专项10 电功率极值、范围计算(重难点训练)物理新教材沪科版九年级全一册
2025-11-19
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资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 初中物理沪科版九年级全一册 |
| 年级 | 九年级 |
| 章节 | 本章总结 |
| 类型 | 题集-专项训练 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 2.65 MB |
| 发布时间 | 2025-11-19 |
| 更新时间 | 2026-01-09 |
| 作者 | 追梦者试卷达人✰ |
| 品牌系列 | 上好课·上好课 |
| 审核时间 | 2025-10-09 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/54261929.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
专项10 电功率极值、范围计算
一.电功率极值计算(共13小题)
二.电功率范围计算(共12小题)
一.电功率极值计算(共13小题)
1.(24-25八年级下·山东滨州·期末)如图甲所示,电源电压保持不变,R1为定值电阻,滑动变阻器R2最大阻值为20Ω。电压表量程为0~3V,电流表量程为0-0.6A。在保证电路各元件安全的前提下,电压表示数随滑动变阻器阻值变化的关系图像如图乙所示。下列说法中不正确的是( )
A.电源电压为6V B.定值电阻R1阻值为10Ω
C.电路的最小功率为1.2W D.电流表示数变化范围为0.2~0.6A
2.(2025·重庆·三模)如图甲所示,电源电压保持不变,为定值电阻。闭合开关,保证电路安全,将滑动变阻器的滑片在最大限度范围内调节,电压表与电流表示数变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.电源电压
B.滑动变阻器的最大阻值为
C.图线对应的是电压表示数变化
D.滑片在移动的过程中,消耗的最大功率为
3.(2025·山东临沂·二模)图甲所示电路的电源电压不变,电流表的量程为,电压表的量程为,滑动变阻器的规格为“”。闭合开关S后,调节滑动变阻器的滑片,测得多组数据后,绘制出电流表示数随滑动变阻器接入电路阻值的变化关系图像,如图乙所示。在保证电路安全的情况下( )
A.电源电压为
B.定值电阻的阻值为
C.电路的最大总功率为
D.滑动变阻器的最大功率为
4.(24-25九年级上·山东泰安·期末)某科学小组自制了一个标有“30Ω 1A”的电阻箱,利用该电阻箱连接了如图甲所示电路,电源电压12V保持不变,电流表量程为0~0.6A,两电压表量程均为0~15V,在保证电路安全的前提下,改变电阻箱的阻值,并根据记录的某电压表示数,绘制了如图乙所示的图像,下列说法中( )
①图乙是电压表示数与阻值的关系图像 ②的阻值为15Ω
③阻值的调节范围是5~30Ω ④电路的最小总功率是3.2W
A.只有①③正确 B.只有①②正确 C.只有①②③正确 D.①②③④都正确
5.(24-25九年级上·重庆·阶段练习)如图甲所示电路,电源电压不变,电压表量程是0~3V,电流表量程是0~0.6A。只闭合S、S1,在滑动变阻器的滑片从最右端向左滑至a点的过程中,灯泡和的图像分别如图乙所示,滑片在a点时灯泡恰好正常发光。在保证电路安全的情况下,下列说法正确的是( )
A.灯泡的额定功率是0.15W
B.只闭合S、S1时,电路的最小功率为2.25W
C.只闭合S、S2,R1,的滑片在a点,调节,的最大功率是3.375W
D.只闭合S、S2,R1的滑片在a点,电路的最小电功率是1.125W
6.(2025·辽宁阜新·二模)如图甲所示的电路,电流表量程为0~0.6A,小灯泡L标有“4V 2W”字样。闭合开关S1、S2,在确保电路安全的情况下,调整滑动变阻器滑片P位置,记录多组电压表示数U与相应的电流表示数I,并作出如图乙所示的图像。下列分析正确的是( )
A.电源的电压为10V
B.电阻R能达到的最大功率为3.6W
C.滑动变阻器允许接入电路的最小阻值为10
D.断开S₂,小灯泡正常发光时,滑动变阻器的功率为1.5W
7.(24-25九年级上·重庆万州·阶段练习)如图所示,电源电压保持不变,小灯泡L1,L2分别标有“6V 3W”和“6V 6W”的字样,滑动变阻器R的阻值变化范围为0~12Ω,当S1,S2和S3都闭合,滑动变阻器的滑片滑到a端时,两灯都正常发光,不考虑温度对灯泡电阻的影响,则( )
A.电源电压为6V
B.两灯都正常发光时电流表的示数为3A
C.整个电路的最小功率是2.25W
D.整个电路的最大功率是12W
8.(24-25九年级上·贵州贵阳·阶段练习)如图所示,已知电源电压为3V,小灯泡L的规格为“3V 0.9W”,滑动变阻器的规格为“20 1A”,电流表量程为0~3A。保持开关S1始终闭合,调节电路,使电路消耗的最大功率为P1,最小功率为P2,则P1∶P2= 。
9.(24-25九年级上·福建泉州·阶段练习)如图甲是小灯泡和电阻的电流随电压变化图像,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0.1W,则此时小灯泡的电阻为 。若将与标有“50Ω 0.5A”的滑动变阻器串联后接到电压为8V的电源上,则滑动变阻器的最大电功率是 W。
10.(24-25九年级上·天津静海·阶段练习)如图所示的电路中,定值电阻R1为10Ω,R2为滑动变阻器,电源电压保持不变。闭合开关S后,滑片P从b端移动到a端的过程,电压表示数U与电流表示数I的关系图像如乙所示,求:
(1)电源电压;
(2)滑动变阻器的最大阻值;
(3)电路中的最小功率。
11.(2025·河北廊坊·一模)如图甲所示,电源电压为18V且恒定不变,电压表的量程均为。电流表的量程为,图乙是小灯泡的图像。闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,当电压表示数为6V时,小灯泡正常发光。
(1)求小灯泡的额定功率;
(2)求电路的最小功率;
(3)现用定值电阻替换小灯泡,闭合开关,在电路安全的情况下,改变滑片位置,可使电流表和电压表同时达到满偏,也可使电压表示数的变化量达到最大,求满足条件的的取值范围。
