一、初中物理电功率的综合计算问题
1.如图甲所示,电源电压恒为9V.滑动变阻器的最大阻值为100Ω,电子元件R 在0.1A~0. 4A 的电流范围内均能正常工作,若该电子元件的U -I 图像如图乙所示,则该电子元件在其正常工作的范围内,下列判断正确的是( )
A .该电子元件两端的电压增大时,其电阻增大
B .该电子元件消耗的最大功率与最小功率之比为4:1
C .该电子元件在某个正常工作状态下,它滑耗的电功率总是小于此时滑动变阻器消耗的电功率
D .滑动变阻器的阻值范围应控制在12.5Ω~100Ω
【来源】湖北省武汉市第三寄宿学校2019~2020学年九年级12月月考物理试题 【答案】C 【解析】 【详解】
A .由该电子元件的U -I 图像可知,当电压为2V 时,电流为0.1A ;由欧姆定律得,此时的电阻是:
2V 20Ω0.1A
U R I =
== 当电压为4V 时,电流为0.4A ;由欧姆定律得,此时的电阻是:
''
'4V 10Ω0.4A
U R I ===
可知,该电子元件两端的电压增大时,其电阻减小;故A 项错误;
B .由该电子元件的U -I 图像可知,当电流为0.1A 时,电压为2V ;此时消耗的电功率是;
2V 0.1A 0.2W P UI ==?=
由该电子元件的U -I 图像可知,当电流为0.4A 时,电压为4V ;此时消耗的电功率是;
'''4V 0.4A 1.6W P U I ==?=
该电子元件消耗的最大功率与最小功率之比为:
1.6W 8
0.2W 1
= 故B 项错误;
CD .由该电子元件的U -I 图像可知,当电流为0.4A 时,电压为4V ;此时消耗的电功率是1.6W ;此时滑动变阻器两端的电压是:
==9V 4V=5V U U U --滑电子
由于滑动变阻器与该电子元件串联,所以流过滑动变阻器的电流是:
==0.4A I I 滑电子
此时滑动变阻器消耗的电功率是:
5V 0.4A 2W P U I ==?=滑滑滑
此时滑动变阻器接入电路的阻值最小,为:
5V
12.5Ω0.4A
U R I =
==滑滑滑 由该电子元件的U -I 图像可知,当电流为0.1A 时,电压为2V ;此时消耗的电功率是0.2W ;此时滑动变阻器两端的电压是:
''==9V 2V=7V U U U --滑电子
由于滑动变阻器与该电子元件串联,所以流过滑动变阻器的电流是:
''==0.1A I I 滑电子
此时滑动变阻器消耗的电功率是:
'''7V 0.1A 0.7W P U I ==?=滑滑滑
此时滑动变阻器接入电路的阻值是:
''
'7V 70Ω0.1A
U R I ===滑滑滑
所以滑动变阻器的阻值范围应控制在12.5Ω~70Ω;
由该电子元件的U -I 图像可知,当电流为0.2A 时,电压为3V ;此时消耗的电功率是;
''''''3V 0.2A 0.6W P U I ==?=
此时滑动变阻器两端的电压是:
''''''==9V 3V=6V U U U --滑电子
由于滑动变阻器与该电子元件串联,所以流过滑动变阻器的电流是:
''''==0.3A I I 滑电子
此时滑动变阻器消耗的电功率是:
''''''6V 0.3A 1.8W P U I ==?=滑滑滑
可见该电子元件在某个正常工作状态下,它滑耗的电功率总是小于此时滑动变阻器消耗的电功率;故C 项正确、D 项错误;
2.如图甲所示,闭合开关S ,调节滑动变阻器的滑片,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。下列说法中正确的是( )
A .电源电压为9V
B .滑动变阻器的最大阻值为14Ω
C .小灯泡的额定功率为6W
D .电路总功率的变化范围是6W~12W
【来源】2019年辽宁省阜新市中考模拟物理试题
【答案】BCD 【解析】 【分析】
由电路图可知,灯泡L 与定值电阻R 0、滑动变阻器R 串联,电压表V 1测L 与R 0两端的电压之和,电压表V 2测R 0两端的电压,电流表测电路中的电流;当滑片位于最左端时,接入电路中的电阻为零,此时电路中的电路中的电流最大,电路的总功率最大,两电压表的示数最大且电压表V 1测电源两端的电压,根据图像读出电表的示数,根据串联电路的电压特点求出灯泡两端的电压,利用P UI =求出灯泡的电功率即为额定功率,利用P UI =求出电路的最大总功率;当滑片位于最右端时,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,根据图像读出V 1的示数和电路中的电流,根据串联电路的电压特点求出R 两端电压,利用欧姆定律求出变阻器的最大阻值,利用P UI =求出电路的最小总功率,然后得出电路总功率的变化范围。 【详解】
