《专题十三 电功率的安全极值范围问题》----2025-2026学年沪粤版物理九年级上学期

沪粤版（2024）九年级上册《专题十三 电功率的安全极值范围问题》2025年同步练习卷【广东专用】 一．选择题（共6小题） 1．如图所示，电源电压恒为12V，R0＝20Ω，滑动变阻器的规格为“20Ω，1A”，电流表的量程为“0～3A”，小灯泡上标有“4V，2W”的字样，灯丝电阻保持不变，为保证电路各元件正常安全使用，则（　　） A．当闭合S，断开S1、S2时，滑动变阻器接入电路的最小值是12Ω B．当闭合S，断开S1、S2时，滑动变阻器的电功率最大值为4.5W C．当S、S1、S2都闭合时，电路消耗的总功率最大值为19.2W D．当S、S1、S2都闭合时，滑动变阻器的阻值取值范围是16Ω～20Ω 2．如图所示，R是磁敏电阻，它的阻值能随周围磁场的增强而减小。闭合开关S，将一块条形磁铁的一端靠近R时（　　） A．通过灯L的电流变小 B．电流表示数变大 C．灯L变亮 D．电压表示数增大 3．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的关系图象如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．电源电压为8V B．R1的阻值为20Ω C．R2的最大阻值为50Ω D．滑动变阻器向右移动的过程，电压表示数变小 4．如图甲，滑动变阻器R2的滑片P从最右端往最左端滑动过程中，电压表与电流表的示数如图乙所示的规律，下列分析正确的是（　　） A．电阻R1的阻值是15Ω B．电源电压是2.5V C．电阻R1消耗的电功率的变化范围是0.05W～1.8W D．滑动变阻器R2的最大电功率是0.36W 5．学校科技展示活动中，小强同学展示了一辆自己组装的玩具车，它具有“原地灯光秀”“调速前进”和“定速后退”三种工作模式。通过控制开关S1、S2和滑动变阻器R1来改变灯L的亮度，实现“原地灯光秀”；通过改变直流电动机的转动方向及转速，实现“调速前进”或“定速后退”，如图所示。已知电源电压不变，标有“0.6A”的灯L电阻，RL＝10Ω且不变，定值电阻R2＝5Ω。当玩具车在“原地灯光秀”模式工作时，电流表A的最大示数为0.4A。下列说法正确的是（　　） A．电源电压为9V B．开关S闭合，S1接2，S2接2时，玩具车处于“原地灯光秀”模式 C．开关S闭合，S1接2，S2接1时，玩具车处于“调速前进”模式 D．玩具车在“定速后退”时，电路消耗的总功率小于2.4W 6．灯泡标有“6V”字样，为探究其工作时的特点，小刚利用图甲所示的电路进行实验，其中电源电压保持不变，滑动变阻器的规格为“30Ω 1A”。闭合开关后，将滑动变阻器的滑片P从a点向右缓慢移动，直到电压表示数达到6V时为止。图乙是用获得的实验数据作出的U﹣I图像，下列判断不正确的是（　　） A．电源电压为7V B．闭合开关，在移动滑片P的过程中，灯泡L的最大电阻为10Ω C．滑动变阻器的滑片P移到b端时，灯泡L正常发光，且灯的额定功率为3.6W D．灯泡L与10Ω的定值电阻R2串联接入电压为9V的电路，10秒内R2消耗电能为25J 二．填空题（共3小题） 7．如图所示，电源电压恒定为6V，R1、R2为定值电阻，R1＝20Ω。当闭合开关S2、S3，开关S1处于 　 　 状态时，R1、R2并联，电流表示数为0.45A；则定值电阻R2的阻值为 　 　 Ω；当开关S2、S3断开，S1闭合时，电路消耗的功率为 　 　 W。 8．某品牌电动车电动机两端的电压恒为48V，工作时通过的电流是5A，电动机的功率为 　 　 W。若该电动机线圈的电阻为1Ω，5min内线圈产生的热量为 　 　 J。 9．图中电源电压为9V并保持不变，定值电阻R为10Ω，滑动变阻器R'标有“30Ω 0.5A”字样，电流表量程为“0～0.6A”，电压表量程为“0～3V”，闭合开关，移动滑片P的过程中，为保证电路元件安全，滑动变阻器R'接入电路的最小阻值为 　 　 Ω。