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初中物理人教版(2024)九年级全册第2节 电功率课后复习题
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这是一份初中物理人教版(2024)九年级全册第2节 电功率课后复习题,共30页。试卷主要包含了5W,4V,2WB.8,6W等内容,欢迎下载使用。
专题18.6 《电功率》单元含图像的电学计算问题(拓展)
1. (2022苏州)图甲所示的电路中,电源电压不变,R0为定值电阻,R为滑动变阻器。闭合开关,滑片P移动过程中,电压表示数随滑动变阻器阻值变化的关系如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 电源电压为5VB. R的最大阻值为20Ω
C. R=10Ω时,其功率最大D. R=15Ω时,电路消耗的功率为1.8W
2. (2022四川广元)如图甲所示电路中,电阻R1=2Ω,R3是0~10Ω的滑动变阻器,电源电压恒为6V。已知滑片每滑动1cm时,R3接入电路的阻值变化1Ω,滑片距离a端的长度设为x;闭合开关,R3的滑片滑动过程中,电压表V1示数U与x的图像如图乙所示。下列说法中正确的是( )
A. R2=12Ω
B. 当x=2cm时,电阻R1的功率为0.5W
C. 当x=10cm时,电压表V2的读数为5.4V
D. 移动滑片的过程中,电阻R2功率的最大值为0.72W
3.如图甲所示电路中,电源电压保持不变,R为定值电阻,R1为滑动变阻器,图乙是该滑动变阻器滑片从一端移至另一端过程中变阻器的电功率与其电阻R1的关系图像,下列说法正确的是( )
A.电源电压为3V
B.电阻R的最大功率是0.9W
C.整个电路的总功率变化了2.4W
D.当R的功率为0.9W时,1s内电路消耗的电能是0.9J
4. (2022内蒙古通辽)如图甲所示电路,电源电压不变,电压表量程是0~3V,电流表量程是0~0.6A。只闭合S、S1,在滑动变阻器R1的滑片从最右端向左滑至a点的过程中,灯泡和R1的I-U图象分别如图乙所示,滑片在a点时灯泡恰好正常发光。在保证电路安全的情况下,下列说法正确的是( )
A. 灯泡的额定功率是0.15W
B. 只闭合S,S1时,电路的最小功率为1.35W
C. 只闭合S、S2,R1的滑片在a点,调节R2,R1的最大功率是2.16W
D. 只闭合S、S2,R1的滑片在a点,R2允许接入电路的最大阻值是12Ω
5.如图甲所示,电源电压保持不变,R1为定值电阻,滑动变阻器R2的最大阻值为30Ω,电压表的量程为0~15V.电压表的示数与滑动变阻器R2的关系如图乙所示。则下列结果正确的是( )
A.电源电压为20V
B.R1的阻值为5Ω
C.为了保证电压表不被烧坏,滑动变阻器的阻值变化范围为4~30Ω
D.开关S闭合后电路消耗的最小功率为14.4W
6. (2022北京)额定电压相同的电热水壶、电烤箱和电饭锅正常工作过程中消耗的电能W和通电时间t的关系如图所示。关于这三个用电器,下列判断正确的是( )
A. 正常工作时,电热水壶比电烤箱产生的热量少
B. 正常工作时,电热水壶比电饭锅的功率大
C. 正常工作时,通过电饭锅的电流最小
D. 在一个月内,电热水壶消耗的电能一定最多
7.如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,灯泡L的I-U图象如图乙所示。当只闭合开关S1,滑动变阻器的滑片P在最右端时,电压表的示数是2V,电流表的示数是I1;当只闭合开关S1、S3,滑片P在最左端时,电流表的示数是I2;当只闭合开关S2、S3,滑片P在中点时,电压表的示数是3V,电流表的示数是I3。已知I1:I2=2:9,I2:I3=3:1。当滑片P在最左端时,通过开关通断,可使电路消耗的功率最大,该最大值是
A.7.2WB.8.1wC.9.0WD.9.9W
8. (2022广西河池)如图甲所示的电路,为定值电阻,闭合开关,调节滑动变阻器的阻值,记录电压表、电流表的示数,作出关系图象如图乙①所示。已知某小灯泡的图象如图乙②所示,现用该小灯泡替换图甲中的滑动变阻器,电路其他元件不变。则此时小灯泡的实际功率为( )
A. 0.1WB. 0.2WC. 0.3WD. 0.75W
9.如图1所示的电路,电源电压不变,R0为定值电阻,R为滑动变阻器,闭合开关、滑片P从一端滑到另一端的过程中,电压表示数随滑动变阻器阻值变化的关系如图2所示,下列说法正确的是( )
A.滑片从最左端向最右端滑动过程中,电流表示数变小
