初三物理电路题解法详解

初三物理电路题解法详解

2025/06/17·StepFun can make mistakes, check important info.

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我是一名初三的学生，请教会我图中题目的解法

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[初三物理]暴力破解滑动变阻器U-I图像的选择和计算题中的 ...

滑动变阻器U-I图像的选择题和计算题是各类考试包括中考物理中的热门考点，我们今天的视频教会大家通过图像快速定位图像中的关键信息，选用最简单直接的方法破解滑动变阻器U-I图像的选择和计算题中的关键信息。

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滑动变阻器的U-I图 - 知乎专栏

用电动势为E、内阻为r的电源，向滑动变阻器R供电.改变变阻器R的阻值，路端电压U与电流I均随之变化. （1）以U为纵坐标，I为横坐标，在图2中画出变阻器阻值R变化过程中U-I图像的示意图，并说明U-I图像与两坐标轴交点的物理意义；

知乎

初三物理微专题8：滑动变阻器的I-U关系图像_百度文库

初三物理微专题8：滑动变阻器的I-U关系图像-对探究I-U关系电路变式,将电压表与滑动变阻器并联,分别研究此时的I-U关系、U-I关系的增减性、起止点、表达式,最终能大致画出关系图像。

百度文库

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思考过程

嗯，好的，我现在要解决这个物理题目。题目是关于电路的，电源电压是4.5V，滑动变阻器R的规格是“20Ω，2A”，电流表和电压表分别选的是0~0.6A和0~3V。题目给出定值电阻R0的U-I图像是乙图，然后需要求R0的值，以及在闭合开关的情况下，确保元器件安全的情况下，滑动变阻器允许接入电路的阻值变化范围，还有R0消耗的最大功率是多少。

首先，我需要理清楚题目给出的信息。首先，电源电压是4.5V，滑动变阻器的最大阻值是20Ω，允许通过的最大电流是2A。不过这里的电流表选的是0~0.6A，所以实际电路中的电流不能超过0.6A，否则电流表会烧坏。同样，电压表选的是0~3V，所以所测电压不能超过3V。

然后，题目中说定值电阻R0的U-I图像如乙图所示。根据图像乙，应该是一条直线，所以可以算出R0的阻值。比如，图像乙中的U-I图应该是一条过原点的直线，所以R0就是电压除以电流。例如，当电流I=0.2A时，电压U=1V，所以R0=U/I=1V/0.2A=5Ω。或者看图像中的其他点，比如当I=0.1A时，U=0.5V，同样R0=0.5/0.1=5Ω。所以R0应该是5Ω。不过题目中已经问的是R0的值，所以这里可能需要确认一下。

接下来，闭合开关后，确保元器件安全的情况下，滑动变阻器允许接入的阻值范围。这里应该涉及到电路中的电流和电压不超过各元件的额定值。同时，滑动变阻器本身的阻值也不能超过它的规格（最大20Ω），但可能因为电流表和电压表的量程限制，所以需要分析整个电路的情况。

首先，电路结构应该是怎样的？根据图甲，可能是一个滑动变阻器和定值电阻R0串联在电路中，电压表测的是R0两端的电压，电流表测的是整个电路的电流。当滑动变阻器的滑片移动时，改变其接入电路的电阻，从而改变电路中的总电阻，进而改变电流和R0两端的电压。

首先确定R0的阻值。根据乙图，当电流I=0.2A时，电压U=1V，所以R0=1/0.2=5Ω。或者当I=0.3A时，U=1.5V，同样R0=1.5/0.3=5Ω。所以R0=5Ω。

接下来，分析滑动变阻器允许的阻值范围。首先，整个电路中的总电压是4.5V，根据欧姆定律，总电阻R_total = R0 + R，其中R是滑动变阻器接入的阻值。电流I = 4.5V / (R0 + R)。

现在需要考虑各个元件的安全条件：

电流表量程是0~0.6A，所以电流I不能超过0.6A。
电压表量程是0~3V，测的是R0两端的电压U0=I*R0，所以U0 ≤3V。
滑动变阻器本身的电流不能超过它的额定电流2A，但电流表已经限制了最大电流为0.6A，所以这里主要考虑电流表的限制。
滑动变阻器的阻值不能超过20Ω。

首先，找出电流的最大值。根据电流表量程，最大电流I_max=0.6A。但此时需要满足其他条件。

当电流达到最大值0.6A时，总电阻R_total = 4.5V / 0.6A = 7.5Ω。此时滑动变阻器的阻值R = R_total - R0 = 7.5Ω -5Ω=2.5Ω。这时候需要检查电压表的电压是否超过3V。此时U0=IR0=0.6A5Ω=3V，正好等于电压表的最大量程，所以这时候刚好满足条件。所以当滑动变阻器的阻值为2.5Ω时，电流为0.6A，电压表为3V，是允许的。

