2024九年级物理全册思维训练8滑动变阻器的取值范围试卷（附答案北师大版）

这是一份2024九年级物理全册思维训练8滑动变阻器的取值范围试卷（附答案北师大版），共5页。

训练8　滑动变阻器的取值范围影响电路安全的因素：①电压表、电流表量程；②小灯泡参数；③滑动变阻器规格等。问题　如图所示，电源电压恒为4.5 V，电压表量程为“0～3 V”，电流表量程为“0～0.6 A”，滑动变阻器规格为“15 Ω　2 A”，小灯泡标有“3.0 V　0.5 A”的字样(灯丝电阻不变)。在电路安全的情况下，求滑动变阻器阻值的变化范围。【思维路径】具体分析限定RP极值的条件：请写出解题过程：1．标有“5 Ω　0.8 A”的定值电阻R1和标有“20 Ω　0.5 A”的滑动变阻器R2连接在如图所示的电路中，其中电源电压为4.5 V，电流表的量程为0～0.6 A，电压表的量程为0～3 V。闭合开关，在保证电路安全的情况下，下列说法正确的是(　　)A．电路中允许通过的最大电流为0.8 AB．电流表的示数变化范围是0.5～1.8 AC．电压表的示数变化范围是2～3 VD．滑动变阻器的阻值调节范围是9～15 Ω2．在如图所示的电路中，已知电源电压为4.5 V且保持不变，电压表的量程为0～3 V，电流表的量程为0～0.6 A，定值电阻R1标有“2.5 V　5 Ω”字样，滑动变阻器R2标有“10 Ω　1 A”字样。在保证电路安全的前提下，下列判断正确的是(　　)A．电路中允许通过的最大电流为0.6 AB．滑动变阻器允许调节的最小阻值为4 ΩC．电压表的示数变化范围为1.5～3 VD．当滑片向右滑动时，电压表和电流表的示数之比变大3．【利用电压表测量小灯泡电阻】标有“2 V　0.5 A”字样的小灯泡(灯丝电阻不变)和标有“20 Ω　1 A”字样的滑动变阻器连接在如图所示的电路中。已知电源电压为6 V，电流表的量程为0～0.6 A，电压表的量程为0～3 V。闭合开关，移动滑动变阻器滑片，电流表、电压表示数的变化范围分别是多少？训练8　滑动变阻器的取值范围【经历发现过程】15 Ω；0～3 V；电压表示数为3 V；0～0.6 A；0.5 A；2 A；0.5 A解：小灯泡的电阻RL＝eq \f(UL,IL)＝eq \f(3.0 V,0.5 A)＝6 Ω。电流表量程为0～0.6 A，滑动变阻器允许通过的最大电流为2 A，小灯泡的额定电流为0.5 A，故当电路中电流为0.5 A时，滑动变阻器接入电路的阻值最小，电路总电阻最小，R总min＝eq \f(U0,IL)＝eq \f(4.5 V,0.5 A)＝9 Ω。滑动变阻器接入电路最小阻值为Rmin＝R总min－RL＝9 Ω－6 Ω＝3 Ω。当电压表示数为最大值3 V时，滑动变阻器接入电路的阻值最大，此时小灯泡两端电压为UL′＝U0－UV＝4.5 V－3 V＝1.5 V，电路中电流为I＝eq \f(UL′,RL)＝eq \f(1.5 V,6 Ω)＝0.25 A，滑动变阻器接入电路的最大阻值为Rmax＝eq \f(UV,I)＝eq \f(3 V,0.25 A)＝12 Ω。所以滑动变阻器的取值范围为3～12 Ω。【规律应用】1．