“替換類”電學(xué)難題.doc

“替換類”電學(xué)難題一、命題思路：替換電路中的部分元件，在保證電路安全的前提下，使某些電學(xué)量能滿足要求，分析替換元件的取值。1、替換類型 替換定值電阻；替換電源；替換滑動變阻器；同時替換定值電阻和滑動變阻器2、電路安全1) 電流的限制：各元件允許通過的最大電流、串聯(lián)電路中定值電阻兩端電壓表的量程、電流表的量程2) 電壓的限制：電壓表的量程3) 功率的限制3、達(dá)到的要求1) 電表示數(shù)能達(dá)到某一值（滿偏或某一值）2) 使某電學(xué)量的變化量最大（2012）3) 使電表的偏轉(zhuǎn)角度最大4、為什么要替換？使用原來的元件無法達(dá)到要求。二、替換定值電阻使電表示數(shù)達(dá)到要求例1：如圖所示的電路中，電源電壓為18伏恒定不變，滑動變阻器R2上標(biāo)有“50 1A”字樣，閉合電鍵S后，電流表A的示數(shù)為0.2安，電壓表V的示數(shù)6伏。求：（1）定值電阻R1兩端的電壓U1。 （2）通電10秒鐘，電流通過電路所做的功W。（3）現(xiàn)用定值電阻R0來替換電阻R1。第一，在選擇合適的電表量程后，使電壓表V和電流表A的指針同時能達(dá)到圖（a)、(b)所示位置，且電路能正常工作，求替換電阻R0的阻值。第二，在選擇合適的電表量程后，移動變阻器滑片P的過程中，使電壓表V和電流表A的指針分別能達(dá)到圖（a)、(b)所示位置，且電路能正常工作，替換電阻R0的最小阻值為_歐，最大阻值為_歐。2、若要求電表滿偏例2：在圖所示的電路中，電源電壓為15V且不變，滑動變阻器R2上標(biāo)有“20 2A”字樣，閉合電鍵S后，電流表的示數(shù)為0.2A，電壓表的示數(shù)為2V。求：(1)滑動變阻器R2連入電路的阻值；(2)電阻R1消耗的電功率P1；(3)現(xiàn)有阻值為15和24的兩個電阻，請從中選擇一個來替換電阻R1，要求：在移動變阻器的滑片P的過程中，使電流表和電壓表的示數(shù)分別能達(dá)到某個量程的最大值，且電路能正常工作。應(yīng)選擇的電阻阻值為_。滿足上述要求時，變阻器R2連入電路的阻值范圍。AV2V1R1R2SP3、三個電表：例3：在如圖所示的電路中，電源電壓保持不變，滑動變阻器R2上標(biāo)有“100 1A”字樣。閉合電鍵S后，電流表A的示數(shù)為0.5安，電壓表Vl的示數(shù)為10伏，電壓表V2的示數(shù)為6伏。求：定值電阻R1的阻值。此時滑動變阻器R2消耗的電功率P2。請用定值電阻來替換電阻R1，并選擇合適的電表量程。要求：在不更換電表量程的情況下，移動變阻器的滑片P，使所有電表的示數(shù)都能達(dá)到各自的最大值，且電路能正常工作。第一，符合上述條件的所有可能的定值電阻阻值：_。第二，滿足上述要求時，電流表示數(shù)的最小值。（寫明必要理由）進(jìn)一步思考：1) 該電路一定能算出定值電阻的替換范圍嗎？2) 是否存在定值電阻只能取一個值的情況？3) 是否存在沒有任何一個定值電阻滿足要求的情況？4) 有解條件：三、電源的替換范圍問題例4：在圖17所示電路中，R1=20歐，滑動變阻器R2標(biāo)有“50歐，2安”字樣，閉合電鍵S，在電壓表、電流表的量程均不改變的情況下，移動變阻器滑片P至中點(diǎn)，電流表示數(shù)如圖18所示，（1）求此時電壓表示數(shù)，請在電壓表中標(biāo)出量程及大小。（2）求移動滑動變阻器滑片的過程中，電路的最大總功率。（3）用新的電源去替換原來的電源，要求，在移動滑動變阻器滑片的過程中，兩電表分別能達(dá)到原量程的滿刻度，且電路正常工作。求：滿足上述要求替換電源的電壓（求電源電壓范圍）。V0510150123315-0123A00.20.40.60.63-SR1APR2V思路同上例，只是算電源電壓。四、替換元件使某電學(xué)量的變化量達(dá)到最大值例5：在如圖所示的電路中，電源電壓為12伏且保持不變，電阻R1的阻值為10歐，滑動變阻器R2上標(biāo)有“50 2A”字樣。閉合電鍵S后，電流表A的示數(shù)為0.3安。 求電阻R1兩端的電壓U1。 求此時變阻器R2兩端的電壓U2及消耗的電功率P2。 現(xiàn)有阻值分別為R、2R的定值電阻，最大阻值分別為4R、10R的滑動變阻器，請選擇定值電阻、變阻器各一個分別替換R1、R2，要求：在移動變阻器滑片P的過程中，電流表示數(shù)的變化量最大。選擇：阻值為的定值電阻、最大阻值為的滑動變阻器。求出：電流表示數(shù)的最大變化量。例6：理想模型：R1R2SP在如圖所示的電路中，電源電壓為12伏且保持不變，電阻R1的阻值為10歐，滑動變阻器R2上標(biāo)有“50 2”字樣。閉合電鍵S后，電路中的電流為0.3安。 求電阻R1兩端的電壓U1。 求此時變阻器R2兩端的電壓U2。 現(xiàn)有阻值分別為R、2R的定值電阻，最大阻值分別為4R、10R的滑動變阻器，請選擇定值電阻、變阻器各一個分別替換R1、R2，要求：在移動變阻器滑片P的過程中，定值電阻兩端電壓的變化量最大。選擇：阻值為_的定值電阻、最大阻值為_的滑動變阻器。求出：定值電阻兩端電壓的最大變化量D U1為_。（第題不需要計算過程，請直接在空格內(nèi)填寫結(jié)果）3、對于I，考慮和不考慮電路安全，差異在哪里？考慮電路安全時，表面上是在限制電流或電壓，說到底是在限制電阻，即限制了滑動變阻器的取值。例7：考慮電路安全：在如圖12（a）所示的電路中，電源電壓恒定保持不變，電阻R1的阻值為10歐，滑動變阻器R2上標(biāo)有“20 2A”，選用的電壓表如圖12（b）所示 ，閉合電鍵S后電路中的電流為1安，電壓表V1和V2的指針指在同一位置。 求電阻R1兩端的電壓U1 求此時滑動變阻器R2消耗的電功率P2。 現(xiàn)有阻值為2、5、8的電阻三個，請從中選擇一個來替換電阻R1。要求：在保持變阻器滑片P位置、電表量程不變的情況下，使兩電壓表指針在原來位置上偏轉(zhuǎn)相同的角度，然后移動滑片P，電路中電流的變化量最大，且電路能正常工作。第一，應(yīng)選擇的電阻阻值為_。第二，滿足上述要求時，電路中電流的變化范圍。（寫明必要理由）R2ASV2R1V1圖116、規(guī)律應(yīng)用：在圖11所示的電路中，電源電壓為18伏，定值電阻R1的阻值為12歐，閉合電鍵S，電流表的示數(shù)為0.45安。求：電阻R1兩端的電壓；電阻R2消耗的電功率；現(xiàn)有三個滑動變阻器，A：20歐 2安；B：100歐 2安；C：150歐 1安，請選擇其中一個替換定值