12.(2025·甘肃兰州·二模)如图甲所示为亮度可调的台灯,内部简化电路如图乙所示。电源电压恒为12V,灯的电阻不随温度变化。当滑片由a端移动到b端的过程中,滑动变阻器的电功率P与电流I的关系图象如图丙所示,求:
(1)灯的电阻;
(2)滑动变阻器的最大电阻;
(3)滑片由a端移动到b端的过程中,滑动变阻器的最大功率。
13.(2025·青海西宁·一模)如图甲是某物理兴趣小组设计的简易“坐位体前屈”测试仪,其简化原理如图乙。在测试中,测试的同学向前水平推动测试仪的滑块(相当于向右移动图乙中滑动变阻器的滑片P),用电压表的示数来反映被测试者的成绩。电源的电压恒为6V,电压表的量程为0~3V,电流表的量程为0~0.6A,滑动变阻器R1标有“20Ω,0.5A”的字样,定值电阻R2=10Ω。闭合开关S,求:
(1)当电流表的示数是0.4A时,滑动变阻器接入电路的阻值;
(2)当滑动变阻器R1以最大阻值接入电路时,电压表是否安全;
(3)在保证电路元件安全的情况下,电路消耗总功率的最小值。
二.电功率范围计算(共12小题)
14.(2025·江苏常州·中考真题)如图所示的电路,电源电压恒为,灯泡标有“”字样(灯丝电阻不变),滑动变阻器标有“”字样,电流表量程为,电压表量程为。闭合开关,在不损坏电路元件的前提下,移动滑动变阻器的滑片,则( )
A.滑动变阻器接入电路的阻值范围是
B.电流表示数的变化范围是
C.电压表示数的变化范围是
D.电路总功率的变化范围是
15.(2025·山东济宁·二模)如图为一种测量酒精气体浓度的工作原理图,电源电压恒为12V,定值电阻R=40Ω,R0是酒精气敏电阻,阻值随酒精气体的浓度增大而减小,其阻值变化范围为10~20Ω,电压表接入电路的量程为0~15V,电流表接入电路的量程为0~0.6A。闭合开关S,当环境的酒精气体的浓度增大时,下列说法正确的是( )
①电流表的示数变小
②电压表示数与电流表示数的比值不变
③电压表示数的范围为8~9.6V
④整个电路消耗的电功率范围为2.4~2.88W
A.只有①②正确 B.只有②③正确
C.只有③④正确 D.只有②③④正确
16.(2025·山东淄博·二模)如图甲所示的电路中,电源电压恒定不变。电流表的量程为,电压表的量程为,当闭合、断开时,将滑动变阻器的滑片从一端移至另一端的过程中,电流表随电压表示数变化的情况如图乙中的A图象所示。图乙中的B图象为小灯泡的图象,小灯泡的额定电压为。当闭合、断开时,为保证电路中的各元件都不会损坏,下列说法中( )
①小灯泡的额定功率是
②电源电压为
③连入电路的阻值范围为
④开关切换的两种情况中,电路的最大功率为
A.只有①②正确 B.只有①②④正确
C.只有②③正确 D.只有②④正确
17.(24-25九年级上·福建泉州·期末)如图甲,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片,滑片从最右端滑至最左端时,小灯泡恰好正常发光。电流表示数与两电压表示数的关系图像如图乙。则( )
A.电源电压为18V
B.小灯泡的额定功率为6W
C.滑动变阻器的最大阻值为20Ω
D.电路总功率的变化范围为8~12W
18.(24-25九年级上·山东临沂·期末)如图甲所示电路,电源电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器的滑片P从b端移到a端的过程中,电流表示数I与电压表示数U的关系如图乙所示。下列说法中( )
①电源电压为6V ②定值电阻R的阻值为5Ω ③滑动变阻器的最大阻值为10Ω
④电路的总功率变化范围为1.35W~4.05W
A.只有②③④正确 B.只有①②④正确
C.只有②③正确 D.只有①③正确
19.(24-25九年级上·湖南常德·期末)在如图甲的电路中,R1为定值电阻,滑动变阻器R2上标有“20Ω 0.5A”字样,当滑片P由c移到a端的过程中,电压表示数U随滑动变阻器R₂接入电路的阻值变化情况如图乙,R1的最小功率是0.4W。在保证电路元件安全条件下,下列说法正确是( )
A.电源电压为5V
B.R1的阻值为20Ω
C.R2接入电路的最小阻值为2Ω
D.电路总功率的变化范围是1.2W-3.6W
20.(24-25九年级上·河北石家庄·阶段练习)如图甲所示电路中,电源电压不变,R0和R1均为定值电阻。闭合开关S,将滑动变阻器R2的滑片从b端移动到a端的过程中,两电压表的示数与电流表示数的变化关系如图乙中的图线①和②所示。下列判断正确旳是( )
①电源电压为3.9V ②图线②是电压表V2与电流表的示数变化关系图线
③R2的最大阻值为8Ω ④R1的电功率变化范围为0.18W~0.72W
A.只有①③④正确 B.只有③正确
C.只有②④正确 D.只有②正确
21.(24-25九年级上·山东泰安·期中)如图所示,电源电压保持不变,小灯泡标有“6V 3W”,滑动变阻器标有“20Ω 1A”,电流表量程为“0~0.6A”,电压表量程为“0~3V”,不考虑温度对灯丝电阻的影响。闭合开关,为保证电路安全,滑动变阻器的滑片移动过程中的电压表和电流表的示数关系如乙图所示,则下列说法正确的是( )
①电源电压为6V
②滑动变阻器接入电路的阻值范围为0~12Ω
③电流表示数变化范围为0.25A~0.6A
④电路消耗的最大功率为3.6W
A.只有①③④正确 B.只有①②正确
C.只有②③④正确 D.只有①②③正确
22.(多选)(2025·云南玉溪·三模)如图所示,电源电压恒为6V,滑动变阻器R的规格为“25Ω 1A”,电流表量程“0~0.6A”,电压表量程“0~3V”,小灯泡标有“4.5V 0.3A”字样,其I﹣U图像如图乙所示,闭合开关S,为保证电路安全且小灯泡两端电压不超过额定电压,在移动滑片P的过程中,下列说法正确的是( )
A.小灯泡的最小功率为0.75W
B.电流表示数变化范围0.25A~0.3A
C.电压表示数变化范围1.5V~3V
D.滑动变阻器的调节范围是10Ω~12Ω
23.(23-24九年级上·重庆沙坪坝·期末)如图甲所示电路,电源电压恒定不变,电流表A的量程为0~0.6 A,电压表V1、V2的量程均为0~15V,在保证电路各元件安全的最大范围内调节滑片P,其中两只电压表与电流表示数的变化图象如图乙所示。则电源电压为 V,小灯泡工作的功率变化范围 。
