第12讲电学计算二功率范围解析版.docx
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第12讲电学计算二功率范围解析版
初中物理电学满分训练营15讲
第十二讲电学计算二-功率范围
护教学目标邯
1・掌握串联电路求功率范用的方法
2.掌握并联电路求功率范用的方法
・知识点一串联类范围解题思路
1.第一步求出电流范围
2.第二步选公式
3.选公式原则:
A、选含有不变量的公式
B、滑动变阻器=总-是值
a莎
▼【经典例题-】
1.如图所示电路,已知电流表的量程为0〜0.6A,电压表的量程为0〜3V,定值电阻R|阻值为60,滑动变阻器R2的最大阻值为24Q,电源电压为6V,开关S闭合后,在滑动变阻器滑片滑动过程中,保证电流表、电压表不被烧坏的情况下
1、求楚值电阻功率范囤
2、求总功率范围
3、求滑动变阻器功率范用
解:
第一步,求电流范围
3V
当电压表示数达到3V时,允许流过R]的最大电流上莎=0",即整个电路允许通过的最大电
流为0.5A:
6V
当R2滑到最大阻值是,电路中的电流乔药"2A,即整个电路的最小电流为。
.2A;所以,电流范围为50,2A-05A
第二步运用电学公式计算
1、泄值电阻功率范曲,P=PR.R—崖,P与F成正比,所以P<的范用:
O/Ax6V一0.52Ax6Q=0.24W~~1・5W
2、总功率范用,P=ULU。
一定,PLjl成正比,所以P、的范I朴
0.2Ax6Vzz0,5Ax6V=1・2W~~3W
3、滑动变阻器功率范Wl・P=P所以Pc的范西:
:
/^=P^-Pjg=t/Z-/'7?
=6/-6/-=-6/'+6/(I的范围(h2A-0・5A)
1、求定值电阻功率范用
2、求总功率范围
3、求滑动变阻器功率范围
答案SU0・225W~~0・9W
2、0・9W~~1.8W
3、0・675W~~0・9W
2.如图所示,电源电压恒为6V,定值电阻Ri=10O,滑动变阻器R2的最大阻值为20Q电压表接入电路的量程为0〜3V,电流表接入电路的量程为0〜0.6A.当开关S闭合,滑动变阻器的滑片P从b端向a端移动过程中,在保证电压表和电流表安全的情况下,下列说法正确的是()
K,
■~0
」匕一'
1、求定值电阻功率范用
2、求总功率范围
3、求滑动变阻器功率范围
答案:
1、0.4W—0.9W
2、1.2W—1.8W
3、0.8W—0.9W
【经典例题二J
1.如图所示电路:
电源电压4.5¥保持不变,小灯泡L上标有“2.5¥0.5A”字样,电流表的量程为0〜0.6A,电压表的量程为0〜3V,滑动变阻器的最大阻值是500.当S闭合后,操作该电路,在保证电路安全的情况下,则下述判断正确的是()
Y_I,—」
1、求崔值电阻功率范用
2、求总功率范围
3、求滑动变阻器功率范围
答案SIs0・45W~~l・25W
2、1・35W~・2・25W
3、0・9W—IW
【变式练习】
1.如图所示,电源电压18V保持不变,电流表的量程为0〜0・6A,电压表的量程为0〜15V,小灯泡L标有"6V0.5A"字样,滑动变阻器R的规格为TOOQ,iA".若不考虑温度对灯泡电阻的影响,闭合开关S,在保证电路各元件安全的情况下,滑动变阻器连入电路中的阻值变化范用为(〉
5%—ll1
1、求楚值电阻功率范囤
2、求总功率范围
3、求滑动变阻器功率范围
答案:
Is0・75W~~3W
2、4・5W—9W
3.3.75W—6W
2,标有“4V,5Q"字样的小灯泡(“4V”是指灯泡的安全电压不超过4V)和标有“20Q,0.5A"字样的滑动变阻器连接在如图5所示的电路中,其中电源电圧为4.5V,电流表的量程为“0〜0.6A”,电压表的量程为"0〜,设小灯泡的电阻不变.闭合开关,在保证电路安全的情况下,下列说法不正确的是()
1、求楚值电阻功率范囤
2、求总功率范围
3、求滑动变阻器功率范用
答案.1、0・45W~・l・25W
2、1・35W~・2・25W
3、0・9W—IW3.如图所示,灯L上标有“12V,3.6WX定值电阻R1的阻值为180,滑动变阻器R2上标有“50m1A”。
求:
(1)灯L正常发光时的电阻?
(2)当S1、S2均闭合,灯L正常发光,电流表、电压表的量程分别为0〜3A,0〜15V,在保证电路安全的前提下,电流表示数的最大值为多少?
