11.如图所示的电路，电源电压U=4.5V且保持不变，R1=5Ω，R2标有“50Ω0.5A”字样的滑动变阻器，电流表的量程为0﹣0.6A，电压表的量程为0～3V，则：
（1）在接入电路之前，滑动变阻器R2两端允许加载的最大电压是多少？ （2）电路的最大总功率为多少？
（3）为了保护电路，滑动变阻器接入电路的电阻值的变化范围是怎样的？
参考答案
二、专题典型 【例题1】BC
【例题2】（1）6V；（2）36Ω；（3）4W。
【解析】（1）由题意可知，电源电压U=U额=6V
（2）当S1闭合，S2断开，设滑动变阻器串入电路的电阻为R1
22U额（6V） ??12? 灯泡电阻RL?P额3W
由欧姆定律：I?U
R1?RL
6
R1?U6V ?RL??12??18?I0.2A
滑动变阻器的增大阻值R=2R1=36Ω
(3) 当小灯泡L与滑动变阻器R串联时，电路的电功率最小：
2（6V）P小???0.75W
（R?RL）(36?12)?2U额 当小灯泡L与滑动变阻器R并联时，电路的电功率最大：
2U2U2（6V）(6V)2P大?????4WRRL36?12?
【例题3】（1）L2正常工作时的电阻为Ω．（2）L1正常工作时的电流0.4A．（3）在一只小灯泡正常发光条件下，电源电压的调节范围为4V～9V．
【解析】本题考查了开关断开和闭合对电路的影响和串、并联电路的判断，以及串联电路电流和电压的特点，利用欧姆定律和电功率公式进行计算；解题的关键是由图象求出电压对应的电流值．本题难点是判断哪个灯泡正常工作，这是解决问题十分重要的依据。
（1）根据图象可得L2正常工作时的电压和电流，UL2=6V，IL2=1A。然后利用欧姆定律公式I=U/R变形可求得正常工作时的电阻RL2= UL2 / IL2= 6V / 1A =5Ω．
（2）闭合开关S1、S2，断开S3，滑片P置于最左端时，L1和L2并联，根据一只小灯泡正常发光，确定一定是L1正常发光，可求得电源电压U=UL1=4V，根据总功率可求得总电流I总=P/U==5.2W/4V=1.3A，根据图象可得出I2的数值I2=0.9A，然后可求得L1正常工作时的电流I1=I总﹣I2=1.3A﹣0.9A=0.4A．
（3）只闭合S3，滑片P置于最右端时，小灯泡L1和L2及变阻器R串联，正常发光的一只灯泡为L1，电路中的电流
=I1=0.4A，由图象可知，此时U2=1V，则由I=U/R可得，
=4V/0.4A =10Ω，L2的电阻R2= U2/
=1V/0.4A =2.5Ω
L1的电阻R1= UL1/
由于R2：R=1：4．则变阻器的电阻R=4R2=4×2.5Ω=10Ω， 电源电压U′=
=0.4A×（R1+R2+R）=0.4A×（10Ω+2.5Ω+10Ω）=9V，
则电源电压的调节范围为4V～9V． 三、专题训练 甲、选择题
1.ABC 2．D 3．D 4．BC 乙、填空题
5. 0～0.6A；6；0.25。
7
6．450；1.8。
【解析】（1）由P=UI可得，I额=
=
=0.5A，
由I=可得灯泡L的电阻值RL===12Ω；
（2）只闭合S1和S3，电阻R与灯泡并联，电阻R两端的电压为电源电压6V， 电阻R在100s产生的热量： Q=W=
t=
100s=450J；
（3）闭合开关S2，断开开关S1、S3，电阻R和灯泡L串联，使其接入电路的阻值最大，则整个电路消耗的电功率最小。
最小电功率：P最小=
=
=1.8W。
丙、体现用科学方法的计算题 7．（1）小灯泡的电阻为12Ω；
（2）定值电阻R0为20Ω，电源电压为18V； （3）只闭合S1时，电路消耗的最小功率为2.7W。 【解析】（1）已知U额=6V，P额=2.4W，根据P=UI=
得：
灯泡电阻RL===15Ω。
（2）只闭合S1时，滑动变阻器Ra和定值电阻R0串联，电压表示数Ua=12V，已知电阻Ra=40Ω，所以根据欧姆定律得：此时电路中电流，即电流表示数为Ia=
=
=0.3A，
则根据串联电路的电压特点和欧姆定律得：U=Ua+IaR0=12V+0.3A×R0﹣﹣﹣﹣﹣①
只闭合S2，滑片置于某点b时，滑动变阻器接入电路中的电阻为Rb，小灯泡L与Rb串联，电流表示数为Ib，由题意知：Ia：Ib=3：4，则Ib=Ia=×0.3A=0.4A
