2024年物理中考复习专题考点五 第21讲 动态电路的分析与计算 课件 (共54张PPT)

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2024年物理中考复习专题考点五 第21讲 动态电路的分析与计算 课件 (共54张PPT)

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(共54张PPT)
考点五 电磁学
第21讲 动态电路的分析与计算
2024年中考复习专题
重点突破
1
真题试做
2
目录
重难突破
1
重难点
动态电路的定性分析
类型1 滑片移动类
类型2 开关通断类
类型3 敏电阻类
重难点
重难点
动态电路的定性分析
滑片移动引起的动态电路分析:
(1)滑片移动引起的串联电路分析思路: (2)滑片移动引起的并联电路分析思路:
方法指导
类型1 滑片移动类
例1 如图所示的电路,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,当滑动变阻器的滑片P从a端向b端滑动时( )
A.电流表A示数变小,电压表V1示数变小
B.电压表V2示数与电流表A示数的比值变大
C.电压表V1示数与电流表A示数的比值变小
D.电流表A示数变大,电压表V1示数变大
D
例3
例4
例2
例1
例2 在如图所示的电路中,电源电压保持不变,忽略小灯泡电阻受温度的影响。闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P 由中点向右移动时,下列判断中正确的是( )
A.电流表和电压表的示数都变大,电路总功率变大
B.电流表和电压表的示数都变小,电路总功率变小
C.小灯泡亮度不变,电压表示数不变,滑动变阻器功率变小
D.电流表示数变小,电压表示数不变,小灯泡功率变小
C
例3
例4
例2
例1
例3 (实物电路)如图所示的电路中,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,向右移动滑片P 的过程中( )
A.电路总电阻变小,电流表A2示数变小
B.电路总电阻变小,电流表A2示数变大
C.电流表A1示数变小,电压表V示数不变
D.电流表A1示数不变,电压表V示数变小
C
例3
例4
例2
例1
例4 (类滑动变阻器)某牧场设计了一款补水提示器,其工作原理如图所示,水量增多时滑片下移。下列说法正确的是( )
A.若电表是电压表,水量增多时电压表示数变大
B.若电表是电流表,水量增多时电流表示数变小
C.若电表是电流表,与电压表相比,电路更节能
D.若电表是电压表,增大R0可提高电压表灵敏度
A
例3
例4
例2
例1
类型2 开关通断类
开关通断引起的动态电路分析解题步骤:
第一步:不同开关状态下的电路识别。
开关状态1时简化电路→电路连接,电表测量对象
开关状态2时简化电路→电路连接,电表测量对象
第二步:用不变量(电源电压、定值电阻阻值)表示变化量,列相关物理量表达式。
第三步:判断物理量的变化。
方法指导
例5 (一题练透思路)如图所示的电路中,若闭合开关S1、S2,小灯泡均能正常发光,电流表和电压表均有示数,请回答下列问题。(注:物理量表达式用电源电压
U、小灯泡电阻、表示)
(1)只闭合S1时,请在右侧虚线框内画出等效电路图。此时电压表示数U1= ;电流表测量 的电流,电
流表示数I1= 。
例6
例7
例5
0 V
L1
(2)闭合S1、S2时,请在虚线框中画出等效电路图。
此时电压表测 两端的电压,示数U2= ;电流表
测量 的电流,电流表示数I2 = 。
(3)若先闭合S1,再闭合S2,电压表示数 ,电流
表示数 ,L1亮度 。
(4)若先闭合S1、S2,再断开S2,电路消耗的总功率 。
例6
例7
例5
L2
U
L1
变大
不变
不变
变小
例6 如图所示,先闭合开关S,再闭合开关S1,则关于电流表和电压表示数变化情况,下列判断正确的是( )
A.电压表示数变大,电流表示数变小
B.电压表示数变小,电流表示数变大
C.电压表和电流表示数都变大
D.电压表和电流表示数都变小
D
例6
例7
例5
例7 (三开关电路)如图所示的电路中,只闭合开关S时,电流表的示数为I1,R1两端的电压为U1;当断开开关S,闭合开关S1、S2时,电流表的示数为I2,R1两端的电压为U2。则I1 I2、U1 U2。(均选填“>”“<”或“=”)
