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20届中考物理压轴培优练 专题14 电路的安全和最值(解析版)

1、压轴专题 14 电路的安全和最值一选择题(共 11 小题)1 (2019 宿迁) 如图所示,电源电压 6V 保持不变,定值电阻 R1 标有“10 0.5A”字样:滑动变阻器 R2 标有“20 1A”字样,电流表量程为 00.6A,电压表量程为 03V ,闭合开关 S,下列做法能够保证电路安全的是( )A电路中电流不超过 0.6A B R1 两端电压不超过 3VC滑动变阻器连入电路的阻值在 1020 范围内变化 D电路的总功率在 1.83W 范围内变化【答案】D。【解析】由电路图可知,R 1 与 R2 串联,电压表测 R2 两端的电压,电流表测电路中的电流。(1)当电压表的示数 U23V 时,电

2、路中的电流,Imin 0.3A,因串联电路中各处的电流相等,且 R1 允许通过的最大电流为 0.5A,电流表的量程为 00.6A,滑动变阻器允许通过的最大电流为 1A,故最大电流为 0.5A,故 A 错误;R1 两端电压最大:U 1 大 I 大 R10.5A105V ,故 B 错误所以,电路中的最大电流 I 大 0.5A ,此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小,电路消耗的总功率最大,电路中的总电阻:R 12,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,滑动变阻器接入电路中的最小阻值:R2 小 RR 112102,当电压表的示数 U23V 时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大为:R 滑 10,则滑动变

3、阻器 R2 接入电路的阻值允许变化范围可以为 210,故 C 错误;电路消耗的最大功率:P 大 UI 大 6V0.5A3W;(2)当电压表的示数 U23V 时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,电路中的电流最小,电路消耗的总功率最小,电路消耗的最小功率:P 小 UI 小 6V0.3A1.8W,所以,电路消耗总功率允许的变化范围可以为 1.8W3W,故 D 正确。2 (2018 荆州)如图所示的电路,电源电压 U12V 保持不变,滑动变阻器 R0 标有“100 1A”,灯泡 L 标有“6V 6W”(不计温度对灯丝电阻的影响) ,电流表量程为 00.6A,电压表量程为 015V为了确保测量准确,要求

4、电表的示数不小于其最大测量值的 ,要使测量准确并确保电路安全,下列判断正确的是( )A灯泡 L 消耗的最小功率是 0.24W B正常发光时灯丝的电阻是 12C电路中电流的变化范围是 0.11A0.6A D滑动变阻器阻值的变化范围是 1448【答案】A。【解析】由电路图可知,灯泡 L 与滑动变阻器 R0 串联,电压表测 R0 两端的电压,电流表测电路中的电流。(1)由 PUI 可得,正常发光时灯丝的电阻:RL 6,故 B 错误;(2)灯泡正常发光时的电流:IL 1A,因串联电路中各处的电流相等,且电流表量程为 00.6A,滑动变阻器允许通过的最大电流为 1A,所以,电路中的最大电流 I 大 0.

5、6A ,此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小,此时电路中的总电阻:R 总 20,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,滑动变阻器接入电路中的最小阻值:R0 小 R 总 RL20614;(3)因电表的示数不小于其最大测量值的 ,所以,电流表的最小示数 I 小 0.6A0.2A ,故 C 错误;此时灯泡两端的电压:ULI 小 RL0.2A61.2V,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,滑动变阻器两端的电压:U0UU L12V1.2V10.8V,则滑动变阻器接入电路中的最大阻值:R0 大 54,故 D 错误;灯泡 L 消耗的最小功率:PL 小 U LI 小 1.2V0.2A0.24W,故 A

6、 正确。3 (2019 眉山) 如图所示,电源电压恒为 4V,电压表量程为“03V” ,电流表量程为“0 0.6A”,滑动变阻器规格为“20 1A”,小灯泡 L 标有“2.5V 1.25W”的字样(灯丝电阻不变) 。若通过小灯泡 L 的电流不超过额定电流,电流表、电压表不能超过量程,则移动滑动变阻器的滑片,下列说法中正确的是( )电压表示数变化范围为 1.5V3V滑动变阻器消耗的电功率变化范围为 0.6W0.75W小灯泡的实际电功率变化范围为 0.2W1.25W滑动变阻器连入电路的阻值变化范围为 1020A B C D【答案】A。【解析】由电路图可知,灯泡 L 与滑动变阻器 R 串联,电压表测

