一、初中物理电功率的综合计算问题
1.如图所示的电路,电路接通后,移动滑动变阻器的滑片,电压表的最大值为6V,电流表的最大值为3A、最小值为1A,由此可以确定( )
A.电源电压为9V B.定值电阻的阻值为6Ω C.滑动变阻器的最大阻值为2Ω D.定值电阻最大功率为18W
【来源】2020年广西中考一轮模拟物理试题(三) 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】
由图可知,电路为定值电阻R1与滑动变阻器串联,电压表测量滑动变阻器两端电压,电流表测量电路电流,当滑动变阻器接入阻值最大时,由串联分压及欧姆定律可知,电压表此时示数最大为6V,对应电流最小为1A,此时电源电压为
U=U1+U2=1A×R1+6V
当滑动变阻器接入阻值最小为0Ω时,电路为R1的简单电路,由欧姆定律可知此时电流最大为3A,此时电源电压为
U?U1??I2R1=3A?R1
联立求解可得电源电压为9V,电阻R1阻值为3Ω,当滑动变阻器全部接入时,电路总电阻为
R总?则滑动变阻器最大阻值为
U9V?=9? I11AR滑=R总-R1=9Ω-3Ω=6Ω
U2定值电阻阻值不变,由P?可知定值电阻两端电压最大时,功率最大,当滑动变阻器
R接入阻值为0Ω时,定值电阻两端电压最大,等于电源电压9V,此时功率为
P1max故选A。
U2?9V??==27W
R13?2
2.如图所示,电源电压保持不变,L1上标有“1.2V ?W”,L2上标有“9V ?W”。闭合开
关S1后,当开关S接“1”,滑片P在最左端时,电压表示数为5.4V, L1此时的实际功率是额定功率
1;当开关S接2时,P在中点,电压表示数为2V。若将L1和L2串联后接在4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.L1的额定功率为2W C.电源电压为6V 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】
B.L2的额定功率为3W 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
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
U1?L1串联,由于L1此时的实际功率是额定功率的,根据功率的计算公式P说明此时14R1灯泡L1两端的电压是额定电压的
21,所以此时灯泡L1两端的电压 2U1?1.2V?因此电源电压
1?0.6V 2U=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
6V?R?5.4V…① R?R1
当开关S接2时,P在中点,电压表示数为2V,则有
6VR??2VR…② ?R222若将L1和L2串联后接在该电源上时,电路中电流为0.2A,则有
R1?R2?6V?30Ω…③ 0.2A由①式得9R1=R,由②式得R2=R,将它们代入③式得R=27Ω,因此
R1?L1的额定功率
11R??27Ω?3Ω,R2?R?27? 99U12?1.2V?P??0.48W 1?R13ΩL2的额定功率
2?9V??3W U2P2??R227Ω22综合以上结果如下:电源电压6V,滑动变阻器的最大阻值27Ω,L1的额定功率0.48W,L2的额定功率3W,故AD错误,BC正确。 故选BC。
3.如图所示,电源电压恒定不变,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P从中点向b端移动一段距离,电压表V1、V2示数的变化量分别为?U1、?U2,电流表示数的变化量为?I,阻值相同的定值电阻R1、R2消耗电功率的变化量分别为?P1、?P2,则下列判断正确的是()
A.?U1??U2 B.?U1??U2
2??P??I(R1?R2)D.?P 12?U1?U2??R1?R2 C.?I?I【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】
【来源】2020年天津市和平区中考一模物理试题
由电路图可知,R1与R0、R2串联,电压表V1测R0与R2两端的电压之和,电压表V2测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。
AB.将滑动变阻器的滑片P从中点向b端移动一段距离,设移动前后电路中的电流分别为I1、I2,由I?U得,可得,电压表V2示数的变化量 R?U2?U2﹣U2??I1R2﹣I2R2?(I﹣1I2)R2??IR2
则
|?U2|?|?IR2|
因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以电压表V1示数的变化量
?U1?U﹣(U﹣I1R1)?(U﹣I2R1)(?I2﹣I1)R1???IR1 1U1??则
|?U1|?|?IR1|
因R1、R2的阻值相同,所以
|?U1|?|?U2|
故B正确、A错误;
?U1?U2|?R1、||?R2得 ?I?I?U1?U2||?||?R1?R2 ?I?I故C正确;
C.由|D.定值电阻R1、R2消耗电功率的变化量分别为?P1、?P2,则
?P(I12﹣I22)?(R1?R2)(?I﹣?(I1?I2)?(R1?R2)??(II1?I2)?(R1?R2) 1??P2?1I2)故D错误。 故选BC。
4.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
C.小灯泡的额定功率为6W 【答案】BCD 【解析】 【分析】
B.滑动变阻器的最大阻值为14Ω 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
由电路图可知,灯泡L与定值电阻R0、滑动变阻器R串联,电压表V1测L与R0两端的电压之和,电压表V2测R0两端的电压,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V1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V1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R0、滑动变阻器R串联,电压表V1测L与R0两端的电压之和,电压表V2测R0两端的电压,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V1测电源两端的电压;由图乙可知,电路中的最大电流Imax?1.0A,电压表V2的示数U0?6V,电压表V1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
UL?U?U0?12V?6V?6V
因此时小灯泡恰好正常发光,则灯泡的额定功率
PL?ULImax?6V?1.0A?6W
电路的最大总功率
Pmax?UImax?12V?1.0A?12W
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Imin?0.5A,电压表V1的示数U1=5V,此时滑动变阻器两端的电压
UR?U?U1?12V?5V?7V
由I?U可得,滑动变阻器的最大阻值 RR?UR7V??14Ω Imin0.5A电路的最小总功率
Pmin?UImin?12V?0.5A?6W
则电路总功率的变化范围是6W~12W,故BD正确。 故选BCD。
5.如图甲所示电路,电源电压保持不变,电流表量程为0~0.6A。图乙中A、B分别是小灯泡和电阻R1两端的电压随电流变化关系图象。只闭合开关S、S1,滑动变阻器的滑片P移至a端时,电路中的电流为0.2A;滑动变阻器的滑片移至b端时,小灯泡恰好正常发光。只闭合开关S、S3,调节滑片P,当滑动变阻器接入电路中的电阻为10Ω时,小灯泡两端的电压恰好为2V。则( )