第十八章电功率 专题六 电功率的相关计算第3课时 电功率的图象计算-2023-2024学年人教版物理九年级全一册

第3课时　电功率的图象计算 (2023·黑龙江)如图甲所示的电路中,电源电压不变,小灯泡L的额定电压为24 V,当把滑片P滑到最左端时,小灯泡恰好正常发光。图乙为通过灯泡L的电流与其两端电压的关系图象,则当小灯泡正常发光时灯丝的电阻为　60　Ω。调节滑动变阻器R的滑片P,当其连入电路的阻值是　40　Ω时,小灯泡的实际功率为3.6 W。 如图1所示电路,电源电压保持不变。闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P从a端滑到b端的过程中,R1、R2的U-I关系图象如图2所示。求: (1)电源电压; 解:(1)由图2可知,甲为滑动变阻器R2的U-I关系图象,乙为电阻R1的U-I关系图象。 当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小,电阻R1的功率最小,由U-I图象可知,电路中的最小电流I=0.3 A,R1两端的电压U1=3 V,R2两端的电压U2=9 V,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以电源电压: U=U1+U2=3 V+9 V=12 V (2)滑动变阻器R2的最大阻值; (2)由I=可得,滑动变阻器接入电路的最大阻值: R2===30 Ω (3)电阻R1的最小电功率。 (3)电阻R1的最小电功率: P1最小=U1I=3 V×0.3 A=0.9 W 电阻式传感器被广泛应用于测力、测压、称重,它的核心部分是一只可变电阻,一同学用如图甲所示电路研究某电阻式传感器的特性,图中R0为定值电阻,R为电阻式传感器,当控制其阻值从0 Ω变为60 Ω时,测得传感器消耗的电功率与通过它的电流的关系图象如图乙所示。已知电源电压恒定不变,求: (1)当通过传感器的电流为0.1 A时P1的值; 解:由电路图可知,R与R0串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流。 (1)由图乙可知,通过传感器的电流最小为0.1 A,由欧姆定律可知,此时电路中的总电阻最大,传感器的电阻最大,即为60 Ω; 此时传感器的功率: P1=I2R=(0.1 A)2×60 Ω=0.6 W (2)R0的阻值; (2)当电路中的电流I=0.1 A时, 电源电压: U=I(R0+R)=0.1 A×(R0+60 Ω)…① 当R=0 Ω时,电路为R0的简单电路,此时电路中的电流最大,由图乙可知最大电流:I'=0.5 A 则电源电压:U=I'R0=0.5 A×R0…② 联立①②,解得R0=15 Ω (3)电源电压; (3)电源电压:U=I'R0=0.5 A×15 Ω=7.5 V (4)电路消耗的最大功率。 (4)电路消耗的最大功率: P=UI'=7.5 V×0.5 A=3.75 W 1.A、B两只灯泡的额定电压均为6 V,通过它们的电流随两端电压变化的关系图象如图所示。下列选项正确的是 (　D　) A.A、B两灯泡的电阻均随灯泡两端电压的增大而减小 B.将两灯并联接在3 V的电源两端,A、B两灯的实际功率之比为2∶1 C.将两灯串联接在某电源两端,使B灯恰好正常发光,电源两端电压为9 V D.将5 Ω的电阻与B灯串联接在6 V的电源两端,该电阻消耗的功率为0.8 W 2.(2023·重庆B卷)如图甲所示的电路,电源电压恒定。闭合开关S,移动滑片P,电压表示数随电流表示数变化的图象如图乙所示。以下分析正确的是 A.电源电压为10 V B.R0的最大功率为1 W C.滑片P向左移动的过程中,R0两端电压逐渐变小 D.滑片P向右移动的过程中,电压表与电流表的比值变大 (　D　) 3.如图甲所示,额定电压为6 V的灯泡L与滑动变阻器R串联接入电路,电源电压一定。滑动变阻器的滑片P从最右端滑到最左端时,灯泡L的I-U图象如图乙所示,以下说法正确的是 (　C　) A.灯泡正常发光时的电流为0.5 A B.灯泡两端的电压为3 V时,它消耗的电功率为1.5 W C.滑动变阻器的最大阻值为9 Ω D.灯泡正常发光时滑动变阻器接入电路的阻值为3 Ω 4.如图甲所示电路,电源电压恒定不变,R1为定值电阻,电流表的量程为“0~0.6 A”,电压表的量程为“0~15 V”,滑动变阻器R2的最大阻值为80 Ω。在保证电路元件安全的情况下,缓慢移动滑片,R2消耗的电功率P与电压表示数U的关系图象如图乙所示,下列说法正确的是 (　D　) A.定值电阻R1的阻值为50 Ω B.电压表的最小示数为9 V C.电路消耗总功率的最大值为9 W D.滑动变阻器R2消耗功率的最大变化量为2.7 W 5.