
1. 識(shí)別電路,判斷電路類型和電表測(cè)量對(duì)象.2. 分析限定條件:(1)滑動(dòng)變阻器類題目其核心在于求滑動(dòng)變阻器的取值范圍:①串聯(lián)電路先整體,后部分,根據(jù)限定條件確定電流取值范圍,進(jìn)而確定電阻取值范圍;②并聯(lián)電路先支路,后干路,根據(jù)限定條件確定電壓取值范圍,進(jìn)而確定電阻取值范圍;
(2)多開(kāi)關(guān)類題目其核心在分類討論,選找出符合題目要求的開(kāi)關(guān)通斷方式:串聯(lián)電路中,電阻越大,電路電流越??;并聯(lián)電路中,總電阻越大,干路電流越?。?. 根據(jù)串、并聯(lián)電路特點(diǎn),結(jié)合歐姆定律及電功率求解.
類型1 滑動(dòng)變阻器類極值、范圍問(wèn)題例1 如圖所示,電源電壓為12 V,小燈泡上標(biāo)有“6 V 3.6 W”字樣(忽略燈絲電阻變化),滑動(dòng)變阻器上標(biāo)有“20 Ω 1 A”字樣.閉合開(kāi)關(guān)S后,移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片,在電路各元件安全的情況下,求:
(1)電路中通過(guò)的最大電流和最小電流.
①電流最大值的限定條件:a.燈泡的額定電流(燈泡的規(guī)格);b.滑動(dòng)變阻器允許通過(guò)的最大電流(滑動(dòng)變阻器的規(guī)格)?取其較______(選填“大”或“小”)值;②電流最小值的限定條件:滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為最______(選填“大”或“小”)值時(shí),電路有最小電流.
(2)滑動(dòng)變阻器允許接入電路的阻值范圍.
由(1)可知當(dāng)________________時(shí),電路中的電流最大,此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值最_____;由滑動(dòng)變阻器的規(guī)格可知其最_____值.
解:電路中總電阻最小R總min= = =20 Ω滑動(dòng)變阻器接入電路最小阻值R滑min=R總min-RL=20 Ω-10 Ω=10 Ω滑動(dòng)變阻器接入電路最大阻值為20 Ω所以滑動(dòng)變阻器允許接入電路的阻值范圍為10~20 Ω
(3)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓范圍.
由串聯(lián)電路電壓規(guī)律可知,當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值最________時(shí),其兩端電壓最大,當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值最________時(shí),其兩端電壓最?。?br/>解:由串聯(lián)電路分壓規(guī)律可知,當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路阻值最大,即20 Ω時(shí),滑動(dòng)變阻器兩端電壓最大Umax= ×12 V=8 V當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路阻值最小時(shí),滑動(dòng)變阻器兩端電壓最小Umin= ×12 V=6 V滑動(dòng)變阻器兩端的電壓范圍為6~8 V
(4)電路消耗的最小功率.
由于電源電壓不變,由P=UI可知,當(dāng)電路中的電流最______時(shí),電路消耗總功率最?。?br/>解:電路消耗的最小總功率Pmin=UImin=12 V×0.4 A=4.8 W
(5)滑動(dòng)變阻器消耗的最大功率.
根據(jù)P=UI=I2R可知,電路電流、滑動(dòng)變阻器電阻都是變化的,用I= 代入,并結(jié)合二元一次方程求解:滑動(dòng)變阻器消耗的功率P滑= ×R滑,利用數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行變形可得P滑=________________,可得當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值等于_____Ω時(shí),滑動(dòng)變阻器消耗的功率最大,此時(shí)最大功率為_(kāi)_____W.
變式 (增加電表)如圖所示,電源電壓為6 V,小燈泡上標(biāo)有“2.5 V 1.25 W”字樣,滑動(dòng)變阻器上標(biāo)有“10 Ω 1.5 A”字樣,電流表接0~0.6 A量程,電壓表接0~3 V量程.閉合開(kāi)關(guān)S后,移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片,在電路各元件安全的情況下,求:(小燈泡阻值不隨溫度變化)
(1)電路中電流表的示數(shù)范圍;(2)滑動(dòng)變阻器接入電路的最小阻值;(3)電路中電壓表示數(shù)的取值范圍;(4)電路消耗總功率的取值范圍.
在題目中有電表量程、用電器規(guī)格等多個(gè)限定條件時(shí),為解題方便,可將各元件的規(guī)格、量程標(biāo)注在圖中(針對(duì)小燈泡可先算出其額定電壓和額定電流),如下圖:
通過(guò)圖中標(biāo)注與計(jì)算,由串聯(lián)電路電流相等,可知此電路最大允許通過(guò)的電流為_(kāi)____A,此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值最_____,由串聯(lián)電路電壓規(guī)律可知此時(shí)電壓表示數(shù)最_____;當(dāng)滑動(dòng)變阻器全部接入電路時(shí),此時(shí)電流表的示數(shù)最_____,電壓表示數(shù)最_____.
類型2 多開(kāi)關(guān)類極值問(wèn)題例2 如圖所示,電源電壓不變,R2=10 Ω,小燈泡L標(biāo)有“6 V 3 W”的字樣,不考慮溫度對(duì)燈絲電阻的影響.當(dāng)S1閉合、S2與a點(diǎn)連接時(shí),小燈泡L恰好正常發(fā)光,且電流表的示數(shù)為0.8 A.求:
(1)電源電壓;(2)R1的阻值;(3)改變開(kāi)關(guān)通斷狀態(tài),電路消耗的最小電功率和最大電功率.
電路消耗的電功率:根據(jù)I=________可知,當(dāng)電路中的總電阻最_____時(shí)電流最小,根據(jù)P=________可知,此時(shí)電功率最________;當(dāng)電路中的總電阻最________時(shí)電流最大,電功率最________.由此判斷開(kāi)關(guān)通斷狀態(tài),求出該電路工作時(shí)的最小電流和最大電流,即可求出電路消耗的最小電功率和最大電功率.
(2018咸寧)如圖所示,電源電壓和小燈泡的阻值均保持不變.小燈泡L標(biāo)有“6 V 1.8 W”字樣,R0為10 Ω的定值電阻,滑動(dòng)變阻器R銘牌上標(biāo)有“ Ω 1 A ”字樣(電阻值已模糊不清),電壓表使用的量程為0~3 V,電流表使用的量程為0~0.6 A.當(dāng)所有開(kāi)關(guān)都閉合時(shí),小燈泡恰好正常發(fā)光,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,在不損壞各電路元件的情況下,滑動(dòng)變阻器最小與最大功率之比為1∶4.請(qǐng)求:
(1)小燈泡L的電阻為_(kāi)____ Ω;電源電壓為_(kāi)____V.(2)滑動(dòng)變阻器R的最大阻值.(3)只閉合S3時(shí),在不損壞各電路元件的情況下,1 min內(nèi)電路消耗的最大電能.
解:(2)當(dāng)所有開(kāi)關(guān)都閉合時(shí),R0被短路,L與R并聯(lián)當(dāng)滑動(dòng)變阻器R調(diào)到最大阻值時(shí),功率最小當(dāng)電流表示數(shù)為0.6 A時(shí),功率最大P大=UI=6 V×0.6 A=3.6 WP小∶P大=1∶4 可求得 P?。?.9 W滑動(dòng)變阻器的最大阻值R= = =40 Ω
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