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热点考点08-电学压轴题“变化范围型”计算题专题突破
考点分析
此类题型是近几年风靡全国的电学压轴题,难度较大,对分析及思维能力要求较高;此类题主要是对电流表、电压表的量程进行合理的选择,并选择合适的电源电压,及合适的滑动变阻器,并根据要求,计算变阻器的调节范围或电源的调节范围,也还可能是要求在某个限定条件下,求出某个用电器或电阻的功率变化范围或总功率的变化范围。
考点突破
解答此类题应注意一下几个问题:
(1)必须保证电路安全,即无论如何调节电源电压,或调节变阻器的阻值,不能损坏电流表或电压表,也不能使灯泡两端电压超过灯泡标注的额定电压。
(2)在满足某个要求的同时,必须考虑题中的其它隐藏条件,如在保证电流表不超过量程的前提下,电流是否超过了灯泡的额定电流,在电流表与灯泡安全的前提下,电压表的示数是否超过了所选择的量程。
(3)在求变阻器的变化范围时,通常从最大允许电流入手去求变阻器的最小电阻,从最小电流或与之并联的电压表的量程入手去求变阻器的最大阻值;当电路均保证安全的前提下,变阻器标注的最大阻值即为变阻器的最大允许阻值。
(4)在题目中对电流或电压或电源有一定要求时,必须先满足此要求,如要求电流表示数达到满刻度的2/3,或电流表示数不小于其满刻度的1 /3 等,在满足此前提条件的同时,还必须先考虑电表所选择的量程是否是合适的,不要顾此失彼。
考点典例
例1:(河北中考命题组原创试题)在如图1所示的电路,电源电压保持不变,电阻R1的阻值为20Ω,电压表的量程为0-15V,闭合开关S后,电压表示数为12V,电路电流为0.3A,(1)求电源电压?(2)求滑动变阻器R2的电功率?(3)现将R1替换为阻值为15Ω的定值电阻,有标有“30Ω、1A”和100Ω、0.6A”的滑动变阻器,请从滑动变阻器中选出一个替换电路图中的R2,要求:电路接通时,在电压表的示数不为零且保证安全的前提下,移动滑动变阻器的滑片P使定值电阻两端电压的变化量最大,求定值电阻两端电压的变化量?
【答案】(1)18V (2)3.6W (3)9V
【解析】
(1)电源电压U=IR1+U2=0.3A×20Ω+12V=18V。
(2)滑动变阻器功率P2=U2I=12V×0.3A=3.6W。
(3)根据U=IR可知,若使R1两端的电压变化量最大,需使通过的电流变化量最大,当滑动变阻器接入电路的阻值为0时,电路中电流I大=18V/15Ω=1.2A;当选择“30Ω1A”的滑动变阻器时,电路中最大电流I大=1A,当滑动变阻器全部连入电路时,电流I1=U/R1+R变=18V/15Ω+30Ω=0.4A,此时电压表示数为0.4A×30
Ω=12V<15V故最小电流为I小=0.4A,△I1=I大-I小=1A-0.4A=0.6A;当选择“100Ω、0.6A”的滑动变阻器时,电路中电流I2=U/R1+R2大=18V /15Ω+100Ω≈0.16A,此时电压表示数为0.16A×100Ω=16V>15V,故最小电流为I小2=18V-15V/15Ω=0.2A ,则△I2=0.6A-0.2A=0.4A<△I1,所以应选择标有“30Ω、1A”的滑动变阻器,此时定值电阻两端电压的变化量最大为△U=△I1×R1=0.6A×15Ω=9V。
【名师点睛】
(1)定值电阻和滑动变阻器串联,由串联电路电流和电压的规律即可求出电源电压。(2)题中通过滑动变阻器的电流和其两端电压已知,根据电功率P=UI即可求出电功率。(3)根据U=IR可知,若使R1两端电压的变化量最大,需使通过的电流变化量最大,分别将两滑动变阻器替代R2后的电流变化量均求出来并比较,经比较应选择“30Ω、1A”的滑动变阻器;通过△U=△I×R1可求出R1两端电压的变化量。
例2:(河北中考试题)如图24所示电源电压恒定,滑动变阻器的规格为“30Ω、1A”,在AB间介于规格为“12V,12W”的灯泡,闭合开关,当变阻器的1/5阻值连入电路时,灯泡正常发光,(1)求灯泡正常工作时通过的电流和电源电压?(1A,18V)(2)R0是图25所示的Ra和Rb之间的任意取值的电阻,当在AB之间接入R0后,闭合开关,在保证电路安全的的情况下,将滑片P从最右端向左端移动的过程中,电流表示数均出现过0.4A(电流表选择了0-0.6A量程)求R0的取值范围和电压表示数的最大值及最小值?
【答案】(1 )(1A,18V)(2)(15--25Ω,12V,3V)
【解析】
(1)当灯正常发光时,此时电路中的电流根据I=P/U=1A,可得灯泡的电阻RL=U2 /P=12Ω,则此时电源电压U=IA(12Ω+6Ω)=18V。(2)由乙图可知,R0的最小值及最大值根据R=U/I可得R小=10Ω,R大=25Ω;当P在中点A时 内容来自淘豆网转载请标明出处.
