中考物理重難點(diǎn)17 并聯(lián)電路最值、范圍與變化量的計(jì)算(解析版)_第1頁
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專項(xiàng)七電路重難點(diǎn)17并聯(lián)電路最值、范圍與變化量的計(jì)算知識(shí)梳理知識(shí)梳理一、并聯(lián)電路的電流變化范圍計(jì)算1.電流最大值的計(jì)算如下圖,并聯(lián)電路的特點(diǎn)是支路兩端電壓不變,當(dāng)滑片向左移,電阻R2變小,電流I2會(huì)變大,為保證這個(gè)支路的滑動(dòng)變阻器和電流表A2正常工作,電流最大值應(yīng)小于或等于滑動(dòng)變阻器、電流表的電流閥值,但要特別注意干路電流表也存在一個(gè)最大值。R1R1R2SP(a)(b)例題:如上圖(a)所示的電路中,電源電壓恒定不變,R1的阻值為30歐,變阻器R2上標(biāo)有“20Ω3A”字樣.將變阻器R2的滑片P移到某一位置后,閉合電鍵S,通過R1的電流為0.2安,電流表A的示數(shù)為如圖(b)所示。求:(1)電源電壓U;(2)通過電阻R2的電流I2;(3)繼續(xù)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器R2的滑片P,則電流表A2示數(shù)的最大變化量⊿I?!冀狻剑?)U=U1=I1×R1=0.2安×30歐=6伏(2)I2=I總-I1=1安-0.2安=0.8安說明:由于干路電流一定大于支路電流,所以電流表用大量程,讀數(shù)為1安。(3)分析:滑動(dòng)變阻器允許通過的最大電流I2最大=3安,電流表A2用大量程,雖然R2支路不會(huì)損壞,但此時(shí)干路電流I總最大=I1+I2最大=0.2安+3安=3.2安>3安所以電流表A會(huì)損壞,為此干路電流最大值為I總最大=3安I2最大=I總最大-I1=3安-0.2安=2.8安當(dāng)R2最大=20歐時(shí),I2最小=6伏/20歐=0.3安ΔI2=I2最大-I2最小=2.8安-0.3安=2.5安二、并聯(lián)電路中變阻器阻值變化范圍計(jì)算1.由于并聯(lián)電路的電壓不變,而且定值電阻支路電流不變,因此干路電流變化量等于滑動(dòng)變阻器支路電流變化量。2.變阻器阻值變化范圍要計(jì)算I最大和I最小時(shí)的R2阻值,所以關(guān)鍵是正確判定電流的極值。例題:在圖(a)所示的電路中,電源電壓保持不變,滑動(dòng)變阻器上標(biāo)有“50歐2安”字樣。若電源電壓和電阻R1的阻值未知,現(xiàn)將一個(gè)表盤如圖(b)所示的電流表正確串聯(lián)在電路中,閉合開關(guān)S,移動(dòng)變阻器的滑片P,電流表示數(shù)的變化范圍為0.9安~2.6安。(1)請(qǐng)指出電流表接入的位置,并說明理由。(2)求電源電壓U。((a)(b)R1SR2P〖解〗(1)分析:由于電流表示數(shù)是變化的,電流表可能串聯(lián)在干路或串聯(lián)在滑動(dòng)變阻器所在的支路上,不可能測(cè)定值電阻R1所在支路。但因?yàn)?.6安>2安,電流表示數(shù)超過滑動(dòng)變阻器最大電流值了,所以電流表不是串聯(lián)在變阻器R2支路;若電流表串聯(lián)在電阻R1支路∵I1=U1/R1=U/R1,U、R1均不變,∴I1不變,不符合條件(2)分析:兩電阻并聯(lián)接入電路,當(dāng)電流表的示數(shù)最大2.6安時(shí),通過滑動(dòng)變阻器的電流最大為2安,因?yàn)椴⒙?lián)電路干路電流等于各支路電流之和,可求通過定值電阻的電流為0.6安;當(dāng)電流表示數(shù)最小0.9安時(shí),通過滑動(dòng)變阻器的電流最小0.3安,此時(shí)滑動(dòng)變阻器連入電阻最大50歐,利用歐姆定律求滑動(dòng)變阻器兩端的電壓,即電源電壓。