第十三章 电功和电功率－－电功率极值问题的计算能力提升训练 2023－2024学年北师大版物理九年级全一册

电功率极值问题的计算 能力提升训练 第十三章 电功和电功率 【2023·镇江】如图所示为某小组设计的多挡位电热器电路，U不变，R1、R2为电阻丝且R1＞R2，电热器功率最大时开关状态为(　　) A．S1闭合，S2接a B．S1闭合，S2接b C．S1断开，S2接a D．S1断开，S2接b 1 2 【点拨】 并联电路总电阻小于任一分电阻，串联电路总电阻大于任一分电阻，由图示电路图可知，当S1闭合、S2接a时，两电阻并联，此时电路电阻最小，由P＝可知，此时电热器的电功率最大； S1闭合，S2接b时，R2被短路，电路为R1的简单电路；S1断开，S2接a时，电路为R2的简单电路；当S1断开，S2接b时，两电阻串联，电路总电阻最大，由P＝可知，此时电热器的功率最小。 【答案】A 【2023·柳州模拟】如图所示，电源电压恒定，R1为定值电阻，灯泡L上标有“6 V　3.6 W”，将R2的滑片P移至b端，先闭合S、S2，电流表示数I＝0.12 A；再将R2的滑片P移至a端，L正常发光， 忽略温度对灯泡电阻的影响。 2 (1)求电源电压U。 解：由P＝可知，灯泡L的电阻RL＝＝ ＝10 Ω，由P＝UI可知，灯泡的额定电流I额＝＝＝0.6 A。 (1)当S、S2闭合，将R2的滑片P移至a端时，电路为灯泡L的简单电路，此时电源电压与灯泡L两端的电压相等，因为此时灯泡正常发光，所以电源电压U＝ U额＝6 V。 (2)最后闭合S1，电流表示数变为I′＝0.9 A，求R1的阻值。 解：当S、S1、S2闭合，R2的滑片P移至a端时，电阻R1与灯泡L并联，根据并联电路的特点，此时灯泡L不受影响，仍然正常发光，通过灯泡L的电流IL＝I额＝0.6 A，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以此时R1中的电流I1＝I′－IL＝0.9 A－0.6 A＝0.3 A，由I＝可知，定值电阻R1的阻值R1＝＝＝20 Ω。 (3)若R2的滑片P的位置及各开关状态任意组合，求电路工作时的最小电功率。 解：当S、S2闭合，将R2的滑片P移至b端时，滑动变阻器的最大阻值与灯泡L串联，此时电路的总电阻 R总＝＝＝50 Ω，因为串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以滑动变阻器的最大阻值R2＝ R总－RL＝50 Ω－10 Ω＝40 Ω， 由P＝，电源电压U恒定，电路中的总电阻最大时，电路的电功率最小，因为R1>RL，所以当定值电阻R1与滑动变阻器R2的最大阻值串联时，电路的总电阻最大，总功率最小，此时应闭合开关S、S1，断开S2，此时电路的总电阻R＝R2＋R1＝40 Ω＋20 Ω＝60 Ω，电路的最小电功率P小＝＝＝0.6 W。 3 【2023·阜新店，多选】物理兴趣小组设计了如图甲所示的电路，电源电压恒定，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。闭合开关S，滑片P从一端滑到另一端的过程中，电压表示数随滑动变阻器阻值变化的关系如图乙所示， 下列说法正确的是(　　) A．电源电压U＝6 V B．滑片P从最左端向最右端滑动过程中，电流表示数变大 C．滑片滑动过程中，电压表与电流表示数之比不变 D．电路的最大电功率为7.2 W 【点拨】 由电路图可知，R0与R串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流。当滑动变阻器滑片向右滑动过程中，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，电路中的总电阻变小，由I＝可知，电路中的电流变大，即电流表的示数变大，故B正确； 由电路图可知，电压表测滑动变阻器R两端的电压，电流表测电路中的电流，电压表与电流表示数之比为滑动变阻器接入电路的电阻，因为滑动变阻器滑片向右滑动过程中滑动变阻器接入电路中的电阻变小，则电压表与电流表示数之比变小，故C错误； 由图可知，当滑动变阻器接入电路的电阻为5 Ω时，其两端的电压为3 V，通过电路的电流I1＝＝3 V5 Ω＝0.6 A，则电源电压U＝U1＋I1R0＝3 V＋0.6 A×R0　①；当滑动变阻器接入电路的电阻为10 Ω时，其两端的电压为4 V，通过电路的电流I2＝＝＝0.4 A，则电源电压U＝ U2＋I2R0＝4 V＋0.4 A×R0　②； 联立①②得，R0＝5 Ω，U＝3 V＋0.6 A×5 Ω＝6 V，故A正确；当滑动变阻器接入电路的电阻为零时电路消耗的功率最大，电路消耗的最大功率P＝＝＝7.2 W，故D正确。 【答案】ABD 4 【2023·海南】如图所示，电源电压为18 V，R0为定值电阻，R为滑动变阻器，电流表量程为“0～ 0.6 A”，电压表量程为“0～15 V”。闭合开关S，移动滑片，当滑片移至滑动变阻器 中点时，电流表的示数为0.36 A， 电压表的示数为3.6 V。 (1)求R0的阻值。 解：由图可知，R0与R串联，电压表测R0两端电压，电流表测电路中电流，由欧姆定律可得，R0＝＝＝10 Ω。 (2)求滑动变阻器