15.2 电功率 专题一电功率动态分析与最值计算 2024-2025学年苏科版物理九年级下学期

15.2.2专题一电功率动态分析与最值计算 知识点一 电功率动态分析与最值计算 1．如图所示电路，电源电压保持不变，开关S闭合后，滑片P向右滑动时（假设灯丝电阻不随温度变化），下列判断正确的是（　　） A．电流表示数变大，电压表示数变小，灯泡变暗 B．电流表示数变小，电压表示数变小，灯泡变暗 C．电路的总功率不变，灯泡的实际功率变大 D．电路的总功率不变，灯泡的实际功率变小 2．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的关系如图乙所示，则滑动变阻器的最大阻值是 Ω，电源电压为 V，滑动变阻器消耗的最大功率为 W。当R2消耗的电功率P=0.8W时，R2接入电路的阻值为 Ω。 3．甲中，灯泡L的额定电流为0.25A，其电流与电压关系如图乙所示，滑动变阻器R的规格为“50Ω 1A”，电流表量程为0~0.6A，电压表量程为0~3V．闭合开关S，调节R，当电压表的示数为1.5V时，L恰好正常发光，则L正常发光时的阻值为 Ω，电源电压为 V；为保证电路安全，R的调节范围为 ，灯泡L的最小电功率为 W． 4．如图所示，电源电压恒定，R0是定值电阻，小灯泡L标有“6V 3W”，滑动变阻器R1的最大阻值为20Ω。三个开关均闭合时，小灯泡恰好正常发光，电流表示数为1.5A。 （1）求小灯泡的额定电流； （2）求电阻R0的阻值； （3）闭合S，断开S1和S2，移动变阻器的滑片P，求电路总功率的最小值和最大值。 知识点二 实际功率与额定功率 5．有两只分别标有“6V 3W”和“6V 6W”的小灯泡L1、L2，不考虑温度对灯丝电阻的影响，下列说法正确的是（　　） A．L1和L2正常工作时的电流一样大 B．L1和L2串联在一起同时使用时，L1灯比L2灯亮 C．L1和L2并联在一起同时使用时，L1灯比L2灯亮 D．将灯L2与一个12Ω的电阻串联，接在电源电压为12V的电路中，L2正常发光 6．图甲是灯泡L的图像，灯泡的额定电压为2.5V。将灯泡L接入图乙电路，已知电阻的阻值为，电流表量程为，电源电压可调。在电路安全工作的前提下，下列判断正确的是（提示：可在图甲中作出电阻的图像）（　　） A．两条支路中的电流不可能相同 B．灯泡实际功率总比电阻功率大 C．电路总功率最大可达到1.5W D．电源可调的最大电压为1.8V 7．家中多使用一盏电灯，家中电路的总电阻将 （选填“增大”“不变”或“减小”）。傍晚用电高峰时期，小何观察到家中一只标有“220V 48.4W”的白炽灯比正常时暗。他猜测可能是用电高峰期家中实际电压低于220V，实际功率低于额定功率。他想知道此时家中的实际电压，于是关闭家中其它用电器，让该灯单独工作100s，电能表（如图）转盘转了4转，则家中实际电压为 V(假设灯丝电阻不变）。 8．如图所示，将灯L1、L2按甲、乙两种方式接在电压均为U的两个电路中．L1在甲、乙两个电路中的电功率分别为4W和9W，设两灯丝的电阻不变．L1、L2两灯灯丝电阻之比为 ，甲图中灯L1、L2的功率之比为 ，甲、乙两图中灯L1两端的电压之比为 ，甲、乙两图中电路消耗的总功率之比为 ． 9．如图所示电路，电源电压恒定，R为光敏电阻，其阻值随着光照的增强而减小，为定值电阻，当光照减弱时　　 A．V与示数的比值减小 B．V与示数的比值不变 C．与示数之差变大 D．电路消耗的总功率减小 10．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，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5V B．R的最大阻值为20Ω C．R=10Ω时，其功率最大 D．R=15Ω时，电路消耗的功率为1.8W 11．现有“6V3W”的L1和“6V6W”的L2两只小灯泡串联后接在电路中使用时，为了使电路安全使用，电路两端允许加的最大电压为 V，此时 （选填“L1”或“L2”）正常发光；若再把两只小灯泡并联后接到电源电压为6V的电路中，灯泡 （选填“L1”或“L2”）更亮（忽略温度对灯丝电阻的影响）。 12．如图所示电路中，电源电压6V，灯泡规格为“6V 3W”。其电流与电压的关系如图乙所示。当S、S1、S3闭合，S2断开时，电流表示数为0.5A。 (1)求灯泡L的额定电流； (2)求定值电阻R1的阻值； (3)断开S1、S3，闭合S、S2，调节滑片P，使R2的电功率为灯泡的2倍，求此时滑动变阻器接入电路的阻值为多大？ 15.2.2专题一电功率动态分析与最值计算 参考答案 题号 1 5 6 9 10 答案 B B D D D 1．B 【详解】A B．由电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测灯泡两端的电压，电流表测量电路中的电流，滑片P向右移动时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，电路总电阻变大，电源电压不变，由I=可知电路中电流变小，即电流表示数变小，由U=IR可知，灯泡两端电压变小，即电压表示数变小，由PL=ULIL可知，灯泡的实际功率变小，灯泡变暗，故B正确，A错误； C D．由P总=UI可知，电源电压U不变，I变小，电路中的总功率变小，故CD错误。 2． 50 6 0.9 5 【详解】[1][2]两电阻串联，电压表测量滑动变阻器R2的电压，电流表测量电路中的电流，R2的电压为2V时，功率为0.8W，根据P=UI得 R2的电压为5V时，功率为0.5W，得 根据电源电压不变，得 可得定值电阻R1为10Ω，电源电压为 R2的电压为5V时，根据串联电路分压特点，此时接入电阻最大，为 [3]滑动变阻器消耗的功率表达式为 根据数学求极大值方法，可知当接入电阻R2与R1相同时，功率达到最大值，此时 [4]当R2消耗的电功率P=0.8W时 则可求得R2接入电路的阻值为5Ω。 3． 10 4 6Ω~20Ω 0.15 【详解】由图像可知灯泡与变阻器串联，电压表测变阻器电压，电流表测电路电流． 第一空．因为灯L正常发光，因此电流为额定电流0.25A，由图乙可知此时灯L的电压为2.5V，因此L电阻为： ； 第二空．因为串联分压，因此电源电压为： ； 第三空．当电压表示数为3V时，由串联分压可知，此时灯泡L两端电压为： 4V-3V=1V 由图乙可知，此时电路电流为0.15A，则此时变阻器电阻为： 为不烧坏用电器，因此电路最大电流为0.25A，此时变阻器两端电压为1.5V，则滑动变阻器此时电阻为： 因此R的调节范围为6Ω~20Ω； 第四空．由公式可知，当灯泡两端电压最小，且电路电流最小时，灯泡的功率最小，因此灯泡L的最小电功率为： ． 4．（1）0.5A；（2）6Ω；（3）1.4W，6W 【详解】解：（1） 根据P=UI可知小灯泡的额定电流 （2）三个开关均闭合时，灯泡和定值电阻并联，小灯泡恰好正常发光，根据并联电路的电压特点可知电源电压 U=UL=6V 电流表示数为1.5A，根据并联电路的电流特点可知通过定值电阻的电流 I0=I-IL=1.5A-0.5A=1A 根据欧姆定律可知电阻R0的阻值 （3）闭合S，断开S1和S2，定值电阻和滑动变阻器串联，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，根据可知电路的总功率最小；滑动变阻器R接入电路的阻值为0N时，总电阻最小，电源电压不变，根据可知电路的总功率最大。电路总功率的最小值 电路总功率的最大值 答：（1）小灯泡的额定电流为0.5A； （2）电阻R0的阻值为6Ω； （3）电路总功率的最小值和最大值分别为1.4W、6W。 5．B 【详解】A．由P＝UI可得，两灯泡正常发光时的电流分别为 所以两灯泡正常发光时的电流不一样大，故A错误； B．由欧姆定律可得两灯泡的电阻分别为 两灯泡串联时通过的电流相等，且R1＞R2，由P＝I2R可知，L1灯的实际功率大于L2灯的实际功率，所以L1灯比L2灯亮，故B正确； C．L1和L2并联在电路中使用时，它们两端的电压相等，且R1＞R2，由可知，此时L1灯的实际功率小于L2灯的实际功率，所以L1灯比L2灯暗，故C错误； D．将L2与一个12Ω的电阻串联时，电路中的总电阻为 R总＝R2+R＝6Ω+12Ω＝18Ω 此时电路中的电流为 即此时电路中的电流不等于1A，电路中的电流和灯泡L2正常发光时的电流不相等，所以L2不能正常发光，故D错误。 故选B。 6．D 【详解】该题中，电流表在干路，最大干路电流为0.6A，由甲图可知，若灯泡正常发光，灯泡电流为0.26A，定值电阻的电流则为 此时干路电流为 0.26A+0.5A=0.76A 0.76A大于0.6A，说明该电路最大电压不为2.5V。由甲图可知，电压为1.8V时，灯泡电流为0.24A，定值电阻的电流为 此时干路电流为 0.24A+0.36A=0.6A 则该电路最大电压为1.8V。 