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专题07电功和电热 难点突破
一、单选题
1.(2019·江苏·南京外国语学校一模)如图所示电路中,电源电压不变,小灯泡L标有“6V3W”字样。闭合开关后,当滑片P移至变阻器中点位置时,小灯泡恰好正常发光;当滑片P移至某一端点时,电流表示数为0.35A,电压表示数变化了2V。针对这个过程,下列判断正确的是( )
A.电源电压为10V
B.滑动变阻器的最大阻值为10Ω
C.电路允许消耗的最大功率为5.5W
D.小灯泡消耗的功率变化了0.2W
【答案】C
【解析】
AB.由图可知,灯泡L与滑动变阻器串联,电压表测灯泡两端的电流,电流表测电路中的电压。
闭合开关后,当滑片P移至变阻器中点位置时,小灯泡恰好正常发光,小灯泡L规格为“6V3W”,由
得,小灯泡正常发光时的电流为
此时电源电压为
滑片P移至某一端点时,电流表示数为0.35A,电流表示数变小说明电路中总电阻变大,即滑片P移至最右端时,电流表示数为0.35A,此时滑动变阻器阻值变大,分得电压变多,电压表示数变小,此时电压表的示数即小灯泡两端的电压为
,则电源电压为
联立关于电源电压的表达式可得
滑动变阻器的最大阻值
,电源电压
,故AB错误;
C.由
可知,电源电压不变,要使电路允许消耗的功率最大,则需电路中的电流最大,小灯泡的额定电流为0.5A,即为电路中最大电流,则电路允许消耗的最大功率为
,故C正确;
D.闭合开关后,当滑片P移至变阻器中点位置时,小灯泡恰好正常发光,小灯泡的功率
;当滑片P移至某一端点时,电流表示数为0.35A,此时小灯泡两端的电压为4V,此时小灯泡的功率为
则小灯泡消耗的功率变化了
,故D错误。
故选C。
2.(2021·江苏锡山·九年级期中)如图所示,ab 为一段粗细均匀的铅笔芯,其电阻与长度成正比。假设灯丝电阻不变,铜环与笔芯接触良好。当铜环从铅笔芯的 a 端向 b 端滑动时,下列描述电压表示数 U、铅笔芯与灯泡消耗的电功率之比
随铜环滑动距离 x 的变化关系图像中,可能正确的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【解析】
AB.由电路图知,灯泡与铅笔芯串联在电路中,电压表测铅笔芯两端的电压,电流表测电路中的电流,且灯丝的电阻不变,铅笔芯的电阻与其长度成正比,铜环从铅笔芯的a端向b端滑动时,滑动距离变大,但接入电路的阻值变小,据串联电路的分压特点知,铅笔芯两端分去的电压变小,即电压表的示数变小。设铅笔芯的总电阻为R,整段的长度为L,则铜环滑动距离为x时,铅笔芯接入电路的阻值
电路中的电流
电压表的示数
那么U与x不是一次函数,故AB错误;
CD.由P=I2R可得,铅笔芯与灯泡消耗的功率之比
且R、RL与L是定值,所以铅笔芯与灯泡消耗的功率之比与x成一次函数关系,并且铜环从a端向b端滑动时,比值随x值的增大而减小,故C错误,D正确。
故选D。
3.(2021·江苏·扬州中学教育集团树人学校二模)如图甲所示的电路中电源电压恒定,小灯泡L的灯丝电阻不变,R0是定值电阻。闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P由A端移到B端,两电压表示数随电流表示数变化的关系如图乙所示。下列分析中正确的是( )
A.电源电压U=12.8V
B.定值电阻R0=8
C.灯泡的最大功率为2.76W
D.滑动变阻器的最大阻值为20
【答案】C
【解析】
由图可知,定值电阻R0、滑动变阻器R’、小灯泡L串联,电压表V1测小灯泡两端电压,电压表V2测小灯泡和滑动变阻器R’两端的总电压,电流表测电路中的电流。滑动变阻器的滑片P由A端移到B端,变阻器连入电路的电阻变小,串联电路总电阻等于各分电阻之和,则电路的总电阻变小,根据欧姆定律可知通过电路的电流变大,根据U=IR判断,V1示数变大,故乙中下面的图线表示电压表V1的示数随电流表示数的变化规律,则乙中上面的图线表示电压表V2的示数随电流表示数的变化规律。
D.由图乙知,当变阻器连入电路的电阻最大时,小灯泡L两端的电压为2.2V,小灯泡和滑动变阻器两端的总电压为8.8V,通过电路的电流为0.3A,根据欧姆定律得
,
解得
,
故D错误;
AB.当滑动变阻器接入电路的电阻分别为最大值和最小值时,对定值电阻R0有
,
解得
,
故AB错误;
C.当滑动变阻器接入电路的电阻最小时,小灯泡功率最大,最大功率为
故C正确。
故选C。
4.(2021·江苏扬州·三模)如图所示,电源电压为U且恒定,定值电阻R0与滑动变阻器R串联的电路,已知:R>R0,在滑动变阻器的滑片P移动过程中,下列表示R0和R消耗的电功率P0和PR随两电压表示数U1、U2的变化关系图线中,可能正确的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】
由图知道,定值电阻R0与滑动变阻器R串联,V1测R0的电压,V2测R的电压。
A.由串联电路电压的规律
U2