<
例6
例7
例5
<
类型3 敏电阻类
敏电阻阻值引起的动态电路分析关键在于根据外界环境(如压力、温度、光照强度、气体浓度、磁感应强度等)的变化判断出敏电阻(如力敏电阻、热敏电阻、光敏电阻、气敏电阻、磁敏电阻等)的阻值变化情况,分析步骤如下:
方法指导
先从原电
路中抽象
出变阻器
外界因素
引起阻值
的变化
电表示
数变化
电表代表
实际物理
量的变化
例8 某科技小组为快递公司设计的分拣计数装置简化电路如图所示。R2为定值电阻,R1为光敏电阻,当有光照射光敏电阻时其阻值变小。激光被遮挡一次,计数器会自动计数一次(计数器可视为电压表)。闭合开关,激光被遮挡瞬间,下列说法正确的是( )
A.电阻R1的阻值变小
B.通过R2的电流变大
C.电阻R1两端的电压变大
D.电阻R2两端的电压变大
C
例8
例9
例9 如图甲所示的是高铁上烟雾报警器的简化原理图,其中电源电压保持不变,R0为定值电阻,R 为光敏电阻,R 的阻值与光照强度的关系如图乙所示。当射向光敏电阻的激光被烟雾遮挡时,下列说法正确的是( )
A.光敏电阻R 的阻值变小
B.电流表的示数变大
C.电压表的示数变大
D.电路中消耗的总功率变大
例8
例9
C
(2018~2023)
真题试做
2
多开关通断引起的动态电路
命题点2
命题点1
滑动变阻器滑片移动引起的动态电路
命题点3
滑动变阻器与多开关综合类动态电路
命题点4
敏电阻类动态电路
命题点1
滑动变阻器滑片移动引起的动态电路(6年6考)
类型1 方程组类计算
电路有多个状态,且已知量为可变量(如电流、电功率等)时,以不
变量(如电源电压、定值电阻等)为未知数建立方程求解。
方法指导
1.(2021贵阳11题,3分)(多选)如图所示的电路中,电源电压保持不变,R0是定值电阻,R是最大阻值为20 Ω的滑动变阻器。闭合开关S,当滑片P 位于最右端时,电流表的示数为0.2 A;当滑片P 位于最左端时,电流表的示数为0.6 A。则下列说法正确的是( )
A.电压表示数的最大值是4 V
B.定值电阻R0的阻值是20 Ω
C.定值电阻R0消耗的最大功率是3.6 W
D.当R 接入电路的阻值为5 Ω时,它消耗的功率是1.6 W
AC
2
3
1
2.(2020贵阳17题,2分)如图所示的电路,电源电压不变,定值电阻R0与滑动变阻器R 串联。调节滑动变阻器的滑片至某一位置时,电流表的示数为0.1 A,R的功率为0.6 W;当滑片移动到另一位置时,电流表的示数变化了0.2 A,R的功率为0.9 W。则电源电压U = V。
7.5
2
3
1
3.(与P -I图象结合)如图甲所示的电路中,电源电压不变,R0为定值电阻,滑动变阻器R 消耗的电功率随电流变化的关系如图乙所示。图乙中的a、b两点分别与滑片P 在图甲中的a、b两位置相对应,则电源电压为 V。
甲 乙
补充考法
2
3
1
12
4.(2018贵阳17题,2分)如图所示的电路,电源电压不变,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P 至某位置时,电流表的示数为I1;移动滑片P 至另一位置时,电流表的示数为I2,电压表的示数为1 V。若I1∶I2=4∶3,前后两次滑动变阻器的阻值之比为 2∶3,则电源电压为 V。
4
类型2 比值类计算
5
6
4
(1)用电源电压U、电阻R、前后两次滑动变阻器阻值R1和R2,写出前
后两次电流表示数的表达式:I1= ,I2= 。
(2)利用R1∶R2=2∶3,I1∶I2=4∶3,求出R 和R2的比值。
(3)用后一次电压表示数1 V、滑动变阻器两端的电压U2以及串联电
路电流处处相等,得到关系式 = ,结合R 和R2的比值关系,求
出U2,进而求出U。
思路指引
5
6
4
5. (2019贵阳17题,2分)如图所示的电路,电源电压不变,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片至某一位置,R0消耗的功率为2.5 W;再次移动滑片至另一位置,R0消耗的功率为10 W,电压表的示数为5 V。若前后两次滑动变阻器消耗的功率相同,则电源电压U = V。
15
5
6
4
