电路动态分析及电功率最值问题培优试题含答案

电路动态分析及电功率最值问题培优试题【电路动态分析基础】 【例1】 （2008年·烟台）如图所示，电源电压不变，闭合开关S 后，滑动变阻器滑片自a 向b 移动的过程中（ ）A ．电压表1V 示数变大，2V 示数变大，电流表A 示数变大B ．电压表1V 示数不变，2V 示数变大，电流表A 示数变小C ．电压表1V 示数不变，2V 示数变小，电流表A 示数变大D ．电压表1V 示数变小，2V 示数变大，电流表A 示数变小【例2】 如图所示，电源电压不变，滑动变阻器滑片P 向b 端滑动时，A 表与V 表的示数变化情况是（ ）A ．A 表示数变小，V 表示数不变B ．A 表示数变大，V 表示数变大C ．A 表示数变小，V 表示数变大D ．A 表示数不变，V 表示数变小由实物图变成电路再研究的问题【例3】 （2009年石景山二模）如图所示的电路中，电源电压不变，当滑动变阻器的滑片从A 滑向B 的过程中，下列说法正确的是（ ） A ．电压表2V 的示数不变，小灯泡亮度不变 B ．电压表2V 的示数变小，小灯泡亮度变暗 C ．电压表1V 的示数变小，电流表A 的示数变小 D ．电压表1V 的示数变大，电压表A 的示数变大【例4】 （2009东城一模）如图所示电路，电源电压保持不变，当开关S 由断开变为闭合时（ ）A ．电路中的总电阻变大，电压表V 的示数增大B ．电流表A 2的示数不变，电压表V 的示数减小C ．电流表A 1的示数保持不变，电流表A 2的示数变大D ．电流表A 1的示数保持不变，电压表V 的示数增大【关于电压电流同时变化的问题】 【例5】 （多选）（08丰台二模）在如图所示电路中，电源电压保持不变．闭合开关S ，当滑动变阻器的滑片P 向下滑动时，四个电表的示数都发生了变化，电表的示数分别用12I U U 、、和3U 表示，电表示数变化量的大小分别用12I U U Δ、Δ、Δ和3U Δ表示，电阻123R R R 、、消耗的电功率分别用123P P P 、、表示，下列选项正确的是（ ）A ．1/U I 不变，1/U I ΔΔ不变B ．2/U I 不变，2/U I ΔΔ变大C ．3/U I 变大，3/U I ΔΔ不变D ．滑动变阻器的滑片P 向下滑动时，1P 变大，2P 变小， 3P 变大【例6】（08丰台二模）如图所示电路中，电源两端电压保持18V不变．小灯泡L上标有“6V3W”字样，定值电阻110R=Ω，滑动变阻器最大阻值250R=Ω．忽略灯丝电阻随温度的变化，下列说法正确的是（）A．闭合开关后，小灯泡L的最小实际功率应为0.75WB．电压表的示数变大时，定值电阻1R消耗的功率变大C．电压表的示数每增加1V,1R两端的电压就减少0.5VD．小灯泡L正常发光时，滑动变阻器2R消耗的功率为3.5W【求电功率的问题（复杂电路分析）】【例7】如图所示电路，当把电压恒定的电源接在A、C两点时，电流表A1、A2示数分别为I1和I2 ，且I1 :I2=9:5；若把此电源接在B、D两点时，电流表A1示数为I1′，且I1:I1′=9:2；R1、R2消耗的功率分别为P1和P2，则P1:P2= ．例7图例8图【例8】如图所示的电路中，电源电压为20V保持不变．当开关S闭合，滑动变阻器的滑片滑至最左端时，电流表示数为1.25A；当开关S断开，滑动变阻器接入电路中的电阻为其最大阻值的41时，电压表的示数为10V．若电压表量程为0-15V，断开开关S，电阻R1的最小功率是 W．【电功率的最值问题】【例9】图示电路中，电源电压不变，灯L上标有“18V18W”的字样，电压表所选量程为0~15V，电流表所选量程为0~3A．当开关S闭合、滑动变阻器的滑片P移到a端时，灯L正常发光，电流表示数为2.5A；当开关S断开、滑动变阻器的滑片P移到距a端34ab长度时，电压表示数为15V．则在保证电路各元件安全的情况下，断开开关S，移动滑片P的过程中，灯L的最小功率为（）A．0.5W B．3.75W C．5W D．6.48W此题是个有本身就有问题，请学生自己分析这个题错在何外？【例10】（2008河北）把标有“6V3W”的小灯泡与最大阻值为100Ω的滑动变阻器连接在电源电压恒为18V的电路中，各电表选择的量程如图所示，要求闭合开关后两电表的示数均不超过所选量程，灯泡两端电压不允许超过额定值（灯丝电阻不变）．