24.(2025·四川成都·模拟预测)如图所示,电源电压为6V,小灯泡标有“4V 1.6W”字样,定值电阻R=20Ω,滑动变阻器上标R0有“20Ω 1A”字样,不考虑温度对灯丝电阻的影响。求:
(1)小灯泡正常工作时的电阻;
(2)当开关S、S1闭合,S2断开,滑动变阻器的滑片处于中间时,R消耗的功率为多大;
(3)若电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V,当开关S、S2闭合,S1断开时,在确保电路元件安全的情况下,移动滑动变阻器R0的过程中,求整个电路总功率的变化范围。
25.(2025·四川成都·三模)如图甲所示电路中,电源电压不变,R1=20Ω,滑动变阻器R2的最大电阻为50Ω,电流表使用的量程为0~0.6A。小灯泡L的额定电压为3.8V,其电流随电压的变化规律如乙图所示。当只闭合S₂时,电流表的示数为0.25A。求:
(1)当只闭合S3时,要使小灯泡L正常发光,滑动变阻器R2连入电路的电阻;
(2)当闭合S1、S2、S3时,为保证不损坏电流表,电路消耗的总电功率的变化范围。
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专项10 电功率极值、范围计算
一.电功率极值计算(共13小题)
二.电功率范围计算(共12小题)
一.电功率极值计算(共13小题)
1.(24-25八年级下·山东滨州·期末)如图甲所示,电源电压保持不变,R1为定值电阻,滑动变阻器R2最大阻值为20Ω。电压表量程为0~3V,电流表量程为0-0.6A。在保证电路各元件安全的前提下,电压表示数随滑动变阻器阻值变化的关系图像如图乙所示。下列说法中不正确的是( )
A.电源电压为6V B.定值电阻R1阻值为10Ω
C.电路的最小功率为1.2W D.电流表示数变化范围为0.2~0.6A
【答案】D
【详解】AB.由图甲可知,R1与R2串联,电压表测R1两端电压,电流表测电路电流,由图乙可知,当R2=20Ω时,电压表示数为U1=2V,根据欧姆定律和串联电路电压规律得到电源电压①
由图乙可知,当R2′=10Ω时,电压表示数为U1′=3V,根据欧姆定律和串联电路电压规律得到电源电压②
由①②,解得U=6V,R1=10Ω,故AB正确,不符合题意;
C.当R2=20Ω时,由的电阻的串联可知电路的总电阻最大,由欧姆定律可知电路电流最小,根据P=UI,电路电功率最小,电路的最小功率为
故C正确,不符合题意;
D.当R2=20Ω时,电路的总电阻最大,根据欧姆定律,电路电流最小,最小电流为
当R2′=10Ω时,电路电阻最小,电路电流最大,最大电流为
电流表示数变化范围为0.2~0.3A,故D错误,符合题意。
故选D。
2.(2025·重庆·三模)如图甲所示,电源电压保持不变,为定值电阻。闭合开关,保证电路安全,将滑动变阻器的滑片在最大限度范围内调节,电压表与电流表示数变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.电源电压
B.滑动变阻器的最大阻值为
C.图线对应的是电压表示数变化
D.滑片在移动的过程中,消耗的最大功率为
【答案】B
【详解】AB.分析图甲可知,电阻R0和滑动变阻器R串联,电压表V1测R0两端的电压,电压表V2测R两端的电压;由图乙可知当电路中的电流最大为0.3A时,V1和V2的示数都为3V,定值电阻
根据串联电路电压特点可得电源电压U=U1+U2=3V+3V=6V
当电路中的电流最小为0.1A时,电路总阻值最大,滑动变阻器的阻值全部接入电路,此时电路的总电阻为
根据串联电路电阻关系可得滑动变阻器的最大阻值为R滑=R总-R0=60Ω-10Ω=50Ω
故A错误,B正确;
C.当电路中的电流增大时,滑动变阻器接入电路中的阻值减小,根据串联分压的特点可知,R0两端的电压增大,所以AB图线对应的是电压表V1示数变化,故C错误;
D.当滑动变阻器接入阻值最小,电路中的电流最大为0.3A,此时R0消耗的功率最大为P0=U1I=3V×0.3A=0.9W
故D错误。
故选B。
3.(2025·山东临沂·二模)图甲所示电路的电源电压不变,电流表的量程为,电压表的量程为,滑动变阻器的规格为“”。闭合开关S后,调节滑动变阻器的滑片,测得多组数据后,绘制出电流表示数随滑动变阻器接入电路阻值的变化关系图像,如图乙所示。在保证电路安全的情况下( )
A.电源电压为
B.定值电阻的阻值为
C.电路的最大总功率为
D.滑动变阻器的最大功率为
【答案】D
【详解】AB.由图甲知,滑动变阻器R1与定值电阻R0串联接入电路,电流表测电路中的电流,电压表测变阻器两端的电压。由图乙知,当变阻器接入电路的阻值最大为50欧时,电路中的电流为0.1A,则有
当变阻器接入电路的阻值为10欧,电路中的电流为0.3A,则有
联立以上两式得,电源电压U=6V,,故AB不符合题意;
C.电流表的量程为0~0.6A,滑动变阻器R1的规格为“50Ω;0.5A”,则电路电流最大为0.5A,电路的最大总功率,故C不符合题意;
D.滑动变阻器的最大功率
当变阻器的阻值与定值电阻的阻值相等时,其功率最大,,故D符合题意。
故选D 。
4.(24-25九年级上·山东泰安·期末)某科学小组自制了一个标有“30Ω 1A”的电阻箱,利用该电阻箱连接了如图甲所示电路,电源电压12V保持不变,电流表量程为0~0.6A,两电压表量程均为0~15V,在保证电路安全的前提下,改变电阻箱的阻值,并根据记录的某电压表示数,绘制了如图乙所示的图像,下列说法中( )
①图乙是电压表示数与阻值的关系图像 ②的阻值为15Ω
③阻值的调节范围是5~30Ω ④电路的最小总功率是3.2W
A.只有①③正确 B.只有①②正确 C.只有①②③正确 D.①②③④都正确
【答案】D
【详解】①.由图甲可知,电阻R1与电阻箱R2串联,电压表V1测R1两端的电压,电压表V2测R2两端的电压,由串联电路分压规律可知,电阻越大分得电压越大。而图乙中R2阻值增大,电压值减小,所以图乙是电压表V1示数与R2阻值的关系图像,故①正确;
②由图乙可知,当R2阻值为10Ω时,R1两端的电压为U1=7.2V,根据串联电路的电压规律可知,R2两端的电压为U2=U-U1=12V-7.2V=4.8V
因为串联电路中电流处处相等,则此时电路中的电流为
则R1的阻值为
故②正确;
③④电流表量程为0~0.6A,由题意可知,电路中的最大电流为0.6A,此时电阻箱接入电路的阻值最小,此时电路的总电阻为
