《2025年同行学案九年级物理上册沪科版》

7. (变式一)如图所示的电路,电源电压恒定,闭合开关,当滑动变阻器滑片 $ P $ 向左移动时,灯泡 $ L $ 的亮度变亮；调节滑片 $ P $ 从滑动变阻器最右端移到最左端的过程中,电压表 $ V_1 $ 示数的变化范围为 $ 2.5 \sim 4.5 \, V $,电压表 $ V_2 $ 示数的变化范围为 $ 2 \sim 0 \, V $,电流表示数的变化范围为 $ 0.1 \sim 0.16 \, A $,则滑动变阻器的最大阻值是20 $ \Omega $.
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答案： 变亮 20

8. (变式二)(2024·重庆万盛育才中学期末)在如图甲所示的电路中,电源电压保持不变. 通过灯泡 $ L $ 的电流 $ I $ 随其两端电压 $ U $ 的变化关系如图乙所示. 已知定值电阻 $ R_1 = 90 \, \Omega $,$ R_2 $ 为标有“$ 100 \, \Omega $ $ 0.5 \, A $”的滑动变阻器. 请回答下列问题.

(1) 只闭合开关 $ S_2 $、$ S_5 $,电流表的示数为 $ 0.2 \, A $,求电源电压.
(2) 若将滑动变阻器的滑片移至中点,只闭合开关 $ S_2 $、$ S_3 $、$ S_5 $,求此时电流表的示数.
(3) 只闭合开关 $ S_1 $、$ S_3 $、$ S_4 $,若灯泡 $ L $ 两端电压不能超过 $ 6 \, V $,电流表的量程为 $ 0 \sim 0.6 \, A $,电压表的量程为 $ 0 \sim 15 \, V $,为了保护电路的安全,求滑动变阻器 $ R_2 $ 的取值范围.

答案： 解:
(1)由图甲可知,只闭合开关S₂、S₅时,电路为R₁的简单电路,电流表测电路中的电流,由I=U/R可得,电源电压U=IR₁=0.2 A×90 Ω=18 V.
(2)若将滑动变阻器的滑片移至中点,只闭合开关S₂、S₃、S₅,R₁与R₂并联,电流表测干路电流,R₂连入电路的电阻R₂中=1/2R₂=1/2×100 Ω=50 Ω,因并联电路中各支路两端的电压相等,且干路电流等于各支路电流之和,所以,此时电流表的示数I'=I₁+I₂中=U/R₁+U/R₂中=18 V/90 Ω+18 V/50 Ω=0.56 A.
(3)只闭合开关S₁、S₃、S₄时,灯泡L与滑动变阻器R₂串联,电压表测R₂两端的电压,电流表测电路中的电流.由图乙可知,灯泡L两端的电压为6 V时,通过它的电流为0.4 A,因串联电路中各处的电流相等,且电流表的量程为0~0.6 A,所以,电路中的最大电流I大=0.4 A,此时R₂接入电路中的电阻最小,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,R₂两端的电压U₂=U-U_L=18 V-6 V=12 V,则滑动变阻器接入电路中的最小电阻R₂小=U₂/I大=12 V/0.4 A=30 Ω.当电压表的示数U₂大=15 V时,灯泡L两端的电压最小,电路中的电流最小,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,此时灯泡L两端的电压U_L'=U-U₂大=18 V-15 V=3 V,由图乙可知,通过灯泡L的电流为0.3 A,即电路中的电流I小=0.3 A,滑动变阻器接入电路中的最大电阻R₂大=U₂大/I小=15 V/0.3 A=50 Ω.所以,滑动变阻器R₂的取值范围为30~50 Ω.