期末复习 4.2 计算训练 电功率的综合计算 课件- 2024-2025学年北师大版物理九年级全一册

期末提分练案 第4讲　电功和电功率 第2课时　计算训练 电功率的综合计算 1. 如图所示，电源电压保持不变，灯L标有“3 V　0.6 A”的字样，定值电阻R的阻值为10 Ω。设灯丝电阻不变，求： (1)灯丝电阻。 解：根据灯泡铭牌数据和欧姆定律可知，灯丝电阻 (2)当开关S1闭合、S2断开，电流表示数为0.2 A时，灯L两端的电压。 解：当开关S1闭合、S2断开时，灯L和电阻R串联，电流表示数为0.2 A时，根据欧姆定律可知，灯L两端的电压UL′＝IRL＝0.2 A×5 Ω＝1 V。 返回 (3)当开关S1、S2均闭合时，定值电阻R消耗的电功率。 解：根据欧姆定律可知，R两端的电压UR＝IR＝0.2 A×10 Ω＝2 V，电源电压U＝UL′＋UR＝1 V＋2 V＝3 V， 当开关S1、S2均闭合时，电路为R的简单电路，R消耗的电功率P＝ 2. 如图所示的为模拟调光灯电路，电源电压恒为6 V，灯泡标有“2.5 V　0.5 A”字样(灯丝阻值不变)，滑动变阻器标有“20 Ω 　1 A”字样。 (1)求灯泡正常发光时的电功率。 解：灯泡正常发光时的电压为2.5 V，电流为0.5 A，则灯泡正常发光时的电功率PL＝ULIL＝2.5 V×0.5 A＝1.25 W。 (2)求灯泡正常发光时滑动变阻器接入电路的阻值。 解：闭合开关，灯泡和滑动变阻器串联，电流表测量电路中的电流，灯泡正常发光时，I＝IL＝0.5 A，根据串联电路的电压规律可知，滑动变阻器两端的电压为U′＝U－UL＝6 V－2.5 V＝3.5 V， 滑动变阻器接入电路的电阻为 返回 (3)该电路设计是否有缺陷？如有，请给出解决办法。 解：该电路设计有缺陷，电源电压大于灯泡的额定电压，由电路图可知，当滑动变阻器接入电路中的电阻过小时，会造成灯泡两端的电压过大，损坏灯泡； 解决办法：电路中串联接入一个7 Ω的电阻R0。 3. 如图甲所示的为某电烤箱的内部简化电路，S1为自动控制开关，R1和R2均为电热丝，图乙是电烤箱正常工作时电流随时间变化的图像。求： (1)低温挡工作时的功率。 解：由图乙可知，低温挡时的电流是6 A， 低温挡工作时的功率为P低＝UI低 ＝220 V×6 A＝1 320 W。 (2)电热丝R2的阻值。 解：高温挡时两个电阻并联，高温挡时的总电流是10 A，由并联电路的特点可知，通过R1的电流不变，I1＝I低＝6 A，由并联电路电流的规律可知，通过R2的电流为I2＝I－I1＝10 A－6 A＝4 A，电热丝R2的阻值为R2＝ ＝55 Ω。 返回 (3)15 min内R1消耗的电能。 解：15 min内R1消耗的电能 W1＝UI1t＝220 V×6 A×15×60 s＝1.188×106 J＝0.33 kW·h。 4. 在如图甲所示的电路中，R0为定值电阻，R为滑动变阻器，电源电压不变，闭合开关S后，调节滑片P从a端移动到b端的过程中，电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示。求： (1)电路中电流最小时，1 min内电流通过电阻R做的功。 11 解：由题图乙可知，电路中的最小电流I小＝0.2 A， R两端的电压UR＝20 V，1 min内电流通过电阻R做的功WR＝URI小t＝20 V×0.2 A×60 s＝240 J。 (2)电源电压和定值电阻R0。 