(3)当S1、S2均断开时,电流表、电压表的量程分别改接为0〜0.6A,0〜3V,在保证电路安全的前提下,R1消耗的功率范用为?
tt2
(1)由P=*L可得灯L正常发光时的电阻:
R
2
U额(12V)2
Rl=—>=40m
P额3.6W
(2)由图知,当Si、S2均闭合,L与R2并联,灯L正常发光,
所以电源电压U=U»=12V,
滑动变阻器R2上标有“5061A”,所以滑动变阻器允许通过最大电流1A.
电流表测干路电流,电流表的量程为0〜3A,由并联电路的电流特点可得电流表的最大值为:
I*u=Iift*u+lL=1A+0・3A=1・3A:
(3)当Si、S2均断开时,RibR2串联,电流表测电路中电流、电压表测R2两端电压,当滑片在左端时,R2连入阻值为0,此时电路中电流,i=」L=¥^=2a,
R118^3
串联电路中电流处处相等,电流表量程0-0.6A,所以电路中电流最大为:
Imk=0,6A,
R门肖耗的最大功率:
P)”=I仆2r|=(0.6A)-X18n=6.48W;
电压表量程0-3V,当电压表示数最大时,变阻器连入阻值垠大,电流最小,Ri的电功率最小,
由串联电路特点可知此时Ri两端电压:
Ui昭=U-U2*u=12V-3V=9V,
2
=4・5W。
R}消耗的最小功率:
卜-(gv)2
R1
所以Ri消耗的功率范围为:
4.5W〜8W。
4・如图所示电路,电源两端电压为4.5V且保持不变0定值电阻R1为10Q.滑动变阻器R2的铭牌上标有“20Q1A”的字样,电流表的量程为0〜0.6A,两电压表的量程均为0-3V,在保证电路安全的条件下,下列说法中正确的是()
电压表V2的示数变化范用为0〜3V
电流表A的示数变化范围为0.15A〜0.45A滑动变阻器R2的取值范围为5Q〜15Q电阻R1的电功率取值范围为O.225W〜0.9W
【解答】解:
由电路图可知,RitR?
串联,电压表Vi测R|两端的电压,电压表V2测R2两端
的电压,电流表测电路中的电流。
(1)当电压表VI的示数Ui人=3V时,电路中的电流最大,变阻器接入电路中的电阻最小,Ri
的功率最大,因串联电路中各处的电流相等,所以,电路中的最大电流:
R]lOG
因串联电路中总电汗等于各分电压之和,所以•R2两端的最小电压:
U2m=U-Ui天=45V-3V=1.5V,
变阻器接入电路中的最小阻值:
电阻Ri的最大电功率:
Pi夫=3火1兀=3VXO・3A=O・9W;
(2)当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时电路中的电流最小,
此时电压表V2的示数:
U2=I卜R2=O・15AX2OQ=3V(在电压表的小量程以内人
所以,电压表V2示数范帀为1・5V〜3V,故A错误:
电流表A的示数范围为0・15A〜0.3A,故B错头
滑动变阻器R2的阻值取值范围为5Q〜20Q,故C错误;
此时,电阻R!
两端的最小电压:
U]d、=U-U2=4・5V-3V=1.5V,
电阻Ri的最小电功率:
Pi小=3小I=1・5VXO・15A=O・225W,
电阻Ri的电功率取值范围为0.225W〜0.9W,故D正确。
【经典例题三】
1.如图所示,小灯泡L标有“6V3W”字样,不考虑灯丝电阻的变化,滑动变阻器标有“40Q1A”字样。
电源电圧保持不变,R0的阻值为16Q.电流表的量程为0-3A.当S闭合,S1、S2断开,滑片P滑到中点时,小灯泡恰好正常发光。
求:
(1)小灯泡正常发光时的电流;
(2)电源电压;
(3)在保证电路安全前提下,电路消耗总功率的最大值。
【解答】解:
(1)由P=UI可得,小灯泡正常工作时的电流:
(2)由欧姆定律可得,灯泡的电阻:
当S闭合,S.S2断开,滑片P滑到中点时,中导串联,电流表测干路电流,
因小灯泡恰好正常发光,故电路的电流为0.5A,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
由欧姆泄律得,电源的电压为:
定值电阻Ro与滑动变阻器R并联,
16Vra,
(3)当所有开关都闭合时,通过Ro的电流JIo=」L=・-
Rq16G
当滑动变阻器接入电路中的电阻最小时,通过苴的电流最大,干路电流最大,电路消耗的总功率
最大,
滑动变阻器标有“40niA"字样,可知变阻器允许通过的最大电流为lA(由欧姆;^律,此时变阻器连入的电阻为:
R«=—L=2^=i6n):
I审lA
由并联电路电流的规律,故干路电流最大值为:
Ix=1A+1A=2A<3A.
