电学专题 P-U图像类型 --2024-2025学年人教版物理九年级上学期

电学专题 P-U图像 类型 一、单选题 1．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的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．R1的阻值为20Ω B．R2的最大阻值为40Ω C．电源电压为7V D．该电路消耗的最大电功率为3.6W 2．如图甲所示为小光研究滑动变阻器R2的电功率变化规律的电路图，R1为定值电阻，电源两端的电压保持不变．闭合开关后，在调节滑动变阻器R2的滑动头从a端滑到b端的过程中，记录了若干组通过R2的电流与其两端电压的数据，并在分析实验数据后画出了R2的电功率P随其两端电压U变化关系的图像，如图乙所示．下列说法中正确的是 A．R1的阻值为20Ω B．R2的最大阻值为50Ω C．电源两端的电压为5V D．该电路的最大电功率为3W 3．如图甲所示电路，电源电压恒定不变，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的关系图像如图乙所示。在滑片从a端滑到 b端的过程中，下列说法不正确的是（　　） A．电源电压为8V B．R2的最大阻值为60Ω C．电路总功率的变化量为3W D．R1的阻值为20Ω 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“0~0.6A”，电压表的量程为“0~15V”，滑动变阻器R2的最大阻值为80Ω。在保证电路元件安全的情况下，小心移动滑片，R2消耗的电功率P与电压表示数U的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．定值电阻R1的阻值为20Ω B．电压表的最小示数为9V C．电路消耗总功率的最大值为9W D．滑动变阻器R2消耗功率的最大变化量为2.7W 5．如图甲所示，电源的电压U=12V，R0为定值电阻，闭合开关S，滑动变阻器的滑片P从B端滑至A端的过程中，图乙描述电压表示数随电流表示数的变化规律，图丙描述滑动变阻器的功率随其两端电压的变化规律，图丁描述滑动变阻器消耗功率与电路消耗总功率之比η随滑动变阻器电阻的变化规律，下列说法正确的是（　　）    A．定值电阻R0的阻值为5Ω B．图丙上P1的大小为14.4W C．滑动变阻器最大阻值20Ω D．图乙上经过a点的两条虚线与坐标轴围成的长方形面积为2.7W 二、多选题 6．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的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　）    A．R1的阻值为20Ω B．电源电压为9V C．该电路消耗的最小电功率为0.6W D．R2消耗的最大电功率为0.9W 三、填空题 7．如图甲所示，电源电压为5V，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～15V；在保证所有元件安全的情况下，只闭合开关S、S1，最大范围移动滑动变阻器滑片，绘制出电流表示数与电压表示数关系的图像，如图乙所示；只闭合开关S、S2，最大范围移动滑动变阻器滑片，绘制出电压表示数与滑动变阻器R2接入电路中阻值关系的图像，如图丙所示；滑动变阻器R1的最大阻值为 Ω，灯泡的额定功率为 W。    四、计算题 8．如图甲所示，电源电压保持不变，R1是定值电阻，小灯泡L的额定电压为6V且灯丝电阻不随温度变化。当闭合S1、S3，断开S2，调节R2的滑片，使电压表示数从4V变为9V的过程中，电路总功率变化了6W，其中电压表示数为9V时，电流表示数为0.45A；滑动变阻器R2的电功率P2与电压表示数U1的关系如图乙所示，滑动变阻器R2的滑片在a点、b点时（a，b不一定是两端端点），对应的电压表示数为Ua、Ub，且。求： （1）定值电阻R1的阻值； （2）滑动变阻器R2的滑片从a点滑到b点的过程中，R2接入电路的电阻范围； （3）当闭合开关S1、S2，断开开关S3，滑动变阻器R2的滑片在中点时，小灯泡L恰好正常发光，其电功率为；当滑动变阻器R2的滑片在阻值最大处时，小灯泡L的电功率为，则与之比为多少？ 试卷第4页，共4页 试卷第3页，共4页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 1．D 【详解】ABC．由乙图可知，当滑动变阻器两端电压为2V时，滑动变阻器的功率为0.8W，由可知此时电流为0.4A，滑动变阻器两端电压为5V时，滑动变阻器的功率为0.5W，由可知此时电流为0.1A。