15.3 第3课时串、并联电路中电功率的分析与计算-【通成学典】2026-2027学年九年级上册物理拔尖特训(沪粤版·新教材)

拔尖特训· 物理（沪粤版）九年级 第3课时串、并联电路中电功率的分析与计算 一阶·基础通关 融通新授知识，夯实双基▲ 1.[2025汕头潮阳一模]灯泡L(6V6W)和L2(6V3W)的电流和两端电压的关系曲线如图甲 所示，现将其按图乙所示电路连接，闭合开关，灯泡L2恰好正常发光，下列说法正确的是() A.通过灯泡L1的电流为1A B.灯泡L2的电阻为62 C.电压表示数为6V D.灯泡L1的功率为1W ↑I/A 1.0 0.8 0.6- 0.4 0.2 L ☒L s电源⑧ 0123456U/W 甲 w (第1题图) (第2题图) 2.[2025淮南二模]如图所示的电路中，电表和各器件均完好，电源是保持电流恒定的直流电源。当 开关S闭合，滑片P向左移动时，下列判断中正确的是（不考虑灯丝电阻变化） () A.电流表和电压表示数都变大，灯泡变亮 B.电流表和电压表示数都变小，灯泡变暗 C.电流表示数不变，电压表示数变大，电路总功率变大 D.电流表示数不变，电压表示数变小，电路总功率变小 3.科技小组制作了一个小的“灯光秀”玩具，其电路如图所示，其中R,=202,小灯泡L的规格为 “3V0.75W”,电源电压保持不变。（不考虑灯丝电阻变化） (1)S1、S2都断开时，小灯泡L正常发光，求电源电压。 (2)S1、S2都闭合时，电流表示数变为0.6A,求R2的阻值。 (3)求电路消耗的最小功率。 A ⑧ (第3题图) 月二阶·素能攀升 强化运用能力，提升素能▲ 4.如图所示，电源电压保持不变，R,为定值电阻，R2为滑动变阻器。闭合开关S,将滑动变阻器R2 的滑片P向右移动的过程中，下列判断正确的是 ( A.电压表示数变大，电流表示数变小 B.定值电阻R,消耗的电功率变大 C.滑动变阻器R2消耗的电功率变大 D.电压表与电流表示数之比变大 (第4题图) 92 第十五章电能与电功率 5.[2025马鞍山雨山二模]如图甲所示电路，闭合开关，滑片在滑动变阻器上某两点间滑动的过程 中，L和R的U-I图像如图乙所示。小灯泡的额定电压为2.5V,则下列说法正确的是() 3.ofu/v 2.0 1.0 ⑧ 0 0.10.20.31/A 甲 乙 (第5题图) A.此过程电路的最小总功率为0.3W B.此过程滑动变阻器的最大功率为0.25W C.小灯泡正常工作时的电阻为252 D.滑动变阻器的最大阻值为102 6.如图甲所示电路中，电源电压保持不变，R1、R2为定值电阻，R2=182,滑动变阻器R的最大阻值 为1002。开关S,闭合、S2断开，滑片从某一位置移动到另一位置过程中，滑动变阻器消耗的功 率随电流表示数变化如图乙所示。求： (1)当电流表示数为0.4A时，滑动变阻器两端的电压。 (2)电源电压和电阻R,的阻值。 (3)同时闭合开关S、S2,滑片移动到最左端时，电路消耗的总功率。 P/W S A R 7.7- 5.6 0 0.41.1 I/A 甲 乙 (第6题图) 道三阶·思维拓展 深度探究创新拓展思维▲ 7.[2025安庆三模]如图所示电路，电源电压恒为6V,小灯泡L标有“5V2W”。 (1)只闭合开关S和S,时，滑动变阻器的滑片P置于某一位置时，电压表的示数 1V,求此时滑动变阻器接入电路的阻值大小。 (2)断开S、闭合S和S,并保持滑动变阻器的滑片P位置不变，电流表示数为0.48A,再移动滑 片到某一位置正好使R,消耗的功率达到最大，求R,的最大功率。 (3)若滑动变阻器R,的铭牌是“2021A”,电流表的量程是0~0.6A,电压表的量程是0 3V,只闭合开关S和S1,移动滑动变阻器的滑片P,在保证各元件安全工作的情况下，求滑动变 阻器的取值范围。 H④ P R s⑧ (第7题图) “答案与解析”见P50 93电压表有示数，说明电压表能连接到电源两端，说明故障 原因可能是小灯泡断路。(3)由图乙可知，电压表接的是 小量程，分度值为0.1V,所以电压表示数为2.2V。若想 测量小灯泡的额定功率，需使小灯泡两端的电压为2.5V, 根据串联分压原理可知，需使滑动变阻器分得的电压变 小，滑动变阻器接入电路的阻值需变小，故应将滑片向A 端移动，直到电压表的示数为2.5V。