内容正文:
物 理
九年级下册 HK
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第一部分 教材同步分层练
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第十七章
电流做功与电功率
大招专题1 与电功率有关的综合计算
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难关
母题学大招1 简单计算
1.【陕西中考,中】如图1所示电路,电源电压
不变,是额定电压为的小灯泡, 为滑动
变阻器。闭合开关,滑片 在某两点间移动的过
程中,电流表A与电压表 的示数变化关系如图
2所示。当电流表示数为 时,两电压表的示
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数相等,则电源电压为___ 。小灯泡正常工作时的电流为______A,此时滑动变阻
器接入电路的阻值为___ ,电路的总功率为______ 。
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【解析】由电路图可知,灯泡与滑动变阻器串联,电压表测 两端的电压,电
压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流。当电流表示数为
时,由图2可知,电压表的示数为 ,由题可知此时两电压表的示数相等,
即 ,根据串联电路的电压特点可知,电源电压
;当电压表示数为 时,小灯泡正常发光,
由图2可知此时电路中电流为,所以小灯泡正常工作时的电流为 ;根据
串联电路的电压特点可知,当电压表示数为时,电压表 的示数为
,所以此时滑动变阻器接入电路的阻值为
;电路的总功率 。
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大招解读 简单计算
1.串联电路
将滑动变阻器的滑片向右滑动时,滑动变阻器接入电路的阻值变大
电路中的电流变小,电流表示数减小 电压表示数减小,由 或
可知,小灯泡的功率减小,亮度变暗(忽略灯丝电阻变化)。
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2.并联电路
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将滑动变阻器的滑片向右滑动时,滑动变阻器接入电路的阻值变大,因并联电路中
各支路互不影响,所以滑动变阻器所在支路电流减小,小灯泡所在支路电流不变,
电流表示数减小,电压表测量电源电压,示数不变,由或 可知,小灯
泡的功率不变,亮度不变(忽略灯丝电阻变化)。
3.混联电路
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将滑动变阻器的滑片向右滑动时,滑动变阻器接入电路中的阻值变大增大
电路总电阻增大 电流表A示数减小 阻值不变,电压
表示数减小 电源电压不变,电压表示数增大阻值不变,电流表 示数
增 大 电流表示数减小,由或可知,增大, 减小。
小贴士:在求解电功率时需选择合适的公式。
串联优先选,并联优先选,求总功率优先选 。
关键点拨
本题主要考查与图像结合的动态电路电功率的相关计算,分析出不同情况下对应的
电压值与电流值是解答本题的关键。
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子题练变式
2.【2025云南曲靖调研,中】如图甲所示的电路中,电源电压恒为, ,定
值电阻、灯泡的图像如图乙所示。只闭合开关时,电压表的示数为 。求:
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(1)定值电阻 的阻值。
【解】由图乙可知,当定值电阻两端的电压为时,通过的电流为 ,
由可得, 。
(2)只闭合开关 时,灯泡的功率。
【解】只闭合开关时,灯泡与电阻串联,电压表测灯泡 两端的电压,所以
,由图乙可知,通过的电流为 ,则灯泡的功率
。
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(3)开关、、都闭合与只闭合、相比,电路工作 消耗的电能之差。
【解】开关、、都闭合时与并联,此时电路消耗的电能 ,
只闭合、时电路为灯泡的简单电路,此时电路消耗的电能为 ,因并联
电路中各支路独立工作,互不影响,所以电路工作消耗的电能之差即为 消耗
的电能, 。
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母题学大招2 比值类计算
3.【2024黑龙江齐齐哈尔中考,中】如图甲所示的电路,电源电压为 且保持不
变,为阻值未知的定值电阻,图乙是小灯泡和定值电阻 的电流随它们两端电
压变化的图像。当同时闭合开关、和时,小灯泡的实际功率为 ,定值电阻
的功率为,则_____;当闭合开关、断开开关和 时,小灯泡的实际
功率为,此时灯丝电阻为,则 _____。
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【解析】当同时闭合开关、和时,灯泡与定值电阻 并联,电源电压
,由图像可知,通过灯泡的电流,通过的电流 ,则灯
泡的实际功率,定值电阻 的功率
,所以;闭合开关 、断
开开关和,由图乙可知时,通过灯泡的电流为 ,灯泡的实际
功率,此时灯泡的电阻 , 两端的电压
, ,所以
。
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大招解读 比值类计算
1.串联电路:
(适用于纯电阻电路且通电时间相同)。
2.并联电路:
(适用于纯电阻电路且通电时间相同)。
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子题练变式
4.【河北中考,偏难】如图所示,电源电压为, 为定值电
阻,为滑动变阻器,电流表测量范围为“ ”,电压表测
量范围为“”。闭合开关 ,移动滑片,当滑片移至滑动变
阻器中点时,电流表的示数为,电压表的示数为 。
(1)求 的阻值。
【解】由图可知,与串联,电压表测 两端电压,电流表测电路中的电流,根据
欧姆定律可知, ;
思路分析 由题图知,两电阻串联,电压表测 两端电压,电流表测电路中的电流,
由欧姆定律计算 的阻值。
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(2)求滑动变阻器的最大阻值。