由电路图可知,灯泡L 与定值电阻R 0、滑动变阻器R 串联,电压表V 1测L 与R 0两端的电压之和,电压表V 2测R 0两端的电压,电流表测电路中的电流;
AC .当滑片位于最左端时,接入电路中的电阻为零,此时电路中的电路中的电流最大,电路的总功率最大,两电压表的示数最大且电压表V 1测电源两端的电压;由图乙可知,电路中的最大电流max 1.0A I =,电压表V 2的示数06V U =,电压表V 1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,则此时灯泡两端的电压
L 012V 6V 6V U U U =-=-=
因此时小灯泡恰好正常发光,则灯泡的额定功率
L L max 6V 1.0A 6W P U I ==?=
电路的最大总功率
max max 12V 1.0A 12W P UI ==?=
故A 错误、C 正确;
BD .当滑片位于最右端时,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,由图像可知,电路中的最小电流min 0.5A I =,电压表V 1的示数U 1=5V ,此时滑动变阻器两端的电压
R112V5V7V
U U U
=-=-=
由
U I
R
=可得,滑动变阻器的最大阻值
R
min
7V
14Ω
0.5A
U
R
I
===
电路的最小总功率
min min
12V0.5A6W
P UI
==?=
则电路总功率的变化范围是6W~12W,故BD正确。
故选BCD。
3.如图所示,电源电压保持不变,R2=50Ω,闭合S1,断开S2,R1的电功率P1=0.1W,电压表示数为U1.开关都闭合时,电压表示数为6U1.用电阻R3替换R1、R2中的某一个,闭合开关S1,断开S2,电压表示数为U2,电路的总功率为P2,U2与U1相比,变化了0.5V.则下列结论正确的是()
A.R3可能是110ΩB.R3可能是5Ω
C.P2可能是0.54W D.P2可能是0.65W
【来源】四川省成都市2018年中考物理试题
【答案】AC
【解析】
【分析】
【详解】
由电路图知道,开关都闭合时,电路中只有R1,电压表测电源两端的电压;由电压表的示数知道,电源的电压U=6U1;当闭合S1,断开S2时,R1与R2串联,电压表测R1两端的电压;由于串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,R2两端的电压是:U R2 =U-U1 =6U1 -U1 =5U1,由于串联电路中各处的电流相等,所以,此时电路中的电流是:I=U1/R1=U R2/R2,即U1/R1=5U1/50Ω,故R1=10Ω;又因为R1的电功率是P1=0.1W,所以,由P=I2 R知道,此时电路中的电流是:I=,根据串联电路的特点知道,电源的电压
是:U=I(R1 +R2)=0.1A×(10Ω+50Ω)=6V,所以U1 =U/6=6V/6=1V,
当用电阻R3替换R1后,闭合开关S1断开S2时,R2与R3串联,电压表测R3两端的电压;(1)若U2与U1相比增加了0.5V,则电压表的示数U2 =1.5V,R2两端的电压U R2′=U-U2
=6V-1.5V=4.5V,此时电路中的电流是:I1 =U R2′/R2=4.5V/50Ω=0.09A,则R3的阻值是:R3
=U2/I1=1.5V0.09A≈16.7Ω,电路的总功率是:P2 =UI1 =6V×0.09A=0.54W;
(2)若U2与U1相比减小了0.5V,则电压表的示数是U2 =0.5V,R2两端的电压U R2″=U-U2
=6V-0.5V=5.5V,此时电路中的电流是:I2 =U R2′/R2=5.5V/50Ω=0.11A,则R3的阻值是:R3
