第15章 专题特训(二) 电功率的图像问题-【拔尖特训】2024-2025学年九年级下册物理（苏科版）

14 专题特训（二）　电功率的图像问题 ▶ “答案与解析”见P9 类型一 定性判断类 1. 如图所示的电路中,电源为恒功率电源,工作 时输出的总功率大小恒定,R1为定值电阻, 移动滑动变阻器R2的滑片P,下列表示通过 R1的电流I1、通过R2的电流I2随电流表示 数的倒数1 I 的变化关系的图线中,可能正确 的是 ( ) A. B. C. D. (第1题) (第2题) 2. 如图所示的电路中,电源为恒流源,能始终提 供大小恒定的电流,R0为定值电阻,移动滑 动变阻器R的滑片,则下列表示电压表示数 U、电路总功率P 随电流表示数I变化的关 系图线中,可能正确的是 ( ) A. B. C. D. (第3题) 3. 如图所示的电路中,D 为某 种电子元件,能起稳压作 用,即在一定条件下可保持 其两端的电压UD 不变,R 为定值电阻,E 为电压可调的电源.当D 起 稳压作用时,下列描述电路中的电流I、R消 耗的电功率P随电源电压U总 变化关系的图 线中,可能正确的是 ( ) A. B. C. D. 类型二 定量计算类 4. 如图甲所示的电路中,闭合开关S,调节滑动 变阻器的滑片P 使其从最右端移至使灯正 常发光的位置,电流表示数与两电压表示数 的关系如图乙所示.电源电压为 V, 灯的额定功率为 W. (第4题) 5. 如图甲所示的电路中,电源电压不 变,R0 为定值电阻,R 为滑动变阻 器.闭合开关,在滑片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.下列说法中,正确的是( ) (第5题) A. 电源电压为5V B. R的最大阻值为20Ω C. 当R的阻值为10Ω时,其功率最大 D. 当R的阻值为15Ω时,电路消耗的总功 率为1.8W 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 物理(苏科版)九年级下 15 6. (2024·苏州)如图甲所示的电路中,电源电 压为12V、电流表(0~0.6A)、电压表(0~ 15V)、滑动变阻器标有“?Ω 1A”字样,虚 线框内是一个定值电阻或是一个小灯泡(6V 0.5A).闭合开关,在元件安全的情况下,使 滑片P 移动范围最大,得到滑动变阻器的 I-U图像如图乙所示.则:① 虚线框内是小灯 泡;② 电路的最大功率为6W;③ 虚线框内 元件和滑动变阻器的功率相等时,滑动变阻 器的阻值为10Ω;④ 滑动变阻器最大阻值为 20Ω.以上结论正确的有 ( ) (第6题) A. ③④ B. ②③ C. ①② D. ①④ 7. (2023·遂宁)如图甲所示的电路中,电源电 压恒定,R1为定值电阻,滑动变阻器R2的铭 牌上标有“120Ω 0.8A”的字样,电流表的 量程为0~0.6A,电压表的量程为0~15V. 在保证电路安全的前提下,移动滑动变阻器 的滑片,经测量分析,得出R2的电功率P与 其两端电压U 的关系如图乙所示.下列说法 中,正确的是 ( ) (第7题) A. 电源电压为16V B. R1的阻值为25Ω C. 电路总功率的最大变化量为10.8W D. 滑动变阻器允许接入电路的阻值范围是 10~100Ω 8. 如图甲所示的电路中,电源电压保 持不变,R0、R1 均为定值电阻,R2 为滑动变阻器.闭合开关S1,断开开 关S2,当滑动变阻器的滑片在a端时,电压 表V1 的示数为2.4V,电流表的示数为 0.3A.将R2的滑片从a端移动到b端的过 程中,电压表V1和V2的示数与电流表示数 的关系分别如图乙中的图线①和②所示. (第8题) (1) 求R1的阻值. (2) 求R2的最大阻值. (3) 同时闭合S1和S2,当R2的阻值为何值 时,R2的电功率最大? R2 的电功率的最大 值是多少? 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 第十五章　电功和电热 R1= U I1 = 6V0.5A=12Ω ,故B错误;电 路安全工作时,通过R2 的最大电流 I2max=1A,则R2的最大功率P2max= UI2max=6V×1A=6W,当R2 接入 电路的阻值最大时,其功率最小,则 R2的最小功率P2min= U2 R2 = (6V)2 20Ω = 1.8W,所以R2的功率的变化范围是 1.8~6W,故C正确;最大干路电流 Imax=I2max+I1=1A+0.5A= 1.5A,则电路的最大功率Pmax= UImax=6V×1.5A=9W,故D错误. 9. [解析](1) IL额 = PL额 UL额 =3W6V= 0.5A.(2) 三个开关均闭合时,R0与 L并联,R1 被短路, 接在干路中. 