第18章 专题四 电功率相关极值范围类计算(难点)（作业课件）-100分闯关2023-2024学年九年级物理下册（人教版）河南

专题四　电功率相关极值范围类计算(难点) 物理 九年级下册 人教版 100分闯关 2 C 3 ACD 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1．如图甲所示，电源电压恒为18 V，灯泡L上标有“6 V　3 W”字样，电流表量程为0～0.6 A，电压表量程为0～15 V，滑动变阻器R的最大阻值为200 Ω，当只闭合S和S1，移动滑动变阻器的滑片P时，它两端的电压与其接入电路的电阻关系如图乙所示。当滑动变阻器接入电路的阻值由R1增大到4R1时，定值电阻R0的电功率变化了7.2 W(忽略灯泡电阻随温度的变化)。下列描述错误的是( ) 只闭合S和S2，在保证电路安 全的情况下，灯泡最小的功率为0.75 W B．定值电阻R0的阻值为15 Ω C．只闭合S和S2，滑动变阻器允许调节的范围是18～60 Ω D．只闭合S和S1，在保证电路安全的情况下，当电阻R0消耗电功率最小时，滑动变阻器R消耗的电功率为3 W 2．(多选)如图所示的电路中，电源电压恒定，R1＝8 Ω，滑动变阻器R2标有“20 Ω　0.5 A”的字样，电流表的量程为0～0.6 A，电压表的量程为0～3 V，断开开关S2，闭合开关S、S1，电流表示数为0.5 A，电压表示数为2 V，灯泡L正常发光。下列说法正确的是( ) A.电源电压为6 V B．断开开关S1，闭合开关S、S2，且电路安全时， R2接入电路的阻值范围是4～20 Ω C．灯泡L的额定功率为1 W D．断开开关S1，闭合开关S、S2，且电路安全时，滑动变阻器的最大功率为1.125 W 3．(2023·荆州)如图所示电路，电源电压保持不变，定值电阻R0的阻值为10 Ω，小灯泡L标有“6 V　3.6 W”(电阻不随温度而变化)，滑动变阻器R标有“30 Ω　1 A”，电流表的量程为0～3 A。当S闭合，S1、S2断开，滑片P移到距R最右端 eq \f(1,3) 处时，小灯泡正常发光。求： (1)小灯泡的电阻RL。 (2)通电10 s电路消耗的电能。 (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。 解：(1)小灯泡正常发光时的电阻RL＝ eq \f(UL2,P) ＝ eq \f(（6 V）2,3.6 W) ＝10 Ω 当S闭合，S1、S2断开，R和L串联，滑片P处于R的 eq \f(1,3) 处，R＝ eq \f(1,3) ×30 Ω＝10 Ω；滑动变阻器的阻值与小灯泡的电阻相同，根据串联分压的特点，UL＝UR＝6 V，则电源电压U＝6 V＋6 V＝12 V，串联电路的电流I＝ eq \f(UL,RL) ＝ eq \f(6 V,10 Ω) ＝0.6 A，则通电10 s电路消耗的电能W＝UIt＝12 V×0.6 A×10 s＝72 J　 (3)要保证电路安全，分析电路可得，当闭合开关S、S1和S2时，R与R0并联，通过滑动变阻器的电流为1 A时，干路电流最大，此时通过R0的电流I0＝ eq \f(U,R0) ＝ eq \f(12 V,10 Ω) ＝1.2 A，干路的最大电流Imax＝1 A＋1.2 A＝2.2 A，电路消耗的最大功率Pmax＝UImax＝12 V×2.2 A＝26.4 W；当S闭合，S1、S2都断开，当灯泡与滑动变阻器的最大阻值串联时，电路电流最小，所以电路最小电流Imin＝ eq \f(U,R总) ＝ eq \f(12 V,10 Ω＋30 Ω) ＝0.3 A，电路消耗的最小功率Pmin＝UImin＝12 V×0.3 A＝3.6 W；则电路消耗总功率的最小值与最大值之比Pmin∶Pmax＝3.6 W∶26.4 W＝3∶22 4．如图所示的电路中，电源电压恒定不变，电压表的量程为0～15 V，电流表的量程为0～0.6 A，灯L上标有“6 V　3 W”字样(不考虑灯丝电阻随温度的变化)，定值电阻R2＝30 Ω。