42初三物理替换电阻课件.docx
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42初三物理替换电阻课件
教师姓名
虞老师
年级
九年级
类型
小班
上课时间
2015.4
学科
物理
课题名称
替换电阻
【考点一】在串联电路中替换定值电阻
(一)电压表接在定值电阻两端
此类题型利用动态分析,会发现定值电阻两端的电压表和电流表的示数同时变大或变小,所以,若希望两表都达到满偏,只能是在某一时刻两表同时满偏。
且定值电阻阻止只能为5欧(3V、0.6A)、25欧(15V、0.6A)、1欧(3V、3A)、5欧(15V、3A)。
在此约束下,定值电阻的阻值就被电表量程限定住了。
牢牢把握住电压表与电流表必须同时满偏,问题立刻迎刃而解。
1.如图所示电路中,电源电压为10伏,滑动变阻器R2上标有“100欧 2安”。
闭合电键S时,电压表的示数为1伏,电流表示数为0.1安。
求:
请用定值电阻R3替换电阻R1,并选择合适的电表量程。
要求在不更换电表量程的情况下,移动变阻器的滑片P,使两个电表的示数能同时达到各自的最大值,且电路能正常工作。
求这时的R3的阻值和滑动变阻器的阻值。
第1题图
2.在如图所示的电路中,电源电压为24伏且不变,滑动变阻器R2上标有“50Ω1A”字样。
闭合电键S,滑片P从最右端逐渐向左移动到某位置时,电流表的示数为0.4安,电压表的示数为10伏。
求:
若在滑片P继续向左移动的过程中,____________(选填“只有电流表”、“只有电压表”或“两电表”)的指针能达到满刻度(如图所示),此时变阻器R2连入电路的阻值。
第2题图
3.在如图所示的电路中,电源电压为20伏且不变,电阻R1的阻值为25欧,滑动变阻器R2上标有“202A”字样。
闭合电键S,电流表的示数为0.5安。
求:
现从阻值分别为10欧、20欧、30欧的电阻中选一个替换电阻R1,同时将一电压表接入电路中,要求:
在移动变阻器滑片P的过程中,两电表的指针均能达到某量程的满刻度处(在这过程中电表位置及量程都不能改变),且电路能正常工作。
满足以上条件时:
第一,替换电阻的阻值为_________欧。
第二,电流表选择__________量程、电压表选择_________量程;电压表接到__________处(选填“ab”、“bc”或“ac”)。
第三,计算出滑动变阻器接入电路的阻值范围(要有计算过程)。
第3题图
(二)电压表只接在滑动变阻器两端
此类题型相对复杂,尤其是计算满足题意的滑动变阻器阻值范围时,要抓住电表满偏的限制条件,即:
电流表满偏与总电阻阻值大小直接相关;电压表满偏与串联电阻值的比直接相关。
同时,解题过程中要时刻注意电路安全。
检验时,可以利用其它用电器及电表达到最大值的临界条件。
例题:
在图8所示的电路中,电源电压为18伏且不变,电阻R1的阻值为30欧,滑动变阻器R2上标有“50Ω 2A”字样。
闭合电键S,电流表的示数为0.4安。
求:
(1)电阻R1两端的电压。
(2)电阻R1消耗的电功率P1。
(3)有三个定值电阻,分别为A(40欧)、B(20欧)、C(10欧),请从中选择一个来替换电阻R1,并选择合适的电表量程。
要求:
在移动变阻器滑片P的过程中,不更换电表量程,两电表的指针分别能达到满刻度处,且电路能正常工作。
①请选择电表使用的量程:
电流表量程____安,电压表量程____伏。
②应选用电阻_________(选填字母)代替电阻R1.。
③满足上述要求时,变阻器R2连入电路的阻值范围。
分析过程:
