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2024江西中考物理二轮重点专题研究 微专题 动态电路计算（课件）
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这是一份2024江西中考物理二轮重点专题研究 微专题 动态电路计算（课件），共39页。
动态电路计算类型1 滑动变阻器类例1 如图所示，电源电压为4.5 V保持不变，灯泡L标有“3 V 1.5 W”字样，滑动变阻器R标有“20 Ω 1 A”字样，电流表的量程为0～0.6 A，电压表的量程为0～3 V，不考虑灯丝电阻的变化．求：(1)灯泡L正常工作时的电流；(2)灯泡L的电阻；(3)灯泡L正常发光时，电路消耗的总功率；(4)调节滑动变阻器滑片使电压表的示数为1.8 V，此时灯泡L的实际功率；
解：由电路图可知，滑动变阻器R与灯泡L串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流(1)根据P＝UI可得，灯泡L正常工作时的电流IL＝ ＝0.5 A(2)根据欧姆定律可知，灯泡L电阻RL＝ ＝6 Ω(3)灯泡正常发光时，电路消耗的总功率P＝UIL＝4.5 V×0.5 A＝2.25 W(4)电压表的示数为1.8 V时，灯泡L两端的实际电压U实＝4.5 V－1.8 V＝2.7 V<3 V 灯泡L的实际功率P实＝ ＝1.215 W
(5)为了保证电路安全，滑动变阻器接入电路的阻值变化范围．(5)滑动变阻器接入电路的阻值变化范围①最小值→电路电流最大→不超过电流表量程、各用电器允许通过的最大电流②最大值→滑动变阻器两端电压最大→不超过电压表量程
当电路中的电流最大时，滑动变阻器接入电路的阻值最小，由题意可知，电路中允许通过的最大电流为0.5 A，此时电路中的总电阻R＝ ＝9 Ω根据串联电路中总电阻等于各分电阻之和可知，滑动变阻器接入电路中的最小阻值为R滑min＝R－RL＝9 Ω－6 Ω＝3 Ω当电压表的示数为3 V时，滑动变阻器接入电路的阻值最大，根据串联电路的总电压等于各部分电路两端电压之和可知，此时灯泡L两端的电压为ULmin＝U－U滑max＝4.5 V－3 V＝1.5 V电路中的电流为Imin＝ ＝0.25 A滑动变阻器接入电路中的最大电阻为R滑max＝ ＝12 Ω则滑动变阻器接入电路的阻值变化范围为3～12 Ω
类型2 多开关类例2 如图所示，电源电压可调，灯泡L标有“6 V 3 W”字样(不考虑灯丝电阻变化)，定值电阻R1的阻值为28 Ω.(1)闭合开关S1、S2、S3，调节电源电压使灯泡正常发光，此时电流表的示数为0.75 A，求电源电压和定值电阻R0的阻值；(2)调节电源电压为4 V，闭合开关S1，断开开关S2、S3，求电流表的示数；(3)调节电源电压为18 V，闭合开关S1、S3，断开开关S2，求灯泡消耗的实际功率．
1.画出设问描述状态下的电路简图(1)闭合开关S1、S2、S3 (2) 闭合开关S1 ,断开S2 、S3(3)闭合开关S1 、S3 ,断开S22. 求灯泡消耗的实际功率→比较灯泡此时两端电压与其额定电压的大小，判断此时灯泡是否会被烧坏
解：(1)闭合开关S1、S2、S3，灯泡L与定值电阻R0并联，电流表测干路电流，因并联电路中各支路两端的电压相等，且灯泡正常发光所以电源电压U＝UL＝6 V由P＝UI可得，灯泡正常发光时的电流IL＝ ＝ ＝0.5 A因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以通过R0的电流I0＝I－IL＝ 0.75 A－0.5 A＝0.25 A由I＝ 可得，定值电阻R0的阻值R0＝ ＝ ＝24 Ω
(2)灯泡的电阻RL＝ ＝ ＝12 Ω闭合开关S1，断开开关S2、S3，R1与灯泡L串联，电流表测电路中的电流，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以电路的总电阻R总＝R1＋RL＝28 Ω＋12 Ω＝40 Ω则电流表的示数I′＝ ＝ ＝0.1 A(3)闭合开关S1、S3，断开开关S2，电路为灯泡的简单电路，当调节电源电压为18 V时，灯泡两端的电压远远大于灯泡L的额定电压，此时灯泡L被烧坏，所以灯泡消耗的实际功率为0 W.
