初中物理电功率综合题型（含解析）

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初中物理电功率综合题型
一．解答题（共6小题）
1．如图所示电路中电源两端电压不变。当①和②均为电压表时，开关S闭合后，电压表示数V1、V2的示数之比为3：5，电阻R1消耗的电功率为P1；当①和②均为电流表时，开关S闭合后，电流表示数A1、A2的示数之比为5：9，此时电阻消耗的电功率为P2′，则P1：P2′＝　 　。
2．小芳到实验室做“测量小灯泡额定功率”的实验时，老师只给她提供了如下器材：标有“2.5V”的小灯泡、电源、滑动变阻器、开关、两个电压表（没有电流表）、阻值为10Ω的定值电阻R0、导线若干。她根据所给定的器材经过认真思考后设计了正确的实验电路，如图甲是该电路的不完整电路图。
（1）请你将甲电路图补充完整。
（2）闭合开关前，应将滑动变阻器调至阻值　 　的位置。
（3）闭合开关后，为了测量小灯泡的额定功率，应调节滑动变阻器，使电压表V1的示数为　 　V，此时电压表V2的示数如图乙所示，是　 　V。
（4）小灯泡的额定功率为　 　W。
3．在如图甲的电路中，电源电压为9V且保持不变，电流表的规格为“0～0.6A”，电压表的规格为“0～15V”，灯泡上标有“6V6W”字样，灯泡电流随电压变化关系如图乙所示，求：
（1）灯泡正常发光时的电流。（2）当电流表示数为0.4A时，电压表的示数。
（3）为了保证电路安全，滑动变阻器接入电路中的最小阻值及此时电路消耗的总功率。
4．如图所示电路，电源电压保持不变，滑动变阻器R0的最大阻值为20Ω。当开关S和S1闭合、S2断开，滑动变阻器的滑片分别在中点和最右端时，电压表的示数分别为U1和U1'，滑动变阻器的滑片在最左端时，电流表的示数为I1；当开关S和S2闭合、S1断开，滑动变阻器的滑片分别在中点和最右端时，电流表的示数分别为I2和I2'；R2消耗的电功率分别为P2和P2’，已知I1＝0.6A，U1：U1'＝2：3，P2：P2′＝25：16。
试求
（1）I1：I2。（2）电源电压。（3）该电路的最大和最小电功率。
5．如图甲所示电路中，电源电压8V，灯泡L规格的额定电压6V，其电流与电压的关系如图乙所示。当S、S1、S3闭合，S2断开时，电流表示数为0.4A。求：
（1）灯泡L的额定功率；（2）定值电阻R1的阻值；（3）闭合S、S2，断开S1、S3，调节滑片P，当电流表的示数为0.25A时，灯泡L的实际功率及滑动变阻器接入电路的阻值。
6．实验小组设计了如图所示的电路，已知电源电压不变，灯泡L标有“3V 0.3A”字样，其阻值会随温度变化，将滑动变阻器R2的滑片置于最右端，只闭合开关S1时，电压表的示数为3.8V，R1的功率为P1；只闭合开关S1，移动滑片至最左端时，电流表的示数为0.3A，R1的功率为P2；闭合开关S1和S2，移动滑片至某一位置时，电压表和电流表的示数分别为2.5V和0.4A，已知P1：P2＝1：9。
（1）求灯泡L的额定功率。（2）求滑动变阻器的最大阻值。（3）求电源电压。
（4）在有电流通过灯泡L的情况下，求灯泡的最小功率与最大功率之比为多少。
参考答案与试题解析
一．解答题（共6小题）
1．如图所示电路中电源两端电压不变。当①和②均为电压表时，开关S闭合后，电压表示数V1、V2的示数之比为3：5，电阻R1消耗的电功率为P1；当①和②均为电流表时，开关S闭合后，电流表示数A1、A2的示数之比为5：9，此时电阻消耗的电功率为P2′，则P1：P2′＝　1：18　。
【解答】解：当①和②均为电压表时，开关S闭合后电路连接如图甲所示
电压表V1、V2的示数之比为3：5，
＝＝﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
当①和②均为电流表时，开关S闭合后乙，A1＝I2+I3，A2＝I1+I2，
＝＝＝＝×＝﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
将①代入②R1：R3＝1：3﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
将③代入①得R1：R2＝1：2，
所以R1：R2：R3＝1：2：3；
甲图中个电阻的电压之比为：U1′：U2′：U3′＝IR1：IR2：IR3＝R1：R2：R3＝1：2：3；
设电源电压为U，
则P1＝＝＝，P2′＝＝，
所以 ＝＝×＝×＝1：18。
故答案为：1：18。
