专项素养综合全练(十)　与电功率相关的动态电路分析课件2024-2025学年人教版物理九年级全册

与电功率相关的动态电路分析 专项素养综合全练（十） 初中物理 1.(新课标·科学推理)(2024四川达州通川期末)如图所示,电源 电压恒为20 V,灯泡L上标有“12 V    6 W”字样(不考虑温 度对灯丝电阻的影响),电流表量程为0~3 A,电压表量程为0~ 15 V,R2的阻值为20 Ω。开关S接1,当滑动变阻器R1接入电路 的电阻为0.2R时(R是滑动变阻器的最大 阻值),灯泡L恰好正常发光。保证电路 安全的情况下,下列说法错误的是(        ) 初中物理 A.滑动变阻器的最大阻值为80 Ω B.开关S接2时,电流表示数的变化范围为0.25 A~1 A C.开关S接1时,滑动变阻器阻值的可调节范围为16 Ω~72 Ω D.通过控制开关S与不同触点接触并移动滑片P,整个电路的 最大功率和最小功率之比为12∶5 答案　D 初中物理 解析　由电路图可知,开关S接1时,灯泡与滑动变阻器串联, 电压表测量滑动变阻器两端电压,电流表测量电路电流,且滑 动变阻器R1接入电路的电阻为0.2R时,灯泡正常发光;由P=UI 可知,灯泡的额定电流:IL= = =0.5 A,因电流表量程为0~ 3 A,所以电路最大电流:I大=IL=0.5 A,因串联电路两端电压等 于各部分电压之和,所以滑动变阻器两端电压:U1=U-UL=20 V-12 V=8 V,因串联电路电流处处相等,所以由I= 可得,滑 动变阻器接入电路的最小阻值:R1小= = =16 Ω,则滑动 初中物理 变阻器的最大阻值:R= = =80 Ω,故A说法正确;当电压 表示数为15 V时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,电路电流 最小,灯泡的阻值:RL= = =24 Ω,此时灯泡两端电压:UL' =U-UV=20 V-15 V=5 V,电路中最小电流:I小= = =  A, 则滑动变阻器接入电路的最大阻值:R1大= = =72 Ω,故 滑动变阻器接入电路的阻值范围为16 Ω~72 Ω,故C说法正 确;由电路图可知,开关S接2时,定值电阻R2与滑动变阻器串 初中物理 联,电压表测量滑动变阻器两端电压,电流表测量电路电流; 当电压表示数为15 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R2两端电压:U2小=U-UV=20 V-15 V =5 V,电路中的最小电流:I小'= = =0.25 A;滑动变阻器 接入电路的阻值为0时,电路电流最大,电路中的最大电流:I大' = = =1 A,因电流表量程为0~3 A,所以电路最大电流:I大' =1 A,电流表示数的变化范围为0.25 A~1 A,故B说法正确;开 关S接1时,灯泡与滑动变阻器串联,电路中的最大电流等于灯 初中物理 泡的额定电流0.5 A;开关S接2时,定值电阻R2与滑动变阻器 串联,当变阻器接入电路的阻值为0时,电路中的最大电流I大'= 1 A,因I大'>I大,则电路消耗的最大总功率:P大=UI大'=20 V×1 A= 20 W;由前面解答可知,开关S接1时,I小=  A;开关S接2时,I小' =0.25 A;比较可知,I小<I小',则电路消耗的最小总功率:P小=UI小= 20 V×  A=  W,则P大∶P小=20 W∶  W=24∶5,故D说法 错误。 初中物理 2.(2024北京通州期末)小芳用如图所示电路做电学实验。已 知电源两端电压U保持恒定,R1的阻值为5 Ω,滑动变阻器R2的 铭牌上标有“10 Ω    2 A”的字样,电流表的量程为0~0.6 A, 两块电压表的量程均为0~3 V。小芳在保证电路中各元件安 全工作的条件下,移动滑动变阻器的滑片P,发现两块电压表 的示数变化范围均为1.5 V~3 V。则下列判断正确的是 (         ) 初中物理   A.电源电压U为6 V B.电流表示数的变化范围是0.3 A~0.6 A C.滑动变阻器R2阻值允许调节的范围为5 Ω~10 Ω D.