第十八章 电功率 专项培优练习：电功率最值、范围的计算 -2024-2025学年人教版物理九年级全一册

专项培优练习：电功率最值、范围的计算 一、选择题 1．在如图所示的电路中，电源电压不变。闭合开关 S 后，当滑片 P 在某一端点时，电流表示数为 0.3A，小灯泡消耗的功率为 0.9W；当滑片 P 移至中点时，电压表示数变化了 2V，此时小灯泡恰好正常发光，且消耗的功率为 2W。下列说法中正确的是（　　） A．小灯泡正常发光时的电阻为 10Ω B．滑动变阻器的最大阻值为 20Ω C．电源电压为 10V D．当滑片 P 在最右端时，滑动变阻器消耗的功率为 3.6W 2．如图甲所示的电路中，为定值电阻，R为滑动变阻器，闭合开关S，当滑动变阻器R的滑片P由A端移动到B端时，定值电阻消耗的电功率P与电流I的关系图像如图乙所示。若电源电压保持不变，下列说法中正确的是（　　） A．电源电压为l V B．定值电阻的阻值为 C．滑动变阻器R的最大阻值为 D．电路总功率的变化范围为0.9 W~4.5 W 3．如图所示，电源电压为18V，小灯泡规格为“10V 10W”且不考虑灯丝电阻随温度变化，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，最大阻值60Ω。甲、乙是同种电表，可供选择的电表为双量程电压表（量程分别为0~3V，0~15V）和电流表（量程分别为0~0.6A，0~3A）。闭合开关，在保证电路安全的情况下，调节滑动变阻器R2，两表示数均有变化且小灯泡亮度发生改变。当小灯泡正常发光时，甲、乙两表示数之比为8︰13。下列说法不正确的是（　　） A．甲、乙同为电流表 B．调节R2，通过R2最小的电流为0.6A C．R1阻值为5Ω D．调节R2，小灯泡的最小功率为3.6W 4．如图所示，，与“12Ω 0.5A”的滑动变阻器串联，电源电压为4.5V，其中电流表的量程为0~0.6A，电压表的量程为0~3V，为了保证电路中各元件的安全使用，则滑动变阻器的最小功率与最大功率之比为（　　） A．25∶27 B．1∶4 C．9∶25 D．8∶9 5．如图甲电路，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P从最右端移动至灯泡L正常发光的位置，在此过程中，电流表示数与两只电压表示数的关系如图乙所示，则下列说法正确的是（　　） A．电源电压是8V B．灯泡L的额定功率是5.6W C．滑动变阻器的最大阻值是40Ω D．滑动变阻器的最大功率约为5W 6．如图所示电路，电源电压U恒定不变，电流表A1量程为0~3A，A2量程为0~0.6A，电压表V量程为0~3V或0~15V，闭合S，断开S1、S2，滑片P移到最左端，A1表的示数为0.35A，R1和R3消耗的电功率之比P1：P3=3：1；滑片P向右移到某一位置的过程中，A1表的示数变化了0.3A，V表的示数变化了3V，三个开关都闭合时，在确保电路安全的前提下，R2允许接入的最小阻值为R2小，电路消耗的最大电功率为P大。下列结论正确的是（　　） A．R3＝12Ω B．电压表选用的量程为3V C．R2小＝40Ω D．P大＝28W 7．物理兴趣小组的同学，为了探究滑动变阻器的电流、电压关系，按照如图甲的电路进行实验。闭合开关S，让滑片P从最右端开始向左滑动，测量滑片到最右端的距离x，同时观察电压表、电流表的示数，记录数据并绘制电压表读数U与x的关系图像如图乙所示，电流表读数I与x的关系图像如图丙所示。根据题目信息，下列说法中错误的是（　　） A．由图乙可知，电源电压3.0V，滑动变阻器出现了断路故障，且断点位置x=5cm B．滑动变阻器滑片P每滑动1cm的阻值变化2Ω C．