【卷03】 专项训练一 与电功率有关的动态电路——2021～2022学年九年级物理下册同步作业练习（含解析）

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第十八章 电功率
专项训练一 与电功率有关的动态电路
一、串联动态电路
1.如图所示是一个天然气泄漏检测电路的原理图,电源电压恒定不变,R0为定值电阻,R为气敏电阻(其阻值随天然气浓度的增大而减小),下列说法正确的是 ( )
A.天然气的浓度增大,电压表的示数变小
B.天然气的浓度减小,电流表的示数变大
C.天然气的浓度增大,电路消耗的总功率变小
D.天然气的浓度减小,电压表与电流表示数的比值不变
2.如图甲所示是某款手持式电子测温仪。图乙是它工作的原理图,其中电源电压保持不变,R是热敏电阻,用于靠近人体测温,定值电阻R0为保护电阻,显示仪是由电流表或电压表改装而成。在测量人的体温时,显示仪的示数会随被测者体温的升高而变大,下列分析正确的是 ( )
A.显示仪是由电流表改装而成的
B.热敏电阻R的阻值随着温度的升高而增大
C.被测温者体温越高,电路消耗的电功率越大
D.将R更换为阻值更大的电阻测相同温度时,显示仪的示数会变大
3.在大型赛事的短跑比赛中,赛道起点均安装有电子起跑器。电子起跑器可以记录运动员的起跑时刻,以判断运动员是否提前起跑。图甲是简化的电子起跑器的传感电路图,电源电压恒定,圆圈处为电表,R0为定值电阻,压敏电阻Rx安装在踏板上,其阻值与所受压力的关系如图乙所示。下列分析正确的是 ( )
A.电阻R0与Rx并联
B.圆圈处的电表为电压表
C.运动员起跑时,用力踩踏板,R两端的电压变小
D.运动员没有踩踏板时,电路消耗的总功率最小
4.如图所示,电源电压不变。闭合开关,滑动变阻器的滑片P向左滑动的过程中,下列说法正确的是 ( )
A.电流表的示数变大 B.灯泡的亮度不变 C.电压表的示数变小 D.电路的总功率变小
5.在中学生创新大赛中,飞翔参赛小组设计了一种测定风力的装置,其内部电路如图所示,其中电源电压恒为12V,定值电阻R为15Ω,迎风板与压敏电阻Rx连接,工作时迎风板总是正对风吹来的方向,压敏电阻的阻值随风力变化的情况如下表。下列说法正确的是 ( )
A.风力增大时,电压表的示数变小 B.电流表的示数为0.2A时,风力为45N
C.风力为15N时,定值电阻R两端的电压为10V D.风力减小时,电路消耗的总功率变大
6.甲醛对人体的危害非常严重,因此装修房屋时检测甲醛污染指数非常重要。“创新”小组的同学们设计了甲醛监测设备,原理如图甲所示,电源电压恒为3V,R0为10Ω的定值电阻,R为可以感知甲醛污染指数的可变电阻,其阻值随污染指数变化的情况如图乙所示。用电压表示数反映污染指数,污染指数在50以下为轻度污染,50～100间为中度污染,100以上为重度污染。下列分析正确的是 ( )
A.污染指数越小,电压表的示数越大 B.电压表的示数为1V时,属于重度污染
C.污染指数越大,电路消耗的总功率越小 D.污染指数为50时,电压表的示数为2.5V
二、并联动态电路
7.如图所示的电路,电源电压保持不变。闭合开关后,将滑动变阻器R的滑片向左移动,在此过程中 ( )
A.电流表的示数变大 B.灯泡L的亮度变亮 C.电压表的示数变大 D.电路消耗的总功率变小
8.如图所示,电源电压不变。闭合开关后,滑动变阻器的滑片P向b端移动的过程中,下列说法正确的是 ( )
A.电流表A1示数变小,电路的总电阻变小
B.电流表A2示数不变,电路消耗的总功率变小
C.电压表V示数变小,R1与R2两端的电压之比变小
D.电压表V示数不变,电压表V的示数与电流表A2的示数的比值变大
9.如图所示的电路,电源电压恒定。图甲是身高、体重测量仪,当体检者站在台面上时,能自动显示身高和体重。电路原理如图乙所示,电压表、电流表改装后可分别显示身高和体重的大小,压敏电阻R的阻值随体重的增加而增大。下列说法错误的是 ( )
A.当体重越重时,电流表的示数越小
B.当身高越高时,电压表的示数越大
C.当体重不变,身高增加时,电路的总功率变大
D.当身高不变,体重减小时,电路的总电阻变小
三、动态电路及极值问题
10.如图所示,电源电压恒为5V,电压表的量程为0～3V,电流表的量程为0～0.6A,滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”,灯泡标有“3V 1.8W”字样。闭合开关,在电路安全的情况下,下列说法正确的是(不考虑灯丝电阻的变化) ( )
A.滑动变阻器的电阻允许调节的范围是0～20Ω