该电路总功率的最大值为3.6 W 答案　B 初中物理 解析　由电路图可知,开关S闭合后,R1与R2串联,电压表V1测R1 两端的电压,电压表V2测R2两端的电压,电流表测电路中的电 流;因串联电路中总电压等于各分电压之和,且电源两端电压 U保持不变,所以,当电压表V1的示数最大时,电压表V2示数最 小,因为电压表V1和电压表V2的示数范围均为1.5 V~3 V,所 以,此时R1两端的电压U1=3 V,R2两端的电压U2=1.5 V,则电源 电压为U=U1+U2=3 V+1.5 V=4.5 V,故A错误;当电压表V1的示 数最大为3 V时,电路中的电流最大,则电路中的最大电流为 初中物理 I大= = =0.6 A,当电压表V1的示数最小为1.5 V时,电路中 的电流最小,则电路中的最小电流为I小= = =0.3 A,所 以,电流表A的示数变化范围为0.3 A~0.6 A,故B正确;当电压 表V2的示数最小为1.5 V时,电路中的电流最大,滑动变阻器 接入电路中的电阻最小,则滑动变阻器接入电路的最小阻值 为R2= = =2.5 Ω,当电压表V2的示数最大为3 V时,电路 中的电流最小,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,则滑动变 初中物理 阻器接入电路的最大阻值为R2'= = =10 Ω,所以滑动变 阻器R2阻值的允许调节范围为2.5 Ω~10 Ω,故C错误;电路中 的最大电流为0.6 A,则该电路总功率的最大值为P大=UI大= 4.5 V×0.6 A=2.7 W,故D错误。 初中物理 3.(新课标·科学论证)(2024重庆实验外国语学校期末)如图所 示,电源电压不变,灯泡L标有“6 V    3 W”的字样,开关S闭 合。当S1、S2断开,滑片P从b端移到滑动变阻器的中点时,灯 泡恰好正常发光,此时滑动变阻器接入电路的阻值为12 Ω, 则电源电压为　　　　    V;保持滑片 P位置不变,闭合S1、S2,此时电流表的 示数变化了1.5 A,再调节滑片P,电路 消耗的最小功率是　　　　    W。 12 18 初中物理 解析　当开关S1、S2都断开,滑片滑到滑动变阻器的中点时, 灯泡L和滑动变阻器串联在电路中,电路电流为I串,灯泡恰好 正常发光,则IL= = =0.5 A;根据串联电路中的电流处处 相等可知此时电路中电流:I串=IL=0.5 A;根据串联电路的总电 压等于各分电压之和I= 得,电源电压:U=UL+I串R中=6 V+0.5 A×12 Ω=12 V;保持滑片P位置不变,闭合S1、S2,R0与滑动变阻 器并联,根据题干可知:I并=I串+1.5 A=0.5 A+1.5 A=2 A;根据I= 初中物理  得,通过滑动变阻器的电流为I中=  =  =1 A,根据并联电 路干路电流等于各支路电流之和可得:I0=I并-I中=2 A-1 A=1 A; 由于R0是定值电阻,则通过R0的电流不变;所以滑动变阻器连 入电路的电阻最大时,电路消耗的总功率最小,则电路中的总 电流:I=I0+I滑=I0+ =I0+ =1 A+ =1.5 A,电路消耗的 最小功率P=UI=12 V×1.5 A=18 W。 初中物理 4.(跨学科·数学)(2024湖南桂东期末)如图甲的电路中,电源电 压保持不变,闭合开关后,滑片P由b端滑到a端,电压表示数U 与电流表示数I的变化关系如图乙,则滑动变阻器的最大阻值 是　　    Ω,定值电阻能达到的最大功率为　　　　 W。 12  13.5 初中物理 解析　由图甲可知,闭合开关,该电路为R和滑动变阻器的串 联电路,电流表测电路中的电流,电压表测R两端的电压;当滑 片P在a端时,滑动变阻器接入电路的阻值为0,电路为R的简 单电路,根据欧姆定律可知电路中的电流最大,由图乙可知, 此时电路中的电流I大=1.5 A,电压表的示数为9 V,故电源电压 为9 V,定值电阻的阻值R= = =6 Ω。当滑片P在b端时, 滑动变阻器接入电路的阻值最大,由图乙可知,电路中的电流 为Ib=0.5 A,电压表示数为3 V,根据串联电路的电压特点可知 初中物理 滑动变阻器两端的电压:U滑=U-UV=9 V-3 V=6 V,根据欧姆定 律可知滑动变阻器的最大阻值为R滑= = =12 Ω;由图 乙可知,电路中的最大电流为I大=1.5 A,根据P=UI可知定值电 阻的最大功率P大= R=(1.5 A)2×6 Ω=13.5 W。 初中物理 5.