解：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，电源电压U＝I小R0＋UR＝0.2 A×R0＋20 V①；当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时，电路中的电流最大，由题图乙可知，电路中的最大电流I大＝1.2 A，则电源电压U＝I大R0＝1.2 A×R0②， 联立①②解得R0＝20 Ω，U＝24 V。 解：当电路中的电流最大时，定值电阻R0消耗的功率最大，则R0消耗的最大功率P0大＝I大2R0＝(1.2 A)2×20 Ω＝28.8 W；当电压表的示数最大时，电路中的电流最小，R0消耗的电功率最小，此时R0两端的电压U0小＝U－UR大＝24 V－15 V＝9 V，R0消耗的最小功率P0小＝ ＝4.05 W，故定值电阻R0消耗的功率范围为4.05～28.8 W。 返回 (3)若电压表量程为0～15 V，电流表量程为0～3 A，为保证电表正常工作，定值电阻R0消耗的功率范围。 5. 如图甲所示，电源电压恒定，灯泡L标有“6 V　6 W”的字样，R0为定值电阻。闭合开关，在滑片P由b端滑到a端的过程中：电压表示数与电流表示数关系图像如图乙所示，灯泡由较暗到正常发光，电路中的电流变为原来的2倍。 (1)求灯泡L正常工作时的电流及灯泡正 常工作10 s消耗的电能。 解：由电路图可知，闭合开关，灯泡L与定值电阻R0、滑动变阻器R串联，电压表测灯泡L和定值电阻R0两端的电压之和，电流表测电路中的电流。 灯泡L正常工作时，两端的电压UL＝6 V，功率PL＝6 W，由P＝UI可得，灯泡L正常工作时的电流：IL＝ ＝1 A，灯泡正常工作10 s消耗的电能：WL＝PLt＝6 W×10 s＝60 J。 (2)求R0的电阻。 解：由题意可知，滑片位于a端时，变阻器R接入电路中的电阻为零，此时灯泡正常发光，Ia＝IL＝1 A，由图乙可知，此时电压表的示数为12 V，则电源电压U＝12 V，根据串联电路中总电压等于各分电压之和，定值电阻R0两端的电压：U0＝U－UL＝12 V－6 V＝6 V，根据串联电路中各处的电流相等，R0的电阻：R0＝ (3)当滑片P移到某一点c时，R消耗的功率Pc与滑片移到b点时R消耗的功率Pb之比为Pc ∶Pb＝33 ∶35，且此时R消耗的功率Pc等于灯泡L和R0消耗的总功率。求滑片P滑到c点时灯泡L的实际功率。(结果保留两位小数) 解：由灯泡由较暗到正常发光和电路中的电流变为原来的2倍可知，滑片位于b端时，电路中的电流：Ib＝ Ia＝ ×1 A＝0.5 A，由图乙可知，滑片位于b端时，电压表的示数U V＝5 V，滑动变阻器两端的电压：Ub＝U－U V＝12 V－5 V＝7 V，滑动变阻器的电功率：Pb＝IbUb＝0.5 A×7 V＝3.5 W，滑片P移到某一点c时R消耗的功率Pc与滑片移到b点时R消耗的功率Pb之比为Pc∶Pb＝33∶35， 滑片P移到某一点c时R消耗的功率： Pc＝ Pb＝ ×3.5 W＝3.3 W， 滑片P移到某一点c时，R消耗的功率Pc等于灯泡L和R0消耗的总功率，电路的总功率：P总＝2Pc＝2×3.3 W＝6.6 W， 电路中的电流：Ic＝ 定值电阻R0消耗的电功率：P0＝Ic2R0＝(0.55 A)2×6 Ω＝1.815 W， 灯泡L的实际功率：PL′＝P总－P0－Pc＝6.6 W－1.815 W－ 3.3 W＝1.485 W≈1.49 W。 返回 RL＝＝＝5 Ω。 ＝＝0.9 W。 R′＝＝＝7 Ω。 ＝ ＝ ＝ ＝＝6 Ω。 ＝＝0.55 A， $$