=U2/I2=0.5V/0.11A≈4.5Ω,电路的总功率是:P2 =UI2 =6V×0.11A=0.66W,故C正确,D错误;当用电阻R3替换R2后,闭合开关S1断开S2时,R1与R3串联,电压表测R1两端的电压,(1)若U2与U1相比增加了0.5V,则电压表的示数是:U2 =1.5V,R3两端的电压
是:U3=U-U2 =6V-1.5V=4.5V,此时电路中的电流是:I3 =U2/R1=1.5V/10Ω=0.15A,则R3的阻值是:R3 =U3/I3=4.5V/0.15A=30Ω,电路的总功率是:P2 =UI3 =6V×0.15A=0.9W;
(2)若U2与U1相比减小了0.5V,则电压表的示数是:U2 =0.5V,R3两端的电压是:U3=U-U2 =6V-0.5V=5.5V,此时电路中的电流是:I4 =U2/R1=0.5V/10Ω=0.05A,则R3的阻值是:R3
=U3/I4=5.5V/0.05A=110Ω,电路的总功率是:P2 =UI4 =6V×0.05A=0.3W,故AB错误,综上所述,只有AC正确,故选AC.
【点睛】
本题考查的是串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用,正确的讨论电阻R3替换
R1、R2中的一个电阻后电压表可能的示数是解题关键,需要仔细分析找出各种情况中的联系,然后列式求解,属于难题.
4.如图所示的电路中,电源两端电压为U,且保持不变,R1、R2和R3为三个定值电阻,已知R1=10 Ω。当只闭合开关S2时,电流表的示数为0.3 A,电路消耗的总功率为P,R2消耗的电功率为P2;当三个开关都闭合时,电流表的示数改变了1.5 A,电路消耗的总功率为P',R2消耗的电功率为P2'。当只断开开关S1时,电流表的示数为0.6 A。下列判断正确的是()
A.U=12 V,R2=20Ω
B.U=9 V,R3=30 Ω
C.R3=15 Ω,P2:P2'=1:4
D.R2=20Ω,P: P'=1:6
【来源】【万唯】2019年贵州省遵义市初中毕业生学业(升学)统一考试综合理科(物理部分)试题(白卷)
【答案】AD
【解析】
【详解】
当只闭合开关S2时,等效电路图如图1所示;当三个开关都闭合时,等效电路图如图2所示;当只断开开关S1时,等效电路图如图3所示。
由图1可得:
123
=0.3A U
I R R =
+①;
1 0.3P UI U ==②; 221220.09P I R R ==③;
由图2可得:
2122
1.5A 0.3A=1.8A 10U U U U I R R R =
+=+=+Ω④; ' 1.8P U =⑤;
由图3可得:
32
0.6A U
I R =
=⑥; 因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以:
223220.36P I R R '==⑦;
由②⑤式可得:
'0.3 1.816P P U U ==∶∶∶ ;
由③⑦两式可得:
22220.090.3614P P R R '==∶∶∶;
B .由④⑥两式可得:U =12 V ,故B 错误; AD .代入⑥式可得:R 2=20Ω,故AD 正确;
C .代人①式可得:R 3=20 Ω,故C 错误。 故选A
D 。
5.定值电阻1R ?2R 和滑动变阻器3R 接入如图电路中,电源电压不变。当开关1S 闭合,
2S 断开,滑片P 位于a 点时,电压表1V 和2V 的示数之比12:2:1U U =,电流表的示数11A I =;当开关1S 闭合,2S 断开,滑片P 位于最右端时,电压表1V 和2V 的示数之比34:1:3U U =。当开关1S 断开,2S 闭合,两个电压表1V 和2V 的示数之比
56:3:1U U =。通过开关的闭合与断开及调节滑动变阻器的滑片,使电路消耗的功率最小
为9W 。下列说法正确的是( )
A .当开关1S ?2S 断开,调节滑片P 时,3R 的功率不超过6.75W
B .当开关1S 闭合,2S 断开,滑片P 位于a 点时,3R 的功率为18W
C .滑动变阻器最大阻值为45Ω
D .电源电压为27V
【来源】【万唯】2019年四川省成都市高中阶段教育学校统一招生考试物理试题(黑卷) 【答案】AD 【解析】 【分析】 【详解】
当开关1S 闭合,2S 断开,滑片P 位于a 点时,等效电路图如解图1所示:
此时
121::2:1A U U R R ==
()11A U I R R =+
当开关1S 闭合,2S 断开滑片P 位于最右端时,等效电路图如解图2所示:
此时
3413::1:3U U R R ==
当开关1S 断开,2S 闭合时,等效电路如解图3所示:
此时
56:3:1U U =,
则
12:2:1R R =
当电路消耗功率最小的时候,电路等效图如解图4所示:
所以:
()
2
1239W U R R R =++
由以上分析可得:
313R R = 2A 10.5R R R ==
所以:
()111A 0.5U R R =+ ()21119W 0.53U R R R =++
可求得:27V U =,118R =Ω,则2A 9R R ==Ω,354R =Ω 当开关1S 闭合,2S 断开,滑片P 位于a 点时,3R 的功率
22314(1A)99W P I R ==?Ω=
当开关1S 、2S 断开,调节滑片P 时,3R 的功率
()2
22
3332
1
231233
U U P I R R R R R R R R R ??=== ?++++??
()(
)()()()
2
2
2
2
2
2
123123123
123123
3
3
44U U U R R R R R R R R R R R R R R
R R R =
=
=
+++-+++-????????
????++
3P 的最大值在
312R R R =+
时取得,且最大值
()
2
max
12 6.75W 4U P R R ==+ 故选AD 。
6.如图的电路中,电源电压为18V 且保持不变,小灯泡L 标有“6V 3W”字样,定值电阻R 2的阻值为90Ω,电流表的量程为0-0.6A ,电压表的量程为0~15V 。当只闭合开关S ,滑动变阻器R 1的滑片P 置于中点时,灯泡L 正常发光(不考虑灯丝电阻的变化)。则下列说法正确的是( )
①动变阻器R 1的最大阻值为50Ω
②只闭合开关S 、S 1,在各元件安全的情况下,小灯泡L 消耗的电功率的取值范围是1.08W~3W
③只闭合开关S 、S 2、S 3,在各元件安全的情况下,整个电路消耗的最大电功率是10.8W ④只闭合开关S 、S 1,在各元件安全的情况下,整个电路消耗的电功率的取值范围是4.5W-9W A .①② B .②③
C .③④
D .②④
【来源】重庆市第一中学2019-2020学年九年级12月月考物理试题(第二次定时作业)
【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
①根据题意知道,当只闭合开关S ,滑动变阻器R 1的滑片P 置于中点时,灯泡L 正常发光,此时由图知道,滑动变阻器与灯泡串联,由于小灯泡L 标有“6V 3W”字样,所以,此时电路的电流是:
3W 0.5A 6V
L L L P I I U ==
== 灯泡的电阻是:
()2
26V =123W
L L U R P ==Ω灯, 又因为电源电压为18V ,所以,滑动变阻器两端的电压是:
=18V 3V 15V L U U U -=-=滑,
由欧姆定律知道,滑动变阻器接入电路的电阻是:
115V ==3020.5A
R R =Ω滑, 滑动变阻器的最大阻值是60Ω,故①错误;
②只闭合开关S 、S 1,在各元件安全的情况下,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,根据题意知道,滑动变阻器R 1的滑片P 置于中点时,灯泡L 正常发光,此时灯泡功率最大,当滑动变阻器R 1的滑片P 置于最左端时,灯泡两端的电压最小,功率最小,此时灯泡两端的电压是:
18V
=
=123V 6012L L U U R R R ?Ω=+Ω+Ω
灯滑
故此时灯泡的功率是:
()()2
2
3V ==
0.7512L
U P W R '=Ω
灯小
即小灯泡L 消耗的电功率的取值范围是0.75W~3W ,故②错误;
③只闭合开关S 、S 2、S 3,则R 1与R 2并联,灯泡被短路,电流表测量干路电流,移动滑动变阻器R 1的滑片P 使电流表示数为0.6A 时,电路消耗的电功率最大,由于电源电压为18V 且保持不变,所以,电路消耗的电功率是:
18V 0.6A=10.8W P UI ==?