(4)在进行实验数据 处理时，计算出了小灯泡的平均电功率是不合理的，因为 小灯泡在不同实际电压下的实际功率不同，求平均值没意 义。(5)灯泡正常发光时电压为2.5V,电流为0.28A,电 源是三节新的干电池，电压为4.5V,变阻器分得的电压 U=4.5V一2.5V=2V,此时滑动变阻器阻值R= U2V I#0.28A≈7.140>50，所以R,不符合题意：由于R 允许通过的最大电流为0.1A<0.28A,所以R,不符合题 意。故选R,。 3.(1)如图所示(2)R2(3)小灯泡短路(4)右 0.625(5)0V题 R。 ③Ua(I-R。 (第3题图)》 〔解析)(1)在“测量小灯泡的电功率”实验中，电压表应测 灯泡两端的电压，而图中电压表测灯泡和滑动变阻器的总 电压，这是错误的，改正后如图所示。(2)小灯泡额定电压 为2.5V,正常发光时灯丝电阻约为102，由欧姆定律可 知，小灯泡正常发光时的电流约为受--42西A,根 据串联电路的电压规律和欧姆定律，此时滑动变阻器连入 电路中的电阻R=6V-25V 0.25A =142>102,故滑动变 阻器应为R2。(3)连接好电路后，闭合开关，发现小灯泡 不亮，电流表有示数，说明电路是通路；电压表无示数，说 明电压表并联的支路短路，即电路故障原因是小灯泡短 路。(4)排除故障，闭合开关，移动滑片至某位置时，电压 表的示数为2.2V,小于灯泡的额定电压2.5V,若想测量 小灯泡的额定功率，应增大灯泡两端的电压，根据串联电 路电压规律，应减小变阻器两端的电压，根据分压原理，应 减小变阻器接入电路的阻值，故变阻器滑片应向右端移 动；由U-I图像可知，当灯泡两端电压为2.5V时，通过灯 泡的电流为0.25A,小灯泡额定功率P=UI,=2.5V× 0.25A=0.625W。(5)实验步骤：①断开开关S,闭合开 U 关S,、S,调节滑动变阻器滑片P,使得电流表示数为尺， 此时灯泡正常发光：②保持滑动变阻器滑片P位置不变， 断开开关S2,闭合开关S、S,记下电流表的读数为I; ③在步骤①中，灯泡L与电阻R。并联，电流表测通过R。 的电流调节滑动变阻器滑片P.使得电流表示数为受。 根据并联电路电压特点和欧姆定律可知，灯的电压为U领， 灯正常发光：在步骤②中，灯泡L与电阻R。仍并联，电流 表测通过灯泡和电阻R。的总电流：因电路的连接关系没 有改变，各电阻的大小和通过的电流不变，灯仍正常发光， U,灯 根据并联电路电流的规律，灯的额定电流1一I一 U题 的额定功率的表达式P=U领I=U=(I一 4.(1)如图所示(2)②保持滑片位置不变电阻箱接 人电路的阻值(3)2.5V) R。 (第4题图) 〔解析)(1)将S与灯所在支路和S2与电阻箱所在的支路 最后一个元件的右接线柱连接起来后再与滑动变阻器串 联，实物图的连接如图所示。(3)因变阻器连人电路中的 阻值大小不变，电压表示数保持不变，根据等效替代法，此 时电阻箱的阻值R。与灯正常发光的电阻大小相等，所以 灯的额定功率的表达式为P--2.5V R。 R 第3课时串、并联电路中电功率的分析与计算 1.DL正常发光的电流为1A,L2正常发光的电流为 0.5A。闭合开关，两电阻串联，电压表测量L两端的电 压。灯泡L2恰好正常发光，则电路电流I=0.5A,L两 端的电压等于L2的额定电压，为6V,根据欧姆定律可知 U2 6V 此时L的阻值R,=宁-05A-120,故B错误：根据串申 联电路的电流特点可知通过灯泡L的电流为0.5A,故A 错误，从图甲可知L,两端的电压为2V,则电压表示数为 2V,故C错误；根据P=UI可知I1的功率P,=U1I= 2V×0.5A=1W,故D正确。 2.D灯泡和滑动变阻器串联，电流表测的是串联电路的 电流，电压表测的是滑动变阻器两端的电压，滑片P向左 移动时，滑动变阻器接人的有效电阻变小，则总电阻变小， 由题意可知，电源是保持电流恒定的直流电源，则电路中 电流不变，根据欧姆定律可知，滑动变阻器的电压将变小， 灯泡的电压不变，所以电流表示数不变，电压表示数变小， 根据公式P=UI可知，灯泡的实际功率不变，则灯泡亮度 不变，故A、B错误；由A、B选项分析可知，电流表示数不 变，电压表示数变小，根据公式P=R可知，当保持电流 恒定时，电路的总电阻变小，则电路总功率变小，故C错 误，D正确。 