第18章 专题四 电功率有关的极值、范围计算-【学海风暴】2026-2027九年级下册物理同步备课（人教版·新教材）

>》 专题四 电功率有关的极值、范围计算 <《4 考向①极值类 2.如右图所示，电源电压保持 1.如右图所示，电源电压恒 不变，灯泡上标有“12V R 为36V,小灯泡标有“12V 6W”字样，定值电阻R,的 6W”字样，定值电阻R (AX 阻值为202，滑动变阻器R2上标有“10Ω 的阻值为242。当开关S 1A”字样，电压表的测量范围为0~3V。断 闭合，S1、S2都断开且滑片移到滑动变阻器 开S2,闭合S和S1,滑片P移到B端时，灯 的中点时，小灯泡正常发光。 泡恰好正常发光。 (1)求此时小灯泡的电阻。 (1)电源电压是多少？ (2)滑动变阻器的最大阻值是多少？ (2)将滑片P移到B端，三个开关都闭合， (3)当S、S1、S2都闭合时，调节滑动变阻器， 1min内电路消耗的电能是多少？ 使整个电路消耗的功率最小，这个最小功率 (3)断开S,闭合S和S2,在保证电路安全的 是多少？ 前提下，调节滑片P,电路消耗的最小电功率 是多少？ 下册第十八章 23 考向②范围类 4.下图所示的电路中，电源电压保持不变，滑动 3.如下图所示，电源电压保持不变，滑动变阻 变阻器R上标有“2021A”的字样，电压表 器R标有“30Ω1A”字样，定值电阻R。的 的测量范围为0~3V,灯泡L1和L2上分别 阻值为102，灯泡L标有“6V3.6W”字样 标有“2V0.8W”和“2.5V1.25W”的字 (设电阻保持不变)，电流表的测量范围为 样，忽略温度对灯丝电阻的影响。闭合开关 0~3A,电压表的测量范围为0~15V。当S S、S,调节滑动变阻器R的滑片P,当电压表 闭合，S1、S2断开，滑片P移到R的中点时， 的示数为2V时，灯泡L2恰好正常发光。 灯泡恰好正常发光。 (1)求灯泡正常发光时的 电阻。 (2)求电源电压。 (3)当S、S1、S2都闭合 ④H 时，在保证电路安全的前提下，求电路消耗 的总功率的范围。 (1)求电源电压。 (2)当开关S、S,闭合时，在确保电路安全的情 况下，求滑动变阻器R接入电路的阻值范围。 (3)只闭合开关S时，计算电路在1min内最 多消耗的电能。 24 九年级物理RJ版丝与其上方的电阻丝并联，再与左侧容器内电阻丝串 联。由电路特点知，左侧容器内电阻丝的电流大于右 侧容器内电阻丝的电流(I左>I右)，电阻和通电时间 相等时，由Q=IRt可知，左侧容器内电阻丝产生的 热量多，容器内空气吸收的热量更多，压强更大，故左 侧U形管中液面高度的变化较大；lmin内右侧容器 内电阻丝产生的热量Q=rR=(分×0.2A)×5n ×60s=3J. 5.热7.2×106.D )课外拓展提高 1.相同小于少2.0.1230变式0.3108 3.1.21:44:1【解析】由图甲可知，闭合S,、S2 时，R,与R,并联，A1测干路中的电流，A2测通过R2 的电流，所以A,的示数大于A2的示数，故A1所选用 的测量范围为0一3A,其示数I=1.5A,A2所选用的 测量范围为0一0.6A,其示数I2=0.3A。故通过R, 的电流为I1=I一I2=1.5A一0.3A=1.2A,则R,与 ®2的阻值之比R,：R,=:=21=0.3A： 1.2A=1:4,相同时间内两个电阻产生的热量之比 Ut:t=R:R,=4:1 Q::Q:-RR: 4.C 5.D【解析】图A中电阻串联，总电阻最大，图B中电 阻为R,,图C中电阻为R2,图D中电阻并联，总电阻 U 最小。根据Q=尺可知，图D中电阻产生的热量最 多，水的温度最高。 6.BC【解析】水吸收的热量Q吸=c水m水△t=4.2X 103J/(kg·℃)×1kg×(70℃-20℃)=2.1×105J, D错误。因为加热电阻放出的热量全部被水吸收，且 额定电压下电热水袋的功率和额定功率相等，所以电 热水袋的额定功率P=W-Q=2.1X10」 t t 210s 1000W,C正确。