第十四章 电功率专项提升七 与电功率有关的综合计算 课件 2023-2024学年鲁科版物理九年级上册

与电功率有关的综合计算 专项提升七 第十四章 电功率 [2023·长沙期中]如表所示是某品牌电热水壶的铭牌，根据铭牌给出的信息， 1 XX牌电热水壶 型号 DSP－19B 额定电压 220 V 额定功率 880 W 频率 50 Hz 热水壶容量 1.0 L 2 下列说法正确的是(　　) A.电热水壶只能在220 V电压下工作 B．电热水壶正常工作时的电流为0.25 A C．电热水壶正常工作时的电阻为55 Ω D．电热水壶正常工作30 min消耗的电能为0.88 kW·h C 3 将“220 V　60 W”的灯泡L1和“220 V　40 W”的灯泡L2串联在220 V的电源上，组成闭合电路(设灯丝电阻不变)，则下列说法正确的是(　　) A．灯泡L1比灯泡L2亮 B．灯泡L2比灯泡L1亮 C．两灯泡的总电功率大于40 W D．两灯泡的实际功率都变为额定功率的一半 2 【点拨】 两灯实际消耗的电功率P1′＝I2R1＝(0.11 A)2×806.7 Ω≈ 9.76 W≠30 W，P2′＝I2R2＝(0.11 A)2×1 210 Ω≈14.64 W≠ 20 W，两灯的实际功率均没有变为额定功率的一半，且P1′＜P2′，故L2比L1亮，AD错误，B正确；两灯泡的总电功率P＝P1′＋P2′＝9.76 W＋14.64 W＝24.4 W<40 W，C错误。 【答案】B 3 [2022·邵阳]小灯泡L和定值电阻R接在如图甲所示的电路中，两者的I－U关系图象如图乙所示， 下列说法正确的是(　　) A．图乙中曲线A表示定值电阻R的I－U关系图象 B．当电源电压为4 V时，电流表示数为0.5 A C．当电源电压为4 V时，小灯泡L的实际功率为1.6 W D．如果将小灯泡L和电阻R串联接在电压为10 V的电源两端，电路消耗的总电功率为2 W D 4 [2022·苏州]如图甲所示的电路中，电源电压不变，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。闭合开关S，滑片P移动过程中，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．电源电压为5 V B．R的最大阻值为20 Ω C．R＝10 Ω时，其电功率最大 D．R＝15 Ω时，电路消耗的电功率为1.8 W 【点拨】 【答案】D 5 [2022·朝阳改编]如图甲所示电路中，电源电压恒定，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片从最右端滑至灯正常发光的位置过程中，电流表与两电压表示数变化关系图象如图乙所示， 则下列说法不正确的是(　　) A．电源电压为9 V B．滑动变阻器的最大阻值为40 Ω C．灯泡的额定功率为4.2 W D．此过程中灯泡的最小电功率为1.2 W 【点拨】 由题图甲可知，滑动变阻器和灯泡串联，电压表V1测灯泡两端的电压，电压表V2测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流。由串联分压原理可知，图象A表示电流表与电压表V1示数变化关系图象，图象B表示电流表与电压表V2示数变化关系图象。由图乙可知，电路中的最小电流I小＝0.2 A，此时灯泡两端的电压UL＝1 V，滑动变阻器两端的电压U滑＝8 V，所以电源电压U＝UL＋ U滑＝1 V＋8 V＝9 V，A正确； 电流最小时灯泡的电功率最小，则PL小＝ULI小＝ 1 V×0.2 A＝0.2 W，D错误。 