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

与欧姆定律有关的极值、范围问题专项素养综合全练(十)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3V,滑动变阻器的滑片滑到最右端时,电流

表A的示数1.2A。求滑动变阻器的最大阻值。解析滑片在最左端时,R1和R2串联且此时滑动变阻器接入

电路的阻值最大,电压表V1测滑动变阻器两端的电压,电压表

V2测定值电阻两端的电压。串联电路总电压等于各部分电

压之和,故电源电压U=U1+U2=9V+3V=12V。滑片在最右端时,滑动变阻器接入电路的电阻为0,R2单独工

作,根据欧姆定律可得定值电阻的阻值:R2=

=

=10Ω。串联电路总电阻等于各部分电阻之和,根据欧姆定律可得R1和R2串联时通过电路的电流:I=

=

=0.3A。则滑动变阻器的最大阻值:R1=

=

=30Ω。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0~0.6A,电压

表的量程均为0~15V,滑动变阻器R2上标有“60Ω

0.5A”

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.

2A,电压表V1的示数为4V。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=

=

=20Ω;(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=0.2A×60Ω=12V,电源电压:U=U1+U2=4V+12V=16V;(3)滑片向左移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变小,根据

串联分压规律可知电压表V1的示数变大,电压表V2的示数变

小,所以只需考虑电压表V1和电流表是否安全即可,电流表量

程为0~0.6A,滑动变阻器R2上标有“60Ω

0.5A”字样,所

以通过电路的最大电流为0.5A,电压表的量程为0~15V,根

据欧姆定律可得电压表V1的示数:UV1=

×R1=

×20Ω≤15V。根据欧姆定律可得通过电路的电流:I大=

=

≤0.5A,解不等式组可得R2小≥12Ω,所以滑动变阻器接入电路的最小阻值为12Ω。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4V,R0阻值为150Ω,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3V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10mA,求电压表的示数。(3)若电压表的量程为0~3V,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3V时,通过R0的电流为:I=

=

=0.02A;(2)由图乙知当暖箱内温度为20℃时热敏电阻R1的阻值为25

0Ω,若此时电路中电流为10mA,由欧姆定律得R0两端的电压为:U0'=I'R0=10×10-3A×150Ω=1.5V,即电压表的示数为1.5V;(3)由图像可知,当温度升高时,热敏电阻R1的阻值减小,电路

的总电阻减小,电路中的电流变大,电压表的示数变大,所以

当电压表的示数为3V时,暖箱内的温度最高,此时电路中的

电流:I=0.02A,热敏电阻R1两端的电压:U1=U-

=4V-3V=1V,此时热敏电阻的阻值:R1'=

=

=50Ω,由图像可知,暖箱温度显示器可以测量的最高温度是100℃。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1cm的阻值大小为0.1Ω,电压表量程为0~15V,电流表

量程为0~3A,身高为170cm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9V,电流表示数为1A。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170cm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=170cm的同

学站上后电阻丝接入电路的最大电阻值为:R=

=

=9Ω。(2)电阻丝每1cm的阻值大小为0.1Ω,此时滑动变阻器接入电

路的电阻:R=(170cm-h0)×0.1Ω/cm=9Ω,解得h0=80cm。(3)由串联电路的电压特点和欧姆定律可知,身高h=170cm的

同学站上后,电源电压:U=UR+IR0=9V+1A×R0……①由题意可知,身高110cm的同学站上后,滑动变阻器接入电路

的电阻:R1=(h1-h0)×0.1Ω/cm=(110cm-80cm)×0.1Ω/cm=3

Ω。由图乙可知,此时电压表的示数为5V。由欧姆定律可知,此时电路中的电流:I'=

=

=

A。由串联电路的电压特点和欧姆定律可知,身高h1=110cm的同

学站上后,电源电压:U=UR'+I'R0=5V+

A×R0……②由①②解得:R0=6Ω,U=15V。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

0.5A”,电流表量程为0~0.6A,

电压表量程为0~3V,定值电阻R2的阻值为12Ω,滑动变阻器R

3的规格为“20Ω

1A”,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0.5A;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5Ω时,电压

表示数为2V。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=0.5A×12Ω=6V;(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5Ω,电压表示数为2V时,电路的电流:I'=

=

=0.4A;此时R1两端的电压为:U1=U-U3'=6V-2V=4V;定值电阻R1的阻值:R1=

=

=10Ω;(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0~0.6A,滑动变阻器

R3的规格为“20Ω

1A”,R1标有“0.5A”的字样,则电路

中的电流最大为0.5A,此时电路中的总电阻最小:R最小=

=

=12Ω。滑动变阻器接入电路中的最小阻值:R3最小=R最小-R1=12Ω-10Ω=2Ω;电压表量程为0~3V,所以滑动变阻器两端的最大电压为3V,

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=6V-3V=3V。电路中的电流I″=I1'=

=

=0.3A。由I=

可得,滑动变阻器接入电路中的最大值:R3最大=

=

=10Ω。所以,滑动变阻器接入电路的阻值范围是2Ω~10Ω。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0~0.6A)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24V,

定值电阻R0=10Ω。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0.3A~0.5A,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=0.1A。此时传感器的电阻:R压=R串-R0=

-10Ω=230Ω;(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=0.6A。根据欧姆定律和串联