9.在如图甲所示的电路中,电源电压恒为6 V,闭合开关S后,滑片P从b端移动到a端的过程中,电压表的示数U与电流表的示数I的关系图像如图乙所示,请回答下列问题。

(1)分析图乙可得电路中电压表的示数变化范围是
(2)滑动变阻器接入电路的阻值变化范围是
(3)$R_1$电功率变化范围是
(4)电路总功率变化范围是
(1)分析图乙可得电路中电压表的示数变化范围是
0~4 V
;电流表的示数变化范围是0.2~0.6 A
。(2)滑动变阻器接入电路的阻值变化范围是
0~20 Ω
。(3)$R_1$电功率变化范围是
0.4~3.6 W
。(4)电路总功率变化范围是
1.2~3.6 W
。答案
9.(1)0~4 V;0.2~0.6 A
(2)0~20 Ω
(3)0.4~3.6 W
(4)1.2~3.6 W
(2)0~20 Ω
(3)0.4~3.6 W
(4)1.2~3.6 W
10.如图甲所示,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片从最右端滑至小灯泡正常发光的位置,电流表与两电压表示数的变化关系如图乙所示。则电源电压为

9
V,小灯泡电功率的变化范围是0.2~4.2
W。答案
10.9;0.2~4.2
11. [重庆模拟改编]图甲为一种小鸡孵化器,其简化电路如图乙所示,电源电压为72 V,$R_1$为定值电阻,阻值为240 Ω,$R_2$为发热电阻丝改成的滑动变阻器,其上标有“100 Ω 3 A”字样,电流表$A_1$的量程为0~0.6 A,电流表$A_2$的量程为0~3 A,灯泡上标有“12 V 12 W”字样。在电路安全的情况下:(假设灯泡、$R_1$、$R_2$的阻值不随温度的变化而变化)
(1)闭合S,断开$S_1$、$S_2$,求$R_2$连入电路的最小阻值;
(2)S、$S_1$、$S_2$均闭合时,求$R_2$消耗电功率的最大值;
(3)S、$S_1$、$S_2$均闭合时,求电路消耗总功率的变化范围。

(1)闭合S,断开$S_1$、$S_2$,求$R_2$连入电路的最小阻值;
(2)S、$S_1$、$S_2$均闭合时,求$R_2$消耗电功率的最大值;
(3)S、$S_1$、$S_2$均闭合时,求电路消耗总功率的变化范围。
答案
11.解:(1)由 $P=UI$ 可得,灯泡的额定电流
$I_L=\frac{P_L}{U_L}=\frac{12\ W}{12\ V}=1\ A$;
闭合S,断开 $S_1$、$S_2$,L 与 $R_2$ 串联,电流表 $A_2$ 的量程为0~3 A,电路中允许通过的最大电流等于灯泡的额定电流;
$R_2$ 两端的最小电压 $U_2=U-U_L=72\ V-12\ V=60\ V$,
由欧姆定律可得,$R_2$ 连入电路的最小阻值 $R_2=\frac{U_2}{I_2}=\frac{U_2}{I_L}=\frac{60\ V}{1\ A}=60\ \Omega$。
(2)当 S、$S_1$、$S_2$ 均闭合时,$R_1$ 和 $R_2$ 并联,通过 $R_1$ 的电流
$I_1'=\frac{U}{R_1}=\frac{72\ V}{240\ \Omega}=0.3\ A<0.6\ A$。
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,当电流表 $A_2$ 的示数最大为3 A时,通过 $R_2$ 的电流 $I_2'=I-I_1'=3\ A-0.3\ A=2.7\ A$,
因滑动变阻器允许通过的最大电流为3 A,电流表 $A_2$ 的量程为0~3 A,所以允许通过 $R_2$ 的最大电流为2.7 A,此时 $R_2$ 消耗的最大电功率
$P_{2大}=UI_2'=72\ V×2.7\ A=194.4\ W$。
(3)当 $R_2$ 接入电路中的电阻最大时,$R_2$ 消耗的电功率最小,此时电功率
$P_{2小}=\frac{U^2}{R_{2大}}=\frac{(72\ V)^2}{100\ \Omega}=51.84\ W$。
$R_1$ 消耗的电功率
$P_1=\frac{U^2}{R_1}=\frac{(72\ V)^2}{240\ \Omega}=21.6\ W$。
电路消耗总功率的最小值
$P_{总小}=P_{2小}+P_1=51.84\ W+21.6\ W=73.44\ W$;
电路消耗总功率的最大值
$P_{总大}=P_{2大}+P_1=194.4\ W+21.6\ W=216\ W$,
电路消耗总功率的变化范围为 73.44 W~216 W。
$I_L=\frac{P_L}{U_L}=\frac{12\ W}{12\ V}=1\ A$;
闭合S,断开 $S_1$、$S_2$,L 与 $R_2$ 串联,电流表 $A_2$ 的量程为0~3 A,电路中允许通过的最大电流等于灯泡的额定电流;
$R_2$ 两端的最小电压 $U_2=U-U_L=72\ V-12\ V=60\ V$,
由欧姆定律可得,$R_2$ 连入电路的最小阻值 $R_2=\frac{U_2}{I_2}=\frac{U_2}{I_L}=\frac{60\ V}{1\ A}=60\ \Omega$。
(2)当 S、$S_1$、$S_2$ 均闭合时,$R_1$ 和 $R_2$ 并联,通过 $R_1$ 的电流
$I_1'=\frac{U}{R_1}=\frac{72\ V}{240\ \Omega}=0.3\ A<0.6\ A$。
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,当电流表 $A_2$ 的示数最大为3 A时,通过 $R_2$ 的电流 $I_2'=I-I_1'=3\ A-0.3\ A=2.7\ A$,
因滑动变阻器允许通过的最大电流为3 A,电流表 $A_2$ 的量程为0~3 A,所以允许通过 $R_2$ 的最大电流为2.7 A,此时 $R_2$ 消耗的最大电功率
$P_{2大}=UI_2'=72\ V×2.7\ A=194.4\ W$。
(3)当 $R_2$ 接入电路中的电阻最大时,$R_2$ 消耗的电功率最小,此时电功率
$P_{2小}=\frac{U^2}{R_{2大}}=\frac{(72\ V)^2}{100\ \Omega}=51.84\ W$。
$R_1$ 消耗的电功率
$P_1=\frac{U^2}{R_1}=\frac{(72\ V)^2}{240\ \Omega}=21.6\ W$。
电路消耗总功率的最小值
$P_{总小}=P_{2小}+P_1=51.84\ W+21.6\ W=73.44\ W$;
电路消耗总功率的最大值
$P_{总大}=P_{2大}+P_1=194.4\ W+21.6\ W=216\ W$,
电路消耗总功率的变化范围为 73.44 W~216 W。
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