拔高學(xué)習(xí)12 電路安全問題教科版物理九年級(jí)上學(xué)期

教科版九年級(jí)全拔高學(xué)習(xí)12?電路安全問題1.串聯(lián)電路安全問題的分析方法方法指導(dǎo)電路圖限制條件電流表A量程，電壓表V量程，R滑的規(guī)格，定值電阻R、燈泡L的規(guī)格續(xù)表A范圍、V范圍、R滑接入電路的范圍(1)①A最大量程②I額(圖乙)③R滑允許通過的最大電流④V最大量程對(duì)應(yīng)的電流(圖甲)此時(shí)R滑接入電路阻值最小取最小值為電路的最大電流Imax圖甲中V示數(shù)最大圖乙中V示數(shù)最小A范圍、V范圍、R滑接入電路的范圍(2)圖甲：續(xù)表R滑接入電路的最大電阻為規(guī)格所示阻值電路電流最小，即A示數(shù)最小V示數(shù)最小A范圍、V范圍、R滑接入電路的范圍(2)圖乙：續(xù)表R滑接入電路的最大電阻為規(guī)格所示阻值取最小值為R滑能接入電路的最大電阻R滑maxV示數(shù)最大電路電流最小，即A示數(shù)最小

續(xù)表電路總功率(1)電路電流最大時(shí)，Pmax＝UImax(2)電路電流最小時(shí)，Pmin＝UImin滑動(dòng)變阻器消耗的功率圖乙中，由歐姆定律可得，電路中的電流

I＝

，再根據(jù)

P＝I2R

求得滑動(dòng)變阻器消耗的功率P

滑＝()2R

滑＝

＝

。當(dāng)

R

滑＝R

L

時(shí)，

P

滑有最大值，即

；若

R

滑≠

RL，兩值相差越大，

P

滑越小(圖甲中同理)2.并聯(lián)電路安全問題的分析方法(電路如圖所示)(1)滑動(dòng)變阻器接入電路電阻越小→該支路電流越大→電路總電流越大(2)滑動(dòng)變阻器取值范圍最大值→滑動(dòng)變阻器規(guī)格(電路電流最小)最小值→根據(jù)電流表量程和I

額判斷，電流最大時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻

[2023·長(zhǎng)沙一模]如圖甲所示電路中，電源電壓可調(diào)。定值電阻R1＝10Ω，滑動(dòng)變阻器R2

標(biāo)有“60Ω1A”字樣，燈泡標(biāo)有“9V4.5W”字樣，設(shè)燈泡阻值不變。電流表可選用“0~0.6A”或“0~3A”量程，電壓表可選用“0~3V”或“0~15V”量程。

例典例講解(1)求燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻。

(2)閉合開關(guān)S和S2，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片在中點(diǎn)時(shí)，燈泡正常發(fā)光，求此時(shí)的電源電壓。

【思路引導(dǎo)】

(3)調(diào)節(jié)電源電壓，電壓表只用“0~15V”量程。閉合開關(guān)S和S1，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片的過程中，在電路安全的前提下，電流表示數(shù)的最值分別如圖乙、丙所示(兩次讀數(shù)時(shí)電流表可能更換了量程)。求電源電壓的可能值以及電路總功率的最小值。解：閉合開關(guān)

S和

S1

時(shí)，

R1

與

R2

串聯(lián)，

電壓表測(cè)

