专题训练十　与电功率有关的极值和范围问题 课件 2025-2026学年物理教科版九年级上册

第6章　电功率 十 专题训练 与电功率有关的极值 和范围问题 1 2 1.(2024绥化中考)如图所示,电路中电源电压可调,定值电阻R0=20 Ω,L1和L2为额定功率不同、额定电流均为0.4 A的小灯泡(忽略温度对灯丝电阻的影响),滑动变阻器R的铭牌上标有“40 Ω　1 A”字样,电流表测量范围为0~0.6 A。 3 (1)只闭合开关S0,电源电压U=15 V时,电流表的示数为0.3 A,求此时滑动变阻器接入电路的阻值。 解:(1)只闭合S0时,滑动变阻器R与R0串联,总电阻为 R总===50 Ω, 则此时滑动变阻器接入电路的阻值为 R=R总-R0=50 Ω-20 Ω=30 Ω。 4 (2)保持(1)中开关状态和电源电压不变,在电路安全的情况下,调节滑动变阻器,求定值电阻R0的功率变化范围。 (2)只闭合S0时,R与R0串联,当滑动变阻器阻值调到最 大时,电路中电流最小为I小===0.25 A, 则定值电阻R0的最小功率为 P0小=R0=(0.25 A)2×20 Ω=1.25 W; 电流表测量范围为0~0.6 A,分析可知该电路最大电流I大=0.6 A,则定值电阻R0 的最大功率为P0大=R0=(0.6 A)2×20 Ω=7.2 W, 所以R0的功率变化范围为1.25~7.2 W。 5 (3)调节电源电压为U1,只闭合开关S1,调节滑动变阻器,灯L1的功率为1.6 W时正常发光,最小功率为0.4 W;再调节电源电压为U2,只闭合开关S2,调节滑动变阻器,灯L2的最大功率为1.6 W,最小功率为0.4 W。(调节滑动变阻器时电路安全)求U1、U2。 6 (3)只闭合S1时,R与L1串联,L1的额定功率为1.6 W,额 定电流为0.4 A;L1功率为0.4 W时,滑动变阻器接入 阻值最大为40 Ω。L1的电阻为R1===10 Ω, 则电路中最小电流为I1小===0.2 A, 则此时电源电压U1为U1=I1小(R1+R大)=0.2 A×(10 Ω+40 Ω)=10 V; 7 只闭合S2时,R与L2串联,因L1和L2为额定功率不同、额定电流均为0.4 A的小灯泡,因此两个灯泡的电阻不同。当L2的功率为1.6 W时,L2不能正常工作,则此时通过的电流应小于0.4 A。要使L2的功率最大,则滑 动变阻器阻值为0,根据P=,电源电压U2== ①, L2的功率为0.4 W时,滑动变阻器接入阻值最大为40 Ω, 电源电压U2=I2小(R2+R大)=(R2+R大)=(R2+40 Ω)②, 由①②式,解得:U2=8 V。 8 2.(2024河北中考)如图所示,电源电压不变,R1、R2均为定值电阻,R1=20 Ω, R2=10 Ω,R为滑动变阻器,电压表V1的测量范围为0~15 V,V2的测量范围为0~3 V。闭合开关,滑动变阻器R的滑片置于某一位置A时,电压表V1的示数为14 V,V2的示数为2 V。在保证电路安全的情况下移动R的滑片,两电表均能达到满偏。 9 (1)求滑片置于A时,电路中的电流。 解:(1)滑片置于A时,R、R1和R2串联,V2测量R2两端的电压,根据串联电路规律可知,电路中的电流等于通过R2的电流,为I2===0.2 A。 10 (2)求电源电压。 (2)R1两端的电压为U1=I2R1=0.2 A×20 Ω=4 V, V1测量R和R2两端的总电压,则电源电压为U=U1+=4 V+14 V=18 V。 11 (3)用最大阻值为50 Ω的滑动变阻器R0替换电阻R1,不改变其他元件的连接。闭合开关,使电路总功率保持最大,在保证电路安全的情况下,调节R和R0接入电路的阻值,其中R仅可以在替换前的范围内变化,求R0接入电路的阻值范围。 12 (3)根据I=可知,当R阻值越小时,电路中电流越大,R2两端电压越大,V2的测量范围为0~3 V,则R2两端的最大电压为3 V,电路中的最大电流为I3= ==0.3 A, R1两端的电压为U4=I3R1=0.3 A×20 Ω=6 V, 则R两端的电压为 U5=U-U3-U4=18 V-3 V-6 V=9 V, 则替换前R最小阻值为R3===30 Ω, 13 当R阻值最大时,R和R2两端电压最大,为15 V,则此时R1两端电压为 U6=U-U7=18 V-15 V=3 V, 电路中的电流为I4===0.15 A, 则R2两端的电压为U8=I4R2=0.15 A×10 Ω=1.5 V, 则此时R两端电压为U9=U7-U8=15 V-1.5 V=13.5 V, R的最大阻值为R4===90 Ω, 14 即R的范围为30~90 Ω。闭合开关,使电路总功率保持最大,根据P=UI可知,当电流恒为最大值时,电路的总功率保持最大,由上述可知,电流最大时为Imax=I3=0.3 A, 电路中的总电阻为R总===60 Ω, 此时R在阻值最小值时,为30 Ω,则R0的最大阻值为 R0max=R总-R3-R2=60 Ω-30 Ω-10 Ω=20 Ω; 15 当R阻值最大时,R0两端的阻值最小,R和R2两端电压最大为15 V,则R0两端的电压为=U-U7=18 V-15 V=3 V, 则R0的最小阻值为R0min===10 Ω。 综上所述,R0的阻值范围为10~20 Ω。 $$