接下来考虑电流的最小值。当滑动变阻器的阻值最大时，电流会最小。滑动变阻器的最大阻值是20Ω，但需要看此时是否满足其他条件。当R=20Ω时，总电阻是5+20=25Ω，此时电流I=4.5/25=0.18A。这时候电压表的电压U0=0.18*5=0.9V，显然不超过3V，所以是安全的。不过此时滑动变阻器是否允许这个阻值呢？滑动变阻器的最大阻值是20Ω，所以是可以的。这时候电流是0.18A，低于电流表的量程上限0.6A，所以没问题。

不过可能还需要考虑另一种情况：当电压表的电压达到最大3V时对应的电流是否超过电流表的量程？比如当U0=3V时，电流I=U0/R0=3/5=0.6A，这时候刚好等于电流表的最大量程，所以这时候对应的滑动变阻器的阻值为R_total - R0 = (4.5/0.6) -5=7.5-5=2.5Ω，也就是之前提到的情况。

所以滑动变阻器允许的阻值范围应该是从某个最小值到最大值。这里的最小值可能不是当电流最大时的情况，而是当电压表达到最大值时对应的滑动变阻器阻值。比如当电流为0.6A时，滑动变阻器的阻值是2.5Ω；而当滑动变阻器的阻值最大为20Ω时，对应的电流是0.18A。因此滑动变阻器允许接入的阻值范围应该是从2.5Ω到20Ω吗？

不过可能还有其他限制条件需要考虑。例如，滑动变阻器的额定功率是否会被超过？不过题目中并没有给出滑动变阻器的功率限制，只有电阻和电流的限制。所以主要考虑电流不超过2A（但电流表已经限制到0.6A），所以不需要考虑这个。

因此滑动变阻器允许的阻值范围应该是从2.5Ω到20Ω。

接下来是求R0消耗的最大功率。最大功率通常发生在电流最大的时候，因为功率P=I²R0。当电流最大为0.6A时，P_max=(0.6)^25=0.365=1.8W。不过需要确认这时候的其他条件是否满足，比如电压表是否不超过3V。此时U0=0.6*5=3V，正好符合电压表的量程上限，所以是允许的。因此最大功率是1.8W。

不过题目中的答案可能需要用分数或者其他方式表达。例如，在图片中的手写部分有“6.15变化范围为___Ω,R0消耗的最大功率为___W”，但可能原来的计算中有不同的数值？

不过根据我的分析：

R0=5Ω；

滑动变阻器允许的范围是2.5Ω到20Ω；

最大功率是1.8W。

不过让我再仔细检查一遍。

首先确定R0的阻值是否正确。根据图乙，当I=0.1A时U=0.5V，则R0=0.5/0.1=5Ω；当I=0.2A时U=1V，则同样R0=5Ω。所以没错。

接下来滑动变阻器的范围：

当电流最大为0.6A时，总电阻4.5/0.6=7.5Ω，此时滑动变阻器为7.5-5=2.5Ω。此时U0=3V，符合电压表量程。

当滑动变阻器为最大20Ω时，总电阻25Ω，电流为4.5/25=0.18A，此时U0=0.18*5=0.9V<3V，符合电压表量程；同时电流为0.18A<0.6A，符合电流表量程；滑动变阻器电流为0.18A<2A，所以没问题。

因此滑动变阻器的范围是2.5Ω到20Ω。所以变化范围为2.5Ω到20Ω。

而最大功率当I最大时是1.8W。

不过原题中可能希望用分数或小数表示？或者有没有其他可能？

或者可能我在哪里出错了？

比如，在计算滑动变阻器允许的最小阻值时是否还有其他限制？

比如，当滑动变阻器的阻值非常小时，导致滑动变阻器两端的电压超过它的额定电压？不过题目中并没有给出滑动变阻器的额定电压，只有电阻和电流的规格。因此只要电流不超过2A和电流表的量程即可。

所以可能我的分析是对的。

不过用户提供的图片中手写部分有“变化范围为 6.15”，这可能有误。例如，在图片中左边有手写“6.15 变化范围为”，然后中间有“6 4”等数字，可能用户之前的计算有错误。但根据我的分析，正确的范围应该是2.5到20Ω。

