沪粤版初中九年级物理专项素养综合练(十)与欧姆定律有关的极值、范围问题课件

这是一份沪粤版初中九年级物理专项素养综合练(十)与欧姆定律有关的极值、范围问题课件，共26页。
1.(2024安徽阜阳太和北城中学期中)如图,电源电压恒定,闭 合开关后,滑动变阻器的滑片滑到最左端时,电压表V1示数9 V,电压表V2示数3 V,滑动变阻器的滑片滑到最右端时,电流 表A的示数1.2 A。求滑动变阻器的最大阻值。
2.(新课标·科学推理)(2024安徽六安轻工中学期中)在如图所 示的电路中,电源电压保持不变,电流表量程为0~0.6 A,电压 表的量程均为0~15 V,滑动变阻器R2上标有“60 Ω    0.5 A” 字样。R2的滑片调至最右端,闭合开关S,电流表A的示数为0. 2 A,电压表V1的示数为4 V。求:(1)定值电阻R1的阻值;(2)电源电压;(3)为了保证电路安全,滑动变阻器向左可调至的最小阻值。
解析    (1)闭合开关,两电阻串联接入电路,电压表V1测R1两端 的电压,电压表V2测滑动变阻器两端的电压,电流表测通过电 路的电流,根据欧姆定律可得定值电阻的阻值:R1= = =20 Ω;(2)滑片位于最右端时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,滑 动变阻器两端的电压:U2=IR2=0.2 A×60 Ω=12 V,电源电压:U=U1+U2=4 V+12 V=16 V;
3.(跨学科·物理学与日常生活)(2024广东深圳龙岗龙城中学 期中)在创客比赛中,亮亮设计了一个暖箱温度显示器,电路 图如图甲所示,其原理是利用电压表的示数表示暖箱内的温 度,已知电源电压恒定为4 V,R0阻值为150 Ω,R1是热敏电阻, 其阻值与温度的关系如图乙所示。 　     
(1)当电压表的示数为3 V时,求通过R0的电流I。(2)当暖箱内温度为20 ℃时,此时热敏电阻R1的阻值是多少? 若此时电路中电流为10 mA,求电压表的示数。(3)若电压表的量程为0~3 V,求暖箱温度显示器可以测量的 最高温度。
解析　由电路图可知,热敏电阻R1与定值电阻R0串联,电压表 测R0两端的电压。(1)当电压表的示数为3 V时,通过R0的电流为:I= = =0.02 A;(2)由图乙知当暖箱内温度为20 ℃时热敏电阻R1的阻值为25 0 Ω,若此时电路中电流为10 mA,由欧姆定律得R0两端的电压为:U0'=I'R0=10×10-3 A×150 Ω=1.5 V,即电压表的示数为1.5 V;
4.(跨学科·数学)(2023广西河池宜州一模)南开中学物理科技 小组设计了一个如图甲所示的电子身高测量仪,用粗细均匀 的电阻丝R代替滑动变阻器,将电压表改装成身高显示仪,电 压表示数随身高变化的规律如图乙所示。已知电阻丝R足够 长,每1 cm的阻值大小为0.1 Ω,电压表量程为0~15 V,电流表 量程为0~3 A,身高为170 cm的同学站上去后滑片恰好滑到 最大电阻,此时电压表示数为9 V,电流表示数为1 A。求:(1)滑动变阻器最大电阻;
(2)该测量仪可测量的身高最小值h0;(3)电源电压U和定值电阻R0的大小。
解析    (1)由图甲可知,两电阻串联,电压表测量电阻丝两端 电压,电流表测电路中的电流;身高为170 cm的同学站上去后 滑片恰好滑到最大电阻,由欧姆定律可知,身高h=170 cm的同 学站上后电阻丝接入电路的最大电阻值为:R= = =9 Ω。(2)电阻丝每1 cm的阻值大小为0.1 Ω,此时滑动变阻器接入电 路的电阻:R=(170 cm-h0)×0.1 Ω/cm=9 Ω,解得h0=80 cm。
