南京)如图所示电路中，电源电压恒为4.5 V，定值电阻R0的阻值为10 Ω，滑动变阻器的最大阻值为30 Ω，电阻箱R x最大阻值为999.9 Ω，电流表量程为0～0.6 A，电压表量程为0～3 V．闭合开关S，下列说法中正确的是()第1题图A. S1、S2均向左闭合，R x允许接入电路的最大阻值为20 ΩB. S1、S2均向右闭合，电路允许消耗的最大功率为2.7 WC. S1向左、S2向右闭合，R x允许接入电路的最大阻值为60 ΩD. S1向右、S2向左闭合，只调R x使电流表示数减半后其阻值一定大于原来的2倍2.(2020德阳)在如图所示的电路中，电源电压恒为4.5 V，灯L标有“3 V0.9 W”字样(灯泡阻值不变)，滑动变阻器R上标有“50 Ω 1 A”的字样，电压表量程为0～3 V，电流表量程为0～0.6 A，则灯L正常发光时的电阻为________Ω.为了保证电路中各元件安全工作，电路中允许通过的最大电流为________A，滑动变阻器允许接入电路的阻值范围是________Ω.第2题图3. (2020长沙)实验小组设计了如图所示的电路．已知电源电压不变，灯泡L标有“2.5 V0.3 A”字样，其阻值会随温度变化．将滑动变阻器R2的滑片置于最右端，只闭合开关S1时，电压表的示数为3 V，R1的功率为P1；只闭合开关S1，移动滑片至最左端时，电流表的示数为0.3 A，R1的功率为P2；闭合开关S1和S2，移动滑片至某一位置时，电压表和电流表的示数分别为3 V和0.2 A. 已知P1∶P2＝1∶4.第3题图(1)灯泡L的额定功率为________W；(2)滑动变阻器的最大阻值为________Ω；(3)在有电流通过灯泡L的情况下，灯泡L的最小功率与最大功率之比为________．4. (2020梧州)如图所示，电源电压为6 V，电流表的量程为0～0.6 A，电压表的量程为0～15 V，R1为12 Ω，滑动变阻器R2的规格为“200 Ω 1 A”．问：(1)闭合开关S1，断开开关S2、S3，电流表示数为多少？(2)闭合开关S1、S2和S3，在电路安全情况下，滑动变阻器R2连入电路的最小电阻阻值为多少？(3)若把电压为6 V的电源换成电压值更大的电源后，闭合开关S3，断开开关S1、S2，调节滑动变阻器R2，发现电流表的示数从0.1 A变为0.4 A，电压表示数改变了9 V，则定值电阻R3的电功率改变了多少？第4题图5. (2020凉山州)如图甲所示的电路，电源电压保持不变，小灯泡L标有“3 V0.75 W”字样，滑动变阻器R1的最大电阻值为20 Ω，定值电阻R2＝20 Ω，电流表的量程为0～0.6 A，电压表的量程为0～3 V．求：第5题图(1)小灯泡正常发光时的电阻是多少？(2)只闭合开关S和S2，将变阻器R1的滑片P移到中点时，电流表示数为0.15 A，则电源电压是多少？(3)只闭合开关S、S1和S3，移动变阻器的滑片P，小灯泡L的I－U关系如图乙所示．在保证各电路元件安全的情况下，滑动变阻器R1允许接入电路的阻值变化范围是多少？满分综合练1. (分类讨论)(2020河北九地市联考二模)如图甲所示，电源电压不变，小灯泡L的额定电压为6 V，滑动变阻器R1的规格为“30 Ω 1 A”．闭合开关，当滑片P置于中点时，灯泡正常发光．电流表指针指在满偏的三分之二，电流表盘如图乙所示．(1)求灯泡的额定功率；(2)电源电压；(3)用定值电阻R2替代小灯泡，再将另一电压表接入电路，其他部分电路连接不变．