2019屆中考物理電學壓軸題最值問題.docx

1、2019屆中考物理 電學壓軸題 最值問題求：(1)小燈泡的電阻；(2)定值電阻R和電源電壓： 0(3)在電表的示數不超過量程，燈泡兩端的電壓不超過額定 值的情況下，只閉合Si時，變阻器連入電路的最小電 阻為多少；只閉合 S時，電路消耗的最小功率為多少。(1)因為 I =上 P =UI,RU額)則小燈泡的電阻：Rl=-2(6 V L =12 Q3 W8 V,由圖可知電阻bR=16Q ,(2)只閉合S2,與。串聯，滑片置于 點時，bR RP b U =AX(16 Q + o)R則電流 lb = =-77 =0.5 A Rb 16ii電源電壓： =b( b+ o) = 0.5U I R R只閉合Si

2、, R與L串聯，當滑片P置于a點，由于la ： lb=3 ： 5,則la =0.3 A電源電壓：=a( a+ L) =0.3 AX ( a+ 12 Q)UI RRR已知R：R=12 ： 5,再由式，可得：R=20 Q, U=18 Va 00(3)只閉合Si,電流表的量程大于燈的額定電流，則電路中最大電流等于燈的額定電流0.5 AoI - =18V=。5 aR最小+Rl R最小+12口得變阻器接入電路的最小電阻R =24 Q最小只閉合S2,變阻器兩端電壓為 15 V時，連入電路中的電阻最大_U由于_R=U也，則變阻器接入電路的最大電阻R最大=100 QR U最大最大電路消耗的最小功率：P最小=一

3、Un= =2.7 w+R Q+ C最Ro 大 201002、(2013重慶B卷)生活中大多數電熱器都有多個檔位，學習了電功率知識后，小銳同學利用電壓為6V的電源，兩個阻值不同的定值電阻，設計了如圖 15所示的電路來探究電熱 器多檔位的問題。已知 R.=10Q , R2=30Q,請計算：(1) Si、S2斷開，S3閉合時，電路中的電流是多少?(2) S 1斷開，S2、S3閉合時，通電5min電路消耗的 電能是多少？ (3)該電路的最大功率和最小功率之比是多少？1)當只閉合S3時，Ri和R2串聯在電路中R *=Ri+R2= 10Q+30Q = 40QU 6VI= =0.15AR 串 40 C（2）

4、當只斷開ST時，只有Rz接入電路中U2 w=tR2= 03s 30c務0J（3）當Ri和R2并聯在電路中時，電路的總功率最大R 并=R1R2 = （A乂 翁=3&Ri +R218 + 3（P4U2rmax =R并當Ri和R2串聯在電路中時，電路的總功率最小n”n R 串RcPmax _u2 X 串=40Cx 4 = 16p , Qmin R 并 U 23033、（2013玉林）如圖15所示，電源電壓為標有“10 Q 2A”的字樣，當滑動變阻器滑片合開關S ,電流表A1的0.5 A o求： O2（1）R的阻值；（2）此時電加表A的示數；O（3）若在電路安全工作的前提下，移動滑動變阻器滑片6V,滑

5、動變阻器RP在最右端時，閉P,電路消耗的總功率范圍。解：（1）電流表A1測Rz的電流，Ri與R并聯，R2=U/12=6V/0.5A=12 Q O（2）滑片P在最右端時，通過滑動變阻器的電流I=U/R=6V/10 Q=0.6A電流表 A 的示數 1=11+12=0.6A+0.5A=l.l A O（3）要電路安全工作，通過滑動變阻器的電流不能超過2A,這時既不損壞滑動變阻器也不會損壞電流表。故 I最大=0.5A+2A=2.5A , P最大二UI最大=6VX 2.5A=15W。 當滑片滑到最右端時，總電阻最大，總電流最小。I 最小=I2+U/Ri=0.5A+6V/10 Q =1.1A,P 最小=UI