3.解：(1)小灯泡L的规格为“3V0.75W”,表示灯的额 定电压为3V,额定功率为0.75W,由P=LUI得小灯泡的 颜定电流1一无0"-25A.由一景得灯的电a 3V R-号-。2%=120：当8.8事断开时.R,与灯年 联，小灯泡L恰好正常发光，灯的电压为3V,电路中的电 流为0.25A,由串联电路电阻的规律和欧姆定律可得电源 电压U=I(R,+R.)=0.25A×(20+122)=8V (2)当S,、S都闭合时，灯被短路，两电阻并联，电流表测 干路电流，由欧姆定律可得，通过R,的电流1，一 Q一0.4A,根据并联电路电流的规律，通过R2的电流 8V I2=I点一I,=0.6A一0.4A=0.2A,由欧姆定律可得R2 的阻值R,=”-8》0n《3)两电阻串联时总电阻景 大，由P一二尽知电功率最小：则电路的最小功率P一 (8V)2 R,+R.20+12n-2w 4.D由电路图可知，闭合开关S后，R,与R2并联，电流 表A测R2的电流，电压表V测电源两端的电压，电源电 压保持不变，电压表V示数不变，故A错误；因并联电路， 各支路互不影响，由P=UI可知，定值电阻R,消耗的电 U 功率不变，故B错误，由I=尺可知，电源电压不变，R,阻 值变大，经过R,电流变小，由P=UI可知，滑动变阻器R 消耗的电功率变小，故C错误；电压表V示数不变，电流表 A示数减小，电压表与电流表示数比值变大，故D正确。 5.A由题图甲可知，灯泡L与滑动变阻器R串联，电压 表V,测L的两端电压，V2测R的两端电压，电流表测电 路中电流。当滑动变阻器滑片向左滑动时，变阻器接人电 路的电阻变小，电流变大，根据串联分压及欧姆定律知，L 两端电压随电流增大而增大，R两端电压随电流增大而减 小，则图中1号曲线是L的图像，2号曲线是R的图像。当 滑动变阻器接人电路的电阻最大时，电路中的电流最小， 由题图乙可知，最小电流Im=0.1A,此时电路总功率最 小。因为电源电压U=U.十UR,当I=0.1A时，U.= 0.5V,UR=2.5V,所以电源电压U=U.+UR=0.5V+ 2.5V=3V,则电路的最小总功率Pm=UImn=3VX 0.1A=0.3W,故A正确：滑动变阻器的功率为P=UI,如 图中2号曲线上的点与坐标轴围成的矩形面积：当在A点 时，面积为12个网格的面积，此时变阻器的功率为1.5V× 0.2A=0.3W,但在B点，面积大于12个网格的面积，所 以滑动变阻器的最大功率一定大于0.3W,故B错误；小灯 泡的额定功率U=2.5V,由题图乙可知，此时通过灯泡 U原一 的电流I=0.25A,则小灯泡正常工作的电阻R.= 025A-100,故C错误；当滑动变阻器接人电路的电阻 2.5V 最大时，电路中的电流最小，由题图乙可知，最小电流 I=0.1A,此时UR=2.5V,则滑动变阻器的最大值 UR 2.5V R-Tin0.1A =252,故D错误。 3.0 U/V 2.0h 1.0 0 0.10.20.31/A (第5题图) 6.解：(1)开关S1闭合、S断开时，R,与滑动变阻器R串 联，电流表测电路中的电流，电压表测变阻器两端的电压。 当电流表示数为0.4A时，由图乙可知，此时滑动变阻器的 功率P=5.6W,由P=UI可得滑动变阻器两端的电压 _卫-5.6W-14V(2)当电流表示数为0.4A时， UR-1-0.4A 由串联电路的电压特点和欧姆定律可得电源电压= UR+I1R,=14V+0.4A×R,①，当电流表示数为 1.1A时，由图乙可知，此时滑动变阻器消耗的功率P'= 7.7W,由P=UI可得此时滑动变阻器两端的电压UR' P_,7W=7V,同理可得电源电压U-U'+1,R,= I21.1A 7V+1.1A×R,②，联立①②解得：U=18V,R1=102 (3)同时闭合开关S,、S,滑片移动到最左端时，电阻R, 与R,并联，此时电路消耗的总功率P台=P,十P,一R U2_(18V)2,(18V)2 =50.4W R2102182 7.解：(1)只闭合开关S和S时，R,与L串联，电压表测 R,两端电压，已知电源电压U=6V,电压表示数为U,= 1V,则小灯泡两端电压U.