由P=U1可得，电热水袋加热时通 P1000W 过的电流1=无=10V≈45A,A错误.由P= U' U 可得，电热水袋的加热电阻的阻值R=P= (220V)2 1000W=48.42,B正确。 7.解：(1)通过R2的电流I2=I一I1=6A一4A=2A (2)电阻R:工作1min产生的热量 Q2=IR2t=(2A)2×1102×60s=2.64×10J (3)电路工作1min消耗的电能 W=U1t=220V×6A×60s=7.92×104J 8.(1)做功高度差(2)电阻右(3)使通过R,和 R。的电流不相等(4)变小(5)甲 【解析】(1)电流流过电阻丝时，将电能转化为电阻丝 的内能，是通过做功的方式改变电阻丝内能的。电流 通过电阻丝产生热量的多少不能直接看出来，可以观 察U形管中液面的高度差，液面的高度差越大，说明 空气膨胀得越多，吸收的热量越多，电阻丝产生的热 量越多。(2)甲中两电阻丝串联，两电阻丝阻值不同， 通过两个电阻丝的电流相同，通电时间也相同，故甲 装置可用于探究电流通过导体产生的热量的多少与 电阻的关系。由Q=IRt可知，在通电时间相等时， 右侧容器中的电阻大，右侧U形管中液面高度差更 大，右侧容器内电阻丝产生的热量多。(3)乙装置中， 右侧两电阻丝并联后再与左侧电阻丝串联，容器内两 电阻丝阻值大小相等，根据并联和串联电路电流的规 律可知，通过左侧容器中电阻丝的电流大于通过右侧 容器中电阻丝的电流，故乙装置中电阻丝R,的作用 是使通过R,与R2的电流不相等。(4)在乙装置中， R,断路后，电路中的总电阻变大，在电源电压一定 时，根据欧姆定律可知，电路中的电流变小，即通过R, 的电流变小，根据焦耳定律可知，在相同的时间内，R 产生的热量减少，左侧U形管中液面的高度差将变 小。(5)电炉通电工作时，电炉丝与导线串联，通过它 们的电流相等，而电炉丝的电阻远远大于导线的电 阻，根据焦耳定律可知，电炉丝产生的热量远远大于 导线产生的热量，使得电炉丝热得发红，而与它相连 的导线却不热，可见产生这一现象的原因可用甲装置 的实验结论来解释。 核心素养提升 242364【解析】由图乙可知，只闭合开关S,电路 为R,的简单电路；只闭合开关S2,电路为R:的简单 电路；两个开关同时闭合，两个电阻并联在电路中。 R,=200,R2=5502,并联电路总电阻小于任何一 U 个分电阻。根据P=UI=尺可知，两个开关同时闭 合时为高温挡，只闭合开关S,时为中温挡，只闭合开 U 关S,时为低温挡。则中温挡功率为P,=R, (220V)2 2002 =242W,低温挡功率为P,==220V -R25502 =88W,高温挡功率为P高=P,十P2=242W+88W =330W。满杯水的质量m水=P*V水=1.0X103kg/m3 ×330×10-6m3=0.33kg,满杯水从20℃加热到 98℃吸收的热量Q服=c水m水△t=4.2X 103J/(kg·℃)×0.33kg×(98℃-20℃)= 1.08108×10J,该电热水杯的加热效率为90%，则 消耗的电能W=Q=.08108X10】=1,2012× 90% 10J,需要的时间t=P鑫 W1.2012×105J 330W =364s0 专题四电功率有关的极值、范围计算 U(12V)2 1.解：1)小灯泡的电阻R=P=6W =242 (2)开关S闭合，S、S都断开且滑片移到中点时，小 下册详解详析 7 灯泡与变阻器串联，小灯泡正常发光，则电路中的电 =P=6w 流I==12V=0.5A 变阻器两端的电压U变=U-UL=36V-12V=24V _U变=24V 变阻器连入电路中的电阻R安=7=0.5A=480 变阻器的最大阻值R,=2R=2×482=962 (3)当S、S、S都闭合时，小灯泡被短路，定值电阻与 变阻器并联。当变阻器连入电路中的电阻最大时，电 路消耗的功率最小，其最小功率 U2,U(36V)2,(36V)2 P=P,+P,=R+R,=240+ 962 =67.5W 2.