则电阻箱接入电路的最小阻值为
因电源电压小于电压表的量程,由串联分压的规律可知,滑动变阻器阻值最大或最小时两电压表的示数都不会超过量程,因此电阻箱接入电路的阻值最大为30Ω。
此时电路中的最小电流为
电路的最小总功率为
故③④正确。综上,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
5.(24-25九年级上·重庆·阶段练习)如图甲所示电路,电源电压不变,电压表量程是0~3V,电流表量程是0~0.6A。只闭合S、S1,在滑动变阻器的滑片从最右端向左滑至a点的过程中,灯泡和的图像分别如图乙所示,滑片在a点时灯泡恰好正常发光。在保证电路安全的情况下,下列说法正确的是( )
A.灯泡的额定功率是0.15W
B.只闭合S、S1时,电路的最小功率为2.25W
C.只闭合S、S2,R1,的滑片在a点,调节,的最大功率是3.375W
D.只闭合S、S2,R1的滑片在a点,电路的最小电功率是1.125W
【答案】D
【详解】AB.只闭合S、S1,灯泡、滑动变阻器R1串联,电压表测灯泡两端电压,在滑动变阻器R1的滑片从最右端向左滑至a点的过程中,R1的阻值减小,电路中的总电阻变小,电流变大,灯泡两端的电压变大,由此可知:图乙中,左边的曲线为灯泡的I﹣U图像,则右边的曲线为R1的I﹣U图像;滑片在a点时R1的阻值最小(允许接入的最小阻值),电路中的电流最大,由于灯泡恰好正常发光,则根据I﹣U图像可知:小灯泡正常工作时的电压为1.5V,通过灯泡的电流为0.5A,此时R1两端的电压为3V,则灯泡的额定功率
电源电压
由图可知,电路中的最小电流为0.3A,电路的最小功率
故AB错误;
C.由可得R1的滑片在a点时的电阻
由图可知,只闭合S、S2,R1的滑片在a点,R1与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;由于串联电路中各处的电流相等,电流表的量程为0~0.6A,所以,电路中的最大电流
由P=UI可得R1的最大功率
故C错误;
D.由于电压表采用0~3V量程,根据串联电路分压原理可知当电压表的示数
时,滑动变阻器R2接入电路中的电阻最大,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,此时R1两端的电压
电路中的最小电流
电路的最小电功率
故D正确。
故选D。
6.(2025·辽宁阜新·二模)如图甲所示的电路,电流表量程为0~0.6A,小灯泡L标有“4V 2W”字样。闭合开关S1、S2,在确保电路安全的情况下,调整滑动变阻器滑片P位置,记录多组电压表示数U与相应的电流表示数I,并作出如图乙所示的图像。下列分析正确的是( )
A.电源的电压为10V
B.电阻R能达到的最大功率为3.6W
C.滑动变阻器允许接入电路的最小阻值为10
D.断开S₂,小灯泡正常发光时,滑动变阻器的功率为1.5W
【答案】BCD
【详解】A.闭合开关S1、S2,滑动变阻器与R串联,灯被短路,电压表测量滑动变阻器两端的电压,电流表测量电路中的电流,由图乙可知,当电路中的电流为0.2A时,滑动变阻器两端电压为10V,则R的电阻为
当电路中的电流为0.6A时,滑动变阻器两端电压为6V,根据串联电路电压规律可得电源电压为
解得
故A错误;
B.R的电阻为
当电路中电流最大时,根据可知,此时电阻R的功率最大,为
故B正确;
C.当滑动变阻器接入阻值最小时,电路中电流最大,此时滑动变阻器的电阻为
故C正确;
D.断开S2,滑动变阻器、小灯泡、电阻R串联,小灯泡正常发光时,电路中的电流为
此时电阻R两端电压为
滑动变阻器两端电压为
滑动变阻器的功率为
故D正确。
故选BCD。
7.(24-25九年级上·重庆万州·阶段练习)如图所示,电源电压保持不变,小灯泡L1,L2分别标有“6V 3W”和“6V 6W”的字样,滑动变阻器R的阻值变化范围为0~12Ω,当S1,S2和S3都闭合,滑动变阻器的滑片滑到a端时,两灯都正常发光,不考虑温度对灯泡电阻的影响,则( )
A.电源电压为6V
B.两灯都正常发光时电流表的示数为3A
C.整个电路的最小功率是2.25W
D.整个电路的最大功率是12W
【答案】A
【详解】A.当S1,S2和S3都闭合,滑动变阻器的滑片滑到a端时,小灯泡L1和小灯泡L2并联,因并联电路中各支路两端的电压相等,且两灯都正常发光,所以,电源的电压U=U1=U2=6V
故A符合题意;
B.由P=UI可得,两小灯泡都正常发光时,通过L1的电流
通过L2的电流
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以两灯都正常发光时电流表的示数I=I1+I2=0.5A+1A=1.5A
故B不符合题意;
C.由可得,小灯泡L1的电阻
小灯泡L2的电阻
当S1、S3闭合且滑片位于b端时,L1与R的最大阻值串联,电路中的总电阻最大,电路的总功率最小,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,电路的最小总功率
故C不符合题意;
D.当S1,S2和S3都闭合且滑片位于a端时,两灯泡并联,电路中的总电阻最小,电路的总功率最大,因此时两灯泡均正常发光,所以,整个电路的最大功率P大=P1+P2=3W+6W=9W
故D不符合题意。
故选A。
8.(24-25九年级上·贵州贵阳·阶段练习)如图所示,已知电源电压为3V,小灯泡L的规格为“3V 0.9W”,滑动变阻器的规格为“20 1A”,电流表量程为0~3A。保持开关S1始终闭合,调节电路,使电路消耗的最大功率为P1,最小功率为P2,则P1∶P2= 。
【答案】26∶3
【详解】据可知,小灯泡正常发光时阻值
由P=UI可知,电源电压一定时,电路中电流最小时,电路消耗的电功率最小,电路中电流最大时,电流消耗的电功率最大。由并联电路的特点可知,当开关S1始终闭合,S2断开,滑动变阻器接入电路的电阻最大时,电路中的电流最小,由欧姆定律可知,通过滑动变阻器的最小电流
当S2闭合时,滑动变阻器和小灯泡并联,通过灯泡的电流为
滑动变阻器允许通过的最大电流为1A,电流表的量程为0~3A,由并联电路的电流特点可知,电路中的最大电流
则P1︰P2为
9.(24-25九年级上·福建泉州·阶段练习)如图甲是小灯泡和电阻的电流随电压变化图像,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0.1W,则此时小灯泡的电阻为 。若将与标有“50Ω 0.5A”的滑动变阻器串联后接到电压为8V的电源上,则滑动变阻器的最大电功率是 W。