下列说法正确的是（）A．在滑动变阻器滑片向左移动的过程中，电流表示数变大，电压表示数变大B．电路的总功率最大值为10.8WC．小灯泡的电功率最小值为0.75WD．滑动变阻器允许调节的范围是18~60ΩΩ【例11】（08平谷）如图是某研究性学习小组自制的电子秤原理图，它利用电压表的示数来指示物体的质量．托盘、弹簧上端和滑动变阻器滑片固定在一起，托盘和弹簧的质量不计，OA间有可收缩的导线，当盘中没有放物体时，电压表的示数为0．已知电阻05R=Ω，滑动变阻器最大阻值为15Ω，电源电压3VU=,电压表的量程为0~3V．现将1kg的物体放在托盘中，滑片刚好指在距R上端1/3处（不计摩擦，弹簧始终在弹性限度内），请计算回答（）A．将1kg的物体放在托盘中时，电压表的示数为1.5VB．该电子秤能测量的最大质量是2.25kgC．最大质量数应标在电压表2.5V的位置上D．最大质量数应标在电压表3V的位置上例11图例12图【例12】（08东城一模）如图是一台饮水机的加热水槽部分工作原理电路图．S是一个温控开关，1R为电加热管，当饮水机处于加热状态时，水被迅速加热，达到预定温度时，S自动切换到另一位置，并处于保温状态．已知饮水机加热时加热管的功率为550W，而保温时加热管的功率为88W（不考虑温度对电阻的影响，且不计指示灯的阻值），A B、是两种不同颜色的指示灯．下列说法中，正确的是（）A．当B灯亮时，表示正在对水加热B．加热状态时的总电阻为88ΩC．保温状态时的总电阻为132ΩD．加热状态电路中的电流是保温状态电路中电流的2.5倍【例13】小敏同学在做电学实验时按照如图所示的电路将电学器材连接，她使用的电流表量程为0~0.6A，电压表的量程为0~3V，电源两端的电压为6V且保持不变，电阻R 的阻值为10Ω，允许消耗的最大电功率为0.9W．滑动变阻器R0的最大阻值为20Ω，允许通过的最大电流为0.5A．将开关S闭合后，要保证电路中各个元件正常工作，以下说法正确的是（）A．通过电阻R的电流最大值为0.4AB．滑动变阻器接入电路的最小值为5ΩC．电压表示数最大的变化量为1VD．滑动变阻器R0消耗的最大功率为1.2W【大运算量的功率问题】 【例14】 （多选）（08朝阳二模）如图所示电路，电源电压保持不变．当开关13S S 、闭合，2S 断开时，电路的功率为48W ．若此时把开关2S 也闭合时，电路的功率增加了216W ，电流表12A A 、的示数之比是2:1．则下列说法正确的是（ ） A ．电阻1R 与2R 阻值之比为1:2 B ．电阻1R 与3R 的电功率之比为1:3C ．电路中的开关都闭合与只闭合3S 时，电流表A 两次的示数之比为11:1D ．开关都闭合时电流表23A A 、的示数之比是2:3【例15】 （08顺义二模）如图所示电路，电源保持不变，L 是标有“6V 3W ”的小灯泡，R 是滑动变阻器．闭合3S ,断开12S S 、，滑片P 位于中点时，灯泡L 恰好正常发光，电压表V 的示数为1U ；当123S S S 、、都闭合，滑片P 滑至b 端时，电流表示数为1.5A ,电压表V 的示数为2U ；12:=1:2U U ,下列选项正确的是（ ） A ．滑动变阻器的变化范围是0~12Ω B ．滑动变阻器的变化范围是0~24ΩC ．当123S S S 、、都闭合，滑片P 位于a 端时，灯泡L 仍能正常工作D ．当123S S S 、、都闭合，滑片P 位于b 端时，1R 消耗的实际电功率是6W电路动态分析及电功率最值问题培优试题答案1. D2.＜解析＞ 此题属于电路的定性分析题．在电路中，滑动变阻器的滑片P 的移动和开关的断开、闭合都会引起电路中总电阻的变化．要正确解决此类问题，首先要确认电路的连接情况及电表的测量对象，本电路R '与2R 并联再与1R 串联，构成混联电路．电压表测并联部分的电压，电流表测通过R '的电流，推断如下：P 滑向CD b R R R I '→↑→↑→↑→↓总总，又2CD CD R U I ↑→↑→↑，2I I I I ''=↓-↑⇒↓总 所以选项C 是正确的．若用CDU I R'='来讨论，CD U 和R '都在增大，将无法确定I '的变化情况．＜答案＞ C 3. ＜答案＞ B【解析】 滑片从A 滑向B 端的过程中，接入电路的电阻变大，变阻器和L 串联，电压表1V 的示数增大，2V 的示数减小，A 的示数较小． 