考物理復習輔導系列-專項復習中電路安全與電路元件的阻值范圍

資料整理【淘寶店鋪：向陽百分百】資料整理【淘寶店鋪：向陽百分百】資料整理【淘寶店鋪：向陽百分百】電路安全與電路元件的阻值范圍一、電路安全技巧1.為了元件安全，串聯電路中應選擇最小的安全電流——串小流例1.不損壞電學元件情況下，求電源電壓的最大值。解：為了元件安全，最大電流I=0.8AU總=IR總=0.8A×（20Ω+40Ω）=48V∴U總max=48V技巧2.為了元件安全，并聯電路中應選擇最小的安全電壓——并小壓例2.不損壞電學元件情況下，求電源電壓的最大值以及總電流。解：U１=I１R１=1A×20Ω=20VU2=I2R2=0.8A×40Ω=32V∵R1、R2并聯，U1=U2=U總為了元件的安全，電源電壓取20V∴，總電流：I總=I1+I2=1A+0.5A=1.5A例3.燈泡銘牌標有“4.8V0.3A”，電源電壓為6V，為使燈泡正常發(fā)光，需串聯多大電阻。解：UR=6V－4.8V=1.2V，I=0.3A例4.上題中，若串聯的是最大阻值為20Ω的滑動變阻器，求：滑動變阻器的變化范圍。解：（1）當滑片P向左移，R滑↓，電流I↑電路中的最大電流I=0.3.A滑動變阻器的電壓U滑=U總－U燈=6V－4.8V=1.2V此時：滑動變阻器有最小電阻：（2）當滑片P向右移，R滑↑，電流I↓，燈泡不被損壞此時：滑動變阻器有最大電阻：R滑max=20Ω綜上所述：滑動變阻器的阻值變化范圍：4Ω~20Ω二、滑動變阻器的變化范圍問題1.電壓表并聯在定值電阻兩端例5.已知：定值電阻R1=6Ω，滑動變用器最大阻值是50Ω，電流表量程是0~0.6A，電壓表量程是0~3V，為保護電表及電路元件，求：滑動變阻器的阻值變化范圍。解：（1）當滑片P向左移，R2↓，電流I↑，電路中的最大電流I=0.6AU1=IR1=0.6A×6Ω=3.6V>3V∴當I=0.6A時，電壓表已燒壞電壓表最大示數為U1=3VR2電壓：U2=U總－U1=8V－3V=5V此時：電路中的電流：∴R2的最小阻值：（2）當滑片P向右移，R2↑，電流I↓，電流表不致被損壞此時：滑動變阻器有最大電阻：R滑max=50Ω綜上所述：滑動變阻器的阻值變化范圍：10Ω~50Ω2.電壓表并聯在滑動變阻器兩端例6.已知：定值電阻R1=10Ω，滑動變阻器最大阻值是50Ω，電源電壓為12V，電流表量程是0~0.6A，電壓表量程是0~15V，為保護電表及電路元件。求：滑動變阻器的阻值變化范圍。解：（1）當滑片P向左移，R2↓，電流I↑，電流表示數變大由“串聯分壓”可知：R2兩端電壓U2↓，電壓表示數變小電路中的最大電流I=0.6A，U1=IR1=0.6A×10Ω=6VU2=U總－U1=12V－6V=6V（2）當滑片P向右移，R2↑，電流I↓，即：電流表示數變小由“串聯分壓”可知：R2兩端電壓U2↑∵電壓表最大示數15V大于電源的電壓12V∴R2max=50Ω綜上所述：滑動變阻器的阻值變化范圍：10Ω~50Ω3.滑動變阻器與定值電阻并聯例7.已知：定值電阻R2=3.6Ω，滑動變阻器最大阻值是50Ω，電源電壓為9V，A1及A2電流表量程是0~3A，為保護電表及電路元件，求：滑動變阻器的阻值變化范圍。解：（1）當滑片向左移，R1↓，R2是定值電阻∴R總↓，根據歐姆定律可知：電流I總↑，即：A1電流表示數變大圖中R1、R2并聯，U1=U2=U總=9V滑片移動過程中，R2阻值不變，流過R2的電流I2不變，即：A2電流表示數不變干路中電流最大：I總=3A流過R2的電流：∴I1=I總－I2=3A－2.5A=0.5A此時滑動變阻器最小阻值：（2）當滑片P向右移，R1↑，R總↑，電流I總↓，即：A1示數變小∴R1max=50Ω綜上所述：滑動變阻器的阻值變化范圍：18Ω~50Ω。