【答案】 2.5 1.6
【详解】[1]当闭合开关S、断开开关S1时,电路为L的简单电路,由甲图像可知,当灯泡两端的电压UL=0.5V时,通过的电流IL=0.2A,此时灯泡的实际功率
PL=ULIL=0.5V×0.2A=0.1W
则电源的电压为
U=UL=0.5V
由欧姆定律可得,灯泡L的阻值为
[2]根据甲图,由欧姆定律可得,电阻R的阻值为
若将R与标有“50Ω 0.5A”的滑动变阻器串联后接到8V电源上,则滑动变阻器消耗的功率等于电路总功率与定值电阻的功率之差,即
P滑=UI﹣I2R=8V×I﹣I2×10Ω
根据抛物线的性质可知,当
时,P滑有最大值,则变阻器消耗的最大电功率为
P滑大=UI﹣I2R=8V×0.4A-(0.4A2×10Ω=1.6W
10.(24-25九年级上·天津静海·阶段练习)如图所示的电路中,定值电阻R1为10Ω,R2为滑动变阻器,电源电压保持不变。闭合开关S后,滑片P从b端移动到a端的过程,电压表示数U与电流表示数I的关系图像如乙所示,求:
(1)电源电压;
(2)滑动变阻器的最大阻值;
(3)电路中的最小功率。
【答案】(1)6V
(2)20Ω
(3)1.2W
【详解】(1)当滑动变阻器移到a端时,滑动变阻器接入的阻值为0,此时电路中电流最大,由乙图可知,最大电流为I大=0.6A,此时只有R1接入电路,电源电压为U=U1=I大R1=0.6A×10Ω=6V
(2)当滑动变阻器移到b端时,滑动变阻器接入的阻值最大,此时电路中电流最小,由乙图可知,最小电流为I小=0.2A,此时R1与滑动变阻器R2串联接入电路,电压表测量滑动变阻器两端的电压。由图可知,滑动变阻器两端的电压为4V,故滑动变阻器的最大阻值为
(3)由P=UI可得,电路中电流最小时,电路消耗的功率最小,故电路中的最小功率P小=UI小=6V×0.2A=1.2W
11.(2025·河北廊坊·一模)如图甲所示,电源电压为18V且恒定不变,电压表的量程均为。电流表的量程为,图乙是小灯泡的图像。闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,当电压表示数为6V时,小灯泡正常发光。
(1)求小灯泡的额定功率;
(2)求电路的最小功率;
(3)现用定值电阻替换小灯泡,闭合开关,在电路安全的情况下,改变滑片位置,可使电流表和电压表同时达到满偏,也可使电压表示数的变化量达到最大,求满足条件的的取值范围。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)根据题图乙所示的 I–U 图像,当 U=6 V 时,小灯泡的电流约为,则其额定功率为
(2)电路为串联电路,电压一定,根据公式,电流最小时,电功率最小。电流要最小,滑动变阻器的阻值就要最大,但电压表会超过最大量程,所以当电压表示数最大时,整个电路的电功率最小。即当示数为时,整个电路的电功率最小,则示数为
查灯泡的I–U图像可以知道,此时的电流为,则电路最小功率为
(3)① 用定值电阻 R2替换小灯泡后,若要使电流表(量程 0~0.6 A)与电压表 V2(量程 0~15 V)同时满偏,则有,U2=15 V,则
此时电源电压为,R1两端电压为
故的最小值为
② 若要使电压表V1(量程 0~15 V)的示数变化量达到最大,则取U1=15 V,此时R2两端电压为,电路电流
故的最大值为
综上所述,为既能保证电流表和V2同时满偏,又能使V1的示数变化量达到最大,滑动变阻器R1的取值范围是5Ω≤ R1≤125Ω
12.(2025·甘肃兰州·二模)如图甲所示为亮度可调的台灯,内部简化电路如图乙所示。电源电压恒为12V,灯的电阻不随温度变化。当滑片由a端移动到b端的过程中,滑动变阻器的电功率P与电流I的关系图象如图丙所示,求:
(1)灯的电阻;
(2)滑动变阻器的最大电阻;
(3)滑片由a端移动到b端的过程中,滑动变阻器的最大功率。
【答案】(1)10Ω
(2)50Ω
(3)3.6W
【详解】(1)
灯的电阻不随温度变化。当滑片在b端时,滑动变阻器阻止为0,电路的用电器只有一个灯泡,此时电路中的电流最大为Imax=1.2A,灯泡的电阻为
(2)
由图乙可知,当滑片在a端时,滑动变阻器连入电路的阻止最大,电路中的电流最小,,电路中的最小电流为Imin=0.2A,
则电路中的总电阻为
则滑动变阻器的最大电阻为R大=R总﹣RL=60Ω﹣10Ω=50Ω
(3)
滑动变阻器消耗的功率为
当R=RL=10Ω时,滑动变阻器消耗的电功率最大,此时电流为
则滑动变阻器的最大功率为
13.(2025·青海西宁·一模)如图甲是某物理兴趣小组设计的简易“坐位体前屈”测试仪,其简化原理如图乙。在测试中,测试的同学向前水平推动测试仪的滑块(相当于向右移动图乙中滑动变阻器的滑片P),用电压表的示数来反映被测试者的成绩。电源的电压恒为6V,电压表的量程为0~3V,电流表的量程为0~0.6A,滑动变阻器R1标有“20Ω,0.5A”的字样,定值电阻R2=10Ω。闭合开关S,求:
(1)当电流表的示数是0.4A时,滑动变阻器接入电路的阻值;
(2)当滑动变阻器R1以最大阻值接入电路时,电压表是否安全;
(3)在保证电路元件安全的情况下,电路消耗总功率的最小值。
【答案】(1)5Ω;
(2)不安全;
(3)1.8W
【详解】(1)图乙中,R1与R2串联,电压表测R1两端的电压,电流表测串联电路中的电流。当电流表的示数是0.4A时,电路的总电阻
根据串联电路的总电阻等于各用电器的电阻之和可得,滑动变阻器接入电路的阻值
(2)当滑动变阻器R1以最大阻值接入电路时,总电阻为
由欧姆定律得电路中的电流
则R1两端的电压
由于电压表的量程为0~3V,此时实际电压超过电压表的量程,因此电压表不安全。
(3)由P=UI可知,电源电压恒定,电流越小,电路消耗的总功率越小。由于滑动变阻器阻值最大时,超过了电压表的量程,电路不安全。因此当电压表的最大示数为3V时,电路消耗的总功率有最小值。根据串联电路的总电压等于各用电器两端的电压之和可得R2两端的电压
则电路中的电流最小值为
所以电路中的最小电功率为
二.电功率范围计算(共12小题)
14.(2025·江苏常州·中考真题)如图所示的电路,电源电压恒为,灯泡标有“”字样(灯丝电阻不变),滑动变阻器标有“”字样,电流表量程为,电压表量程为。闭合开关,在不损坏电路元件的前提下,移动滑动变阻器的滑片,则( )