4. ＜答案＞ D开关S 断开时，电路中只有2R 连入电路，开关S 闭合后，12R R 、并联，1A 表测2R 支路电流，2A 表测1R 支路电流，电压表测总电压 5. ＜答案＞ AC 6. ＜答案＞ ABD＜解析＞ 闭合开关后，将滑片移动到最左端，则三个电阻串联，电路中的电流最小，设为1I ，23612W 3L L L U R P ===，11231A 4U I R R R ==++， 小灯泡的最小实际功率为：21120.75W 16L L P I R ∴==⨯= 电压表测电阻1R 和L 的总电压，当电压表的示数变大时，则通过电路的电流也变大，电阻1R 的功率变大；由于1()L U I R R =+V V ，111A ()121022L U I R R ∴===++V V ，111A100.45V 22U IR ∴==Ω=V V故1R 两端的电压将增大0.45V ，电灯正常发光时，设此时的电流为L I ，3W0.5A 6VL L L P I U ===1(1210)0.5A 11V L U U +=Ω+Ω⨯=2118V 11V 7V U U U ∴=-=-=总，220.57 3.5W L P I U ==⨯=7. ＜答案＞ 2：3 8. ＜答案＞ 1.25 9.略10. ＜解析＞ 滑片P 向左移动过程中，阻值变小，分压变小，V 示数变小，故A 错；电路总功率最大时为灯正常发光时：3W0.5A 6VL L L P I U ==＝，18V 0.5A 9W L P UI ==⨯最大＝，故B 错；此时滑动变阻器连入阻值最小，为18V 6V240.5AR L R L U U U R I I --===Ω＝,滑动变阻器连入范围为24~60ΩΩ，故D 错．电压表示数15V 时满量程，灯泡两端电压18V 15V 3V L U =-＝，这时灯两端电压最低，功率最小，223V 0.75W 12L L L U P R ==Ω（）＝． ＜答案＞ C11. ＜答案＞ A 12. ＜答案＞ BD 13. ＜答案＞ C＜解析＞ 由于电阻R 的阻值为10Ω，允许消耗的最大电功率为0.9W ，所以有：2P I R =，2max 0.3A U I P∴==，当电流为最大时，电压为：3V U = 0610100.3R =-=Ω 2000.09100.9W P I R ==⨯=，全部接入电路中时，020R =Ω060.2A 1020U I R R '===++电阻R 的电压为：0.2102V U '=⨯= 电压表示数变化量最大值为：1V U =V ，滑动变阻器R 0消耗的最大功率为：2000.09100.9W P I R ==⨯=14. ＜答案＞ ACD＜解析＞ 13S S 、闭合，2S 打开，电路中只有3R 连入电路：2S 闭合，电路中123R R R 、、构成并联电路：11122221212I R R R I R =∴=∴=，23348W UP R ==① 2222211222216W 2U U U U P P R R R R +=+=+=② 由①②可知：323R R =，313132R P P R ∴==只闭合3S 时，电阻123R R R 、、串联：1232116U U U U I R R R R =++=并，1232U UI R R R R ==++串，111I I ∴=并串 312I I I =+，312232U U U I R R R =+=，22U I R ∴=，2323I I ∴= 15. ＜答案＞ B＜解析＞ 小灯泡的电阻值为：236123L L L U R P ===Ω 闭合3S ，断开12S S 、，滑片P 位于中点时，L R 灯与ab R 串联，灯泡正常发光，，于是电路中的电流为：13W0.5A 6VI ==当123S S S 、、闭合时，滑片P 移动到b 端时，ab R 与1R 并联，有：2U U =总1212U U =Q ，12112122abL abR U U R R ∴==+，24ab R ∴=Ω，12V U =总 当123S S S 、、闭合时，滑片P 移动到a 端时，L R 灯与ab R 并联，电灯两端的电压大于其额定电压，故灯不能正常发光．当123S S S 、、闭合时，滑片P 移动到b 端时，1R 灯与ab R 并联, 1R 实际消耗的电功率是：22111212W 12U P R ===。