7、变阻器 R 两端的电压,电流表测电路中的电流。(1)灯泡正常发光时的电压为 2.5V,功率为 1.25W,因串联电路总电压等于各分电压之和,所以,灯泡正常发光时电压表的示数 U 滑 U UL4V 2.5V1.5V,因 1.5V3V,没有超出电压表的量程,所以,电压表的最小示数为 1.5V,则电压表的示数变化范围为 1.5V3V,故正确;此时灯泡正常发光,即小灯泡的最大实际功率为 1.25W,由 PUI 可得,灯泡正常发光时的电流:IL 0.5A,因串联电路中各处的电流相等,且电流表量程“00.6A”,滑动变阻器允许通过的最大电流为 1A,所以,电路中的最大电流 I 大 I L0.5A,此时滑动

8、变阻器接入电路中的电阻最小,则滑动变阻器接入电路的最小阻值:R 滑小 3,故错误;(2)灯泡的电阻:RL 5,当电压表的示数最大为 3V 时,电路中的电流最小,灯泡的实际功率最小,则灯泡两端的最小电压:ULUU 滑大 4V3V1V,电路中的最小电流:I 小 0.2A,灯泡的最小功率:PL 小 ( I 小 ) 2RL(0.2A) 250.2W,所以,小灯泡的实际电功率变化范围为 0.2W1.25W,故正确;(3)滑动变阻器的电功率:PR( UIRL)I(4VI5)I5(I 210.8VI)5(I 210.8VI+0.16W0.16W)0.8W(I0.4A)25,因电路中的电流范围为 0.2A0.

9、5A ,所以,当 I0.4A 时,滑动变阻器消耗的电功率最大,最大为 PR 大 0.8W,当 I0.2A 时,滑动变阻器的电功率最小,最小为 PR 小 0.8W (0.2A 0.4A) 250.6W,所以,滑动变阻器消耗的电功率变化范围为 0.6W0.8W,故错误,综上可知,正确。4 (2017 苏州) 如图所示,电源电压 4.5V,定值电阻 R0 为 l0,滑动变阻器 R 规格为“20 2A”,电流表和电压表量程分别选择“00.6A“、 “03V”。闭合开关 S,电路正常工作时,下列叙述正确的是( )A电流表示数最大值为 0.6A B电压表示数范围为 1V3VC滑动变阻器的功率可达 0.5W

10、 D滑动变阻器阻值变化范围为 510【答案】C。【解析】由电路图可知,R 0 与 R 串联,电压表测 R0 两端的电压,电流表测电路中的电流。(1)当电压表的示数 U03V 时,电路中的电流:I 0.3A,因串联电路中各处的电流相等,且电流表的量程为 00.6A,变阻器允许通过的最大电流为 2A,所以,电路中的最大电流为 0.3A,故 A 错误;此时电路中的总电阻:R 总 15,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,变阻器接入电路中的最小阻值:R 小 R 总 R015105,则滑动变阻器阻值变化范围为 520 ,故 D 错误;(2)当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电压表的示数最小,因串

11、联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,电路中的最小电流:I 小 0.15A,电压表的最小示数:U0 I 小 R00.15A101.5V,所以,电压表示数范围为 1.5V3V ,故 B 错误;(3)电路中电流的电流:I ,滑动变阻器消耗的电功率:P2I 2R( ) 2R,当 RR 010 时,滑动变阻器消耗的电功率最大,P2 大 0.50625W,所以,滑动变阻器的功率达 0.5W,故 C 正确。5 (2018 无锡) 图甲是模拟调光灯。电源电压为 4.0V;小灯泡额定电压为 2.5V,电流随电压变化的 IU图象如图乙所示,小灯泡两端电压达到 0.4V 时“刚亮”;铅笔芯长 15cm、阻值为 3

12、0,其阻值与长度成正比。回形针 A 固定在铅笔芯右端,回形针 P 可以在铅笔芯上自由滑动,该调光灯在使用时,以下说法错误的是( )A闭合开关,移动 P 能连续调光B闭合开关,P 滑到距 A 点 10cm 处,小灯泡的实际功率为 0.15WC在距 A 点 2.5cm 处做标记,可以提醒 P 向 A 滑过此处,小灯泡将不安全D小灯泡工作时,从“刚亮”到正常发光,实际功率变化范围为 0.048W0.75W【答案】B。【解析】A当铅笔芯电阻全部接入电路中时,因串联电路中总电压等于各分电压之和,其各处的电流相等,所以,由 I 可知,电源的电压:UU L+ILRP,即 4.0VU L+IL30,由图乙可知

