(3)与电功率相关的安全、极值类问题-2025-2026学年九年级物理下册练同步B本

九物下练专题B本 3,与电功率相关的安全、极值类问题 1.如图所示电路中，灯L1标有“3V0.9W"字样，灯L2标有3V0.6W"字样。在保证至少有一 灯正常发光，且都不损坏的情况下，下列判断中正确的是( A.两灯都能正常发光 B.灯L1正常发光，且比L2亮 C.灯L正常发光，且比L2暗 D.灯L2正常发光，且比L1亮 2.已知甲灯标有“6V3W"字样，乙灯的额定电压是3V。甲、乙两灯的U一I关系如图所示。 确保电路安全的前提下，两灯并联使用，干路的最大电流是A。 ↑UV 6 3 2 0.30.50.6/A 3.小雅同学设计了如图所示的电路，已知电源电压不变，灯泡L标有“9V5.4W"字样，其阻值 会随温度变化，将滑动变阻器R2的滑片置于最左端，只闭合开关S时，小灯泡刚好正常发光， 此时电流表示数为11。再将滑片移动至最右端时，电压表的示数为13.8V。接下来同时闭合 开关S和S1,移动滑动变阻器滑片至中点位置，此时电压表的示数为11.5V,电流表示数为 I2。已知11和12相比，电流变化了0.1A。 14/35 九物下练专题B本 R2 (1)灯泡L正常发光时的电阻为Ω (2)I2的大小为A。 (③)在有电流通过灯泡的情况下，灯泡的最小功率与最大功率之比为 4.如图所示电路，定值电阻R1的阻值为5Ω，滑动变阻器R2的规格为“20Ω1A”,电流表的 测量范围为0~0.6A,电压表的测量范围为0~3V,电源电压恒为4.5V,则为保证电路安 全 R (1)电路中电流的变化范围是 (2)滑动变阻器的阻值变化范围是 (3)定值电阻两端的电压变化范围是V，电压表的示数变化范围是 (4)定值电阻的最大功率W,最小功率为W; (5)电路中的总功率最大W,最小功率为W。 15/35 九物下练专题B本 5.如图所示电路中，R2=2.42,滑动变阻器R的最大阻值为202，电源电压U为6V,且 保持不变，电流表A1的测量范围为0~0.6A，电流表A的测量范围为0~3A,为保证电 路安全： (1)电流表A1的示数变化范围是 A,电流表A的示数变化范围是」 A。 (2)滑动变阻器的阻值变化范围是 2 (3)电路中的总功率最大是W，最小是W。 (4)滑动变阻器的功率变化范围是W。 6.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的最大阻值为20Ω。电 压表测量范围为0~3V，电流表测量范围为0~0.6A。在保证电路各元件安全的前提下， 电压表的示数随滑动变阻器R2阻值变化的关系图像如图乙所示。下列说法中正确的是( ) 个UV 3 2 R 05101520R/2 甲 乙 A.电源电压为7.5V B.定值电阻R1阻值为52 C.电路的最小功率为0.6W D.电流表示数变化范围为0.2~0.3A 16/35 九物下练专题B本 7.如图甲所示，电源电压保持不变，闭合开关S，调节电阻箱。电压表示数与电流表示数关 系图像如图乙所示，其中o是电阻箱阻值为零时的电流，则下列说法正确的是() U S S Ro S3 2 甲 乙 A.电阻箱两端电压随电流增大而增大 B.电阻箱消耗的电功率最大值在数值上等于图形S3与S4的面积之和 C.电阻箱消耗的电功率最大值在数值上等于图形S1的面积 D.电路消耗的总功率最大值在数值上等于图形S3与S4的面积之和 8.[多选]某小组设计了一款AI机器人，其眼睛部分的设计电路如图所示，灯L1标有6V3W 字样，灯L2和滑动变阻器的规格未知。负责检测此电路的小明在其干路上串联一个电流表（图 中未画出)，他发现：当闭合开关S、S1,断开开关S2且滑片P位于a端时，L恰好正常发光； 保持滑片P的位置不变，再闭合开关S2时，L2恰好正常发光，且电流表的示数变化了1A； 再只断开开关S1,并将滑片P移至R中点时，电流表的示数为0.25A。电源两端电压保持不变 不考虑L1和L2电阻的变化。根据上述信息，下列说法正确的是( A.两灯正常发光时，L1的功率大 B.L2的规格为“6V6W” C.R的最大阻值为362 D.