6. (与I-U 图象结合)(2023贵阳乌当区模拟)如图甲所示的电路,电源电压恒定,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片从最右端移至灯泡正常发光的位置,电流表示数与电压表示数的关系如图乙所示。滑动变阻器的滑片置于最右端时灯泡的电功率与滑动变阻器的电功率之比为PL∶PR =1∶8,则灯泡的额定电压为 V。
甲 乙
补充考法
5
6
4
7
7. (比值类)(2022贵阳16题,2分)如图所示的电路,电源电压保持不变,只闭合开关S1时,R1的功率是16 W;当开关S1、S2都闭合时,R1的功率是25 W。则先后两次电路消耗的功率之比是 。
多开关通断引起的动态电路(6年3考)
命题点2
8
9
7
4∶5
8.(2023贵阳清镇市模拟)(多选)如图甲所示的电路中,定值电阻R 的阻值为10 Ω,电源电压为 3 V。小灯泡的电流随其两端电压变化的关系图象如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.只闭合开关S1,小灯泡的电阻为15 Ω
B.只闭合开关S1,小灯泡的实际功率为0.6 W
C.再闭合开关S2,电流表的示数为0.3 A
D.再闭合开关S2,电路的总功率为1.5 W 甲 乙
补充考法
8
9
7
ABD
9.(三开关电路)(2023贵阳花溪区九年级监测考试卷)(多选)如图所示,电源电压不变,R1=2R2,小灯泡的电阻恒定不变,当只闭合S1和只闭合S2时,电阻R2两次的电功率之比为 4∶1,下列说法正确的是( )
A.当只闭合S1时,电阻R1和R2两端电压之比为2∶1
B.小灯泡电阻和电阻R1之比为5∶1
C.只闭合S3和S1、S2、S3都闭合时,电流表示数之比
为2∶5
D.只闭合S1和只闭合S3时,电路总电功率之比为5∶3
8
9
7
AD
10. (2023贵州8题,3分)(多选)如图所示电路,电源电压保持不变,灯L1、L2分别标有“6 V 0.5 A”“6 V 1 A”字样。只闭合S,滑片P 置于滑动变阻器最左端,仅有一只灯泡正常发光;滑片P置于中点,再闭合S1,电压表示数为 4 V。若灯丝电阻不变,在保证电路安全的情况下,下列说法正确的是( )
A.灯L1的阻值为12 Ω
B.两灯同时发光时L1比L2暗
C.电源电压为9 V
D.滑动变阻器的最大阻值为30 Ω
滑动变阻器与多开关综合类动态电路(6年2考)
命题点3
10
11
ACD
11.(2018贵阳28题,6分)如图所示的电路,电源电压恒为6 V,灯泡L1和L2分别标有“8 V 3.2 W”和“6 V 1.2 W”字样,不计温度对灯丝电阻的影响。求:
(1)灯泡L1的电阻。
解:由P = 可得,灯泡L1的电阻R1= = =20 Ω。
10
11
(2)若闭合所有开关,滑片P 移至a 端时,电流表的示数。
解:若闭合所有开关,滑片P 移至a 端时,滑动变阻器接入电路的阻值为零,两个灯泡并联在 6 V 的电源上,电流表测干路电流;灯泡L2正常发光,通过灯泡L2的电流I2= = =0.2 A;由欧姆定律得,通过灯泡L1的电流I1'= = =0.3 A,则电流表的示数I=I1'+I2=0.3 A+
0.2 A=0.5 A。
10
11
(3)若只闭合开关S、S1,移动滑片P 使灯泡L1消耗的功率为1.25 W,滑动
变阻器消耗的功率是多大
解:若只闭合开关S、S1,此时灯泡L1与滑动变阻器串联,灯泡L1消耗的功率为1.25 W时,由P =I 2R 得,此时电路中的电流I'= = =0.25 A;电路的总功率P总=UI'=6 V×0.25 A=1.5 W,则滑动变阻器消耗的功率P'=P总-P1'=1.5 W-1.25 W=0.25 W。
10
11
敏电阻类动态电路
命题点4
12
13
12.(2023贵阳观山湖区模拟)某科技小组设计了一种预防电梯超员的压力传感报警装置,其工作电路如图甲所示。模拟实验中获得的数据如下:电源电压保持3 V不变,报警器R0的阻值恒为5 Ω,压敏电阻Rx随所受压力F 的变化图象如图乙所示,当Rx所受压力达到10 N时,报警器R0开始发出报警信号,则( )
A.压力越大,压敏电阻Rx越大
B.当压力为5 N时,Rx两端的电压为2.5 V
C.当电路中的电流达到0.6 A时,报警器启动报警
D.装置待机时间1 h,电路消耗的电能为1.08×103 J
拓展考法
D
