沪科版物理九年级全一册同步提优训练：第十六章 电流做功与电功率 专题训练 电功率之动态电路的分析与计算（有答案解析）

　专题训练 电功率之动态电路的分析与计算
　　　　　　　
(一)串联电路
1.如图所示电路中,电源电压保持不变,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,闭合开关S后,滑动变阻器滑片P自b向a移动的过程中(　　)
A.电压表V1的示数变大,电路消耗的总功率变小
B.电压表V2的示数不变,电路消耗的总功率变大
C.电流表A的示数变大,电压表V1的示数与电流表A的示数的比值变大
D.电流表A的示数变大,电压表V2的示数与电流表A的示数的比值变大
2.如图所示电路,电源电压为6 V且保持不变,开关S闭合后,调节滑动变阻器滑片P到中点位置时,灯泡L恰好正常发光,电流表的示数为0.2 A,电压表的示数为2 V。关于该电路,下列说法中错误的是(忽略温度对灯泡电阻的影响)(　　)
A.灯泡的额定功率是0.4 W
B.若滑片再向右移动,电流表示数将减小,电压表示数将增大
C.若滑片P移到最右端,则电路消耗的电功率为0.72 W
D.若滑片再向左移动,电流表示数将增大,灯泡可能被烧毁
3.(2021自贡)如图所示电路中,电源电压为12 V,在a、b间接入“4 V　2 W”的灯L1,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片P使灯L1正常发光。断开开关取下灯L1,保持滑片P的位置不变,在a、b间接入“4 V　4 W”的灯L2后闭合开关,若不考虑温度对灯丝电阻的影响,则下列说法正确的是 (　　)
A.灯L2正常发光
B.电压表的示数保持4 V不变
C.灯L2的实际功率为1.44 W
D.滑动变阻器接入电路的电阻为8 Ω
4.(2021梧州)如图所示的电路,电源电压不变,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,A、B为其两端点,闭合开关S,当滑片P在某一端点时,电流表示数为0.2 A,R2的电功率为2 W;当滑片P移动至某一位置C时,电流表示数为0.6 A,R2的电功率为3.6 W。下列说法正确的是 (　　)
A.R1的阻值为50 Ω
B.P在A端时,电流表的示数为0.8 A
C.P在C点时,电压表的示数为10 V
D.P在A端时,R1的电功率为14.4 W
5.已知电源电压为9 V,R1=15 Ω,电路连接如图所示,将滑动变阻器的滑片P移到图中位置,使变阻器电阻RaP=R2,此时电压表的示数为4.8 V。保持原电路不变,如图果将电压表换成电流表,求:
(1)电流表的示数。
(2)若移动滑片P到某一点,使滑动变阻器消耗的电功率为1.2 W,通过R1的电流。
规律方法
　解决“滑动变阻器滑片移动引起串联电路的电功率变化”问题时,可根据以下流程解答:
(二)并联电路
6.如图所示的电路,闭合开关后,当滑片P向左移动时,下列说法正确的是 (　　)
A.灯泡L变亮
B.电压表示数变大
C.电流表A1示数变小
D.电路消耗的总功率变大
7.中电源电压保持6 V不变,灯泡L标有“6 V　6 W”字样,开关S闭合后,在滑片P从b端向a端滑动的过程中,下列说法中正确的是(不考虑温度对灯丝电阻的影响)(　　)
灯泡两端的电压不断增大
B.通过灯泡的电流不断减小
C.灯泡消耗的电功率不断减小
D.灯泡消耗的电功率恒定不变
8.如图所示,干路上的电流I恒为1 A不变,滑动变阻器规格为“15 Ω　1 A”,小灯泡L上标有“6 V　3 W”字样。忽略温度对小灯泡阻值的影响,则 (　　)
A.小灯泡L正常发光时,滑动变阻器接入电路的电阻为6 Ω
B.当滑片P移到最左端时,通过小灯泡的电流为1 A
C.在滑片P向左移动的过程中,并联电路两端的电压会减小
D.在滑片P向左移动的过程中,并联电路消耗的总功率会增大
9.(2021泰安)如图所示电路中,电源电压保持不变。只闭合开关S1,移动滑动变阻器的滑片,使电路中电流达到最小值,此时电流表示数为0.15 A,电压表的示数为3 V;只闭合开关S2,移动滑片至滑动变阻器的中点c处时,电压表的示数为5 V,此时电阻R2的电功率为0.5 W。下列说法中 (　　)