A．由甲图可知，最左边一个点算出其灯泡电阻为 由甲图可知，电压为1.8V时，灯泡电流为0.24A，此时灯泡电阻为 灯泡电阻变化范围为1.67Ω~7.5Ω之间，当灯泡电阻与R0相等时，电流相等，灯泡电阻可以达到5Ω，故两支路电流可能相等，故A错误； B．并联电路中，灯泡与定值电阻两端电压相等，根据公式可知，电阻越大，实际功率越小，灯泡最大电阻为7.5Ω，大于R0，此时灯泡实际功率小于电阻功率，故B错误； C．电流最大为0.6A，电压为1.8V，此时电功率最大，为 故最大功率为1.08W，达不到1.5W，故C错误； D．由甲图可知，电压为1.8V时，灯泡电流为0.24A，定值电阻的电流为 此时干路电流为0.24A+0.36A=0.6A，则该电路最大电压为1.8V。故D正确。 故选D。 7． 减小 200 【详解】[1]在家庭电路中，各个用电器是并联的，每多使用一个用电器，相当于导线的横截面积变大，故家中多使用一盏电灯，家中电路的总电阻减小。 [2]电能表转盘转了4转，则灯消耗的电能为 灯的实际功率为 灯的电阻为 家中实际电压为 8． 2:1 2:1 2:3 2:9 【详解】因甲图中灯L1的功率，乙图中灯L1的功率，所以， ，解得：，即甲、乙两图中灯L1两端的电压之比是2：3；甲图中，因串联电路中总电压等于各分电压之和，且电路中各处的电流相等，所以，由可得，L1、L2两灯灯丝电阻之比：；由P=I2R可得，甲图中灯L1、L2的功率之比：，则可知R1=2R2；因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，甲图中电路消耗的总功率：，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，乙图电路消耗的总功率： ， 则． 9．D 【详解】如图，光敏电阻R与定值电阻并联，电压表测量的是R两端的电压即电源的电压，保持不变；电流表测量的是通过R的电流，电流表测量的是干路中的电流； 已知光敏电阻R的阻值随着光照的增强而减小，则当光照减弱时，R的阻值变大，根据欧姆定律可知，通过R的电流变小，即电流表示数变小；通过的电流不变，而通过R的电流变小，所以干路中的电流变小，即电流表示数变小； A、由欧姆定律可知，V与示数的比值为光敏电阻R的阻值，因R的阻值变大，则该比值变大，故A错误； B、电压表示数不变，示数变小，则V与示数的比值变大，故B错误； C、由并联电路的特点可知，与示数之差为通过的电流，保持不变，故C错误； D、电源电压不变，总电流变小，根据可知，总功率减小，故D正确． 故选D． 10．D 【详解】A．由图甲可知，滑动变阻器R和定值电阻R0串联，电压表测R两端的电压；由图乙可知，当变阻器阻值为5Ω时，其两端电压为3V；当变阻器两端电压为10Ω时，其两端电压为4V，由串联电路中的电压规律和电源电压不变可得 ……① ……② 由①②解得 U=6V，R0=5Ω 故A错误； B．由图乙可知，R的最大阻值应大于20Ω，故B错误； C．R的功率 由上式可知，当 R=R0=5Ω 时，滑动变阻器有最大电功率。故C错误； D．当R=15Ω时，电路消耗的功率为 故D正确。 故选D。 11． 9 L1 L2 【详解】[1][2]两灯正常工作电流分别为 电阻分别为 可见L1的电流小，串联时电流处处相等，所以电流只能取L1的电流，所以L1正常发光，电路两端允许加的最大电压为 [3]若再把两只小灯泡并联后接到电源电压为6V的电路中，两灯都正常工作，L2的实际功率大，所以L2更亮。 12．(1)0.5A；(2)12；(3)16 【详解】(1)灯泡L规格为“6V 3W”，是指额定电压为6V、额定功率为3W，由可得灯泡的额定电流为 (2)由图甲可得，当S、S1、S3闭合，S2断开时，灯泡被短路、滑动变阻器没有连入电路，电路中只有R1，由欧姆定律可得 (3)断开S1、S3，闭合S、S2，灯泡与滑动变阻器串联，通过的电流相等，调节滑片使R2的电功率为灯泡的2倍，由可知R2两端的电压、灯泡两端电压之比为 因为 所以R2两端的电压为4V、灯泡两端电压为2V，由图乙可知此时通过灯的电流，即电路中的电流为 滑动变阻器连入的电阻为 答：(1)灯泡的额定电流为0.5A； (2)定值电阻R1的阻值为12Ω； (3)此时滑动变阻器接入电路的阻值为16Ω。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$