13.(2023贵阳模拟)采用红外线遮光方式的光电计数器,被广泛用于测量商场、旅游景点的人员数量统计,其工作原理的简化电路如图甲所示。已知电源电压为12 V,R1是光敏元件,当有人员通过时射向R1的红外线被挡住,R1的电阻变大,自动计数器计数一次,信号处理系统能记录A、B间每一时刻的电压。某一时段内A、B间的电压随时间变化的图象如图乙所示,则无人通过和有人通过时,R1消耗的电功率之比为 。
12
13
9∶5
素养综合训练
1.(2023甘肃兰州)小明设计的质量测量仪如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S后,下列说法中正确的是( )
A.不放重物时,小灯泡L的亮度最暗
B.与电流表相比,用电压表的示数表示重物
的质量,更符合人们的思维习惯
C.重物的质量越大,电流表的示数越小,电压表的示数也越小
D.重物的质量越小,电路消耗的总功率越小
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
11
12
B
2.(2023辽宁)如图所示的电路,闭合开关,将滑动变阻器的滑片从中点向左滑动。下列说法正确的是( )
A.电流表A1的示数变大
B.电压表V的示数变大
C.电流表A1与电流表A2示数的差不变
D.电压表V与电流表A2示数的比值变小
C
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
11
12
C
3.(2023黑龙江齐齐哈尔)如图所示,电源电压恒定,先只闭合开关S1,
两电表均有示数;再断开S1,同时闭合S2和S3,此过程中 ( )
A.电压表的示数变大,电流表的示数变小
B.电压表的示数变小,电流表的示数不变
C.电压表的示数与电流表的示数的乘积变大
D.电压表的示数与电流表的示数的比值不变
10
9
8
7
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5
4
3
2
1
11
12
4.(2023辽宁丹东)(多选)如图甲所示,电源电压保持不变,R1=10 Ω。闭合开关S,将滑动变阻器R2的滑片P 从b 端移动到a 端的过程中,电流表的示数随滑动变阻器R2连入电路的阻值的变化关系如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.电源电压为8 V
B.R1的最小电功率为1.6 W
C.滑动变阻器R2的最大阻值为30 Ω
D.当滑片P 位于中点时,R1与R2的电功
率之比为2∶3 甲 乙
ACD
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7
6
5
4
3
2
1
11
12
ACD
5.(2023内蒙古通辽)(多选)如图所示,电源电压不变,定值电阻R0=15 Ω,小灯泡标有“6 V 3 W”字样(灯丝电阻不变),电流表的量程为0~3 A。当只闭合开关S,滑动变阻器的滑片P从阻值最大处移动到某一位置时,滑动变阻器连入电路中的阻值减小了12 Ω,电流表的示数变化了0.1 A,此时小灯泡恰好正常发光。在保证电路安全的情况下,下列说法正确的是( )
A.滑动变阻器的最大阻值为48 Ω
B.电源电压为12 V
C.所有开关闭合后,滑动变阻器的最大功率为33.6 W
D.电路消耗的最小功率为9.6 W
10
9
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7
6
5
4
3
2
1
11
12
6.(2023山东枣庄)如图甲所示,电源电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器的滑片P从b端滑向a端的过程中,两个电压表的示数随电流表的示数变化的图象如图乙所示。
甲 乙
(1)图乙中 (选填“dc”或“ec”)表示电压表V1的示数随电流表的示数变化的图象。
(2)该电路消耗的最大总功率与最小总功率之比为 。
ec
10
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8
7
6
5
4
3
2
1
11
12
3∶1
10
7.(2023四川泸州)如图所示,已知电源电压为3 V,小灯泡
L的规格为“3 V 0.9 W”,滑动变阻器的规格为“20 Ω
1 A”,电流表的量程为0~3 A,则小灯泡正常发光时的阻