定值电阻R的最大功率为 　 　 W。 三．计算题（共1小题） 10．如图所示，电源电压不变，定值电阻R0＝20Ω，电流表量程为0～3A，小灯泡L标有“8V，4W”字样（不考虑温度对灯丝电阻的影响）。当开关S闭合，S1、S2断开，滑动变阻器的滑片P从b端滑动到某一位置时，滑动变阻器接入电路中的阻值减小了16Ω，电流表示数变化了0.2A，此时小灯泡恰好正常发光。求： （1）小灯泡正常工作1min消耗的电能； （2）电源电压和滑动变阻器的最大阻值； （3）当开关S、S1、S2都闭合时，调节滑片P，在保证电路安全的前提下，滑动变阻器R的最大功率。 沪粤版（2024）九年级上册《专题十三 电功率的安全极值范围问题》2025年同步练习卷【广东专用】 参考答案与试题解析 一．选择题（共6小题） 题号 1 2 3 4 5 6 答案 C B C C D C 一．选择题（共6小题） 1．如图所示，电源电压恒为12V，R0＝20Ω，滑动变阻器的规格为“20Ω，1A”，电流表的量程为“0～3A”，小灯泡上标有“4V，2W”的字样，灯丝电阻保持不变，为保证电路各元件正常安全使用，则（　　） A．当闭合S，断开S1、S2时，滑动变阻器接入电路的最小值是12Ω B．当闭合S，断开S1、S2时，滑动变阻器的电功率最大值为4.5W C．当S、S1、S2都闭合时，电路消耗的总功率最大值为19.2W D．当S、S1、S2都闭合时，滑动变阻器的阻值取值范围是16Ω～20Ω 【答案】C 【解答】解：AB、当S闭合，S1、S2都断开时，小灯泡与滑动变阻器串联接入电路；由电功率公式可知：小灯泡正常发光时电流I额0.5A， 为保证电路安全，该串联电路最大电流Imax＝I额＝0.5A，此时滑动变阻器接入电路阻值最小； 由串联电路电压规律可知：滑动变阻器两端电压UP＝U﹣U额＝12V﹣4V＝8V； 由欧姆定律可知：滑动变阻器接入电路最小阻值Rmin16Ω； 小灯泡的电阻：RL8Ω， 滑动变阻器的功率： P滑＝I2R滑， 若R滑＝RL＝8Ω时，P滑最大，最大值为P滑4.5W， 但此时小灯泡和滑动变阻器平分电源电压，UL′＝6V＞4V，小灯泡会烧坏，所以滑动变阻器的最大功率不是4.5W，故AB错误；C、当S、S1、S2都闭合时，小灯泡被短路，定值电阻R0与滑动变阻器并联接入电路，电流表测量干路电流， 通过定值电阻的电流为I00.6A， 因为电流表量程为0～3A，滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，所以干路中的最大电流I并＝0.6A+1A ＝ 1.6A， 电路消耗的总功率最大值P并＝UI并＝12V×1.6A＝19.2W，故C正确。 D、当S、S1、S2都闭合时，小灯泡被短路，定值电阻R0与滑动变阻器并联接入电路，电流表测量干路电流； 滑动变阻器的规格为“20Ω，1A”，所以通过滑动变阻器的最大电流为1A， 滑动变阻器接入并联电路的最小阻值RP最小12Ω； 滑动变阻器接入电路的阻值越大，电路中的总电流越小，所以滑动变阻器的阻值取值范围是12Ω～20Ω，故D错误。 故选：C。 2．如图所示，R是磁敏电阻，它的阻值能随周围磁场的增强而减小。闭合开关S，将一块条形磁铁的一端靠近R时（　　） A．通过灯L的电流变小 B．电流表示数变大 C．灯L变亮 D．电压表示数增大 【答案】B 【解答】解：由图知，灯泡与R并联，所以各支路两端的电压等于电源电压，整个过程中电压表的示数不变，所以D错误； 电流表在干路上，测量干路中的电流。 由题意知，将一块条形磁铁的一端靠近R时，它的阻值减小，电压不变，由I得，R所在支路的电流变大，灯泡两端的电压及电阻不变，所以电流不变，根据干路电流等于各支路电流之和，所以电流表的示数变大； 灯泡两端的电压及电阻不变，所以电流不变，灯泡的亮度不变； 综上所述，B正确； 故选：B。 3．