另外，在图片中右侧有一个手写“40V”和“60/4”，可能用户之前自己计算过程中的一些步骤？

总之，根据我的思考过程：

R0=5Ω；

滑动变阻器范围是2.5Ω到20Ω；

最大功率是1.8W。

不过可能用户的问题中还有其他需要注意的地方？

比如，在滑动变阻器允许的范围中是否要考虑当滑动变阻器两端电压是否超过其承受能力？但题目中没有提到滑动变阻器的电压限制，只有电阻和电流。所以可能不需要考虑。

另外，当滑动变阻器为最小阻值2.5Ω时，它的两端电压为IR = 0.6A2.5Ω=1.5V。这在任何情况下都是安全的吗？是的，因为滑动变阻器没有电压限制给出。

所以结论应该是：

定值电阻R0=5Ω；

滑动变阻器允许的范围是2.5Ω到20Ω；

最大功率为1.8W。

不过可能需要用分数来表示数值？

例如2.5Ω可以写成5/2Ω？

或者是否有其他可能性？

另外，在计算最大功率的时候有没有其他情况？

比如当滑动变阻器调节到某个位置时，虽然电流不是最大，但电压较高导致功率更大？不过对于定值电阻来说，功率P=I²R或P=U²/R。在这里电源电压恒定的情况下，当电阻R调到最小时，电流最大，因此功率最大。所以在这种情况下，当滑动变阻器调到最小（即2.5Ω），此时电流最大（0.6A），R0的功率最大。

所以没错，最大功率是1.8W。

不过可能单位需要检查一下是否正确？

例如，在计算过程中是否有单位错误？

电流单位是安培，电阻是欧姆，电压是伏特。功率单位是瓦特，没错。

所以最终的答案应该是：

定值电阻R0=5Ω；

滑动变阻器允许的范围是2.5Ω到20Ω；

R0的最大功率是1.8W。

不过用户提供的图片中手写部分有“6.15变化范围为”，这可能用户之前的计算有误，或者可能我哪里出错了？

再仔细看一下题目：

题目中的滑动变阻器规格是“20Ω；2A”，所以允许的最大电阻是20Ω，允许的最大电流是2A。不过题目中要求确保元器件安全的情况下，即电流表不能超过0.6A，电压表不能超过3V。因此，在这种情况下，滑动变阻器虽然能承受更大的电流（2A），但实际电路中的电流被电流表限制为不超过0.6A。因此，在计算时主要考虑电流表和电压表的量程。

因此我的分析是对的。

综上所述：

R₀ = 5Ω；

滑动变阻器允许接入电路的阻值变化范围是2.5Ω到20Ω；

R₀消耗的最大功率是1.8W。

题目解析与解答

已知条件：

电源电压恒定为4.5 V。
滑动变阻器规格：“20 Ω；2 A”。
电流表量程：0~0.6 A。
电压表量程：0~3 V。
定值电阻 $R_{0}$ 的 $U - I$ 图像如图乙所示（过原点的直线）。

步骤一：求定值电阻 $R_{0}$ 的阻值

根据图乙中 $U - I$ 的线性关系（直线过原点），取图像上的任一点计算 $R_{0}$ ：

$R_{0} = \frac{U}{I}$

例如：

当 $I = 0.2 A$ 时， $U = 1 V$ ，则 $R_{0} = \frac{1}{0.2} = 5 Ω$ 。
验证其他点（如 $I = 0.1 A$ ， $U = 0.5 V$ ）结果一致。

结论：

$R_{0} = 5 Ω$

步骤二：滑动变阻器允许接入电路的阻值范围

电路为 $R_{0}$ 与滑动变阻器 $R$ 串联：

$I = \frac{E}{R _{0} + R} （欧姆定律）$

约束条件：

电流表安全： $I \leq 0.6 A$
电压表安全： $U_{0} = I \cdot R_{0} \leq 3 V$
滑动变阻器安全： $R \leq 20 Ω$

1. 最大电流对应的滑动变阻器最小值

当 $I = 0.6 A$ 时：

$R_{min} = \frac{E}{I} - R_{0} = \frac{4.5}{0.6} - 5 = 7.5 - 5 = 2.5 Ω$

验证电压： $U_{0} = 0.6 \times 5 = 3 V$ ，满足电压表量程。

2. 最大滑动变阻器对应最小电流

当 $R = 20 Ω$ 时：

$I = \frac{4.5}{5 + 20} = \frac{4.5}{25} = 0.18 A$

验证电压： $U_{0} = 0.18 \times 5 = 0.9 V < 3 V$ ，安全。

结论：
滑动变阻器允许接入的阻值范围为：

$2.5 Ω \leq R \leq 20 Ω$

步骤三： $R_{0}$ 消耗的最大功率

功率公式：

$P = I^{2} R_{0}$

当 $I = 0.6 A$ （最大允许电流）时：

$P_{max} = (0.6)^{2} \times 5 = 0.36 \times 5 = 1.8 W$

此时 $U_{0} = 3 V$ ，满足电压表量程。

结论：

$P_{max} = 1.8 W$

最终答案

$\boxed{\begin{aligned}&\text{定值电阻 } R_0 = 5 \, \Omega \\&\text{滑动变阻器范围：} 2.5 \, \Omega \sim 20 \, \Omega \\&\text{最大功率：} 1.8 \, \text{W}\end{aligned}}$