R2

兩端的電壓，

電流表測(cè)電路中的電流。

根據(jù)題意可知，圖乙電流表示數(shù)可能為1.5A、0.3A，

圖丙電流表示數(shù)可能為1A、0.2A。

由于滑動(dòng)變阻器允許通過的最大電流是1A，

所以電流表示數(shù)的最大值是1A，

最小值是0.3A，

或最大值是0.3A，

最小值是0.2A。

分類討論：

①當(dāng)最大值為1A，

最小值為0.3A：

電流最小為0.3A時(shí)，

滑片不能調(diào)到最右端，

因?yàn)槿艋谧钣叶藙t滑動(dòng)變阻器兩端的電壓

U

滑

＝I

小

R2＝0.3A×60Ω＝18V，

會(huì)超過電壓表的最大量程，

故滑動(dòng)變阻器兩端最大電壓

U

滑大＝15V，

此時(shí)電源電壓

U

總＝I

小R1＋U

滑大＝0.3A×10Ω＋15V＝18V，

電路總功率的最小值

P

小＝U

總I

?。?8V×0.3A＝5.4W。②最大值為0.3A，

最小值為0.2A：電流最小為0.2A時(shí)，

滑片調(diào)到最右端，

電壓表不會(huì)超過最大量程，

此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓

U

滑'＝I

小'R2＝0.2A×60Ω＝12V，

電源電壓

U

總'＝I

小'R1＋U

滑'＝0.2A×10Ω＋12V＝14V，

但該情況下的最大電流

0.3A小于電路安全前提下電路中電流的最大值，

即0.6A，

故舍去。所以電源電壓的可能值為18V，

電路總功率的最小值為5.4W?！舅悸芬龑?dǎo)】

(3)待求量：電源電壓的可能值、電路總功率的最小值已知量：電路連接方式、電表量程、電流表指針位置，閉合開關(guān)S和S1

的等效電路如圖2所示【思路引導(dǎo)】正向推導(dǎo)：電流表指針位置→可能的電流值→根據(jù)限制條件判斷合理的電流值→分類討論逆向推導(dǎo)求解：P

?。経

總

I

小→U

總＝UR1＋U

滑＝I

小R1＋U

滑→I

最小、U

滑最大→電壓表量程1.如圖所示的電路中，電源電壓和小燈泡L的阻值均保持不變，小燈泡L標(biāo)有“4V1.6W”字樣，R1＝20Ω，滑動(dòng)變阻器R2

允許通過的最大電流為1A，電流表的量程為0~0.6A，電壓表的量程為0~3V。方法針對(duì)練(1)只閉合開關(guān)S2

時(shí)，電壓表的示數(shù)為2V，則R1

消耗的電功率是多少？

(2)電源電壓是多少？解：由(1)得，

電源電壓

U＝I1(RL＋R1)＝0.2A×(10Ω＋20Ω)＝6V。(3)在不損壞各電路元件的情況下，若閉合所有開關(guān)，滑動(dòng)變阻器R2

的最大功率和最小功率之比為3︰1。若只閉合開關(guān)S3，小燈泡L的電功率變化范圍是多少？

方法針對(duì)練2.

[2023·煙臺(tái)]在實(shí)踐活動(dòng)中，物理小組計(jì)劃制作一個(gè)水位顯示儀，用電流表或電壓表來顯示蓄水池水位的高低。小組選用了電壓恒為6V的電源、最大阻值為20Ω的均勻弧形電阻片R、多個(gè)定值電阻、量程為0~0.6A的電流表、量程為0~3V的電壓表以及滑桿、細(xì)桿、浮子等器材。方法針對(duì)練設(shè)計(jì)要求：①電流表或電壓表示數(shù)越大，表示水位越高。②當(dāng)滑片滑動(dòng)到電阻片的一端時(shí)，電流表或電壓表示數(shù)要恰好達(dá)到滿偏(量程的最大值)，指針位置表示蓄水池規(guī)定的最高水位；當(dāng)滑片滑動(dòng)到電阻片的另一端時(shí)，電流表或電壓表指針?biāo)肝恢帽硎疽?guī)定的最低水位。小明利用電流表設(shè)計(jì)了一個(gè)符合要求的裝置，其中滑片P與方法針對(duì)練滑桿連接，滑桿可繞固定軸O

轉(zhuǎn)動(dòng)，另一端通過輕質(zhì)細(xì)桿連接一個(gè)浮子，如圖甲所示。(1)當(dāng)水位最高時(shí)，滑片滑到a端還是b

端？小明選用的定值電阻R0的阻值為多少？

(2)當(dāng)水位最低時(shí)，電流表的示數(shù)為多少？此時(shí)電路中R0

的功率為多少？

(3)另一個(gè)同學(xué)想用電壓表顯示水位高低，他拆下裝置中的電流表，將電壓表連接到電路中，如圖乙所示。請(qǐng)分析說明他的設(shè)計(jì)是否符合要求。如果符合，說明理由；如果不符合，提出能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求的具體改進(jìn)方法。解：圖乙中電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，

水位最高時(shí)，

滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻為0，

電壓表示數(shù)為零，故不符合要求。

根據(jù)串聯(lián)電路的電壓規(guī)律可知，