A.滑动变阻器接入电路的阻值范围是
B.电流表示数的变化范围是
C.电压表示数的变化范围是
D.电路总功率的变化范围是
【答案】D
【详解】AB.由图知道,小灯泡与滑动变阻器串联,电流表测量电路中的电流,电压表测量滑动变阻器两端的电压,由于灯泡标有“”字样,由知道,灯泡的额定电流
灯泡的电阻
因串联电路中各处的电流相等,且电流表的量程为0~0.6A,所以,电路中的最大电流为
此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小,电路中的总电阻
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,滑动变阻器接入电路中的最小阻值
当电压表的示数为3V时,电路中的电流最小,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,灯泡的功率最小,此时灯泡两端的电压
因串联电路中各处的电流相等,所以,电路中的最小电流
滑动变阻器接入电路中的最大阻值
所以,滑动变阻器允许的调节范围是4Ω~10Ω,电流表的变化范围是,故AB错误;
C.滑动变阻器接入电路中的电阻最小时,电压表的示数
则电压表示数的变化范围是,故C错误;
D.由知道,电路最小总功率
电路最大总功率
即电路总功率的变化范围是,故D正确。
故选D。
15.(2025·山东济宁·二模)如图为一种测量酒精气体浓度的工作原理图,电源电压恒为12V,定值电阻R=40Ω,R0是酒精气敏电阻,阻值随酒精气体的浓度增大而减小,其阻值变化范围为10~20Ω,电压表接入电路的量程为0~15V,电流表接入电路的量程为0~0.6A。闭合开关S,当环境的酒精气体的浓度增大时,下列说法正确的是( )
①电流表的示数变小
②电压表示数与电流表示数的比值不变
③电压表示数的范围为8~9.6V
④整个电路消耗的电功率范围为2.4~2.88W
A.只有①②正确 B.只有②③正确
C.只有③④正确 D.只有②③④正确
【答案】D
【详解】如图所示,R0与R串联,电压表测量R两端电压。
①当酒精气体浓度增大时,R0阻值变小,电路中总电阻变小,根据欧姆定律可知,总电压不变时,电路中电流变大,电流表示数变大,故①错误;
②电压表的示数与电流表的示数之比等于定值电阻的阻值,定值电阻阻值不变,故电压表示数与电流表示数的比值不变,故②正确;
③R0的变化范围为10~20Ω,电路中总电阻的最大值和最小值分别为,
电路中最大电流与最小电流分别为,
R两端的最大电压与最小电压分别为,
故电压表示数的范围为8~9.6V,故③正确;
④整个电路消耗的最大电功率与最小电功率分别为,
故整个电路消耗的电功率范围为2.4~2.88W,故④正确。
故选D。
16.(2025·山东淄博·二模)如图甲所示的电路中,电源电压恒定不变。电流表的量程为,电压表的量程为,当闭合、断开时,将滑动变阻器的滑片从一端移至另一端的过程中,电流表随电压表示数变化的情况如图乙中的A图象所示。图乙中的B图象为小灯泡的图象,小灯泡的额定电压为。当闭合、断开时,为保证电路中的各元件都不会损坏,下列说法中( )
①小灯泡的额定功率是
②电源电压为
③连入电路的阻值范围为
④开关切换的两种情况中,电路的最大功率为
A.只有①②正确 B.只有①②④正确
C.只有②③正确 D.只有②④正确
【答案】B
【详解】①小灯泡的额定电压为,由图乙B可知,对应的额定电流为,故灯泡的额定功率为,故①正确;
②由甲图可知,当闭合、断开时,和串联,电压表测量两端电压,电流表测量串联电路电流。当滑片在最右端时,变阻器的阻值最小为0,此时电路电流最大为,根据欧姆定律可知,电源电压可表示为①
当滑片在最左端时,变阻器的阻值最大,此时电路电流最小为,两端电压为3V,根据欧姆定律和串联电路的电压规律可知,电源电压②
根据电源电压相等解①②可得,,,故②正确;
③当闭合、断开时,L和串联,此时电路中能通过的最大电流为灯泡的额定电流,电路的总电阻为
此时灯泡的电阻为
故的最小阻值为
电压表测量两端电压,量程为,故两端的最大电压为3V,则灯泡两端电压为
由乙图可知,灯泡两端电压为时,通过灯泡的电流为,故此时的阻值为
综上所述,的阻值范围为,故③错误;
④当闭合、断开时,电路中的最大电流为,此时电路的最大功率为
由C分析可知,当闭合、断开时,电路中的最大电流为,此时电路的最大功率为
故开关切换的两种情况中,电路的最大功率为,故④正确。
综上所述,①②④正确,③错误,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
17.(24-25九年级上·福建泉州·期末)如图甲,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片,滑片从最右端滑至最左端时,小灯泡恰好正常发光。电流表示数与两电压表示数的关系图像如图乙。则( )
A.电源电压为18V
B.小灯泡的额定功率为6W
C.滑动变阻器的最大阻值为20Ω
D.电路总功率的变化范围为8~12W
【答案】B
【详解】由电路图可知,闭合开关S,灯泡L与定值电阻R0、滑动变阻器R串联,电压表V1测L与R0两端的电压之和,电压表V2测R0两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)由电压表V1的示数大于电压表V2的示数可知,图乙中左侧图像为电流表示数与电压表V2示数的关系图线、右侧图像为电流表示数与电压表V1示数的关系图线,当滑片位于最左端时,变阻器接入电路中的电阻为零,此时电路中的电流最大,小灯泡恰好正常发光,此时电路的总功率最大,电压表V1测电源两端的电压,由图乙可知,电路中的最大电流I大=1A,电压表V2的示数U0=6V,电压表V1的示数为12V,即电源的电压U=12V,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,此时灯泡两端的电压UL=U﹣U0=12V﹣6V=6V
则灯泡的额定功率PL=ULI大=6V×1A=6W
电路的最大总功率P大=UI大=12V×1A=12W
(2)当滑片位于最右端时,变阻器接入电路中的电阻最大,此时电路中的电流最小,电路的总功率最小,由图乙可知,电路中的最小电流I小=0.5A,电压表V1的示数UV1=5V,此时滑动变阻器两端的电压UR=U﹣UV1=12V﹣5V=7V
