中考物理培优(含解析)之电功率的综合计算问题

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4:1C ．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 20Ω0.1AU 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 10Ω0.4AU 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 80.2W 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：5V12.5Ω0.4AU 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 70Ω0.1AU 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 。

3．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6.75WB ．当开关1S 闭合，2S 断开，滑片P 位于a 点时，3R 的功率为18WC ．滑动变阻器最大阻值为45ΩD ．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：()21239W 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()22233321231233U U P I R R R R R R R R R ⎛⎫=== ⎪++++⎝⎭ ()()()()()2222221231231231231233344U U U R R R R R R R R R R R R R RR R R ===+++-+++-⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦⎣⎦++3P 的最大值在312R R R =+时取得，且最大值()2max12 6.75W 4U P R R ==+ 故选AD 。

4．甲、乙两只普通照明灯泡的铭牌如图所示，下列说法中正确的是（ ）A ．两灯串联在220V 的电路中，甲灯比乙灯亮B ．乙灯的灯丝较细，正常发光时的电流较小C ．两灯均正常发光时，甲灯消耗的电能较小D ．乙灯的实际功率一定是25W【来源】广东省深圳市福田区2019-2020学年九年级（上)期末物理试题 【答案】B 【解析】 【详解】A ．由甲、乙图和电功率变形公式2U R P=可知，甲灯的电阻小于乙电阻。

当两灯串联时电流相等，乙灯的实际功率大于甲灯实际功率，甲灯没有乙灯亮，故A 错误；B ．乙灯的灯丝较细，电阻大，正常发光时由公式=UI R可知通过乙灯的电流比甲灯小，故B 正确；C ．两灯均正常发光时，由于没有给出发光时间，无法比较哪盏灯灯耗电能多，故C 错误；D ．乙灯的额定功率为25W ，实际功率是实际电压下的功率，如果实际电压不等于额定电压，实际功率就不等于额定功率，故D 错误。

故选B 。

5．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50Ω②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~3W③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 ．②③C ．③④D ．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 6VL L L P I I U ====灯泡的电阻是：()226V =123WL 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 ==3020.5AR 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：()()223V ==0.7512LU 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2U P R=知道，电路消耗的最小电功率是：()2218V ==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。