①电阻R1的阻值是20 Ω
②电源电压是9 V
③滑动变阻器R3的最大阻值是10 Ω
④当开关S1、S2、S3都闭合时,电路消耗的总功率是2.52 W
A.只有①③正确 B.只有③④正确
C.只有①②正确 D.只有①④正确
规律方法
　　解决“滑动变阻器滑片移动引起并联电路的电功率变化”问题时,可根据以下流程解答:
　　　　　　
10.如图所示的电路,电源电压为3 V保持不变。闭合开关S1、S2,电流表的示数为0.3 A,则R1的阻值是　　　　Ω;断开开关S2后,电流表的示数变化了0.2 A,此时R2消耗的电功率是　　　　W。
11.(2021玉林)如图所示,电源电压恒定,R1的阻值为5 Ω,R2的阻值为10 Ω。若闭合S1、S3,断开S2时,电流表的示数为1.8 A,则只闭合S2时,电路消耗的总功率P为(　　)
A.2.4 W　 B.10.8 W　 C.27 W　 D.48.6 W
12.如图所示,电源电压不变,只闭合开关S1,灯泡L发光,电压表有示数;再闭合开关S2,电路中出现的情况是 (　　)
A.电压表的示数变小
B.电路的总电阻不变
C.灯泡L的亮度不变
D.电路的总功率变大
13.如图所示,电源电压和灯L的电阻保持不变,先闭合S1,灯L正常发光,电流表有示数,再进行下列操作后,判断正确的是(电压表接线柱的连接可视情况改变)(　　)
A.同时闭合S1、S2,电流表示数变大,灯变亮
B.同时闭合S1、S3,电流表示数变大,灯的亮度不变
C.同时闭合S1、S3,电压表示数不变
D.断开S1,只闭合S2,电流表、电压表示数都变大
14.(2020荆州)如图所示,电源电压和灯泡电阻不变,当闭合开关S2和S3,断开S1时,灯泡L正常发光;当闭合开关S1和S3,断开S2,电压表示数为6 V,电流表示数为1.6 A;当只闭合开关S2时,灯泡L消耗的实际功率为其额定功率的,R1与R2消耗的功率之比为3∶1。下列说法正确的是(　　)
A.电源电压为10 V
B.灯泡L的额定功率为3.6 W
C.R2的阻值15 Ω
D.当只闭合S2时,R1的电功率为1.2 W
15.(2020扬州)如图所示,电源电压不变,小灯泡L标有“3 V　1.2 W”的字样,R1、R2为定值电阻,R1=15 Ω,R2=30 Ω。当开关S闭合,S1、S2都断开时,小灯泡L正常发光(不考虑温度对灯丝电阻的影响)。求:
(1)电压表的示数。
(2)当开关S、S1闭合,S2断开时,电流表的示数。
(3)当开关S、S1、S2都闭合时,整个电路消耗的电功率。
规律方法
　　　解决“开关的断开与闭合引起的电功率变化”问题时,关键在于画出开关状态改变前后的等效电路图,然后抓住“电源电压不变”“定值电阻阻值不变”,利用P=UI或P=进行分析。
　　　　　　　　
16.(2020绵阳)电梯超载报警器工作原理示意图如图所示,R0为定值电阻,压敏电阻R的阻值随着压力的增大而减小,A为电流表,其示数超过设定值时自动报警。电梯处于运行状态,开关S闭合,有人进入电梯后 (　　)
A.电流表示数变小,R和R0的总电功率变大
B.电流表示数变小,R和R0的总电功率变小
C.电流表示数变大,R和R0的总电功率变大
D.电流表示数变大,R和R0的总电功率变小
17.(2020宁夏)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,则下列分析正确的是 (　　)
A.显示仪是由电流表改装成的
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R0更换为阻值更大的电阻,测相同温度,显示仪示数变大
18.(2021盐城)梅雨季节空气湿度RH较大,人会感觉不舒服,人体感觉比较舒服的湿度RH范围是40%~60%。小聪设计了一款湿度计,从湿度计(由小量程电流表改装而成)指针所指刻度可知湿度大小,其原理如图甲所示,R0为1000 Ω的定值电阻,电源电压恒为6 V,R为湿敏电阻,其阻值随空气湿度的变化关系如图图乙所示。当指针所指湿度对应电流表示数为2 mA时:
(1)计算电路消耗的总功率。
(2)如图果空气湿度不变,求3 min内电阻R0消耗的电能。
(3)求此时的空气湿度,并判断人体感觉是否舒服。
规律方法
　　　解决“敏感电阻引起的电功率变化”问题时,可以将敏感电阻看作滑动变阻器,利用“滑动变阻器滑片移动引起的电功率变化”的方法进行分析。
答案解析
1.B　解： 由电路图可知,R1与R2串联,电流表测量电路电流,V1测量R2两端的电压,V2测量电源电压;当滑片向左移动时,R2接入电路的电阻变小,R1阻值不变,故总电阻变小,由欧姆定律可知,总电流变大,故电流表A示数变大;此时V1测量R2两端的电压,由于R2电阻变小,根据串联分压可知,R2分得的电压变小,故V1的示数变小,由P=UI可知,总电压不变,总电流变大,故电路消耗的总功率变大,A错误,B正确;此时电流表A示数变大,且V1和电流表A的比值恰好是R2的电阻,其阻值变小,所以其比值变小,C错误;V2测量电源电压,故V2和电流表A的比值恰好是电路总电阻,由于总电阻变小,故其比值变小,D错误。
2.B　解： 由电路图可知,灯泡与滑动变阻器串联,电流表测量电路中的电流,电压表测量灯泡L两端的电压。由题意可知,调节滑动变阻器滑片P到中点位置时,灯泡L恰好正常发光,则灯泡的额定功率为PL=ULI=2 V×0.2 A=0.4 W,故A说法正确,不符合题意。灯泡的电阻:RL===10 Ω,此时电路中的总电阻:R===30 Ω,则滑动变阻器的最大阻值:R滑=2R滑'=2(R-RL)=2×(30 Ω-10 Ω)=40 Ω;若滑片P移到最右端,则电路消耗的电功率:P===0.72 W,故C说法正确,不符合题意。若滑片从中点位置再向右移动,滑动变阻器接入电路中的电阻变大,电路中的总电阻变大,由欧姆定律可知,电路中的电流变小,即电流表的示数变小;由U=IR可知,灯泡两端的电压变小,即电压表的示数变小,故B说法错误,符合题意。若滑片再向左移动,滑动变阻器接入电路中的电阻变小,电路中的总电阻变小,由欧姆定律可知,电路中的电流变大;由P=I2R可知,灯泡的实际功率变大,灯泡可能被烧毁,故D说法正确,不符合题意。
3.C　解： 根据P=知,两灯泡的电阻分别为R1===8 Ω,R2===4 Ω,灯L1正常发光时,其两端的电压为4 V,保持滑片P的位置不变,在a、b间接入灯L2,若不考虑温度对灯丝电阻的影响,两灯的电阻不同,则a、b间的电压会发生变化,即电压表的示数改变,灯L2不会正常发光,故A、B错误;
灯L1正常发光时的电流:I===0.5 A;
根据串联电路电压特点可知,滑动变阻器两端的电压:U'=U-U1=12 V-4 V=8 V,由欧姆定律得,滑动变阻器接入电路的电阻:R'===16 Ω,换接L2后电路的总电阻:R=R2+R'=4 Ω+16 Ω=20 Ω,
此时电路中的电流:I'===0.6 A,
灯L2的实际功率:P2'=I'2R2=(0.6 A)2×4 Ω=1.44 W,故C正确,D错误。
4.D　解： 由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)因当滑片P在某一端点时电流表示数为0.2 A,当滑片P移动至某一位置C时电流表示数为0.6 A,所以,当滑片P在某一端点时,电流表示数为0.2 A(电路中的最小电流),即滑片位于B端,由P=I2R可得,滑动变阻器的最大阻值:R2===50 Ω;
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,由I=可得,电源的电压:U=I1(R1+R2)=0.2 A×(R1+50 Ω)①,
滑片P移动至某一位置C时,滑动变阻器接入电路中的电阻:R2'===10 Ω,则电源的电压:U=I2(R1+R2')=0.6 A×(R1+10 Ω)②,
因电源电压不变,所以,0.2 A×(R1+50 Ω)=0.6 A×(R1+10 Ω),解得:R1=10 Ω;电源的电压:U=I1(R1+R2)=0.2 A×(10 Ω+50 Ω)=12 V,故A错误;