滑动变阻器电阻丝没有断路时的总电阻值是20Ω D．若电流表的量程为0~3A，则此电路的最大功率可达4.5W 8．如图所示是某同学设计的监测河水流速变化的装置原理图。机翼状的探头始终浸没在水中，通过连杆带动滑动变阻器的滑片P上下移动。电源电压保持4.8V不变，电压表量程为0∼3V，电流表量程为0∼0.6A，定值电阻R1=6Ω，滑动变阻器R2的规格为“20Ω 1A”。闭合开关S，随着水流速度的变化，下列说法正确的是（　　） ①当水流速度增大时，电压表与电流表的示数之比变大 ②水流速变小时，电阻R1功率变小，电路的总功率变小 ③滑动变阻器允许接入电路的取值范围为2∼15Ω ④电阻R1的电功率的变化范围为0.54∼2.16W A．①② B．②④ C．②③ D．①④ 二、填空题 9．如图甲电路中，R为定值电阻，R1为滑动变阻器；图乙是该滑动变阻器滑片从一端移至另一端过程中变阻器的电功率与其电阻的关系图像；则R阻值为　 　Ω，整个电路的消耗的最大功率为　 　W。 10．如图所示，电源是恒流电源，能持续输出大小为1A的恒定电流，R1是阻值为5Ω的定值电阻，滑动变阻器R2上标有“25Ω、1A”，电流表的量程是“0~0.6A”，电压表的量程是“0~3V”。移动滑片，当电压表示数为 2.6V时，电流表示数为　 　A，保证电路各元件安全的前提下，电路总功率的范围是　 　W。 11．图甲电路中电源电压9V不变，小灯泡L标有“6V，3W”字样，定值电阻，电流表量程为0~0.6A，滑动变阻器规格为“20Ω，1A”，则闭合S、接1时，在1min内产生的热量最多为　 　，图乙是闭合S、接2时，小灯泡的电功率随其两端电压变化的图像，则滑动变阻器接入电路的电阻范围为　 　 12．某综合实践活动小组自制了一个调压器，其电路原理如图所示，滑动变阻器R的最大阻值为150Ω，R0为5Ω，负载电阻的阻值为50Ω，电源电压为10V，且保持不变。使用过程中发现这个电路的调压范围和原设计不符，检查结果是滑动变阻器电阻丝距离下端（指原理图中滑动变阻器符号下端）处导线折断，滑动头P由上向下移动时，如果电路完好，两端的电压范围应是　 　V；如果滑动变阻器电阻丝距离下端处导线折断，的电功率范围是　 　W。 13．如图所示电路，电源电压可调，定值电阻的阻值为10Ω，滑动变阻器标有“20Ω1A”，电流表量程为0~0.6A，电压表量程为0~3V。闭合S，在保证电路安全的前提下，对电源电压进行调节并且移动滑片P，要求至少有一个电表示数不低于量程的三分之一。则在上述过程中，两端电压的最大值为　 　V，电源总功率的最大变化量为　 　W。 三、计算题 14． 如图所示，图甲是“7V 7W”的灯泡L和电阻的电流随电压变化图像，将它们按图乙所示电路连接，滑动变阻器上标有“20Ω 2.5A”字样，电源电压恒定。 （1）只闭合开关，滑片P位于a端，此时电流表的示数为0.3A。求电源电压。 （2）当同时闭合开关和，移动滑动变阻器的滑片P，使整个电路在安全工作状态下消耗的总功率为最大，求此时整个电路的最大电功率。 15．如图电路中，电源电压恒定，小灯泡L标有“6V 4.8W”，电阻R1的阻值为10Ω，滑动变阻器R2标有“20Ω 0.5A”。当R2的滑片P置于最左端时，只闭合S1，灯泡正常发光。 （1）求小灯泡的额定电流； （2）滑片P置于最左端，闭合S1、S2，求10s内电路消耗的总电能； （3）滑片P置于最右端，只闭合S2，移动滑片P，使R2的电功率占电路总功率的比值最小，则R2的电功率多大？ 16．如图甲所示的电路，闭合开关S后，将滑动变阻器的滑片从A端移到B端，得到电路中两个电压表的示数随电流变化的图像如图乙所示的图像①和图像②。