20届中考物理压轴培优练 专题14 电路的安全和最值解析版.docx
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20届中考物理压轴培优练专题14电路的安全和最值解析版
压轴专题14电路的安全和最值
一.选择题(共11小题)
1.(2019•宿迁)如图所示,电源电压6V保持不变,定值电阻R1标有“10Ω0.5A”字样:
滑动变阻器R2标有“20Ω1A”字样,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~3V,闭合开关S,下列做法能够保证电路安全的是( )
A.电路中电流不超过0.6AB.R1两端电压不超过3V
C.滑动变阻器连入电路的阻值在10﹣20Ω范围内变化D.电路的总功率在1.8~3W范围内变化
【答案】D。
【解析】由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)当电压表的示数U2=3V时,电路中的电流,
Imin
0.3A,
因串联电路中各处的电流相等,且R1允许通过的最大电流为0.5A,电流表的量程为0~0.6A,滑动变阻器允许通过的最大电流为1A,故最大电流为0.5A,故A错误;
R1两端电压最大:
U1大=I大R1=0.5A×10Ω=5V,故B错误
所以,电路中的最大电流I大=0.5A,此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小,电路消耗的总功率最大,
电路中的总电阻:
R
12Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,滑动变阻器接入电路中的最小阻值:
R2小=R﹣R1=12Ω﹣10Ω=2Ω,
当电压表的示数U2=3V时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大为:
R滑
10Ω,
则滑动变阻器R2接入电路的阻值允许变化范围可以为2Ω~10Ω,故C错误;
电路消耗的最大功率:
P大=UI大=6V×0.5A=3W;
(2)当电压表的示数U2=3V时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,
电路中的电流最小,电路消耗的总功率最小,
电路消耗的最小功率:
P小=UI小=6V×0.3A=1.8W,
所以,电路消耗总功率允许的变化范围可以为1.8W~3W,故D正确。
2.(2018•荆州)如图所示的电路,电源电压U=12V保持不变,滑动变阻器R0标有“100Ω1A”,灯泡L标有“6V6W”(不计温度对灯丝电阻的影响),电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~15V.为了确保测量准确,要求电表的示数不小于其最大测量值的
,要使测量准确并确保电路安全,下列判断正确的是( )
A.灯泡L消耗的最小功率是0.24WB.正常发光时灯丝的电阻是12Ω
C.电路中电流的变化范围是0.11A~0.6AD.滑动变阻器阻值的变化范围是14Ω~48Ω
【答案】A。
【解析】由电路图可知,灯泡L与滑动变阻器R0串联,电压表测R0两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)由P=UI
可得,正常发光时灯丝的电阻:
RL
6Ω,故B错误;
(2)灯泡正常发光时的电流:
IL
1A,
因串联电路中各处的电流相等,且电流表量程为0~0.6A,滑动变阻器允许通过的最大电流为1A,
所以,电路中的最大电流I大=0.6A,此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小,
此时电路中的总电阻:
R总
20Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,滑动变阻器接入电路中的最小阻值:
R0小=R总﹣RL=20Ω﹣6Ω=14Ω;
(3)因电表的示数不小于其最大测量值的
,
所以,电流表的最小示数I小
0.6A=0.2A,故C错误;
此时灯泡两端的电压:
UL′=I小RL=0.2A×6Ω=1.2V,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,滑动变阻器两端的电压:
