一、初中物理电功率的综合计算问题1.如图甲所示电路中,电源电压不变,R 1是定值电阻,R 2是滑动变阻器。
闭合开关,将滑动变阻器的滑片从一端移到另一端的过程中,电路中电流表示数和电压表示数的关系如图乙所示,则此过程中下列选项正确的是( )A .电路总功率的最大值为43.2WB .滑动变阻器最大功率为3.6WC .滑动变阻器的最大阻值为10ΩD .定值电阻电功率的变化值为8.1W 【来源】江苏省苏州市高新区2019-2020学年九年级(上)期末物理试题【答案】B【解析】【分析】【详解】R 1、R 2串联电路中,当I =1.2A 时: 1.2R 1=U ……①当I =0.3A 时,U 2=9V ,可得:0.3R 1+9V=U ……②由①②式解得:R 1=10Ω,U =12V 。
A .当I =1.2A 时,电路总功率最大:==12V 1.2A=14.4W P UI ⨯大大。
故A 错误;B .由滑动变阻器的功率公式得:()2222222121212=4U R U P I R R R R R R R R ⎛⎫== ⎪+-+⎝⎭滑, 当R 2=R 1=10Ω时,P 滑有最大值2P 大:()2212V ==3.6W 410ΩP ⨯大,故B 正确;C .滑动变阻器最大阻值为: 9V ==30Ω0.3AU R I =滑, 故C 错误; D .当I =0.3A 时,定值电阻电功率为:()22110.3A 10Ω=0.9W P I R ==⨯, 当I =1.2A 时,定值电阻电功率为:()2211 1.2A 10Ω=14.4W P I R ==⨯', 所以定值电阻电功率的变化值为:11114.4W 0.9W=13.5W P P P '-=-∆=。
故D 错误。
2.如图甲所示电路,电源电压不变。
R 1是滑动变阻器,R 2是定值电阻。
当开关S 闭合后,将滑动变阻器的滑片从最右端逐步滑到最左端,根据电压表与电流表的示数,绘制的图像如图乙所示。
下列判断正确的是( )A .电路消耗电功率的最大值为7.2WB .变阻器R 接入电路的最大阻值为120ΩC .定值电阻R 2的电阻值为20ΩD .电源电压为12V 【来源】2020年山东省青岛市西海岸新区中考一模物理试题【答案】ACD【解析】【分析】【详解】 BC .由电路图可知,当滑片位于最左端时,电路为2R 的简单电路,此时电路中的电流最大,由乙图可知0.6A I =大由U I R=可得,电源的电压 220.6A U I R R 大==⨯……①当滑片位于最右端时,滑动变阻器的最大阻值1R 与电阻2R 串联,电压表测1R 两端的电压,此时电路中的电流最小;由乙图可知110V U =0.1A I =小变阻器1R 的最大阻值 1110V 100Ω0.1AU R I 大小=== 因串联电路中总电压等于各分电压之和,则电源的电压12210V 0.1A U U I R R =+=+⨯小……②由①②可得220.6A 10V 0.1A R R ⨯=+⨯解上式可得220ΩR =故B 错误,C 正确;D .电源的电压20.6A 0.6A 20Ω12V U R =⨯=⨯=故D 正确;A .电流最大时,电路消耗的最大电功率0.6A 12V 7.2W P I U ==⨯=大大故A 正确。
故选ACD 。
3.如图是一个电加热器的工作原理图,其中1R 和2R 是阻值不变的发热电阻;已知加热器的额定电压为220V ,额定加热功率990W ,额定保温功率为110W 。
当电加热器正常工作时,下列说法正确的是( )A .加热器的功率为110W 时,开关S 、1S 都闭合B .开关S 闭合,1S 由断开到闭合,电路中电流变大,2R 的功率变大C .电阻1R 与2R 的阻值之比为1∶8D .若用电高峰期实际电压为200V ,加热器保温状态下的实际功率约为90.9W【来源】2020年四川省成都市锦江区中考二诊物理试题【答案】BD【解析】【分析】【详解】A .只闭合开关S ,两电阻串联,电阻较大,根据2U P R=知,在电压一定时,电功率较小,加热器处于保温状态,则此时加热器的功率为110W ,故A 错误;B .开关S 闭合,S 1断开时,两电阻串联,S 1闭合时,电阻R 1被短路,只有电阻R 2工作,电阻减小,根据U I R =知,电路的电流增大,R 2的电阻不变,根据22P I R =知R 2的功率变大,故B 正确;C .因为2 2U P R =加热、212U P R R =+保温,且P 加热=990W 、P 保温=110W ,所以 22 212::990W :110W U U P P R R R ==+加热保温 即12291R R R += 所以1281R R = 故C 错误;D .只闭合开关S ,加热器处于保温状态,两电阻串联,保温功率为110W ,则2212(220V)=440Ω110WU P R R +==额保温 当实际电压为200V 时,实际功率约为2122(200V)=90.9W 440ΩU R R P =≈+额实 故 D 正确;故选BD 。