类型3 滑动变阻器与多开关结合类例3 如图所示，电源电压恒为18 V，电流表的量程为0～0.6 A，电压表的量程为0～15 V，灯泡L标有“6 V 3 W”字样，滑动变阻器R2标有“100 Ω 1 A”字样．只闭合开关S、S2，调节滑动变阻器R2滑片P，使电压表示数为3 V时，电流表示数为0.5 A，不考虑灯丝电阻的变化．求： (1)灯泡正常工作1 min消耗的电能； (2)电阻R1的阻值； (3)只闭合开关S、S2，在保证电路安全的条件下，电路消耗的最大电功率；
(4)只闭合开关S、S1，为使小灯泡正常发光，滑动变阻器R2接入电路的阻值； (5)只闭合开关S、S1，在保证电路安全的条件下，滑动变阻器R2接入电路的阻值变化范围；(6)闭合开关S、S1、S2，将滑动变阻器R2滑片P移至最左端，灯泡L的实际功率．
解：(1)由W＝Pt可得，灯泡正常工作1 min消耗的电能为W＝P额t＝3 W×60 s＝180 J(2)只闭合开关S、S2，滑动变阻器R2与电阻R1串联，电压表测量滑动变阻器两端的电压，电流表测量电路中的电流，由串联电路的电压规律可得，电阻R1两端的电压为U1＝U－U滑＝18 V－3 V＝15 V由I＝ 可得，R1的阻值为R1＝ ＝ ＝30 Ω(3)只闭合开关S、S2，滑动变阻器R2与电阻R1串联，由于电流表的量程为0～0.6 A，由P＝UI可得，在电源电压一定时，当电路中电流最大为I大＝0.6 A时，电路消耗的功率最大，为P大＝UI大＝18 V×0.6 A＝10.8 W
(4)只闭合S、S1时，灯泡L与滑动变阻器R2串联，电压表测量滑动变阻器两端的电压，电流表测量电路中的电流当灯泡正常发光时，U额＝6 V，由串联电路的电压规律可得，滑动变阻器R2两端的电压为U2＝U－U额＝18 V－6 V＝12 V由P＝UI可知，灯泡正常工作时的电流为I额＝ ＝ ＝0.5 A由I＝ 可得，滑动变阻器R2连入电路中的阻值为R2＝ ＝ ＝24 Ω
(5)只闭合开关S、S1，滑动变阻器R2与灯泡L串联，电压表测量滑动变阻器R2两端的电压，电流表测量电路中的电流电路中的最大电流为I额＝0.5 A，此时滑动变阻器接入电路的阻值最小，由(4)可知，R2min＝24 Ω当电压表的示数U2max＝15 V时，滑动变阻器R2接入电路的阻值最大；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为ULmin＝U－U2max＝18 V－15 V＝3 V灯泡正常发光时的电阻RL＝ ＝ ＝12 Ω此时电路电流为Imin＝ ＝ ＝0.25 A
滑动变阻器R2接入电路的最大阻值R2max＝ ＝ ＝60 Ω所以滑动变阻器接入电路的阻值变化范围为24～60 Ω(6)闭合开关S、S1、S2，滑动变阻器R2的滑片P移到最左端时，灯泡L与电阻R1并联，所以灯泡两端电压UL＝18 V，由于UL远远大于U额，所以灯泡被烧坏，灯泡L的实际功率为0 W.