则根据串联电路的电压特点和欧姆定律得：
U=IbRb+IbRL=Ib（Rb+RL）=0.4A×（Rb+15Ω）﹣﹣﹣﹣② 已知：Rb：R0=3：2﹣﹣﹣③
则解①②③方程得：R0=20Ω，U=18V；
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（3）只闭合S1时，滑动变阻器和定值电阻R0串联，要使电路消耗的功率最小，则滑动变阻器这时连入电路的阻值达到最大值设为R最大，即此时变阻器两端的电压可以达到电压表的最大量程15V，
根据串联电路的电流特点和欧姆定律得：
=
，即
=
，
解得R最大=100Ω，
而变阻器R的最大电阻为160Ω，即滑动变阻器连入电路的阻值可以最大达到100Ω； 则电路中的电流最小为：I最小=
=
=0.15A，
消耗的最小功率P最小=UI最小=18V×0.15A=2.7W。 8.（1）20；6。
（2）滑动变阻器R的最大阻值为40Ω。
（3）只闭合S3时，在不损坏各电路元件的情况下，1min内电路消耗的最大电能是108J。
【解析】A.知道灯泡的额定电压和额定功率，根据P=U2/R求出小灯泡的阻值；当所有开关都闭合时，L与R并联，由于小灯泡恰好正常发光，根据灯泡的额定电压即可得出电源电压；
B.当所有开关都闭合时，L与R并联，电流表测量滑动变阻器的电流，已知滑动变阻器最小与最大功率之比为1：4，则根据P=UI即可求出通过变阻器的最小电流，然后根据欧姆定律即可求出变阻器的最大电阻。
C.只闭合S3吋，电阻R0与R串联，根据电压表和电流表的量程判断得出电路中的最大电流，利用P=UI即可求出1min内电路消耗的最大电能。
（1）由P=
可得，小灯泡的阻值：
RL===20Ω；
当所有开关都闭合时，R0被短路，L与R并联，由于小灯泡恰好正常发光，则电源电压U=U额=6V； （2）当所有开关都闭合时，R0被短路，L与R并联，电流表测量滑动变阻器的电流，由于电流表的量程为0～0.6A，所以当电流表示数最大为0.6A时，变阻器的功率最大；
则P滑大=UI滑大=6V×0.6A=3.6W；
当变阻器的电阻全部连入电路时，通过变阻器的电流最小，此时变阻器的功率最小； 已知P滑小：P滑大=1：4，
3.6W=0.9W， 则：P滑小=P滑大=×
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根据P=可得变阻器的最大阻值：
R滑大===40Ω；
（3）只闭合S3时，电阻R0与R串联，电流表测量电路中的电流，电压表测R0两端的电压，由于电压表量程为0～3V，则当电压表的示数最大为U0=3V时，电路中的电流：
I0=
=
=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， 所以，电路中的最大电流为0.3A， 则1min内电路消耗的最大电能： W大=UI0t=6V×0.3A×60s=108J。
9.（1）0.5A（2）12Ω～120Ω（3）9V，3.375W。
【解析】（1）灯泡正常发光时的电压UL=12V，t=2s时电流对小灯泡做的功WL=12J， 由W=UIt可得，小灯泡L正常发光时的电流： IL=
=
=0.5A；
（2）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1A， 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， 由I=U/R可得，电路中的总电阻和灯泡的电阻分别为： R总=
=
=36Ω，RL=
=
=24Ω，
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： R小=R总﹣RL=36Ω﹣24Ω=12Ω，
当电压表的示数UR=15V时，滑动变阻器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，此时灯泡两端的电压： UL′=U﹣UR=18V﹣15V=3V， 则电路中的最小电流：
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基于核心素养的中考物理特色系列专题08
