【物理】培优 易错 难题电功率的综合计算问题辅导专题训练及答案

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，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．如图甲所示电路，闭合开关后，当滑动变阻器的滑片从最左端a 滑到最右端b 的过程中，电流表示数I 与电压表示数U 的关系图象如图乙所示，则下列说法正确的是（ ）A ．滑动变阻器的最大电功率为0.8WB ．定值电阻R 0的阻值为10ΩC ．当滑片在a 端时，R 0的功率为0.4WD ．当滑片在b 端时，电路的总功率为1.2W【来源】辽宁省沈阳市和平区2019-2020学年九年级（上)期末测试物理试题 【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】由电路图可知，R 0与滑动变阻器串联，电流表测电路中的电流，电压表测变阻器两端的电压。

A B ．当滑片位于a 端时，接入电路中的电阻为零，电路中的电流最大，由图像可知，电路中的最大电流I 大 = 0.6A ，由UI R=可得，电源的电压 000.6A U I R R ==⨯大当滑片位于b 端时接入电路中的电阻最大，电压表的示数最大，电流表的示数最小，由图像可知，U 滑 = 4V ，电路中的最小电流I 小 = 0.2A 。

则滑动变阻器的最大阻值为4V20Ω0.2AU R I ===滑滑小 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电源的电压()()000.24A 20ΩU I R R R =+=⨯+滑因电源电压不变，所以()000.6A 0.24A 20ΩR R ⨯=⨯+解得010ΩR =，电源电压为000.6A 0.6A 10Ω6V U I R R ==⨯=⨯=大滑动变阻器与电阻R 0串联，设滑动变阻器的电功率P 2，两端电压为U 2，通过的电流为I 222222222220000()(0)11()()4U U U P U I I R R R R R R R R R R R R =====≠++-+滑滑滑滑滑滑滑滑滑动变阻器的电功率最大时， 滑动变阻器的阻值为010ΩR R ==滑根据串联分压的特点，滑动变阻器两端的电压为总电压的一半，由图可知，当滑动变阻器两端电压为R 3V U =，通过滑动变阻器的电流为0.3A ，所以滑动变阻器的最大功率为R 3V 0.3A 0.9W P U I ==⨯=故A 错误，B 正确；C ．当滑片在a 端时，R 0的功率为06V 0.6A =3.6W P UI ==⨯大故C 错误；D ．当滑片在b 端时，由图可知，此时电路中的电流I 小 = 0.2A ，电路的总功率为6V 0.2A 1.2W P UI ==⨯=小故D 正确。

故选BD 。

4．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V 1、V 2示数的变化量分别为1U ∆、2U ∆，电流表示数的变化量为I ∆，阻值相同的定值电阻R 1、R 2消耗电功率的变化量分别为1P ∆、2P ∆，则下列判断正确的是（）A ．12U U ∆>∆B ．12U U ∆=∆C ．1212U U R R I I∆∆+=+∆∆ D ．21212P P I R R ∆+∆∆+=（）【来源】2020年天津市和平区中考一模物理试题【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】由电路图可知，R 1与R 0、R 2串联，电压表V 1测R 0与R 2两端的电压之和，电压表V 2测R 2两端的电压，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I 1、I 2，由UI R=得，可得，电压表V 2示数的变化量 22212221222U U U I R I R I I R IR '===∆∆=﹣﹣（﹣）则22||||U IR ∆=∆因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以电压表V 1示数的变化量11111212111U U U U I R U I R I I R IR ∆'=-∆=-==﹣（﹣）（﹣）（﹣） 则11||||U IR ∆=∆因R 1、R 2的阻值相同，所以12||||U U ∆=∆故B 正确、A 错误；C ．由11||R I U ∆=∆、22||R IU ∆=∆得 1212||||U U R R I I∆∆+=+∆∆ 故C 正确；D ．定值电阻R 1、R 2消耗电功率的变化量分别为1P ∆、2P ∆，则221212121212121212P P I I R R I I I I R R I I I R R ∆+∆⨯+=⨯+⨯+=⨯=∆++（﹣）（）（﹣）（）（）（）（） 故D 错误。

故选BC 。

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．R3可能是110ΩB．R3可能是5ΩC．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．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。