B.滑片滑动过程中,电压表与电流表示数之比不变
C.电源电压为6V
D.电路消耗的最大功率为3.6W
10.如图甲所示电路,电源电压恒为6V,滑动变阻器R的规格为“25Ω、1A”,电流表量程选择“0~0.6A”,电压表量程选择“0~3V”,小灯泡上标有“4.5V、0.3A”字样,其I-U图像如图乙所示,闭合开关S,为保证电路安全,在移动滑片P的过程中,下列选项正确的是( )
A.电路的最大功率是3.6W
B.小灯泡的最小功率是0.75W
C.电流表的最小示数是0.15A
D.电流表的最大示数是0.4A
11. (2022湖南邵阳)小灯泡L和定值电阻R接在如图甲所示的电路中,其两者的I-U关系图象如图乙所示,下列说法中正确的是( )
A. 图乙中曲线A表示电阻R的I-U关系图象
B. 当电源电压为4V时,电流表示数为0.5A
C. 当电源电压为4V时,小灯泡L的实际功率为1.6W
D. 如果将小灯泡L和电阻R串联接在电压为10V的电源两端,电路消耗的总功率为2W
12. 如图甲所示,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片滑片从最右端滑至最左端时,小灯泡恰好正常发光。电流表示数与两电压表示数的关系图象如图乙。下列说法中正确的是( )
A.电源电压为9V
B.滑动变阻器的最大阻值为14Ω
C.小灯泡的额定功率为8W
D.电路总功率的变化范围为8W~12W
13.(2021内蒙古通辽)如图甲所示,电源电压不变,小灯泡的额定电压为3V。第一次只闭合S1、S3,将滑动变阻器R的滑片从最下端滑到最上端,第二次只闭合开关S2,将滑动变阻器R的滑片从最下端向上滑到中点时,电压表V2的示数为1.5V,滑到最上端时,小灯泡正常发光。图乙是两次实验中电流表A与电压表V1、V2示数关系图象,下列说法正确的是( )
A.小灯泡的额定功率为0.75W
B.定值电阻R0的阻值为12Ω
C.滑动变阻器R的最大阻值15Ω
D.两次实验中,电路最小功率为0.36W
14.如图所示是电阻甲、乙的I-U图像,由图可知电阻乙的阻值为______Ω;若将电阻甲和乙并联后接在电压为6V的电源两端,则电路消耗的总电功率为______W。
15.如图甲所示,电源电压恒定,R0为定值电阻,将滑动变阻器的滑片从a端滑到b端的过程中,电压表示数U与电流表示数I间的关系图像如图乙所示。电路中滑动变阻器R的最大阻值______Ω;电源电压为______V。当滑片滑到滑动变阻器的a端时,电阻R0消耗的功率为_________W;滑片从a端滑到b端的过程中,滑动变阻器最大电功率为______W。
16.如图甲所示,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片从最右端滑至最左端时,小灯泡恰好正常发光。电流表示数与两电压表示数的关系图像如图乙所示,则电源电压为______V,滑动变阻器最大阻值______Ω。
17. (2022陕西)如图-1所示电路,电源电压不变,L是额定电压为2.5V的小灯泡,R为滑动变阻器。闭合开关,滑片P在某两点间移动的过程中,电流表A与电压表V1的示数变化关系如图-2所示。当电流表示数为0.2A时,两电压表的示数相等,则电源电压为_______V。小灯泡正常工作时的电流为_____A,此时滑动变阻器接入电路的阻值为______Ω,电路的总功率为_______W。
18.(2021湖北十堰)如图甲所示,电源电压保持不变,小灯泡L正常发光时的电阻为10Ω,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P从a端滑至b端的过程中,电流表示数与两电压表示数的关系图象如图乙所示。求:
(1)小灯泡的额定功率和定值电阻R0的阻值;
(2)滑动变阻器的最大阻值;
(3)电路总功率的最大值和最小值。
19. (2021辽宁阜新)图甲是测量小灯泡电功率的电路图,电源电压恒为6V。闭合开关S后,将规格为“40Ω 1A”的滑动变阻器滑片,从右端向左滑动,当电流表示数为0.3A时,小灯泡正常发光;图乙是此过程中,电压表与电流表示数变化的关系图象,下列分析正确的是( )
A. 小灯泡的额定功率是1.14W
B. 小灯泡的电阻为12.7Ω
C. 电路中最小电流为0.125A
D. 电压表示数为2V时电路总功率是1.32W
2023-2024学年度物理九年级全一册同步(拓展)学讲练测大讲义(人教版通用)
第十八章 电功率
专题18.6 《电功率》单元含图像的电学计算问题(拓展)
