第18章 专题二 动态电路中电功率的计算（作业课件）-原创新课堂2023-2024学年九年级物理下册（人教版）河南

物理 九年级下册 人教版 原创新课堂 专题二　动态电路中电功率的计算 第十八章　电功率 2 6.6×104 66 0.2 0.1 D AC 6 15 3.6 6 40 54 电流表 D 类型一　开关通断引起的动态电路 1．某型号电饭锅有高温挡和低温挡两个挡位，其原理如图所示，则当开关置于______(选填“1”或“2”)位置时为高温挡。已知高温挡额定功率是1100 W。则电饭锅以高温挡正常工作1 min消耗的电能为______________J。若已知低温挡额定功率是440 W，电阻R＝________Ω。 2．(2023·绥化月考)图甲是灯L和电阻R的电流随电压变化的图象，将它们按图乙所示接入电路中，只闭合开关S，小灯泡的实际功率为0.8 W；再闭合开关S1，电流表的示数变化了________A。若将R与标有“50 Ω　0.5 A”的滑动变阻器串联后接到该电源(电源电压恒定)上，则滑动变阻器消耗的最大电功率是________W。 如图所示的电路中，电源电压保持不变，灯L标有“12 V　12 W”的字样，R2＝12 Ω。当S1、S2都闭合时，电流表示数为1.2 A，这时灯L正常发光(忽略温度对灯丝电阻的影响)，求： (1)电源电压。 (2)电阻R1的阻值。 (3)若将开关S1、S2都断开。此时灯L实际消耗的功率是多少？ 解：(1)当S1、S2都闭合时，L与R1并联，电流表测干路电流，因并联电路中各支路两端的电压相等，且灯泡正常发光，所以，电源的电压U＝UL＝12 V　 (2)当S1、S2都闭合时，由P＝UI可得，通过灯泡的电流IL＝ eq \f(PL,UL) ＝ eq \f(12 W,12 V) ＝1 A，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，通过R1的电流I1＝I－IL＝1.2 A－1 A＝0.2 A，由I＝ eq \f(U,R) 可得，R1的阻值R1＝ eq \f(U,I1) ＝ eq \f(12 V,0.2 A) ＝60 Ω　(3)灯泡的电阻RL＝ eq \f(UL,IL) ＝ eq \f(12 V,1 A) ＝12 Ω，将开关S1、S2都断开时，L与R2串联，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电路中的电流I′＝ eq \f(U,RL＋R2) ＝ eq \f(12 V,12 Ω＋12 Ω) ＝0.5 A，则灯L实际消耗的功率PL′＝(I′)2RL＝(0.5 A)2×12 Ω＝3 W 4．(2023·安阳模拟)如图所示电路，电源电压恒为9 V，R1为阻值9 Ω的定值电阻，滑动变阻器R2的规格为“50 Ω　1 A”，小灯泡上标有“6 V　3 W”字样(忽略灯丝电阻变化)。求： (1)小灯泡正常发光时的电阻。 (2)当S1闭合，S2断开时，通电5 min R1消耗的电能。 (3)当S2闭合，S1断开时，从左向右调节滑动变阻器滑片，在电路安全的情况下，滑动变阻器的阻值调节范围。 