=U-U,=6V-1V=5V,小 灯泡的额定电压为5V,故此时灯泡恰好正常发光，通过小 灯流的电流1，-是一号器-心1人指动变凤器接人电路 U1V 的阻值R,=一04A=2.50(2)断开S,闭合S和 S,R,与R2串联，电压表测R,两端电压，电流表示数为 Q4sA则电路点电阻R:=Q二=1250，R=R。 R,=12.52-2.52=102,变阻器R,的功率P,= (+K)iR=,R U 一，当滑动变阻器的阻值 -十4R R 等于R,的阻值时，滑动变阻器的功率最大，R,的最大功 U(6V)2 率P一1R:-4X10n=0.9W(3)只闭合开关S和 S,R,与R2串联，电压表测R,两端电压，电流表量程为 00.6A,变阻器R,的铭牌是“2021A”,故电路中最大 电流Ix=0.6A,此时变阻器接入电路的电阻最小，为 R1in一Imax =0-R2=。”6A一10D=0n,电压表的量程为 0~3V,故变阻器R,两端最大电压为U1ax=3V,此时变 阻器接人电路的电阻最大为Rmx,R2两端电压U2=U一 Ri max U=6V-3V=3V,根据串联分压规律，有：R U. -R张×100=100.故滑动变阻器 Uimg Rm-U: 接人电路的阻值取值范围是0~102 15.4焦耳定律 1.A电暖气工作时消耗电能，产生热量，将电能主要转化 为内能，利用了电流的热效应，故A符合题意；电风扇主要 部件是电动机、电冰箱的主要部件是压缩机，工作时消耗 电能，将电能主要转化为机械能，故B、D不符合题意；收音 机工作时消耗电能，利用扬声器发声，将电能主要转化为 机械能，故C不符合题意。 2.C电阻丝跟导线串联，通过它们的电流I和通电时间t 相等，故A错误；因为Q=IRt,R电阻丝>R线，所以产生的 热量Q电阻丝>Q导线，即相同时间内导线产生的热量小于电 阻丝产生的热量，而与散热快慢、隔热效果无关，故C正 确，BD错误。 3.D因为串联电路中电阻等于各分电阻之和，并联电路 中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和，所以两电阻串联 时电路中的总电阻最大，两电阻并联时电路中的总电阻最 小，因为Q:=W及，所以在相同的时间内放出的热量 最多的是D选项。 4.温度计升高的示数电阻1：2 〔解析)探究焦耳定律的实验装置，α、b为温度计，由转换 法可知，通过观察温度计升高的示数知道产生热量的多 少；装置中，两电阻串联，通过的电流和通电时间相同，而电 阻不同，故该装置用来探究电流热效应与电阻大小的关 系：根据Q=IRt可知，在电流和通电时间不变的条件下， 产生热量与电阻成正比，故在1min内R,和R,产生的热 量之比为52：102=1：2。 5.C三者规格相同，接入同一家庭电路中，若通电相同时 间，则三者消耗的电能相同。电冰箱与电风扇工作时，主要 将电能转化为机械能，产生的热量很小，电热毯工作时，主 要将电能转化为内能，产生的热量很多。 6.C由电路图可知，闭合开关后，R,与R串联，R2短 路，电流表测电路中的电流。根据串联电路的电阻规律和 欧姆定律可得，电源电压U=IR=I(R,+R)=0.3AX (102+302)=-12V,故A错误；由于R2被短路，因此流 过R2的电流为0A,故B错误；电路消耗的总功率P= UI=12V×0.3A=3.6W,故C正确；10s内电流通过电 阻R3产生的热量Q=IR3t=(0.3A)2×302×10s= 27J,故D错误。 7.A电阻R3、R,并联在电压为10V的电路中，因为 U R,=R,R2=R,R2=2R1,所以R,=2Rg,由Q数=Rt 可知，Q>Q1,甲和乙串联在电压为10V的电路中，总电 阻R危=R1+R2=1.5R2=1.5R1,它们放出的总热量 Q:一尺。，由此可知它们产生的总热量小于R,产生的热 量，即Q1>Q,Q1>Q2,甲、乙串联，它们各自产生的电流 相等，根据Q=IRt,电阻越大产生的热量越多，所以Q2> Q,所以Q>Q>Q2>Q,所以产生的热量由低到高的 顺序为甲、乙、丁、丙。 8.216 〔解析)由图可知，10根加热丝并联，根据并联电路特点可 知，每根加热丝两端的电压均为6V,通过每根加热丝的电 _V=6V=0.O6A,根据并联电路的特点可知，干 流I=R-1000 路的总电流I危=10I=10×0.06A=0.6A,该电加热眼罩 正常工作1min产生的热量Q=W=UI总t=6VX 0.6A×1×60s=216J.