闭合开关，当滑片P置于某一位置时，三个电表指针偏转的角度相同，且表示数大于表的示数．求R2可能的阻值．第1题图2. (分类讨论)(2020河北预测卷)如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，闭合开关S后，滑片P从a端移动到b端，通过滑动变阻器的电流I与其两端的电压U的变化关系如图乙所示．(1)求定值电阻R1的阻值和电源电压．(2)现有规格为“40 Ω 1 Α”和“20 Ω 2 Α”字样的两个滑动变阻器，请从中选择一个替换R2，并将一个电压表并联在R1或滑动变阻器两端，要求：在保证电路安全的情况下，移动滑片P的过程中使电流表示数的变化量ΔI最大，请你通过计算求出电流表示数的最大变化量ΔI最大，并写出此时选择的变阻器的规格和电压表接入的位置．第2题图电路安全问题(涉及分类讨论)练习一基础分点练 1. B 2. D 3. 20 0.94. 12 Ω 24 Ω～60 Ω 4.5 W ～9 W5. 解：(1)短路(2)开关S 闭合，S 1断开时，电路为R 1的简单电路，电流表测电路电流电流表的示数I 1＝U R 1＝6 V15 Ω＝0.4 A(3)开关S 、S 1都闭合时，R 1、R 2并联，电流表测干路电流，电流表的最大示数为0.6 A所以通过变阻器R 2的最大电流为I 2＝I －I 1＝0.6 A －0.4 A ＝0.2 A 变阻器R 2连入电路的最小阻值R 2＝U I 2＝6 V0.2 A ＝30 Ω6. 解：(1)由图可知，R 1与滑动变阻器R 2串联，电压表测R 1两端的电压．当电流表示数为0.4 A 时，R 1两端的电压 U 1＝IR 1＝0.4 A ×10 Ω＝4 VR 1消耗的功率P 1＝U 1I ＝4 V ×0.4 A ＝1.6 W (2)当电流表示数为0.4 A 时，R 2分得的电压U 2＝U －U 1＝18 V －4 V ＝14 V 此时滑动变阻器接入电路的电阻 R 2＝U 2I ＝14 V0.4 A ＝35 Ω(3)电流表量程0～0.6 A ，电流表达到满偏的三分之二，所以电流表示数I ＝0.4 A ，所以电路中的总电阻 R 总＝U I ＝18 V0.4 A ＝45 Ω当电压表达到最大15 V 时，R 0阻值最大，最大阻值 R 0max ＝U max I ＝15 V0.4 A ＝37.5 Ω当滑动变阻器接入电阻最大40 Ω时，R 0接入电阻最小，最小电阻R 0min ＝R 总－R 2max ＝45 Ω－40 Ω＝5 Ω 故R 0的范围是5 Ω≤R 0≤37.5 Ω 满分综合练1. 解：(1)闭合开关S 时，电路为R 1的简单电路，电流表测电路中的电流，则电流表的示数I ＝U R ＝12 V40 Ω＝0.3 A(2)由图乙可知，电流表的示数可能为0.2 A ，也可能为1 A若R 2接在A 、B 两点时，当开关S 断开时，会造成电路断路，电流表无示数，所以此种情况不可能若R 2接在B 、C 两点时，当开关S 断开时，R 1与R 2串联，电流表测电路中的电流，此时电路中的电流小于0.3 A ，取0.2 A ，此时电路的总电阻R 总＝U I ′＝12 V0.2 A ＝60 Ω由串联电路中总电阻等于各分电阻之和可得，电阻R 2的阻值R 2＝R 总－R 1＝60 Ω－40 Ω＝20 Ω若R 2接在A 、C 两点时，当开关S 断开时，电路为R 2的简单电路，电流表测通过R 2的电流，则R 2的阻值：R 2＝U I 2＝12 V0.2 A ＝60 Ω或R 2＝U I 2＝12 V1 A ＝12 Ω 综上所述，电阻R 2的接入点为A 、C 或B 、C ；电阻R 2的接入点为A 、C 时，电阻R 2的阻值可能为60 Ω、也可能为12 Ω；电阻R 2的接入点为B 、C 时，电阻R 2的阻值为20 Ω2. 