(3)由串联电路的电压特点和欧姆定律可知,身高h=170 cm的 同学站上后,电源电压:U=UR+IR0=9 V+1 A×R0……①由题意可知,身高110 cm的同学站上后,滑动变阻器接入电路 的电阻:R1=(h1-h0)×0.1 Ω/cm=(110 cm-80 cm)×0.1 Ω/cm=3 Ω。由图乙可知,此时电压表的示数为5 V。由欧姆定律可知,此时电路中的电流:
5.(2024广西南宁三十一中期中)如图所示,电源电压保持不 变,定值电阻R1规格为“? Ω    0.5 A”,电流表量程为0~0.6 A, 电压表量程为0~3 V,定值电阻R2的阻值为12 Ω,滑动变阻器R 3的规格为“20 Ω    1 A”,闭合S和S2、断开S1,滑动变阻器R3 的滑片P移至最左端时,电流表示数为0.5 A;闭合S和S1、断 开S2,调节滑动变阻器R3使其接入电路的电阻为5 Ω时,电压 表示数为2 V。求:(1)电源电压;
(2)定值电阻R1的阻值;(3)闭合S和S1、断开S2,在保障电路安全的前提下,滑动变阻 器接入电路的阻值范围。
解析    (1)闭合S和S2、断开S1,滑动变阻器R3的滑片P移至最 左端时,电路为R2的简单电路,电流表测电路中的电流;由I= 可得电源电压:U=IR2=0.5 A×12 Ω=6 V;(2)闭合S和S1、断开S2,R3与R1串联,电压表测R3两端的电压, 电流表测电路中的电流。调节滑动变阻器R3使其接入电路 的电阻为5 Ω,电压表示数为2 V时,电路的电流:I'= = =0.4 A;
此时R1两端的电压为:U1=U-U3'=6 V-2 V=4 V;定值电阻R1的阻值:R1= = =10 Ω;(3)闭合S和S1、断开S2,R3与R1串联,电压表测R3两端的电压, 电流表测电路中的电流。电流表量程为0~0.6 A,滑动变阻器 R3的规格为“20 Ω    1 A”,R1标有“0.5 A”的字样,则电路 中的电流最大为0.5 A,此时电路中的总电阻最小:R最小= = =12 Ω。滑动变阻器接入电路中的最小阻值:
R3最小=R最小-R1=12 Ω-10 Ω=2 Ω;电压表量程为0~3 V,所以滑动变阻器两端的最大电压为3 V, 此时滑动变阻器接入电路的电阻最大。R1两端的电压:U1小=U-U3最大=6 V-3 V=3 V。电路中的电流I″=I1'= = =0.3 A。由I= 可得,滑动变阻器接入电路中的最大值:R3最大= = =10 Ω。所以,滑动变阻器接入电路的阻值范围是2 Ω~10 Ω。
6.(新素材·现代科技)(2024广西玉林玉州期中)如图所示,某工 厂要研发一种新型材料,要求对该材料承受的撞击力进行测 试。测试时如图甲,该材料样品(不计质量)平放在压力传感 器上,闭合开关S,由静止自由释放重物,经撞击后样品材料仍 完好无损。从重物开始下落到撞击样品的这个过程中,电流 表(量程为0~0.6 A)的示数I随时间t变化的图像如图乙,压力 传感器的电阻R随压力F变化的图像如图丙。电源电压24 V, 定值电阻R0=10 Ω。求:
(1)重物在下落过程中,压力传感器的电阻;(2)在撞击过程中,样品承受的最大撞击力;(3)小明指出该电路在样品承受最大的撞击力时电流表示数 过大,他打算选择定值电阻R1替换R0,使电路在最大载重时,电 流表示数变化范围为0.3 A~0.5 A,求R1的阻值范围。
解析    (1)由图甲可知,压力传感器与R0串联,由图乙可知,重 物在下落过程中,电路的电流I=0.1 A。此时传感器的电阻:R压=R串-R0= -10 Ω=230 Ω;(2)由图丙可知,撞击力最大时,电阻最小,电流最大。又由图 乙可知,最大的电流为I大=0.6 A。根据欧姆定律和串联电路 电阻规律可知:电源电压U=I大(R0+R压')。此时压力传感器的电阻:R压'= -R0= -10 Ω=30 Ω。