因为L恰好正常发光,所以U源 = UL额=6V,I0=I总-IL额=1.5A- 0.5A=1A,R0= U源 I0 =6V1A=6Ω. (3) 闭合S,断开S1 和S2,R0、R1 与 串联,L断路,移动变阻器的滑片 P,R总max=R0+R1max=6Ω+20Ω= 26Ω,P总min = U源2 R总max = (6V)2 26Ω ≈ 1.4W;R总min=R0+R1min=6Ω+ 0Ω=6Ω,P总max= U源2 R总min = (6V)2 6Ω = 6W. 10. [解析](1) IL额= PL额 UL额 =4.8W6V = 0.8A.(2) 据题意,电源电压U= UL额=6V,滑片P 置于最左端,闭合 S1、S2 时,L与R1 并联,滑动变阻器 阻值为0,P总 =PL+P1=PL额 + U2 R1 =4.8W+ (6V)2 10Ω =8.4W ,W总= P总t=8.4W×10s=84J.(3) 滑片P 置于最右端,只闭合S2,移动滑片P, R1、R2 串 联,L 断 路. P2 P总' = I2R2 I2(R2+R1) = R2 R2+R1= 1 1+ R1 R2 ,由 上式可知,当R2 最小时, P2 P总' 最小; 而R2最小时,I最大.Imax=0.5A, R总min= U Imax = 6V0.5A=12Ω ,R2min= R总min-R1=12Ω-10Ω=2Ω,此时 P2=Imax2R2min=(0.5A)2×2Ω= 0.5W. 专题特训（二）　电功率的 图像问题 1. B [解析]图示电路中,R1 与R2 并联, 接在干路中,电源电压U= P总 I ,I1= U R1 = P总 IR1 ,I1∝ 1 I ,故A错 误,B正确;I2=I-I1=I- P总 IR1 ,因 为1 I→0 时,I→∞,I2→∞,故C错 误;因为I2 与 1 I 之间不是一次减函 数的关系,故D错误. 2. C [解析]如题图所示的电路中, R、R0、 并联, 串联在R所在的 支路中,电压表的示数U=U0= I0R0=(I总-I)R0=-R0I+R0I总, U与I是一次函数的关系且U随I的 增大而减小,A、B均错误;电路总功 率P=UI总 =-R0I总I+R0I总2,P 与I也是一次函数的关系且P随I的 增大而减小,C正确,D错误. 3. D [解析]电路中的电流I=IR= UR R = U总-UD R = U总 R - UD R ,I与U总 是一次函数的关系且I随U总 的增大 而增大,A、B均错误;R 消耗的电功 率P= UR2 R = (U总-UD)2 R ,P 与U总 是二次函数的关系,C错误,D正确. 4. 10 5.6 [解析]灯L与滑动变阻 器串联,电流表测量串联电路中的电 流,电压表 V1、V2分别测量灯L和滑 动变阻器两端的电压.因为当电路中 电流最小时,灯L两端的电压最小, 变阻器两端的电压最大,所以由图像 可得,电路中电流最小时灯L两端的 电压是1V、变阻器两端的电压是 9V,因此电源电压是1V+9V= 10V.由图像又可知,当灯L正常工 作时,电路中电流最大,为0.8A,这 时变阻器两端的电压是3V,所以灯L 两端的电压是10V-3V=7V,故其 额定功率P=UI=7V×0.8A= 5.6W. 5. D [解析]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,当滑动变阻 器的阻值为5Ω时,其两端电压为3V; 当滑动变阻器的阻值为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U=3V+ 3V 5Ω×R0 ① ,U=4V+4V10Ω×R0 ② , 由①②解得U=6V,R0=5Ω,故 A 错误;由图乙可知,R的最大阻值应大 于20Ω,故B错误;R 的功率PR= U R0+R 2 R= U 2R (R0-R)2+4R0R = U2 (R0-R)2 R +4R0 ,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;当R 的阻值为 15Ω时,电路消耗的功率P= U 2 R'+R0= (6V)2 15Ω+5Ω=1.8W ,故D正确. 6. A [解析]分析电路可知,虚线框 内元件和滑动变阻器串联,电压表测 滑动变阻器两端的电压,电流表测电 路中的电流,由题图乙可知,滑动变阻 器的电流和电压为一次函数关系,根 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 9 据串联分压规律可知虚线框内元件的 电流和电压也为一次函数关系,而灯 泡的电阻是变化的,不是一个定值,所 以虚线框内是定值电阻,①错误;由于 电压表最大量程大于电源电压,故滑 动变阻器的滑片可以移动到最大阻值 处,由题图乙可知,滑动变阻器两端的 最大电压Umax=8V,通过电路的最小 电流Imin=0.4A,则滑动变阻器的最 大阻值Rmax= Umax Imin = 8V0.4A=20Ω , ④正确;此时定值电阻两端的电压 U定=U电-Umax=12V-8V=4V, 定值电阻的阻值R定= U定 Imin = 4V0.4A= 10Ω,当滑动变阻器两端的电压最小 时,电路中的电流最大,此时定值电阻 两端的电压U定'=U电-Umin=12V- 6V=6V,电路中的最大电流Imax= I定'= U定' R定 = 6V 10Ω=0.6A ,电路的最 大功率 Pmax =U电Imax =12V× 0.6A=7.2W,②错误;由P=I2R 可知,当P定=P滑 时,定值电阻与滑 动变阻器阻值相同,两端的电压相等, 根据串联电路的分压原理可知,滑动 变阻器接入电路的阻值与定值电阻的 阻值相等,为10Ω,③正确. 7. D [解析]由图甲可知,R1、R2 串 联,电压表测量滑动变阻器R2 两端 的电压,电流表测量电路中的电流;由 图乙可知,当R2 两端的电压为8V 时,R2的电功率为4W,由P=UI可 知,此时电路中的电流I1= P1 U1 = 4W 8V=0.5A ,根据串联电路的电压特 点和欧姆定律可知,电源电压U= I1R1+8V=0.5A×R1+8V ①. 当R2两端的电压为10V时,R2的电 功率为4W,由P=UI可知,此时电 路中的电流I2= P2 U2 =4W10V=0.4A , 根据串联电路的电压特点和欧姆定律 可知,电源电压U=I2R1+10V= 0.4A×R1+10V ②.联立①②两 式可解得,电源电压U=18V,R1 的 阻值R1=20Ω,故A、B错误;根据题 意可知,滑动变阻器允许通过的最大 电流为0.8A,电流表的量程为0~ 0.6A,为了保证电路安全,电路中的 最大电流I大=0.6A,则电路中的最 大总功率P大=UI大=18V×0.6A= 10.8W;由I=UR 可知,电路中的最小 总电阻R小=UI大= 18V 0.6A=30Ω ,根据 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小- R1=30Ω-20Ω=10Ω.根据电压表 的量程可知,R2 两端的最大电压为 15V,根据串联电路的电压特点可知, R1两端的最小电压U1小=U-U2大= 18V-15V=3V,电路中的最小电流 I小= U1小 R1 =3V20Ω=0.15A ,电路中的 最小总功率 P小 =UI小 =18V× 0.15A=2.7W,由I=UR 可知,滑动 变阻器接入电路的最大阻值R2大= U2大 I小 = 15V 0.15A=100Ω ,所以,电路总 功率的最大变化量ΔP=P大-P小= 10.8W-2.7W=8.1W,故C错误; 滑动变阻器允许接入电路的阻值范围 是10~100Ω,故D正确. 8. [解析](1) 闭合开关S1,断开开关 S2,当滑动变阻器的滑片在a端时, R2接入电路中的阻值为0,电路为 R0、R1的串联电路,V1测量R1两端 的电压,V2 测量R2、R1 两端的总电 压,此时 V1 与 V2 示数相等,为 2.4V,电流表测量电路中的电流,示 数为0.3A.根据欧姆定律可知R1的 阻值R1= U1 I = 2.4V 0.3A=8Ω. (2) 将 R2的滑片从a端移动到b端的过程 中,滑动变阻器接入电路中的阻值逐 渐增大,根据串联分压特点可知 V2 的示数逐渐增大;总电阻逐渐增大,根 据欧姆定律可知电路中的电流逐渐变 小,且R1两端的电压逐渐变小,故电 压表V1 的示数逐渐变小,据此可知 电压表V1的示数与电流表示数的关 系如图乙中的图线①所示,电压表V2 的示数与电流表示数的关系如图乙中 的图线②所示;滑动变阻器的滑片在 b点时,滑动变阻器接入电路的阻值 最大,从图乙可知,电路中的电流为 0.15A,R1 两端的电压为1.2V,R1 和R2两端的总电压为2.7V,则R2 两端的电压为2.7V-1.2V=1.5V, 根据欧姆定律可知滑动变阻器的最大 阻值 R2'= U2 I' = 1.5V 0.15A=10Ω. (3) 闭合开关S1,断开开关S2,当滑 动变阻器的滑片在a端时,电源电压 U=U1+U0=2.4V+0.3A×R0 ①, 当滑动变阻器的滑片在b端时,电源 电压U=U1'+U2+U0'=2.7V+ 0.15A×R0 ②,联立①②可得电源 电压U=3V;同时闭合S1 和S2,R0 被短路,电路为R1和R2的串联电路, 根据欧姆定律可知电路中的电流I″= U R1+R2 ,根据P=UI=I2R可知R2的 电功率P2=I″2R2= U R1+R2 2 R2= U2R2 (R1-R2)2+4R1R2 ,故当R2=R1= 8Ω时,R2的电功率最大,R2 的电功 率的最大值P2大 = U2R2 4R1R2= U2 4R1= (3V)2 4×8Ω=0.28125W. 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 01