U0=U﹣UL′=12V﹣1.2V=10.8V,
则滑动变阻器接入电路中的最大阻值:
R0大
54Ω,故D错误;
灯泡L消耗的最小功率:
PL小=UL′I小=1.2V×0.2A=0.24W,故A正确。
3.(2019•眉山)如图所示,电源电压恒为4V,电压表量程为“0~3V”,电流表量程为“0﹣0.6A”,滑动变阻器规格为“20Ω1A”,小灯泡L标有“2.5V1.25W”的字样(灯丝电阻不变)。
若通过小灯泡L的电流不超过额定电流,电流表、电压表不能超过量程,则移动滑动变阻器的滑片,下列说法中正确的是( )
①电压表示数变化范围为1.5V~3V
②滑动变阻器消耗的电功率变化范围为0.6W﹣0.75W
③小灯泡的实际电功率变化范围为0.2W~1.25W
④滑动变阻器连入电路的阻值变化范围为10Ω~20Ω
A.①③B.②④C.③④D.①②
【答案】A。
【解析】由电路图可知,灯泡L与滑动变阻器R串联,电压表测变阻器R两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)灯泡正常发光时的电压为2.5V,功率为1.25W,
因串联电路总电压等于各分电压之和,
所以,灯泡正常发光时电压表的示数U滑=U﹣UL=4V﹣2.5V=1.5V,
因1.5V<3V,没有超出电压表的量程,
所以,电压表的最小示数为1.5V,则电压表的示数变化范围为1.5V~3V,故①正确;
此时灯泡正常发光,即小灯泡的最大实际功率为1.25W,
由P=UI可得,灯泡正常发光时的电流:
IL
0.5A,
因串联电路中各处的电流相等,且电流表量程“0~0.6A”,滑动变阻器允许通过的最大电流为1A,
所以,电路中的最大电流I大=IL=0.5A,此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小,
则滑动变阻器接入电路的最小阻值:
R滑小
3Ω,故④错误;
(2)灯泡的电阻:
RL
5Ω,
当电压表的示数最大为3V时,电路中的电流最小,灯泡的实际功率最小,
则灯泡两端的最小电压:
UL′=U﹣U滑大=4V﹣3V=1V,
电路中的最小电流:
I小
0.2A,
灯泡的最小功率:
PL小=(I小)2RL=(0.2A)2×5Ω=0.2W,
所以,小灯泡的实际电功率变化范围为0.2W~1.25W,故③正确;
(3)滑动变阻器的电功率:
PR=(U﹣IRL)I=(4V﹣I×5Ω)I=﹣5(I2×1Ω﹣0.8V×I)=﹣5(I2×1Ω﹣0.8V×I+0.16W﹣0.16W)=0.8W﹣(I﹣0.4A)2×5Ω,
因电路中的电流范围为0.2A~0.5A,
所以,当I=0.4A时,滑动变阻器消耗的电功率最大,最大为PR大=0.8W,
当I=0.2A时,滑动变阻器的电功率最小,最小为PR小=0.8W﹣(0.2A﹣0.4A)2×5Ω=0.6W,
所以,滑动变阻器消耗的电功率变化范围为0.6W~0.8W,故②错误,
综上可知,①③正确。
4.(2017•苏州)如图所示,电源电压4.5V,定值电阻R0为l0Ω,滑动变阻器R规格为“20Ω2A”,电流表和电压表量程分别选择“0〜0.6A“、“0〜3V”。
闭合开关S,电路正常工作时,下列叙述正确的是( )
A.电流表示数最大值为0.6AB.电压表示数范围为1V~3V
C.滑动变阻器的功率可达0.5WD.滑动变阻器阻值变化范围为5Ω~10Ω
【答案】C。
【解析】由电路图可知,R0与R串联,电压表测R0两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)当电压表的示数U0=3V时,电路中的电流:
I
0.3A,
因串联电路中各处的电流相等,且电流表的量程为0~0.6A,变阻器允许通过的最大电流为2A,
所以,电路中的最大电流为0.3A,故A错误;
此时电路中的总电阻:
R总
15Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,变阻器接入电路中的最小阻值:
R小=R总﹣R0=15Ω﹣10Ω=5Ω,
则滑动变阻器阻值变化范围为5Ω~20Ω,故D错误;
(2)当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电压表的示数最小,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,电路中的最小电流:
