（人教版）九年级物理上册期末复习练习专题16 电功率图像的六种类型（2份，原卷版+解析版）

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解题方法与技巧
U-I、P-R、U-R等图象能够提供电路中电压、电流、电阻和功率等物理量之间的关系，解答相关试题应注意:
（1）明确图象的描述对象。
（2）弄清图象中的一些特殊点对应的电路状态。
（3）善于根据题干的提示从图象中获取相关信息。
典例分析＋变式训练
考点1 I-U和I-R图像
【典例1-1】（2022•金坛区一模）如图甲所示，电源电压不变，R1＝15Ω，滑动变阻器R2标有“5Ω 1A”字样。当R2的滑片P在b端且只闭合开关S、S1时，电流表的示数为0.3A；当R2的滑片P在a端且同时闭合S、S1、S2时，灯泡正常发光，如图乙是灯泡的电流﹣电压图像。下列说法正确的是（ ）
A．电源电压为3V
B．灯泡正常发光时，灯丝电阻为5Ω
C．只闭合开关S、S2时，滑片P从b移到a，电流表的示数变化范围：0.48A﹣0.8A
D．只闭合开关S、S2，当电压表示数为3V时，灯泡的功率为0.48W
【典例1-2】图甲中R0为定值电阻，电源电压保持不变。滑动变阻器R1标有“20Ω 1A”字样，电流表量程0～0.6A，灯泡L的额定电流是0.5A。当开关S1、S2都断开或都闭合两种情况中，移动滑片P（所有元件都安全）得到了两次电流表示数与R1阻值变化关系的图象（如图乙所示），灯泡在工作时正常发光。则电阻R0的阻值为 Ω，小灯泡L的额定功率为 W，开关都断开与都闭合时，电路最大功率之比为 。
【变式1-1】（2022•烟台一模）如图甲中R0为定值电阻，电源电压保持不变。滑动变阻器R1标有“20Ω 1A”字样，电流表量程0～0.6A，灯泡L的额定电流是0.5A。当开关S1、S2都断开或都闭合两种情况中，移动滑片P（所有元件都安全）得到了两次电流表示数与R1阻值变化关系的图像（如图乙所示），灯泡在工作时正常发光。下列说法中正确的是（ ）

A．电源电压为4V B．灯泡L的额定功率为3W
C．R0的阻值为15Ω D．开关都断开与都闭合时，电路最大功率之比为5：11
【变式1-2】（2021•攀枝花）如图甲所示的电路，电源电压为9V，小灯泡L的额定电压为4V，图乙是小灯泡L的电流I随其电压U的变化的图像。当S闭合，将滑片P移到滑动变阻器R的中点时，小灯泡L恰好正常发光，则滑动变阻器R的最大阻值为 Ω。移动滑片P，当小灯泡L的功率为1W时，滑动变阻器R接入的阻值为 Ω。
考点2 P-I和P-U图像
【典例2-1】（2021秋•和平区期末）如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。闭合开关S，移动滑片P，滑动变阻器消耗的电功率与电流关系的图象如图乙所示，则下列说法正确的是（ ）

A．滑动变阻器的最大阻值是10Ω B．图中电压表的量程为0～3V
C．电源电压为12V D．电路消耗的最大电功率为7.2W
【典例2-2】如图甲所示电源电压保持不变，小灯泡L标有“6V 3W”字样，图乙是通过小灯泡的电功率随其两端电压变化的图象。滑动变阻器R1的最大值为40Ω，定值电阻R2＝10Ω，当闭合S、S1、断开S2、P在中点时，R2的功率为0.9W，电源电压为 V，当闭合S、S2、断开S1、小灯泡功率为1.6W时，滑动变阻器连入电路中的阻值 Ω。
【变式2-1】（2022•丹阳市二模）小明用如图甲所示电路探究电功率与电流的关系，滑动变阻器滑片从一端滑至另一端，并绘制了定值电阻R0和滑动变阻器R的功率与电流的关系图，如图乙所示，下列说法不正确的是（ ）
A．图像①是定值电阻R0的功率与电流的关系图
B．电源电压为6V，定值电阻R0为5Ω
C．图像中I1+I2＝1.2A
D．滑动变阻器最大阻值是20Ω
【变式2-2】如图甲所示电路中，R0为定值电阻，R1为滑动变阻器。图乙是该滑动变阻器消耗的电功率与电流关系的图像。则滑动变阻器的最大阻值是 Ω，定值电阻R0消耗的最大电功率是 W。
考点3 P-t和R-t图像
【典例3-1】某一天晚上睡觉前，小文同学用有预约功能的电饭煲为家人第二天早餐煲粥。小文将大米等食材放入电饭煲内，接通220V家庭电路，经过了待机、加热、保温三个过程，早餐前断开电源，电饭煲消耗的电功率随时间变化的图象如图甲所示，电饭煲加热过程消耗的电能是 kW•h．已知小文家电饭煲加热和保温部分基本电路原理如图乙所示，S是接通家庭电路的开关，S1是自动开关，R1和R2为电阻不变的电热丝，则R2＝ Ω。
【典例3-2】新型PTC发热材料可以自动调节电路的电功率，在生活中广泛应用，图甲是PTC调试工作电路，R0是保护电阻，阻值恒定；R1是PTC电阻，阻值随温度变化的图象如图乙所示。闭合开关S，当温度从20℃升高到120℃的过程中（ ）
A．电流表示数先变小后变大
B．电压表示数先变大后变小
C．电压表与电流表示数的比值先变小后变大
D．保护电阻R0消耗的功率先变小后变大
【变式3-1】夜间婴儿容易踢开被子，同学们设计了镶嵌在婴儿被中的踢被警示电路如图甲所示，电源电压恒为3V，定值电阻R0阻值为10Ω，热敏电阻R的阻值随温度变化关系如图乙所示，当温度降低时，电压表示数将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）；当温度低于30℃时，即可认为婴儿已将被子踢开，此时电压表示数为 V，R的功率为 W。
【变式3-2】（2022•姑苏区模拟）某电热水器的工作原理如图甲所示，用电磁继电器控制加热和保温状态的转换。R1、R2为电热丝，且R2＝3R1，R3为滑动变阻器，R0为热敏电阻（置于电热水器内），R0阻值随温度的变化规律如图乙所示。电源E的电压为6V，当R0中的电流I＞15mA时，衔铁被吸下，继电器线圈电阻不计，下列说法正确的是（ ）
A．热水器的加热功率是保温功率的4倍
B．S1闭合，当衔铁吸下后，热水器处于加热状态
C．当热水温度为55℃时，衔铁刚好被吸下，R3连入电路的阻值为150Ω
D．若提高热水设置温度，应向左移动R3滑片
能力提升训练
一、填空题。
1．（2022•雁塔区校级模拟）小明用如图甲所示的电路来研究电功率与电流的关系，并根据实验数据绘制了定值电阻和滑动变阻器R的电功率与电流的关系图像，如图乙所示（ ）