设电源电压为U由欧姆定律有 ， 联立可得 R1=10Ω，U=6V 当滑动变阻器最大阻值接入电路时，滑动变阻器两端电压最大为5V，功率为0.5W，滑动变阻器的最大阻值 故ABC错误； D．由可知，电源电压恒定，当电路中的电流最大时电路的功率最大，由于滑动变阻器和定值电阻串联，当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时，功率最大 故D正确。 故选D。 2．B 【详解】ABC．由图甲可知，R1与R2串联，电压表测R2电压，由图乙可知，变阻器两端电压U2=3V，变阻器消耗的功率为P2=0.9W，此时变阻器接入电路的电阻： 串联电路中电流处处相等，电路的电流为 ① 由图甲可知，当滑片P至b端时，R2全部接入电路，由图乙可知，此时变阻器的功率为P2'=0.5W，U2'=5V，此时变阻器接入电路的电阻为其最大值： 电路的电流： ② 由①②可得：R1=10Ω，电源电压U=6V，故AC项错误，B正确； D．由可知，在U不变时，R越小，电路消耗的电功率越大，由图可知，当P处于a端时，变阻器未接入电路，此时电路中总电阻最小，功率最大： 故D项错误． 3．C 【详解】AD．由图甲知道，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。当滑动变阻器消耗的功率为0.6W时，其两端电压分别为2V和6V，由P=UI知道，此时电路中的电流为 由及串联电路的电压规律知道，电源的电压 U=I1R1+U1=0.3A×R1+2V① U=I2R1+U2=0.1A×R1+6V② 解得：R1=20Ω，U= 8V，故AD正确，不符合题意； B．由图乙知道，当变阻器两端电压最大为6V时，滑动变阻器全部接入电路中，其电阻最大，此时电流最小为I1=0.1A，由知道，滑动变阻器的最大阻值为 故B正确，不符合题意； C．当滑动变阻器接入电路的电阻为0时（电路为R1的简单电路），电路中的电阻最小，电流最大，则电路中的最大电流为 该电路消耗的最大电功率 P大=UI大=8V×0.4A=3.2W 滑动变阻器全部接入电路时，电流最小为I小=I1=0.1A，该电路消耗的最小电功率 P小=UI小=8V×0.1A=0.8W 所以，在滑片从a端滑到b端的过程中，电路总功率的变化量为 故C错误，符合题意。 故选C。 4．D 【详解】由电路图可知，定值电阻R1和滑动变阻器R2串联，电压表并联在滑动变阻器两端，电流表测电路中的电流。 A．由图乙可知，当R2两端的电压为13V时，R2消耗的功率为6.5W，此时的电流为 此时电源电压为 U=U1+U2=0.5A×R+13V ① 由图乙可知，当R2两端的电压为15V时，R2消耗的功率为4.5W，此时的电流为 此时电源电压为 U=U1+U2=0.3A×R+15V    ② 联立①①得 R1=10Ω U=18V 故A错误； B．由串联电路的分压原理可知，滑动变阻器接入电路的电阻最小时，电压表的示数最小，由欧姆定律可知，此时电路中的电流最大，因为电流表的量程为0~0.6A，所以电路中的最大电流为0.6A，此时电压表的示数，即定值电阻R2两端的电压 U2小=U-U1大= U-I大R1=18V-0.6A×10Ω=12V 故B错误； C．由B可知，电路中的最大电流为0.6A，则电路消耗总功率的最大值为 P大=UI大=18V×0.6A=10.8W 故C错误； D．由B可知，滑动变阻器接入电路的电阻最小时，电路中的电流最大为0.6A，由欧姆定律可知，此时电路中的总电阻 由串联电路的电阻特点可知，滑动变阻器接入电路的最小阻值 R2小=R-R1=30Ω-10Ω=20Ω 由串联电路的分压原理可知，滑动变阻器接入电路的电阻最大时，滑动变阻器两端的电压最大，因为电压表的量程为0～15V，因此滑动变阻器两端的最大电压 U2大=15V 由串联电路的电压特点可知，此时定值电阻R1两端的电压 U小=U-U2大=18V-15V=3V 此时电路中的电流 由欧姆定律可知，此时电路中的总电阻 由串联电路的电阻特点可知，滑动变阻器接入电路的最大阻值 R2大=R-R1=60Ω-10Ω=50Ω 滑动变阻器消耗的电功率为 滑动变阻器消耗的电功率最大时滑动变阻器的电阻为 R2=R1=10Ω 滑动变阻器接入电路的最小阻值为20Ω，则当滑动变阻器接入电路的电阻为20Ω时，此时电路中的电流最大为0.6A，滑动变阻器消耗的电功率最大 P大=I大R2小=(0.6A)2×20Ω=7.2W 当滑动变阻器接入电路的电阻为50Ω时，此时电路中的电流最大为0.3A，滑动变阻器消耗的电功率最小 P小=I小R2大=(0.3A)2×50Ω=4.5W 则滑动变阻器R2消耗功率的最大变化量 故D正确。 故选D。 5．D 【详解】A．当滑片位于A端时，滑动变阻器接入电路中电阻为零，此时电路中的电流最大，由图乙可知，电路中的最大电流，由可得，定值电阻的阻值 故A错误； B．当滑动变阻器接入电路中的电阻为R时，电路中电流 此时滑动变阻器消耗的电功率 当时，变阻器消耗的电功率最大，根据上述公式计算出 故B错误； C．