1. (2022苏州)图甲所示的电路中,电源电压不变,R0为定值电阻,R为滑动变阻器。闭合开关,滑片P移动过程中,电压表示数随滑动变阻器阻值变化的关系如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 电源电压为5VB. R的最大阻值为20Ω
C. R=10Ω时,其功率最大D. R=15Ω时,电路消耗的功率为1.8W
【答案】D
【解析】A.由图甲可知,滑动变阻器R和定值电阻R0串联,电压表测R两端的电压;由图乙可知,当变阻器阻值为5Ω时,其两端电压为3V;当变阻器两端电压为10Ω时,其两端电压为4V,由串联电路中的电压规律和电源电压不变可得
……①
……②
由①②解得U=6V,R0=5Ω
故A错误;
B.由图乙可知,R的最大阻值应大于20Ω,故B错误;
C.R的功率
由上式可知,当R=R0=5Ω
时,滑动变阻器有最大电功率。故C错误;
D.当R=15Ω时,电路消耗的功率为
故D正确。故选D。
2. (2022四川广元)如图甲所示电路中,电阻R1=2Ω,R3是0~10Ω的滑动变阻器,电源电压恒为6V。已知滑片每滑动1cm时,R3接入电路的阻值变化1Ω,滑片距离a端的长度设为x;闭合开关,R3的滑片滑动过程中,电压表V1示数U与x的图像如图乙所示。下列说法中正确的是( )
A. R2=12Ω
B. 当x=2cm时,电阻R1的功率为0.5W
C. 当x=10cm时,电压表V2的读数为5.4V
D. 移动滑片的过程中,电阻R2功率的最大值为0.72W
【答案】B
【解析】A.由乙图可知,当x=0时,R3=0,电阻R2两端的电压U2=4.8V,电源电压为6V,所以R1两端电压为U1=U-U2=6V-4.8V=1.2V
所以电路中的电流为
所以R2的阻值为
故A错误;
B.当x=2时,,此时电路中的电流为
所以电阻R1的功率为
故B正确;
C.当x=10时,,此时电路中的电流为
所以电压表V2的示数,即电阻R3两端的电压为
故C错误;
D.当R3电阻为0时,电路中的电流最大,此时电阻R2的电功率最大,由A可知,电路中的最大电流为0.6A,电阻R2两端的电压为4.8V,所以电阻R2功率的最大值为
P2=U2I=4.8V×0.6A=2.88W
故D错误。故选B。
3.如图甲所示电路中,电源电压保持不变,R为定值电阻,R1为滑动变阻器,图乙是该滑动变阻器滑片从一端移至另一端过程中变阻器的电功率与其电阻R1的关系图像,下列说法正确的是( )
A.电源电压为3V
B.电阻R的最大功率是0.9W
C.整个电路的总功率变化了2.4W
D.当R的功率为0.9W时,1s内电路消耗的电能是0.9J
【答案】C
【解析】A.由图可知,当P在最左端时,R1全部接入电路并与R串联,电压表测R1两端的电压,电路消耗的电功率为
当
时,其电功率最大,由图可知变阻器的最大功率0.9W,通过电路的电流
电源电压
故A错误;
B.当滑片在右端时,滑动变阻器接入电路中的阻值为0,R两点的电压为电源电压,电压最大,根据可得,此时电阻R的电功率最大为
故B错误;
C.根据可知,电源电压一定时,电路中的电阻越大,电路的总功率越小。当滑片在左端时,电阻R1完全接入电路,电路中的阻值最大,电功率最小为
由B可知,电路中只有电阻R时,电路的功率最大为3.6W,所以,整个电路的总功率变化了
故C正确;
D.由A可知,当R的功率为0.9W时,此时电阻R1的功率也是0.9W,电路中的总功率为1.8W,1s内电路消耗的电能为
故D错误。故选C。
4. (2022内蒙古通辽)如图甲所示电路,电源电压不变,电压表量程是0~3V,电流表量程是0~0.6A。只闭合S、S1,在滑动变阻器R1的滑片从最右端向左滑至a点的过程中,灯泡和R1的I-U图象分别如图乙所示,滑片在a点时灯泡恰好正常发光。在保证电路安全的情况下,下列说法正确的是( )
A. 灯泡的额定功率是0.15W
B. 只闭合S,S1时,电路的最小功率为1.35W
C. 只闭合S、S2,R1的滑片在a点,调节R2,R1的最大功率是2.16W
D. 只闭合S、S2,R1的滑片在a点,R2允许接入电路的最大阻值是12Ω
【答案】BCD
【解析】A.只闭合S、S1,灯泡、滑动变阻器R1串联,在滑动变阻器R1的滑片从最右端向左滑至a点的过程中,R1的阻值减小,电路中的总电阻变小,电流变大,灯泡两端的电压变大,由此可知,图乙中,左边的曲线为灯泡的I-U图象,则右边的曲线为R1的I-U图象; 滑片在a点时R1的阻值最小(允许接入的最小阻值),电路中的电流最大,由于灯泡恰好正常发光,则根据I-U图象知道,小灯泡正常工作时的电压为1.5V,电流为0.5A,此时R1两端的电压为3V,则灯泡的额定功率