A．图乙中的虚线是R0的功率与电流的关系图像
B．定值电阻R0的阻值为16Ω
C．当电流表的示数为0.5A时，滑动变阻器R消耗的电功率为6W
D．在移动滑片的过程中，电路消耗的电功率的最大值是8W
2．（2022春•东平县期中）小伟设计了一个用电压表的示数变化反映环境温度变化的电路，其电路原理如图甲所示。其中，电源两端电压为6V固定不变，定值电阻R0＝20Ω，R1是热敏电阻，其阻值随环境温度变化的关系如图乙所示，闭合开关S后，下列说法中（ ）
①当环境温度降低，电压表的示数变小
②当环境温度为40℃时，电压表的示数为4V
③当电压表的示数为2V时，环境温度为20℃
④当环境温度为50℃时，定值电阻R0在1min内消耗的电能为240J
A．只有①③正确B．只有①②正确C．只有①④正确D．只有②④正确
3．（2022春•合浦县期中）如图甲所示电路中，R0为定值电阻，R1为滑动变阻器。闭合开关S，将滑动变阻器的滑片从a端滑至b端，将滑动变阻器消耗的电功率与电流关系的绘制成如图乙的图像。则下列判断错误的是（ ）
A．R的功率变化范围为0.1～12.1W B．该滑动变阻器的最大阻值是100Ω
C．该过程中电压表的示数可达11V D．该电路的最大电流是1.1A
4．（2022•蓝田县二模）家用电热锅有加热和保温两挡，内部电路简化图如图甲所示，S是单刀双掷开关，R1和R2均为阻值不变的电热丝，使用该电热锅在额定电压工作，其消耗的电功率随时间变化的图像如图乙所示。已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），下列说法中正确的是（ ）
A．开关S打到1时电热锅处于保温状态
B．电热锅利用电流的磁效应工作
C．整个工作过程中消耗电能为5.83×105J
D．加热过程使1kg的水温度升高了70℃，则加热效率约为81%
5．（2022•渝中区校级模拟）如图甲所示电路，电源电压恒定不变，R1为定值电阻。电流表的量程为“0～0.6A”，电压表的量程为“0～15V”，滑动变阻器R2的最大阻值为80Ω。在保证电路元件安全的情况下，小心移动滑片，R2消耗的电功率P与电压表示数U的关系图象如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．定值电阻R1的阻值为20Ω
B．电压表的最小示数为9V
C．电路消耗总功率的最大值为9W
D．滑动变阻器R2消耗功率的最大变化量为2.7W
6．（2022•泰山区三模）甲、乙两灯的额定电压分别为6V和3V，它们的电流随电压变化关系的图像如图所示。将甲灯与R1串联后接在电压恒为U的电源两端，甲灯正常发光，R1的功率为P1；乙灯与R2串联接在该电源两端，乙灯也能正常发光，R2的功率为P2。已知R1+R2＝90Ω，则以下说法正确的是（ ）
①将两灯串联时电路允许的最大总电压为9V ②电阻R1的阻值是24Ω
③电源电压U是21V ④电路中P1与P2的比值是25：18
A．①②B．②③C．③④D．①④
二、填空题。
7．（2022•南海区一模）如图甲所示是某电器中的一个电路，R是热敏电阻，其阻值随温度变化的图象如图乙所示；电源电压U保持不变，R0为定值电阻。闭合开关电路工作时，随着工作环境温度的升高，电压表的示数 （选填“变大”、“变小”或“不变”）；电路消耗的电功率的表达式P＝ （用题中所给字母表示）；已知当温度为40℃时，定值电阻与热敏电阻的阻值相等，则温度由40℃上升到100℃时，定值电阻R0先后消耗的电功率之比是 。

