【物理】培优电功率的综合计算问题辅导专题训练附答案解析

一、初中物理电功率的综合计算问题1．定值电阻 R 1、R 2 和滑动变阻器R 3接入如图电路中，电源电压不变。

当开关S 1闭合，S 2断开，滑片P 位于a 点时，电压表V 1和V 2的示数之比U 1∶U 2＝2∶1.电流表的示数 I 1＝1A ；滑片 P 位于最右端时，电压表 V 1 和 V 2 的示数之比 U 1′∶U 2’＝2∶5.当开关 S 1 断开，S 2闭合，两个电压表V 1 和 V 2的示数之比U 1’’ ∶U 2’’＝3∶l 。

当通过开关的闭合与 断开及调节滑动变阻器的滑片，可使电路消耗的功率最小为4.5W ，则下列说法 正确的是（ ）A ．电源的电压为 10VB ．滑动变阻器的最大阻值是 20ΩC ．当开关 S 1 断开，S 2 闭合，R 1 消耗的电功率为 4WD ．当开关 S 1 闭合，S 2 断开，R 1 消耗的最大功率为 4.5W【来源】湖南长沙市广益实验中学2019-2020学年九年级3月月考物理试题 【答案】B 【解析】 【分析】根据串联电路中电压与电阻成正比，电路最小功率时，就是电压不变时电阻最大解答。

【详解】A ．由上图可知，闭合S 1断开S 2时R 2被短路，电路为R 1与滑动变阻器的串联电路，V 1测R 1的电压，V 2测滑动变阻器的电压，根据串联电路中电压与电阻成正比，由题意可得11221aU R U R == 推出R 1=2R a -----------(1)112325U R U R '==' 推出5R 1=2R 3------------(2)1a1A +U R R =源-----------(3) 当闭合S 2，断开S 1时，滑动变阻器被短路，为R 1与R 2的串联电路，V 1测R 1与R 2的总电压，V 2测R 2的电压，根据串联电路中电压与电阻成正比，由题意又可得1122231UR R U R ''+=='' 推出R 1=2R 2-------(4)电路最小功率时，就是电压不变时电阻最大则有21234.5W ++U R R R =源--------(5)联立(1) (2) (3) (4) (5)解之得12V U =源 ；18R =Ω ；24R =Ω ；320R =Ω ；a 4R =Ω故A 错误；B ．滑动变阻器的最大阻值是320R =Ω，故B 正确；C ．当开关 S 1 断开，S 2 闭合，滑动变阻器被短路，R １与R ２串联这时R １消耗功率2211212V ()()88W +8+4U P R R R =⨯=⨯Ω=ΩΩ源 不是4W ，故C 错误；D ．当开关 S 1 闭合，S 2 断开，R 2被短路，当滑动变阻器R 3=0时，R 1 消耗的功率最大为221(12V)8U P R '===Ω源18W不是4.5W 所以D 错误。

故选B 。

【点睛】串联电路中电压与电阻成正比。

2．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14；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2WB ．L 2的额定功率为3WC ．电源电压为6VD ．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14，根据功率的计算公式211U P R =说明此时灯泡L 1两端的电压是额定电压的12，所以此时灯泡L 1两端的电压 111.2V 0.6V 2U =⨯= 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16V5.4V 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 22RR 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126V30Ω0.2AR 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121127Ω3Ω2799R R R R ==⨯===Ω， L 1的额定功率()22111 1.2V 0.48W 3ΩU P R === L 2的额定功率()222229V 3W 27ΩU 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 。

3．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22222200001()()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 。

4．如图所示的电路中，电源两端电压为U ，且保持不变，R 1、R 2和R 3为三个定值电阻，已知R 1=10 Ω。

当只闭合开关S 2时，电流表的示数为0.3 A ，电路消耗的总功率为P ，R 2消耗的电功率为P 2；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 '，R 2消耗的电功率为P 2'。

