人教版物理九年级全一册同步提优训练：第十八章 电功率 专题训练　电功率之图象问题（含答案）

专题训练　电功率之图象问题
类型1　I-U图象
定值电阻的I-U图象
1.[2020·常德] 用电器R1和R2上都标有“6 V”字样,它们的电流随电压变化关系如图所示。下列说法不正确的是 (　　)
A.R1和R2的阻值不随温度的变化而变化
B.R1∶R2=2∶1
C.R1和R2并联在4 V电源上,通过的电流之比I1∶I2=2∶1
D.R1和R2并联在4 V电源上,电路消耗的总功率为1.2 W
2.如图甲所示的电路,电源电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器滑片P从a端移动到b端的整个过程中,电流表示数I与电压表示数U的关系图象如图乙所示。则电阻R1的阻值为　　　　Ω;当变阻器滑片P处于a端时,电阻R1消耗的电功率为　　　　W。
灯泡(非定值电阻)的I-U图象
3.[2021·绥化] 甲是通过小灯泡L的电流与其两端电压的关系图象。现将小灯泡L与电阻R连入如图乙所示的电路中。闭合开关S,小灯泡的实际功率为1.8 W,电压表示数为
3 V。下列结果正确的是 (　　)
①电源电压为9 V　②电阻R的阻值为10 Ω
③电路消耗的总功率为2.7 W
④通过电阻R的电流为0.6 A
A.只有①②③正确 B.只有②③④正确
C.只有①③正确 D.只有②④正确
4.[2020·贺州] 如图所示是小灯泡L和电阻R的U-I图象,由图象可知,下列说法错误的是 (　　)
A.电阻R的阻值为5 Ω　
B.当L与R并联,电源电压为1.0 V时,干路中的电流为0.6 A
C.当L与R串联,电路中电流为0.4 A时,电源电压为2.0 V
D.当L与R串联,电路中电流为0.4 A时,电路消耗的总功率为1.2 W
5.甲、乙两灯的额定电压均为6 V,测得两灯的电流与电压关系图象如图所示。甲灯正常工作时的电阻是　　　Ω;当乙灯的实际功率是2.4 W时,它两端的实际电压是　　　V;当把甲、乙两灯串联接在7 V的电源上时,电路消耗的总功率是　　　W。
6.[2020·黄冈] 如图甲所示,电源电压可调,R1、R2为定值电阻,灯泡的额定电压为2.5 V,图乙是该灯泡的I-U图象。闭合开关S,把电源电压调到4 V,R2的功率为0.8 W。求:
(1)通过R2的电流。
(2)若小灯泡正常发光,则1 min内电流在R1上做的功是多大。
(3)现把电源电压调到某一值时,通过R2的电流为0.1 A,灯泡与R2两端的电压之比为1∶2,则灯泡的实际功率是多大。
滑动变阻器的I-U图象
7.[2020·鄂尔多斯] 在甲所示电路中,电源电压不变,R0为定值电阻,R为滑动变阻器。闭合开关后,在滑片P从最右端向最左端滑动过程中,电压表与电流表的示数变化关系如图乙所示。则下列说法正确的是 (　　)
A.电源电压为5 V B.R0消耗的最小功率为0.4 W
C.定值电阻R0的阻值为8 Ω D.滑片P在中点时,电流为0.4 A
8.如图甲所示,电源电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器滑片从b点滑到a点的过程中,两个电压表示数随电流表示数变化的图象如图乙所示。
(1)图乙中　　　　(选填“dc”或“ec”)表示电压表V2的示数随电流表示数变化的图象。
(2)该过程中电路消耗的总功率最大值为　　　　W。
(1)在“一定一滑”的串联电路中,定值电阻的I-U图象是一条倾斜向上的直线,滑动变阻器的I-U图象是一条倾斜向下的直线,从图象中取特定点的坐标,可求出定值电阻或滑动变阻器的电阻以及电功率。
(2)非定值电阻(如图小灯泡)的电流与电压不成正比,它的I-U图象是一条曲线,从图象上取特定点的坐标,读出相应的电压、电流值,即可求出小灯泡的额定功率、实际功率以及不同电压下的电阻。
类型2　涉及敏感电阻的R-x图象(x为引起电阻变化的外界条件)
9.如图甲所示是某新型电饭锅的简化电路图。R0为15 Ω的定值电阻,其阻值不受温度影响。RT是热敏电阻,其阻值随温度的变化规律如图乙所示。由图象可知,当RT的温度从30 ℃升高到130 ℃的过程中,电路总功率的变化规律是　　　　　　　　　　　;当RT的温度达到100 ℃时,RT的功率为　　　　W。