动态电路计算(10年8考)
类型1 滑动变阻器类1. 小明同学在物理实验室发现一个电学元件，是由一个标有“2 V 2 W”的小灯泡和一个定值电阻R0连接而成．小明同学将该元件接入如图所示的电路中，电源电压恒为6 V，闭合开关，无论怎样移动滑动变阻器的滑片P，电流表的示数总在0.2 A～1 A的范围内变化(小灯泡的电阻不随温度变化，且电路元件始终完好)．求：
(1)小灯泡正常工作时的电流和电阻；(2)定值电阻R0与小灯泡的连接方式；(3)定值电阻R0的阻值；(4)滑动变阻器R的最大阻值．
解：(1)小灯泡正常工作时的电流I额＝ ＝ ＝1 A电阻RL＝ ＝ ＝2 Ω(2)定值电阻R0与小灯泡串联(3)当滑动变阻器R接入电路的阻值为0时，定值电阻R0与小灯泡L串联，电路中最大电流为1 AR总最小＝ ＝ ＝6 ΩR0＝R总最小－RL＝6 Ω－2 Ω＝4 Ω
(4)当滑动变阻器R阻值为最大时，电路为定值电阻R0、小灯泡和滑动变阻器R串联，电路中最小电流为0.2 AR总最大＝ ＝ ＝30 ΩR＝R总最大－RL－R0＝30 Ω－2 Ω－4 Ω＝24 Ω
类型2 多开关类(10年4考)2. 如图所示，已知电源电压为U，三个电阻的阻值分别为R1、R2和R3，求：(1)当S1、S2均断开时，电流表和电压表的示数；(2)当S1、S2均闭合时，电压表和电流表的示数．
解：(1)当两个开关均断开时，R2与R3串联在电路中，电流表的示数为I1，则I1＝ ，电压表测R2两端的电压U2，则U2＝I1R2＝ U(2)当两个开关均闭合时，R3被短路，R2与R1并联在电路中，电压表的示数等于电源电压U电流表的示数为I2＝ ＋ ＝ U
3. 如图所示，电源电压可调，小灯泡L1标有“6 V 6 W”的字样，小灯泡L2、L3标有“6 V 12 W”的字样．(不考虑温度对小灯泡电阻的影响)(1)闭合开关S1、S2、S3，调节电源电压为6 V时，求电流表 的示数；(2)闭合开关S2，断开开关S1、S3，调节电源电压为12 V时，求电路消耗的总功率；(3)闭合开关S2、S3，断开开关S1，调节电源电压为10 V时，求小灯泡L3的实际发光功率．
解：(1)闭合开关S1、S2、S3，电路为L1和L3的并联电路，电流表 测干路电流．由于电源电压为6 V，所以L1和L3均能正常发光，所以电流表 示数为I＝I1＋I3＝ ＋ ＝ ＋ ＝3 A(2)闭合开关S2，断开开关S1、S3，电路为L2、L3的串联电路，由于两灯泡规格相同，故串联后分压也相同为6 V，故此时两灯泡均正常发光，且消耗的电功率均为12 W，则电路消耗的总功率为P总＝P2＋P3＝12 W＋12 W＝24 W(3)闭合开关S2、S3，断开开关S1，此时电路中只有L3接入电路，灯泡两端的电压为10 V，远远大于灯泡的额定电压，灯泡L3烧坏，故此时灯泡的实际发光功率为 0 W
4. 如图所示，电源电压恒定不变，已知定值电阻的阻值为R0，不考虑温度对灯丝电阻的影响．(1)当S1和S2都闭合时，电流表的示数分别为I1、I2，且I1>I2，小灯泡L1恰好正常发光，求电源电压及小灯泡L1的电阻值；(2)当开关S1和S2都断开时，某一电表示数为I3(I3≠0)，求电路的总功率．
解：(1)当开关S1、S2都闭合时，定值电阻R0和灯泡L1并联，干路电流为I1，通过R0的电流为I2，则电源电压U＝U0＝I2R0通过小灯泡L1的电流IL＝I1－I2则小灯泡L1电阻R1＝ ＝ ＝(2)当开关S1、S2都断开时，灯泡L1和L2串联，电路中的电流为I3，则电路的总功率为P总＝U总I总＝I2R0I3＝I2I3R0
类型3 多开关与滑动变阻器结合类5. 如图所示，电源电压保持不变，电流表的量程为0～0.6 A，电压表的量程为0～15 V，R1＝20 Ω，滑动变阻器R2的规格为“100 Ω 1 A”．(1)闭合开关S1，断开开关S2、S3，电流表示数为0.4 A，求电源电压；(2)闭合开关S3，断开开关S1、S2，滑动变阻器滑片置于中点位置时，电压表的示数为4 V，求R3的阻值；(3)闭合开关S1、S2和S3，在不损坏电流表、电压表的情况下，求滑动变阻器R2的阻值取值范围．