电路消耗的最大功率为9W 17/35 九物下练专题B本 9.小明在错题本上整理分析错题，其中一道错题如下，请你帮助他找出错误之处、分析错因 并写出正确解答过程。 错题记录：习题：如图所示，电源电压为10V,且保持不变，已知滑动变阻器R的最大阻值为 252,定值电阻Ro为202，小灯泡上标有“6V3W"字样，求：当S、S1、S2都闭合时， 调节滑动变阻器滑片到哪端时，整个电路消耗的总功率最小？这个最小功率是多少？ R R R 解：当开关S、S1、S2都闭合时，等效电路图如图所示： 0=10V→ 滑动变阻器的滑片移到最小值时，滑动变阻器消耗的电功率为零，则此时整个电路消耗的总功 率最小，根据1-和P-U1可知，电路消耗的最小功率P小=UI=U(。+)=U()+P= 晋+3=8(W,答：滑动变阻器的滑片移到最小值时，整个电路消耗的最小总功率是8W。 (1)错误之处： (2)错因分析： (3)正确解答： 18/35 九物下练专题B本 10.随着台风“摩羯”在海南省文昌市登陆，风力达到17级以上，对我国沿海地区造成了不可估 量的损失。为了更好地预防台风，科技小组设计了一个能反映水平风力大小的装置模型，如图 甲所示，电源电压恒为16V,Ro为定值电阻，L为额定电压是2.5V的小灯泡，其I-U关系 的部分数据如图乙所示，R为长14cm、阻值602粗细均匀的电阻丝（电阻丝的阻值与长度 成正比)，电阻不计的金属弹簧连接一个挡板，挡板上有一滑片与电阻R连接。闭合开关S, 无风时，滑片在电阻R最左端，此时电流表示数为02A；有风时，风对挡板的作用力F方向 始终水平向右，已知风力每增加1N挡板就会前进1c,滑片始终与电阻R接触良好且无摩擦。 求： ↑IIA 0.4 A ☒ L 0.3 S R 0.2 0.1 00.511.522.53U/V 甲 乙 (1)电流表示数为0.2A时，灯泡的电阻。 (2)无风时R。消耗的电功率。 (3)为保护电路，允许风对挡板施加的最大作用力。 19/35 九物下练专题B本 11.如图甲所示，电源电压不变，电流表测量范围为0~0.6A,电压表测量范围为0~3V, 滑动变阻器R的规格为“5022A”,灯泡L标有“4V1.2W"字样。图乙是灯泡L的电流与电压 关系图像。闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P,当滑片P移至某一位置时，电压表和电 流表的示数分别为2.5V和0.25A。求： ↑IIA 0.3 R 0.2 0.1 S 01.02.03.04.0U/V 甲 乙 (1)小灯泡的额定电流。 (2）电源电压。 (3)在保证电路安全的情况下，调节滑动变阻器的滑片P，灯泡的最小功率。 (4)用定值电阻R替换灯泡L,在保证电路安全的情况下，调节滑动变阻器的滑片P，发 现电流表示数的最大值与最小值之差恰好为03A,这一过程中滑动变阻器连入电路的阻值始 终小于502，求定值电阻R1的可能值。 20/35 九物下练专题B本 4,多挡位用电器相关计算 1.[多选]在寒冷的冬天，我们会用到电暖器取暖，如图所示是某电暖器及其铭牌和电路图， 此电暖器有低温、中温、高温三挡，已知R1=552,R2=442,以下分析正确的是( 品牌 型号 Il Y2215-E 额定电压 220V 挡位 3挡 额定功率 低温880W 中温1100W 高温1980W A.使用“高温挡”只需要闭合S2 B.使用“低温挡”只需要闭合S1 C.“中温挡”正常工作1分钟，产生的热量为6.6×104】 D.闭合S1、S2时，通过R1、R2的电流之比为4：5 S2 R o 220 Vo- 甲 乙 2如图是一个电加热器的工作原理图，其中R1和R2是阻值不变的发热电阻。表中是它的部分 参数。当开关S和S1都闭合时，电加热器处于 (填“加热”或“保温”)状态；电加热器在 保温状态下正常工作300s,电阻R2产生的热量是 额定电压 220V R 额定加热功率 1210W S S 额定保温功率 110W o 220 Vo 21/35 九物下练专题B本 3.