题型9.电学中的最值问题(答案)
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电学中的最值问题
1.如图所示的电路中,电源两端电压为6V并保持不变。定值电阻
R
1
的阻值为100Ω,滑动
变阻器
R
2
的最大阻
值为50Ω。当开关
S
闭合时,滑动变阻器的滑片
P
由
b
端
移到
a
端的过
程中,下列说法中正确的是( )
A.
电压表的示数变大,电流表的示数变小 B.电流表和电压表的示数都不变
C.电流表的示数变化范围为0.04A~0.06A D.电压表的示数变化范围为4V~6V
2.在如图所示的电路中,电源电压恒定,R
1
为一定值电阻,R
2
为滑动变阻器.开关S闭合后,
当滑动变阻器的滑片P在a、b之间滑动的过程中,电压表的示数最大为
4V,电阻R
1
的电功
率变化范围是0.8W~7.2W,则P从a端滑至b端的过程
中,电流表的示数( )
A.从1.8A变化至0.2A B.从0.4A变化至1.2A
C.从1.2A变化至0.4A D.从0.2A变化至1.8A
3.如图所示,电源电压恒定不变,小灯泡L上标有“6V
3W”字样,已知滑动变阻器R的最大阻
值为20Ω,电流表的量
量程为0-0.6A,电压表的量程为0-3V.灯泡电阻不随温度变化,求:
(1)闭合S
1、断开S2,滑动变阻器滑片在最右端时,此时灯泡的实际功率为0.75W,求电源
电压是多大?
(2)闭合S1、S2,要保证电路中各元件安全,求滑动变阻器R的取值范围.
4. 如图甲所示,电源两端电压不变。
R
1为定值电阻,
R
2为滑
动变阻器;当滑动变阻器的滑
片P滑动时测出电压值、电流值,得出滑动变阻器的功率
P
和电流
I
的关系图像如图乙所示,
根据图像信息。求:
(1)滑动变阻器的最大阻值;
(2)
R
1的阻值和电源电压;
(3)求此电路的最大电功率。
5. 如图所示,电源电压恒定,定值
电阻
R
2
=20Ω,滑动变阻器
R
0
上标有“50Ω,0.
5A”的
字样,电流表A的量程为0~0.6A,电压表V的量程为0~15V。当开关S打到1位置且
滑片
P
在
A
端时,电压表的示数为8V;当开关S打到2位置且滑片
P
在中点时,滑动变阻器
R
0
的功率为
P
0
=4W
,求:
(1)电源电压
U
;
1
(2)定值电阻
R
1
的阻值;
(3)当电路接通时
,在确保电路元件安全的前提下,试讨论何时电路的总功率最小,最小
功率是多少;何时电路的总功率最
大,最大功率又是多少?
5题图
6题图
6. 如图所示,电源电压保持不变,小灯泡L标有“3V 1.5W”的字样,滑动变阻器
R
1
的
阻值变化范围为0~70Ω,定值电阻R
2
的阻值为30Ω.
求:
(1)小灯泡L正常发光时的阻值为多少?
(2)当S
1
、S
2
和S
3
都闭合,滑动变阻器的滑片滑到a端时,小灯泡L恰好正常发光,此时电流表的示数为多少?
(3)保证电流表有示数时,滑动变阻器的滑片应怎样移动,同时开关应怎
样闭合或断开才
能使电路的总电功率最小?最小电功率为多少?
7.随着社会的发
展和科技的进步,电路元件在各行得到广泛的应用,其中热敏电阻就是其中
之一.热敏电阻的阻值会随温
度的改变而改变.图甲是用热敏电阻测量环境温度的电路,电
路中电流表的量程为0~0.02A,滑动
变阻器R的铭牌上标有“15Ω 0.3A”字样.R
t
为热敏
电阻,其阻值随环境温
度变化关系如图乙所示,电源电压保持不变.请完成下列小题:
(1)将此电路放入温
度为20℃的环境中,闭合开关S,调节滑片P,使滑动变阻器接入电
路的电阻R=100Ω,此时电流
表的读数为0.01A,求电源电压;
(2)若环境温度为40℃时,要保证整个电路元件的安全,求滑动变阻器的变化范围;
(3)此电路能测量的最高环境温度为多少?