解：(1)闭合开关S1，断开开关S2、S3，电路中只有R1连入电路．电路中电流I＝0.4 A，电源电压为U＝IR1＝0.4 A×20 Ω＝8 V(2)闭合开关S3，断开开关S1、S2，滑动变阻器R2与电阻R3串联，电压表并联在R2两端，R2两端电压U2＝4 V，R3两端电压U3＝U－U2＝8 V－4 V＝4 V由于串联电路电流处处相等，则 ，即R2中＝R3又因滑动变阻器R2的滑片置于中点，则所以R3＝50 Ω
R2中＝ R2＝ ×100 Ω＝50 Ω
(3)闭合开关S1、S2和S3，电阻R3被短路，电阻R1与R2并联．根据并联电路电压规律，各支路两端电压均等于电源电压，U＜15 V，故电压表安全．为保护电流表安全，电路中的最大电流I最大＝0.6 A通过R1的电流 则通过R2的电流I2最大＝I最大－I＝0.6 A－0.4 A＝0.2 A此时滑动变阻器接入电路的阻值最小为R2最小＝ ＝ ＝40 Ω故滑动变阻器R2的阻值取值范围为40～100 Ω
6. 如图所示，电源电压可调，小灯泡上标有“6 V 0.5 A”的字样(不考虑温度对小灯泡电阻的影响)，电流表量程：0～0.6 A，电压表量程：0～3 V，滑动变阻器的规格为“20 Ω 1 A”．(1)电源电压调至6 V，闭合开关S1和S2，移动滑动变阻器的滑片P，使小灯泡正常发光，电流表示数为0.6 A，则电压表的示数是多少？R0的阻值是多少？(2)电源电压调至8 V，断开开关S1、闭合开关S2，为了保证电路安全，求滑动变阻器的阻值变化范围．
解：(1)当电源电压调至6 V，S1、S2闭合时，灯泡L与滑动变阻器R串联后，再与R0并联，由于灯泡正常发光，所以灯泡两端的电压UL＝6 V，故滑动变阻器两端的电压UR＝U－UL＝6 V－6 V ＝0 V，即电压表的示数为0 V通过R0的电流I0＝I总－IL＝0.6 A－0.5 A＝0.1 A则R0的阻值R0＝ ＝ ＝ ＝60 Ω
灯泡的电阻RL＝ ＝ ＝12 Ω灯泡两端的电压UL′＝U－UR＝8 V－3 V＝5 V通过滑动变阻器的电流IR＝IL′＝ ＝ ＝ A滑动变阻器接入电路中的最大阻值Rmax＝ ＝ ＝7.2 Ω
(2)当电源电压调为8 V，S1断开、S2闭合时，灯泡L与滑动变阻器R串联，电压表测R两端电压①当电压表示数为3 V时，滑动变阻器接入电路中的阻值最大
滑动变阻器接入电路中的最小阻值Rmin＝ ＝ ＝4 Ω故滑动变阻器的阻值变化范围是4～7.2 Ω
②当电路中的电流为0.5 A时，滑动变阻器接入电路中的阻值最小，此时灯泡正常发光，其两端电压为UL＝6 V滑动变阻器两端电压UR′＝U－UL＝8 V－6 V＝2 V
7. 如图所示，电源电压恒定，小灯泡上标有“2 V 1 W”的字样，滑动变阻器R2的最大阻值为50 Ω.求：(1)小灯泡正常发光时的电阻．(2)断开开关S1，闭合开关S、S2、S3，将滑片P移到距a端的长度为总长ab 位置时，小灯泡L恰好正常发光，电源电压是多少？(3)断开开关S2，闭合开关S、S1、S3，将滑片P移到a端时，电流表示数为2 A，此时电压表示数是多少？定值电阻R1的阻值是多少？
解：(1)根据公式P＝UI＝ 可得：小灯泡正常发光时的电阻RL＝＝ ＝4 Ω(2)当断开开关S1，闭合开关S、S2、S3时，R1被短路，灯泡L与R2串联．此时R2接入电路中的阻值为R2′＝ R2最大＝ ×50 Ω＝10 Ω因为小灯泡L正常发光，则电路中的电流I＝IL＝ ＝ ＝0.5 A电源电压U＝IR总＝I(R2′＋RL)＝0.5 A×(10 Ω＋4 Ω)＝7 V
(3)当断开开关S2，S、S1、S3闭合，滑片P移至a端时，滑动变阻器接入电路的阻值为0，灯泡L与R1并联，小灯泡两端的实际电压为7 V，远大于它的额定电压2 V，所以小灯泡灯丝将被烧断，电压表示数为7 V，此时电路中只有电阻R1在工作故R1＝ ＝ ＝3.5 Ω
8. 如图所示，电源电压保持不变．灯泡L上标有“6 V 3 W”字样，R1的阻值为10 Ω，滑动变阻器R2的最大阻值为20 Ω，求：(1)灯泡L正常发光时的电阻；(2)闭合开关S、S1，滑动变阻器的滑片移至最左端时，灯泡L恰好正常发光，电流表的示数为多少？(3)闭合开关S，断开开关S1，求电路消耗的电功率范围．