I小
0.15A,
电压表的最小示数:
U0′=I小R0=0.15A×10Ω=1.5V,
所以,电压表示数范围为1.5V~3V,故B错误;
(3)电路中电流的电流:
I
,
滑动变阻器消耗的电功率:
P2=I2R=(
)2R
,
当R=R0=10Ω时,滑动变阻器消耗的电功率最大,
P2大
0.50625W,
所以,滑动变阻器的功率达0.5W,故C正确。
5.(2018•无锡)图甲是模拟调光灯。
电源电压为4.0V;小灯泡额定电压为2.5V,电流随电压变化的I﹣U图象如图乙所示,小灯泡两端电压达到0.4V时“刚亮”;铅笔芯长15cm、阻值为30Ω,其阻值与长度成正比。
回形针A固定在铅笔芯右端,回形针P可以在铅笔芯上自由滑动,该调光灯在使用时,以下说法错误的是( )
A.闭合开关,移动P能连续调光
B.闭合开关,P滑到距A点10cm处,小灯泡的实际功率为0.15W
C.在距A点2.5cm处做标记,可以提醒P向A滑过此处,小灯泡将不安全
D.小灯泡工作时,从“刚亮”到正常发光,实际功率变化范围为0.048W~0.75W
【答案】B。
【解析】
A.当铅笔芯电阻全部接入电路中时,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,其各处的电流相等,
所以,由I
可知,电源的电压:
U=UL+ILRP,即4.0V=UL+IL×30Ω,
由图乙可知,灯泡两端的电压UL=0.4V,通过灯泡的电流IL=0.12A时符合,此时小灯泡两端电压达到0.4V“刚亮”,
所以,闭合开关,移动P能连续调光,故A正确;
B.因铅笔芯长15cm、阻值为30Ω,其阻值与长度成正比,
所以,P滑到距A点10cm处,接入电路中的电阻:
RP′
10cm=20Ω,
则电源的电压:
U=UL′+IL′RP′,即4.0V=UL′+IL′×20Ω,
由图象可知,灯泡两端的电压UL′=0.8V,通过灯泡的电流IL′=0.16A时符合,
此时小灯泡的实际功率:
PL=UL′IL′=0.8V×0.16A=0.128W,故B错误;
C.P滑到距A点2.5cm处,接入电路中的电阻:
RP″
2.5cm=5Ω,
则电源的电压:
U=UL″+IL″RP″,即4.0V=UL″+IL″×5Ω,
由图象可知,灯泡两端的电压UL″=2.5V,通过灯泡的电流IL′=0.3A时符合,此时灯泡正常发光,
所以,在距A点2.5cm处做标记,可以提醒P向A滑过此处,小灯泡两端的电压超过额定电压将不安全,故C正确;
D.小灯泡“刚亮”时的实际功率:
PL′=ULIL=0.4V×0.12A=0.048W,
小灯泡正常发光时的实际功率:
PL″=UL″IL″=2.5V×0.3A=0.75W,
所以,小灯泡工作时,从“刚亮”到正常发光,实际功率变化范围为0.048W~0.75W,故D正确。
6.(2019•南京)如图所示电路,电源电压恒为4.5V,定值电阻R0的阻值为10Ω,滑动变阻器的最大阻值为30Ω,电阻箱Rx最大阻值为999.9Ω,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~3V.闭合开关S,下列说法正确的是( )
A.S1、S2均向左闭合,Rx允许接入电路的最大阻值为20Ω
B.S1、S2均向右闭合,电路允许消耗的最大功率为2.7W
C.S1向左、S2向右闭合,Rx允许接入电路的最大阻值为60Ω
D.S1向右、S2向左闭合,只调Rx使电流表示数减半后其阻值一定大于原来的2倍
【答案】D。
【解析】
(1)闭合开关S,S1、S2均向左闭合时,R0、Rx、滑动变阻器串联,电压表测Rx两端的电压,电流表测电路中的电流,
当滑动变阻器接入电路中的电阻最大且电压表的示数Ux=3V时,电阻箱Rx接入电路中的电阻最大,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,R0和滑动变阻器两端的电压之和:
U0滑=U﹣Ux=4.5V﹣3V=1.5V,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,电路中的电流:
I1
0.0375A,
Rx允
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