三、不同電學元件的取值范圍問題例8.如圖所示電路中，電源電壓為4.5V，滑動變阻器的規(guī)格為“30Ω1A”，以下是小麗的一些操作步驟：（1）將際值為10Ω的定體電阻R1換入電路，將滑動變阻器滑片移到最右端，閉合開關，調節(jié)滑動變阻器，當電壓表示數為2.0V時，讀出電流表示數并記錄；（2）斯開開關，拆下R1，接上阻值為20Ω的定值電阻R2，調節(jié)滑動變阻器，使電壓表示數為2.0V，讀出電流表示數并記錄；（3）斷開開關，拆下R2，接上阻值為30Ω的定值電阻R3，重復步驟②的操作。此時小麗發(fā)現無論如何移動滑變阻器的滑片，都無法使定值電阻兩端電壓達到2.0V，經檢查電路完好，為順利完成實驗，請寫出可行的措施：___________________________________________________________________?！驹囶}解析】（1）當接上阻值為10Ω的定值電阻R1，為保證R1兩端電壓不變，根據串聯電路分壓原理，，，得出滑動變阻器的阻值R滑=12.5Ω，此實驗可正常進行。（2）同理可求，當定值電阻R2=20Ω時，滑動變阻器的阻值R滑=25Ω；當定值電阻R3=30Ω時，滑動變阻器的阻值R滑=37.5Ω，而滑動變阻器最大阻值只有30Ω，無論如何移動滑片，都無法使定值電阻兩端電壓達到2V，即：若想完成實驗，滑動變阻器的最大阻值至少為37.5Ω。當R1=10Ω、R2=20Ω時，滑動變阻器阻值分別為12.5Ω、25Ω，實驗可順利進行；當R3=30Ω時，滑動變阻器的最大阻值若仍為30Ω不變，定值電阻分得的電壓將超過2V，而滑動變阻器卻無法分去多余的電壓，由串聯電路分壓原理，，，U滑=2V，電源電壓U=4V，所以，要想完成實驗，若保持滑動變阻器的最大阻值為30Ω不變，只需要讓電源電壓減小為4V即可。（3）若滑動變阻器的最大阻值和電源電壓都不變，由串聯電路分壓原理，，，Ux=2.25V。當控制定值電阻兩端的電壓至少為2.25V時，可使本實驗順利進行。所以，為順利完成實驗：可增大滑動變阻器的最大阻值至少為37.5Ω，或降低電源電壓為4V，或增大定值電阻兩端的電壓至少為2.25V。以上過程分析，涉及到滑動變阻器、電源電壓、定值電阻等電學元件有關不同物理量的取值范圍，該問題在歷年中考試題中均會出現，依據本題，結合中考試題中出現的類似問題，歸納出以下四條，進行分析研究：（1）其他條件不變，為完成第三次實驗，求：滑動變阻器最大阻值；（2）其他條件不變，為完成多次實驗，求：定值電阻的取值范圍；（3）其他條件不變，為完成三次實驗，求：定值電阻兩端控制不變的電壓取值范圍；（4）其他條件不變，為完成三次實驗，求：電源電壓取值范圍.【拓展分析】對（1）的解答分析：由于前文已分析過，不再多贅述。對（2）的解答分析：當定值電阻選取最小值時，電路中的電流最大，為電流表的最大量程0.6A，而題中需控制定值電阻兩端電壓為2V不變，當定值電阻選取最大值時，若其他條件不變，由串聯電路分壓原理，，，得到：Rx大=24Ω所以：定值電阻的取值范圍：3.3Ω~24Ω。對（3）的解答分析：定值電阻兩端的電壓為什么會不同?實質上是滑動變阻器阻值的變化引起其兩端電壓變化，而電源電壓不變，導致定值電阻所分配到電壓也發(fā)生改變。當滑動變阻器阻值最大時，分得的電壓也最大，定值電阻分得的電壓就最小，由串聯電路分壓原理，，，Ux小=2.25V。當滑動變阻器阻值最小時，分得的電壓也最小，該定值電阻分得的電壓最大為電源電壓。所以：定值電阻兩端控制不變的電壓取值范圍：2.25V~4.5V。對（4）的解答分析：①當滑動變阻器最小阻值為0，其兩端的電壓也最小為0，要使定值電阻兩端的電壓為2V不變，電源電壓等于定值電阻兩端電壓。②如下圖中的等效電路：當定值電阻Rx先后更換10Ω、20Ω、30Ω后