解：(1)灯泡L正常发光时的电阻RL＝ ＝ ＝12 Ω(2)闭合开关S、S1，滑动变阻器的滑片移至最左端时，电阻R1和灯泡L 并联，电流表测干路电流，此时灯泡L恰好正常发光，则电源电压U＝UL＝6 V通过灯泡L的电流为IL＝ ＝ ＝0.5 A通过电阻R1的电流为IR1＝ ＝ ＝0.6 A则电流表的示数I＝IL＋IR1＝0.5 A＋0.6 A＝1.1 A
动态电路计算类型1 滑动变阻器类例1 如图所示，电源电压为4.5 V保持不变，灯泡L标有“3 V 1.5 W”字样，滑动变阻器R标有“20 Ω 1 A”字样，电流表的量程为0～0.6 A，电压表的量程为0～3 V，不考虑灯丝电阻的变化．求：(1)灯泡L正常工作时的电流；(2)灯泡L的电阻；(3)灯泡L正常发光时，电路消耗的总功率；(4)调节滑动变阻器滑片使电压表的示数为1.8 V，此时灯泡L的实际功率；
解：由电路图可知，滑动变阻器R与灯泡L串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流(1)根据P＝UI可得，灯泡L正常工作时的电流IL＝ ＝0.5 A(2)根据欧姆定律可知，灯泡L电阻RL＝ ＝6 Ω(3)灯泡正常发光时，电路消耗的总功率P＝UIL＝4.5 V×0.5 A＝2.25 W(4)电压表的示数为1.8 V时，灯泡L两端的实际电压U实＝4.5 V－1.8 V＝2.7 V<3 V 灯泡L的实际功率P实＝ ＝1.215 W
(5)为了保证电路安全，滑动变阻器接入电路的阻值变化范围．(5)滑动变阻器接入电路的阻值变化范围①最小值→电路电流最大→不超过电流表量程、各用电器允许通过的最大电流②最大值→滑动变阻器两端电压最大→不超过电压表量程
当电路中的电流最大时，滑动变阻器接入电路的阻值最小，由题意可知，电路中允许通过的最大电流为0.5 A，此时电路中的总电阻R＝ ＝9 Ω根据串联电路中总电阻等于各分电阻之和可知，滑动变阻器接入电路中的最小阻值为R滑min＝R－RL＝9 Ω－6 Ω＝3 Ω当电压表的示数为3 V时，滑动变阻器接入电路的阻值最大，根据串联电路的总电压等于各部分电路两端电压之和可知，此时灯泡L两端的电压为ULmin＝U－U滑max＝4.5 V－3 V＝1.5 V电路中的电流为Imin＝ ＝0.25 A滑动变阻器接入电路中的最大电阻为R滑max＝ ＝12 Ω则滑动变阻器接入电路的阻值变化范围为3～12 Ω
类型2 多开关类例2 如图所示，电源电压可调，灯泡L标有“6 V 3 W”字样(不考虑灯丝电阻变化)，定值电阻R1的阻值为28 Ω.(1)闭合开关S1、S2、S3，调节电源电压使灯泡正常发光，此时电流表的示数为0.75 A，求电源电压和定值电阻R0的阻值；(2)调节电源电压为4 V，闭合开关S1，断开开关S2、S3，求电流表的示数；(3)调节电源电压为18 V，闭合开关S1、S3，断开开关S2，求灯泡消耗的实际功率．
1.画出设问描述状态下的电路简图(1)闭合开关S1、S2、S3 (2) 闭合开关S1 ,断开S2 、S3(3)闭合开关S1 、S3 ,断开S22. 求灯泡消耗的实际功率→比较灯泡此时两端电压与其额定电压的大小，判断此时灯泡是否会被烧坏
解：(1)闭合开关S1、S2、S3，灯泡L与定值电阻R0并联，电流表测干路电流，因并联电路中各支路两端的电压相等，且灯泡正常发光所以电源电压U＝UL＝6 V由P＝UI可得，灯泡正常发光时的电流IL＝ ＝ ＝0.5 A因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以通过R0的电流I0＝I－IL＝ 0.75 A－0.5 A＝0.25 A由I＝ 可得，定值电阻R0的阻值R0＝ ＝ ＝24 Ω
(2)灯泡的电阻RL＝ ＝ ＝12 Ω闭合开关S1，断开开关S2、S3，R1与灯泡L串联，电流表测电路中的电流，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以电路的总电阻R总＝R1＋RL＝28 Ω＋12 Ω＝40 Ω则电流表的示数I′＝ ＝ ＝0.1 A(3)闭合开关S1、S3，断开开关S2，电路为灯泡的简单电路，当调节电源电压为18 V时，灯泡两端的电压远远大于灯泡L的额定电压，此时灯泡L被烧坏，所以灯泡消耗的实际功率为0 W.