10.[2020·荆门] “开车不饮酒,酒后不开车”是每一位司机都必须遵守的交通法规。甲是气体酒精浓度测试仪的原理图,电源电压U=12 V,R1是气敏电阻,其阻值随气体中酒精浓度的变化规律如图乙所示。气体中酒精浓度大于或等于20 mg/100 mL小于80 mg/100 mL为酒驾,大于或等于80 mg/100 mL为醉驾。测试仪使用前应先调零,即当气体中酒精浓度为0时,调节滑动变阻器R2的滑片,使电压表示数U1=10 V,调零后R2的滑片位置保持不变。求:
(1)调零后R2接入电路中的阻值。
(2)当U1=10 V时,R1消耗的电功率。
(3)在某次检测中,电流表示数为0.3 A,试通过计算分析,判断该司机属于酒驾还是醉驾。
解决涉及敏感电阻的电功率图象问题的思路:(1)弄清敏感电阻随外界因素的变化规律;(2)正确判断电路的连接方式(多为串联电路);(3)从图象中找出特殊外界条件下对应的电阻;(4)由P=I2R或P=计算敏感电阻消耗的电功率。
类型3　P-U、P-I、P-R图象
11.如图甲所示电路,分别把定值电阻R1、R2(R1>R2)接入A、B之间后进行实验,并根据电流表和电压表示数画出A、B之间电阻的P-U图象,如图乙所示。如图果把R1和R2并联后接入A、B之间进行实验,同理,可以在图乙中画出它的P-U图象③。则图象①所对应的电阻和图象③所在的区域分别是 (　　)
A.R1和Ⅰ B.R1和Ⅲ
C.R2和Ⅰ D.R2和Ⅲ
12.[2021·重庆] 如图甲所示的电路中,R1是定值电阻,电流表量程为0~0.6 A,图乙是电阻箱R2的电功率与其电阻大小变化关系的部分图象,则下列说法正确的是 (　　)
A.电源电压为6 V　
B.R1的阻值为20 Ω　
C.R2能安全连入电路中的最小电阻值为10 Ω　
D.R2=20 Ω时,整个电路通电10 s消耗电能32 J
13.如图甲所示,电源电压为6 V恒定不变,滑动变阻器的最大阻值是20 Ω。闭合开关S,滑动变阻器消耗的电功率P与其接入电路的阻值R之间的关系图象如图乙所示。
(1)当滑动变阻器滑片从最左端移至最右端的过程中,电压表的示数　　　　　　(选填“逐渐增大”“先增大后减小”或“逐渐减小”)。
(2)结合图乙数据计算定值电阻R0的阻值。
(3)当滑动变阻器两次消耗的电功率都为0.8 W时,对应滑动变阻器接入电路的阻值R1和R2分别是多少
解答P-U、P-I、P-R等图象的关键步骤:
　　(1)看清图象反映的是电功率与哪个量的关系;
　　(2)正确判断电路的连接方式及电表的测量对象;
　　(3)选择合适的电功率变形公式进行分析计算。
类型4　多图象问题
14.如图甲所示,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,滑动变阻器的滑片从一端移动到另一端的过程中,电压表和电流表的示数与R的关系分别如图乙、丙所示。则电源电压为　　　　V,滑动变阻器R的最大阻值是　　　　Ω,R0的最小电功率为　　　　W,当滑片P置于中点时,R的电功率为　　　　W。
解决多图象问题的核心思路:
答案
专题训练　电功率之图象问题
1.C　解： R1、R2的电流随电压变化的关系图象均为过原点的直线,故R1、R2的阻值均为定值,即R1 和R2的阻值不随温度的变化而变化,故A正确;R1和R2并联在4 V电源上,R1、R2两端电压相同,由图知,当电压为4 V时,通过R1 和R2的电流分别为0.1 A和0.2 A,则通过R1 和R2的电流之比:I1∶I2=0.1 A∶0.2 A=1∶2,故C错误;R1和R2并联在4 V电源上,R1、R2两端电压相同,根据U=IR可知,在电压不变时,电流与电阻成反比,故R1∶R2=I2∶I1=0.2 A∶0.1 A=2∶1,故B正确;R1和R2并联在4 V电源上,干路电流为I=I1+I2=0.1 A+0.2 A=0.3 A,电路消耗的总功率为P=UI=4 V×0.3 A=1.2 W,故D正确。
2.10　0.1　解： (1)当滑片位于b端时,电路为R1的简单电路,电压表测电源电压,此时电路中的电流最大,由图象可知,电源电压U=3 V,R1两端的电压U1=U=3 V,电路中的电流I=0.3 A,由欧姆定律可得:R1===10 Ω;(2)当滑片位于a端时,R1、R2串联,电压表测R1两端的电压,由图象可知,此时电路中的电流I'=0.1 A,R1两端的电压U1'=1 V,电阻R1消耗的电功
率:P=U1'I'=1 V×0.1 A=0.1 W。