值RL= Ω。当开关S1、S2同时闭合时,改变滑动变阻器
的接入电阻,小灯泡的亮度将 (选填“变亮”“变暗”或“不变”);保持开关S1始终闭合,调节电路,使电路消耗的最大功率为P1,
最小功率为P2,则P1∶P2= 。
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5
4
3
2
1
11
12
不变
26∶3
解:开关S闭合,电阻R、R0串联,电压表测R0两端的电压。当电压表的示数U0=6 V时,通过定值电阻R0的电流I0= = =1.5 A。
8.(2023湖南益阳)如图所示,电源电压U =24 V,定值电阻R0=4 Ω,滑动变阻器的规格为“20 Ω 2 A”,电压表的量程为0~15 V。
(1)求当电压表的示数U0=6 V时,通过定值电阻R0的电流。
10
9
8
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6
5
4
3
2
1
11
12
解:当滑动变阻器接入电路的阻值最大时,电路的总电阻最大,此时
电路消耗的电功率最小,P最小= = =24 W。
(2)求电路消耗的最小电功率。
10
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5
4
3
2
1
11
12
(3)请分析说明,为保障电路安全,滑动变阻器接入电路的最小阻值。
解:滑动变阻器的规格为“20 Ω 2 A”,故电路中最大电流为2 A,
根据电阻的串联结合欧姆定律可知,滑动变阻器接入电路的最小阻值
R滑最小= -R0= -4 Ω=8 Ω。
解:由电路图可知,R1与滑动变阻器R2并联,通过R1的电流I1= = =
1.2 A。
9.(2023辽宁盘锦)如图所示的电路,电阻R1为 10 Ω,电源电压为12 V恒定不变,滑动变阻器R2最大阻值为 40 Ω。闭合开关S,求:
(1)通过R1的电流。
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3
2
1
11
12
解:当干路电流为2 A时,通过滑动变阻器R2的电流I2=I-I1=2 A-1.2 A=
0.8 A,滑动变阻器R2消耗的功率P2=U2I2=12 V×0.8 A=9.6 W。
(2)当干路电流为2 A时,滑动变阻器R2消耗的功率。
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5
4
3
2
1
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12
(3)整个电路在100 s内产生的最少热量。
解:当滑动变阻器接入电路的阻值最大时,通过滑动变阻器的电流最小,
I2最小= = =0.3 A,干路的最小电流I最小=I1+I2最小=1.2 A+0.3 A=
1.5 A,整个电路在 100 s内产生的最少热量Q最小=W最小=UI最小t=12 V×
1.5 A×100 s=1 800 J。
解:(1)小灯泡的额定电流I额= = =0.5 A,小灯泡的电阻RL= =
=5 Ω。
10.(2023黑龙江齐齐哈尔改编)如图所示的电路,电源电压为 4.5 V且恒定。电流表的量程为0~0.6 A,电压表的量程为0~3 V,小灯泡的规格为“2.5 V 1.25 W”(灯丝阻值不变),滑动变阻器的规格为“20 Ω 1 A”。开关闭合,保证电路中各元件安全的情况下,移动滑动
变阻器的滑片P。求:
(1)小灯泡的电阻。
10
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4
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1
11
12
解:当电路中的电流最大,为Imax=0.5 A时,滑动变阻器接入电路的电阻最小,此时电压表的示数最小,为U滑=U -UL=4.5 V-2.5 V=2 V,滑动变阻器的最小阻值R滑min= = =4 Ω;当电压表的示数为 3 V时,滑动变阻器接入电路的电阻最大,电路中的电流最小,为Imin= = =
0.3 A,滑动变阻器的最大阻值R滑max= = =10 Ω。滑动变阻器阻值变化范围为4 ~10 Ω。
(2)滑动变阻器阻值变化范围。