类型3 滑动变阻器与多开关结合类例3 如图所示，电源电压恒为18 V，电流表的量程为0～0.6 A，电压表的量程为0～15 V，灯泡L标有“6 V 3 W”字样，滑动变阻器R2标有“100 Ω 1 A”字样．只闭合开关S、S2，调节滑动变阻器R2滑片P，使电压表示数为3 V时，电流表示数为0.5 A，不考虑灯丝电阻的变化．求： (1)灯泡正常工作1 min消耗的电能； (2)电阻R1的阻值； (3)只闭合开关S、S2，在保证电路安全的条件下，电路消耗的最大电功率；
(4)只闭合开关S、S1，为使小灯泡正常发光，滑动变阻器R2接入电路的阻值； (5)只闭合开关S、S1，在保证电路安全的条件下，滑动变阻器R2接入电路的阻值变化范围；(6)闭合开关S、S1、S2，将滑动变阻器R2滑片P移至最左端，灯泡L的实际功率．
解：(1)由W＝Pt可得，灯泡正常工作1 min消耗的电能为W＝P额t＝3 W×60 s＝180 J(2)只闭合开关S、S2，滑动变阻器R2与电阻R1串联，电压表测量滑动变阻器两端的电压，电流表测量电路中的电流，由串联电路的电压规律可得，电阻R1两端的电压为U1＝U－U滑＝18 V－3 V＝15 V由I＝ 可得，R1的阻值为R1＝ ＝ ＝30 Ω(3)只闭合开关S、S2，滑动变阻器R2与电阻R1串联，由于电流表的量程为0～0.6 A，由P＝UI可得，在电源电压一定时，当电路中电流最大为I大＝0.6 A时，电路消耗的功率最大，为P大＝UI大＝18 V×0.6 A＝10.8 W
(4)只闭合S、S1时，灯泡L与滑动变阻器R2串联，电压表测量滑动变阻器两端的电压，电流表测量电路中的电流当灯泡正常发光时，U额＝6 V，由串联电路的电压规律可得，滑动变阻器R2两端的电压为U2＝U－U额＝18 V－6 V＝12 V由P＝UI可知，灯泡正常工作时的电流为I额＝ ＝ ＝0.5 A由I＝ 可得，滑动变阻器R2连入电路中的阻值为R2＝ ＝ ＝24 Ω
(5)只闭合开关S、S1，滑动变阻器R2与灯泡L串联，电压表测量滑动变阻器R2两端的电压，电流表测量电路中的电流电路中的最大电流为I额＝0.5 A，此时滑动变阻器接入电路的阻值最小，由(4)可知，R2min＝24 Ω当电压表的示数U2max＝15 V时，滑动变阻器R2接入电路的阻值最大；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为ULmin＝U－U2max＝18 V－15 V＝3 V灯泡正常发光时的电阻RL＝ ＝ ＝12 Ω此时电路电流为Imin＝ ＝ ＝0.25 A
滑动变阻器R2接入电路的最大阻值R2max＝ ＝ ＝60 Ω所以滑动变阻器接入电路的阻值变化范围为24～60 Ω(6)闭合开关S、S1、S2，滑动变阻器R2的滑片P移到最左端时，灯泡L与电阻R1并联，所以灯泡两端电压UL＝18 V，由于UL远远大于U额，所以灯泡被烧坏，灯泡L的实际功率为0 W.
动态电路计算(10年8考)
类型1 滑动变阻器类1. 小明同学在物理实验室发现一个电学元件，是由一个标有“2 V 2 W”的小灯泡和一个定值电阻R0连接而成．小明同学将该元件接入如图所示的电路中，电源电压恒为6 V，闭合开关，无论怎样移动滑动变阻器的滑片P，电流表的示数总在0.2 A～1 A的范围内变化(小灯泡的电阻不随温度变化，且电路元件始终完好)．求：
(1)小灯泡正常工作时的电流和电阻；(2)定值电阻R0与小灯泡的连接方式；(3)定值电阻R0的阻值；(4)滑动变阻器R的最大阻值．
解：(1)小灯泡正常工作时的电流I额＝ ＝ ＝1 A电阻RL＝ ＝ ＝2 Ω(2)定值电阻R0与小灯泡串联(3)当滑动变阻器R接入电路的阻值为0时，定值电阻R0与小灯泡L串联，电路中最大电流为1 AR总最小＝ ＝ ＝6 ΩR0＝R总最小－RL＝6 Ω－2 Ω＝4 Ω