故③正确;
④只闭合开关S 、S 1,在各元件安全的情况下,滑动变阻器与灯泡串联,当灯泡L 正常发光时,电路电流最大,此时电路消耗的电功率最大,
18V 0.5A=9W P UI ==?最大最大;
当滑动变阻器全部接入电路时,电路电阻最大,由欧姆定律知道,电流最小,此时电路消耗的电功率最小,
==6012=72R R R +Ω+ΩΩ滑最大灯,
由2
U P R
=知道,电路消耗的最小电功率是:
()2
218V ==4.5W 72U P R =Ω
最小
最大
即整个电路消耗的电功率的取值范围是4.5W-9W,故④正确;
综上所述,只有C符合题意。
7.如图所示的电路中,滑动变阻器R2上标有“20Ω 1A”字样,电压表选用的是“0~15V 的量程,电流表均选“0~0.6A"的量程,电源的电压保持不变。当只闭合开关S1、S3,滑动变阻器的滑片P滑至最左端时,电路消耗的总功率为2.7W,电流表A的示数为I1,电压表的示数为U1;当只断开开关S1,滑片P滑至最右端时,电流表A的示数为I2,电压表的示数为U2;当只闭合开关S1,滑片P仍在最右端时,电流表A1的示数为I3,电压表的示数为U3。若I1∶I2=5∶3,U2∶U3=3∶5,则下列结论错误的是()
A.I2∶I3=3∶2
B.U1∶U3=4∶3
C.该电路的最小功率为1.08W
D.该电路的最大功率为5.4W
【来源】2019年陕西省西安市西工大附中中考三模物理试题
【答案】B
【解析】
【详解】
根据电路图,分别画出当只闭合开关S1、S3、当只断开开关S1和只闭合开关S1的等效电路图,分别如下图所示:
AB .当只闭合开关S 1、S 3,滑动变阻器的滑片P 滑至最左端时,图1中只有R 1连入电路中,所以U =U 1, 由欧姆定律可知,电路中电流:11
U
I R =
, 电路消耗的总功率 21
=2.7W U P R =
当只断开开关S 1,滑片P 滑至最右端时,由图2知,R 1与R 2的最大阻值串联,电压表只测R 2两端电压,电流表测电路中电流,由串联电路特点和欧姆定律可知,此时电路中电流
212120U U
I R R R =
=++Ω
由题知
12: 5: 3I I =
即
11215320U
I R U I R ==+Ω
解得:R 1=30Ω, 则
11 2.7W?30Ω=9V U U PR ===
所以
219V
=0.18A 2030Ω+20Ω
U I R =
=+Ω
则R 2两端电压
2220.18A?20Ω=3.6V U I R ==
当只闭合开关S 1,滑片P 仍在最右端时,图3中三个电阻串联,电压表测R 1和R 2的总电压,电流表A 1测电路中电流,由题可知
23: 3: 5U U =
则
3255×3.6V=6V 33
U U ==
此时电路中的电流
123
U
I R R R '=
++
由欧姆定律可得此时电压表的示数
()()312121233
9V
=(30Ω+20Ω)=6V 3020U U I R R R R R R R R '=+=
?+?++Ω+Ω+
解得:R 3=25Ω 则
31239V
=0.12A 30Ω+20Ω+25Ω
U I R R R =
=++
所以
23: 0.18 A: 0.12 A=3: 2I I =
则电压之比为
13: 9 V: 6 V=3: 2U U =
故A 正确,但不符合题意,故B 错误,符合题意;
C .由三个等效电路图可知,当只闭合开关S 1时(图3),滑片在最右端时,电路的总电阻最
大,且电压表和电流表都不超过量程,电源电压一定,由2