一款小型电火锅通过挡位开关实现高、中、低三挡控温功能；如图所示是它的简化电路图。 R1、R2、R3均为加热电阻（阻值保持不变），已知R1的阻值为1762，电火锅的部分参数如 表所示。求： R R 额定电压 220V 低温挡功率 中温挡功率 440W 220V 高温挡功率 1100W (1)R2的阻值是多少？ (2)电火锅在低温挡工作时的功率是多少？ (3)某次使用时，在标准大气压下，用中温挡将1kg水从20℃加热到沸腾，用时14in, 不计热量损失，该电火锅中温挡的实际功率是多少？[c水=4.2×103J/(kg·℃)] 22/35 九物下练专题B本 4某型号电饭煲有加热和保温功能，如图甲所示为其 R ↑PW 0.8 内部电路原理图，当开关S接触点1时，该电饭煲处 220V1 于 (填“保温”或“加热)状态。如图乙是该电饭 0.1 R 10 20 1/min 煲工作时电功率与时间的关系图像，则图中阴影部分 甲 乙 面积表示的物理量是，电阻R2的阻值2 。 5.某款家用电热水壶内部部分简化电路如图甲所示，其中R,和R2为阻值不变的发热电阻(R1< R2)，电热水壶有高功率的加热挡和低功率的保温挡。利用智能插座可以记录该电热水壶工作 时的电压和电流与时间的关系，如图乙和丙所示，在0~4in时，电热水壶的开关S接到a 端，4min后开关S接到b端。 b ↑U/V ↑IIA S 200 0.04--- 4 6 t/min 4 6 1/min 甲 乙 丙 (1)当开关S接b端时，流过R1的电流1 (填“大于m“小于”或“等于)流过R2的电流12。 (2)当开关S接a端时，电热水壶是加热挡还是保温挡？理由是什么？ (3)求该电热水壶在0~1min内消耗的电能。 (4)求电阻R1的阻值，及其在5~6min内产生的热量。 23/35九物下练专题B本 3,与电功率相关的安全、极值类问题 1.如图所示电路中，灯L1标有“3V0.9W"字样，灯L2标有3V0.6W"字样。在保证至少有一 灯正常发光，且都不损坏的情况下，下列判断中正确的是() U A.两灯都能正常发光 B.灯L正常发光，且比L2亮 C.灯L1正常发光，且比L2暗 D.灯L2正常发光，且比L1亮 答案：D 2.已知甲灯标有“6V3W"字样，乙灯的额定电压是3V。甲、乙两灯的U-1关系如图所示。 确保电路安全的前提下，两灯并联使用，干路的最大电流是A。 ↑UV 6 3 2 0 0.30.50.6/A 答案：0.9 3.小雅同学设计了如图所示的电路，已知电源电压不变，灯泡L标有“9V5.4W"字样，其阻值 会随温度变化，将滑动变阻器R2的滑片置于最左端，只闭合开关S时，小灯泡刚好正常发光： 17/46 九物下练专题B本 此时电流表示数为l1。再将滑片移动至最右端时，电压表的示数为13.8V。接下来同时闭合 开关S和S1,移动滑动变阻器滑片至中点位置，此时电压表的示数为11.5V，电流表示数为 12。已知11和12相比，电流变化了0.1A。 (1)灯泡L正常发光时的电阻为2。 (2)12的大小为A。 (3)在有电流通过灯泡L的情况下，灯泡的最小功率与最大功率之比为一。 答案：15 0.5 3:20 4.如图所示电路，定值电阻R1的阻值为52，滑动变阻器R2的规格为“20Ω1A”,电流表的 测量范围为0~0.6A,电压表的测量范围为0~3V,电源电压恒为4.5V，则为保证电路安 全 (1)电路中电流的变化范围是 解：0.30.6 18/46 九物下练专题B本 (2)滑动变阻器的阻值变化范围是 解： 2.5≈10 (3)定值电阻两端的电压变化范围是 V，电压表的示数变化范围是 V: 解：1.5~3 1.5~3 (4)定值电阻的最大功率W,最小功率为W: 解：1.8 0.45 (5)电路中的总功率最大W,最小功率为W。 解：2.7 1.35 5.如图所示电路中，R2=2.42,滑动变阻器R1的最大阻值为202，电源电压U为6V,且 保持不变，电流表A1的测量范围为0~0.6A，电流表A的测量范围为0~3A,为保证电 路安全： (1)电流表A1的示数变化范围是 A,电流表A的示数变化范围是 A。 