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的关系图象如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．电源电压为8V B．R1的阻值为20Ω C．R2的最大阻值为50Ω D．滑动变阻器向右移动的过程，电压表示数变小 【答案】C 【解答】解： 由图甲可知，定值电阻R1和滑动变阻器R2串联，电压表测变阻器R2两端的电压，电流表测电路中的电流； AB、根据图象可知，当滑动变阻器消耗的功率为0.8W时，其两端电压为2V， 由P＝UI可得，此时电路中的电流为：I10.4A， 由I和串联电路的电压规律可得，电源电压：U＝I1R1+U2＝0.4A×R1+2V﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①； 当滑动变阻器消耗的功率为0.5W时，其两端电压为5V， 由P＝UI可得，此时电路中的电流为：I20.1A， 由I和串联电路的电压规律可得，电源电压：U＝I2R1+U2′＝0.1A×R1+5V﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②， 因电源电压不变，则：0.4A×R1+2V＝0.1A×R1+5V， 解得R1＝10Ω，则电源电压为：U＝I1R1+U2＝0.4A×10Ω+2V＝6V，故A、B错误； C、根据题意可知变阻器的滑片从最小阻值处移到最大阻值处，由图乙可知变阻器两端的电压最大为5V，根据串联分压的规律可知此时滑动变阻器接入电路的阻值最大，则此时电流最小为I2＝0.1A， 由欧姆定律可得滑动变阻器的最大阻值为：R2大50Ω，故C正确； D、滑动变阻器的滑片向右移动的过程，滑动变阻器接入电路的阻值变大，由串联分压的规律可知变阻器R2两端的电压变大，即电压表示数变大，故D错误。 故选：C。 4．如图甲，滑动变阻器R2的滑片P从最右端往最左端滑动过程中，电压表与电流表的示数如图乙所示的规律，下列分析正确的是（　　） A．电阻R1的阻值是15Ω B．电源电压是2.5V C．电阻R1消耗的电功率的变化范围是0.05W～1.8W D．滑动变阻器R2的最大电功率是0.36W 【答案】C 【解答】解：由电路图可知，电阻R1与滑动变阻器R2串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流。 AB、当滑片位于左端时，变阻器接入电路中的电阻为0，电路中的电流最大， 由图乙可知，电路中的最大电流I最大＝0.6A， 由I可得，电源电压：U＝I最大R1＝0.6A×R1−−−−−−① 当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小， 由图乙可知，R2两端的电压U2＝2.5V，电路中的电流I最小＝0.1A， 因串联电路中总电压等于各部分电路两端电压之和， 所以，电源电压：U＝I最小R1+U2＝0.1A×R1+2.5V−−−−−−② 因电源的电压不变，所以0.6A×R1＝0.1A×R1+2.5V 解得：R1＝5Ω，U＝3V，故AB错误； C、R1的最小功率：P1最小＝I最小2R1＝（0.1A）2×5Ω＝0.05W， R1的最大功率P1最大＝I最大2R1＝（0.6A）2×5Ω＝1.8W， 所以，R1消耗电功率的变化范围是0.05W～1.8W，故C正确； D、滑动变阻器的最大阻值R2大25Ω， 由电阻的串联和欧姆定律可得电路中的电流I， 则R2的电功率：P2＝I2R2R2， 所以，当R2＝R1＝5Ω时R2的电功率最大， 则滑动变阻器R2的最大功率：P2最大0.45W，故D错误。 故选：C。 5．学校科技展示活动中，小强同学展示了一辆自己组装的玩具车，它具有“原地灯光秀”“调速前进”和“定速后退”三种工作模式。通过控制开关S1、S2和滑动变阻器R1来改变灯L的亮度，实现“原地灯光秀”；通过改变直流电动机的转动方向及转速，实现“调速前进”或“定速后退”，如图所示。