2．小芳到实验室做“测量小灯泡额定功率”的实验时，老师只给她提供了如下器材：标有“2.5V”的小灯泡、电源、滑动变阻器、开关、两个电压表（没有电流表）、阻值为10Ω的定值电阻R0、导线若干。她根据所给定的器材经过认真思考后设计了正确的实验电路，如图甲是该电路的不完整电路图。
（1）请你将甲电路图补充完整。
（2）闭合开关前，应将滑动变阻器调至阻值　最大　的位置。
（3）闭合开关后，为了测量小灯泡的额定功率，应调节滑动变阻器，使电压表V1的示数为　2.5　V，此时电压表V2的示数如图乙所示，是　2.4　V。
（4）小灯泡的额定功率为　0.6　W。
【解答】解：
（1）根据实验原理：R＝可知，在没有电流表的情况下，利用电压表和定值电阻代替电流表的作用，采用分压电路，电压表V2并联在定值电阻两端，由R0上电流得到L电流，电路如图所示：
（2）为了保护电路，闭合开关前滑片滑到阻值最大处；
（3）因为小灯泡的额定电压为2.5V，闭合开关后，为了测量小灯泡的额定功率，应调节滑动变阻器，使电压表V1的示数为2.5V，
电压表V2量程为0～3V，分度值为0.1V，此时示数为U2＝2.4V；
此时电路中的电流为：I＝IL＝I0＝＝＝0.24A；
（4）小灯泡的额定电功率为：
PL＝ULIL＝2.5V×0.24A＝0.6W。
故答案为：（1）见上图；（2）最大；（3）2.5；2.4；（4）0.6。
3．在如图甲的电路中，电源电压为9V且保持不变，电流表的规格为“0～0.6A”，电压表的规格为“0～15V”，灯泡上标有“6V6W”字样，灯泡电流随电压变化关系如图乙所示，求：
（1）灯泡正常发光时的电流。
（2）当电流表示数为0.4A时，电压表的示数。
（3）为了保证电路安全，滑动变阻器接入电路中的最小阻值及此时电路消耗的总功率。
【解答】解：（1）∵P＝UI，
∴小灯泡正常发光时的电流：I＝＝＝1A；
（2）由图可知，当电流表示数为0.4A时，小灯泡两端的电压为1V，则电压表读数：U＝U总﹣U额＝9V﹣1V＝8V；
（3）R总＝＝＝15Ω，
由图可知当灯泡电流0.6A时，电压为2V，
则此时电阻 R＝＝3.33Ω，
由于灯泡和滑阻串联，所以滑阻最小阻值为：R总﹣R＝15Ω﹣3.33Ω＝11.67Ω。
P总＝UI＝9V×0.6A＝5.4W。
答：（1）灯泡正常发光时的电流为1A。
（2）当电流表示数为0.4A时，电压表的示数8V。
（3）为了保证电路安全，滑动变阻器接入电路中的最小阻值为11.67Ω，此时电路消耗的总功率为5.4W。
4．如图所示电路，电源电压保持不变，滑动变阻器R0的最大阻值为20Ω。当开关S和S1闭合、S2断开，滑动变阻器的滑片分别在中点和最右端时，电压表的示数分别为U1和U1'，滑动变阻器的滑片在最左端时，电流表的示数为I1；当开关S和S2闭合、S1断开，滑动变阻器的滑片分别在中点和最右端时，电流表的示数分别为I2和I2'；R2消耗的电功率分别为P2和P2’，已知I1＝0.6A，U1：U1'＝2：3，P2：P2′＝25：16。
试求
（1）I1：I2。
（2）电源电压。
（3）该电路的最大和最小电功率。
【解答】解：（1）当开关S和S1闭合、S2断开，滑动变阻器的滑片在中点时和最右端时等效电路图分别如图2、3，
等效电路图如图1，
当开关S和S1闭合、S2断开，滑动变阻器的滑片在最左端时等效电路图如图3，
当开关S和S2闭合、S1断开，滑动变阻器的滑片在中点时和最右端时，等效电路图分别如图4、5，
解：
（1）（2）由I＝可知，图1中，U1＝I×R0＝I××20Ω＝I×10Ω；
U1′＝I′×R0＝I′×20Ω；
已知U1：U1'＝2：3，
则：＝
解得：＝﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
图1、2中，根据串联电路电阻的规律和欧姆定律可得，电源电压：
U＝I（R1+R0）＝I（R1+×20Ω）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
U＝I′（R1+R0）＝I′（R1+20Ω）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
联立①②③可得：R1＝20Ω，
图3中，电源电压：U＝I1R1＝0.6A×20Ω＝12V；
图4、5中，由P＝I2R可得，P2＝IR2＝（）2R2＝（）2R2，
P2′＝I2′2R2＝（）2R2＝（）2R2，
已知P2：P2′＝25：16，
则＝
解答：R2＝30Ω；
由图4可知，I2＝＝＝0.3A，
故I1：I2＝0.6A：0.3A＝2：1；
（3）当开关S、S1和S2闭合，滑片在最左端时，R1、R2并联，电路总电阻最小，电路电功率最大；
则电路最大电功率：P大＝P1+P2＝+＝+＝12W；