P额=ULI最大=1.5V×0.5A=0.75W
故A错误;
B.只闭合S、S1,灯泡、滑动变阻器R1串联,由串联电路的特点知道,电源电压
U=UL+U1=1.5V+3V=4.5V
当滑片在最右端时,R1的阻值最大,电路中的电流最小,电路的功率最小,由图知道,最小电流是0.3A,电路的最小功率
故B正确;
CD.由图知道,只闭合S、S2,R1的滑片在a点,R1与R2串联,电压表测变阻器R2两端的电压,电流表测电路中的电流;由图乙及知道,R1的滑片在a点时R1的电阻
由于串联电路中各处的电流相等,电流表的量程为0~0.6A,所以,电路中的最大电流
I最大′=0.6A
此时此时滑动变阻器R2接入电路中的电阻最小,由知道,R1的最大功率是
由于电压表采用0~3V量程,当电压表的示数U2最大=3V时,滑动变阻器R2接入电路中的电阻最大,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,此时R1两端的电压
电路中的最小电流
则R2接入电路中的最大阻值
故CD正确。故选BCD。
5.如图甲所示,电源电压保持不变,R1为定值电阻,滑动变阻器R2的最大阻值为30Ω,电压表的量程为0~15V.电压表的示数与滑动变阻器R2的关系如图乙所示。则下列结果正确的是( )
A.电源电压为20V
B.R1的阻值为5Ω
C.为了保证电压表不被烧坏,滑动变阻器的阻值变化范围为4~30Ω
D.开关S闭合后电路消耗的最小功率为14.4W
【答案】D
【解析】由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R1两端的电压。
(1)由图乙可知,当R2=10Ω时U1=12V,当R2′=20Ω时U1′=8V,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,电路中的电流分别为:
I==,I′==,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,且电源电压保持不变,
所以,电源的电压:
U=I(R1+R2)=I′(R1+R2′),即(R1+10Ω)=(R1+20Ω),
解得:R1=10Ω,故B错误;
电源的电压U=I(R1+R2)=×(10Ω+10Ω)=24V,故A错误;
(2)当电压表的示数U1″=15V时,电路中电流最大,滑动变阻器接入电路中的电阻最小,
此时电路中的电流:
I大===1.5A,
此时滑动变阻器两端的电压:
U2小=U﹣U1″=24V﹣15V=9V,
则滑动变阻器接入电路中的最小阻值:
R2小===6Ω,
当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小,电压表的示数最小,
所以,滑动变阻器接入电路中的阻值范围为6Ω~30Ω,故C错误;
(3)当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小,电路消耗的功率最小,
则P小===14.4W,故D正确。
6. (2022北京)额定电压相同的电热水壶、电烤箱和电饭锅正常工作过程中消耗的电能W和通电时间t的关系如图所示。关于这三个用电器,下列判断正确的是( )
A. 正常工作时,电热水壶比电烤箱产生的热量少
B. 正常工作时,电热水壶比电饭锅的功率大
C. 正常工作时,通过电饭锅的电流最小
D. 在一个月内,电热水壶消耗的电能一定最多
【答案】BC
【解析】A.正常工作时,若工作相同时间,电热水壶比电烤箱消耗的电能多,则电热水壶比电烤箱产生的热量多,故A错误;
B.正常工作时,相同时间内,电热水壶比电饭锅消耗电能多,根据
可知,电热水壶的功率大于电饭锅的功率,故B正确;
C.正常工作时,用电器两端的电压相同,相同时间内,电饭锅消耗的电能最少,根据
W=UIt
可知,通过电饭锅的电流最小,故C正确;
D.工作相同时间,电热水壶消耗的电能最多,但是在一个月内,电热水壶工作的时间有可能较短,消耗的电能就不一定最多,故D错误。
故选BC。
7.如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,灯泡L的I-U图象如图乙所示。当只闭合开关S1,滑动变阻器的滑片P在最右端时,电压表的示数是2V,电流表的示数是I1;当只闭合开关S1、S3,滑片P在最左端时,电流表的示数是I2;当只闭合开关S2、S3,滑片P在中点时,电压表的示数是3V,电流表的示数是I3。已知I1:I2=2:9,I2:I3=3:1。当滑片P在最左端时,通过开关通断,可使电路消耗的功率最大,该最大值是