图甲是小灯泡L和电阻R的电流随电压变化的关系图象,将它们按图乙所示接入电路中,只闭合开关S,小灯泡的实际功率为1 W;再闭合开关S1,电流表的示数变化了0.2 A,此时电路消耗的总功率为　1.4　W。 6.小宇用如图甲所示电路对一只标有“0.8 A”字样的小灯泡L进行了测试,电源电压恒为9 V,电阻箱R0的阻值可在0~9 999 Ω之间调节,根据所测数据作出了灯丝的I⁃U图象(如图乙所示),根据图象可知,小灯泡正常发光时的电阻为　10　Ω;如果将电阻箱R0的阻值调为10 Ω,通电10 s电流通过R0所做的功为　36　J。 7.(2023·南充)在综合实践活动课上,小龙同学设计了如图甲所示的模拟调光灯电路。电源电压恒定,R1为定值电阻。闭合开关S后,将滑动变阻器R2的滑片P由最右端向左移动,直至灯泡L正常发光。此过程中,电流表A的示数随两电压表V1、V2(电压表V2未画出)示数变化的关系图象如图乙所示。小灯泡正常发光时的电阻为　5　Ω;若R2的滑片可任意滑动,为了保证灯泡的安全,电路中至少应再串联一个　1.5　Ω的电阻。 8.甲醛对人体的危害非常严重,因此装修房屋时检测甲醛污染指数非常重要。小明同学设计了移动甲醛检测设备,原理如图甲所示。电源由三节新干电池串联组成,R0是标有“20 Ω　1 A”字样的滑动变阻器,R为可以感知甲醛污染指数的可变电阻,其阻值与污染指数的关系如图乙所示。问: (1)当R0的滑片滑到中点,污染指数为50时,电路中的电流是多少? 解:(1)电源电压:U=3×1.5 V=4.5 V 由图乙可知:污染指数为50时,可变电阻R=50 Ω,此时R0的滑片滑到中点, 则电路中的电流: I===0.075 A (2)当R0的滑片滑到中点时,它两端的电压为1.5 V,此时污染指数是多少? (2)当R0的滑片滑到中点时,滑动变阻器的电阻为×20 Ω=10 Ω,它两端的电压为1.5 V,则电路中的电流: I'=I0==0.15 A 可变电阻两端的电压: UR=U-U0=4.5 V-1.5 V=3 V 可变电阻R的阻值: R'===20 Ω 由图乙可知:当可变电阻的阻值为20 Ω时,污染指数为150。 (3)显示器由0~3 V的电压表改装而成,移动滑片位置,使其最大显示污染指数为250,此时电路消耗的总功率是多少? (3)由图乙可知:甲醛污染指数增大时,可变电阻R的阻值减小,由“串联分压”可知:可变电阻R两端的电压减小,则R0两端的电压增大,即电压表示数增大,所以污染指数越大时, 电压表的示数越大;使其最大显示污染指数为250时,可变电阻R的阻值为10 Ω,则此时电压表的示数最大为3 V, 可变电阻两端的电压: UR'=U-U0大=4.5 V-3 V=1.5 V 则此时电路中的电流: I″===0.15 A 故此时电路消耗的总功率: P'=UI″=4.5 V×0.15 A=0.675 W 9.*如图甲所示,电源电压保持不变,小灯泡L正常发光时的电阻为10 Ω,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P从a端滑至b端的过程中,电流表示数与两电压表示数的关系图象如图乙所示。求: (1)小灯泡的额定功率和定值电阻R0的阻值; 解:当闭合开关S,滑动变阻器的滑片P在a端时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,此时滑动变阻器、R0和灯泡L串联接入电路中,电路中电流最小,为I=0.2 A,电压表V1测量L两端的电压,示数为1 V,电压表V2测量R0和L两端的总电压,示数为3 V,L两端的电压:UL=1 V,R0两端的电压: U0=3 V-1 V=2 V 当闭合开关S,滑动变阻器的滑片P在b端时,滑动变阻器接入电路的阻值为零,此时R0和灯泡L串联接入电路,电路中电流最大,为I'=0.4 A,电压表V1测量L两端的电压,示数为4 V, 电压表V2测量R0和L两端的总电压,示数为8 V; L两端的电压:UL'=4 V,R0两端的电压: U0'=8 V-4 V=4 V (1)当闭合开关S,滑动变阻器的滑片P在b端时,灯泡L的电阻:RL'===10 Ω 此时灯泡正常发光,其额定功率: P额=UL'I'=4 V×0.4 A=1.6 W 定值电阻R0的阻值:R0===10 Ω (2)滑动变阻器的最大阻值; (2)电源电压:U电='=8 V 当闭合开关S,滑动变阻器的滑片P在a端时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,其两端的电压: U滑=U电-=8 V-3 V=5 V 滑动变阻器的最大阻值:R滑===25 Ω (3)电路总功率的最大值和最小值。 (3)电路总功率的最大值: P大=U电I'=8 V×0.4 A=3.2 W 电路总功率的最小值: P小=U电I=8 V×0.2 A=1.6 W $$