I1=II2=2.62安=0.6安I2=II1=0.90.6安=0.3安U=U2=I2R2大=0.3安×50歐=15伏命題趨勢(shì)命題趨勢(shì)【試題研究】動(dòng)態(tài)電路的計(jì)算考查了串并聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功公式、電功率公式的靈活應(yīng)用,其中的關(guān)鍵是正確的判斷滑動(dòng)變阻器引起的電流和電壓變化是否會(huì)超出變阻器、電流表和電壓表的承受范圍。【例題分析】例1.(2021?上海中考)在如圖所示電路中,電源電壓為6V且保持不變,滑動(dòng)變阻器R2允許通過最大電流為3A。電流表A、A1的表盤均如圖所示。變阻器滑片P位于最大阻值處,閉合開關(guān)S,電流表A1示數(shù)為0.3A。兩電流表指針偏離零刻度線角度相同。(1)求電阻R1的阻值;(2)求此時(shí)經(jīng)過變阻器R2的電流I2;(3)移動(dòng)變阻器滑片P,在電路安全工作的前提下,求變阻器R2消耗的最小電功率與最大電功率之比P2min:P2max。【解析】解:(1)閉合開關(guān),兩電阻并聯(lián)接入電路,電流表A測(cè)干路電流,電流表A1測(cè)通過R1的電流,并聯(lián)電路各并聯(lián)支路兩端電壓相等,由歐姆定律可得電阻R1的阻值:R1=UI1(2)干路電流表A和電流表A1偏角相同,且干路電流大于支路電流,電流表A所選的是0﹣3A量程,電流表A1選擇0﹣0.6A量程,故干路電流為0.3A×5=1.5A,并聯(lián)電路干路電流等于各支路電流之和,所以通過變阻器R2的電流:I2=I﹣I1=1.5A﹣0.3A=1.2A;(3)變阻器滑片P位于最大阻值處時(shí)通過滑動(dòng)變阻器的電流最小,所以通過滑動(dòng)變阻器的最小電流為1.2A,電流表A示數(shù)最大時(shí)通過滑動(dòng)變阻器的電流最大,電流表A的最大示數(shù)為3A,所以通過滑動(dòng)變阻器的最大電流為:I2′=I′﹣I1=3A﹣0.3A=2.7A,由電功率公式P=UI可知變阻器R2消耗的最小功率和最大功率的比值等于最小電流和最大電流的比值,即P2min答:(1)電阻R1的阻值為20Ω;(2)此時(shí)經(jīng)過變阻器R2的電流為1.2A;(3)變阻器滑片P,在電路安全工作的前提下,求變阻器R2消耗的最小電功率與最大電功率之比P2min:P2max=4:9。例2.(2020?上海中考)在如圖所示的電路中,電源電壓為3伏保持不變,滑動(dòng)變阻器R2標(biāo)有“20歐2安”字樣。只閉合開關(guān)S1,電流表示數(shù)為0.3安。①求電阻R1的阻值;②求通電10秒鐘,電流通過電阻R1所做的功W;③閉合開關(guān)S2,移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片P,使R1和R2消耗的總功率最小,求此最小總功率P最小?!窘馕觥拷猓孩僦婚]合開關(guān)S1,電路為只有R1的簡(jiǎn)單電路,電阻R1的阻值為:R1=UI1②通電10秒鐘,電流通過電阻R1所做的功為:W=UI1t=3V×0.3A×10s=9J;③閉合開關(guān)S2,R1R2并聯(lián),要使R1和R2消耗的總功率最小,即電路中總電阻最大,即滑動(dòng)變阻器滑片P移至最右端,通過R2的最小電流為:I2=U電路中最小電流I=I1+I2=0.3A+0.15A=0.45A;則最小總功率P最?。経I=3V×0.45A=1.35W。答:①電阻R1的阻值為10Ω;②通電10秒鐘,電流通過電阻R1所做的功W為9J;③閉合開關(guān)S2,移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片P,使R1和R2消耗的總功率最小,此最小總功率P最小為1.35W。限時(shí)檢測(cè)限時(shí)檢測(cè)1.(2022?靜安區(qū)二模)在圖(a)所示的電路中,電源電壓為3伏且保持不變,電阻R1的阻值為10歐,兩電流表的表盤均如圖(b)所示,閉合開關(guān)S,①求電流表A1的示數(shù)I1。