13、,灯泡两端的电压 UL0.4V ,通过灯泡的电流 IL0.12A 时符合,此时小灯泡两端电压达到0.4V“刚亮”,所以,闭合开关,移动 P 能连续调光,故 A 正确;B因铅笔芯长 15cm、阻值为 30,其阻值与长度成正比,所以,P 滑到距 A 点 10cm 处,接入电路中的电阻:RP 10cm20,则电源的电压:UU L+ILRP,即 4.0VU L+IL20,由图象可知,灯泡两端的电压 UL0.8V ,通过灯泡的电流 IL0.16A 时符合,此时小灯泡的实际功率:PL ULIL0.8V0.16A0.128W,故 B 错误;CP 滑到距 A 点 2.5cm 处,接入电路中的电阻:RP 2.5

14、cm5,则电源的电压:UU L+ILRP,即 4.0VU L+IL5,由图象可知,灯泡两端的电压 UL2.5V,通过灯泡的电流 IL0.3A 时符合,此时灯泡正常发光,所以,在距 A 点 2.5cm 处做标记,可以提醒 P 向 A 滑过此处,小灯泡两端的电压超过额定电压将不安全,故 C 正确;D小灯泡“刚亮”时的实际功率:PLU LIL0.4V0.12A0.048W,小灯泡正常发光时的实际功率:PLU LIL2.5V0.3A0.75W,所以,小灯泡工作时,从“刚亮”到正常发光,实际功率变化范围为 0.048W0.75W,故 D 正确。6 (2019 南京) 如图所示电路,电源电压恒为 4.5V

15、,定值电阻 R0 的阻值为 10,滑动变阻器的最大阻值为 30,电阻箱 Rx 最大阻值为 999.9,电流表量程为 00.6A ,电压表量程为 03V闭合开关 S,下列说法正确的是( )AS 1、S 2 均向左闭合,R x 允许接入电路的最大阻值为 20BS 1、 S2 均向右闭合,电路允许消耗的最大功率为 2.7WCS 1 向左、 S2 向右闭合,R x 允许接入电路的最大阻值为 60DS 1 向右、S 2 向左闭合,只调 Rx 使电流表示数减半后其阻值一定大于原来的 2 倍【答案】D。【解析】 (1)闭合开关 S,S 1、S 2 均向左闭合时,R 0、R x、滑动变阻器串联,电压表测 Rx

16、 两端的电压,电流表测电路中的电流,当滑动变阻器接入电路中的电阻最大且电压表的示数 Ux3V 时,电阻箱 Rx 接入电路中的电阻最大,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,R 0 和滑动变阻器两端的电压之和:U0 滑 UU x4.5V 3V1.5V,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,电路中的电流:I1 0.0375A,Rx 允许接入电路的最大阻值:Rx 大 80,故 A 错误;(2)闭合开关 S,S 1、S 2 均向右闭合时, R0、R x、滑动变阻器串联,电压表测 R0 两端的电压,电流表测电路中的电流,当电压表的示数 U03V 时,电路中的电流:I2 0.3A,因串联电路中各处

17、的电流相等,且电流表量程为 00.6A,所以,电路中的最大电流为 0.3A,则电路允许消耗的最大功率:P 大 UI 24.5V0.3A1.35W,故 B 错误;(3)闭合开关 S,S 1 向左、S 2 向右闭合时,R 0、R x、滑动变阻器串联,电压表测 R0 和 Rx 两端的电压,电流表测电路中的电流,当滑动变阻器接入电路中的电阻最大且电压表的示数 U0x3V 时,电阻箱 Rx 接入电路中的电阻最大,此时滑动变阻器两端的电压:U 滑 UU 0x4.5V 3V1.5V,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,电路中的电流:I3 0.05A,则 R0 和 Rx 的最大总阻值:R 总 60,所以

18、,R x 允许接入电路的最大阻值:Rx 大 R 总 R0 601050 ,故 C 错误;(4)闭合开关 S,S 1 向右、S 2 向左闭合,R 0、R x、滑动变阻器串联,电压表被短路,电流表测电路中的电流,设此时电路的总电阻为 R 总 R x+R0+R 滑 ,即 RxR 总 R0R 滑 ,只调 Rx 使电流表示数减半时,电路的总电阻 R 总 R x+R0+R 滑 ,即 RxR 总 R0R 滑 ,由 R 可知,只调 Rx 使电流表示数减半时,电路的总电阻 R 总 2(R x+R0+R 滑 ) ,则 RxRx(R 总 R0R 滑 ) (R 总 R0R 滑 )R 总 R 总 2(R x+R0+R