这类题目(电压表接在变阻器两端的串联电路)有通用技巧,要分别达到满刻度,我们就考虑一个特殊情况,①先算一个临界电阻R0,使得用R0替换R1后,移动滑片P的过程中两表能同时满偏,在这种情况下变阻器是左右都不能再滑动的,所以是下限。
然后考虑如果V:
0-3V,A:
0-0.6A,算出同时满偏的情况,R0=(18V-3V)/0.6A=25欧,所以替换电阻值必须要大于25欧姆,这是下限。
②还要保证电路中最大电流能达到0.6A,最大电压能达到3V,
也就是变阻器R2=0欧时,电流表至少要超过0.6A;
变阻器R2=50欧时,电压表至少要超过3V。
所以R0的上限就是:
当R2=0时,R0=18V/0.6A=30欧;当R2=50欧时,R0=(18V-3V)/(3V/50Ω)=250Ω;综合起来R0不能超过30欧。
③如果电压表用0-3V量程,电流表用0-0.6A量程,电阻R0只能在25欧~30欧里选,题目给出的中没有合适的可选电阻,所以不能取小量程0-3V。
相反如果是大量程V:
0-15V,电流表0-0.6A,同理可算得5欧≤R0≤10欧(上限算出来一个是10欧,一个是30欧,取10欧)。
选C电阻。
变阻器R2连入电路的阻值范围就显得比较简单了,只要将正确的替换电阻放进去,分别计算两电表达到满偏时,变阻器的电阻值,最后得到结论。
归纳下选替换电阻的通用原则:
①选量程【滑动变阻器允许通过的最大电流---------电流表量程】;②算替换电阻下限Rmin,即当电压表和电流表同时满偏的临界情况;③算替换电阻上限Rmax,滑片P分别位于电阻零位置和最大电阻位置时,让电流表和电压表分别满偏,分别算出两个替换电阻上限值,取小的一个作为上限Rmax;
④得到替换电阻的选择范围Rmin≤R0≤Rmax,即可选择出合适的替换电阻。
明确电表所测对象→判断电表所选量程→明确所求物理量值→具体情况具体讨论→回到题目检验取舍
4.在如图所示的电路中,电源电压为18伏且不变,电阻R1的阻值为30欧,滑动变阻器R2上标有“50Ω2A”字样。
闭合电键S,电流表的示数为0.4安。
求:
现有三个定值电阻,分别为A(40欧)、B(20欧)、C(10欧),请从中选择一个来替换电阻R1,并选择合适的电表量程。
要求:
在移动变阻器滑片P的过程中,不更换电表量程,两电表的指针分别能达到满刻度处,且电路能正常工作。
①请选择电表使用的量程:
电流表量程___________安,电压表量程_________伏。
②应选用电阻_________(选填字母)代替电阻R1.。
③满足上述要求时,变阻器R2连入电路的阻值范围。
第4题图
5.在如图所示的电路中,R1的阻值为20欧,滑动变阻器R2标有“20欧1安”的字样,电压表有“0~3伏、0~15伏”两个量程,电流表有“0~0.6安、0~3安”两个量程。
移动滑动变阻器的滑片p至最左端,闭合电键S,电流表示数为0.3安。
求:
现有三个定值电阻,分别为4欧、6欧和11欧,设想从中选择一个电阻来替换R1,要求闭合电键S,在移动滑动变阻器滑片p的过程中,两电表指针分别能达到某量程的满刻度,且电路能正常工作。
①应选用欧的电阻代替电阻R1。
②通过计算求出满足题目要求滑动变阻器R2的使用范围。
第5题图
6.在如图所示的电路中,电源电压为12伏且不变,电阻R1的阻值为22欧,滑动变阻器R2上标有“101A”字样。
闭合电键S,电流表的示数为0.5安。
求:
现设想用定值电阻R0来替换电阻R1,要求:
在移动滑动变阻器滑片P的过程中,两电表的指针分别能达到满刻度处,且电路能正常工作。
①现有阻值为16欧的定值电阻,若用它替换电阻R1,请判断:
________满足题目要求(选填“能”或“不能”)。
若能满足题目要求,通过计算求出替换后滑动变阻器的使用范围;若不能满足题目要求,通过计算说明理由。