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12
解:当电路中的电流最小为Imin=0.3 A时,小灯泡的实际功率最小,
为PL最小=UL最小Imin=1.5 V×0.3 A=0.45 W;小灯泡的额定功率为最大实际功率。小灯泡实际功率变化范围为0.45~1.25 W。
(3)小灯泡实际功率变化范围。
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12
解:闭合开关S、S1、S2,滑动变阻器的滑片位于最右端时,灯泡L1和滑动变阻器并联,通过滑动变阻器的电流I滑= = =0.12 A;灯泡L1的额定电流I1=I总-I滑=
0.42 A-0.12 A=0.3 A,灯泡L1的额定功率P1=UI1=6 V×0.3 A=1.8 W。
11.(2023四川成都)如图所示的电路中,电源电压恒为6 V,灯泡L1标有“6 V”字样,额定功率字迹不清,灯泡L2标有“4 V 1.6 W”字样,滑动变阻器的最大阻值为 50 Ω,电流表的量程为0~0.6 A。闭合开关S、S1、S2,滑动变阻器滑片位于最右端时,电流表的示数为0.42 A,不考虑灯泡电阻变化。
(1)求灯泡L1的额定功率。
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4
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2
1
11
12
解:只闭合开关S,滑动变阻器和灯泡L2串联,灯泡L2的电阻R2= = =10 Ω;
滑动变阻器的滑片位于最右端时,电路中的电流最小,为I总= = =0.1 A;电路中能通过的最大电流I最大= = =0.4 A。电流表示数变化范围为0.1~
0.4 A。
(2)只闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片,在确保电路安全的前提下,求电流表示
数变化范围。
10
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4
3
2
1
11
12
解:闭合开关S,灯泡L与滑动变阻器串联,当I=0.25 A时,U滑=2.5 V,由题图乙可知,
此时UL=2 V,根据串联电路的电压特点得U电源=UL+U滑=2 V+2.5 V=4.5 V。
12.(2023河北)如图甲所示,电源电压不变,电流表的量程为0~0.6 A,电压表的量程为0~3 V,滑动变阻器R的规格为“50 Ω 2 A”,灯泡L的额定电流为0.3 A。图乙是灯泡L的电流与电压关系图象。闭合开关S,调节
滑动变阻器的滑片P,当滑片P移至某一位置时,电
压表和电流表的示数分别为2.5 V和0.25 A。
(1)求电源电压。
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解:当电压表的示数最大为3 V时,灯泡L两端的电压最小,此时灯泡L的功率最小;灯泡L两端最小电压UL最小=U电源-U滑'=4.5 V-3 V=1.5 V,由题图乙知,此时通过灯泡L的电流I最小=0.2 A,灯泡L的最小功率P =UL最小I最小=1.5 V×0.2 A=0.3 W。
(2)在保证电路安全的情况下,调节滑动变阻器的滑片P,灯泡的最小功率是多少
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解:用定值电阻R1替换灯泡L后,调节滑动变阻器的滑片P,电路中最大电流有两种可能:
I最大=0.6 A或I最大<0.6 A。①若I最大=0.6 A,则I最小=I最大-ΔI=0.6 A-0.3 A=0.3 A,此时电压表的示数最大为3 V,通过R1的最小电流I最小= = ,即0.3 A=,解得R1=5 Ω;②若I最大<0.6 A,由题意可得,I最大= ,I最小= ,则ΔI=I最大-
I最小,即ΔI= - ,代入数值得0.3 A= - ,解得R1=10 Ω。
(3)用定值电阻R1替换灯泡L,在保证电路安全的情况下,调节滑动变阻器的滑片P,发现电流表示数的最大值与最小值之差恰好为 0.3 A,这一过程中滑动变阻器连入电路的阻值始终小于50 Ω,求定值电阻R1的可能值。
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