求： （1）电源电压； （2）请判断表随电流变化的图像是①还是②，并说明理由； （3）滑动变阻器的最大阻值； （4）整个电路最大总功率。 17．图甲为某同学设计的调光灯电路，S为选择开关，当S接触a点时，小灯泡L正常发光但不能调光；当S接触b点时，电路断开；当S接触c点时，滑片P调至最右端时，灯泡的实际功率为额定功率的一半。已知滑动变阻器的铭牌上标有“1A”，小灯泡额定电压为6V，灯泡L的电流与电压关系如图乙所示，电源电压恒为9V。求： （1）当S接触a点时，小灯泡100s内消耗的电能； （2）定值电阻的阻值； （3）S接触c点，在保证电路元件安全的条件下，整个电路消耗的总功率的范围。 18． 如图所示电路，电源电压保持不变，定值电阻R0的阻值为10Ω，小灯泡L标有“6V 3.6W”（电阻不随温度而变化），滑动变阻器R标有“30Ω 1A”，电流表的量程为0~3A。当S闭合，S1、S2断开，滑片P移到距R最右端处时，小灯泡正常发光。求： （1）小灯泡的电阻RL； （2）通电10s电路消耗电能； （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。 参考答案 1．B 2．D 3．A 4．D 5．B 6．D 7．C 8．B 9．10；3.6 10．0.48；2W~3W 11．216J；6~18Ω 12．0~8.8；0.21~1.65 13．6；5.325 14．（1）解：由图乙知，只闭合开关S1、滑片P位于a端时，灯泡L与R2的最大阻值串联，电流表测电路中的电流，由图甲可知，电流表的示数为0.3A时，灯泡L两端的电压为UL=1V，根据串联电路电流特点和欧姆定律可知，此时R2两端的电压为 因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，电源的电压 答：电源电压为7V； （2）解：由图甲可知，当通过的电流I1=0.3A时，R1两端的电压为U1=3V，则R1的阻值为 由图乙知，同时闭合开关S1和S2，灯泡L与R1并联后再与R2串联，电流表测干路电流，由题意知，灯泡正常发光时的电压为7V，则滑动变阻器接入电路中的电阻最小，此时电路的总电阻最小，由可知，电路的总功率最大，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，并联部分两端的电压 此时通过灯泡的电流为 通过R1支路的电流为 因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，干路电流 电路的最大功率值 答：同时闭合开关S1和S2，此时整个电路的最大电功率为11.9W。 15．解：（1）因为小灯泡L标有“6V 4.8W”，所以，由P=UI知道，小灯泡正常发光的电流是：I额=P额/U额=4.8W/6V=0.8A； （2）根据题意知道，当R2 的滑片P置于最左端时，只闭合S1时，电路为只有灯泡L工作的电路，且灯泡能正常发光，说明灯泡两端的电压为电源电压，即电源电压是： U电源 =U额 =6V； 当滑片P置于最左端，闭合S1、S2时，电路中灯泡L和电阻R1 并联，通过电阻R1 的电流是： I1 =U电源/R1=6V/10Ω=0.6A， 所以，干路的电流为： I=I额 +I1 =0.8A+0.6A=1.4A， 故10s内电路消耗的总电能是： W=UIt=6V×1.4A×10s=84J； （3）由电路图知道，当滑片P置于最右端，只闭合S2时，电阻R1 与R2 串联，由P=UI知道，滑动变阻器R2 消耗的电功率是：P2 =U2 I，电路消耗的总功率是：P总=U总I，R2 的电功率与电路总功率的比值是： ， 要想使这个比值最小，则要最大，即滑动变阻器R2 接入电路的电阻最小，且电流不能超过0.5A，所以此时电路的最大电流是：Imax =0.5A，电路的总电阻应是： R总=U总/Imax=6V/0.5A=12Ω， R2 的最小电阻是： R2小=R总-R1=12Ω-10Ω=2Ω； 即当R2 为2Ω时R2 的电功率占电路总功率的比值最小，此时R2 的电功率是： P2 =Imax2R2 =（0.5A）2 ×2Ω=0.5W。 