P在A端时,滑动变阻器接入电路中的电阻为零,只有R1连入电路,则电路中的最大电流:I大===1.2 A,故B错误;
R1的电功率:P=UI大=12 V×1.2 A=14.4 W,故D正确;
P在C点时,根据I=可得电压表示数:
U2'=I2R2'=0.6 A×10 Ω=6 V,故C错误。
5.(1)由电路图可知,R1与滑动变阻器串联,滑动变阻器的全部阻值连入电路,电压表测滑片右侧部分电阻丝的电压,此时电路中的电流:I1==,即:=,解得,R2=30 Ω。
将电压表换成电流表后,R1与滑动变阻器串联,滑动变阻器接入电路的阻值为总阻值的,电流表测电路中的电流,则电流表的示数:I2==≈0.43 A。
(2)设滑动变阻器消耗的电功率为1.2 W时,电路中的电流为I,则滑动变阻器两端的电压:
U2=U-IR1=9 V-I×15 Ω,
滑动变阻器消耗的电功率:
P2=U2I=(9 V-I×15 Ω)I=1.2 W,
解得,I=0.2 A或I=0.4 A。
当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时,电路中的电流最大,为I大===0.6 A,
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,为I小===0.2 A,
因为0.2 A和0.4 A均在0.2~0.6 A之间,所以,通过R1的电流可能为0.2 A,也可能是0.4 A。
6.D　解： 由电路图可知,滑动变阻器R与灯泡L并联,电压表测量灯泡L两端电压即电源电压,始终保持不变,故B错误。当滑片P向左移动时,滑动变阻器接入电路的阻值变小,则滑动变阻器R所在支路的电流变大;滑动变阻器滑片的移动不影响灯泡所在支路的电流与电压,故小灯泡的亮度不变,电流表A2的示数不变,根据并联电路电流特点可知,电流表A1的示数变大,故 A、C错误。由P总=UI总可得,电路消耗的总功率变大,故D正确。
7.A
8.C　解： 小灯泡L正常发光时,两端电压为6 V,灯泡和滑动变阻器并联,滑动变阻器两端的电压为6 V,通过滑动变阻器的电流为干路电流减去通过灯泡的电流,为0.5 A,此时滑动变阻器接入电路的电阻为R===12 Ω,故A错误;将滑片P滑至最左端时相当于小灯泡短路,通过小灯泡的电流为零,故B错误;滑片P向左移动的过程中,滑动变阻器接入电路中的电阻减小,由于滑动变阻器与灯L并联,根据并联电路的特点可知,并联电路的总电阻减小,电流不变,并联电路两端的电压减小,故C正确;滑片向左移动导致电路中总电阻减小,干路电流不变,由功率公式P=I2R可知,电路消耗的总功率减小,故D错误。
9.D　解： 只闭合开关S1,R1和R3串联,电流表测量电路中的电流,电压表测量R1两端的电压,移动滑动变阻器的滑片,使电路中电流达到最小值,则滑动变阻器接入电路的阻值最大,即滑片P位于b处,根据欧姆定律可知:R1===20 Ω,故①正确;
电源电压:
U=U1+U3=U1+I1R3=3 V+0.15 A×R3①;
只闭合开关S2,R2和R3串联,电流表测量电路中的电流,电压表测量R2两端的电压,移动滑片至滑动变阻器的中点c处时,根据P=UI可知此时电路中的电流:
I2===0.1 A,根据欧姆定律可知:R2===50 Ω,
电源电压:U=U2+U3'=U2+I2×=5 V+0.1 A×②;
根据①②可得:U=6 V,R3=20 Ω,故②③错误;
当开关S1、S2、S3都闭合时,滑动变阻器短路,R1和R2并联,电路消耗的总功率:P总=+=+=2.52 W,故④正确。
10.10　0.2
11.A　解： 当闭合S1、S3,断开S2时,R1与R2并联,电流表测干路电流,因并联电路中各支路两端的电压相等,且干路电流等于各支路电流之和,所以,干路电流:I=I1+I2=+=+==1.8 A,解得:U=6 V。
只闭合S2时,R1与R2串联,电流表测电路中的电流,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,电路的总功率:P====2.4 W。