②满足题目要求的定值电阻R0的可能取值范围为______________________。
第6题图
(三)只有两个电压表
把握住串联电路中影响电压分配的仅仅是电阻比,此类题型的难度不会很大,但是要注意对电表量程的可能性充分讨论,同时不忘对电路安全性进行检验(往往是电流满偏或是变阻器有最大电流)。
7.在如图所示的电路中,R1的阻值为10欧,两电压表的规格相同,电源电压为15伏且保持不变,闭合电键S后,电压表Vl的示数如图所示。
求:
若用标有“20Ω2A”字样滑动变阻器来替换电阻R2,通过移动变阻器的滑片,使两电表能分别达到某量程的满刻度,且电路能正常工作。
第一,要满足上述要求,两电压表量程的选择有种组合。
若有多种组合,请从中选择一组;若只有一种组合,请判断出:
Vl表量程:
0~V,V2表量程:
0~V。
第二,若再用电阻R0替换R1来满足上述要求,通过计算说明R0的可能取值范围为多少。
第7题图
(四)不要求电表“满偏”,而是达到某一特定值
在理解满偏问题的基础上,将满偏条件换成题设条件中的非满偏讨论即可,但是要注意,在研究电路安全时,依然要以某一电表达到题设要求,另一电表满偏为准。
8.在图(a)所示的电路中,电源电压为18伏且保持不变,滑动变阻器R2上标有“50Ω2A”字样。
闭合电键S后,电流表A与电压表V的示数如图(b)、(c)所示。
求:
现用定值电阻R0来替换电阻R1,电流表使用0~3A量程,在各电路元件均安全工作的条件下,要求每次改变变阻器滑片P的位置,都能使电流表A与电压表V的指针改变的角度相同。
(1)符合上述条件和要求时,电压表所用量程为V,定值电阻R0的阻值为欧。
(2)符合上述条件和要求时,变阻器R2连入电路电阻的最小值及电流表示数最小值。
第8题图
9.在如图所示的电路中,电源电压为22伏且保持不变,滑动变阻器R2上标有“50Ω2A”字样。
闭合电键S后,电流表A的示数为0.4安,电压表V的示数为6伏,求:
请用定值电阻R0来替换R1。
要求:
选择不同的电表量程,移动变阻器的滑片P,都能使电压表V的指针处于如图(b)所示位置,且电路能正常工作。
第一,符合上述条件的定值电阻R0最小阻值为______欧,最大阻值为______欧。
第二,满足上述要求时,若定值电阻R0分别取最小和最大阻值连入电路,在两种情况下各自电流的最小值(写必要理由)。
第9题图
10.在图所示的电路中,电源电压为18伏且保持不变,滑动变阻器R2上标有“501A”字样,两电压表的规格相同。
闭合电键S后,电流表示数为0.8安,电压表V2的示数为14V。
求:
请用定值电阻R0来代替电阻R1。
要求:
移动变阻器的滑片P,使电压表V1和V2的指针分别都能处于如图所示的位置,且电路正常工作。
求:
第一,符合上述条件的定值电阻R0的范围是_________欧
第二,满足上述要求时,若定值电阻R0分别取最小和最大阻值连入电路,在两种情况下各自电流表示数的最小值。
(写明必要理由)
第10题图
11.如图所示的电路中,电源电压为18伏恒定不变,滑动变阻器R2上标有“50Ω1A”字样,闭合电键S后,电流表A的示数为0.2安,电压表V的示数6伏。
求:
现用定值电阻R0来替换电阻R1。
第一,在选择合适的电表量程后,使电压表V和电流表A的指针同时能达到图(a)、(b)所示位置,且电路能正常工作,求替换电阻R0的阻值。
第二,在选择合适的电表量程后,移动变阻器滑片P的过程中,使电压表V和电流表A的指针分别能达到图(a)、(b)所示位置,且电路能正常工作,替换电阻R0的最小阻值为________欧,最大阻值为_________欧。
第11题图