16．解：（1）（2）将滑片从A端移到B端，连入电路的电阻变大，总电阻变大，电流变小，由U=IR可知R1两端的电压变小，即电压表V1示数变小，所以表随电流变化的图像是①，V2表随电流变化的图像是②，滑动变阻器的滑片在A端时，变阻器连入电路的电阻为零，电压表V1测量电源电压，由图乙可知电源电压：U=12V； （3）滑片从A端移到B端，电阻变大，电流变小，由图乙可知，最小电流是0.5A，电压表V2的示数是8V，滑动变阻器的最大阻值为：； （4）电路中的最大电流是1.2A，整个电路最大总功率：P大=UI大=12V×1.2A=14.4W。 故答案为：12V；①；16Ω；14.4W 17．解：（1）当S接触a点时，小灯泡和定值电阻R0串联，小灯泡正常发光，小灯泡额定电压为6V，此时通过小灯泡的电流为0.6A，则小灯泡100s内消耗的电能为 （2）电源电压恒为9V，当S接触a点时，小灯泡和定值电阻R0串联，小灯泡两端的电压为6V，则定值电阻R0两端的电压为；当S接触a点时，小灯泡和定值电阻R0串联，由图乙可知此时通过小灯泡的电流为0.6A，根据串联电路电流处处相等可知，通过定值电阻的电流为0.6A，则定值电阻的阻值为 （3）当小灯泡正常发光时，小灯泡两端的电压为6V，通过小灯泡的电流为0.6A，则小灯泡的额定功率为 ， 当S接触c点时，滑片P调至最右端时，灯泡的实际功率为额定功率的一半，则灯泡的实际功率为 ； 由图乙可知，当小灯泡两端的电压为4V时，通过的电流为0.45A，此时小灯泡的实际功率刚好为1.8W，则当滑动变阻器滑片P调至最右端时即是电阻最大时，电路电流最小为0.45A，此时电路功率最小 ， 为保证电路元件安全，允许通过的最大电流为0.6A，此时电路功率最大为 整个电路消耗的总功率的范围为 4.05W~5.4W。 答：（1）则小灯泡100s内消耗的电能为360J； （2）定值电阻的阻值为5Ω； （3）整个电路消耗的总功率的范围为4.05W~5.4W。 18．（1）解：小灯泡L标有“6V 3.6W”且电阻不随温度而变化，由可知，小灯泡的电阻是 答：小灯泡的电阻是10Ω； （2）解：当S闭合，S1、S2断开，此时电路为灯泡与滑动变阻器的串联电路，灯泡正常发光，则由串联电路电流特点可知，此时电路的电流为 滑片P移到距R最右端处时，则滑动变阻器接入电路中的阻值为 滑动变阻器两端的电压为U0=IR=0.6A×10Ω=6V 电源电压为U=U0+U额=6V+6V=12V 通电10s电路消耗的电能W=UIt=12V×0.6A×10s=72J 答：通电10s电路消耗的电能是72J； （3）解：由P=UI可知，当总电流最大时，电功率最大，当总电流最小时，电功率最小。根据电路图，开关S、S1、S2均闭合，且通过滑动变阻器的电流为1A时，干路电流最大。此时通过R0的电流为 干路电流为I大=I滑+I0=1A+1.2A=2.2A 未超过电流表量程，电路消耗的最大功率为P大=UI大=12V×2.2A=26.4W 当开关S闭合，S1、S2断开，滑动变阻器调到最大值，此时电流中电流最小，最小值为 电路消耗的最小功率是P小=UI小=12V×0.3A=3.6W 电路消耗总功率的最小值与最大值之比P小∶P大=3.6W∶26.4W=3∶22 答：电路消耗总功率的最小值与最大值之比是3∶22。 学科网（北京）股份有限公司 $$