【答案】D [2022·内江二模]如图甲所示，R1为定值电阻，滑动变阻器R2的滑片从a端滑到b端的过程中，R2消耗的电功率P与其两端电压U的关系图象如图乙所示，则R1的阻值为________Ω，该电 路消耗的最大电功率 为________W。 6 10 3.6 19 【点拨】 [2022·宿迁]如图所示电路，电源电压恒为6 V，电流表量程为0～0.6 A，电压表量程为0～3 V，滑动变阻器R规格为“20 Ω　1 A”，定值电阻R0的规格为“10 Ω　0.5 A”。 7 为了保证电路安全，闭合开关后在滑动变阻器滑片移动过程中，下列说法正确的是(　　) A．滑动变阻器R接入电路的阻值变化范围为2 Ω～20 Ω B．电流表示数允许的变化范围是0.2 A～0.5 A C．电路消耗的最小电功率为1.2 W D．电阻R0消耗的最小电功率为0.9 W 【点拨】 电流表示数允许的变化范围是0.3 A～0.5 A，AB错误。电路中的最小电流I小＝0.3 A，则电路消耗的最小电功率 P＝UI小＝6 V×0.3 A＝1.8 W，电阻R0消耗的最小电功率P′＝I小2R0＝(0.3 A)2×10 Ω＝0.9 W，C错误，D正确。 【答案】D [2023·重庆期末]如图所示电路，电源电压为6 V。灯泡L1和L2分别标有“6 V　3 W”和“6 V　6 W”字样，滑动变阻器标有“20 Ω 3 A”字样，不计温度对灯丝电阻的影响。若闭合开关S、S1、S2，滑片P移至a端时，电流表的示数为________A；通过 调节开关状态和滑动变阻器的 阻值，该电路消耗电功率的最 大值与最小值之比为________。 8 1.5 8∶1 【点拨】 如图所示，电源电压恒为4.5 V，灯泡L上标有“3 V　1.5 W”字样，滑动变阻器R2上标有“15 Ω　1 A”字样，定值电阻R1阻值为10 Ω，电流表量程为0～3 A，电压表量程为0～3 V，不计温度对灯丝电阻的影响。 9 (1)灯泡正常工作时电阻为多大？ (2)当开关S、S1、S2闭合，S3断开时，电路最小总电功率为多大？ (3)当开关S、S3闭合，S1、S2断开时，在确保电路元件安全的情况下，求滑动变阻器R2连入电路的阻值范围。 L1的电阻R1＝＝≈806.7 Ω，L2的电阻R2＝ ＝＝1 210 Ω。两灯串联在220 V的电源上时，通过两灯的电流I＝＝≈0.11 A， 由图乙可知，当滑动变阻器的电阻为5 Ω时，其两端的电压为3 V，通过电路的电流I1＝＝＝0.6 A，则电源电压U＝U1＋I1R0＝3 V＋0.6 A×R0…①，当滑动变阻器的电阻为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，解得R0＝5 Ω，U＝6 V，A错误；由图乙可知滑动变阻器的最大阻值大于20 Ω，B错误；R0与R串联，则R的电功率PR＝P－P0＝UI－I2R0，即PR＝6 V×I－I2×5 Ω，由数学关系知，当I＝＝0.6 A时，R的电功率最大，此时电路的总电阻R总＝＝＝10 Ω， 则滑动变阻器接入电路的电阻R′＝R总－R0＝10 Ω－5 Ω＝ 5 Ω，C错误；当滑动变阻器接入电路的电阻R″＝15 Ω时，电路的总电阻R总′＝R″＋R0＝15 Ω＋5 Ω＝20 Ω，则电路消耗的电功率P＝＝＝1.8 W，D正确。 滑动变阻器的最大阻值R滑＝＝＝40 Ω，B正确；灯泡正常发光时电路中的电流最大，滑动变阻器两端的电压最小，由图乙可知，此时电路中的电流I大＝0.6 A，滑动变阻器两端的电压U滑′＝2 V，则灯泡两端的电压UL′＝U－ U滑′＝9 V－2 V＝7 V，灯泡的额定功率PL额＝UL′I大＝ 7 V×0.6 A＝4.2 W，C正确； 由图甲可知，两电阻串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流。