②求電阻R1的功率P1。③移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P,使兩電流表A、A1的指針偏轉(zhuǎn)角度相同,求此時(shí)變阻器連入電路中的阻值R2?!窘馕觥拷猓河呻娐穲D可知,R1與R2并聯(lián),電流表A1測(cè)R1支路的電流,電流表A測(cè)干路電流,①因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等,根據(jù)歐姆定律可得電流表A1的示數(shù):I1=U②電阻R1的功率P1=UI1=3V×0.3A=0.9W;③移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P,使兩電流表A、A1的指針偏轉(zhuǎn)角度相同,并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和,所以電流表A接入電路的量程為0~3A,電流表A1接入電路的量程為0~0.6A,則干路電流I=5I1=5×0.3A=1.5A,則通過滑動(dòng)變阻器的電流:I2=I﹣I1=1.5A﹣0.3A=1.2A,此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值:R2=UI2答:①電流表A1的示數(shù)是0.3A;②電阻R1的功率為0.9W。③此時(shí)滑動(dòng)變阻器R2連入電路的阻值是2.5Ω。2.(2023?虹口區(qū)一模)在如圖所示的電路中,電源電壓保持不變,電阻R1的阻值為20歐,滑動(dòng)變阻器R2上標(biāo)有“20Ω1A”字樣。僅閉合開關(guān)S,電流表A和A1的示數(shù)分別為0.7安、0.3安。(1)求電源電壓U;(2)求此時(shí)變阻器R2連入電路的阻值;(3)移動(dòng)變阻器滑片P可以使電流表A示數(shù)變化,求電流表A示數(shù)的最大變化量ΔImax?!窘馕觥拷猓河蓤D可知,電阻R1和變阻器R2并聯(lián),電流表A測(cè)量干路中的電流,電流表A1測(cè)量通過R1的電流。(1)由題意可知,通過電阻R1的電流是0.3A,電阻R1兩端的電壓:U1=I1R1=0.3A×20Ω=6V,由并聯(lián)電路電壓的規(guī)律可知電源電壓:U=U1=6V,(2)由并聯(lián)電路電流的規(guī)律可知通過變阻器的電流:I2=I﹣I1=0.7A﹣0.3A=0.4A,由并聯(lián)電路電壓的規(guī)律和歐姆定律得到此時(shí)變阻器R2連入電路的阻值:R2(3)通過滑動(dòng)變阻器R2的最大電流是1A,由并聯(lián)電路的特點(diǎn)可知移動(dòng)變阻器滑片P,通過R1的電流不變,所以電流表A的最大示數(shù)是:I最大=I2最大+I1=1A+0.3A=1.3A,滑動(dòng)變阻器最大阻值是20Ω,當(dāng)變阻器連入電路的阻值最大時(shí),通過它的電流最小,最小電流:I2最小由并聯(lián)電路的特點(diǎn)可知移動(dòng)變阻器滑片P,通過R1的電流不變,所以電流表A的最小示數(shù)是:I最小=I2最小+I1=0.3A+0.3A=0.6A,電流表A示數(shù)的最大變化量:ΔImax=I最大﹣I最?。?.3A﹣0.6A=0.7A,答:(1)電源電壓是6V;(2)此時(shí)變阻器R2連入電路的阻值是15Ω;(3)移動(dòng)變阻器滑片P可以使電流表A示數(shù)變化,電流表A示數(shù)的最大變化量是0.7A。3.(2022?普陀區(qū)二模)在如圖1所示的電路中,電源電壓為6伏且保持不變,電阻R1的阻值為20歐,滑動(dòng)變阻器R2標(biāo)有“50歐2安”字樣,電流表A1和A2的表盤均如圖2所示,閉合開關(guān)S。(1)求通過R1的電流I1。(2)若兩電流表指針偏離零刻度線角度相同。