A.7.2WB.8.1wC.9.0WD.9.9W
【答案】B
【解析】当滑片P在最左端时,通过开关通断,要使电路消耗的功率最大,根据公式可得,整个电路电阻应最小,当闭合开关S1、S2、S3时,电阻、并联后与电灯泡再并联,此时电路总电阻最小;
当只闭合开关S1,滑动变阻器的滑片P在最右端时,电路为、串联的简单电路,电压表测电压,电流表的示数是I1,此时有
当只闭合开关S2、S3,滑片P在中点时,电路为、灯泡串联的简单电路,电压表测灯泡电压,电压表的示数是3V,电流表的示数是I3,根据乙图可知,I3=0.3A,此时有
已知I1:I2=2:9,I2:I3=3:1,则
联立上面方程可求出
U=6V
当只闭合开关S1、S3,滑片P在最左端时,此时电路为、并联的电路,电流表的示数是I2,则有
整个电路电阻应最小,当闭合开关S1、S2、S3时,电阻、并联后与电灯泡再并联,由乙图,此时灯泡电压为6V,可算出灯泡电阻为
电路总电阻为
此时电路消耗的最小功率为
故ACD不符合题意,B符合题意。故选B。
8. (2022广西河池)如图甲所示的电路,为定值电阻,闭合开关,调节滑动变阻器的阻值,记录电压表、电流表的示数,作出关系图象如图乙①所示。已知某小灯泡的图象如图乙②所示,现用该小灯泡替换图甲中的滑动变阻器,电路其他元件不变。则此时小灯泡的实际功率为( )
A. 0.1WB. 0.2WC. 0.3WD. 0.75W
【答案】B
【解析】由图甲知道,定值电阻R0与滑动变阻器R串联,电压表测量滑动变阻器R两端的电压,电流表测量电路中的电流;当滑动变阻器滑片移到最左端时,滑动变阻器被短路,电压表示数为0,由图乙知道,此时电路中的电流I=0.3A,根据欧姆定律可得,电源电压
U=IR0=0.3A×R0———①
由图乙知道,当电流表示数为I1=0.2A时,电压表示数为UR=1V,根据欧姆定律和串联电路的电压特点可得,电源电压
U=UR+I1R0=1V+0.2A×R0———②
联立①②两式解得,电源电压与定值电阻分别是
U=3V
R0=10Ω
用小灯泡替换图甲中的滑动变阻器,电路其他元件不变,则小灯泡与定值电阻R0串联,根据串联电路特点结合图乙知道,当电路中的电流I′=0.2A,小灯泡两端电压为UL=1V时,电源电压
U=UL+I′R0=1V+0.2A×10Ω=3V
此时小灯泡的实际功率
PL=ULI′=1V×0.2A=0.2W
故B正确。故选B。
9.如图1所示的电路,电源电压不变,R0为定值电阻,R为滑动变阻器,闭合开关、滑片P从一端滑到另一端的过程中,电压表示数随滑动变阻器阻值变化的关系如图2所示,下列说法正确的是( )
A.滑片从最左端向最右端滑动过程中,电流表示数变小
B.滑片滑动过程中,电压表与电流表示数之比不变
C.电源电压为6V
D.电路消耗的最大功率为3.6W
【答案】C
【解析】A.电路是串联电路,滑片从最左端向最右端滑动过程中,滑动变阻器电阻变小,总电阻也变小,所以电流变大,故A错误;
B.电压表与电流表示数之比为滑动变阻器的阻值,滑片滑动过程中,阻值是变化的,故B错误;
C.由图2可知,当滑动变阻器的阻值是5Ω时,其电压为3V,则此时的电流
电源电压为
当滑动变阻器阻值是10Ω时,其电压为4V,则此时的电流
电源电压为
电源电压不变,则
可得,则电源电压
故C正确;
D.由可知,当电阻最小时,电功率最大,所以当滑动变阻器阻值为0时,最大电功率为
故D错误。故选C。
10.如图甲所示电路,电源电压恒为6V,滑动变阻器R的规格为“25Ω、1A”,电流表量程选择“0~0.6A”,电压表量程选择“0~3V”,小灯泡上标有“4.5V、0.3A”字样,其I-U图像如图乙所示,闭合开关S,为保证电路安全,在移动滑片P的过程中,下列选项正确的是( )
A.电路的最大功率是3.6W
B.小灯泡的最小功率是0.75W
C.电流表的最小示数是0.15A
D.电流表的最大示数是0.4A
【答案】B
【解析】AD.由图可知,小灯泡与滑动变阻器串联,电压表测量滑动变阻器两端的电压,电流表测量电路中的电流;题意可知,为保证电路安全,电路中允许通过的最大电流是0.3A,即电流表的最大示数是0.3A,电路的最大功率是
故AD错误;
BC.由串联电路的分压特点可知,当滑动变阻器接入电路的电阻最大时,滑动变阻器两端的电压最大时,灯泡两端的电压最小,而且此时流过小灯泡的电流也最小,即电流表的示数最小;即当电压表的示数为3V时,小灯泡的电功率最小,此时小灯泡两端的电压为
由图乙可知,此时流过小灯泡的最小电流是0.25A,小灯泡的最小功率是
故B正确;C错误。故选B。