U P R
=知此时电路中电功率最
小,所以该电路的最小功率
39V?0.12A=1.08W P UI ==最小
故C 正确,但不符合题意;
D .当闭合开关S 1、S 2、S 3,只有滑动变阻器连入电路中,电流表A 量程0?0.6A ,所以电路中最大电流为0.6A ,此时总功率最大, 所以该电路的最大功率
9V?0.6A=5.4W P UI ==最大最大
故D 正确,但不符合题意。 故选B 。
8.图甲是用于焊接塑料水管的热熔器,其电路如图乙所示。加热电阻 R 1=66Ω、R 2=176Ω,S 1 是手动控制开关,S 2 是可随温度自动跳转的温控开关,R 0 特殊限流电阻,热熔器加热时 R 0 电阻较大,LED 指示灯发红光,保温时 R 0 电阻较小,LED 指示灯发绿光。已知 LED 发光时两端电压保持不变,则下列说法正确的是( )
A .当 S 1、S 2 都闭合时,热熔器处于保温状态
B .保温状态时加热电路的电功率是200W
C .发红光时LE
D 的电流等于发绿光时 LED 的电流 D .当 S 1 闭合,S 2 断开时,R 1 的功率大于 R 2 的功率
【来源】湖南省长沙市师大附中集团2018-2019学年九年级(上)期末考试物理试题 【答案】B 【解析】 【详解】
A .开关S 1和S 2都闭合时,加热电路只有R 1工作,加热电阻最小,由
2
U P UI R
== 可知,热熔器的加热功率最大,处于加热状态,故A 错误; B .保温状态时,加热电路中R 1与R 2串联,则加热电路的电功率:
2212(220V)200W 66176U P R R ===+Ω+Ω
保温
, 故B 正确;
C .由题可知,热熔器加热时R 0的电阻较大,LE
D 指示灯发红光,保温时R 0的电阻较小,LED 指示灯发绿光,因两种情况下LED 灯发光时两端电压保持不变,且电源电压为220V 不变,所以,由串联电路中总电压等于各分电压之和可知,R 0两端的电压不变,由U I R
=
可知,热熔器加热时R 0的电阻较大,电路中的电流较小,即发红光时LED 灯的电流小于发绿光时LED 灯的电流,故C 错误;
D .开关S 1闭合,S 2断开时,加热电路中R 1与R 2串联,因串联电路中各处的电流相等,且由题可知R 1<R 2,所以,由2P I R =可知,R 1的功率小于R 2的功率,故D 错误。
9.如图所示,电源电压保持不变,L 1上标有“1.2V ?W ”,L 2上标有“9V ?W ”。闭合开关S 1后,当开关S 接“1”,滑片P 在最左端时,电压表示数为5.4V , L 1此时的实际功率是额定功率
1
4
;当开关S 接2时,P 在中点,电压表示数为2V 。若将L 1和L 2串联后接在该电源上时,电路中电流为0.2A ,下面说法中正确的是(设灯丝电阻不随温度改变) ( )
A .L 1的额定功率为2W
B .L 2的额定功率为3W
C .电源电压为6V
D .滑动变阻器的最大阻值为30Ω
【来源】2020年四川省成都市成华区中考二诊物理试题
【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】
设滑动变阻器的最大阻值为R ,当开关S 接“1”,滑片P 在最左端时,滑动变阻器与灯泡
L 1串联,由于L 1此时的实际功率是额定功率的1
4,根据功率的计算公式2
1
1
U P R =说明此时灯泡L 1两端的电压是额定电压的
1
2
,所以此时灯泡L 1两端的电压 11
1.2V 0.6V 2
U =?
