2024中考物理備考專題 單狀態(tài)極值、范圍計(jì)算 (課件)

單狀態(tài)極值、范圍計(jì)算1典例練考點(diǎn)2成都8年真題子母題

考情及趨勢分析考情分析年份題型題號(hào)分值電路圖/試題情境考查內(nèi)容及應(yīng)用公式2023計(jì)算題A卷237(1)燈泡L1的額定功率(2)電流表示數(shù)變化范圍主要應(yīng)用公式：P＝UI、I＝及變式成都8年高頻點(diǎn)考情及趨勢分析考情分析年份題型題號(hào)分值電路圖/試題情境考查內(nèi)容及應(yīng)用公式2022計(jì)算題A卷237(1)電路消耗的功率(2)滑動(dòng)變阻器R能接入電路的阻值范圍主要應(yīng)用公式：

、

及變式2021A卷256(1)定值電阻R3的電功率(2)電壓表示數(shù)的變化范圍主要應(yīng)用公式：及變式、P＝UI考情分析年份題型題號(hào)分值電路圖/試題情境考查內(nèi)容及應(yīng)用公式2020計(jì)算題A卷256(1)電路5min消耗的電能(2)ΔU的字母表達(dá)式及ΔU的最大值主要應(yīng)用公式：考情分析【考情總結(jié)】1．均在A卷計(jì)算題最后一題考查，近4年連續(xù)考查；2．求解的范圍或最大值，均為串聯(lián)電路的物理量求解，且近3年第(1)問連續(xù)考查功率的計(jì)算，第(2)問連續(xù)考查范圍類計(jì)算；3．均為多開關(guān)＋滑動(dòng)變阻器電路，電路中一般為2～3個(gè)開關(guān)；4．主要考查

及變式、P＝UI、

等電學(xué)公式的應(yīng)用，計(jì)算量中等，試題難度中等．

單狀態(tài)極值、范圍計(jì)算(8年4考)(1)先識(shí)別電路連接情況及電表測量對(duì)象(2)初中階段，動(dòng)態(tài)電路極值、范圍類電路安全問題的計(jì)算中，其影響電路安全的因素有：①電流表、電壓表量程；②小燈泡的參數(shù)“U額

P額”；③滑動(dòng)變阻器的規(guī)格“aΩ

bA”；④當(dāng)有兩個(gè)及以上的因素影響電路時(shí)，取其最小值．典例練考點(diǎn)考點(diǎn)

方法指導(dǎo)1.如圖所示，電源電壓為4.5V，燈泡L標(biāo)有“2.5V

1.25W”的字樣，滑動(dòng)變阻器規(guī)格為“20Ω

1A”，閉合開關(guān)S后，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，在電路各元件安全的情況下，求：(小燈泡阻值不隨溫度變化)(1)電路中電流的取值范圍；百變例題本題中影響電路電流的限定條件：①電流最大值：a.小燈泡的額定電流；b.滑動(dòng)變阻器允許通過的最大電流→取其較小值；②電流最小值：滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大時(shí)，電路中的電流最小.思路引導(dǎo)