C　点拨：标有“5 Ω　0.8 A”的定值电阻和标有“20 Ω　0.5 A”的滑动变阻器串联在电路中，由于串联电路中各处的电流相等，且电流表的量程为0～0.6 A，所以，电路中的最大电流为Imax＝I滑大＝0.5 A，即电路中允许通过的最大电流为0.5 A，故A错误；电路中的最小总电阻：R总min＝eq \f(U,Imax)＝eq \f(4.5 V,0.5 A)＝9 Ω，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，则滑动变阻器接入电路中的最小阻值：R滑min＝R总min－R1＝9 Ω－5 Ω＝4 Ω；滑动变阻器两端的最小电压为：U滑min＝ImaxR滑min＝0.5 A×4 Ω＝2 V，即电压表的示数最小为2 V；当滑动变阻器的全部电阻接入电路中时，此时电路中的电流：Imin＝eq \f(U,R1＋R滑max)＝eq \f(4.5 V,5 Ω＋20 Ω)＝0.18 A，此时滑动变阻器两端的电压：Umax＝IminR滑max＝0.18 A×20 Ω＝3.6 V＞3 V，所以，滑动变阻器接入电路中的电阻不能为20 Ω，则滑动变阻器两端的最大电压应为3 V，所以，电压表示数的变化范围是2～3 V，故C正确；因串联电路的总电压等于各部分电路两端电压之和，定值电阻两端的最小电压为：U1min＝U－U滑max＝4.5 V－3 V＝1.5 V，电路中的最小电流为：Imin′＝eq \f(U1min,R1)＝eq \f(1.5 V,5 Ω)＝0.3 A，则电流表示数的变化范围是0.3～0.5 A，故B错误；滑动变阻器接入电路中的最大电阻为：R滑max′＝eq \f(U滑max,Imin)＝eq \f(3 V,0.3 A)＝10 Ω，则滑动变阻器阻值变化范围是4～10 Ω，故D错误。2．B　点拨：由电路图知，R1与R2串联，电压表测R1两端的电压，电流表测电路中的电流。定值电阻R1允许通过的最大电流为：I1大＝eq \f(U1大,R1)＝eq \f(2.5 V,5 Ω)＝0.5 A，因串联电路中各处的电流相等，且电流表量程为0～0.6 A，滑动变阻器允许通过的最大电流为1 A，所以，电路中的最大电流I大＝I1大＝0.5 A，即电路中电流不超过0.5 A，故A错误；当R1两端的电压最大为2.5 V时，变阻器接入电路中的电阻最小，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，变阻器两端的最小电压：U2＝U－U1大＝4.5 V－2.5 V＝2 V，由I＝eq \f(U,R)可得，变阻器接入电路中的最小阻值：R2小＝eq \f(U2,I大)＝eq \f(2 V,0.5 A)＝4 Ω，故B正确；当变阻器接入电路中的电阻最大时，电压表的示数最小，电路中的电流最小，此时电路中的最大总电阻：R总大＝R1＋R2＝5 Ω＋10 Ω＝15 Ω，则电路中的最小电流：I小＝eq \f(U,R总大)＝eq \f(4.5 V,15 Ω)＝0.3 A，由I＝eq \f(U,R)可得，电压表的最小示数为：U1小＝I小R1＝0.3 A×5 Ω＝1.5 V，则电压表示数的变化范围为1.5～2.5 V，故C错误；电压表和电流表的示数之比等于R1的阻值，由于R1的阻值不变，所以当滑片向右滑动时，电压表和电流表的示数之比不变，故D错误。3．解：由灯泡铭牌信息可得，灯泡的额定电压为2 V。电压表量程为0～3 V，所以电压表最大示数为2 V；灯泡的额定电流为0.5 A，电流表量程为0～0.6 A，滑动变阻器允许通过的最大电流为1 A，所以电路中最大电流为0.5 A，灯泡的电阻R＝eq \f(UL,IL)＝eq \f(2 V,0.5 A)＝4 Ω；当滑动变阻器接入电路的阻值最大时，电路中电流最小，由欧姆定律可得，最小电流I最小＝eq \f(U,R＋R滑)＝eq \f(6 V,4 Ω＋20 Ω)＝0.25 A，此时灯泡两端的电压也为最小值，其值为U最小＝I最小R＝0.25 A×4 Ω＝1 V。电流表示数变化的范围为0.25～0.5 A，电压表示数变化的范围为1～2 V。