解：0.30.5 2.8≈3 (2)滑动变阻器的阻值变化范围是 2 解：12~20 (3)电路中的总功率最大是W，最小是W。 解：18 16.8 19/46 九物下练专题B本 (4)滑动变阻器的功率变化范围是 解：1.83 6.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的最大阻值为20Ω。电 压表测量范围为0~3V，电流表测量范围为0~0.6A。在保证电路各元件安全的前提下， 电压表的示数随滑动变阻器R2阻值变化的关系图像如图乙所示。下列说法中正确的是( ↑U/V 3 R 05101520R/2 甲 乙 A.电源电压为7.5V B.定值电阻R1阻值为52 C.电路的最小功率为0.6W D.电流表示数变化范围为0.2~0.3A 答案：D 7.如图甲所示，电源电压保持不变，闭合开关S，调节电阻箱。电压表示数与电流表示数关 系图像如图乙所示，其中0是电阻箱阻值为零时的电流，则下列说法正确的是() U Uo S S, Sa S 2 甲 乙 A.电阻箱两端电压随电流增大而增大 20/46 九物下练专题B本 B.电阻箱消耗的电功率最大值在数值上等于图形S3与S4的面积之和 C.电阻箱消耗的电功率最大值在数值上等于图形S1的面积 D.电路消耗的总功率最大值在数值上等于图形S3与S4的面积之和 答案：C 8.[多选]某小组设计了一款AI机器人，其眼睛部分的设计电路如图所示，灯L1标有“6V3W” 字样，灯L2和滑动变阻器R的规格未知。负责检测此电路的小明在其干路上串联一个电流表（图 中未画出)，他发现：当闭合开关S、S1,断开开关S2且滑片P位于a端时，L恰好正常发光： 保持滑片P的位置不变，再闭合开关S2时，L2恰好正常发光，且电流表的示数变化了1A； 再只断开开关S1,并将滑片P移至R中点时，电流表的示数为0.25A。电源两端电压保持不变， 不考虑L和L2电阻的变化。根据上述信息，下列说法正确的是( S A.两灯正常发光时，L1的功率大 B.L2的规格为“6V6W” C.R的最大阻值为362 D.电路消耗的最大功率为9W 答案：BCD 9.小明在错题本上整理分析错题，其中一道错题如下，请你帮助他找出错误之处、分析错因 并写出正确解答过程。 错题记录：习题：如图所示，电源电压为10V，且保持不变，已知滑动变阻器R的最大阻值为 21/46 九物下练专题B本 252,定值电阻Ro为202，小灯泡上标有“6V3W"字样，求：当S、S1、S2都闭合时 调节滑动变阻器滑片到哪端时，整个电路消耗的总功率最小？这个最小功率是多少？ R Ro 解：当开关S、S1、S2都闭合时，等效电路图如图所示 U=10V→ 滑动变阻器的滑片移到最小值时，滑动变阻器消耗的电功率为零，则此时整个电路消耗的总功 率最小，根据=兴和P=U1可知，电路消耗的最小功率P小=UI=U+)=U()+P 0+3二8(W。答：滑动变阻器的滑片移到最小值时，整个电路消耗的最小总功率是8W。 1 (1)错误之处： (2)错因分析： (3)正确解答： 解：(1)等效电路图画错了，当S、S1、S2都闭合时，灯泡L被短路，滑动变阻器和定值电阻 并联。滑动变阻器的滑片移到最小时，整个电路短路，电路中电流很大，会烧毁电流表损坏 电源，解题过程不规范。 (2)滑动变阻器滑片移到最小值时，并联电路短路，即电源短路，会损坏电流表和电源。 (3)当开关S、S1、S2都闭合时，灯泡L被短路，滑动变阻器和定值电阻R并联，由P= R 知，定值电阻消耗的功率不变，当滑动变阻器的最大阻值接入电路中时，滑动变阻器所在支路 消耗的功率最小，并联电路中的总功率等于各个支路的功率之和，此时电路中的总功率最小， 最小总功率P=卫n+PR三+片=00+0三5W+4W=9w. 202 250 22/46 九物下练专题B本 10.随着台风“摩羯”在海南省文昌市登陆，风力达到17级以上，对我国沿海地区造成了不可估 量的损失。