8．如图甲所示电路，电源电压恒定，R0为定值电阻，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P从一端移到另一端的过程中，电流表示数I与电压表示数U的关系如图乙所示，则定值电阻R0的阻值为 Ω；当滑动变阻器接入电路阻值分别为R和R时，电路消耗的总功率为P1、P2，则P1：P2＝ 。
9．（2021秋•安顺期末）两个电路元件甲和乙中的电流与电压的关系如图所示。现将元件甲、乙串联后接在电路中，电路中的电流为0.2A，则此时元件甲两端的电压为 V，整个电路消耗的总功率是 W。
10．（2021秋•双峰县期末）如图甲所示电路中，R1为定值电阻，R0为滑动变阻器，图乙是该滑动变阻器消耗的电功率与电流关系的图象，已知电源电压为12V，图象中P1＝ W，R0的最大功率为 W。
11．（2022•广东一模）如图甲所示，电源电压为6V不变，R1为定值电阻，闭合开关后，滑动变阻器R2的滑片从一端滑到另一端的过程中，R2消耗的电功率P随电压表示数U的变化关系如图乙所示，则R2的最大值为 Ω，R1的阻值为 Ω，该电路消耗的最大电功率为 W。
12．（2022•兴城市一模）如图甲所示电路、电源电压恒定不变，小灯泡L1、L2的额定电压均为6V，两灯的电流随电压变化图象如图乙所示。滑动变阻器R标有“20Ω 1A”字样，电流表的量程为“0～0.6A”，在保证电路安全的前提下，只闭合开关S1，当滑动变阻器接入电路的阻值为6Ω时，灯泡L1正常发光。该电路的电源电压为 V；只闭合开关S2，电路消耗的最大功率为 W；只闭合开关S3，电路中的电流为0.4A时，滑动变阻器连入电路的阻值为 Ω。
13．（2020秋•荔湾区校级期末）某一天晚上睡觉前，小文同学用有预约功能的电饭煲为家人第二天早餐煲粥。小文将大米等食材放入电饭煲内，接通220V家庭电路，经过了待机、加热、保温三个过程，早餐前断开电源，电饭煲消耗的电功率随时间变化的图像如图甲所示，电饭煲加热过程消耗的电能是 kW•h。已知小文家电饭煲加热和保温部分基本电路原理如图乙所示，S是接通家庭电路的开关，S1是自动开关，R1和R2为电阻不变的电热丝，R2＝ Ω。当闭合开关开关S、S1时，电路的总电阻R＝ Ω。

14．（2021•辽宁）如图甲所示电路，电流表A1的量程为0﹣3A，A2的量程为0﹣0.6A，闭合开关S，电压表V示数为12V，小灯泡正常发光。在电路安全的情况下最大范围调节滑动变阻器R的滑片，电流表A1示数与R连入的阻值的关系图象如图乙所示。则小灯泡的额定功率为 W，滑动变阻器R连入电路的最小阻值为 Ω，当滑动变阻器的滑片置于中点时，电流表A1的示数为 A。

15．（2021•盐城二模）如图1所示，电源电压不变，R1为定值电阻，闭合开关后，滑动变阻器R2的滑片从一端滑到另一端的过程中，R2消耗的电功率随电压表示数U变化关系如图2所示，则R2的最大值为 Ω，电源电压 V，该电路消耗的最大电功率 W。

16．（2022•鼓楼区校级模拟）如图甲所示，电源两端电压保持不变，R1为定值电阻，滑动变阻器R2的最大阻值为50Ω，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。则电源电压为 V，在电路安全工作的前提下，电路消耗总功率的最大值为 W。

三、计算题。
17．（2022•沙坪坝区校级模拟）图甲为某款新型电饭煲，额定电压为220V，它采用了“聪明火”技术，智能化地控制不同时间段的烹饪温度，以得到食物最佳的营养和口感，图乙为其电路原理图，R1和R2为电阻不变的电热丝，S1是自动控制开关。将电饭煲接入220V电路中，电饭煲工作的30min就可以煮好一锅米饭，它的电功率随时间变化的图像如图丙所示。求：
（1）在0～30min内，电饭煲消耗的电能；
（2）加热电阻R2的阻值；
（3）用电高峰期，用该电饭煲煮好一锅饭，需要36.3min，则用电高峰期的实际电压是多少。
18．（2021秋•宜昌期末）某家用电饭锅内部电路简化示意图如图甲，有加热和保温两种状态。图乙是电饭锅工作时电流I随时间t的变化图像，求：
（1）电阻R1的阻值，及加热状态时的电功率；
（2）R2的阻值；
（3）电饭锅保温过程消耗的电能。