(跨学科·数学)(2024重庆忠县期末)如图甲所示的电路中,电 源电压恒定不变,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器。图乙 中a、b两条图线是根据图甲电路测得的两个电阻的U-I图 线。其中图线a表示电压表V1的变化图像,图线b表示电压表 V2的变化图像。求: (1)电源电压; (2)滑动变阻器R2的最大阻值; (3)R1消耗的最大功率。 初中物理 解析　如图甲所示,R1与R2串联,电压表V1测R1两端电压,V2测 R2两端电压,电流表测电路中电流。(1)由图乙可知,当电流为 0.1 A时,电压表V1的示数为2 V,电压表V2的示数为6 V,电源 电压U=U1+U2=2 V+6 V=8 V;(2)滑动变阻器接入电路的阻值 最大时,总电阻最大,电源电压不变,根据欧姆定律可知电路 电流最小,从图中可知此时电路电流为I小=0.1 A,滑动变阻器 两端的电压U2=6 V,根据欧姆定律可知滑动变阻器的最大阻 值R2= = =60 Ω;(3)当滑动变阻器接入电路中阻值为0 初中物理 时,由图乙可知,电路中电流最大,I大=0.4 A,R1两端电压最大,U' =8 V,R1消耗的最大功率P=U'I大=8 V×0.4 A=3.2 W。 初中物理 6.(2024重庆巴南期末)如图所示电路,电源电压保持不变,定 值电阻R0的阻值为12 Ω,小灯泡L标有“6 V    3.6 W”字样 (忽略温度对灯丝电阻的影响),滑动变阻器R标有“30 Ω    1 A”字样,电流表的量程为0~3 A。当S闭合,S1、S2断开,滑片 P移到R最右端时,小灯泡正常发光。求: (1)小灯泡正常发光时的电阻RL; (2)灯泡正常发光时,通电100 s电路消耗的电能; 初中物理 (3)在保证电路安全的前提下,任意调整开关S、S1、S2的开闭 状态,并移动变阻器的滑片P,电路消耗总功率的最小值与最 大值之比。 初中物理 解析    (1)小灯泡正常发光时的电阻RL= = =10 Ω;(2) 当S闭合,S1、S2断开,滑片P处于最右端时,电路为小灯泡的简 单电路,且小灯泡正常发光,则电源电压U=UL=6 V,电路中的 电流I= = =0.6 A;则通电100 s电路消耗的电能W=UIt=6 V×0.6 A×100 s=360 J;(3)要保证电路安全,分析电路可得,当 闭合开关S、S2和S1,且通过滑动变阻器的电流为1 A时,干路 电流最大,因并联电路中各支路两端电压相等,都等于电源电 压,所以此时通过R0的电流:I0= = =0.5 A;因并联电路中 初中物理 干路电流等于各支路电流之和,所以干路的最大电流:Imax=1 A+0.5 A=1.5 A,电路消耗的最大功率:Pmax=UImax=6 V×1.5 A= 9 W;S闭合,S1、S2都断开,R与L串联,当灯泡与滑动变阻器的 最大阻值串联时,电路中电流最小,因串联电路的总电阻等于 各分电阻之和,所以电路最小电流:Imin= = =0.15 A,电路消耗的最小功率:Pmin=UImin=6 V×0.15 A=0.9 W;则电 路消耗总功率的最小值与最大值之比Pmin∶Pmax=0.9 W∶9 W =1∶10。 初中物理 7.(跨学科·数学)(2023广东深圳中考)R是一个随推力F变化而 变化的电阻,F与R的关系如图甲所示。现有如图乙、丙的两 个电路,R0为定值电阻,阻值为20 Ω,电源电压恒为6 V,电流表 量程为0~0.6A。   初中物理 (1)当小白同学推力为0时,求电阻R的阻值。 (2)用300 N的力推电阻,求R0的电功率(图乙)。 (3)图丙中当干路电流不超过电流表量程时,求小白同学推力 F的最大值。 初中物理 解析    (1)由甲图可知,当F=0时,电阻R=40 Ω;(2)图乙中,R和R 0串联,已知F=300 N,由甲图可知电阻R=10 Ω,串联电路的电 流I= = =0.2 A;R0的功率P=I2R0=(0.2 A)2×20 Ω=0.8 W;(3)图丙中,R和R0并联,通过R0的电流I1= = =0.3 A;由 于电流表的量程为0~0.6 A,干路电流最大为Imax=0.6 A;根据 并联电路电流的特点可知,通过R的电流最大为I2=0.6 A-0.3 A=0.3 A,则电阻R的阻值最小为R= = =20 Ω,由图甲可 知推力F最大为200 N。 初中物理 初中物理 谢谢观看 $$