(五)综合运用
12.在如图所示电路中,电源电压为18伏,R1的阻值为4欧,电流表和电压表均为学校实验室常用电表,闭合电键后,电流表示数为1.5安。
求:
(1)电压表的示数U1;
(2)电路的总功率P;
(3)现从标有“50Ω1.5A”和“20Ω2A”的滑动变阻器中选择一个来替换R1或R2,要求:
选择适当的量程,闭合电键后,移动变阻器的滑片,使两电表都能达到各自的最大值,且电路能正常工作。
第一,请通过计算说明被替换的定值电阻是_____(选填“R1”或“R2”)。
第二,替换后是否能满足③的要求,若不能,请说明理由;若能,请写出选用的滑动变阻器,并计算出满足③中要求的滑动变阻器的使用范围。
第12题图
13.在如图所示的电路中,电源电压为9伏且不变,变阻器R2上标有“10Ω2A”字样。
闭合电键S,当滑片移动到某一位置时,电流表示数为0.4安,电压表示数为1伏。
求:
现可用A:
12欧、B:
18欧的定值电阻来替换R1,或用标有“20欧2安”字样的滑动变阻器C替换R2,,要求:
在移动变阻器滑片P的过程中,使电流表和电压表的示数分别能达到某个量程的最大值,且电路能正常工作。
第一,满足上述要求时,电压表应选用0~_______V量程。
第二,满足上述要求时,所选用替换R1或R2的元件:
_________(选填字母)。
第三,满足上述要求时,电压表示数的最小值(写明必要理由)。
第13题图
14.在如图(a)所示的电路中,电源电压为18伏且不变。
电阻R1的阻值30欧,滑动变阻器R2上标有“20Ω2A”字样。
闭合电键S,电压表的示数为12伏。
若移动变阻器滑片P到某位置时,发现两电表中某一个表的指针达到满刻度,如图(b)或(c)所示。
①求出此时两电表的示数;
②现要求在移动变阻器滑片P时两电表的指针均能达到满刻度,如图(b)、(c)所示,小华和小明拟采取如下办法:
小华:
用5欧的定值电阻替换电阻R1。
小明:
用25欧的定值电阻替换电阻R1。
请判断:
_______的方法能满足要求(选填“小华”、“小明”或“小华和小明”)。
满足题目要求时,滑动变阻器连入电路的阻值R2的值为_______欧。
③继续移动变阻器的滑片P,直至电路中电流最小,则两电表指针偏转角度的变化量是_________的(选填“相同”或“不相同”)。
第14题图
15.在如图所示的电路中,电源电压为18伏且不变,电阻R1为50欧,滑动变阻器R2上标有“20Ω1A”的字样。
闭合电键S后,电流表A的示数为0.3安。
下表中设想了甲、乙、丙三种方案来替换电阻R1或变阻器R2中的一个。
要求:
在移动变阻器滑片P的过程中,需分别达到如图所示电流表、电压表的示数(可改变电表的量程),且此时电路能正常工作。
(a)表中能满足要求的方案序号是____________。
(本空格不需要写解答过程)
(b)求:
分别达到图所示的电表示数时,变阻器R2所消耗的电功率P2。
第15题图
序号
替换的方案
甲
用5Ω的定值电阻替换电阻R1
乙
用20Ω的定值电阻替换电阻R1
丙
用“10Ω1A”的变阻器替换变阻器R2
【考点二】并联电路
并联电路中往往研究电流表指针的偏转。
一方面要注意区分干路电流和支路电流,并正确选取电表量程;另一方面,遇到电流表偏转角度相同时,巧妙利用比例求解很关键。
16.在如图所示电路中,电源电压不变。
滑动变阻器R2上标有“50欧3安”字样,当S闭合、S1断开,滑动变阻器的滑片P在最右端位置时,电流表A的示数为0.2安;闭合电键S1后,电流表A的示数变化了0.5安。
求:
在移动滑片P的过程中,某同学发现两电流表的指针偏转快慢相同,在不超过电表量程的条件下,求R2消耗的最大功率?