当只闭合开关S1、S2，调节滑片P至距B端 eq \f(2,5) 处时，灯L正常工作；当只闭合开关S1、S3，调节滑片P至中点处时，电流表示数为0.3 A，求： (1)灯泡的电阻。 (2)电源电压。 (3)在保证电路各元件安全的情况下， 只闭合开关S1、S2时，灯L消耗的电功率范围。 解：(1)灯泡的电阻RL＝ eq \f(UL2,PL) ＝ eq \f(（6 V）2,3 W) ＝12 Ω 当只闭合开关S1、S2，调节滑片P至距B端 eq \f(2,5) 处时， eq \f(2,5) R1与L串联，因串联电路中各处的电流相等，由P＝UI可得，电路中的电流I1＝IL＝ eq \f(PL,UL) ＝ eq \f(3 W,6 V) ＝0.5 A，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，由I＝ eq \f(U,R) 可得，电源的电压U＝I1(RL＋ eq \f(2,5) R1)＝0.5 A×(12 Ω＋ eq \f(2,5) R1)①，当只闭合开关S1、S3，调节滑片P至中点处时，R2与 eq \f(1,2) R1串联，则电源的电压U＝I2×(R2＋ eq \f(1,2) R1)＝0.3 A×(30 Ω＋ eq \f(1,2) R1)②，由①②可得：U＝18 V，R1＝60 Ω　 (3)只闭合开关S1、S2时，R1与L串联，灯泡可以正常发光，其最大功率为3 W，当电压表的示数U1＝15 V时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，灯泡的功率最小，此时灯泡两端的电压UL′＝U－U1＝18 V－15 V＝3 V，灯L消耗的最小电功率PL′＝ eq \f(（UL′）2,RL) ＝ eq \f(（3 V）2,12 Ω) ＝0.75 W，灯L消耗的电功率范围为0.75～3 W 5．如图甲所示的电路，电源电压保持不变，小灯泡L标有“3 V　0.75 W”字样，滑动变阻器R1的最大电阻值为20 Ω，定值电阻R2＝20 Ω，电流表的量程为0～0.6 A，电压表的量程为0～3 V。求： (1)小灯泡正常发光时的电阻是多少？ (2)只闭合开关S和S2，将变阻器R1的滑片P移到中点时，电流表示数为0.15 A，则电源电压是多少？ (3)只闭合开关S、S1和S3，移动变阻器的滑片P，小灯泡L的I­U关系如图乙所示，在保证各电路元件安全的情况下，滑动变阻器R1允许接入电路的阻值变化范围是多少？ 解：(1)小灯泡正常发光时的电阻RL＝ eq \f(UL2,PL) ＝ eq \f(（3 V）2,0.75 W) ＝12 Ω　 (2)只闭合开关S和S2，将变阻器R1的滑片P移到中点时， eq \f(1,2) R1与R2串联，电流表测电路中的电流，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，由I＝ eq \f(U,R) 可得，电源的电压U＝I( eq \f(1,2) R1＋R2)＝0.15 A×( eq \f(1,2) ×20 Ω＋20 Ω)＝4.5 V　 (3)只闭合开关S、S1和S3时，R1与L串联，电压表测L两端的电压，电流表测电路中的电流，当电压表的示数为3 V时，灯泡正常发光，此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小，因串联电路中总电压等于各分电压之和，此时滑动变阻器两端的电压U1＝U－UL＝4.5 V－3 V＝1.5 V，因串联电路中各处的电流相等，由图象可知，此时电路中的电流I1＝IL＝0.25 A，所以滑动变阻器接入电路中的最小阻值R1小＝ eq \f(U1,I1) ＝ eq \f(1.5 V,0.25 A) ＝6 Ω；做实验时，要求闭合开关前应将滑动变阻器的滑片移到最大阻值处，此时各元件都能安全工作，即滑动变阻器接入电路中的最大阻值为20 Ω，所以滑动变阻器R1允许接入电路的阻值变化范围是6～20 Ω $$