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决胜2019年中考物理复习必考特色专题:专题14 最值及其范围的物理问题(解析版和原卷版)

ID:115142 2019年05月06日 资料纠错 有奖上传 收藏
【内容简介】一、最值及其范围的物理问题常见类型 1.滑动变阻器接人电路的阻值范围问题 这类问题考查串并联电路的特点和欧姆定律、电功公式、电功率公式的灵活应用,正确的判断滑动变阻器消耗的最大电功率是关键。同时要正确分析在什么情况下,滑动变阻器接入电路的电阻最小,在什么情况下,滑动变阻器接入电路的电阻最大,是需要集中精力来研究的。 2.电源电压调节范围的问题 这类问题涉及滑动变阻器滑片的移动,满足电压表或者电流表的要求,有的需要满足用电器的要求。来讨论电源电压调节的范围。解决问题是离不开欧姆定律的,所以要灵活使用欧姆定律及其变形是关键。 3.电路总电功率最小问题 这类问题主要考查学生对电功率计算公式、欧姆定律计算公式、串联电路分压特点的理解和掌握,知道电路总电阻最大时,消耗总功率最小是解决此题的关键。 4.电路消耗的最大电能问题 当电路中电流最大是,消耗的电能最大,用W大=UI大t 求解; 当电路中电流最大是,消耗的电能最大,用W小=UI小t 求解; 所以解决这个类问题,关键还是在电路电流的问题,进一步来讲,要熟练应用欧姆定律,最后通过讨论电阻的大小,或者说滑动变阻器滑片的移动来落实问题的解决。 二、最值及其范围的物理问题例题解析 【例题1】如图所示电路,电源电压18V恒定不变,小灯泡工标有“12V”的字样,滑动变阻器的规格为“200Ω 1A”,电流表量程“0~0.6A”电压表量程“0~15V”调节滑动变阻器滑片至某一位置时再闭合开关,小灯泡L恰好正常发光,此时电流2s内对小灯泡L做功12J,不考虑温度对电阻的影响。求: (1)小灯泡L正常发光时的电流; (2)滑动变阻器接人电路的阻值在什么范围时才能保证电路的安全; (3)小灯泡L两端电压为何值时,滑动变阻器消耗的功率最大,最大功率是多少? 答案:(1)小灯泡L正常发光时的电流为0.5A; (2)滑动变阻器接入电路的阻值在12Ω~120Ω的范围时才能保证电路的安全; (3)小灯泡L两端电压为9V时,滑动变阻器消耗的功率最大,最大功率是3.375W。 解析:由电路图可知,灯泡L与滑动变阻器R串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流。 A.灯泡正常发光时的电压和额定电压相等,根据W=UIt求出小灯泡L正常发光时的电流; B.灯泡正常发光时电路中的电流最大,滑动变阻器接入电路中的电阻最小,根据欧姆定律求出电路中的总 由W=UIt可得,小灯泡L正常发光时的电流: IL===0.5A; (2)因串联电路中各处的电流相等,且电流表的量程为0~0.6A,变阻器允许通过的最大电流为1A, 所以,电路中的最大电流I大=0.5A,此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小, 由I=可得,电路中的总电阻和灯泡的电阻分别为: R总===36Ω,RL===24Ω, 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和, 所以,滑动变阻器接入电路中的最小阻值: R小=R总﹣RL=36Ω﹣24Ω=12Ω, 当电压表的示数UR=15V时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大, 因串联电路中总电压等于各分电压之和, 所以,此时灯泡两端的电压: UL′=U﹣UR=18V﹣15V=3V, 则电路中的最小电流: I小===A, 则滑动变阻器接入电路中的最大阻值: R大===120Ω, 则滑动变阻器接人电路的阻值在12Ω~120Ω的范围时才能保证电路的安全; (3)滑动变阻器消耗的电功率: PR=URI=(U﹣IRL)I=(18V﹣I×24Ω)I=﹣I2×24Ω+18V×I=3.375W﹣24(I﹣A)2, 当I=A时,滑动变阻器消耗的电功率最大,此时灯泡两端的电压: UL″=IRL=A×24Ω=9V, 滑动变阻器消耗的最大电功率: PR大=(U﹣UL″)I=(18V﹣9V)×A=3.375W。 【例题2】如图所示电路,电源电压可调,R1=10Ω,小灯泡标有“6V 6W(阻值不变)。滑动变阻器R2上标有“15Ω 2A”的字样,求: (1)若只闭合S1,调节电源电压,使灯泡L正常工作10s,灯泡消耗的电能。 (2)若只闭合S2,调节电源电压,移动滑动变阻器滑片,电压表示数在1V~3V 之间变化,求电源电压的最大调节范围。

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