第十七章　电流做功与电功率 专题十一　电功率的动态分析与计算 2025-2026学年物理沪科版九年级全一册

第十七章　电流做功与电功率 专题十一　电功率的动态分析与计算 开关通断引起的动态电路计算 1. 右图是某家用电热煮茶器的简化电路图。电热煮茶器 有加热和保温两个挡位。R1和R2均为电热丝，S为单刀 双掷开关。R1的阻值是88 Ω，R2的阻值是352 Ω，电源 电压是220 V。求： （1）加热状态时，电路中的电流。 解：（1）开关S接“1”时，处于加热状 态，由欧姆定律，I1＝＝＝2.5 A。 （2）加热状态时，通电5 min电流做的功。 解：（2）W＝UI1t＝220 V×2.5 A×5×60 s＝1.65×105 J。 （3）保温状态时，电路消耗的总功率。 解：（3）开关S接“2”时，处于保温状态， R总＝R1＋R2＝88 Ω＋352 Ω＝440 Ω，电路消 耗的总电功率P总＝＝＝110 W。 2. 如图甲所示是某电烤箱的内部简化电路，电烤箱有低 温和高温两个挡位，S1为自动控制开关，R1和R2均为电 热丝，图乙是15 min内电烤箱正常工作时电流随时间变 化的图像。求： （1）低温挡工作时的功率。 解：（1）闭合开关S时，处于低温挡。由P＝UI可知， 电压不变，低温挡时，通过电路电流较小；由图乙知， I1＝6 A，故P低＝UI1＝220 V×6 A＝1 320 W。 （2）电热丝R2的阻值。 解：（2）由图乙知，低温挡时，通过R1的电流为6 A，高温挡时的总电流是10 A，高温挡两个电阻并联，通过R2的电流I2＝I总－I1＝10 A－6 A＝4 A，故R2＝＝＝55 Ω。 （3）15 min内R1消耗的电能。 解：（3）W1＝UI1t＝220 V×6 A×15×60 s＝ 1.188×106 J＝0.33 kW·h。 滑动变阻器引起的动态电路计算 3. 如图所示，电源电压保持不变，小灯泡规格是“3 V　 1.5 W”，R1＝10 Ω，滑动变阻器R2上标有“20 Ω　 1 A”的字样，电压表选用3 V量程。断开S2， 闭合S和S1，当滑片P移到滑动变阻器中点 时，小灯泡正常发光。求： （1）小灯泡正常发光时的电流。 解：（1）根据P＝UI得，I＝＝＝0.5 A。 （2）电源电压。 解：（2）由题意知，断开S2，闭合S和S1时，小灯泡正常发光，U滑＝I×R滑大＝0.5 A××20 Ω＝5 V，电源电压U＝UL＋U滑＝3 V＋5 V＝8 V。 （3）断开S1，闭合S和S2，在保证电路元件安全前提 下，电路消耗的最大功率。 解：（3）断开S1，闭合S和S2，当电压表示 数为3 V时，有最大电流I大＝＝＝0.3 A，故P大＝UI大＝8 V×0.3 A＝2.4 W。 4. 在如图所示电路中，电源电压恒为6 V，滑动变阻器 R2标有“20 Ω　3 A”的字样。闭合开关S，电流表示数 为0.3 A。求： （1）R1的阻值。 解：（1）由图可知，U＝U1＝U2＝6 V， 故R1＝＝＝20 Ω。 （2）R2允许接入电路的最小阻值。 解：（2）由题意知，滑动变阻器R2允许通过的最大电流I2＝3 A，故R2允许接入电路的最小阻值 R2＝＝＝2 Ω。 （3）整个电路允许消耗的最大功率与最小功率之比。 解：（3）电路最大总电流I大＝I1＋I2＝0.3 A＋3 A＝3.3 A；当滑动变阻器接入电路的电阻最大时，I2'＝＝＝0.3 A，电路最小总电流I小＝I1＋I2'＝0.3 A＋0.3 A＝ 0.6 A；由P＝UI得，当电压相同时，电功率之比等于电流之比，P大∶P小＝I大∶I小＝3.3 A∶0.6 A＝11∶2。 敏感电阻引起的动态电路计算 5. 2022年5月，天舟四号货运飞船与空间站核心舱顺 利对接。小宇通过查阅资料了解到，飞船在发射前需 要检验飞船舱体的气密性。他设计了如图甲所示的检 测电路，电源电压保持不变，R0为100 Ω的定值电 阻，R为压力传感器，其阻值随环境气压的变化规律 如图乙所示，将R置于舱体中， 舱体置于真空室中，当舱体不 漏气时，电压表示数为200 V， 舱体内气压为1.0×105 Pa。求： 解：（1）I0＝＝＝2 A。 （2）当舱体不漏气时，工作 10 min，电路消耗的总电能。 解：（2）由图乙可知，舱体内气压为1.0×105 Pa时， R＝10 Ω，R总＝R＋R0＝10 Ω＋100 Ω＝110 Ω，电路中的 电流I＝I0＝2 A；由欧姆定律可知，电源电压U＝IR总＝2 A×110 Ω＝220 V，则工作10 min，电路消耗的总电能 W＝UIt＝220 V×2 A×10×60 s＝2.64×105 J。 （1）当舱体不漏气时，通过R0的电流。 （3）若电压表示数为176 V时，此时舱内的气压值。 解：（3）I'＝I0'＝＝＝1.76 A，由欧姆定律可知，R总'＝＝＝125 Ω，则R'＝R总'－R0＝125 Ω－100 Ω＝25 Ω，由图乙可知，此时舱内的气压值为0.6×105 Pa， 即6×104 Pa。 $