2
8. 图甲是小明设计的调光灯电路图,他将粗细均匀的电阻丝AB通过滑片P连入电路
,小灯
泡的额定电压为6V。闭合开关S后,滑片P从最左端A滑到最右端B的过程中,小灯泡的I—U
关系图像如图乙所示。(电阻丝AB的阻值不随温度变化),下面说法中正确的是
A.滑片在A端时通过灯泡的电流是1A
B.电阻丝AB的阻值为6Ω
C.电路消耗的最小功率是3W
D.电压表的最大示数是6V
9.如图是小红学习电学后设计的一电路。其中L
红
为“6V
3W”、L
绿
为“6V 6W”的小灯泡,
R
1
为“1
8
1.5A”的滑动变阻器。当该电路闭合开关S、S
1
、S
2
,滑动变阻器的滑片P移
至b端时,两灯都正常发光(电源电压不变)。问:
(1)电源电压为多少伏?
(2)两灯都正常发光时电流表的示数为多少?
(3
)若S、S
2
闭合、S
1
断开,电流表示数为0.25A时,此时滑动变阻器
连入电路的电阻为多
少?
(4)分别画出该电路处于最大电功率和最小电功率时的等效电路图。
练习部分
1.如图所示,将滑动变阻器的滑片P移向M端,闭合开关S
,
的示数为6V;滑片P移向N端,闭合开关S,
(1)电源的电压及电阻R
0
的阻值;
(2)R
0
消耗的最大电功率和滑动变阻器的最大阻值.
表有示数为1.0A,表
表的示数为2V.求:
2.某同学在做“调节灯泡亮度”的
电学实验时,电路如图所示,电源电压恒为4.5V,电压
表量程“0~3V”,滑动变阻器规格“20
Ω lA”,灯泡L标有“2.5V
1.25W”字样(忽略灯丝
电阻变化),在不损坏电路元件的情况下,下列判断正确的是( )
A.电路中电流变化的范围是0.18A一0.5A
3
B.滑动变阻器阻值变化的范围是2.5Ω~10Ω
C.灯泡的最小功率是0.162W
D.该电路的最大功率是2.25W
3.如图所示电路中,电源电压U=4.5V,且保持不变,定值电阻R
1
=5Ω,变阻器R
2
最大阻
值为20Ω,电流表量程0~0.6A,电压表量程为0~3V。为保护电表
,变阻器接入电路的阻值
范围是( )
A
V
S
R
1
R
2
P
A.0Ω~10Ω B.0Ω~20Ω
C.5Ω~20Ω
D.2.5Ω~10Ω
4.如图所示,电源电压为6 V,一只标有“3 V 3
w”的小灯泡与一个最大阻值为9 Ω的滑
动变阻器串联,在保证电路安全工作的前提下,电路消耗的最
大功率和滑动变阻器两端的最
大电压分别为( )
A.6 W 4.5 V
B.4.5 W 6 V
C.6 W 6 V
D.9 W
4.5 V
5.半导体材料的导电能力介于导体和绝缘体之间,其电阻受温度影
响较大.如图甲是某种
半导体材料的电阻随温度变化的关系图像.根据这种半导体材料电阻的特性,小明
和他的
同学设计了一个电路(如图乙),可以测定某一空间的温度,使用的器材如下:半导体电
阻、电源、电流表(0—0.6A)、开关、定值电阻R
0
(10Ω)、导线若干.
(1)定值电阻R
0
的作用是什么?
.
(2)当环境温度为20℃时,电流表的读数为0.2A,求电源的电压.
(3)电流表的读数为0.4A时,求当时环境温度和半导体电阻的电功率分别是多少.
6. 如图所示,电源电压恒定不变,R
1
=6Ω,R
2
=12Ω,
滑动变阻器R
3
的最大阻值为20Ω,电
流表量程为0-0.6A,电压表量程为0-
3V。
求:①闭合S
1
、S
2
时电路的总电阻是多少?
②断开S
1
、闭合S
2
,10S内电流通过R
1
产生的热量
为60J,电源电压U=?
③断开S
1
、S
2
,要使电路处于安全
工作状态,变阻器R
3
的取值范围多大?
RΩ
S
2
R
1
50
S
1
半导体电阻
R
0
20
R
2
R
3
10
O
20
40
10
t℃
乙
S
甲
0
6题图
5题图
4
A
5