解：(1)只闭合开关S 、S 1时，L 与R 2串联L 正常发光，L 两端的电压为6 V ，功率为2.4 W ，此时电路中电流I ＝P L U L ＝2.4 W6 V ＝0.4 A滑动变阻器两端的电压 U 2＝U －U L ＝16 V －6 V ＝10 V 滑动变阻器连入电路的电阻 R 2＝U 2I ＝10 V0.4 A ＝25 Ω(2)只闭合S 、S 2时，R 1与R 2串联，滑动变阻器允许通过的最大电流为1 A则U 1＝I 1R 1＝1 A ×20 Ω＝20 V>15 V所以电压表示数等于15 V 时，R 1功率最大，R 1的最大功率P 1＝U 21R 1＝（15 V ）220 Ω＝11.25 W (3)闭合S 、S 2，用R 0替换R 1，此时R 0与R 2串联由图可知，电压表和电流表同时达到最大值因为滑动变阻器允许通过的最大电流为1 A ，所以电流表的量程应选择0～0.6 A当电压表选0～15 V 量程时，R 0的电阻R 0＝U 0I 0＝15 V 0.6 A ＝25 Ω 当电压表选0～3 V 量程时，R 0的电阻R 0′＝U 0′I 0＝3 V 0.6 A ＝5 Ω 所以符合条件的R 0的阻值为25 Ω或5 Ω练习二基础分点练1. D2. 10 0.3 5～203. (1)0.75 (2)20 (3)1∶204. 电路图分析 不同开关开闭时的等效电路图：S 1闭合，S 2、S 3断开时闭合S1、S2、S3时闭合S3，断开S1、S2时解：(1)S1闭合，S2、S3断开时，只有电阻R1接入电路，电流表的示数为I1＝UR1＝6 V12 Ω＝0.5 A(2)闭合S1、S2、S3时，R3被短路，R1、R2并联，电压表选的是0～15 V的量程，电压表安全；电流表选的是0～0.6 A的量程，滑动变阻器的规格为“200 Ω 1 A”，所以干路中的最大电流为0.6 A，通过滑动变阻器的最大电流为I大＝I－I1＝0.6 A－0.5 A＝0.1 A，滑动变阻器的最小阻值为R2＝UI大＝6 V0.1 A＝60 Ω(3)闭合S3，断开S1、S2时，R3、R2串联，当电路中的电流为0.1 A 时，电压表的读数为U1＝U－0.1 A×R3当电路中的电流为0.4 A时，电压表的读数为U2＝U－0.4 A×R3根据题意ΔU＝U1－U2＝U－0.1 A×R3－U＋0.4 A×R3＝0.3 A×R3＝9 V解得：R3＝30 Ω定值电阻R3的功率变化量为ΔP＝I22R3－I21R3＝(0.4 A)2×30 Ω－(0.1A)2×30 Ω＝4.5 W5.解：(1)由P＝UI得，小灯泡L正常发光时的电阻是R L＝U2LP L＝（3 V）20.75 W＝12 Ω(2)只闭合开关S 和S 2，将滑动变阻器R 1的滑片P 移到中点时，滑动变阻器R 1的一半阻值和定值电阻R 2串联，电流表测量电路中的电流，电源电压U ＝U 1＋U 2＝12IR 1＋IR 2＝12×0.15 A ×20 Ω＋0.15 A ×20 Ω＝4.5 V(3)只闭合开关S 、S 1和S 3，小灯泡L 与滑动变阻器R 1串联，电压表测量小灯泡L 两端的电压，电流表测量电路中的电流，由题图乙可知，当小灯泡两端的电压等于3 V 时，小灯泡正常发光，此时的电流是0.25 A ，即电路中的最大电流是0.25 A ，此时滑动变阻器R 1接入电路的阻值最小，为R 1小＝U 1′I 大＝U －U L I 大＝4.5 V －3 V 0.25 A ＝6 Ω 将滑动变阻器的滑片移动到阻值最大处时各元件都能安全工作，所以滑动变阻器R 1接入电路的最大阻值是20 Ω.