19、滑 )(R x+R0+R 滑 )R x+R0+R 滑R x,所以,R x2R x,即只调 Rx 使电流表示数减半后其阻值一定大于原来的 2 倍,故 D 正确。7 (2017 眉山) 如图所示,电源电压为 6V 且保持不变,R 030,滑动变阻器的规格为“20 1A”,电流表的量程为“00.6A”,小灯泡上标有“3V 1.5W”字样。不考虑灯丝电阻变化,并保证电路安全,则( )A当 S 闭合, S1、S 2 都断开时,滑动变阻器接入电路的阻值范围是 420B当 S 闭合,S 1、S 2 都断开时,电路消耗最大功率是 3.6WC当 S、S 1、S 2 都闭合时,电路消耗的总功率最小值为 2.4WD

20、当 S、S 1、S 2 都闭合时,滑动变阻器接入电路的最小阻值是 15【答案】D。【解析】A、S 闭合,S 1、S 2 都断开,滑动变阻器与灯泡串联。由 P 可得,小灯泡电阻 RL 6,由 PUI 可得小灯泡正常发光时的电流:I 0.5A,当电路中电流最大时,电阻最小,则滑动变阻器接入电路的最小阻值:R 小6;滑动变阻器的规格为“20 1A”,则最大阻值 R 大 20 ,故滑动变阻器接入电路的阻值范围是 620;故 A 错误;B、S 闭合, S1、S 2 都断开,滑动变阻器与 L 串联,电阻最小时电流最大,其最大电流:I 最大0.5A电路消耗最大功率 P 最大 UI 最大 6V0.5A 3W;

21、故 B 错误;C、S、 S1、S 2 都闭合,滑动变阻器与 R0 并联,通过 R0 的电流:I 1 0.2A,当滑动变阻器的阻值最大时,此支路上的电流最小,则 I2 0.3A,则干路上的电流 I 最小 I 1+I20.2A+0.3A 0.5A,电路消耗的总功率最小值 P 最小 UI 最小 6V0.5A 3W,故 C 错误;D、由电流表的量程可知,干路中的最大电流为 0.6A,则电路消耗的总功率最大,电路中的总电阻 R 总 10,滑动变阻器与 R0 并联,则 ,即: ,解得 R 滑 15故 D 正确。8 (2019 达州) 如图甲所示,电源电压保持不变,R 1 为定值电阻,滑动变阻器 R2 的最

22、大阻值为 30,电压表的量程为 015V电压表的示数与滑动变阻器 R2 的关系如图乙所示。则下列结果正确的是( )A电源电压为 20VBR 1 的阻值为 5C为了保证电压表不被烧坏,滑动变阻器的阻值变化范围为 430D开关 S 闭合后电路消耗的最小功率为 14.4W【答案】D。【解析】由电路图可知,R 1 与 R2 串联,电压表测 R1 两端的电压。(1)由图乙可知,当 R210 时 U112V ,当 R220 时 U18V,因串联电路中各处的电流相等,所以,电路中的电流分别为:I ,I ,因串联电路中总电压等于各分电压之和,且电源电压保持不变,所以,电源的电压:UI(R 1+R2) I(R

23、1+R2) ,即 (R 1+10) (R 1+20) ,解得:R 110,故 B 错误;电源的电压 UI(R 1+R2) (10+10)24V,故 A 错误;(2)当电压表的示数 U115V 时,电路中的电流最大,滑动变阻器接入电路中的电阻最小,此时电路中的电流:I 大 1.5A,此时滑动变阻器两端的电压:U2 小 UU 124V15V9V,则滑动变阻器接入电路中的最小阻值:R2 小 6,当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小,电压表的示数最小,所以,滑动变阻器接入电路中的阻值范围为 630 ,故 C 错误;(3)当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小,电路消耗的功

24、率最小,则 P 小 14.4W,故 D 正确。9 (2016 重庆) 如图所示电路,电源电压恒为 6V,定值电阻 R1 为 10,滑动变阻器 R2 的规格为“20 0.5A”,电压表量程为 03V,电流表量程为 00.6A 则( )A电压表测量的是电阻 R1 两端的电压B当变阻器 R2 的滑片 P 向左移动时,电压表的示数变小C为了保证电路中各元件安全工作,变阻器 R2 接入电路的阻值范围是 210D当变阻器 R2 接入电路中的阻值是 8 时,通电 1min 电阻 R1 产生的热量是 53.3J【答案】C。【解析】由电路图可知,R 1 与 R2 串联,电流表测电路中的电流,电压表并联在 R2