当开关S和S2闭合、S1断开，滑片移到最右端，R2与滑动变阻器串联，电路总电阻最大，电功率最小；
因串联电路总电阻等于各分电阻之和，所以电路最小电功率：P小＝＝＝＝2.88W。
答：（1）I1：I2＝2：1；
（2）电源电压为12V；
（3）该电路的最大电功率为12W；最小电功率为2.88W。
5．如图甲所示电路中，电源电压8V，灯泡L规格的额定电压6V，其电流与电压的关系如图乙所示。当S、S1、S3闭合，S2断开时，电流表示数为0.4A。求：
（1）灯泡L的额定功率；
（2）定值电阻R1的阻值；
（3）闭合S、S2，断开S1、S3，调节滑片P，当电流表的示数为0.25A时，灯泡L的实际功率及滑动变阻器接入电路的阻值。
【解答】解：
（1）灯泡L的额定电压6V，由图象可知灯泡L的额定电流为：I额＝0.5A；
则额定功率：P额＝U额I额＝6V×0.5A＝3W；
（2）由图甲可得，当S、S1、S3闭合，S2断开时，灯L被短路、滑动变阻器没有连入电路，电路中只有R1，
由欧姆定律可得：
R1＝＝＝20Ω；
（3）断开S1、S3，闭合S、S2，灯L与滑动变阻器串联，电流表测量电路中电流，当电流表的示数为0.25A时，
由于串联电路电流处处相等，则通过灯L与滑动变阻器的电流相等，为0.25A，
由图象可知灯泡L两端的实际电压为：U实＝2V，
则实际功率：P实＝U实I′＝2V×0.25A＝0.5W；
根据串联电路的总电压等于各用电器两端的电压之和可知：
R2两端的电压为：U2＝U﹣U实＝8V﹣2V＝6V，
由欧姆定律可得滑动变阻器连入的电阻：
R2＝＝＝24Ω。
答：（1）灯泡L的额定功率为3W；
（2）定值电阻R1的阻值为20Ω；
（3）闭合S、S2，断开S1、S3，调节滑片P，当电流表的示数为0.25A时，灯泡L的实际功率为0.5W，滑动变阻器接入电路的阻值为24Ω。
6．实验小组设计了如图所示的电路，已知电源电压不变，灯泡L标有“3V 0.3A”字样，其阻值会随温度变化，将滑动变阻器R2的滑片置于最右端，只闭合开关S1时，电压表的示数为3.8V，R1的功率为P1；只闭合开关S1，移动滑片至最左端时，电流表的示数为0.3A，R1的功率为P2；闭合开关S1和S2，移动滑片至某一位置时，电压表和电流表的示数分别为2.5V和0.4A，已知P1：P2＝1：9。
（1）求灯泡L的额定功率。
（2）求滑动变阻器的最大阻值。
（3）求电源电压。
（4）在有电流通过灯泡L的情况下，求灯泡的最小功率与最大功率之比为多少。
【解答】解：（1）灯泡L的额定功率为：PL额＝U额I额＝3V×0.3A＝0.9W；
（2）将滑动变阻器R2的滑片置于最右端，只闭合开关S1时，电压表的示数为3.8V，R1的功率为P1，如图甲，
只闭合开关S1，移动滑片至最左端时，电流表的示数为0.3A，R1的功率为P2，如图乙，
闭合开关S1和S2，移动滑片至某一位置时，电压表和电流表的示数分别为2.5V和0.4A，如图丙，
因为P1：P2＝1：9，P1：P2＝（I甲）2R1：（I乙）2R1＝1：9，
所以甲、乙两图中电流之比为：I甲：I乙＝1：3，
又因为I乙＝0.3A，所以I甲＝0.1A，
所以滑动变阻器最大阻值为：R2甲＝＝＝38Ω；
（3）在丙电路中，滑动变阻器接入电路的电阻为：R2丙＝＝＝6.25Ω，
所以电源电压为：U＝2.5V+I丙R1﹣﹣﹣﹣﹣①，
由于乙电路电流为0.3A，所以灯泡正常发光，电压为3V，
所以电源电压为：U＝3V+I乙R1﹣﹣﹣﹣﹣﹣②，
由①②得，2.5V+I丙R1＝3V+I乙R1，
即2.5V+0.4A×R1＝3V+0.3A×R1，
解得：R1＝5Ω，U＝4.5V；
（4）在只闭合S1时，灯泡才有电流通过，即甲、乙两个电路，
甲电路滑动变阻器电阻最大，电路电流最小，灯泡的功率最小，
此时滑动变阻器的电压为U2甲＝3.8V，R1两端电压为U1甲＝I甲R1＝0.1A×5Ω＝0.5V，
所以灯泡两端电压为：UL甲＝U﹣U1甲﹣U2甲＝4.5V﹣3.8V﹣0.5V＝0.2V，
灯泡的最小功率为：PL小＝UL甲I甲＝0.2V×0.1A＝0.02W，
乙电路滑动变阻器接入电路阻值为零，电路电流最大，最大电流是0.3A，灯泡正常发光，灯泡的功率最大为：PL大＝PL额＝U额I额＝3V×0.3A＝0.9W；
所以，灯泡的最小功率与最大功率之比PL小：PL大＝0.02W：0.9W＝1：45。
答：（1）灯泡L的额定功率为0.9W。
（2）滑动变阻器的最大阻值为38Ω。
（3）电源电压为4.5V。
（4）在有电流通过灯泡L的情况下，灯泡的最小功率与最大功率之比为1：45。
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