为了更好地预防台风，科技小组设计了一个能反映水平风力大小的装置模型，如图 甲所示，电源电压恒为16V,Ro为定值电阻，L为额定电压是2.5V的小灯泡，其1-U关系 的部分数据如图乙所示，R为长14cm、阻值602粗细均匀的电阻丝（电阻丝的阻值与长度 成正比)，电阻不计的金属弹簧连接一个挡板，挡板上有一滑片与电阻R连接。闭合开关S, 无风时，滑片在电阻R最左端，此时电流表示数为02A；有风时，风对挡板的作用力F方向 始终水平向右，已知风力每增加1N挡板就会前进1c,滑片始终与电阻R接触良好且无摩擦。 求： 0.4 0.3 风 Ro 0.2 0.1 R 00.511.522.53U/V 甲 乙 (1)电流表示数为0.2A时，灯泡的电阻。 解：由图乙可知，当电流表示数为02A时，小灯泡两端的电压为1V,可得小灯泡的电阻为R= ==50。 UL (2)无风时R。消耗的电功率。 解：无风时，滑片在电阻R最左端，此时电流表示数1=0.2A,小灯泡两端电压为U=1V; 可得此时R两端的电压为UR=IR=0.2A×602=12V；根据串联电路电压规律可得，此 时R。两端的电压为Uo=U-UR-U1=16V-12V-1V=3V,则Ro消耗的电功率为 Po=UoI=3V×0.2A=0.6W。 23/46 九物下练专题B本 (③)为保护电路，允许风对挡板施加的最大作用力。 解：R。的阻值为R。="0=3=150,由题图乙可知，小灯泡的额定电流为0.3A,所 10.2A 以当=0.3A时，风对挡板施加的作用力最大，Ro两端的电压为Uo'='Ro=0.3A× 152=4.5V,由图乙可知，当'=0.3A时，小灯泡L两端的电压为2.5V,由串联电路分 压的特点可知，此时R两端的电压为UR'=U-U1'-Uo'=16V-2.5V-4.5V=9V,R 接入电路的阻值为R=竖=兴=301。根据电阻丝的阻值与长度成正比可知，接入电路 的电阻丝长度为L=8品×14cm=7cm,已知风力每增加1N挡板就会前进1cm可得，允 许风对挡板施加的最大作用力Fmx=(14cm-7cm)×1N/cm=7N。 11.如图甲所示，电源电压不变，电流表测量范围为0~0.6A,电压表测量范围为0~3V, 滑动变阻器R的规格为“5022A”,灯泡L标有“4V1.2W"字样。图乙是灯泡L的电流与电压 关系图像。闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P,当滑片P移至某一位置时，电压表和电 流表的示数分别为2.5V和0.25A。求： ↑IA 0.3 R 0.2 0.1 01.02.03.04.0/V 甲 乙 (1)小灯泡的额定电流。 解：小灯泡的额定电流为1。=-2”=0.3A。 Uo 4V (2)电源电压。 解：当电路中电流为0.25A时，由图乙可知，此时小灯泡两端电压为2V,由串联电路电压 规律可得，电源电压为U=UR+U1=2.5V+2V=4.5V。 24/46 九物下练专题B本 (3)在保证电路安全的情况下，调节滑动变阻器的滑片P，灯泡的最小功率。 解：变阻器连入电路阻值越大，电路中的电流越小，小灯泡的功率越小。变阻器连入电路阻值 越大，其两端电压就越大，受限于电压表，变阻器两端电压最高为3V,此时小灯泡两端电压 为U1=U-U1=4.5V-3V=1.5V。由图乙可知，此时小灯泡中电流为0.2A,则此 时小灯泡最小功率为P1=U11I=1.5V×0.2A=0.3。 (4)用定值电阻R替换灯泡L，在保证电路安全的情况下，调节滑动变阻器的滑片P，发 现电流表示数的最大值与最小值之差恰好为0.3A,这一过程中滑动变阻器连入电路的阻值始 终小于502，求定值电阻R1的可能值。 解：两种情况，第一种情况：R1电阻较小，电路中最大电流达到0.6A,最小电流为I1=0.6A- 0.3A=0.3A。电路中的电流最小时，变阻器连入电路阻值最大，分担电压最高为3V,此 时R,阳值为R1一号-“-心-50。第二种情况：R阻值较大，电路中电流未达 0.3A 到0.6A。变阻器连入电路阻值为0时，电路中电流最大，为，=号-经。变阻器连入电 路阻值较大，其两端电压为3V时，电路中电流最小为水=紧-由-“-03A, 得R1'=10D。 25/46