解：(1)燈泡的額定電流

，小于滑動(dòng)變阻器允許通過的最大電流1A，即電路中允許通過的最大電流為0.5A燈泡的電阻當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大時(shí)，電路中電流最小電路中電流的取值范圍為0.18～0.5A(2)滑動(dòng)變阻器允許接入電路的阻值范圍；本題中影響滑動(dòng)變阻器接入電路電阻的限定條件：①由(1)可知當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，電路中的電流最大，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最??；②由滑動(dòng)變阻器的規(guī)格可知其最大阻值.思路引導(dǎo)(2)電路中電流最大即I大＝I額時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值最小則滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值范圍為4～20Ω(3)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓范圍．本題中影響滑動(dòng)變阻器兩端的電壓的限定條件：①根據(jù)串聯(lián)電路的電壓規(guī)律可知，當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值最大時(shí)，其兩端電壓最大；②當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值最小時(shí)，其兩端電壓最?。悸芬龑?dǎo)(3)由(1)(2)可知，U滑大＝I小R滑大＝0.18A×20Ω＝3.6VU滑小＝I大R滑?。?.5A×4Ω＝2V則滑動(dòng)變阻器兩端的電壓范圍為2～3.6V(4)電路消耗總功率的變化范圍．由于電源電壓不變，由P＝UI可知，當(dāng)電路中的電流最大時(shí)，電路消耗功率最大；當(dāng)電路中的電流最小時(shí)，電路消耗功率最?。悸芬龑?dǎo)(4)由題意可得，電路消耗的最小總功率P?。経I小＝4.5V×0.18A＝0.81W電路消耗的最大總功率P大＝UI大＝4.5V×0.5A＝2.25W則電路消耗總功率的變化范圍為0.81～2.25W變式1增加電表在原電路接上電流表與電壓表，電流表接0～0.6A量程，電壓表接0～3V量程．電路如圖所示，求小燈泡電功率的最大值．電路中接上電表后，電路中限定條件的改變：①電路中最大電流值可能改變，需要考慮電流表的最大示數(shù)，如圖電路中的最大電流為______A；②與電壓表并聯(lián)的元件的最大電壓可能改變，需要考慮電壓表最大示數(shù)，小燈泡兩端的最大電壓為______V.思路引導(dǎo)0.52.5解：滑動(dòng)變阻器的最小阻值接入電路時(shí)，小燈泡兩端電壓最大，此時(shí)電路中電流I大＝0.5A＜0.6A則此時(shí)電壓表示數(shù)U大＝I大RL＝0.5A×5Ω＝2.5V＜3V則小燈泡的最大功率P大＝U大I大＝2.5V×0.5A＝1.25W變式2改變電表位置在原電路接上電流表和電壓表，電流表接0～0.6A量程，將電壓表接0～3V量程并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端，如圖所示．(1)滑動(dòng)變阻器兩端的最大電壓值；解：(1)燈泡的電阻RL＝5Ω當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大時(shí)，電路中的最小電流I小＝0.18A此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓U滑＝I小R滑大＝0.18A×20Ω＝3.6V大于電壓表允許測量的最大電壓3V，所以電壓表的最大示數(shù)為3V，故滑動(dòng)變阻器兩端的最大電壓值為3V(2)當(dāng)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓達(dá)到最大值3V時(shí)，電路中的電流最小(2)電路中電流表示數(shù)的最小值；(3)電路中電流最大時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值最小，R滑?。?Ω電壓表的示數(shù)最大，即電路中電流最小時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值最大，小于滑動(dòng)變阻器的最大阻值20Ω故滑動(dòng)變阻器允許調(diào)節(jié)的阻值范圍為4～10Ω(3)滑動(dòng)變阻器允許調(diào)節(jié)的阻值范圍．1.(雙選)在圖甲所示的電路中，R1是定值電阻，R2是規(guī)格為“20Ω

3A”的滑動(dòng)變阻器，在電路中正確連接有一個(gè)電壓表(圖中未畫出).電源電壓保持不變，閉合開關(guān)S，滑動(dòng)變阻器的滑片P從b端滑向a端．當(dāng)滑片P在最右端b處時(shí)，電壓表示數(shù)如圖乙所示；P在中點(diǎn)時(shí)，電流表的示數(shù)為0.8A，電壓表示數(shù)如圖丙所示(電壓表選用的量程與乙圖不同).下列說法正確的是(

)成都8年真題子母題A.電壓表并聯(lián)在R2兩端B.電源電壓是9VC.R1的阻值是5ΩD.R1消耗的最大功率是28.8W【答案】CD2.(2023成都A卷23題7分)如圖所示電路中，電源電壓恒為6V，燈泡L1標(biāo)有“6V”字樣，額定功率字跡不清，燈泡L2標(biāo)有“4V

1.6W”字樣，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為50Ω，電流表量程為0～0.6A．閉合開關(guān)S、S1、S2，滑動(dòng)變阻器滑片位于最右端時(shí)，電流表示數(shù)為0.42A，不考慮燈泡電阻變化.(1)求燈泡L1的額定功率．解：(1)閉合開關(guān)S、S1、S2，燈泡L1與滑動(dòng)變阻器Rp并聯(lián)，U1＝U＝6V，燈泡L1正常發(fā)光，通過滑動(dòng)變阻器的電流通過燈泡L1的電流I1＝I總－I＝0.42A－0.12A＝0.3A燈泡L1的額定功率P1＝U1I1＝6V×0.3A＝1.8W(2)只閉合開關(guān)S，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，在確保電路安全的前提下，求電流表示數(shù)變化范圍．(2)只閉合開關(guān)S時(shí)，燈泡L2與滑動(dòng)變阻器Rp串聯(lián)燈泡L2的電阻燈泡L2的額定電流當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為0時(shí)所以電路中的最大電流Imax＝0.4A當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為最大值50Ω時(shí)，電路中的電流最小電流表示數(shù)變化范圍為0.1～0.4A