解：(1)由P＝ eq \f(U2,R) 可知，小灯泡正常发光时的电阻RL＝ eq \f(U额2,P额) ＝ eq \f(（6 V）2,3 W) ＝12 Ω　(2)当S1闭合，S2断开时，电路为只有R1的简单电路，通电5 min R1消耗的电能W＝UIt＝ eq \f(U2,R1) t＝ eq \f(（9 V）2,9 Ω) ×5×60 s＝2700 J　 (3)当S2闭合，S1断开时，灯泡和滑动变阻器串联接入电路，电流表测通过电路的电流，根据串联电路电流特点可知灯泡正常发光时通过电路的电流最大，此时滑动变阻器接入电路的电阻最小，由P＝UI知，灯泡正常发光的电流IL＝ eq \f(PL,UL) ＝ eq \f(3 W,6 V) ＝0.5 A，小于滑动变阻器允许的最大电流1 A，滑动变阻器的电压U′＝U－UL＝9 V－6 V＝3 V；滑动变阻器的最小电阻Rmin＝ eq \f(U′,IL) ＝ eq \f(3 V,0.5 A) ＝6 Ω，当滑动变阻器接入电路电阻越大时，电流越小，电路安全，故滑动变阻器的阻值调节范围为6～50 Ω 类型二　滑动变阻器引起的动态电路 5．如图所示，电源电压恒为5 V，电压表的量程为0～3 V，电流表的量程为0～0.6 A，滑动变阻器的规格为“20 Ω　1 A”，电灯泡标有“3 V　1.8 W”字样，闭合开关，在电路安全的情况下(不考虑灯丝电阻的变化)，则下列说法中正确的是( ) A.滑动变阻器的电阻允许调节的范围是0～20 Ω B．电流表示数的变化范围是0.1 A～0.6 A C．电压表示数的变化范围是1.5 V～3 V D．灯泡的最小功率是0.2 W 6．(2022·河南模拟)(双选)如图甲所示的电路中，电源电压为8 V恒定不变，R0为定值电阻，R为滑动变阻器，闭合开关S后，在滑片P滑动过程中，电压表与电流表示数的变化关系如图乙所示，根据图象信息可知，下列判断正确的是( ) A．R0的阻值为20 Ω B．R0的最小功率为0.4 W C．电路的最大总功率为3.2 W D．滑动变阻器最大阻值是120 Ω (2022·三门峡二模)如图所示，电阻R0＝10 Ω，滑动变阻器R的最大阻值为20 Ω，灯泡的规格为“3 V　0.6 W”(不考虑灯泡电阻的变化)。只闭合开关S、S1，调节滑动变阻器的滑片到最右端，电流表示数为0.2 A，则电源电压为______V；只闭合开关S、S2，当灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路中的电阻值为________Ω；在不损坏电路元件的前提下，此电路中的最大电功率为________W。 8．如图甲所示电路，将滑动变阻器R2的滑片从最右端移到最左端，电流表示数与电压表示数的关系如图乙所示，则电源电压为______V，滑动变阻器R2的最大阻值为________Ω，若将滑片移至中点后通电1 min，电路消耗的电能为________J。 9．(2022·濮阳模拟)小刚观察了市场上的“测重仪”后，画出了如图所示的原理图：A为托盘，P为金属滑片且固定在托盘下的轻质弹簧上，并能随轻质弹簧一起上下滑动，当托盘中不放物体时，P位于R的最上端。已知R0＝5 Ω，R的最大阻值为25 Ω，电源电压恒为3 V。问： (1)图中的质量表应该用__________(选填“电流表”或“电压表”)改装。 (2)当开关S闭合，不称量物体时，通电5 min电阻R消耗的电能是多少？ (3)当称量物体质量达到最大值时，R0消耗的功率是多少？ 解：(2)当开关S闭合，不称量物体时，R0与R的最大阻值串联，R总＝R＋R0＝25 Ω＋5 Ω＝30 Ω，此时电路中的电流I＝ eq \f(U,R总) ＝ eq \f(3 V,30 Ω) ＝0.1 A，则R消耗的电能W＝I2Rt＝(0.1 A)2×25 Ω×300 s＝75 J (3)当称量物体质量达到最大时，只有R0接入电路，则R0消耗的电功率P＝ eq \f(U2,R0) ＝ eq \f(（3 V）2,5 Ω) ＝1.8 W 10．(2023·郑州期末)如图甲所示电路中，电源两端电压U保持不变，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器。闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P从一端移动到另一端，电压表V1和电压表V2的示数与电流表A的示数关系图线如图乙的Ⅰ和Ⅱ所示。求： (1)电阻R1的阻值。 (2)电源电压U。 (3)R2接入电路中的阻值多大时，R1与R2消耗的电功率相等，这个功率值多大。 解：(1)闭合开关，两电阻串联接入电路，电压表V1测定值电阻两端的电压，电压表V2测滑动变阻器两端的电压。由于R2的变化，电流表A和电压表V1、V2示数发生变化。其中V2随电流增大示数变小，V1随电流增大示数变大，对照图乙可知：图乙中图象Ⅰ是定值电阻R1的U­I图象，Ⅱ是滑动变阻器R2的U­I图象。由图象Ⅰ可知通过电路的电流为0.3 A时，定值电阻两端的电压为3 V，根据欧姆定律可得定值电阻的阻值R1＝ eq \f(U1,I1) ＝ eq \f(3 V,0.3 A) ＝10 Ω (2)由图乙可知通过电路的电流为0.3 A时，滑动变阻器两端的电压为9 V，则电源电压U＝U1＋U2＝3 V＋9 V＝12 V　(3)由图乙可知通过电路的电流为0.6 A时，两电阻两端的电压均为6 V，根据P＝UI可知此时R1与R2消耗的电功率相等，这个功率P＝U′2I2＝6 V×0.6 A＝3.6 W，根据欧姆定律可得此时R2接入电路的阻值R2＝ eq \f(U′2,I2) ＝ eq \f(6 V,0.6 A) ＝10 Ω 类型三　敏感电阻引起的动态电路 11．(重点题)酒驾易造成交通事故，利用酒精测试仪可以检测司机是否酒驾，其电路原理如图甲所示，R1为气敏传感器，它的电阻值与它接触到的酒精气体浓度的关系如图乙所示，R2为定值电阻，阻值为60 Ω，电源电压恒为12 V。若酒精气体浓度≥0.2 mg/mL时，则判定被检者为酒驾。以下说法正确的是( ) A．被检者的酒精气体浓度越高，电流表示数越小 B．电流表的示数为0.12 A时，判定被检者为酒驾 C．电压表示数为3 V时，R2消耗的电功率是0.45 W D．被检者酒精气体浓度为0.2 mg/mL时，电压表的示数是4 V 12．(2023·衡阳三模)空气污染指数(API)是一种反映和评价空气质量的方法，便于直观表征空气质量和空气污染的程度。某兴趣小组为了检测空气污染指数，设计了如图甲所示的检测电路。R为气敏电阻，其空气污染指数与电阻的倒数的关系如图乙所示，已知电源电压为6 V不变，R0＝5 Ω，求： (1)当电压表示数为2 V时，通过R0的电流。 (2)在(1)的条件下的空气污染指数。 (3)若某时刻空气污染指数为100，R消耗的电功率为多少？ 解：由电路图可知，R0与R串联，电压表测R0两端的电压。 当电压表示数U0＝2 V时，通过电阻R0的电流I0＝ eq \f(U0,R0) ＝ eq \f(2 V,5 Ω) ＝0.4 A　 串联电路中，各处的电流相等，电路电流I＝I0＝0.4 A，此时电路总电阻R串＝ eq \f(U,I) ＝ eq \f(6 V,0.4 A) ＝15 Ω；根据串联电路电阻的规律知气敏电阻的阻值R＝R串－R0＝15 Ω－5 Ω＝10 Ω，则 eq \f(1,R) ＝ eq \f(1,10 Ω) ＝0.1 Ω－1，由图乙可知，此时空气污染指数为25　 (3)当空气污染指数为100时， eq \f(1,R′) ＝0.4 Ω－1，解得R′＝2.5 Ω，根据串联电路的总电阻等于各分电阻之和可知R总′＝R′＋R0＝2.5 Ω＋5 Ω＝7.5 Ω，此时电路中的电流I′＝IR＝ eq \f(U,R总′) ＝ eq \f(6 V,7.5 Ω) ＝0.8 A，气敏电阻R的功率PR＝IR2R＝(0.8 A)2×2.5 Ω＝1.6 W $$