4.如图所示甲是某同学探究电流与电压关系的电路图,开关S 闭合后,将滑动变阻器的滑片P 从a 端移至b 端,电流表和电压表的示数变化关系如图乙,则由图象可知( )A .电阻R 0两端电压与通过R 0的电流成正比B .R 0的电阻值是5ΩC .该电路最小功0.3WD .滑动变阻器R 的电功变化范围0~0.45W【来源】2020年贵州省遵义市桐梓县中考二模物理试题【答案】BCD【解析】【分析】【详解】A .由电路图可知,电流表测电路电流,电压表测电阻R 0电压,由I-U 图象可知,电阻R 0的I-U 图象是一条倾斜的直线,是正比例函数图象,电阻R 0是一个定值,电压表的示数与电流表的示数之比不变,电阻R 0两端电流与通过R 0的电压成正比,电压决定电流,不能说电流与电压成正比,故A 错误,A 不符合题意;B .由I-U 图象可知,滑片P 移至b 端时滑动变阻器接入阻值为零,此时电压表示数为电源电压,为3V ,电路中的电流为0.6A ,则03V 5Ω0.6AU R I === 故B 正确,B 符合题意;C .根据功率公式 2U P UI R== 当电路电阻最大时,即滑动变阻器接入最大时,功率最小,由I-U 图象可知,此时滑片P 移至a 端,电压表示数为0.5V ,电路中的电流为0.1A ,则电路总电阻为3V 30Ω0.1AU R I ===总 则电路最小功率为 22min(3V)0.3W 30ΩU P R ===总 故C 正确,C 符合题意;D .根据功率公式222222000001()()24R R U R U U P U R R R R R R R R R R R R====-++++ 当滑动变阻器接入阻值为零时功率最小,为零;当滑动变阻器接入阻值与电阻R 0相等时功率最大,为22max0(3V)0.45W 445ΩU P R ===⨯ 故D 正确,D 符合题意。
故选BCD 。
5.如图所示,电源电压保持不变,R 2=50Ω,闭合S 1,断开S 2,R 1的电功率P 1=0.1W ,电压表示数为U 1.开关都闭合时,电压表示数为6U 1.用电阻R 3替换R 1、R 2中的某一个,闭合开关S 1,断开S 2,电压表示数为U 2,电路的总功率为P 2,U 2与U 1相比,变化了0.5V .则下列结论正确的是( )A .R 3可能是110ΩB .R 3可能是5ΩC .P 2可能是0.54WD .P 2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R 1,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 =6U 1;当闭合S 1,断开S 2 时,R 1与R 2 串联,电压表测R 1两端的电压;由于串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,R 2两端的电压是:U R2 =U-U 1 =6U 1 -U 1 =5U 1,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=U 1/R 1=U R2/R 2,即U 1/R 1=5U 1/50Ω,故R 1 =10Ω;又因为R 1的电功率是P 1=0.1W ,所以,由P=I 2 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 (R 1 +R 2)=0.1A×(10Ω+50Ω)=6V ,所以U 1 =U /6=6V/6=1V ,当用电阻R 3替换R 1 后,闭合开关S 1 断开S 2 时,R 2与R 3 串联,电压表测R 3 两端的电压;(1)若U 2 与U 1 相比增加了0.5V ,则电压表的示数U 2 =1.5V ,R 2 两端的电压U R2′=U-U 2 =6V-1.5V=4.5V ,此时电路中的电流是:I 1 =U R2′/R 2=4.5V/50Ω=0.09A ,则R 3 的阻值是:R 3 =U 2/I 1=1.5V0.09A≈16.7Ω,电路的总功率是:P 2 =UI 1 =6V×0.09A=0.54W ;(2)若U 2 与U 1 相比减小了0.5V ,则电压表的示数是U 2 =0.5V ,R 2 两端的电压U R2″=U-U 2=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.6.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。