专题六 电功率的相关计算第2课时 电功率的动态变化-2023-2024学年人教版初中物理九年级全一册

第2课时　电功率的动态变化问题 类型一 电功率动态变化定性分析 (1)如图所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S,灯泡L发光。移动滑动变阻器的滑片P,下列说法正确的是 A.向右移动滑片P,电流表示数减小,电压表示数增大,总功率减小 B.向右移动滑片P,电流表示数增大,电压表示数减小,总功率增大 C.向左移动滑片P,电流表示数减小,电压表示数减小,总功率减小 D.向左移动滑片P,电流表示数增大,电压表示数减小,总功率减小 ( A ) (2)在如图所示的电路中,电源电压和灯泡电阻都保持不变。当滑动变阻器的滑片P由中点向右移动时,下列判断正确的是 (　C　) A.电流表和电压表的示数都增大,电路的总功率增大 B.电流表和电压表的示数都减小,电路的总功率减小 C.电流表的示数减小,电压表的示数不变,变阻器的功率减小 D.电流表的示数减小,电压表的示数增大,灯泡的功率不变 类型二 电功率变化量的计算 (1)如果通过某定值电阻的电流从1 A升高到2 A,加在该电阻两端的电压变化了5 V,则该电阻消耗的电功率变化了　15　 W。 (2)如果某定值电阻两端的电压从3 V升高到5 V,通过它的电流变化了0.5 A,则该电阻消耗的电功率变化了　4　W。 小伟同学用如图所示的电路测小灯泡的功率。电路中电源电压恒为4.5 V,电压表的量程为0~3 V,电流表的量程为0~0.6 A,滑动变阻器的规格为“20 Ω　1 A”,灯泡标有“2.5 V　1.25 W”字样。若闭合开关,两电表的示数均不超过所选量程,灯泡两端的电压不允许超过额定值,不考虑灯丝电阻的变化,求: 类型三 小灯泡和整个电路电功率的变化范围 (1)小灯泡灯丝的电阻; 解:观察电路图可知,滑动变阻器与灯泡串联,电流表测串联电路中的电流,电压表测灯泡两端的电压。 (1)灯泡允许通过的最大电流: I最大===0.5 A 灯丝的电阻:RL===5 Ω (2)滑动变阻器的电阻允许调节的范围; (2)电路中允许通过的最大电流:I最大=0.5 A 此时电压表的示数(等于小灯泡的额定电压)最大,U最大=2.5 V 滑动变阻器接入电路的最小阻值: R最小===4 Ω 所以滑动变阻器允许调节的范围是4~20 Ω。 (3)小灯泡的最小功率和该电路的最大功率。 (3)电路中的最小电流: I最小===0.18 A 小灯泡的最小功率: P最小=RL=(0.18 A)2×5 Ω=0.162 W 电路的最大功率: P最大=UI最大=4.5 V×0.5 A=2.25 W 类型四 滑动变阻器电功率的变化范围 如图所示的电路,电源电压为18 V且保持不变,电流表接“0~0.6 A”量程,电压表接“0~15 V”量程,滑动变阻器的规格为“100 Ω　1 A”,灯泡上标有“6 V 3 W”字样,灯丝电阻保持恒定不变。求: (1)灯泡正常发光时的电流及电阻; 解:(1)灯泡正常发光时的电流: IL===0.5 A 灯泡的电阻:RL===12 Ω (2)为了保证电路中各元件的安全,滑动变阻器的阻值变化范围; (2)当电压表的示数UR'=15 V时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,此时灯泡两端的电压: UL'=U-UR'=18 V-15 V=3 V 电路中的最小电流:I'===0.25 A 滑动变阻器接入电路中的最大阻值: R'===60 Ω 灯泡的额定电流为0.5 A,电流表的量程为0~0.6 A,则电路中允许通过的最大电流I″=0.5 A,此时电路中的总电阻: R总===36 Ω 滑动变阻器接入电路中的最小阻值: R″=R总-RL=36 Ω-12 Ω=24 Ω 则滑动变阻器的阻值变化范围是24~60 Ω。 (3)在保证电路中各元件安全的情况下,灯泡L实际消耗的电功率的变化范围; (3)当电压表的示数UR'=15 V时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,此时灯泡L消耗的电功率最小,则灯泡的最小功率: PLmin=I'2RL=(0.25 A)2×12 Ω=0.75 W 灯泡消耗的最大功率为它的额定功率3 W,则灯泡L实际消耗的电功率的变化范围是0.75~3 W。 (4)在保证电路中各元件安全的情况下,整个电路消耗的电功率的变化范围; (4)当灯泡正常发光时,电路中的电流最大,则整个电路的最大功率: Pmax=UIL=18 V×0.5 A=9 W 当电路中电流最小时,整个电路的最小电功率: Pmin=UI'=18 V×0.25 A=4.5 W 故在保证电路中各元件安全的情况下,整个电路消耗的电功率的变化范围为4.5~9 W。 (5)*(拓展)在保证电路中各元件安全的情况下,滑动变阻器的电功率的变化范围。 (5)滑动变阻器的功率: P=(U-IRL)I=(18-12I)I=-12I2+18I 在I=-=0.75(A)时取得最大值, 由(4)知:电路安全的电流范围是0.25~0.5 A, 所以Pmax=-12×(0.5)2+18×0.5=6 W Pmin=-12×(0.25)2+18×0.25=3.75 W 故在保证电路各元件安全的情况下,滑动变阻器的电功率的变化范围为3.75~6 W。 1.如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S,当滑片P向下移动时,则(　B　) A.电压表的示数变大,灯泡变暗 B.电流表的示数变小,灯泡变暗 C.电压表的示数不变,电路的总功率变大 D.电流表的示数变大,电路的总功率变小 2.在如图所示的电路中,电源电压保持不变,R1为定值电阻,开关S闭合后,将滑动变阻器R2的滑片向右移动时,下列说法正确的是(　B　) A.电路的总功率变大 B.电流表A的示数变小 C.电压表与电流表A1示数的乘积变小 D.滑动变阻器R2消耗的电功率变大 3.(2023·雅安)如图所示为某种握力计和它的工作原理示意图。电源电压不变,握力计显示表由电流表改装而成,定值电阻R2的阻值为5 Ω。不施加力时弹簧一端的滑片P在电阻R1的最上端(弹簧及连片的电阻不计)。使用握力计时电路中电流的变化范围为0.1~0.6 A,则下列说法正确的是 (　D　) A.握力最大时电路中电流为0.6 A B.R1连入电路的阻值变化范围为0~30 Ω C.电路消耗的总功率变化范围为0.3~1.5 W D.R1消耗的最大功率为0.45 W 4.在如图所示的电路中,电源电压恒定,R1为定值电阻,滑动变阻器R2的最大阻值为8 Ω。闭合开关,移动滑片P,当R2=2 Ω或8 Ω时,R2消耗的电功率均为8 W,则下列选项中正确的是(　D　) A.电流表的示数最大为6 A B.电压表的示数最大为6 V C.R1的阻值为8 Ω D.R2的最大功率为9 W 5.如图所示电路,电源电压不变,定值电阻R0与滑动变阻器R串联。调节滑动变阻器的滑片至某一位置时,电流表示数为0.1 A,R的功率为0.6 W;当滑片移动到另一位置时,电流表示数变化了0.2 A,R的功率为0.9 W。则电源电压U=　7.5 V　,定值电阻R0=　15 Ω　。 6.如图所示的电路,电源电压保持不变,R为定值电阻。闭合开关S,调节滑动变阻器R'的滑片,电流表示数从0.2 A变为0.6 A,电压表示数从14 V变为2 V。定值电阻R的阻值为　30　Ω,电路总电功率改变了　8　W。 7.如图所示的电路中,电源电压恒定不变,电压表的量程为0~15 V,电流表的量程为0~0.6 A,灯L上标有“6 V　3 W”字样(不考虑灯丝电阻随温度的变化)。当闭合开关S,调节滑片P至距B端处时,灯L正常工作;调节滑片P至距A端处时,电流表示数为0.3 A。求: (1)灯泡的电阻; 解:(1)灯泡的电阻:RL===12 Ω (2)电源电压; (2)当闭合开关S,调节滑片P至距B端处时,R1与L串联,电路中的电流: I1=IL===0.5 A 电源电压:U=I1=0.5 A×…① 调节滑片P至距A端处时,电源电压: U=I2=0.3 A×…② 由①②可得U=18 V,R1=60 Ω (3)在保证电路各元件安全的情况下,灯L消耗的电功率范围; 3 W,当电压表的示数U1=15 V时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,电路中的电流最小,灯泡的功率最小,此时灯泡两端的电压: UL'=U-U1=18 V-15 V=3 V 灯L消耗的最小电功率: PL'===0.75 W 所以灯L消耗的电功率范围为0.75~3 W。 (4)在保证电路中各元件安全的情况下,整个电路消耗的电功率的变化范围。 (4)当灯L正常发光时,电路中电流最大, Imax=0.5 A, 整个电路消耗的最大电功率: Pmax=UImax=18 V×0.5 A=9 W 当滑动变阻器的滑片移到A端时,电路中电流最小, Imin===0.25 A 整个电路消耗的最小电功率: Pmin=UImin=18 V×0.25 A=4.5 W 所以整个电路消耗的电功率范围为4.5~9 W。 8.如图所示,电源电压恒为3.0 V,R1为定值电阻,滑动变阻器R2的阻值变化范围为0~50 Ω,闭合开关,当滑片P处于某一位置时,电压表的示数为2.0 V,电流表的示数为0.1 A。问: 解:由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。 (1)当U2=2.0 V,I=0.1 A时,R1两端的电压: U1=U-U2=3 V-2 V=1 V 定值电阻R1的阻值:R1===10 Ω (2)滑动变阻器的最大功率是多少? (2)滑动变阻器消耗的电功率: P2=I'2R2'=R2'= 则当R2'=R1=10 Ω时,滑动变阻器消耗的电功率最大,故滑动变阻器消耗的最大功率: P2max===0.225 W (3)当滑动变阻器的功率为0.2 W时,R2连入电路的阻值是多少? (3)滑动变阻器的功率: P2=I″2R″2=R2″, 即0.2 W=×R2″, 化简得2R2″2-50R2″+200=0, 解得R2″=5 Ω或R2″=20 Ω $$