求此時(shí)滑動(dòng)變阻器R2接入的電阻值。(3)移動(dòng)滑片P,在電路安全工作的前提下,求電路消耗的最大電功率P最大【解析】解:由電路圖可知,電阻R1和滑動(dòng)變阻器R2并聯(lián),電流表A1測(cè)通過R1的電流,電流表A2測(cè)通過R2的電流;(1)閉合開關(guān)S,U1=U2=U=6V;則通過R1的電流為:I1=U(2)由于通過R1的電流為0.3A,兩電流表指針偏離零刻度線角度相同,由乙圖可知,電流表A2的示數(shù)可能為0.3A或1.5A,當(dāng)電流表A2的示數(shù)I2=0.3A時(shí),滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值為:R2=U2I當(dāng)電流表A2的示數(shù)I2'=1.5A時(shí),滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值為:R2'=U2I因此兩電流表指針偏離零刻度線角度相同時(shí),滑動(dòng)變阻器R2接入的電阻值為20Ω或4Ω;(3)由并聯(lián)電路的特點(diǎn)可知,移動(dòng)滑片P的過程中,R1兩端的電壓和通過R1的電流不變,R1消耗的電功率為:P1=U1I1=6V×0.3A=1.8W,由P=UI可知,通過滑動(dòng)變阻器R2的電流最大時(shí),滑動(dòng)變阻器R2消耗的電功率最大,由圖可知,電流表A2能測(cè)的最大電流為3A,滑動(dòng)變阻器R2允許通過的最大電流為2A,由串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)可知,為了電路安全,通過滑動(dòng)變阻器R2的最大電流I2最大=2A,因此滑動(dòng)變阻器消耗的最大電功率為:P2最大=U2I2最大=6V×2A=12W,則電路消耗的最大電功率為:P最大=P1+P2最大=1.8W+12W=13.8W答:(1)通過R1的電流為0.3A;(2)若兩電流表指針偏離零刻度線角度相同,此時(shí)滑動(dòng)變阻器R2接入的電阻值為20Ω或4Ω;(3)移動(dòng)滑片P,在電路安全工作的前提下,電路消耗的最大電功率為13.8W。4.(2022?上海模擬)在圖(a)所示的電路中,電源電壓為12伏且保持不變,電阻R1的阻值為10歐,滑動(dòng)變阻器R2標(biāo)有“20歐2安”字樣。電流表A表盤如圖(b)所示。閉合開關(guān)S。①求通過電阻R1的電流I1。②求通電10秒鐘,電流通過R1所做的功W1。③移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P,在電路安全工作的情況下,求電路中總電阻的變化范圍。【解析】解:由圖(a)可知,R1和R2并聯(lián),電流表測(cè)干路的電流;①并聯(lián)電路中各個(gè)支路兩端的電壓相等,即R1兩端的電壓:U1=U=12V,則通過電阻R1的電流:I1②通電10秒鐘,電流通過R1所做的功:W1=I1U1t=1.2A×12V×10s=144J;③并聯(lián)電路的總電流等于各個(gè)支路的電流之和,已知通過R1的電流為1.2A,則干路電流一定大于1.2A,因此電流表所選的量程為0~3A,已知通過R2的電流最大為2A,此時(shí)干路電流最大為2A+1.2A=3.2A,則超出電流表的量程;因此干路電流最大為I大=3A,由I=UR可知電路中總電阻最小為:R小=U當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路阻值最大時(shí),電路總電阻最大;則電路總電阻最大為:R大=R1×則電路總電阻的變化范圍:4Ω~6.7Ω。答:①通過電阻R1的電流為1.2A;②通電10秒鐘,電流通過R1所做的功為144J;③移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P,在電路安全工作的情況下,電路中總電阻的變化范圍為4Ω~6.7Ω。