解：(1)断开S2,闭合S和S,滑片移到B端时，只有 灯泡接人电路中，此时灯泡正常发光，则电源电压U =U=12V (2)将滑片移到B端，三个开关都闭合时，灯泡与R P颜_6W 并联，通过灯泡的电流1一=12V=0.5A U 12V 通过R,的电流1，=R=20 =0.6A 电路中的总电流I=I+I=0.5A十0.6A=1.1A 1min内电路消耗的电能W=U1t=12V×1.1A× 60s=792J (3)断开S,闭合S和S2时，R,和R,串联，电压表测 R2两端的电压。当电压表的示数最大为3V时，电路 消耗的电功率最小，此时R,两端的电压U,=U一Uy =12V-3V=9V U 9V 电路中的电流1/=1，'=R,=200 =0.45A 电路消耗的最小功率P最小=U'=12V×0.45A=5.4W 3.解：(1)灯泡正常发光时的电阻 _U_(6V)2 R=P-3.6W=100 (2)当S闭合，S、S2断开，滑片P滑到中点时，灯泡与 1 变阻器串联，变阻器连入电路中的电阻R:=2R= ×30n=15n 1 电路中的总电阻Ra=R十R#=102十152=252 灯泡正常发光，则电路中的电流I==6V P题=3.6W 0.6A 所以电源电压U=IR。=0.6A×252=15V (3)当S、S,、S2都闭合时，灯泡被短路，R。与变阻器并 联，滑动变阻器允许通过的最大电流为1A,此时通过 R。的电流 U_15V 1。=R。=10n-1.5A 则电路中的最大电流1大=I滑大十I。=1A十1.5A= 2.5A 所以电路消耗的最大电功率P*=UI大=15V×2.5A =37.5W 8 九年级物理RJ版 当变阻器连入电路中的电阻最大时，通过滑动变阻器 U 15V 的电流最小，其大小为I#本=R每大一30Q =0.5A 则电路中的最小电流I本=I精本十I。=0.5A十1.5A =2A 所以电路消耗的最小电功率P小=UI小=15V×2A =30W 由此可知，电路消耗的总功率范围为30~37.5W。 4.解：(1)闭合开关S、S,时，灯泡L,被短路，灯泡L2与滑 动变阻器R串联，电压表测量滑动变阻器两端的电压。 灯泡L2正常发光，电源电压U=U2+U漏=2.5V十 2V=4.5V P2_1.25W (2)灯泡L的额定电流1，==2.5V=0.5A U22.5V 灯泡L的阻值R:=1,=0.5A=50 当开关S、S都闭合时，电压表的最大示数为3V,此 时灯泡L2两端的电压U2'=4.5V-3V=1.5V _0-_1.5Y=0.3A 通过灯泡L的电流1，'=R,=5n 滑动变阻器接人电路中的最大阻值 R-先-罗- =102 当灯泡L?正常发光时，滑动变阻器接入电路的阻值 _U霜_2V 最小，最小阻值R水=，=0.5A=40 滑动变阻器R接入电路的阻值范围为4~102。 P1_0.8W=0.4A (3)灯泡L,的额定电流1==2V 只闭合开关S时，灯泡L1、L2和滑动变阻器串联，串 联电路的最大电流为0.4A,电路在1min内最多消耗 的电能W=U1,t=4.5V×0.4A×60s=108J 专题五电功率有关的铭牌、挡位计算 1.解：(1)电热水壶正常工作时的电阻 U(220V)2 R= P-1100W =440 U颜220V 电热水壶正常工作时的电流I=R=44Q =5A (2)电热水壶中水的质量 m水=p水V本=1.0×103kg/m3×3X10-3m3=3kg 水吸收的热量 Q限=c水m水△1=4.2×103J/(kg·℃)×3kgX (100℃-20℃)=1.008×105J (3)电热水壶正常工作烧开一壶水所需要的最短时间 W_Q题_1.008×10J t=P装-P=1100w≈916s≈15min>5min 所以售货员宣传的说法是不可信的。（计算说明合理 即可) 2.解：(1)由图乙可知，开关接高温触点时，电阻R。单独 工作。 U U2(220V)2 根据P-R可知.R,的阻值R,=Pg=10W=40