专题14　电学范围与极值问题 课件(共22张PPT) 2023-2024学年物理人教版九年级全一册

(共22张PPT)
电学范围与极值问题
专题14
第十八章　电功率
一、电学范围计算
例1　如图所示的电路中，电源电压为4.5 V且保持不变，电流表量程为0～0.6 A，电压表量程为0～3 V，小灯泡标有“3 V　1.2 W”字样(不考虑温度对灯丝电阻的影响)，滑动变阻器上标有 “20 Ω　1 A”字样。闭合开关，在保证电路元件安全情况下，下列说法正确的是(　　)
A.电压表的示数变化范围是0～3 V
B.滑动变阻器接入电路的阻值变化范围是3.75～15 Ω
C.小灯泡的最小功率是0.6 W
D.电路总功率变化范围是1.2～1.8 W
B
【总结提升】　为保证电路安全，首先从电流下手，找出各个用电器及电流表允许的电流值，取其中最小的作为电路中电流的最大值(此时滑动变阻器接入电阻最小)，根据电压表的量程或滑动变阻器的最大阻值来确定电流的最小值，在此过程中就能确定电流的范围，电压表的范围和滑动变阻器阻值范围。在此过程中，一定要注意：(1)用电器两端的电压不高于额定电压或电流不高于额定电流、滑动变阻器所允许通过的最大电流；(2)电流不超过电流表的量程、电压不超过电压表的量程。
变式训练1　如图所示，电源电压恒为6 V，电流表量程为“0～0.6 A”，电压表量程“0～3 V”，滑动变阻器、小灯泡L(灯丝电阻不变)分别标有“20 Ω　1 A”“2.5 V　0.5 A”字样。在保证电路安全的情况下，移动滑动变阻器的滑片，下列选项中正确的是(　　)
A.电流表的示数变化范围是0.24～0.5 A
B.电压表的示数变化范围是1.2～3 V
C.滑动变阻器连入电路的阻值变化范围是5～20 Ω
D.电路消耗的最大电功率为1.8 W
A
解析　由电路图可知，灯泡L与滑动变阻器R串
联，电压表测灯泡L两端的电压，电流表测电路
中的电流。因电流表量程为0～0.6 A，滑动变阻
器允许通过的最大电流为1 A，灯泡正常发光时
的电流为0.5 A，所以电路中的最大电流I大＝0.5 A，此时灯泡两端的电压是2.5 V，此时变阻器接入电路中的电阻最小，变阻器两端的电压U滑小＝U－UL大＝6 V－2.5 V＝3.5 V，
电压表的示数最小，电压表的示数为UL小＝I小RL
＝0.24 A×5 Ω＝1.2 V，电流表的示数变化范围
是0.24～0.5 A，电压表的示数变化范围是1.2～
2.5 V，滑动变阻器连入电路的阻值变化范围是
7～20 Ω，A正确，B、C错误；
电路中电流最大时，电路消耗电功率最大，为P大＝UI大＝6×0.5 W＝3 W，D错误。
二、电学极值(最值)的计算
例2　在“学习使用滑动变阻器”的活动中，小明设计了如图所示的电路，滑动变阻器标有“20 Ω　1 A”字样，小灯泡标有“3 V　0.9 W”字样(不考温度对灯丝电阻的影响)。闭合开关，将滑动变阻器的金属滑片移至中点时，小灯泡恰好正常发光，移动金属滑片的过程中，确保各元件使用安全，则(　　)
A.电源电压为9 V
B.小灯泡消耗的最小电功率为0.6 W
C.电路消耗的最大电功率为2.7 W
D.滑动变阻器消耗的最小电功率为0.8 W
D
由P＝ 可知，电源电压不变，电阻最小时，电路的总功率最大，将滑动变阻器的金属滑片移至中点时，小灯泡恰好正常发光，如果继续向左移动时，电路中电阻变小，电流变大，小灯泡电功率变大，
可能会损坏，故当滑动变阻器的金属滑片移动至中点时，电路中电阻最小，此时电路中的电流为0.3 A，此时电路消耗的最大电功率为Pmax＝UI＝6 V×0.3 A＝1.8 W，C错误；
当滑动变阻器的阻值大于或小于灯泡的阻值时，滑动变阻器消耗的电功率将变小，由C选项可知，滑动变阻器的阻值不能小于10 Ω，
故想要滑动变阻器消耗的电功率减小只能增大
滑动变阻器的阻值，故滑动变阻器的阻值达到
最大时，即为20 Ω时，滑动变阻器消耗的电功
率最小，由B选项可知，此时电路中的电流为
0.2 A，则滑动变阻器消耗的最小电功率为P＝Imin2R滑max＝(0.2 A)2×20 Ω＝0.8 W，D正确。
【总结提升】　(1)电路中的最大电流I大：由“用电器额定电流、电流表量程、滑动变阻器的最大电流”中的最小电流值决定，则R总小＝ ，故
R滑小＝R总小－R定、U滑小＝I大R滑小、P大＝UI大。
(3)滑动变阻器分得最大电压U滑大：由电压表量程决定。
变式训练2　如图所示，电源电压恒为4.5 V，电流表的量程为“0～0.6 A”，电压表的量程为“0～3 V”，灯泡L标有“2.5 V　1.25 W”字样(设灯丝电阻不变)，滑动变阻器R的规格为“20 Ω　1 A”。闭合开关，在保证电路安全的情况下，移动滑片P的过程中，下列正确的是(　　)
A.电流表的示数最大为0.6 A
B.滑动变阻器接入电路的最小电阻为4 Ω
C.灯泡消耗的最小电功率为0.12 W
D.电路消耗的最大电功率为2.7 W
B
电源电压U＝4.5 V，电路消耗的最大电功率Pmax＝UImax＝4.5 V×0.5 A＝2.25 W，D错误；