25、两端测 R2 两端的电压,故 A 错误;(1)当变阻器 R2 的滑片 P 向左移动时,接入电路中的电阻变大,电路中的总电阻变大,由 I 可知,电路中的电流变小,由 UIR 可知,R 1 两端的电压变小,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,R 2 两端的电压变大,即电压表的示数变大,故 B 错误;(2)因串联电路中各处的电流相等,且滑动变阻器允许通过的最大电流 0.5A,电流表量程为 00.6A ,所以,电路中的最大电流 I 大 0.5A ,此时变阻器接入电路中的电阻最小,此时电路中的总电阻:R 12,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,变阻器接入电路中的最小值:R2 小 RR 11

26、2102,当电压表的示数 U2 大 3V 时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,R1 两端的电压:U1UU 2 大 6V 3V3V,电路中的电流:I 小 ,即 ,解得:R 2 大 10,变阻器 R2 接入电路的阻值范围是 210,故 C 正确;(3)当变阻器 R2 接入电路中的阻值是 8 时,电路中的电流:I A,通电 1min 电阻 R1 产生的热量:Q1I 2R1t( A) 21060s66.7J,故 D 错误。10 (2017 重庆) 如图甲为一个超声波加湿器,如图乙为其内部湿度监测装置的简化电路图。已知电源电压为 12V,定值电阻 R0 的阻值为 30,电流表的量程为 0200mA,电压

27、表的量程为 09V 湿敏电阻 R的阻值随湿度 RH 变化的关系图象如图丙所示,其阻值最大为 120(图中未画出) 。则在电路安全工作的前提下,计算可得出( )AR 的电流最小值为 80mA BR 的电功率最大值为 0.9WCR 0 的电功率最小值为 0.3W D装置能监测湿度最大值为 90%【答案】C。【解析】由图可知,定值电阻 R0 与湿敏电阻 R 串联,电压表测量湿敏电阻 R 两端的电压,电流表测量电路中的电流;A、若湿敏电阻 R 的阻值最大为 120,此时电路中的电流最小,则此时最大总电阻:R 总 R 0+R 最大 30+120150,所以最小电流为 I 最小 0.08A80mA;此时湿

28、敏电阻 R 两端的电压: URI 最小 R 最大 0.08A1209.6V9V,由于电压表量程为 09V,则电流为 80mA 时湿敏电阻 R 两端的电压会超过电压表的量程,所以电路中的最小电流不能为 80mA,故 A 错误;B、由欧姆定律可得,电路中的电流 I ,则湿敏电阻 R 的电功率:PR I2R( ) 2R ,所以,当 RR 030 时,R 的电功率 PR 最大,则 PR 最大 1.2W,故 B 错误;C、根据串联电路的分压原理可知,湿敏电阻 R 的阻值越大,其两端的电压也越大,由于电压表量程为09V,则湿敏电阻 R 两端的电压最大为 9V 时,此时湿敏电阻 R 的阻值最大,电路中的电流

29、最小;则根据串联电路总电压等于各电阻两端的电压之和可知,R 0 两端的电压:U0 最小 UU R 最大 12V 9V3V,则 R0 的最小电功率:P 0 最小 0.3W,故 C 正确;D、湿敏电阻 R 两端的电压最大为 9V,电路中的电流:I 最小 0.1A,根据欧姆定律可知,R 的最大电阻为:R 最大 90;由图乙可知能监测湿度的最大值为 80%,故 D 错误。11 (2016 成都) (多选)如图 1 所示电路中,电源电压不变,R 1 是定值电阻,R 2 由三段材料不同、横截面积相同的均匀直导体 EF、FG、GH 连接而成,其中一段是铜导体,其电阻可忽略不计,另两段导体的阻值与自身长成正比

30、,P 是与 R2 良好接触并能移动的滑动触头。闭合开关 S 将 P 从 H 端移到 E 端时,电流表示数 I 与 P 向左移动距离 x 之间的关系如图 2 所示。已知 R110,则( )AEF 导体每 1cm 的电阻为 2BGH 导体的电阻为 5C当电流表示数为 0.5A 时,x 的值为 31cmDP 位于 x 0cm 及 x23cm 两处时,R 2 消耗的功率相等【答案】CD。【解析】当滑片位于 E 端时,电路为 R1 的简单电路,电路中的电流最大,由图象可知,I 大 0.6A,由 I 可得,电源的电压:UI 大 R10.6A106V,当滑片位于 H 端时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,电