因串联电路中各处的电流相等，且串联电路中总电阻等于各部分电阻之和，由 可得，滑动变阻器消耗功率与电路消耗总功率之比 当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，效率最大，由图丁可知，最大效率为75% 解得，故C错误； D．由图乙可知，a点表示电路中的电流最小，此时滑动变阻器接入电路中的电阻最大，此时电路中的电流最小 此时电压表的示数 图乙上经过a点的两条虚线与坐标轴围成的长方形面积 故D正确。 故选D。 6．CD 【详解】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。 AB．当滑动变阻器消耗的功率P2=0.8W时，其两端电压为U2=2V，由P=UI可得，此时电路中的电流为 由及串联电路的电压规律可得，电源的电压 U=IR1+U2=0.4A×R1+2V① 当滑动变阻器消耗的功率P2′=0.5W时，其两端电压为U2′=5V，由P=UI可得，此时电路中的电流为 由及串联电路的电压规律可得，电源的电压 U=I′R1+U2′＝0.1A×R1+5V② 由于电源电压不变，则 0.4A×R1+2V=0.1A×R1+5V 解得：R1=10Ω；将其带入①或②式中，可得电源电压为 U=IR1+U2=0.4A×10Ω+2V=6V 故AB错误； C．由图乙可知，当变阻器两端电压最大为5V时，滑动变阻器全部接入电路中，其电阻最大，此时电流最小为I最小=0.1A，则该电路消耗的最小电功率为 P最小=UI最小=6V×0.1A=0.6W 故C正确； D．由图像可知，当变阻器接入电路中的电阻最大时，电压表的最大示数U2′=5V，消耗的电功率P2′=0.5W，由可得，R2的最大阻值 当变阻器接入电路中的电阻为R时，电路中的电流 则变阻器消耗的电功率 所以，当 R=R1=10Ω 时，变阻器消耗的电功率最大，则 故D正确。 故选CD。 7． 20 1.5 【详解】[1]只闭合开关S、S1，灯泡与滑动变阻器R1串联，电压表测R1两端的电压，电流表测电路中的电流；根据串联电路的分压原理可知，当滑动变阻器R1接入电路的电阻最大时，滑动变阻器R1两端的电压最大，由图乙可知，滑动变阻器R1两端的最大电压为4V，通过R1的最小电流为0.2A，由欧姆定律可知，滑动变阻器R1的最大阻值 [2]当灯泡正常发光时，电路中的电流最大，由图乙可知此时电路中电流为0.5A，即灯泡的额定电流为0.5A；只闭合开关S、S2，灯泡与滑动变阻器R2串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流；当灯泡正常发光时电路中的电流最大，由欧姆定律可知，此时滑动变阻器R2接入电路的电阻最小，由串联电路的分压原理可知，滑动变阻器R2两端电压最小，由图丙可知此时滑动变阻器R2两端的电压为2V，由串联电路的电压特点可知，灯泡额定的电压 U额＝5V﹣2V＝3V 所以灯泡的额定功率 P额＝U额I额＝3V×0.5A＝1.5W 8．（1）20Ω；（2）5Ω-80Ω；（3）49∶16 【详解】解：（1）当闭合开关S1、S3，断开开关S2时，变阻器与R1串联，电压表则R1的电压，电流表测电路中的电流，其中电压表示数为9V时，电流表示数为0.45A，由欧姆定律，定值电阻R1的阻值 （2）电压表示数为4V时，电路的电流为 设电源电压为U，根据，因电路总功率变化了6W，故有等式 故电源电压为 滑动变阻器R2的滑片在a点、b点时，对应电压表示数为Ua、Ub，且 ① 由图乙知，滑片在a点时，电路中的电流为 滑片在a点时，滑动变阻器的功率为 滑片在b点时，电路中的电流为 滑片在b点时，滑动变阻器的功率为 根据滑片在a点、b点时，变阻器的电功率相等，可以列等式 经整理可知 ② 由①②得 滑片在a点时，根据串联电路电压的规律，变阻器的电压为 根据分压原理，变阻器连入电路的电阻 同理滑片在b点时，变阻器连入电路的电阻 滑动变阻器R2的滑片从a点滑到b点过程中，R2接入电路的阻值范围为5Ω﹣80Ω； （3）当闭合开关S1、S2，断开开关S3，滑动变阻器R2的滑片在中点时，变阻器与灯（电阻为RL）串联，电压表测灯的电压，因小灯泡L恰好正常发光，故灯的电压为6V，根据串联电压电压的规律，变阻器的电压为 由分压原理，变阻器连入电路的电阻为 其电功率为，当滑动变阻器R2的滑片在阻值最大处时，变阻器的最大电阻为6RL，由分压原理，灯的电压为电源电压的，故此时灯的实际电压为 根据，在电阻不变时，电功率与电压的平方成正比，则 答：（1）定值电阻R1的阻值为20Ω； （2）滑动变阻器R2的滑片从a点滑到b点的过程中，R2接入电路的电阻范围为为5Ω-80Ω； （3）与之比为49∶16。 答案第10页，共10页 答案第9页，共10页 学科网（北京）股份有限公司 $$