6、 最小=6VX 1.1 A=6.6W電路消耗的總功率范圍為6.6W到15W4、（ 2013泰安）如圖所示，電源電壓恒定不變，電阻小燈泡上標有“ 12V6W”字樣，閉合開關S.（1）當開關Si、S2都閉合，滑動變阻器的滑片 P移到最右端時，電流表的讀數為1.7A,小燈泡恰能正常發(fā)光，求滑動變阻器的最大阻值。（2）當開關Si、S2都斷開，滑動變阻器的滑片P在最右端，求電流表的讀數和滑動變阻器消 耗的電功率。解：（1）小燈泡正常發(fā)光的電流P111 =- =0.5A U當開關Si、S2都閉合，滑動變阻器的滑片P移到最右端時，L和R2并聯，滑動變阻器中的電流： I2 =1 -Ii =1.2A因燈泡恰能正

7、常發(fā)光，即電源電壓 U=Ul額=12V,滑動變阻器的最大阻值UR2 = = 10-I 2（2）當開關S、S2都斷開時，且P在最右端，區(qū)和R2串聯，接入電路中的總電阻R =Ri +R2 =15口電流表的讀數 -L1Ul2=- =0.8A R此時滑動變阻器消耗的電功率 2 ?2 L R2 6.4W5、（2013鄂州）“賽龍舟”是端午節(jié)里的傳統(tǒng)節(jié)目。小安同學自制了一個 卡通龍舟，她想用亮度可調節(jié)的紅、綠燈做它的眼睛。她選用規(guī)格為“12V 6W”的紅燈和“ 12V 12W”的綠燈及“ 24 Q 2A”的滑動變阻器等元件設計 了如圖電路。當閉合開關 S、Si、S2,且滑動變阻器的滑片P移至b端時，兩燈都

8、正常發(fā)光（電源電壓不變，不考慮燈絲電阻的變化）o求：（1）兩燈都正常發(fā)光時電流表的示數為多少？（2）該電路中最大電功率和最小電功率分別為多少？ 解：（1）由P=UI可計算兩燈的額定電流I紅=Pg/U er=6W/12V=0.5AI 綠二P 綠/U 綠=12W/12 V=1A當閉合開關S、Si, S2,且滑動變阻器的滑片P移至b端時，紅燈和綠燈并聯且正常發(fā)光1= I紅+1綠=1.5A ,電源電壓 U=U額=12V2 （2）由 P=U/RR最小時功率最大兩燈泡并聯且滑片 P在b端時電路的總電阻最小，此時兩燈正常發(fā)光Pmax= P 紅 +P 綠=12W+6W=18WR最大時功率最小電阻較大的燈泡與滑

9、動變阻器全值串聯電阻最大，由 R=U?/P知紅燈電阻較大R 紅二U 紅 2/P 紅=122V2/6W=24 Q當閉合開關s、Si、S2,且滑動變阻器的滑片P移至b端時當閉合開關s、Si、Sz,且滑動變阻器的滑片P移至b端時Rmax=R 紅+Rl=48 QPmin=u2/R max=122V2/48 Q =3W6、（ 2013長沙）小剛設計了一種小雞孵化器的電路模型，如圖所示，在一般情況下，只需燈光照明，溫度較低時，則需要加熱。電源電壓為 72V, R1為定值電阻，R2為發(fā)熱電阻絲改 成的滑動變阻器，其上標有“ 200 Q 3A ”的字樣，電流表A.的量程為。0.6A ，電流表A的量程為03A,

10、燈泡上標有“ 12V3W”的字樣。（1）燈泡正常工作時的電流是多大？（2）閉合S,斷開Si、S2,燈泡正常工作，求Ri的阻值。（3）S、Si. S2均閉合時，求R?上消耗電功率的最小值和 最大值。Pl3W（1） Il = = =0.25AUl12V（2）閉合S,斷開Si. S2,此時Ri與L串聯由燈泡正常工作和串聯電路中電流處處相等知Ul=12V, I=Il=0.25A口根據歐姆定律得R=（U-U ）/I=（72V-12V）/0.25A=240 Q1 1（3） S、Si、S2均閉合時，Ri與R2并聯當滑動變阻器R2的阻值最大時，R2上消耗電功率的最小P = U2min R.2max（72V）