由图乙可知，当滑动变阻器消耗的电功率为0.8 W时，其两端的电压为2 V，由P＝UI可得，此时电路中的电流I1＝＝＝0.4 A，由欧姆定律及串联电路的电压规律可得，电源电压U＝I1R1＋U1＝ 0.4 A×R1＋2 V…①； 同理，当滑动变阻器消耗的电功率为0.5 W时，电路中的电流I2＝＝＝0.1 A，电源电压U＝I2R1＋U2＝0.1 A× R1＋5 V…②；电源电压不变，联立①②解得：R1＝10 Ω， U＝6 V。当滑动变阻器接入电路的电阻为零时，电路为R1的简单电路，电路中的电阻最小，电流最大，电路消耗的电功率最大，故P大＝＝＝3.6 W。 当电压表的示数最大为3 V时，滑动变阻器接入电路的阻值最大，电路电流最小，此时定值电阻R0两端的电压U0＝U－UR＝6 V－3 V＝3 V，电路中的最小电流I小＝ I0＝＝＝0.3 A，总电阻R总大＝＝＝20 Ω，滑动变阻器接入电路中的最大阻值R大＝R总大－R0＝ 20 Ω－10 Ω＝10 Ω； 因电流表的量程为0～0.6 A，定值电阻R0允许通过的最大电流为0.5 A，滑动变阻器R允许通过的最大电流为1 A，所以电路中的最大电流I大＝0.5 A，此时电路中的总电阻 R总小＝＝＝12 Ω，滑动变阻器接入电路的最小阻值 R小＝R总小－R0＝12 Ω－10 Ω＝2 Ω，所以滑动变阻器R接入电路阻值的变化范围为2 Ω～10 Ω， 闭合开关S、S1、S2，滑片P移至a端时，灯泡L1和L2并联，电流表测量干路电流；电源电压为6 V，此时两个灯泡两端的电压都为6 V，都正常发光，通过灯泡L1的电流I1＝＝＝0.5 A，通过灯泡L2的电流I2＝＝＝1 A，电流表的示数I＝I1＋I2＝0.5 A＋1 A＝1.5 A。 灯泡L1的电阻R1＝＝＝12 Ω，灯泡L2的电阻R2＝ ＝＝6 Ω；当电源电压不变时，电路中的总电阻越大，总电功率越小，所以当开关S、S1闭合，滑动变阻器的滑片移到b端，灯泡L1和滑动变阻器的最大阻值串联时，电路的总电功率最小，P小＝＝＝ W； 当开关S、S1、S2闭合，滑片P移至a端时，灯泡L1和灯泡L2并联，此时电路的总电阻最小，总电功率最大，P大＝P1＋P2＝3 W＋6 W＝9 W，该电路消耗电功率的最大值与最小值之比＝＝8∶1。 解：灯泡正常工作时的电阻RL＝＝＝6 Ω。 解：当开关S、S1、S2闭合，S3断开时，灯泡L被短路，定值电阻R1与滑动变阻器R2并联。当滑动变阻器R2的阻值最大为15 Ω时，电路总电流最小，总电功率最小，此时通过R1的电流I1＝＝＝0.45 A，通过滑动变阻器R2的电流I2＝＝＝0.3 A，电路的最小总电功率 P最小＝UI＝U(I1＋I2)＝4.5 V×(0.45 A＋0.3 A)＝3.375 W。 解：当开关S、S3闭合，S1、S2断开时，灯泡L与滑动变阻器R2串联，电压表测滑动变阻器R2两端的电压。灯泡的额定电流I额＝＝＝0.5 A，小于电流表量程和滑动变阻器允许通过的最大电流，所以在确保电路元件安全的情况下， 电路中的最大电流I最大＝I额＝0.5 A，此时滑动变阻器R2连入电路的阻值最小，则电路最小总电阻R最小＝＝＝ 9 Ω，滑动变阻器R2连入电路的最小阻值R2最小＝R最小－ RL＝9 Ω－6 Ω＝3 Ω；因为电压表量程为0～3 V，所以在确保电路元件安全的情况下， 滑动变阻器两端电压最大为U滑＝3 V时，滑动变阻器连入电路的阻值最大，此时电路中的最小电流I最小＝＝＝0.25 A，则滑动变阻器R2连入电路的最大阻值R2最大＝＝＝12 Ω。综上所述，滑动变阻器R2连入电路的阻值范围为3 Ω～12 Ω。 $$