滑片P,在電路安全工作的情況下,電路中總電阻的變化范圍為4Ω~6.7Ω。5.(2023?閔行區(qū)二模)在圖(a)所示的電路中,電源電壓保持不變,電阻R1的阻值為15歐,滑動(dòng)變阻器R2上標(biāo)有“2安”字樣,所用電流表表盤如圖(b)所示。閉合開關(guān)S,通過電阻R1的電流為0.8安。①求電源電壓U。②用新的電阻R0替換R1,在電路安全的前提下,移動(dòng)滑片,通過R2的電流變化范圍為0.6安~1.8安,求電阻R0的阻值?!窘馕觥拷猓孩匍]合開關(guān),兩電阻并聯(lián)接入電路,電流表A測(cè)干路電流,電流表A1測(cè)通過滑動(dòng)變阻器的電流,根據(jù)歐姆定律可得電源電壓U=I1R1=0.8A×15Ω=12V;②滑動(dòng)變阻器R2上標(biāo)有“2安”字樣,用新的電阻R0替換R1,在電路安全的前提下,移動(dòng)滑片,通過R2的電流變化范圍為0.6安~1.8安,所以電流表A1接入電路的是大量程,并聯(lián)電路干路電流等于各支路電流之和,所以電流表A接入電路的是大量程,通過電路的最大電流為3A,通過滑動(dòng)變阻器的電流最大時(shí),干路電路最大,則通過定值電阻R0的電流:I0=I﹣I′=3A﹣1.8A=1.2A,并聯(lián)電路各支路兩端電壓相等,定值電阻R0的阻值:R0=UI0答:①電源電壓U為12V;②電阻R0的阻值為10Ω。6.(2022?松江區(qū)二模)在圖1(a)所示電路中,電源電壓為12伏保持不變,滑動(dòng)變阻器R2上標(biāo)有“2A”字樣(最大阻值模糊不清)。閉合開關(guān)S1,電流表A1的示數(shù)如圖1(b)所示。①求電阻R1的阻值。②求通電10秒鐘,電流通過R1所做的功W1。③現(xiàn)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P,發(fā)現(xiàn)電流表A2示數(shù)的最大變化量為1.4安。(a)求滑動(dòng)變阻器的最大阻值R2最大。(b)若將滑動(dòng)變阻器R2與另一個(gè)電阻R0串聯(lián)接入電源電壓相同的電路中,如圖2所示。閉合開關(guān)S2,發(fā)現(xiàn)滑片P不能移到滑動(dòng)變阻器的某一端,此時(shí)電流表A示數(shù)的最大變化量為1.5安,求電阻R0的阻值?!窘馕觥拷猓河呻娐穲D可知,R1與R2并聯(lián),電流表A1測(cè)通過定值電阻的電流,電流表A2測(cè)通過滑動(dòng)變阻器的電流,①由圖b可知電流表A1接入電路的是大量程,分度值為0.1A,示數(shù)為1A,因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等,根據(jù)歐姆定律可得電阻R1的阻值:R1=UI1②通電10秒鐘,電流通過R1所做的功W1=UI1t=12V×1A×10s=120J;③(a)滑動(dòng)變阻器R2上標(biāo)有“2A”字樣,說明滑動(dòng)變阻器允許通過的電流最大為2A,移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P,發(fā)現(xiàn)電流表A2示數(shù)的最大變化量為1.4A,則通過滑動(dòng)變阻器的最小電流:I′=2A﹣1.4A=0.6A,根據(jù)歐姆定律可得滑動(dòng)變阻器的最大阻值:R2最大=UI'=(b)將滑動(dòng)變阻器R2與另一個(gè)電阻R0串聯(lián)接入電源電壓相同的電路中,電流表測(cè)通過電路的電流,串聯(lián)電路各處電流相等,根據(jù)滑動(dòng)變阻器的規(guī)格可知通過電路的最大電流為2A,電流表A示數(shù)的最大變化量為1.5A,則通過電路的最小電流:I=2A﹣1.5A=0.5A,根據(jù)歐姆定律可得此時(shí)電路總電阻:R=UI=串聯(lián)電路總電阻等于各部分電阻之和,根據(jù)歐姆定律可知通過電路的電流最小時(shí),滑動(dòng)變阻器接入電路最大阻值,則定值電阻的阻值:R0=R﹣R2最大=24Ω﹣20Ω=4Ω。