11. (2022湖南邵阳)小灯泡L和定值电阻R接在如图甲所示的电路中,其两者的I-U关系图象如图乙所示,下列说法中正确的是( )
A. 图乙中曲线A表示电阻R的I-U关系图象
B. 当电源电压为4V时,电流表示数为0.5A
C. 当电源电压为4V时,小灯泡L的实际功率为1.6W
D. 如果将小灯泡L和电阻R串联接在电压为10V的电源两端,电路消耗的总功率为2W
【答案】D
【解析】A.通过定值电阻R的电流I与电压U成正比,故应为图乙中曲线B表示,故A错误;
B.如图所示,灯泡与电阻R并联,电流表测干路电流,当电源电压为4V时,灯泡与电阻R两端电压都为4V,由图乙可知,灯泡电流为0.3A,电阻R电流为0.1A,电流表示数为
故B错误;
C.当电源电压为4V时,灯泡电流为0.3A,小灯泡L的实际功率为
故C错误;
D.如果将小灯泡L和电阻R串联接在电压为10V的电源两端,灯泡与电阻R电流相同,且两端电压之和为10V,从图乙可查得电流为0.2A时,灯泡两端电压为2V,电阻R两端电压为8V,电路消耗的总功率为
故D正确。故选D。
12. 如图甲所示,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片滑片从最右端滑至最左端时,小灯泡恰好正常发光。电流表示数与两电压表示数的关系图象如图乙。下列说法中正确的是( )
A.电源电压为9V
B.滑动变阻器的最大阻值为14Ω
C.小灯泡的额定功率为8W
D.电路总功率的变化范围为8W~12W
【答案】B
【解析】由电路图可知,灯泡L与定值电阻R0、滑动变阻器R串联,电压表V1测L与R0两端的电压之和,电压表V2测R0两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)当滑片位于最左端时,接入电路中的电阻为零,此时电路中的电流最大,电路的总功率最大,两电压表的示数最大且电压表V1测电源两端的电压,
由图乙可知,电路中的最大电流I大=1.0A,电压表V2的示数U0=6V,电压表V1的示数为12V,即电源的电压U=12V,故A错误;
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,此时灯泡两端的电压:
UL=U﹣U0=12V﹣6V=6V,
因此时小灯泡恰好正常发光,
所以,灯泡的额定功率:
PL=ULI大=6V×1.0A=6W,故C错误;
电路的最大总功率:
P大=UI大=12V×1.0A=12W;
(2)当滑片位于最右端时,接入电路中的电阻最大,此时电路中的电流最小,电路的总功率最小,
由图象可知,电路中的最小电流I小=0.5A,电压表V1的示数UV1=5V,
此时滑动变阻器两端的电压:
UR=U﹣UV1=12V﹣5V=7V,
由I=可得,滑动变阻器的最大阻值:
R===14Ω,故B正确;
电路的最小总功率:
P小=UI小=12V×0.5A=6W,
则电路总功率的变化范围是6W~12W,故D错误。
13.(2021内蒙古通辽)如图甲所示,电源电压不变,小灯泡的额定电压为3V。第一次只闭合S1、S3,将滑动变阻器R的滑片从最下端滑到最上端,第二次只闭合开关S2,将滑动变阻器R的滑片从最下端向上滑到中点时,电压表V2的示数为1.5V,滑到最上端时,小灯泡正常发光。图乙是两次实验中电流表A与电压表V1、V2示数关系图象,下列说法正确的是( )
A.小灯泡的额定功率为0.75W
B.定值电阻R0的阻值为12Ω
C.滑动变阻器R的最大阻值15Ω
D.两次实验中,电路最小功率为0.36W
【答案】ACD
【解析】分析两次操作中电路的连接及电表测量的物理量,第二操作中,只闭合开关S2,将滑动变阻器R的滑片从最下端向上滑至中点再滑至最上端时,可知变阻器连入电路的电阻变化,由欧姆定律确定电路的电流变化,从而确定第二次操作中,表示电流表随电压表示数变化的图线;
A、已知小灯泡的额定电压为3V,在第二次操作中,滑片滑至最上端时,根据灯正常发光可知电源电压为3V,由图可知此时的电流最大值,根据P=UI求出灯的额定功率;
B、在第一操作中,滑片滑至最上端时,此时电路的电流应最大,由图中竖线可知电路的最大电流,由欧姆定律求出R0;
C、在第二次操作中,滑片在中点时,由串联电路的规律及欧姆定律,变阻器连入电路的电阻,从而得出滑动变阻器R的最大阻值;
D、由乙图知,第一次操作中电路的最小电流小于第二次操作中电路的最小电流,在第一次操作中,当滑片滑到最下端时,电路的电阻最大,由串联电阻的规律和欧姆定律得出电路的最小电流,根据P=UI得出两次实验中电路的最小功率。