B.电流表示数的变化范围是0.1～0.6A
C.电压表示数的变化范围是1.5～3V
D.灯泡的最小功率是0.2W
11.如图所示,电源电压6V保持不变,定值电阻R1标有“10Ω 0.5A”字样,滑动变阻器R2标有“20Ω 1A”字样,电流表量程为0～0.6A,电压表量程为0～3V。闭合开关S,为保证电路安全,下列说法正确的是 ( )
A.电路中的电流最大为0.6A
B.R1两端的电压不能超过3V
C.滑动变阻器的电阻允许调节的范围是10～20Ω
D.电路总功率的变化范围是1.8～3W
12.如图甲所示是创新小组设计的检测空气湿度(RH)的电路图,其中电源电压恒为24V,定值电阻R的阻值为120Ω,R0为湿敏电阻,其阻值随湿度变化的关系如图乙所示。电流表的量程为0～100mA,电压表的量程为0～15V。在电路安全工作的前提下,下列说法正确的是 ( )
A.湿敏电阻的阻值随湿度的增加而减小 B.空气湿度增加时,电流表示数增大
C.电路的最大功率是4.8W D.能够检测的湿度范围是30%～90%
《参考答案及解析》
专题训练一 与电功率有关的动态电路
1.D
[解析]当天然气的浓度增大时,气敏电阻R的阻值减小,电路中的总电阻减小。由I＝可知,电路中的电流变大。由U＝IR可知,定值电阻R两端的电压变大,即电压表的示数变大。由P＝UI可知,电路消耗的总功率变大。反之,当天然气的浓度减小时,电路中的电流变小；电压表与电流表示数的比值等于定值电阻R的阻值,所以两者的比值不变。
2.B
[解析]R与R0串联,因显示仪与热敏电阻并联,故显示仪是由电压表改装成的。当被测者体温较高时,显示仪的示数也会变大,由串联电路分压特点可知,热敏电阻的阻值变大,即热敏电阻R的阻值随着温度的升高而增大。被测者体温越高,热敏电阻的阻值越大,由I＝可知,电路的电流越小,根据P＝UI可知,电路消耗的电功率越小。温度相同时热敏电阻的阻值不变,将R更换为阻值更大的电阻,由串联电路分压特点可知,R0两端分得的电压变大,R两端的电压变小,因此显示仪的示数会变小。
3.D
[解析]电阻R0与R串联,圆圈处的电表串联在电路中,则为电流表。运动员起跑时,用力踩踏板(即F增大),由图乙知,压敏电阻Rx的阻值变小,则串联电路的总电阻变小。由I＝可知,电路中的电流变大。由U＝IR可知,R0两端的电压变大。运动员没有踩踏板时,F＝0,由图乙知,压敏电阻的阻值最大,此时电路的总电阻最大,电路中的电流最小。由P＝UI可知,电路消耗的总功率最小。
4.B
[解析]灯L与滑动变阻器R串联,电压表测量滑片右侧电阻丝两端的电压,电流表测量电路中的电流。滑片移动时,只是影响电压表的测量,滑动变阻器R接入电路中的电阻不变,所以电路中的电流不变,即电流表的示数不变,灯泡的实际功率不变,则灯泡的亮度不变,电路总功率不变。滑动变阻器的。滑片P向左滑动的过程中,滑片右侧电阻丝的长度变长,其阻值变大。由U＝IR可知,其两端的电压变大,即电压表的示数变大。
5.B
[解析]由图知,定值电阻R与压敏电阻R串联,电压表测R两端的电压。由表中数据可知,当风力增大时,压敏电阻的阻值变小,根据串联分压特点可知,R两端的电压变大,即电压表示数变大。电流表的示数为
0.2A时,压敏电阻的阻值Rx1＝－R＝-15Ω＝45Ω,由表中数据可知,此时风力为45N。风力为15N时,由表中数据可知,压敏电阻的阻值Rx＝75Ω,由＝可得＝,解得UR＝2V。风力减小时,压敏电阻的阻值变大,串联电路的总电阻变大,电路中的电流变小,根据P＝UI可知,电路消耗的总功率变小。
6.B ,
[解析]由图乙可知,污染指数越小,可变电阻的阻值越大。根据串联电路的分压特点可知,可变电阻分担的电压越大,则定值电阻分担的电压越小,即电压表的示数越小。当电压表的示数是1V时,电路中电流I＝＝＝
0.1A,可变电阻两端的电压UR＝U-U0＝3V-1V＝2V,可变电阻连入电路中的阻值R＝＝＝20Ω。由图乙可知,电阻为20Ω时,污染指数为150,属于重度污染。由图乙可知,污染指数越大,可变电阻的阻值越小,电路中的总电阻越小。由I＝可知,电路中的电流越大。由P＝UI可知,电路中消耗的总功率越大。由图乙可知,当污染指数为50Ω时,可变电阻连入电路中的阻值为50Ω,根据串联电路的分压特点可得＝,即＝,,解得R0两端的电压U0′＝0.5V,即电压表的示数为0.5V。
7.D
[解析]灯L与滑动变阻器R并联,电压表测量电源电压,电流表测量干路中的电流。因电源电压保持不变,所以滑片移动时,电压表的示数不变。因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以滑片移动时,通过灯L的电流和实际功率不变,灯泡的亮暗不变。将滑动变阻器R的滑片向左移动,滑动变阻器接入电路中的电阻变大,由I＝可知,通过R的电流变小,所以干路中的电流变小,即电流表的示数变小。由P＝UI可知,电路消耗的总功率变小。