31、路中的电流最小由图象可知,I 小 0.2A,则电路中的总电阻:R 总 30,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,滑动变阻器的最大阻值:REHR 总 R1301020,由于滑片 P 从 H 端向 E 端移动,由图象的拐点可知:GH15cm,FG25cm15cm10cm,EF35cm 25cm10cm,中间一段电流无变化,故 FG 是铜导线,由图象可知,当滑片 P 位于 F 点时,电路中的电流 I0.4A,则总电阻:R 总 15,则 EF 段的总电阻:REFR 总 R1 15105,AEF 导体每 1cm 的电阻 0.5/cm,故 A 错误;BGH 导体的电阻 RGHR EHREF205 1

32、5,故 B 错误;C当电流表示数为 0.5A 时,电路中的总电阻 R 总 12,此时 R2 接入电路中电阻 R2R 总 R11210 2,长度为 4cm,则 x35cm4cm 31cm,故 C 正确;D当 x0cm 时,R 2 消耗的功率 P2I 小 2R2(0.2A) 2200.8W ,当 x23cm 时,电路中的电流 I0.4A ,R 25 ,则 R2 消耗的功率 P2I 2R2(0.4A) 250.8W,D正确。二计算题(共 10 小题)12 (2019 荆州) 如图,电源电压恒为 4.5V,灯泡 L 上标有“3V 1.5W”字样,滑动变阻器 R2 上标有“15 1A”字样,定值电阻 R

33、1 阻值为 10,电流表量程为 03A,电压表量程为 03V,不计温度对灯丝电阻的影响。求:(1)灯泡正常工作时电阻为多大;(2)当开关 S、S 1、S 2 闭合, S3 断开时,电路最小总功率为多大;(3)当开关 S、S 3 闭合,S 1、S 2 断开时,在确保电路元件安全的情况下,滑动变阻器 R2 的取值范围【答案】 (1)灯泡正常工作时电阻为 6;(2)当开关 S、S 1、S 2 闭合, S3 断开时,电路最小总功率为 3.375W;(3)当开关 S、S 3 闭合,S 1、S 2 断开时,在确保电路元件安全的情况下,滑动变阻器 R2 的取值范围为 312。【解析】(1)根据 P 得,灯泡

34、正常工作时电阻:RL 6;(2)当开关 S、S 1、S 2 闭合, S3 断开时,灯泡 L 被短路,定值电阻 R1 与滑动变阻器 R2 并联,当滑动变阻器 R2 的阻值最大为 15 时,电路总电流最小,电路总功率最小,通过 R1 的电流:I 1 0.45A,通过滑动变阻器 R2 的电流: I2 0.3A,电路最小总功率:P 最小 U(I 1+I2)4.5V(0.45A+0.3A)3.375W;(3)当开关 S、S 3 闭合,S 1、S 2 断开时,R 1 断路,灯泡 L 与滑动变阻器 R2 串联,电压表测滑动变阻器R2 两端电压灯泡的额定电流:I 额 0.5A;因为灯泡额定电流 I 额 0.5

35、A,电流表量程为 03A,滑动变阻器标有“15 1A”字样,所以,在确保电路元件安全的情况下,电路中最大电流为 I 最大 I 额 0.5A,此时滑动变阻器 R2 阻值最小,则电路最小总电阻:R 最小 9滑动变阻器 R2 最小阻值:R 2 最小 R 最小 RL96 3;因为电压表量程为 03V,所以在确保电路元件安全的情况下,滑动变阻器两端电压最大为 U23V 时,此时滑动变阻器阻值最大,此时电路中电流:I 最小 0.25A,滑动变阻器 R2 最大阻值:R 2 最大 12,综上所述滑动变阻器的阻值范围为 312 。13 (2018 秋渝中区校级月考)如图甲所示的电路,电源电压保持不变。小灯泡 L

36、 标有“4V,1.6W”字样,小灯泡 L 的 IU 图象如图乙所示。定值电阻 R220,电流表的量程为 00.6A ,电压表的量程为03V只闭合开关 S、S 2 和 S3,移动滑动变阻器 R1 的滑片 P 至最右端时,电流表示数为 0.45A 时,R 2 消耗的电功率为 1.25W求:(1)电源电压;(2)滑动变阻器 R1 的最大阻值;(3)只闭合开关 S 和 S1,在保持各元件安全工作的情况下,滑动变阻器 R1 允许接入电路的取值范围是多少?【答案】 (1)电源电压为 5V;(2)滑动变阻器 R1 的最大阻值为 25;(3)在保证各元件安全工作的情况下,滑动变阻器 R1 允许的取值范围是 2