已知电源电压不变，标有“0.6A”的灯L电阻，RL＝10Ω且不变，定值电阻R2＝5Ω。当玩具车在“原地灯光秀”模式工作时，电流表A的最大示数为0.4A。下列说法正确的是（　　） A．电源电压为9V B．开关S闭合，S1接2，S2接2时，玩具车处于“原地灯光秀”模式 C．开关S闭合，S1接2，S2接1时，玩具车处于“调速前进”模式 D．玩具车在“定速后退”时，电路消耗的总功率小于2.4W 【答案】D 【解答】解：B、根据题意，通过控制开关S1、S2和滑动变阻器R1来改变灯L的亮度，实现“原地灯光秀”，此时直流电动机不连入电路，因此S闭合，S1接1，S2接1时，玩具车处于“原地灯光秀”模式，故B错误； C、根据题意，玩具车前进时需要用滑动变阻器R1来实现“调速”，因此S闭合，S1接1，S2接2时，玩具车处于“调速前进”模式，故C错误； A、当玩具车工作在“原地灯光秀”模式时，电流表A的最大示数为0.4A，电源电压不变，根据I可知，电路中总电阻最小时电流最大，因此此时滑动变阻器R1连入电路的电阻为零，电路为灯L与R2的串联电路，电源电压为： U＝I（RL+R2）＝0.4A×（10Ω+5Ω）＝6V，故A错误； D、玩具车“定速后退”时，电路消耗的总功率为： P； 因为RM不为零，电路为灯L与直流电动机、定值电阻R2的串联电路，因此电路消耗的总功率小于2.4W，故D正确。 故选：D。 6．灯泡标有“6V”字样，为探究其工作时的特点，小刚利用图甲所示的电路进行实验，其中电源电压保持不变，滑动变阻器的规格为“30Ω 1A”。闭合开关后，将滑动变阻器的滑片P从a点向右缓慢移动，直到电压表示数达到6V时为止。图乙是用获得的实验数据作出的U﹣I图像，下列判断不正确的是（　　） A．电源电压为7V B．闭合开关，在移动滑片P的过程中，灯泡L的最大电阻为10Ω C．滑动变阻器的滑片P移到b端时，灯泡L正常发光，且灯的额定功率为3.6W D．灯泡L与10Ω的定值电阻R2串联接入电压为9V的电路，10秒内R2消耗电能为25J 【答案】C 【解答】解：A、由图甲知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测灯泡两端电压，滑片在a端时，变阻器连入阻值最大，电路总电阻最大，电流最小；由图象知，此时灯泡两端电压UL＝1V，电流为0.2A，由可得，变阻器两端电压：Uab＝I Rab＝0.2A×30Ω＝6V，因串联电路两端电压等于各部分电压之和，所以电源电压：U＝UL+Uab＝1V+6V＝7V，故A正确； B、由图像知，当电压为6V时，灯泡电阻最大，即R最大10Ω，故B正确； C、滑动变阻器的滑片P移到b端时，电路为灯泡的基本电路，灯泡两端电压等于电源电压7V，灯泡可能被烧坏，因此灯泡不能正常发光，故C错误； D、由图象知，灯泡两端电压为4V时，通过灯泡的电流为0.5A，灯L与10Ω的定值电阻R2串联，由串联电路特点和欧姆定律可知，此时R2两端电压：U2＝I2R2＝0.5A×10Ω＝5V，总电压：U＝UL+U2＝4V+5V＝9V，符合将两者连入电压为9V电路的条件，则R2每秒消耗电能：W2＝U2I2t＝5V×0.5A×10s＝25J，故D正确。 故选：C。 二．填空题（共3小题） 7．如图所示，电源电压恒定为6V，R1、R2为定值电阻，R1＝20Ω。当闭合开关S2、S3，开关S1处于 　断开　 状态时，R1、R2并联，电流表示数为0.45A；则定值电阻R2的阻值为 　40　 Ω；当开关S2、S3断开，S1闭合时，电路消耗的功率为 　0.6　 W。 【答案】断开；40；0.6。 【解答】解：（1）当闭合开关S2、S3，开关S1处于断开状态时，R1、R2并联；当断开S2、S3，闭合S1时，R1、R2串联； （2）当R1、R2并联时，电流表测干路电流， 则通过R1的电流，I10.3A， 根据并联电路电流特点可知通过R2的电流： I2＝I﹣I1＝0.45A﹣0.3A＝0.15A， 根据I可得：R240Ω； （3）当R1、R2串联时，根据串联电路的电阻特点可知： R＝R1+R2＝20Ω+40Ω＝60Ω， 则电路消耗的功率为： P0.6W。 