电路消耗总功率的最大值为:
p^=UI人=16VX2A=32W。
【变式练习】
1.如图为小明设il•的可调节多档位加热器电路。
电源电压恒为18V,R1、R2为规格相同且阻值恒
定的加热电阻,R3为阻值可调的限流电阻。
求:
(1)当S、S1和S2都闭合时,电路处于快热档.此时电流表A1的示数为3.6A,求快热档的功
率为多少瓦:
(2)当S闭合,S1、S2都断开时,处于调温档,移动滑动变阻器滑片就可以自主调节加热电阻
的发热功率。
若滑片在距右端可处时,加热电阻发热的功率为3.6W,求滑动变阻器的最大阻值为多少欧?
(3)若电流表A2的量程为0-3A,电压表V的量程为0-15V,在所有元件安全的前提下,加
热电阻的叔髙功率和最低功率的比值是多少?
【解答】解:
(1)当S、S|和S2都闭合时,可调的限流电阻R3被短路,加热电阻Ri、R2并联,电压表V和电流表A2无示数,电流表A,测干路中的电流I=3・6A,电路处于快热档,则快热档的功率:
P=UI=18VX3・6A=64・8W。
(2)当加热电阻R|、心并联时,由P=¥■得,电路总电阻:
R
=5Q,
r=u2=(18V)2
P64.8W
由并联电路电阻规律可知,丄+丄=丄,由于R|=R2,R]尺2R
由以上式子可解得:
R|=R2=2R=10e当S闭合,S|、S2•都断开时,R2、R3串联,电流表A|测电路中的电流,电压表测R3两端的电压,若滑片在距右端■!
处时,则R3接入的阻值为最大阻值的寺即如尹
由P=pR得,电路中的电流:
・=0・6A,loQ
由■得,电路总电阻:
R'=
则R3接入的阻值:
R3=R'-R2=30ft-ion=20n,
所以R3最大阻值:
R3*u=3R3=3X20Q=60Q。
(3)当S闭合,ShS2都断开时,R2、R3串联,
当电压表V的示数为15V.滑动变阻器接入电路的阻值最大,电路中的电流最小,加热电阻的功
率最小,
此时加热电阻R2两端的电压:
U2=U-Uv=18V-15V=3V,
J-J-22
=0・9W,
所叽加热电阻的最小功率:
P'=世=乌嘗
当S、Si和S2都闭合时.电路处于快热档.加热电阻的功率最大P=64・8W,
2,如图,电源电压恒为9V.R1=9Q.滑动变阻器的规格为“5OQa5AX电流表的量程为“0〜3AS
电压表的量程为“0〜15Vr小灯泡上标有“6V?
,,字样,通过灯泡的电流随电压变化关系如图
乙。
在保证电路安全的情况下。
则下列说法错误的是(
【解答】解:
A、灯泡正常发光时的电压Ul=6匕由乙图可知灯泡正常发光时的电流Il=0・8A,
由欧姆定律可得灯泡正常发光时的电阻:
-7.50,故A正确。
B、由电路图可知,当Si、S2都断开,灯泡和滑动变阻器串联,电压表测灯泡两端的电压,电流
表测电路中的电流:
由题意和A的解答可知,滑动变阻器允许通过的最大电流为a5A,灯泡正常发光时的电流为0.8A,电流表的量程为0〜3A,丙串联电路中电流处处相等,所以在保证电路安全的情况下,电路中的垠大电流I大=0・5A,由图乙可知,此时灯泡两端的电压Ui;=2V,
由串联电路的电压特点可得,滑动变阻器R2两端的电压:
U2=U-Ur=9V-2V=7£
则滑动变阻器接入电路中的最小阻值:
当滑动变阻器接入电路中的阻值最大为50Q时,电路中的电流最小,电压表示数最小,齐元件是安全的,所以•滑动变阻器接入电路的阻值范帀是14Q〜50Q,故B正确。
C、当S|.S2都闭合时,灯泡被短路,Ri与R2并联,
由并联电路的特点可知Ri两端的电压U=9V,则10s内R|产生的热量:
Q]=W|=jj^=(叫2X10s=90J,故C正确;R19Q
D、当Si、S2都闭合时,灯泡被短路,Ri与R2并联,电流表测干路中的电流:
由欧姆定律可得通过崔值电阻R1的电流:
I尸丄=罢=入
R19G
则通过R2的最小电流:
U9V
当滑动变阻器R2接入电路中的阻值最大时,通过变阻器的电流最小.
f-OJSAr
R2大50Q
由并联电路的电流特点可得最小总电流:
I总小=Ii+I?
小=1A+0,18A=1・18A,
则电路消耗的最小功率:
P・M=UI・m=9VX1・18A=10・62W:
滑动变阻器允许通过的最大电流为0.5A,且由并联电路的特点可知通过R1的电流为1A不变,所以•电路中的最大总电流:
I总尢=h+I?
大=1A+0・5A=1・5AV3A,
则电路消耗的最大功率:
P总大=UIx=9VXl・5A=13・5W:
所以,电路消耗功率的范用为10.62W〜13.5W,故D错误。
故选:
D。
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- 关 键 词:
- 12 电学 计算 功率 范围 解析