12.D　解： 只闭合S1,L、R串联接入电路,电压表测量的是R两端的电压;再闭合开关S2,此时电路为R的简单电路,灯泡L短路,电压表测的是电源电压,故电压表示数变大,灯泡L不亮,故A、C错误;电路总电阻变小,故B错误;根据欧姆定律可知,电路中的电流变大,根据P=UI可知,电路的总功率变大,故D正确。
13.B　解： 只闭合S1时,只有L接入电路,电压表短路,电流表测量通过灯泡的电流;同时闭合S1、S2时,电路连接和只闭合S1时一样;同时闭合S1、S3时,L和R并联,电压表测量电源电压,电流表测量干路电流;只闭合S2时,L和R串联,电压表测量R两端的电压,电流表测量串联电路的电流。根据以上电路分析,同时闭合S1、S2时,电路连接和只闭合S1时一样,因此电流表示数、灯泡亮度都不变,故A错误;只闭合S1时,只有L接入电路,同时闭合S1、S3时,L和R并联,因为并联电路各支路互不影响,所以灯泡亮度不变,而干路电流等于各支路电流之和,所以电流表示数变大、灯泡亮度不变,故B正确;只闭合S1时,电压表短路,示数为零,而同时闭合S1、S3时,电压表测量电源电压,所以电压表示数增大,故C错误;只闭合S2时,电路变成串联电路,总电阻增大,根据欧姆定律可知,电路中的电流减小,电压表测量的是R两端的电压,示数不为零,示数增大了,故电流表示数减小,电压表示数增大,故D错误。
14.B　解： 当闭合开关S2和S3,断开S1时,等效电路如图图甲所示;当闭合开关S1和S3,断开S2时,等效电路如图图乙所示;当只闭合开关S2时,等效电路如图图丙所示。
由图乙可知,电源电压U=6 V,故A选项错误。根据I=可得,总电阻R并===3.75 Ω,则=3.75 Ω①,图丙中,根据串联电路中电流处处相等和P=I2R可知,R1∶R2=∶=P1∶P2=3∶1②,由①②可得,R1=15 Ω,R2=5 Ω,故C选项错误。由图甲可知,U额=U=6 V;图丙中,根据P=可知,灯泡的实际电压:U实===×U额=×6 V=2 V,根据串联电路的总电压等于各分电阻两端的电压之和可得,U12=U-U实=6 V-2 V=4 V,则图丙电路中的电流:I丙===0.2 A,所以,灯泡L的额定功率:P额=9P实=9U实IL=9×2 V×0.2 A=3.6 W,故B选项正确。R1的电功率为P1=R1=(0.2 A)2×15 Ω=0.6 W,故D选项错误。
15.(1)当开关S闭合,S1、S2都断开时,灯泡L与电阻R1串联,电压表测R1两端的电压,因串联电路中电流处处相等,且小灯泡L正常发光,所以,由P=UI可得,电路中的电流:I===0.4 A,由I=可得,电压表的示数:U1=IR1=0.4 A×15 Ω=6 V。
(2)因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,电源电压:U=UL+U1=3 V+6 V=9 V,当开关S、S1闭合,S2断开时,电路为R1的简单电路,电流表测电路中电流,则电流表的示数:I1===0.6 A。
(3)当开关S、S1、S2都闭合时,R1与R2并联,因并联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,电路的总电阻:R===10 Ω,整个电路消耗的电功率:P===8.1 W。
16.C　
17.B
18.(1)由图甲可知,闭合开关,两电阻串联,电流表测量电路中的电流。当指针所指湿度对应电流表示数为2 mA时,电路中的电流I=2 mA=0.002 A,电路消耗的总功率:P=UI=6 V×0.002 A=0.012 W。
(2)3 min内电阻R0消耗的电能:W=I2R0t=(0.002 A)2×1000 Ω×3×60 s=0.72 J。
(3)根据欧姆定律可知此时电路的总电阻:R总===3000 Ω,根据电阻串联的特点可知湿敏电阻的阻值:R=R总-R0=3000 Ω-1000 Ω=2000 Ω=2 kΩ,
从图乙中可知此时的空气湿度为50%,因人体感觉比较舒服的湿度RH范围是40%~60%,故此时人体感觉舒服。