11、2= 25.92W200WU72VIi= 0.3ARi 240W因電流表4允許通過的最大電流為3A,則允許通過滑動變阻器的最大電流12max=3A-0.3A=2.7A,且 2.7A3APmax=UI 2max=72V X 2.7A=194.4W評析：本題滑動變阻器的最大電流受電流表A量程的制約。7、（ 2013宜賓）如圖所示，電源電壓恒定不變，R2的阻值為8?,小燈泡L上標有“ 6V 3W”字樣，小燈泡電阻不隨溫度改變。若閉合 Si、S2,斷開S3,小燈泡剛好正常發(fā)光，此時電壓 表V的示數為3V,那么：（1）小燈泡L的電阻為多大？ （ 2）電壓電壓為多少？ （3） R電阻為多大？ （4）若閉合

12、Si、S3,斷開S2,并移動滑動變阻器R的滑片，滑動變阻器接入電路的 電阻為多大時，電路的總功率最大。這個最大的功率等于多少？答案:(1)RiRl=Pl 3W(2)閉合S、S ,斷開S ,燈L和R串聯，此時燈正常發(fā)光(3)，電源電壓 U = Ul+ Ui 6V 3W 9V 燈L和R串聯，燈正常發(fā)光Pl 3W 0.5AUl 6V(4)Ri=II 閉合s、=*=&0.5AS ,斷開S ,燈L、R和滑動變阻器R串聯P總,u2Rl+R2 + R當R=0。時，總電阻最小，總功率最大，但要考慮此時的最大電流是否超過I.當 R=OQ 時，電路的總電流二U/(R l+R?)=9V/(12 ?+8?)=0.45

13、A,0.45AI l額，,R=OQ時，電路的總功率最大，是成立的。P總=U2Rl+R2(9年4.05W8、( 2013襄陽)如圖所示的電路中，燈泡 L上標有“12V9W” 字樣，滑動變阻器的最大阻值為Ri，電源電壓保持不變。當開關S： S 1 S施才合時，燈泡L正常發(fā)光，兩電流表指針位置相同；當開關Si、S2斷開，S?閉合時，改變滑片P的位置，使滑動變阻器連入電路的阻值分別為R.和R./4 ,在這兩種情況下，滑動變阻器消耗的功率相等。(燈泡電阻不隨溫度的變化而改變)求：(1 )電源電壓；(2) R2的阻值；(3)電路在何種狀態(tài)下消耗的功率最小，最小功率是多少?(1)當開關S S2、S3都閉合時

14、，此時L和R2并聯，且燈泡L正常發(fā)光-U=U 額=12V ,(2)當開關Si、S2、S3都閉合時，此時L和Rz并聯，兩電流表指針位置相同燈泡電阻 Rl=U 額 2/P 額=(12V)2/9W= 16 Q兩電流表指針位置相同，說明總電流是通過 處電流的5倍，即1=512, I l=4I 2 根據歐姆定律可得 R2=4Rl=4X 16 Q=64Q(3)當開關Si、S2斷開，S3閉合時，Ri與L串聯.當滑動變阻器接入電路的阻值為P1=I1 2R1=U2R1/(R 1+Rl)當滑動變阻器接入電路的阻值為P =1 23總2/4+R )22 I11 L帶入數據并聯立上面兩方程解得要使電路中的總功率最小，根