(4)当滑动变阻器R阻值为最大时，电路为定值电阻R0、小灯泡和滑动变阻器R串联，电路中最小电流为0.2 AR总最大＝ ＝ ＝30 ΩR＝R总最大－RL－R0＝30 Ω－2 Ω－4 Ω＝24 Ω
类型2 多开关类(10年4考)2. 如图所示，已知电源电压为U，三个电阻的阻值分别为R1、R2和R3，求：(1)当S1、S2均断开时，电流表和电压表的示数；(2)当S1、S2均闭合时，电压表和电流表的示数．
解：(1)当两个开关均断开时，R2与R3串联在电路中，电流表的示数为I1，则I1＝ ，电压表测R2两端的电压U2，则U2＝I1R2＝ U(2)当两个开关均闭合时，R3被短路，R2与R1并联在电路中，电压表的示数等于电源电压U电流表的示数为I2＝ ＋ ＝ U
3. 如图所示，电源电压可调，小灯泡L1标有“6 V 6 W”的字样，小灯泡L2、L3标有“6 V 12 W”的字样．(不考虑温度对小灯泡电阻的影响)(1)闭合开关S1、S2、S3，调节电源电压为6 V时，求电流表 的示数；(2)闭合开关S2，断开开关S1、S3，调节电源电压为12 V时，求电路消耗的总功率；(3)闭合开关S2、S3，断开开关S1，调节电源电压为10 V时，求小灯泡L3的实际发光功率．
解：(1)闭合开关S1、S2、S3，电路为L1和L3的并联电路，电流表 测干路电流．由于电源电压为6 V，所以L1和L3均能正常发光，所以电流表 示数为I＝I1＋I3＝ ＋ ＝ ＋ ＝3 A(2)闭合开关S2，断开开关S1、S3，电路为L2、L3的串联电路，由于两灯泡规格相同，故串联后分压也相同为6 V，故此时两灯泡均正常发光，且消耗的电功率均为12 W，则电路消耗的总功率为P总＝P2＋P3＝12 W＋12 W＝24 W(3)闭合开关S2、S3，断开开关S1，此时电路中只有L3接入电路，灯泡两端的电压为10 V，远远大于灯泡的额定电压，灯泡L3烧坏，故此时灯泡的实际发光功率为 0 W
4. 如图所示，电源电压恒定不变，已知定值电阻的阻值为R0，不考虑温度对灯丝电阻的影响．(1)当S1和S2都闭合时，电流表的示数分别为I1、I2，且I1>I2，小灯泡L1恰好正常发光，求电源电压及小灯泡L1的电阻值；(2)当开关S1和S2都断开时，某一电表示数为I3(I3≠0)，求电路的总功率．
解：(1)当开关S1、S2都闭合时，定值电阻R0和灯泡L1并联，干路电流为I1，通过R0的电流为I2，则电源电压U＝U0＝I2R0通过小灯泡L1的电流IL＝I1－I2则小灯泡L1电阻R1＝ ＝ ＝(2)当开关S1、S2都断开时，灯泡L1和L2串联，电路中的电流为I3，则电路的总功率为P总＝U总I总＝I2R0I3＝I2I3R0
类型3 多开关与滑动变阻器结合类5. 如图所示，电源电压保持不变，电流表的量程为0～0.6 A，电压表的量程为0～15 V，R1＝20 Ω，滑动变阻器R2的规格为“100 Ω 1 A”．(1)闭合开关S1，断开开关S2、S3，电流表示数为0.4 A，求电源电压；(2)闭合开关S3，断开开关S1、S2，滑动变阻器滑片置于中点位置时，电压表的示数为4 V，求R3的阻值；(3)闭合开关S1、S2和S3，在不损坏电流表、电压表的情况下，求滑动变阻器R2的阻值取值范围．
解：(1)闭合开关S1，断开开关S2、S3，电路中只有R1连入电路．电路中电流I＝0.4 A，电源电压为U＝IR1＝0.4 A×20 Ω＝8 V(2)闭合开关S3，断开开关S1、S2，滑动变阻器R2与电阻R3串联，电压表并联在R2两端，R2两端电压U2＝4 V，R3两端电压U3＝U－U2＝8 V－4 V＝4 V由于串联电路电流处处相等，则 ，即R2中＝R3又因滑动变阻器R2的滑片置于中点，则所以R3＝50 Ω
R2中＝ R2＝ ×100 Ω＝50 Ω
(3)闭合开关S1、S2和S3，电阻R3被短路，电阻R1与R2并联．根据并联电路电压规律，各支路两端电压均等于电源电压，U＜15 V，故电压表安全．为保护电流表安全，电路中的最大电流I最大＝0.6 A通过R1的电流 则通过R2的电流I2最大＝I最大－I＝0.6 A－0.4 A＝0.2 A此时滑动变阻器接入电路的阻值最小为R2最小＝ ＝ ＝40 Ω故滑动变阻器R2的阻值取值范围为40～100 Ω