【解答】第一次只闭合开关S1、S3,定值电阻与变阻器串联,电压表V1测电源电压,电流表测电路的电流,当变阻器R的滑片滑至最上端时,为定值电阻的简单电路,因电压表V1测电源电压,故V1示数保持不变;第第二次只闭合开关S2,灯与变阻器串联,电压表电压表V1测电源电压,V2测灯的电压,电流表测电路的电流,将滑动变阻器R的滑片从最下端向上滑至中点再滑至最上端时,变阻器连入电路的电阻逐渐变小,最后为0,由欧姆定律,电路的电流变大,灯的电压变大,故图中左边的曲线表示电流表A与电压表V2示数关系的图像,竖线表示电流表随V1的变化关系:
A、小灯泡的额定电压为3V,在第二次操作中,滑片滑至最上端时,因灯正常发光,故电源电压为3V,由图知,此时的电流最大为0.25A,故灯的额定功率:
P=UI=3V×0.25A=0.75W,A正确;
B、在第一操作中,滑片从最下端滑至最上端时,V1的示数不变,为定值电阻的简单电路,此时电路的电流应最大,由图中竖线可知,电路的最大电流为0.3A,由欧姆定律,
R0===10Ω,B错误;
C、在第二次操作中,滑片在中点时,由串联电路的规律及欧姆定律,变阻器连入电路的电阻:
R滑中===7.5Ω,故滑动变阻器R的最大阻值为15Ω,C正确;
D、由乙图知,第一次操作中电路的最小电流小于第二次操作中电路的最小电流,在第一次操作中,当滑片滑到最下端时,电路的电阻最大,由串联电阻的规律和欧姆定律,电路的最小电流:
I小1===0.12A,
两次实验中,电路的最小功率为:
P小1=I小1×U=0.12A×3V=0.36W,D正确。
【点评】本题考查了串并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用,关键是判断两图线与电压表的对应关系,综合性强,难度大。
14.如图所示是电阻甲、乙的I-U图像,由图可知电阻乙的阻值为______Ω;若将电阻甲和乙并联后接在电压为6V的电源两端,则电路消耗的总电功率为______W。
【答案】6 9.6
【解析】由图象可知,当甲、乙两个电阻的电路为3V时,通过甲的电流为0.3A,通过乙的电流为0.5A。则
R甲=
R乙==6Ω
将电阻甲和乙并联后接在电压为6V的电源两端,则电路消耗的总电功率为
P=P甲+P乙==3.6W+6W=9.6W
15.如图甲所示,电源电压恒定,R0为定值电阻,将滑动变阻器的滑片从a端滑到b端的过程中,电压表示数U与电流表示数I间的关系图像如图乙所示。电路中滑动变阻器R的最大阻值______Ω;电源电压为______V。当滑片滑到滑动变阻器的a端时,电阻R0消耗的功率为_________W;滑片从a端滑到b端的过程中,滑动变阻器最大电功率为______W。
【答案】20 12 1.6 3.6
【解析】由图甲知道,当滑片位于a端时,变阻器接入电路中的电阻最大,R0 与R串联,电流表测电路中的电流,电压表测R两端的电压,此时电路中的电流最小,由图乙知道,此时电路中的电流是I小=0.4A,UR =8.0V,由知道,滑动变阻器的最大阻值是
由于串联电路中总电阻等于各分电阻之和,则电源的电压是
------①
当滑片位于b端时,电路为R0的简单电路,电路中的电流最大,由图乙知道,电路中的最大电流I大=1.2A,则电源的电压
------②
因电源的电压不变,由①②解得:R0 =10Ω,即电源的电压是
U=I大R0 =1.2A×10Ω=12V
当滑片滑到滑动变阻器的a端时,电阻R0两端的电压是
由知道,电阻R0消耗的功率是
根据知道,滑动变阻器的功率是
所以,当R滑=R0 =10Ω时,P最大,且最大值是
16.如图甲所示,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片从最右端滑至最左端时,小灯泡恰好正常发光。电流表示数与两电压表示数的关系图像如图乙所示,则电源电压为______V,滑动变阻器最大阻值______Ω。
【答案】12 14
【解析】电压表测的是小灯泡和的总电压,电压表测的是的电压,调节滑动变阻器的滑片滑至最左端时,滑动变阻器阻值为0,所以电压表的示数等于电源电压,因为的示数一定大于的示数,结合图像可知,的最大值为12V,所以电源电压为12V。
滑动变阻器在最右端时,电阻最大,电路中电流最小,此时小灯泡和的总电压是5V,电流为0.5A,则滑动变阻器的最大阻值
17. (2022陕西)如图-1所示电路,电源电压不变,L是额定电压为2.5V的小灯泡,R为滑动变阻器。闭合开关,滑片P在某两点间移动的过程中,电流表A与电压表V1的示数变化关系如图-2所示。当电流表示数为0.2A时,两电压表的示数相等,则电源电压为_______V。小灯泡正常工作时的电流为_____A,此时滑动变阻器接入电路的阻值为______Ω,电路的总功率为_______W。