由欧姆定律可得,滑动变阻器的最大阻值
电路的最小总功率P小=UI小=12V×0.5A=6W
所以,电路总功率的变化范围是6W~12W。
综上所述,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
18.(24-25九年级上·山东临沂·期末)如图甲所示电路,电源电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器的滑片P从b端移到a端的过程中,电流表示数I与电压表示数U的关系如图乙所示。下列说法中( )
①电源电压为6V ②定值电阻R的阻值为5Ω ③滑动变阻器的最大阻值为10Ω
④电路的总功率变化范围为1.35W~4.05W
A.只有②③④正确 B.只有①②④正确
C.只有②③正确 D.只有①③正确
【答案】A
【详解】①②由图甲可知,定值电阻与滑动变阻器串联,电流表测电路中的电流,电压表测定值电阻两端的电压,当滑片P在a端时,滑动变阻器连入电路的电阻为0,电路中只有定值电阻工作,则电压表示数最大且等于电源电压,由图乙可知,电源电压U=4.5V,此时电路中的电流最大,为,则定值电阻的阻值为,故①错误,②正确;
③当滑片P在b端时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,电路中电流最小,由图乙可知,此时定值电阻两端的电压为,电路中的电流为
根据串联电路的电压规律可知,滑动变阻器两端电压为
滑动变阻器的最大阻值为,故③正确;
④当电路中电流最大时,电路消耗的功率最大,为
电路中电流最小时,电路消耗的功率最小,为,即电路的总功率变化范围为1.35W~4.05W,故④正确,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
19.(24-25九年级上·湖南常德·期末)在如图甲的电路中,R1为定值电阻,滑动变阻器R2上标有“20Ω 0.5A”字样,当滑片P由c移到a端的过程中,电压表示数U随滑动变阻器R₂接入电路的阻值变化情况如图乙,R1的最小功率是0.4W。在保证电路元件安全条件下,下列说法正确是( )
A.电源电压为5V
B.R1的阻值为20Ω
C.R2接入电路的最小阻值为2Ω
D.电路总功率的变化范围是1.2W-3.6W
【答案】C
【详解】AB.据甲图可知,电路是定值电阻和变阻器串联,电压表测定值电阻两端电压,当变阻器R2接入电路中的阻值为20Ω时,定值电阻两端电压为2V,电路中电流为
电源电压可表示为-----①
当变阻器R2接入电路中的阻值为10Ω时,定值电阻两端电压为3V,电路中电流为
电源电压可表示为-----②
联立①②解得,U=6V,故AB错误;
C.当电路中电流最大时,变阻器R2接入电路的阻值最小,根据变阻器规格可知,电路中最大电流为0.5A,电路中的总电阻为
变阻器接入电路中的最小电阻为
故C正确;
D.已知R1的最小功率是0.4W,根据可得,电路中的最小电流为
电路总功率的最大值为
电路总功率的最小值为
电路总功率的变化范围是1.2W-3W,故D错误。
故选C。
20.(24-25九年级上·河北石家庄·阶段练习)如图甲所示电路中,电源电压不变,R0和R1均为定值电阻。闭合开关S,将滑动变阻器R2的滑片从b端移动到a端的过程中,两电压表的示数与电流表示数的变化关系如图乙中的图线①和②所示。下列判断正确旳是( )
①电源电压为3.9V ②图线②是电压表V2与电流表的示数变化关系图线
③R2的最大阻值为8Ω ④R1的电功率变化范围为0.18W~0.72W
A.只有①③④正确 B.只有③正确
C.只有②④正确 D.只有②正确
【答案】C
【详解】②分析电路可知,定值电阻R0、R1、滑动变阻器R2串联,电压表V1测电压R1,电压表V2测R1、滑动变阻器R2的总电压;根据串联分压规律可知,电压表V2示数大于电压表V1示数,所以图线②是电压表V2与电流表的示数变化关系图线,故②正确;
①③闭合开关S,当滑动变阻器的滑片在a端时,R2接入电路中的阻值为0,电路为R0、R1串联的电路,V1测量R1两端的电压,示数为2.4V,V2测量R2、R1两端的总电压,也是2.4V,电流表测量电路中的电流,示数为0.3A,根据欧姆定律可知R1的阻值
从图乙可知,电路中最小电流为0.15A,此时R1两端的电压为1.2V,R1和R2两端的总电压为2.7V,则R2两端的电压为
U2=U-U1=2.7V-1.2V=1.5V根据欧姆定律可知滑动变阻器的最大阻值
当滑片在a端时,电源电压为
U=I(R1+R0)=0.3A×(8Ω+R0)……①当滑片在b端时,电源电压为
U=I'(R1+R0+R2)=0.15A×(8Ω+10Ω+R0)……②由①②得R0=2Ω,U=3V,故①③错误;
④由图像可知,电路最大电流为0.3A,最小电流为0.15A,则R1消耗的最大功率和最小电功率分别为
P1大=I2R1=(0.3A)2×8Ω=0.72W
P1小=I′2R1=(0.15A)2×8Ω=0.18W所以R1消耗的功率变化范围为0.18~0.72W,故④正确。
综上所述②④正确,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
21.(24-25九年级上·山东泰安·期中)如图所示,电源电压保持不变,小灯泡标有“6V 3W”,滑动变阻器标有“20Ω 1A”,电流表量程为“0~0.6A”,电压表量程为“0~3V”,不考虑温度对灯丝电阻的影响。闭合开关,为保证电路安全,滑动变阻器的滑片移动过程中的电压表和电流表的示数关系如乙图所示,则下列说法正确的是( )
①电源电压为6V
②滑动变阻器接入电路的阻值范围为0~12Ω
③电流表示数变化范围为0.25A~0.6A
④电路消耗的最大功率为3.6W
A.只有①③④正确 B.只有①②正确
C.只有②③④正确 D.只有①②③正确
【答案】B
【详解】由甲图可知,滑动变阻器与灯泡串联,电压表测量滑动变阻器两端的电压,电流表测量电路中的电流。
①由题意可知灯的电阻为
由乙图可知,当滑动变阻器两端电压为1.2V时,电路中的电流为0.4A,此时灯两端电压为
则电源电压为
故①正确;
②③灯的额定电流为
由题意可知,滑动变阻器接入电阻最小时电路中电流最大,且最大电流为
此时电路的总电阻为
滑动变阻器接入电阻的最小阻值为
