2024四川中考物理二轮重点专题研究 微专题 极值、范围类动态电路相关计算（课件）(共30张PPT)

(共30张PPT)
极值、范围类动态电路相关计算
微专题
四川近年真题及拓展
2
微技能突破
1
微技能突破
方法指导
(1)初中阶段的动态电路类极值范围的计算，电路图一般有两种，复杂电路在具体设问计算时也可以简化为这两种电路，电路图如下，其中小灯泡可以换为定值电阻，在特定的题目中会添加相应的电表进行求解：
串联：
并联：
(2)影响电路安全的因素：①电流表、电压表量程；②用电器规格(小灯泡的规格“U额　P额”或滑动变阻器的规格“a Ω　b A”)；解题时需要综合考虑进行求解．
微技能1　串联电路
例1　 如图所示，电源电压恒为4.5 V，灯泡L标有“2.5 V　1.25 W”的字样(忽略灯丝电阻变化)，滑动变阻器规格为“20 Ω　1 A”，电流表接入量程为“0～0.6 A”，电压表接入量程为“0～3 V”，在不损坏电路元件的情况下，求：
一题多设问
【思维引导】本题中影响电路中电流表示数取值范围的限定条件：
①电流表示数最大值的限定条件：a.灯泡的额定电流(灯泡的规格)；
b.滑动变阻器允许通过的最大电流(滑动变阻器的规格)；
c.电流表允许测量的最大电流(电流表的量程)；
②电流表示数最小值的限定条件：滑动变阻器接入电路的电阻为最大值时，电流表有最小示数．
(1)电路中电流表示数的取值范围；
解：灯泡的额定电流I额＝ ＝0.5 A＜电流表允许测量的最大电流0.6 A，即电路中允许通过的最大电流为0.5 A
灯泡的电阻RL＝ ＝5 Ω
当滑动变阻器接入电路的阻值最大时，
电路中最小电流I小＝ ＝0.18 A
电路中电流表示数的取值范围为0.18 A～0.5 A
(2)电路中电压表示数的取值范围；
【思维引导】本题中影响电路中电压表示数取值范围的限定条件：
①电压表示数最大值的限定条件：a.灯泡的额定电压(灯泡的规格)；
b.电压表允许测量的最大电压(电压表的量程)；
②电压表示数最小值的限定条件：滑动变阻器接入电路的电阻为最大值时，电压表有最小示数．
解：灯泡的额定电压2.5 V小于电压表允许测量的最大电压3 V，所以电压表示数的最大值为2.5 V，由于灯泡与滑动变阻器串联，根据串联分压规律可知，滑动变阻器的最大阻值接入电路时，灯泡两端电压最小，此时电路的电流为I小＝0.18 A
则此时电压表示数为U小＝I小RL＝0.18 A×5 Ω＝0.9 V
电路中电压表示数的取值范围为0.9 V～2.5 V
(3)滑动变阻器接入电路的阻值范围；
解：电路中电流表示数最大时，滑动变阻器接入电路中的阻值最小，
R滑小＝ ＝4 Ω
滑动变阻器接入电路的阻值范围为4 Ω～20 Ω
(4)电路消耗的总电功率的范围．
解：电路消耗的最小总电功率P小＝UI小＝4.5 V×0.18 A＝0.81 W
电路消耗的最大总电功率P大＝UI大＝4.5 V×0.5 A＝2.25 W
电路消耗的总电功率的范围为0.81 W～2.25 W
变式　改变电表位置
如图所示，电源电压恒为 4.5 V，灯泡L标有“ 2.5 V　1.25 W ”的字样(忽略灯丝电阻变化)，滑动变阻器规格为“20 Ω　1 A”，电流表接入量程为“0～0.6 A”，电压表接入量程为“0～3 V”，则在不损坏电路元件的情况
下，求：
【思维引导】本题中影响电路中电压表示数取值范围的限定条件：
①电压表示数最大值的限定条件：a.滑动变阻器的最大阻值接入电路时，其两端的电压；b.电压表允许测量的最大电压(电压表的量程)；
②电压表示数最小值的限定条件：灯泡正常工作时，电压表有最小示数，为电源电压与灯泡额定电压之差．
(1)电路中电压表示数的取值范围；
解：灯泡的电阻RL＝ ＝5 Ω
当滑动变阻器接入电路的阻值最大时，
电路中的最小电流I小＝ ＝0.18 A
此时滑动变阻器两端的电压U滑＝I小R滑大＝0.18 A×20 Ω＝3.6 V＞电压表允许测量的最大电压3 V
所以电压表的最大示数为3 V
灯泡正常工作时，电压表有最小示数，
为U小＝U－U额＝4.5 V－2.5 V＝2 V
电路中电压表示数的取值范围为2 V～3 V
(2)电路中电流表示数的取值范围；
解：小灯泡的额定电流I额＝ ＝0.5 A＜电流表允许测量的最大电流0.6 A，即电路中允许通过的最大电流为0.5 A
当滑动变阻器两端电压达到最大值3 V时，电路中的电流最小
I小＝ ＝0.3 A
电路中电流表示数的取值范围为0.3 A～0.5 A
(3)滑动变阻器接入电路的阻值范围；
【思维引导】本题中影响滑动变阻器接入电路电阻取值范围的条件：
①滑动变阻器接入电路电阻最大值的限定条件：a.电压表允许测量的最大电压(电压表的量程)；b.滑动变阻器的最大阻值(滑动变阻器的规格)；
②滑动变阻器接入电路电阻最小值的限定条件：根据电路电流的最大值，求取滑动变阻器接入电路电阻的最小值．
解：电路中电流最大时，滑动变阻器接入电路中的阻值最小，
R滑小＝ ＝4 Ω
电压表的示数最大，即电路中电流最小时，滑动变阻器接入电路中的阻值最大，
R大＝ ＝10 Ω＜滑动变阻器的最大阻值20 Ω
滑动变阻器接入电路的阻值范围为4 Ω～10 Ω
(4)电路消耗的总电功率的范围．
解：电路消耗的最小总电功率P小＝UI小＝4.5 V×0.3 A＝1.35 W
电路消耗的最大总电功率P大＝UI大＝4.5 V×0.5 A＝2.25 W
电路消耗的总电功率的范围为1.35 W～2.25 W
微技能2　并联电路
例2　如图所示，电源电压恒为3 V，灯泡L标有“6 V　6 W”的字样(忽略灯丝电阻变化)，滑动变阻器规格为“20 Ω　1 A”，电流表所接量程为“0～3 A”，闭合开关．求：
(1)通过灯泡的电流；
0.5 A
(2)在不损坏电路元件的情况下调节滑片,滑动变阻器接入电路的阻值范围；
【思维引导】
本题中影响滑动变阻器接入电路电阻取值范围的条件：
①滑动变阻器接入电路电阻最大值即为滑动变阻器的最大阻值；
②滑动变阻器接入电路电阻最小值的限定条件：
a.电流表的量程；b.滑动变阻器的规格．
3 ~ 20
(3)在不损坏电路元件的情况下，调节滑片，滑动变阻器消耗的功率范围.