答:①:電阻R1的阻值為12Ω;②通電10秒鐘,電流通過R1所做的功為120J;③(a)滑動(dòng)變阻器的最大阻值為20Ω;(b)電阻R0的阻值為4Ω。7.(2023?徐匯區(qū)校級(jí)模擬)在如圖的電路中,電源電壓為9伏且保持不變,滑動(dòng)變阻器R2為標(biāo)有“20Ω,1.5A”、“20Ω,1A”和“30Ω,1A”字樣中的某一個(gè)。閉合開關(guān)S,電流表A1的示數(shù)為0.5安。①求電阻R1的阻值。②將電流表A2串聯(lián)接入a或b中的某一處,在電路安全工作的情況下,移動(dòng)滑動(dòng)變阻器R2的滑片過程中,電流表A2示數(shù)的最大變化范圍為0.8安~1.5安。請(qǐng)計(jì)算說明電流表A2接入的位置及滑動(dòng)變阻器的規(guī)格。【解析】解:①根據(jù)電路圖可知,R1、R2并聯(lián),電流表測(cè)量通過R1的電流;根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)知,兩電阻兩端的電壓:U2=U1=U=9V;R1的阻值:R1=R乙=U1I②將電流表A2串聯(lián)接入a處時(shí),電流表測(cè)量滑動(dòng)變阻器的電流;根據(jù)題意可知,通過滑動(dòng)變阻器的最小電流為0.8A,則滑動(dòng)變阻器接入電路的最大阻值:R2=U2I將電流表A2串聯(lián)接入b處時(shí),電流表測(cè)量干路電流;因并聯(lián)電路中,干路電流等于各支路電流之和,所以通過滑動(dòng)變阻器的最小電流:I2′=Imin﹣I1=0.8A﹣0.5A=0.3A,滑動(dòng)變阻器接入電路的最大阻值:R2′=U2I2'答:①電阻R1的阻值為18Ω。②滑動(dòng)變阻器選擇的規(guī)格為“30Ω1A”。8.(2022?長(zhǎng)寧區(qū)二模)在圖(a)所示電路中,R1是定值電阻,滑動(dòng)變阻器R2標(biāo)有“20歐1安”字樣。①若電源電壓為6伏,電阻R1的阻值為10歐,閉合開關(guān)S,通過R1的電流為0.4安,求:電阻R1兩端的電壓U1和滑動(dòng)變阻器R2的阻值。②若再分別按圖(b)和(c)連接電路,則發(fā)現(xiàn)圖(b)中電流的最小值恰好等于圖(a)中電流的最大值,圖(c)中電流表示數(shù)的最小值恰好等于圖(b)中電流的最大值。若電源電壓保持不變,求:電源電壓U和電阻R1的阻值?!窘馕觥拷猓孩儆蓤D(a)可知,R1、R2串聯(lián),當(dāng)通過R1的電流為0.4A時(shí),根據(jù)歐姆定律可知,電阻R1兩端的電壓U1=I′R1′=0.4A×10Ω=4V;根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)可知,滑動(dòng)變阻器R2兩端的電壓U2=U′﹣U1=6V﹣4V=2V,根據(jù)歐姆定律可知,滑動(dòng)變阻器R2接入電路中的阻值:R2′=U2I'②(a)圖中電流最大時(shí),滑動(dòng)變阻器接入的阻值為0,電路為R1的簡(jiǎn)單電路,所以最大電流為Ia最大=U(b)圖中,當(dāng)滑動(dòng)變阻器全部接入電路時(shí),阻值最大,電流最小,則最小電流為Ib最小=U由于(b)圖中電流的最小值恰好等于(a)圖中電流的最大值,所以UR解得R1=R2大=20Ω,由于滑動(dòng)變阻器R2標(biāo)有“20歐?1安”字樣,所以(b)圖中電流的最大值為Ib最大=1A;(c)圖中,R1與R2并聯(lián),當(dāng)滑動(dòng)變阻器全部接入電路時(shí),阻值最大,電流最小,則干路的最小電流為Ic最小=U由于(c)圖中電流表示數(shù)的最小值恰好等于圖(b)中電流的最大值,所以U20Ω解得U

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