欧姆定律部分涉及的范围题,简单归类为如下三个类型:
1.两表示数反对应的;
2.两表示数正对应的;
3.给范围求其他物理量的。
类型1.两表示数反对应的。这类题的特点是:伏特表测的是滑动变阻器的电压,当电流表示数取到最大值时,滑动变阻器接入阻值最小,电压表示数最小,当电压表示数最大时,滑动变阻器接入阻值最大,电压表示数最小。
例1.如图1,电源电压u=4.8v,电阻r1=6欧,变阻器r2的最大阻值为20欧,电流表量程为0~0.6a,电压表量程为0~3v。为保护电表,变阻器接入电路的阻值范围是( )
a.2~20欧 b.0~20欧
c.2~10欧 d.0~10欧
解析:解这种题的思路是:
1.先看串并联:这是一个串联电路——r1和r2串联;
2.再看表测谁:电流表测串联电流,电压表测滑动变阻器两端的电压;
3.分析电路:顺序是:从电阻到电流到电压,电压是先定值,后可变:假设滑片p往右移,则滑动变阻器接入电路的电阻变大,电路中的总电阻r总变大,电源电压u一定,电路中的电流i=-就变小,说明r1两端的电压u1=ir1就变小,所以r2两端电压u2=u-u1就变大,电压表示数变大,当电压表示数最大时,滑动变阻器阻值达到最大;可见电压表量程限定了滑动变阻器接入阻值的最大值;反之,当滑片往左移时,滑动变阻器接入电路的电阻变小,电路中的总电阻r总变小,电源电压u一定,电路中的电流i=-就变大,电流表示数变大,当电流表示数最大时,滑动变阻器阻值达到最小,(即滑动变阻器阻值再小,电流表就烧坏了),可见是电流表的量程限定了滑动变阻器接入阻值的最小值。所以解题时只需分别取两表示数的最大值,解出当时滑动变阻器接入的阻值,再把解出的最大值和滑动变阻器的最大阻值进行比较,如果解出的最大值超过了滑动变阻器的最大阻值,那最大值就取滑动变阻器的最大值。否则,就取解出的两个阻值为极值。
解:当电流表示数为0.6a时
r总=-=-=8(ω)
∴r1=r总-r2=8-6=2(ω)
当电压表示数为3v时,i'=i1'=-=-=0.3(a)
r2'=-=-=10(ω)<20ω
∴滑动变阻器接入电路的阻值范围为2ω~10ω。所以此题选c。
类型2.两表示数正对应的。这类题的特点是:电压表测的是定值电阻两端的电压,电压表和电流表示数要变大都变大,要变小都变小,所以两表量程限定的都是滑动变阻器接入阻值的最小值,此时需取解出的两个阻值中较大的,才不至于把另一块表烧坏。那么滑动变阻器接入的最大阻值就是它的总阻值了。
例2.在图2所示的电路中,r1=4ω,r2=6ω,r3为滑动变阻器,电源电压为12伏且保持不变,所用电流表的量程是0~3a,电压表的量程是0~3v。在实验过程中,为了使电流表、电压表都不会损坏,那么滑动变阻器连入电路的电阻至少多大?
解析:1.先看串并联:这是一个串联电路——r1、r2、r3串联;
2.再看表测谁:电流表测串联电流,电压表测r1两端电压;
3.分析电路:当滑动变阻器的滑片往左移时,滑动变阻器接入的电阻变小,电路中的总电阻变小,电路中的电流变大,电流表示数变大,同时定值电阻r1两端的电压也变大,所以当滑动变阻器接入阻值最小时,必须保证两表都不烧坏。为此我们可先让其中一块表取到最大值,看会不会烧坏另一块表,从而确定变阻器接入的最小阻值。
解:当电压表示数是3v时:i=i1=-=-=0.75(a)
∵0.75a<3a ∴电流表不会损坏
∴电路中最大电流为0.75a,此时变阻器接入电路阻值最小。
又∵此时电路的总电阻r=- =-=16(ω)
∴r3=r-r1-r2=16-4-6=6(ω)
即为了使电流表、电压表都不会损坏,滑动变阻器连入电路的电阻至少为6欧。
类型3.给范围求其他物理量的。这类题通常会给两表示数的变化范围,一定注意两表示数是正对应还是反对应,通常的判断方法是:若电压表测的是定值电阻的电压,那么两表示数就是正对应,即电流表示数最大时对应的电压表示数也最大;若电压表测的是滑动变阻器的电压,两表示数就是反对应,即电压表示数最大时电流表示数反而最小。
例3.如图3所示的电路中,电源电压保持不变,当滑动变阻器的滑片p在某两点间移动时,电压表示数变化范围是2.4~8v,电流表示数变化范围是0.5~1.2a,则定值电阻r0的阻值及电源电压各是多大?
解析:1.先看串并联:这是一个串联电路——r0和r/串联;
2.再看表测谁:电流表测串联电流,电压表测滑动变阻器r/两端电压;
3.分析电路;假设滑片向右移,则r/变大,电路中总电阻变大,而电源电压一定,所以电路中的电流减小,即电流表示数变小,这时r0两端电压一定减小,所以r/两端电压变大,可见电流表示数越大时,电压表示数越小,所以当电压表示数为2.4v时,电流<
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