3.A　解： 闭合开关,R和L串联,电压表测量R两端的电压。小灯泡的实际功率为1.8 W,从图甲且根据P=UI可知,此时通过灯泡的电流为0.3 A,灯泡两端的电压为6 V,电压表示数为3 V,则R两端的电压为3 V,根据串联电路的电压特点可知电源电压U=6 V+3 V=9 V,故①正确;通过灯泡的电流为0.3 A,则通过R的电流也为0.3 A,故④错误;根据欧姆定律可
知,R===10 Ω,故②正确;电路消耗的总功率为P=UI=9 V×0.3 A=2.7 W,故③正确。
4.C　解： 由图象可知,R为定值电阻,灯泡L的阻值是变化的,当UR=3 V时,IR=0.6 A,由I=可知,R的电阻:R===5 Ω,故 A正确;因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,由图可知,当并联电路两端电压为1 V时,通过R的电流为0.2 A,通过L的电流为0.4 A,则干路电流为0.2 A+0.4 A=0.6 A,故B正确;因串联电路各处电流相等,由图可知,当电路中电流为0.4 A时,R两端电压为2 V,L两端电压为1 V,而串联电路两端总电压等于各部分电压之和,所以总电压U=2 V+1 V=3 V,故C错误;电路消耗的总功率:P=UI=3 V×0.4 A=1.2 W,故D正确。
5.20　4　2.1
解： (1)甲灯的额定电压为6 V,由图可知,甲灯正常工作时的电流I甲=0.3 A,甲灯的电阻:
R甲===20 Ω;
(2)由图知,当乙灯两端电压为4 V时,通过的电流为0.6 A,乙灯的实际功率:P乙=U乙I乙=4 V×
0.6 A=2.4 W,故当乙灯的实际功率是2.4 W时,它两端的实际电压是4 V;
(3)当把两灯串联在7 V电源上时,因串联电路中电流处处相等,由图知,只有当电路中的电流为0.3 A,甲灯两端电压为6 V,乙灯两端电压为1 V时,两灯的总电压等于电源电压7 V,故电路消耗的总功率是P=UI=7 V×0.3 A=2.1 W。
6.(1)由P=UI可得,通过R2的电流:I2===0.2 A。
(2)由图乙可知,当灯泡正常发光时,UL=2.5 V,IL=0.3 A,
因串联电路两端总电压等于各部分电压之和,所以R1两端电压:
U1=U-UL=4 V-2.5 V=1.5 V,
通过R1的电流:I1=IL=0.3 A,
1 min内电流在R1上做的功:W=U1I1t=1.5 V×0.3 A×60 s=27 J。
(3)由P=可得,R2的阻值:R2===20 Ω,
由I=可得,电源电压调节后,R2两端电压:U2'=I2'R2=0.1 A×20 Ω=2 V,
则灯泡两端的电压:UL'=U2'=×2 V=1 V,
由图乙可知,当UL'=1 V时,IL'=0.2 A,
则灯泡的实际功率:PL'=UL'IL'=1 V×0.2 A=0.2 W。
7.B　解： 由电路图可知,R0与R串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流。当滑片位于最左端时,电路中电流最大,根据图乙可知:Imax=0.6 A,由I=可得,电源电
压:U=ImaxR0=0.6 A×R0①;当滑片位于最右端时,电路中电流最小,电压表示数最大,根据图乙可知:Imin=0.2 A,UR=4 V,根据串联电路电压规律和I=可得,电源电压:U=UR+IminR0=4 V+0.2 A×R0②;联立①②可得,R0=10 Ω,U=6 V,故 A、C错误。R0消耗的最小功率:P0min=R0=(0.2 A)2×10 Ω=
0.4 W,故B正确。由I=可得,滑动变阻器的最大阻值:R===20 Ω,滑片P在中点时,电路中电流:I===0.3 A,故D错误。
8.(1)dc　(2)36
解： 由电路图知,滑动变阻器R和电阻R0串联,电压表V1测R0两端电压,V2测R两端电压,电流表测电路中电流。
(1)滑动变阻器的滑片P从b点滑到a点的过程中,滑动变阻器R连入电路的电阻变小,电路中的电流变大,根据串联电路的分压原理可知:滑动变阻器两端的电压变小,R0两端的电压变大;所以图乙中dc表示电压表V2的示数随电流表示数变化的图线,ec表示电压表V1的示数随电流表示数变化的图线。
(2)由电路图知,滑片P在b点时,电路中电阻最大,电流最小,
由图象可以看出,滑片P在b点时电流Ib=1 A,U1=2 V,U2=10 V;
滑片P在a点时,电路中电阻最小,电流最大,Ia=3 A,U1'=6 V,U2'=6 V;