= 因此电源电压
U =5.4V+0.6V=6V
当开关S 接“1”,滑片P 在最左端时,电压表示数为5.4V ,则有
1
6V
5.4V R R R ?=+…①
当开关S 接2时,P 在中点,电压表示数为2V ,则有
26V 2V 22
R
R R ?=+…② 若将L 1和L 2串联后接在该电源上时,电路中电流为0.2A ,则有
126V
30Ω0.2A
R R +=
=…③ 由①式得9R 1=R ,由②式得R 2=R ,将它们代入③式得R =27Ω,因此
1211
27Ω3Ω2799
R R R R =
=?===Ω, L 1的额定功率
()2
21
11
1.2V 0.48W 3Ω
U
P R =
=
=
L 2的额定功率
()2
2
22
29V 3W 27Ω
U P R ===
综合以上结果如下:电源电压6V ,滑动变阻器的最大阻值27Ω,L 1的额定功率0.48W ,L 2的额定功率3W ,故AD 错误,BC 正确。 故选BC 。
10.将两个定值电阻串联接到电压为 U 的电源两端,R 1 消耗的功率为 P 1,R 2 消耗的功率为 3P 1.将这两个定值电阻并联接在电压为U 的电源两端时,下列说法中正确的是( ) A .R 1 与 R 2 的电阻之比为 3:1 B .并联时通过 R 1 与 R 2 的电流之比为 1:1 C .并联时 R 2 消耗的功率为
163
P 1 D .并联时两电阻消耗的总功率为
16
3
P 1 【来源】湖南省长沙市广益实验中学2019-2020学年九年级(下)开学考试物理试题
【答案】C 【解析】 【详解】
A .串联电流相等,由2=P I R 可知,两电阻功率之比等于电阻之比,即:
111221
133R P P R P P ===; 故A 错误;
B .并联电压相等,电阻与电流成反比,即:
12213
1
I R I R ==; 故B 错误;
C .在串联中时,R 1 消耗的功率:
()2
222
11112
121
1164U U U P I R R R R R R R ??==== ?+??; 所以有:
2
11
=16U P R ;
并联时R 2消耗的功率:
2221121116=16333
U U P P P R R '==?=;
故C 正确; D .并联时总功率:
2211111216464
=1616333
U U P P P P P R R +=+=?=总
;
11.图甲为一个超声波加湿器,图乙为其内部湿度监测装置的简化电路图.已知电源电压为12V ,定值电阻R 0的阻值为30Ω,电流表的量程为0~200mA ,电压表的量程为0~9V .湿敏电阻R 的阻值随湿度RH 变化的关系图像如图丙所示,其阻值最大为120Ω(图中未画出).则在电路安全工作的前提下,计算可得出
A .R 的电流最小值为80mA
B .R 的电功率最大值为0.9W
C .R 0的电功率最小值为0.3W
D .装置能监测湿度最大值为90%
【来源】2017年初中毕业升学考试(重庆B 卷)物理(带解析) 【答案】C 【解析】 【分析】
【详解】
A.因为R 0与R 串联,当R 有最大阻值时电路的电流最小,且最小电流值是I min =0U
R R
+
=
12V
30W+120W
=0.08A=80mA ,但R 两端的电压U 1=9.6V ,超出电压表的量程,故当电压表
的示数是9V 时,R 的电流最小,此时I=
12930V
-Ω
=0.1A=100mA ,故A 错误; B. 由欧姆定律可得,电路中的电流I=0U
R R
+,则湿敏电阻R 的电功率:
P R =I 2R=(
0U
R R
+)2R=
,
所以,当R=R 0=30Ω时,R 的电功率P R 最大,则
P R 最大=204U R =()2
12V 430?Ω
=1.2W ,
C.电路有最小电流时,R 0的功率最小为P 0=I 2R 0=(0.1A )2×30Ω=0.3W ,故C 正确;
D.由丙图知道,R=100Ω时,能监测湿度为90%,由题意知道当R 有最大值时能监测湿度最大值大于90%,故D 错误. 故选C .