37、.512。【解析】(1)只闭合开关 S、S 2 和 S3,移动滑动变阻器 R1 的滑片 P 至最右端时,灯泡被短路,此时滑动变阻器 R1的最大阻值和 R2 并联,电流表测总电流,即 I 总 0.45A ;因并联电路各支路两端的电压相等且等于电源电压,所以根据 P 可得电源电压:U 5V;(2)此时通过 R2 的电流:I2 0.25A;由并联电路电流的规律可得,通过滑动变阻器 R1 的电流:I1I 总 I20.45A 0.25A0.2A,由 I 可得滑动变阻器 R1 的最大阻值:R1 25;(3)只闭合开关 S 和 S1,灯与变阻器串联,电压表测变阻器的电压,电流表测电路中的电流,根据 PUI

38、可得,灯正常工作时的电流:IL 0.4A,根据 PUI 可得,灯泡正常工作时的电阻;RL 10;电流表量程为 00.6A,灯正常工作时的电流为 0.4A,根据串联电路电流的规律,电路中的最大电流为 I 最大 0.4A,此时灯正常发光,此时连入电路中的阻值最小;由串联电路的特点和欧姆定律可得,滑动变阻器 R1 的最小阻值:R 滑小 RL 102.5;因电压表的量程为 03V,由串联分压的规律可知,电压表的示数最大为 U 滑大 3V 时,变阻器连入电路中的电阻最大,因串联电路两端的电压等于各电阻两端的电压之和,灯泡两端的最小电压:U L 最小 U U 滑大 5V 3V2V,由图乙可知,此时通过灯的

39、电流为电路中的最小电流,则 I 最小 0.25A ,由欧姆定律和串联电路电流的规律,变阻器连入电路中的最大电阻:R 滑大 12,故滑动变阻器 R1 允许的取值范围是 2.512。14 (2016 达州) 如图所示,电源电压不变,L 是标有“12V,6W”的小灯泡,且其电阻不随温度变化,R1 16,滑动变阻器 R2 的最大电阻值为 24,只闭合 S,S 2 时灯 L 恰能正常发光。求:(1)电源电压。(2)同时闭合开关 S、S 1、S 2 且滑片 P 位于最下端 B 时,电流表的示数。(3)当闭合开关 S 时,电路的最小总功率和此时电压表的示数。【答案】 (1)电源电压为 12V。(2)同时闭合

40、开关 S,S 1,S 2 且滑片 P 位于最下端 B 时,电流表的示数为 1.25A。(3)当闭合开关 S 时,电路的最小总功率和此时电压表的示数分别为 2.25W 和 4.5V。【解析】 (1)只闭合 S,S 2 时,电路为灯泡的基本电路;由于灯泡正常发光,所以电源电压等于灯泡的额定电压,即 12V;(2)同时闭合开关 S、S 1、S 2 且滑片 P 位于最下端 B 时,灯 L、R 1、滑动变阻器并联,并且滑动变阻器的全部阻值接入电路,电流表测得是 R1 与滑动变阻器两条支路的电流之和;电路的总电阻:R 总 9.6;电流表的示数:I 1.25A;(3)当闭合开关 S 时,R 1、滑动变阻器以

41、及灯泡串联;由 P 可知,灯丝的阻值:R L 24;电路中最小电流:I 最小 0.1875A;电路的最小总功率:PUI 最小 12V0.1875A 2.25W;由欧姆定律可知,电压表的示数:UI 最小 RL0.1875A244.5V。15 (2017 达州 )如图所示,电源电压和小灯泡的阻值均保持不变。小灯泡 L 标有“4V1.6W“字样,电阻R1 20,滑动变阻器 R2 允许通过的最大电流为 1A,电流表的量程为 00.6A,电压表的量程为 03V。(1)只闭合开关 S2 时,电压表的示数为 2V,则电源电压和电阻 R1 消耗的电功率分别是多少?(2)在不损坏各电路元件的情况下,若闭合所有开