15、據Ri時，其消耗的功率為Pi：R/4時，其消耗的功率為P2：Ri=32Q2P=U/R ，應使電路總電阻最大。這時R2與L只能選擇一個阻值較大的(因為并聯電路的總電阻比任何一個分電阻都要小)，且與滑動變阻器串聯并把滑動變阻器的阻值調到最大，即閉合S ,斷開S、S, R與R串聯,21312且Ri的阻值取最大值時，總功率最小。最小 2122P =U/ ( R+R ) = ( 12V) / ( 32。+64。) =1.5W9、( 2013荊州)小華同學用如圖所示的電路進行實驗，已知電源電壓U=12V,燈泡L標有“6V、3W”字樣(不計燈絲電阻隨溫度的變化),滑 動變阻器R。標有“ 50。、1A”字樣，

16、電流表量程為0.6A,電壓表量程為 15Vo在實驗中，為了確保測量準確，要求電表所測值不小于 其量程的1/3。要使測量準確并確保電路安全，求：(1)燈泡L消耗的最小功率。(2)滑動變阻器R。的阻值變化范圍。L 額 額2(1)小燈泡的電阻 R =U /P =(6V) /3W=12Q要使燈泡L消耗的功率最小，根據 P=I2R,應使電路中電流最小.若滑動變阻器的阻值調到最大，此時電路中的電流I=U/(R+R)= 12V/(12 Q+50。)=0.19A,0.19A15V/3,滿足題目要求./Ro最小=U()/I最大=6V/(0.5 A)=12 Q綜上所述滑動變阻器 R。的阻值變化范圍為12 Q -4

17、8 Qo評析：1、在一些情況下，滑動變阻器接入電路中的阻值變化范圍并不是由。至其最大阻值，而是受到用電器額定電流、電表所選量程等多種因素的影響.為了保護電路安全，我們必須對它連人電路的最大阻值與最小阻值進行限制。2、解類似題的關鍵根據用電器的“電流”確定滑動變阻器的阻值范圍.當用電器串聯時，且它們允許通過的最大電流(一般是指額定電流)不同，為了保證電路安全及各用電器不被損壞，應選擇較小的“最大電流”作為電路中允許通過的最大電流，此時計算對應的滑動變阻器接入電路中的阻值即為它連入電路中的最小阻值.另外，若是電路中存在電流表或電壓表，還要考慮電表的安全，需要結合電表所選的量程來確定滑動變阻器接人電

18、路中的阻值范圍.110、( 2013南充)如圖12所示，電源電壓恒定，RmlOQ ,滑動變阻器R2的J最大阻值為20。，當Si、S2均斷開，滑片P置于最下端B點時。電流表的示石 J )數為0.6A,求：一予(1 )電源電壓；(2)當Si、S2均斷開，滑片P置于最上端A點時，在5min內通過R2的電 流所產生的熱量；(3)當Si、S2均閉合，滑片P在A、B兩端點移動過程中(不包括A、B 點)，該電路所消耗的最小功率。解：(1)當Si、S2均斷開，滑片P置于最下端B點時，只有Ri工作U=IiRi=0.6AX10 Q =6V(2)當Si、S2均斷開，滑片P置于最上端A點時，與R2串聯，旦R?阻值最大

19、。I(A Q=I - Rt= ( 0.22) X20X5X60 J=240JRI R2 10202(3)當Si、S2均閉合，滑片P在A、B兩端點移動(不包括 A、B點)Ri被短路，此時電路是 R上和R下兩電阻組成的并聯電路 要電路所消耗的最小功率最小，必須總電阻最大R =R R / (R +R )且 R +R =R =20 Q總 上 下上 下上 下 2R上=R下=10。時總電阻最 由數學知識配方法求最值可知大R 最大=5 Q , P 最小=U2/R 最大=(6V) 2/5 Q =7.2W11、( 2013達州)如圖所示，電源電壓保持 12V不變，L是標有“ 12V6W”的小燈泡，其電 阻不隨溫度變化，R=20Q .(1)當S、Si閉合、S2斷開，且P位于滑動變阻器R。的中點時，電流表示數為 0.4A.求滑動 變阻器Ro的最大阻值.(2)當S、Si、S2都閉合，且P位于a端時，求電流表的示數.(3