12.如图甲所示,已知电流表的量程为0~0.6A ,电压表的量程为0~6V ,滑动变阻器R 2的规格为“40Ω 0.5A ”。闭合开关S 后,调节滑动变阻器的滑片P ,得到电流表与电压表的示数关系如图乙所示。在保证电路安全的前提下,下列说法中正确的是( )
A .R 1的阻值为20Ω
B .电压表的变化范围是3V~6V
C .滑动变阻器的取值范围是6Ω~40Ω
D .电路总功率的变化范围是1.28W~4W
【来源】江苏省扬州市梅岭中学2019届九年级中考二模物理试题 【答案】B 【解析】 【分析】
根据图像,利用串联电路特点和欧姆定律,求出电源电压和电阻R 1的值,根据变阻器铭牌和电表的量程,求出变阻器接入电路的阻值范围,由P UI =求电路的总功率。 【详解】
A .由甲图知道,R 1 与R 2 串联,电压表测R 2 的电压,根据串联电路特点,由图乙可知
1111.3V A 50U U I R R =+=+?滑------① 2112.5V A 30U U I R R =+=+?滑------②
由①②解得:R 1 =10Ω,U =8V ,故A 错误;
BCD .由滑动变阻器R 2的规格为“40Ω 0.5A ”,当移动滑片使电流表示数达到I 大=0.5A 时,变阻器接入电路的电阻最小,电压表的示数最小,由P=UI 可得此时电路的总功率最大,则电压表的示数最小为
18V 0.5A 10Ω=3V U U I R --?==小大
变阻器接入电路的最小电阻
Ω3V
0 6.5A
R U I =
==小小大 电路的最大总功率
8V0.5A4W
P UI
==?=
大大
根据串联电路的分压特点,变阻器接入电路的电阻越大,其两端电压越高,最高电压不超过6V,定值电阻R1两端的电压为
18V6V2V
U U U
=-=-=
大
此时的总电流为
1 1
2V
0.2A 10
Ω
U
I
R
===
小
滑动变阻器的最大电阻为
6V
30Ω
0.2A
U
R
I
===
大
大
小
电路的最小功率为
22
1
W
()
8V
1.6
10Ω30Ω
U
P
R R
===
++
小
大
综上所述,电压表的变化范围是3V~6V;滑动变阻器的取值范围是6Ω~30Ω;电路总功率的变化范围是1.6W~4W,故B正确、CD错误。
故选B。
13.如图甲所示,电源电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器的滑片P从b点滑到a点的过程中,两电压表示数随电流表示数变化的图线如图乙所示.下列叙述正确的是
()
A.电源电压为14V
B.图乙中dc是表示电压表V2的示数随电流表示数变化的图线
C.滑片从b点滑到a点的过程中,电路消耗的总功率最小值为12W
D.滑片从b滑到a点时,2R的电功率增大16W
【来源】江西省南昌十九中2018-2019学年九年级12月月考物理试题(上学期第三次)【答案】D
【解析】
【详解】
AB.由图甲知,R、R1、R2串联,电压表V1测R1两端电压,电压表V2测R2两端电压,电
流表测串联电路中的电流;滑片P 从b 点滑到a 点的过程中,R 1连入阻值变小,电路中总电阻变小,由U
I R
=
可知,电路中电流变大,R 2两端的电压变大,串联分压,所以R 1两端的电压变小,综上可知,图乙中,dc 段表示V 1的示数随电流表示数的变化的图线,ec 段表示V 2的示数随电流表示数变化的图线,故B 项说法错误;
当滑片位于b 端时,接入电路中的电阻较大,电路中的电流较小,电路的总功率较小,R 2的功率最小,由图乙可知,电路中的最小电流1A I =小,R 1两端的电压112V U =,R 2两端的电压22V U =,则电源的电压:
1212V 2V 1A U U U IR R =++=++?
当滑片位于a 点时,接入电路中的电阻较小,电路中的电流较大,R 2的功率较大,由图乙可知,电路中的最大电流3A I =大,R 1两端的电压16V U '=,R 2两端的电压26V U '=,则电源的电压:
126V 6V 3A U U U I R R ='+'+=++?大
因电源的电压不变,所以,
2V 12V 1A 6V 6V 3A R R ++?=++?
解得:
1ΩR =
电源的电压:
122V 12V 1A 1Ω15V U U U IR =++=++?=
故A 项说法错误;
C .电路消耗的总功率最小值:
15V 1A 15W P UI ==?=小小
故C 项说法错误;
D .滑片从b 滑到a 点时,R 2电功率的增大值:
222226V 3A 2V 1A 16W P P P U I U I ='-='=?-?-=小大
故D 项说法正确.
14.实验中绘出了小灯泡的电流与电压关系的U-I 图象如图所示,则有关此小灯泡功率P 与 U 2或P 与I 2的图象可能正确的是