故滑动变阻器R 1允许接入电路的阻值变化范围是6 Ω～20 Ω满分综合练1. 解：(1)由题图可知，L 与R 2串联滑片P 置于中点时，R 1＝15 Ω，电流表指针指在满偏的23处，因为允许通过R 1的最大电流为1 A ，则电流表示数不可能是2 A ，应为I ＝0.4 A则灯泡的额定功率P ＝U 额I ＝6 V ×0.4 A ＝2.4 W(2)电源电压U ＝U 额＋IR 1＝6 V ＋0.4 A ×15 Ω＝12 V(3)用定值电阻R 2代替小灯泡，再将另一个电压表接入电路，其他部分电路连接不变，则电压表要么和R 2并联，要么和电源并联；两表指针偏转角度相同，且示数大于示数，则可知选用0～3 V 量程，选用0～15 V 量程 当和R 2并联时，两电压表偏转角度相同，则U 2＝5U 1又U 1＋U 2＝12 V ，所以U 1＝2 V ，U 2＝10 V因为三表示数偏转角度相同，所以I ′＝0.4 A此时，R 2的阻值为R 2＝U 2I ′＝10 V 0.4 A ＝25 Ω 当和电源并联时，示数为电源电压U ＝12 V ，示数为R 1两端电压U 1′＝2.4 V三电表指针偏转角度相同，则电流表示数为0.48 A此时R 2的阻值为R 2′＝12 V －2.4 V 0.48 A ＝20 Ω综上可知，R 2可能的阻值为25 Ω和20 Ω2. 解：(1)由图乙可知，滑片P 在a 端时，电路中电流为1.8 A ，则电源电压为U ＝1.8 A ×R 1①滑片P 在b 端时，电路中电流为0.6 A ，滑动变阻器两端电压为12 V ，则电源电压为U ＝12 V ＋0.6 A ×R 1②由①②解得：R 1＝10 Ω，U ＝18 V(2)选择一个滑动变阻器替换R 2后，电路的连接方式不变，又因为两个滑动变阻器允许通过的最大电流分别为1 A 和2 A ，所以应选择“20 Ω 2 Α”的滑动变阻器可能使电流表的示数变化量最大①选“20 Ω 2 Α”的滑动变阻器替换R 2，并将电压表并联在R 1两端当R 1两端的电压为15 V 时，电路中电流最大，I 大＝U 1 R 1＝15 V 10 Ω＝1.5 A当R 2＝20 Ω时，电路中的电流最小，I 小＝U R 1＋ R 2＝18 V 10 Ω＋20 Ω＝0.6 A所以此时电流表示数的变化量最大为ΔI 最大＝1.5 A －0.6 A ＝0.9 A②选“20 Ω 2 Α”的滑动变阻器替换R 2，并将电压表并联在滑动变阻器两端当滑动变阻器连入电路的阻值为0 Ω时，电路中电流最大，I 大＝U R 1＝18 V 10 Ω＝1.8 A当滑动变阻器连入电路的阻值为20 Ω时，电路中的电流最小，I 小＝U R 1＋ R 2＝18 V 10 Ω＋20 Ω＝0.6 A 此时滑动变阻器两端电压为U 变＝I 小R 2＝0.6 A ×20 Ω＝12 V<15 V ，符合实际所以此时电流表示数的变化量最大为ΔI 最大＝1.8 A －0.6 A ＝1.2 A因为此时的ΔI 大于滑动变阻器“ 40 Ω 1 Α”允许通过的最大电流1 A ，所以此时的ΔI 最大综上，应选“20 Ω 2 Α”的滑动变阻器替换R 2，并将电压表0～15 V 量程并联在滑动变阻器两端时，电流表示数的变化量最大，ΔI最大为1.2 A。