第16题图
17.如图所示,R2为“50Ω2A”字样的滑动变阻器,闭合电键后,电压表V的示数为6伏,电流表A1的示数为0.5安,电流表A2的示数为0.2安。
求:
(1)请判断电表使用的量程:
其中电流表A1的量程_________安(选填“0~0.6安”或“0~3安”),电压表V的量程________伏(选填“0~3伏”或“0~15伏”);
(2)在移动滑动变阻器滑片P的过程中,使两电流表的示数同时能达到各自的最大值,则应选用电阻值为_________欧代替电阻R1;
(3)电阻R1替换后,在电路正常工作时滑动变阻器的阻值范围(写出计算过程)。
第17题图
18.在图(a)所示的电路中,电源电压保持不变,电阻R1为10欧,滑动变阻器R2上标有“100Ω3A”字样。
当电键S闭合时,电流表A1的示数为0.8安,电流表A2的示数为0.2安。
求:
现设想用定值电阻R0来替换电阻R1,要求:
在移动滑动变阻器滑片P的过程中,能使两电表的指针偏离零刻度线的角度相同,且电路能正常工作。
图(b)是电流表表盘示意图。
①现有阻值为20欧的定值电阻,若用它替换电阻R1,请判断:
________满足题目要求(选填“能”或“不能”)。
若能满足题目要求,通过计算求出替换后滑动变阻器的阻值;若不能满足题目要求,通过计算说明理由。
②满足题目要求的定值电阻R0的可能取值范围为_______________________。
第18题图
19.在如图(a)所示的电路中,电源电压为12伏且不变。
电阻R1的阻值为30欧,滑动变阻器R2上标有“501A”字样。
闭合电键S,电路正常工作。
现用定值电阻来替换电阻R1。
要求:
选择合适的电表量程,闭合电键,移动变阻器滑片P,能使电流表A1与A2的指针偏离零刻度线的角度恰好相同,如图(b)所示,且电路能正常工作。
Ⅰ选用阻值为10欧的定值电阻满足上述要求(选填“能”或“不能”)。
Ⅱ求出符合上述要求的定值电阻的阻值范围。
(写出计算过程)
第19题图
(二)综合运用
20.在如图所示的电路中,电阻R1的阻值为20欧,滑动变阻器R2上标有“102A”字样。
闭合电键S,电流表A的示数为0.9安。
若电源电压可变,电流表A选接“0~3A”量程。
现用定值电阻R0替换R1,要求:
电源电压取6~12伏之间某一值,在移动变阻器滑片P的过程中,电流表A的指针能达到满刻度处。
第一,现有阻值为10欧和15欧的两个电阻,满足上述要求时应选择的电阻阻值为_______欧。
第二,满足上述要求时替换的定值电阻R0的取值范围为_______欧至_______欧。
第20题图
21.在如图所示电路中,电源电压保持不变,电流表的量程分别为0~0.6安和0~3安,电压表的量程分别为0~3伏和0~15伏,电阻R1和R2的阻值分别为24欧和120欧。
求:
现用阻值不同的电阻R3替换R2,替换后要求:
通过控制电键的断开或闭合,使电流表或电压表的示数分别达到某个量程的最大值,且两个电阻都有电流通过,请通过计算求出符合上述要求的所有可能的定值电阻R3的阻值。
第21题图
【考点三】替换电源
[2013杨浦、崇明]22.在图17所示电路中,R1=20欧,滑动变阻器R2标有“50欧,2安”字样,闭合电键S,在电压表、电流表的量程均不改变的情况下,移动变阻器滑片P至中点,电流表示数如图18所示,
(1)求此时电压表示数,请在电压表中标出量程及大小。
(2)求移动滑动变阻器滑片的过程中,电路的最大总功率。
(3)用新的电源去替换原来的电源,要求,在移动滑动变阻器滑片的过程中,两电表分别能达到原量程的满刻度,且电路正常工作。
求:
满足上述要求替换电源的电压(求电源电压范围)。
图18
图17