6. 如图所示，电源电压可调，小灯泡上标有“6 V 0.5 A”的字样(不考虑温度对小灯泡电阻的影响)，电流表量程：0～0.6 A，电压表量程：0～3 V，滑动变阻器的规格为“20 Ω 1 A”．(1)电源电压调至6 V，闭合开关S1和S2，移动滑动变阻器的滑片P，使小灯泡正常发光，电流表示数为0.6 A，则电压表的示数是多少？R0的阻值是多少？(2)电源电压调至8 V，断开开关S1、闭合开关S2，为了保证电路安全，求滑动变阻器的阻值变化范围．
解：(1)当电源电压调至6 V，S1、S2闭合时，灯泡L与滑动变阻器R串联后，再与R0并联，由于灯泡正常发光，所以灯泡两端的电压UL＝6 V，故滑动变阻器两端的电压UR＝U－UL＝6 V－6 V ＝0 V，即电压表的示数为0 V通过R0的电流I0＝I总－IL＝0.6 A－0.5 A＝0.1 A则R0的阻值R0＝ ＝ ＝ ＝60 Ω
灯泡的电阻RL＝ ＝ ＝12 Ω灯泡两端的电压UL′＝U－UR＝8 V－3 V＝5 V通过滑动变阻器的电流IR＝IL′＝ ＝ ＝ A滑动变阻器接入电路中的最大阻值Rmax＝ ＝ ＝7.2 Ω
(2)当电源电压调为8 V，S1断开、S2闭合时，灯泡L与滑动变阻器R串联，电压表测R两端电压①当电压表示数为3 V时，滑动变阻器接入电路中的阻值最大
滑动变阻器接入电路中的最小阻值Rmin＝ ＝ ＝4 Ω故滑动变阻器的阻值变化范围是4～7.2 Ω
②当电路中的电流为0.5 A时，滑动变阻器接入电路中的阻值最小，此时灯泡正常发光，其两端电压为UL＝6 V滑动变阻器两端电压UR′＝U－UL＝8 V－6 V＝2 V
7. 如图所示，电源电压恒定，小灯泡上标有“2 V 1 W”的字样，滑动变阻器R2的最大阻值为50 Ω.求：(1)小灯泡正常发光时的电阻．(2)断开开关S1，闭合开关S、S2、S3，将滑片P移到距a端的长度为总长ab 位置时，小灯泡L恰好正常发光，电源电压是多少？(3)断开开关S2，闭合开关S、S1、S3，将滑片P移到a端时，电流表示数为2 A，此时电压表示数是多少？定值电阻R1的阻值是多少？
解：(1)根据公式P＝UI＝ 可得：小灯泡正常发光时的电阻RL＝＝ ＝4 Ω(2)当断开开关S1，闭合开关S、S2、S3时，R1被短路，灯泡L与R2串联．此时R2接入电路中的阻值为R2′＝ R2最大＝ ×50 Ω＝10 Ω因为小灯泡L正常发光，则电路中的电流I＝IL＝ ＝ ＝0.5 A电源电压U＝IR总＝I(R2′＋RL)＝0.5 A×(10 Ω＋4 Ω)＝7 V
(3)当断开开关S2，S、S1、S3闭合，滑片P移至a端时，滑动变阻器接入电路的阻值为0，灯泡L与R1并联，小灯泡两端的实际电压为7 V，远大于它的额定电压2 V，所以小灯泡灯丝将被烧断，电压表示数为7 V，此时电路中只有电阻R1在工作故R1＝ ＝ ＝3.5 Ω
8. 如图所示，电源电压保持不变．灯泡L上标有“6 V 3 W”字样，R1的阻值为10 Ω，滑动变阻器R2的最大阻值为20 Ω，求：(1)灯泡L正常发光时的电阻；(2)闭合开关S、S1，滑动变阻器的滑片移至最左端时，灯泡L恰好正常发光，电流表的示数为多少？(3)闭合开关S，断开开关S1，求电路消耗的电功率范围．
解：(1)灯泡L正常发光时的电阻RL＝ ＝ ＝12 Ω(2)闭合开关S、S1，滑动变阻器的滑片移至最左端时，电阻R1和灯泡L 并联，电流表测干路电流，此时灯泡L恰好正常发光，则电源电压U＝UL＝6 V通过灯泡L的电流为IL＝ ＝ ＝0.5 A通过电阻R1的电流为IR1＝ ＝ ＝0.6 A则电流表的示数I＝IL＋IR1＝0.5 A＋0.6 A＝1.1 A
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