故答案为：断开；40；0.6。 8．某品牌电动车电动机两端的电压恒为48V，工作时通过的电流是5A，电动机的功率为 　240　 W。若该电动机线圈的电阻为1Ω，5min内线圈产生的热量为 　7500　 J。 【答案】240；7500 【解答】解： 电动机工作时的功率： P＝UI＝48V×5A＝240W； 5min内线圈产生的热量： Q＝I2Rt＝（5A）2×1Ω×5×60s＝7500J。 故答案为：240；7500。 9．图中电源电压为9V并保持不变，定值电阻R为10Ω，滑动变阻器R'标有“30Ω 0.5A”字样，电流表量程为“0～0.6A”，电压表量程为“0～3V”，闭合开关，移动滑片P的过程中，为保证电路元件安全，滑动变阻器R'接入电路的最小阻值为 　20　 Ω。定值电阻R的最大功率为 　0.9　 W。 【答案】20；0.9。 【解答】解： 由电路图可知，R与R′串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流； （1）电压表量程为“0～3V”，所以定值电阻R两端的最高电压为：UR＝3V， 此时滑动变阻器两端的电压为：UR′＝U﹣UR＝9V﹣3V＝6V； 电路中电压表示数最大时，电流最大，此时电路中的最大电流为：I0.3A； 滑动变阻器R'接入电路的最小阻值为R′20Ω； （2）定值电阻R的最大功率：P＝URI＝3V×0.3A＝0.9W。 故答案为：20；0.9。 三．计算题（共1小题） 10．如图所示，电源电压不变，定值电阻R0＝20Ω，电流表量程为0～3A，小灯泡L标有“8V，4W”字样（不考虑温度对灯丝电阻的影响）。当开关S闭合，S1、S2断开，滑动变阻器的滑片P从b端滑动到某一位置时，滑动变阻器接入电路中的阻值减小了16Ω，电流表示数变化了0.2A，此时小灯泡恰好正常发光。求： （1）小灯泡正常工作1min消耗的电能； （2）电源电压和滑动变阻器的最大阻值； （3）当开关S、S1、S2都闭合时，调节滑片P，在保证电路安全的前提下，滑动变阻器R的最大功率。 【答案】（1）小灯泡正常工作一分钟消耗的电能为240J； （2）电源电压是12V；滑动变阻器的最大阻值为24Ω； （3）当开关S、S1、S2都闭合时，调节滑片P，在保证电路安全的前提下，滑动变阻器R的最大功率是28.8W。 【解答】解：（1）小灯泡L标有“8V 4W”字样，小灯泡正常工作一分钟消耗的电能：W＝Pt＝4W×60s＝240J； （2）当开关S闭合，S1、S2断开，滑动变阻器的滑片P在b端时，滑动变阻器接入电路最大阻值，R与L串联接入电路，此时通过电路的电流为I1， 动变阻器的滑片P从b端滑动到某一位置时，滑动变阻器接入电路中的阻值减小了16Ω，电流表示数变化了0.2A，此时小灯泡恰好正常发光，此时通过电路的电流为I2，则I2＝IL0.5A，I1＝I2﹣ΔI＝0.5A﹣0.2A＝0.3A， 灯泡的电阻：RL16Ω， 串联电路总电阻等于各分电阻之和，由欧姆定律可得电源电压：U＝I1（RH+RL）＝0.3A×（RH+16Ω）﹣﹣﹣﹣﹣﹣①， U＝I2（RH′+RL）＝0.5A×（RH﹣16Ω+16Ω）﹣﹣﹣﹣﹣﹣②， ①②两式联立，解得：RH＝24Ω，U＝12V； （3）当开关S、S1、S2都闭合时，滑动变阻器和定值电阻并联接入电路，灯泡被短路，并联电路各支路两端电压相等， 通过定值电阻的电流：I00.6A， 并联电路干路电流等于各支路电流之和，电流表测干路电流，电流表量程为0﹣3A，当电流表示数达到最大时，通过滑动变阻器的电流最大，则通过滑动变阻器的最大电流：I′＝I﹣I0＝3A﹣0.6A＝2.4A， 滑动变阻器的最大功率为：P＝UI′＝12V×2.4A＝28.8W。 第1页（共1页） 学科网（北京）股份有限公司 $$