8.B
[解析]R1与R2并联,电压表测量电源的电压,电流表A1测量干路中的电流,电流表A2测量通过R1支路的电流。因电源电压不变,所以滑片移动时,电压表V的示数不变；因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以滑片移动时,通过R1的电流不变,即电流表A2的示数不变,因此电压表V的示数与电流表A2的示数的比值不变。滑动变阻器的滑片P向b端移动的过程中,接入电路中的电阻变大,由I＝可知,通过R2的电流变小,所以干路中的电流变小,即电流表A1的示数变小。由R＝可知,电路的总电阻变大。由P＝UI可知,电路消耗的总功率变小。
9.C
[解析]R与R0并联,电压表测量滑片P下方电阻丝两端的电压,电流表测量通过压敏电阻R支路的电流。人的身高变化即滑片移动时,R接入电路中的电阻不变,由I＝可知,通过R0的电流不变,当身高越高时,滑片上移,滑片P下方电阻丝的阻值越大,由U＝IR可知,滑片P下方电阻丝两端的电压越大,即电压表的示数越大。当体重越重时,压敏电阻的阻值越大,由I＝可知,通过压敏电阻的电流越小,即电流表的示数越小。当体重不变时,压敏电阻受到的压力不变,由压敏电阻R的阻值随压力的增大而增大可知,R的阻值不变,由I＝可知,通过R的电流不变；身高增加时,R0接入电路中的电阻不变,则通过R的电流不变,干路中的电流不变,由P＝UI可知,总功率不变。当身高不变时,R接入电路中的电阻不变；体重减小时,压敏电阻R的阻值减小,电路中的总电阻变小。
10.D
[解析]滑动变阻器与灯泡串联,电压表测量灯泡两端的电压,电流表测量电路中的电流。灯的额定电流IL＝＝
＝0.6A,灯泡的电阻RL＝＝＝5Ω。电压表的量程为0～3V,电流表的量程为0～0.6A,则灯泡两端的最大电压为3V,通过灯泡的最大电流I最大＝IL＝0.6A,电路中的最小总电阻R最小＝＝≈8.3Ω,滑动变阻器接入电路中的最小阻值R滑最小＝R最小-RL＝8.3Ω-5Ω＝3.3Ω,滑动变阻器的电阻允许调节的范围是3.3～20Ω。电路中的最大总电阻R最大＝RL+R＝5Ω+20Ω＝25Ω,则电路中的最小电流I最小＝＝＝0.2A,所以电流表示数的变化范围是0.2～0.6A。灯泡两端的最小电压UL＝I最小RL＝0.2A×5Ω＝1V,所以电压表示数的变化范围是1～3V,此时灯泡的最小功率PL＝I最小2RL＝(0.2A)2×5Ω＝0.2W。
11.D
[解析]R1与R2串联,电压表测量R2两端的电压,电流表测量电路中的电流。当电压表的示数U2＝3V时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,此时电路中的最小电流I小＝＝＝＝0.3A,电路消耗的最小功率P小＝UI小＝6V×0.3A＝18W,滑动变阻器接入电路中的最大电阻R2大＝＝＝10Ω。因串联电路中各处的电流相等,且R1允许通过的最大电流为0.5A,电流表的量程为0～0.6A,滑动变阻器允许通过的最大电流为1A,故电路中最大电流I大＝0.5A。R1两端的电压最大U1大＝I大R1＝0.5A×10Ω＝5V。当电路中的电流最大时,滑动变阻器接入电路中的电阻最小,电路消耗的最大功率P大＝UI大＝6V×0.5A＝3W,电路中的总电阻R＝＝＝12Ω,滑动变阻器接入电路中的最小阻值R2小＝R-RI＝12Ω-10Ω＝2Ω,则滑动变阻器的电阻允许调节的范围是2～10Ω,电路总功率的变化范围是1.8～3W。
12.D
[解析]由图乙可知,湿敏电阻的阻值随湿度的增加而增大。由图甲可知,定值电阻R与湿敏电阻R串联,当空气湿度增加时,湿敏电阻的阻值增大,电路中的总电阻增大,电路中的电流减小,电流表的示数减小。当电流表的示数最大为100mA时,电路中的总电阻Rmin＝＝＝240Ω,所以湿敏电阻此时的阻值为240Ω-120Ω＝120Ω,由图乙可知,此时的空气湿度为30%；当电压表的示数最大为15V时,根据串联电路电压规律可知,定值电阻R两端的电压为24V-15V＝9V,所以此时电路中的电流Imin＝＝＝0.075A,所以R0的阻值R0＝＝＝200Ω,由图乙可知,此时的空气湿度为90%。根据P＝UI和I＝可知,P＝,所以当电路中阻值最小时,电路中的总功率最大,所以电路中的最大功率Pmax＝＝＝2.4W。
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