0.45 W ~ 3 W
四川近年真题及拓展
命题点
1
滑动变阻器类(宜宾2022.18，2023.18)
1. (2023宜宾18题10分)如图甲的电路中，电源电压保持不变．闭合开关S后，滑动变阻器R2的滑片P由a端移动到b端，测得电阻R1两端的电压与通过R1的电流的变化关系如图乙所示．求：
(1)电阻R1的阻值；
解：当滑片P在a端时，只有电阻R1接入电路，
由U－I图像可以看出，电阻R1两端电压即电源电压为U＝U1＝24 V，
电路电流I1＝3 A，则R1＝ ＝8 Ω
(2)变阻器R2的最大阻值；
解：当滑片P在b端时，滑动变阻器全部接入电路，此时电路中的电流最小，由U－I图像可知电路电流是I1′＝1 A；
此时电路总电阻R总＝ ＝24 Ω，
滑动变阻器R2的最大阻值
R2＝R总－R1＝24 Ω－8 Ω＝16 Ω
(3)电压表 的示数变化范围；
解：由题图甲可知，电压表 测滑动变阻器两端的电压，
当滑片P在a端时，电压表 的示数为0 V，
由图像可知，当滑片P在b端时，U1′＝8 V，
所以U2′＝U－U1′＝24 V－8 V＝16 V，
所以电压表 示数的变化范围为0～16 V
(4)变阻器R2的最大电功率．
解：电路中的电流I＝
滑动变阻器消耗的电功率
P2＝I2R2＝
当R2＝R1＝8 Ω时，滑动变阻器消耗的电功率最大
P2大＝ ＝18 W
2. (多选)(2021南充12题3分)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7～20 Ω
D. 滑动变阻器的最大电功率1.8 W
其他地市真题精选
AC
多开关＋滑动变阻器类(宜宾6年3考)
命题点
2
拓展训练
3. (2021重庆B卷)如图所示，电源电压为18 V不变，定值电阻R1的阻值为30 Ω，滑动变阻器R2标有“50 Ω　0.5 A”字样，电流表量程为0～0.6 A，电压表量程为0～15 V．只闭合开关S1时电流表的示数为0.45 A，电压表的示数为______V；只闭合开关S2时，在保证元件安全的情况下移动滑片，电路的总电功率变化量是________W.
4.5
3.6
4. (2020宜宾27题10分)如图所示，电源电压U＝6 V，小灯泡标有“4 V　1.6 W”字样，定值电阻R2＝20 Ω，滑动变阻器R3允许通过的最大电流为
1 A，电流表的量程为0～3 A，电压表的量程为0～3 V，电源电压和小灯泡的阻值R1均保持不变．
(1)求小灯泡的阻值R1；
解：根据P＝UI＝ 可知，
小灯泡的阻值R1＝ ＝10 Ω
额
(2)只闭合开关S2，求电压表的示数；
解：只闭合开关S2，R2和R1串联，电路中的电流为
I＝ ＝0.2 A
因为电压表测小灯泡两端的电压，
所以电压表的读数为U1＝IR1＝0.2 A×10 Ω＝2 V
(3)将滑动变阻器滑片滑到最左端，闭合所有开关，此时电流表示数为0.5 A．求滑动变阻器R3的最大阻值；
解：将滑动变阻器滑片滑到最左端，闭合所有开关，此时R2和R3并联.
此时通过R2的电流为I2＝ ＝0.3 A
通过R3的电流为I3＝I总－I2＝0.5 A－0.3 A＝0.2 A
滑动变阻器R3的最大值为
R3max＝ ＝30 Ω
(4)只闭合开关S3，在电路安全的情况下，求小灯泡电功率的变化范围．
解：只闭合开关S3，滑动变阻器和灯泡串联，因为电压表量程为0～3 V，所以灯泡两端的最大电压为3 V，
此时电路中电流最大为Imax＝ ＝0.3 A
灯泡的最大功率为Pmax＝U′Imax＝3 V×0.3 A＝0.9 W
当滑动变阻器接入电路阻值最大时，电路中最小电流为
Imin＝ ＝0.15 A
小灯泡的最小功率Pmin＝Imin2R1＝(0.15 A)2×10 Ω＝0.225 W
小灯泡电功率的变化范围是0.225～0.9 W