2019中考物理电路安全问题(“极值”和“范围”)

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5Ω，滑动变阻器R0的最大阻值为40Ω，电源电压为4.5V，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0～3V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0～0.6A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7V，电压表量程为0～3V，电流表量程为0～0.6A，滑动变阻器的规格为“20Ω1A”，灯泡标有“6V3W”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6V不变，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～3V，定值电阻R1的规格为“10Ω0.5A”，滑动变阻器R2的规格为“20Ω1A”．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12V，定值电阻R1为12Ω，滑动变阻器R2标有“50Ω1A”字样，电流表A1量程为0～3A，A2量程为0～0.6A．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“20Ω1.5A”字样，灯L标有“6V3W”的字样，当只闭合S1时，灯L正常发光，再闭合S2，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S1、S2闭合，如果电流表所接量程是0～3A，电压表所接量程是0～15V，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24V，R2上标有“100Ω3A”的字样，灯泡上标有“12V3W”的字样，电流表A1的量程为0～0.6A，电流表A的量程为0～3A.(1)求灯泡正常工作时的电阻；(2)当闭合S，断开S1，S2时，灯泡正常工作，求R1的电阻；(3)当S、S1、S2都闭合时，调节滑动变阻器，求R2的电功率变化范围．解：(1)RL＝U2额P额＝（12V）23W＝48Ω(2)闭合S，断开S1、S2时，R1与L串联，灯L正常发光，U1＝U总－UL＝24V－12V＝12VI＝IL额＝P额U额＝3W12V＝0.25AR1＝U1I＝12V0.25A＝48Ω(3)当S、S1、S2都闭合时，R1、R2并联，U1＝U2＝U总＝24VI1＝U1R1＝24V48Ω＝0.5AI干max＝3A，I2max＝I干max－I1＝3A－0.5A＝2.5AP2max＝UI2max＝24V×2.5A＝60WR2max＝100Ω时，P2min＝U22R2max＝（24V）2100Ω＝5.76WR2的电功率范围为5.76～60W02专题训练1．(2018·岳阳)如图，电源电压恒为4.5V，电流表的量程为“0～0.6A”，电压表的量程为“0～3V”，灯泡上标有“2.5V1.25W”字样(不考虑灯丝电阻变化)，滑动变阻器R的规格为“20Ω1A”．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0.6AB．灯泡消耗的最小功率为0.13WC．电路消耗的最大电功率为2.8WD．滑动变阻器接入电路的最小电阻为4Ω2．(2018·泸州)如图所示的电路，电源电压恒为9V，电压表量程为0～6V，滑动变阻器R的规格为“30Ω1A”，灯泡L标有“6V3W”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“0～0.6A”或“0～3A”)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6V并保持不变，电压表的量程为0～3V，电流表的量程为0～0.6A，滑动变阻器的规格为“20Ω1A”，灯泡标有“5V2.5W”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＝20Ω，且R与L串联又∵小灯泡的电阻为RL＝U2LPL＝（5V）22.5W＝10Ω∴通过小灯泡的电流IL＝UR＋RL＝6V20Ω＋10Ω＝0.2A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UL′＝3V时，电路中电流最大，功率最大．则I最大＝UL′RL＝3V10Ω＝0.3AP总＝UI最大＝6V×0.3A＝1.8W4．(2018·成都)如图所示，电源电压保持不变，灯泡上标有“12V6W”字样，定值电阻R1＝120Ω，滑动变阻器R2上标有“50Ω1A”字样，电压表的量程选用“0～3V”．断开S2，闭合S和S1滑片P移到B端，灯泡刚好正常发光．求：(1)将滑片P移到B端，三个开关都闭合，1min内电路消耗的电能是多少？(2)断开S1，闭合S和S2，在保证电路安全的前提下，调节滑片P，电路消耗的最小功率是多少？解：(1)当断开S2，闭合S和S1，滑片P移到B端时，灯泡刚好正常发光．所以电源电压U＝UL＝12V当三个开关都闭合，滑片P移到B端，此时L和R1并联，则有U1＝UL＝U＝12V通过灯泡的电流IL＝PUL＝6W12V＝0.5A通过R1的电流I1＝U1R1＝12V120Ω＝0.1A干路电流I＝I1＋IL＝0.1A＋0.5A＝0.6A故电路消耗的电能W＝UIt＝12V×0.6A×60s＝432J(2)断开S1，闭合S和S2时，R1和R2串联在电路中．在电路安全前提下，电压表示数为U2＝3V时，有电路消耗的最小功率Pmin，此时，R1两端的电压U3＝U－U2＝9V通过R1的电流I3＝U3R1＝9V120Ω＝0.075A故电路消耗的最小功率Pmin＝UI3＝12V×0.075A＝0.9W5．如图所示，电源电压为6V，滑动变阻器R1标有“10Ω2A”的字样，当滑动变阻器滑片P在最右端时，闭合开关S，电流表A1示数为0.5A．求：(1)R2的阻值；(2)此时电流表A的示数；(3)若在电路安全工作的前提下，移动滑动变阻器滑片P，电路消耗的总功率范围．解：由电路图可知，滑动变阻器R1和定值电阻R2并联，电流表A测干路电流，电流表A1测R2支路的电流．(1)∵并联电路中各支路两端的电压相等，∴根据欧姆定律可得，R2的阻值：R2＝UI2＝6V0.5A＝12Ω(2)此时通过滑动变阻器的电流：I1＝UR1＝6V10Ω＝0.6A∵并联电路中干路电流等于各支路电流之和，∴此时电流表A的示数为：I＝I1＋I2＝0.6A＋0.5A＝1.1A(3)电路消耗的最小总功率：Pmin＝UI＝6V×1.1A＝6.6W由滑动变阻器的铭牌可知，允许通过的最大电流为2A，则干路中的最大电流：I′＝I1′＋I2＝2A＋0.5A＝2.5A电路消耗的最大总功率：Pmax＝UI′＝6V×2.5A＝15W∴在电路安全工作的前提下，移动滑动变阻器滑片P，电路消耗的总功率范围为6.6～15W.