当滑动变阻器接入电阻最大时,电压表示数最大,为3V,电路中电流最小,此时灯两端电压为
电路中的最小电流为
滑动变阻器接入电路的最大阻值为
所以滑动变阻器接入电路的阻值范围为0~12Ω,电流表示数变化范围为0.25A~0.5A,故②正确,③错误;
④电源电压不变,当电路中电流最大时,电路消耗的功率最大,最大功率为
所以电路消耗的最大功率为3W,故④错误。
因此只有①②正确,故B正确,ACD错误。
故选B。
22.(多选)(2025·云南玉溪·三模)如图所示,电源电压恒为6V,滑动变阻器R的规格为“25Ω 1A”,电流表量程“0~0.6A”,电压表量程“0~3V”,小灯泡标有“4.5V 0.3A”字样,其I﹣U图像如图乙所示,闭合开关S,为保证电路安全且小灯泡两端电压不超过额定电压,在移动滑片P的过程中,下列说法正确的是( )
A.小灯泡的最小功率为0.75W
B.电流表示数变化范围0.25A~0.3A
C.电压表示数变化范围1.5V~3V
D.滑动变阻器的调节范围是10Ω~12Ω
【答案】ABC
【详解】A.由图可知,小灯泡与滑动变阻器串联,电压表测量滑动变阻器两端的电压,电流表测量电路中的电流,电压表的量程是“0~3V”,电源电压恒为6V,当滑动变阻器两端的电压最大为3V时,小灯泡两端的电压最小为
由图乙可知,此时流过小灯泡的电流是0.25A,即电流表的最小示数为0.25A,则小灯泡的最小功率为
故A正确;
B.小灯泡标有“4.5V 0.3A”字样,故电路中允许通过的最大电流,即电流表的最大示数为0.3A,电流表的最小示数为0.25A,故电流表示数变化范围为0.25A~0.3A,故B正确;
C.电压表的量程是“0~3V”,故电压表的最大示数是3V,根据串联分压可知,小灯泡分压越大,滑动变阻器分压越小,小灯泡标有“4.5V 0.3A”字样,故灯泡两端最大电压为4.5V,电源电压恒为6V,故滑动变阻器两端电压最小值即电压表示数最小为
故电压表示数变化范围为1.5V~3V,故C正确;
D.根据串联分压可知,当电压表示数最小时,滑动变阻器接入电路中的阻值最小,此时电路中电流最大,则滑动变阻器接入电路的最小阻值为
当电压表示数最大时,滑动变阻器接入电路中的阻值最大,此时电路中电流最小,则滑动变阻器接入电路的最大阻值为
滑动变阻器的调节范围是5Ω~12Ω,故D错误。
故选ABC。
23.(23-24九年级上·重庆沙坪坝·期末)如图甲所示电路,电源电压恒定不变,电流表A的量程为0~0.6 A,电压表V1、V2的量程均为0~15V,在保证电路各元件安全的最大范围内调节滑片P,其中两只电压表与电流表示数的变化图象如图乙所示。则电源电压为 V,小灯泡工作的功率变化范围 。
【答案】 11 0.4~4.8W
【详解】[1]分析电路图V1测灯泡的电压,V2测滑动变阻器的电压。闭合开关,变阻器R和灯泡L串联。根据串联分压可得,由图乙可知,当电流为0.2A时,两个电压表的示数分别为2V和9V,则
[2]根据欧姆定律分析可知曲线a是V1和电流表示数的变化图象,观察图乙,电流最小为0.2A,对应电压表示数为2V,
由图乙可知,电流最大值为0.6A,此时灯的电压
灯泡的最大电功率
小灯泡工作的功率变化范围0.4~4.8W。
24.(2025·四川成都·模拟预测)如图所示,电源电压为6V,小灯泡标有“4V 1.6W”字样,定值电阻R=20Ω,滑动变阻器上标R0有“20Ω 1A”字样,不考虑温度对灯丝电阻的影响。求:
(1)小灯泡正常工作时的电阻;
(2)当开关S、S1闭合,S2断开,滑动变阻器的滑片处于中间时,R消耗的功率为多大;
(3)若电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V,当开关S、S2闭合,S1断开时,在确保电路元件安全的情况下,移动滑动变阻器R0的过程中,求整个电路总功率的变化范围。
【答案】(1)10Ω
(2)0.8W
(3)1.8W~2.4W
【详解】(1)小灯泡正常发光时的电阻为
(2)只闭合S、S1时,R0与R串联,滑动变阻器的滑片处于中间时,此时滑动变阻器的阻值为10Ω,电路中的总电阻为
电路中的电流为
R消耗的功率为
(3)当开关S、S2闭合,S1断开时,灯泡L与滑动变阻器R0串联,电压表测R0两端的电压,电流表测电路中的电流,灯泡正常发光时的电流
因串联电路中各处的电流相等,且电流表的量程为0~0.6A,所以电路中的最大电流
此时电路中的总功率最大,为
移动滑动变阻器向右,电路中电流变小,电压表示数变大,当电压表示数为3V时,电路中的电流最小,此时电流
此时电路中的总功率最小,为
所以电路中的总功率变化范围是1.8W~2.4W
25.(2025·四川成都·三模)如图甲所示电路中,电源电压不变,R1=20Ω,滑动变阻器R2的最大电阻为50Ω,电流表使用的量程为0~0.6A。小灯泡L的额定电压为3.8V,其电流随电压的变化规律如乙图所示。当只闭合S₂时,电流表的示数为0.25A。求:
(1)当只闭合S3时,要使小灯泡L正常发光,滑动变阻器R2连入电路的电阻;
(2)当闭合S1、S2、S3时,为保证不损坏电流表,电路消耗的总电功率的变化范围。
【答案】(1)14Ω
(2)4.48~4.8W
【详解】(1)由图甲可知,当只闭合S₂时,电阻R1和小灯泡串联,电流表的示数即电路中的电流为I1=0.25A,由图乙可得,小灯泡两端的电压为3V,根据可得,电阻R1两端的电压为
根据串联分压特点可得,电路的电源电压为
当只闭合S3时,滑动变阻器R2和小灯泡L串联,要使小灯泡L正常发光,小灯泡两端的电压为额定电压3.8V,由图乙可得,此时通过电路中的电流为I2=0.30A,根据串联电路分压特点可得,此时滑动变阻器两端的电压为
由可得,滑动变阻器R2连入电路的电阻为
(2)当闭合S1、S2、S3时,电阻R1和滑动变阻器R2并联,电流表测干路电流,为保证不损坏电流表,干路电流最大为
由可得,电路消耗的总电功率最大值为
当滑动变阻器接入的阻值最大时,通过滑动变阻器的电流最小,根据并联电路中,干路电流等于各支路电流之和可知,此时干路电流最小,电路总电功率最小,由可得,通过滑动变阻器的电流为
通过电阻R1的电流为
则干路电流最小值为
由可得,电路消耗的总电功率最小值为
则电路消耗的总电功率的变化范围为4.48~4.8W。
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