当只断开开关S 1时，电流表的示数为0.6 A 。

下列判断正确的是（ ）A ．U =12 V ，R 2=20ΩB ．U =9 V ，R 3 =30 ΩC ．R 3=15 Ω，P 2:P 2'=1:4D ．R 2 =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S 2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S 1时，等效电路图如图3所示。

由图1可得：123=0.3A UI R R =+①；1 0.3P UI U ==②； 221220.09P I R R ==③；由图2可得：21221.5A 0.3A=1.8A 10U U U U I R R R =+=+=+Ω④； ' 1.8P U =⑤；由图3可得：320.6A UI 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AD 。

5．根据下表提供的信息得出的几个结论中，正确的是（）物质铁铝铜煤油密度[kg/m3]7.9×103 2.7×1038.9×1030.8×103比热容[J/(kg·℃)]0.46×1030.88×1030.39×103 2.1×103长1m横截面积1mm2的0.0960.0270.017导线在20℃时的电阻值[Ω]A．用同样的电加热器给等质量的水和煤油加热，加热时间与升高温度的关系图像如图，则b是水B．将质量相等的铝块和铜块，做成横截面积相同的铝丝和铜丝，串联接入电路，则铝丝两端的电压大C．煤油和水的体积之比为2︰1，吸收热量之比为12︰5，则升高的温度之比为3︰1 D．将质量相同的铁块和铝块，做成横截面积相同的铁丝和铝丝，并联在同一电路中，其消耗的电功率之比为96︰79【来源】山东省青岛市崂山区2018-2019学年九年级（上)期末考试物理试题【答案】BC【解析】【分析】【详解】A．用同样的电加热器给等质量的水和煤油加热，加热时间相同时，电热器放出的热量相同，即水和煤油吸收的热量相等，由表格数据可知，煤油的比热容小于水的比热容，根据Q∆=吸可知，水的温度变化小，所以加热时间与升高温度的关系图象a是水，b是煤tcm油，故A错误；B ．由表格数据可知，长1m 横截面积1mm 2的导线在20℃时，铝线的电阻值大；同样由表格数据可知，铜的密度大于铝的密度，由mVρ= 的变形式m V ρ= 可知，质量相等的铝块和铜块中，铝块的体积大，所以做成横截面积相同的铝丝和铜丝时，铝丝的长度更长，其电阻较大，铝丝和铜丝串联接入电路时通过的电流相等，根据U =IR 可知，铝丝两端的电压大，故B 正确；C ．由表格数据可知，煤油的密度为0.8×103kg/m 3，煤油的比热容为2.1×103J/（kg·℃），我们已知水的密度为1.0×103kg/m 3，水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），且煤油和水的体积之比为2：1，吸收热量之比为12︰5，由Q 吸＝cm ∆t 和mVρ=可得，升高的温度之比 ==Q Q c V t c m c V Q Q Q t Q c V c m c V ρρρρ∆=⨯⨯⨯∆吸煤油吸煤油水水水煤油煤油煤油煤油煤油煤油吸煤油吸水吸水水吸水煤油煤油煤油水水水水水()()3333334.210J/kg 12110kg/m 135 2.110J/kg 0.810kg/m 21⨯⋅⨯=⨯⨯⨯=⨯⋅⨯℃℃ 故C 正确；D ．由表格数据可知，铁的密度为7.9×103kg/m 3，铝的密度为2.7×103kg/m 3，由m ＝ρV ＝ρLS 可得，将质量相同的铁块和铝块，做成横截面积相同的铁丝和铝丝时的长度之比33332.710kg/m 277.910kg/m 79mL S m L Sρρρρ⨯====⨯铁铁铝铝铁铝 由表格数据可知，长1m 横截面积1mm 2的导线在20℃时的电阻值，铝导线的是0.027Ω，铁导线的是0.096Ω，因其它条件相同时，导体的电阻与长度成正比，所以，铁丝和铝丝的阻值之比270.09696790.02779R R Ω=⨯=Ω铁铝 并联在同一电路中它们两端电压相等，则消耗的电功率之比227996U P R R U P R R 铁铁铝铝铁铝=== 故D 错误。