根据串联电路的电压特点可得电源电压:U=U1+U2=U1'+U2'=12 V,
所以电路消粍的总功率最大值为P=UIa=12 V×3 A=36 W。
9.先变大后变小　640
解： 由图可知,RT的温度从30 ℃升高到100 ℃过程中,RT的电阻变小,电路总电阻变小,电流变大,电路总功率变大;RT的温度从100 ℃升高到130 ℃过程中,RT的电阻变大,电路总电阻变大,电流变小,电路总功率变小。故RT的温度从30 ℃升高到130 ℃过程中,电路总功率先变大后变小。当RT的温度达到100 ℃时,RT的阻值为40 Ω,电路总电阻:R总=40 Ω+15 Ω=55 Ω,电路电流:I===4 A,RT的功率:P=I2RT=(4 A)2×40 Ω=640 W。
10.(1)由图甲可知,R1、R2串联,电压表测R1两端电压,电流表测电路的电流,由图乙可知,当气体中的酒精浓度为0时,R1=100 Ω,此时电路中的电流:I===0.1 A,根据串联电路电压的规律及欧姆定律可得,R2====20 Ω。
(2)R1消耗的电功率:P1=U1I=10 V×0.1 A=1 W。
(3)当电流表示数为0.3 A时,由欧姆定律可得,电路的总电阻:R===40 Ω,
则气敏电阻的阻值为R1'=R-R2=40 Ω-20 Ω=20 Ω,由图乙知,当气敏电阻的阻值为20 Ω时,气体中的酒精浓度为80 mg/100 mL,可知该司机属于醉驾。
11.C　解： 根据电功率的计算公式P=可知,当电压一定时,电阻越小,电阻消耗的功率就越大,根据题意,R1>R2,所以图象①为电阻R2的P—U图象;如图果把R1、R2并联后接入电路,根据并联电路的电阻特点,R1、R2并联后的总电阻小于R2的电阻,则图象③在区域Ⅰ内。
12.C　解： 闭合开关,R1和R2串联,电流表测量电路电流。从图乙可知,当电阻箱接入电路的阻值为14 Ω时,其电功率为3.5 W,根据P=UI=I2R可知,此时电路中的电流
I===0.5 A,则电源电压U=U1+U2=IR1+IR2=0.5 A×R1+0.5 A×14 Ω①;当电阻箱接入电路的阻值为20 Ω时,其电功率为3.2 W,根据P=UI=I2R可知,此时电路中的电流
I'===0.4 A,则电源电压U=U1'+U2'=I'R1+I'R2'=0.4 A×R1+0.4 A×20 Ω②;根据①②可得:U=12 V,R1=10 Ω,故A、B错误。电流表量程为0~0.6 A,故电路中的电流最大为0.6 A,根据欧姆定律可知此时电路中的总电阻:R总===20 Ω,则电阻箱接入电路的最小阻值:R2小=
R总-R1=20 Ω-10 Ω=10 Ω,故C正确。R2=20 Ω时,电路中电流为0.4 A,整个电路通电10 s消耗的电能为W=UI't=12 V×0.4 A×10 s=48 J,故D错误。
13.(1)逐渐增大
(2)由图象可知,当滑动变阻器接入电路的阻值R=10 Ω时,P最大=0.9 W,
由P=I2R可得,电路中的电流:I===0.3 A,
由I=可得,电路中的总电阻:R总===20 Ω,
因为串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以R0=R总-R=20 Ω-10 Ω=10 Ω。
(3)根据串联电路的电阻特点和P=I2R可得,滑动变阻器消耗的功率:
P=I2R=R=R,
当滑动变阻器两次消耗的电功率都为0.8 W时,即R=0.8 W,解得:R1=5 Ω,R2=20 Ω。
14.6　20　0.4　0.9　解： 由电路图可知,R与R0串联,电压表测R0两端的电压,电流表测电路中的电流。由图甲、乙可知,当R=0时,即只有R0连入电路中时,电压表示数最大为6 V,则电源电压U=6 V;由图丙知,当R=0时,电路中电流:I0=0.6 A,由欧姆定律可得R0的阻值:R0===10 Ω;由图乙知,当滑动变阻器连入电路阻值最大时,电压表示数为2 V,即U0=
2 V,此时电路中电流最小,由图丙可知:I最小=0.2 A,由串联电路特点和欧姆定律可得,此时滑动变阻器两端电压:UR=U-U0=6 V-2 V=4 V,由欧姆定律可得滑动变阻器的最大阻值:R===20 Ω;R0的最小功率:P=U0I最小=2 V×0.2 A=0.4 W;当滑片P置于中点时,电路中的电流:I中===0.3 A,此时R的电功率:PR=R中=(0.3 A)2××20 Ω=0.9 W。