【解】当滑动变阻器的滑片在中点时,变阻器两端电压
,此时滑动变阻器连入电路的电阻
,则滑动变阻器的最大阻值为 ;
思路分析 由串联电路特点和欧姆定律计算滑片在中点时滑动变阻器接入电路的电阻,
从而计算出滑动变阻器的最大阻值。
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(3)在保证电路安全的情况下,电路消耗的最大功率为;将电压表改接在 两端
(测量范围不变),电路消耗的最小功率为,求 。
【解】由电流表的测量范围可知电路中的电流最大为时, 两端电压
,电路的电功率最大,最大电功率为
,当电压表改接在两端,且电压表示数为
时,两端的电压最小,为 ,此时电路中的电流
最小, ,此时滑动变阻器接入电路的电阻为
, 则此时电路的最小电功率为
,则 。
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思路分析 根据 可知,电源电压一定,当电路中的电流最大时,电路消耗的
功率最大,当电路中的电流最小时,电路消耗的功率最小,分别求出电路中的最大
电流和最小电流,进而求出电路的最大功率与最小功率。
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母题学大招3 极值、范围类计算
5.【2025河北秦皇岛期末,中】某同学选用规格为“
”的灯、定值电阻 及规格为“
”的滑动变阻器 等元件设计了如图所示的电
路。当闭合开关、,且滑动变阻器的滑片移至 端时,
灯 正常发光。电源电压不变,不考虑灯丝电阻的变化。
求:
(1)电源电压。
【解】当闭合开关、,且滑动变阻器的滑片移到端时,电路为灯 的简单电路,
灯正常发光,所以,,此时电源电压 。
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(2)当三个开关都闭合,滑动变阻器的滑片移至 端时,电路消耗的功率。
【解】当三个开关都闭合,且滑片移至端时,和并联,电路消耗的功率等于
和消耗的功率之和,的功率 ,电路消耗的总功率
。
(3)在保证电路各元件安全的前提下,该工作电路在 内消耗的最小电能。
【解】灯泡的电阻 ,,故变阻器以最大阻值和灯
串联时,电路中的总电阻最大,电路中的总电阻
,由 可知,总电阻最大时电路消耗的
总电能最小,该工作电路在 内消耗的最小电能
。
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大招解读 极值、范围类计算
串联电路中的总功率,一般不变,主要看 最大时,电
流最大,滑动变阻器连入电路中的阻值最小;电路中的总功率最小时,
电流最小,滑动变阻器连入电路中的阻值最大。
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并联电路中滑动变阻器的电功率,一般不变,主要看
最大时,在保证电路安全的情况下,电流最大;并联电路中滑动变阻
器的电功率最小时,电流最小,滑动变阻器连入电路中的电阻最大。
串联电路中定值电阻的电功率,不变,主要看 最大时,
电流最大,滑动变阻器连入电路中的阻值最小;定值电阻 的电功率最小时,电流
最小,滑动变阻器连入电路中的阻值最大(电路安全范围内)。
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母题学大招4 变化量类计算
6.【天津中考,偏难】小明利用如图甲所示电路研
究“电流与电压的关系”时,闭合开关 ,滑动变
阻器的滑片从最右端移动到最左端的整个过程中,
定值电阻的关系图像如图乙所示。其中 、
、 均为已知量,电源电压不变。
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请解答如下问题:
(1)写出电源电压值;
【解】滑动变阻器的滑片滑到最左端时,滑动变阻器连入电路的电阻为零,此时定
值电阻两端的电压最大,等于电源电压,由图乙可知,定值电阻两端电压最大为 ,
所以电源电压是 。
思路分析 滑动变阻器的滑片移动到最左端时,滑动变阻器连入电路的阻值为0,此
时定值电阻单独接入电路,定值电阻两端电压最大,等于电源电压。
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(2)在图乙所示的坐标系中,画出滑片整个移动过程中滑动变阻器的 关系图
像,并标出端点的坐标;
【解】当滑动变阻器的滑片滑到最右端时,滑动变阻器连入
电路的电阻最大,电路中的总电阻最大,电流最小,由图乙
可知,此时电路中的电流为,定值电阻两端的电压为 ,
故滑动变阻器两端的电压为 ,此端点坐标为
;当滑动变阻器的滑片滑到最左端时,滑动变阻
器连入电路的电阻为零,定值电阻的阻值为 ,此时电
路中的电流为,滑动变阻器两端的电压为 ,
故此端点坐标为 ,连接以上两个端点即为滑片整个
移动过程中滑动变阻器的 关系图像,如图所示。
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思路分析 当滑动变阻器滑片在最右端时,滑动变阻器连入电路的阻值最大,其两端
电压最大,电路电流最小,结合图乙和串联电路特点可以得出变阻器的 关系图
像的左端点坐标。当滑动变阻器的滑片移动到最左端时,滑动变阻器连入电路的阻
值为零,电路电流最大,变阻器两端电压为零,利用欧姆定律可得出变阻器的
关系图像的右端点坐标。
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(3)滑片移动过程中,当电压表示数由变为时,电流表示数增加了 ,请
你推导出定值电阻的电功率变化量的数学表达式(用、和 表示)。
【解】设定值电阻的阻值为 ,则定值电阻电功率的变化量
。
思路分析 设定值电阻阻值为, ,通过代数运算可以得到数学表达式。
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大招解读 变化量类计算
1.定值电阻 的几种求法:
①由欧姆定律变形式得 ;②移动滑片,观察电压表示数变化量
为,电流表示数变化量为,则 ;③串联电路中
,电源电压保持不变,
可得,则 ,即定值电阻的阻值
。
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2.定值电阻电功率变化量 的几种求法:
注意: 。
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