解題關(guān)鍵點(diǎn)在燈泡的規(guī)格和電流表的量程已知的前提下，分析電路可知，串聯(lián)電路中電流可能最小，并聯(lián)電路中電流可能最大，即可求出該電路的電流范圍．3.(2022成都A卷23題7分)如圖所示，電源電壓U＝5V，定值電阻R1＝10Ω，R2＝20Ω，滑動(dòng)變阻器R的最大阻值為20Ω，電壓表的量程為3V，電流表的量程為0.6A.(1)開關(guān)S1、S2、S3均閉合時(shí)，求電路消耗的總功率．解：(1)S1、S2、S3均閉合時(shí)，R被短路，R1與R2并聯(lián)，U1＝U2＝U＝5V電路消耗的總功率(2)S1閉合，S2、S3斷開，為保證電路元件安全，求滑動(dòng)變阻器R能接入電路的阻值范圍．(2)S1閉合，S2、S3斷開，R1與滑動(dòng)變阻器R串聯(lián)，電壓表測滑動(dòng)變阻器R兩端電壓，當(dāng)R接入電路中的電阻為0Ω時(shí)，電路中的電流最大為

，則Rmin＝0Ω當(dāng)滑動(dòng)變阻器R兩端的電壓達(dá)到電壓表的最大測量值Umax＝3V時(shí)，滑動(dòng)變阻器R接入電路的阻值最大，電路中的電流最小，則

，則

，故滑動(dòng)變阻器R能接入電路的阻值范圍是0～15Ω

解題關(guān)鍵點(diǎn)根據(jù)開關(guān)狀態(tài)，分析電路可知R和R1串聯(lián)，此時(shí)的電路中，滑動(dòng)變阻器最大阻值受電壓表量程的限制，最小阻值受電流表量程的限制．4.(2021成都A卷25題6分)如圖所示電路，電源電壓U＝6V，定值電阻R1＝10Ω.(1)當(dāng)開關(guān)S1閉合、S2斷開，滑動(dòng)變阻器R2的滑片位于a端時(shí)，電流表的示數(shù)為0.2A．求此時(shí)定值電阻R3的電功率．解：(1)當(dāng)開關(guān)S1閉合、S2斷開，滑動(dòng)變阻器R2的滑片位于a端時(shí)，電路為R1與R3的串聯(lián)電路，R1兩端的電壓U1＝IR1＝0.2A×10Ω＝2VR3兩端的電壓U3＝U－U1＝6V－2V＝4VR3的電功率P3＝U3I＝4V×0.2A＝0.8W(2)當(dāng)開關(guān)S1、S2都閉合，滑動(dòng)變阻器R2的滑片位于中點(diǎn)時(shí)，電流表的示數(shù)為0.3A．求滑動(dòng)變阻器R2的滑片從a端移至b端的過程中，電壓表示數(shù)的變化范圍．(2)當(dāng)開關(guān)S1、S2都閉合，滑動(dòng)變阻器R2的滑片位于中點(diǎn)時(shí)，R3被短路，電路為R1與滑動(dòng)變阻器R2的串聯(lián)電路，電壓表測量滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，滑動(dòng)變阻器的滑片從a端移至b端的過程中，接入電路的阻值不斷增大，電壓表示數(shù)也不斷增大滑片在a端時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為0，電壓表示數(shù)也為0滑片位于中點(diǎn)時(shí)，其阻值為

，此時(shí)電路中的總電阻由串聯(lián)電路電阻特點(diǎn)可得，則R2總＝2(R－R1)＝2×(20Ω－10Ω)＝20Ω滑片在b端時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大，電壓表示數(shù)也最大，此時(shí)電路中的電流滑動(dòng)變阻器兩端的電壓U2＝I″R2總＝0.2A×20Ω＝4V即電壓表示數(shù)的變化范圍為0～4V5.(2020成都A卷25題6分)如圖所示的電路，電源電壓U恒定為3V，電阻R1＝10Ω、R2＝6Ω，導(dǎo)體棒DE總電阻為RDE＝15Ω，開關(guān)閉合前，滑片P與導(dǎo)體棒最左端接觸．(1)開關(guān)S1接M，S、S2閉合，求5min內(nèi)電路消耗的電能．解：(1)開關(guān)S1接M，S、S2閉合時(shí)，定值電阻R1和導(dǎo)體棒RDE并聯(lián)(2)當(dāng)開關(guān)S1接N，S2斷開，S閉合時(shí)，R1、R2、Rx串聯(lián)，電壓表