【答案】 3 0.25 2 0.75
【解析】由电路图可知,灯泡L与滑动变阻器R串联,电压表V1测L两端的电压,电压表V2测滑动变阻器R两端的电压,电流表测电路中的电流。
由图-2可知,当电流表示数为0.2A时,V1表示数为1.5V,由于此时两电压表的示数相等,所以电源电压为U=U1+U2=1.5V+1.5V=3V
由图-2可知,当电压表V1示数为2.5V时,小灯泡正常发光,此时电路中电流为0.25A,所以小灯泡正常工作时的电流为0.25A。
根据串联电路电压特点可知,当电压表V1示数为2.5V时,电压表V2的示数为
U2′=U-U1′=3V-2.5V=0.5V
电路中的电流为0.25A,所以此时滑动变阻器接入电路的阻值为
电路的总功率为P=UI′=3V×0.25A=0.75W
18.(2021湖北十堰)如图甲所示,电源电压保持不变,小灯泡L正常发光时的电阻为10Ω,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P从a端滑至b端的过程中,电流表示数与两电压表示数的关系图象如图乙所示。求:
(1)小灯泡的额定功率和定值电阻R0的阻值;
(2)滑动变阻器的最大阻值;
(3)电路总功率的最大值和最小值。
【答案】(1)小灯泡的额定功率为1.6W,定值电阻R0的阻值为10Ω;
(2)滑动变阻器的最大阻值为25Ω;
(3)电路总功率的最大值为3.2W,电路总功率的最小值为1.6W。
【解析】当闭合开关S,滑动变阻器的滑片P在a端时,滑动变阻器阻值最大,此时滑动变阻器、R0和灯泡串联接入电路中,此时电路中电流最小,电压表V1测量L的电压,示数为1V,电压表V2测量R0和L的总电压,示数为3V,串联电路电流处处相等;
所以此时电路中的电流为:I=0.2A,
L的电压为:UL=1V,R0的电压为:U0=2V;
当闭合开关S,滑动变阻器的滑片P在b端时,滑动变阻器接入电路阻值为0,此时R0和灯泡串联接入电路,根据欧姆定律可知,此时电路中电流最大,根据乙图可知此时电流为0.4A,电压表V1测量L的电压,示数为4V,电压表V2测量R0和L的总电压,示数为8V;
所以此时电路中的电流为:I'=0.4A,
L的电压为:UL'=4V,R0的电压为:U0'=4V。
(1)当闭合开关S,滑动变阻器的滑片P在b端时,
根据欧姆定律可知此时灯泡L的电阻为:RL'=UL'I'=4V0.4A=10Ω,
根据题意,此时灯泡正常发光,
所以灯泡的额定功率为:P额=UL'I'=4V×0.4A=1.6W,
定值电阻R0的阻值为:R0=U0'I'=4V0.4A=10Ω;
(2)当闭合开关S,滑动变阻器的滑片P在b端时,此时滑动变阻器接入阻值最大,此时滑动变阻器、R0和灯泡串联接入电路中,
U电=UL'+U0'=4V+4V=8V,
U滑=U电−U0−UL=8V−2V−1V=5V,
根据欧姆定律,
R滑=U滑I=5V0.2A=25Ω;
(3)电路总功率的最大值为:P大=U电I'=8V×0.4A=3.2W,
电路总功率的最小值为:P小=U电I=8V×0.2A=1.6W。
19. (2021辽宁阜新)图甲是测量小灯泡电功率的电路图,电源电压恒为6V。闭合开关S后,将规格为“40Ω 1A”的滑动变阻器滑片,从右端向左滑动,当电流表示数为0.3A时,小灯泡正常发光;图乙是此过程中,电压表与电流表示数变化的关系图象,下列分析正确的是( )
A. 小灯泡的额定功率是1.14W
B. 小灯泡的电阻为12.7Ω
C. 电路中最小电流为0.125A
D. 电压表示数为2V时电路总功率是1.32W
【答案】ACD
【解析】A.由图甲可知,灯泡和变阻器串联,电压表测量灯泡两端的电压,电流表测量电路中的电流,由图乙可知,当电流表示数为0.3A时,电压表的示数是3.8V,灯泡正常发光,灯泡两端的电压是3.8V,小灯泡的额定功率
PL=ULIL=3.8V×0.3A=1.14W
故A正确;
B.小灯泡正常发光时的电阻
由图乙可知,当灯泡两端的电压是2V时,通过它的电流是0.22A,此时灯泡的电阻
故B错误;
C.当变阻器的滑片在最右端时,连入电路的电阻最大,电路的总电阻最大,由可知通过电路的电流最小,由图乙可知,电压表的最小示数是1V,通过电路的最小电流
故C正确;
D.由图乙可知,当灯泡两端的电压是2V时,通过它的电流是0.22A,电路总功率
P=UIL″=6V×0.22A=1.32W
故D正确。
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