42、关,滑动变阻器 R2 消耗的最大功率和最小功率之比为2:1,则只闭合开关 S3,小灯泡 L 消耗的电功率变化范围是多少?【答案】 (1)电源电压为 6V,电阻 R1 消耗的电功率为 0.8W;(2)只闭合开关 S3,小灯泡消耗的电功率变化范围是 0.4W0.9W。【解析】 (1)由 P 可得,小灯泡的阻值:RL 10,只闭合开关 S2 时,L 与 R1 串联,电压表测 L 两端的电压,因串联电路中各处的电流相等,所以,电路中的电流:I 0.2A,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,电源的电压:UI(R L+R1)0.2A (10+20 )6V ,R1 消耗的电功率:P1I 2R1(0.2

43、A ) 2200.8W;(2)闭合所有开关时,R 1 与 R2 并联,电流表测通过 R2 的电流,当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,其消耗的电功率最小,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,滑动变阻器 R2 消耗的最大功率:P2 小 ,因滑动变阻器 R2 允许通过的最大电流为 1A,电流表的量程为 00.6A,所以,通过滑动变阻器的最大电流 I2 大 0.6A ,则滑动变阻器 R2 消耗的最大功率:P2 大 UI 2 大 ,因滑动变阻器 R2 消耗的最大功率和最小功率之比为 2:1,所以, ,则 R2 20,只闭合开关 S3 时,R L 于 R2 串联,电压表测 RL 两端的电压,当电压表

44、的示数 UL3V 时,电路中的电流:I1 0.3A,因串联电路中各处的电流相等,且电流表的量程为 00.6A,所以,电路中的最大电流为 0.3A,则小灯泡 RL 消耗的最大电功率:PL 大 I 12RL(0.3A) 2100.9W,当滑动变阻器接入电路中的阻值最大时,R L 消耗的电功率最小,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,电路中的最小电流:I2 0.2A,小灯泡 R1 消耗的电功率:PL 小 I 22RL(0.2A) 2100.4W,所以,小灯泡 RL 消耗的电功率变化范围是 0.4W0.9W。16 (2018 达州) 如图所示的电路中,小灯泡上标有“6V 3.6W”字样,滑动变阻

45、器 R1 的最大电阻为40当只闭合 S、S 2,滑动变阻器的滑片 P 在中点时,小灯泡正常发光;当所有开关都闭合,滑片滑到A 端时,A 1、A 2 的示数之比是 3:1(灯的电阻保持不变) 。求:(1)电源电压。(2)当只闭合 S、S 2,滑动变阻器的滑片 P 在 A 端时,小灯泡两端的实际电压。(3)小灯泡消耗的最小电功率(不能为 0) 。【答案】 (1)电源电压为 18V;(2)当只闭合 S、S 2,滑动变阻器的滑片 P 在 A 端时,小灯泡两端的实际电压为 3.6V;(3)小灯泡消耗的最小电功率为 0.4W。【解析】 (1)小灯泡上标有“6V 3.6W”字样,表示灯的额定电压为 6V,额

46、定功率为 3.6W,灯的额定电流:I 0.6A,灯正常发光时的电阻:R L 10,当只闭合 S、S 2,滑动变阻器的滑片 P 在中点时,灯与变阻器串联,小灯泡正常发光,故灯的电压为 6V,电路中的电流为 0.6A,根据欧姆定律和串联电路电压的规律,电源电压:UU L+U 滑 6V+I0.5R 滑 6V+0.6A2018V;(2)当只闭合 S、S 2,滑动变阻器的滑片 P 在 A 端时,灯与变阻器的最大电阻串联,根据电阻的串联,R 串联 R L+R 滑 10+4050,由欧姆定律,小灯泡两端的实际电压:U 实 I 实 RL 103.6V(3)所有开关都闭合,滑片滑到 A 端时,R 2 与变阻器的

47、最大电阻并联,电流表 A2 测 R2 的电流,电流表A1 测总电流,A 1、A 2 的示数之比是 3:1,根据并联电路电流的规律,通过变阻器的电流为 R2 的 2 倍,根据分流原理,R224080;当灯的电流最小时,根据 PI 2R,灯的实际功率最小,由图知,当 R2 与灯串联,即闭合 S3 时,电路的总电阻最大,电路的电流最小,I 小 0.2A,故小灯泡消耗的最小电功率:PI 小 2RL(0.2A) 210 0.4W。17 (2019 达州) 如图所示,电源电压保持不变,R 2 为定值电阻,小灯泡 L 上标有“6V 3W”字样(不考虑温度对灯丝电阻的影响) ,滑动变阻器 R1 的最大阻值为 20只闭合 S1,将滑动变阻器的滑片