人教版物理九年级下册课课练：专题训练：动态电路分析与计算（含答案）

专题训练(拔高)
[电功率的综合计算——动态电路分析与计算]
类型一　开关引起的电功率变化分析与计算
　　方法诠释:根据开关的断开与闭合,确定电路连接情况的变化,判断整个电路的电阻如图图图何变化,从而判断电路中的电流如图图图何改变、各部分电压如图图图何分配,利用欧姆定律和串、并联电路的规律及电功率的公式来进行电流、电压、电功率的相关分析和计算。
1.如图图图示,电源电压保持不变,当开关S1闭合、S2断开时,电流表示数为0.2 A;当开关S1、S2都闭合时,电流表示数为0.8 A。则当开关S1闭合、S2断开时,电阻R1与R2的功率之比为 (　　)
A.1∶4 B.3∶1 C.4∶1 D.1∶3
2.[2020·铜仁] 如图图图示,电源电压不变,开关S闭合,S1由闭合到断开,电压表的示数由12 V变为8 V,则下列说法中正确的是 (　　)
A.电源电压为20 V
B.R1与R2的阻值之比为2∶1
C.S1断开前后,整个电路消耗的电功率之比为3∶1
D.S1断开前后,R2消耗的电功率之比为9∶4
3.[2020·荆州] 如图图图示,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时,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。则下列说法正确的是 (　　)
A.电源电压为10 V
B.灯泡L的额定功率为3.6 W
C.R2的阻值为15 Ω
D.当只闭合S2时,R1的电功率为1.2 W
4.[2020·扬州] 如图图图示电路中,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)当开关S闭合,S1、S2都断开时,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。
类型二　滑动变阻器引起的电功率变化分析与计算
　　方法诠释:根据滑动变阻器滑片所在的位置或变化情况,确定滑动变阻器接入电路中的电阻大小或变化情况,再结合欧姆定律和串、并联电路中电流、电压、电阻的规律及电功率的有关公式来进行电流、电压、电功率的相关分析和计算。
5.[2020·哈尔滨] 如图图图示是“研究小灯泡电功率”的电路图。灯丝电阻、电源电压不变,电路连接正确后,闭合开关,向左移动滑动变阻器的滑片。下列说法正确的是 (　　)
A.电流表示数变小
B.变阻器两端电压变大
C.电路的总功率变小
D.灯泡亮度变亮
6.(多选)如图图图示,电源两端的电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器的滑片P从中点附近向左移动过程中,下列说法正确的是 (　　)
A.电压表V的示数变小
B.电流表A1的示数变小
C.电压表V与电流表A2的示数之比保持不变
D.滑动变阻器消耗的电功率一直在变大
7.如图图图所示,电源电压恒定,R0为定值电阻。闭合开关,将滑动变阻器的滑片从a端滑到b端的过程中,电压表示数U与电流表示数I的关系图象如图图图图乙所示。求:
(1)滑动变阻器R的最大阻值和电源电压。
(2)当滑片滑到中点时滑动变阻器消耗的功率。
　　　　　
类型三　敏感电阻引起(或实际生活电路)的电功率变化分析与计算
　　方法诠释:当外界条件如图图图温度、压力、光照、磁性、浓度等因素发生变化时,电路中的传感器电阻也发生变化,引起整个电路的电阻变化,从而导致电路中的电流发生改变、各部分电压重新分配,此时需利用欧姆定律和串、并联电路中的电流、电压、电阻的规律及电功率的公式来进行电流、电压、电功率的相关分析和计算。
8.[2020·绵阳] 电梯超载报警器工作原理示意图如图图图示,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
9.[2020·宁夏] 如图图图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的。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,测相同温度时,显示仪示数变大
10.[2021·宜昌] 如图图图甲所示是某品牌智能体重秤,图乙是它的电路结构图,R0为定值电阻,秤盘下方的电阻R为压敏电阻,其阻值随所受压力大小的变化关系图象如图图图图丙所示。已知电源电压为6 V保持不变。
(1)当秤盘为空时,压敏电阻的阻值为　　　　。
(2)体重为600 N的小勇站在体重秤上时,电压表示数为2.4 V,则R0的阻值是多少
(3)若小华站在体重秤上,5 s内完成了称量体重的过程,这段时间内体重秤消耗的电能是0.45 J,则小华的体重为多少
答案
1.D　 当R1和R2串联时,根据I=可知,电路的总电阻:R串=R1+R2==,
当电路中只有R1时,根据I=可知,R1的阻值:R1==,
电源电压保持不变,R2的阻值:R2=R串-R1=-=,
根据P=I2R可知,电阻R1与R2的功率之比:====1∶3。
2.D　 开关S闭合,S1闭合时,电压表测量电源电压,则电源电压U=12 V,故A错误。
开关S闭合,S1断开时,R1与R2串联,电压表测量R2两端的电压,则U2=8 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:U1=U-U2=12 V-8 V=4 V,由于串联电路中电流处处相等,则R1∶R2==U1∶U2=4 V∶8 V=1∶2,故B错误。
开关S闭合,S1闭合时,只有R2连入电路,开关S闭合,S1断开时,R1与R2串联,则S1断开前后的总电阻之比为R闭合∶R断开=R2∶(R1+R2)=2∶(1+2)=2∶3,则S1断开前后,整个电路消耗的电功率之比为P闭合∶P断开==R断开∶R闭合=3∶2,故C错误。
S1断开前后,电路中的电流之比:===;所以,S1断开前后,R2消耗的电功率之比P2∶P2'=R2∶R2==32∶22=9∶4,故D正确。
3.B　 当闭合开关S2和S3,断开S1时,等效电路如图图图图甲所示;当闭合开关S1和S3,断开S2时,等效电路如图图图图乙所示;当只闭合开关S2时,等效电路如图图图图丙所示。
由图乙可知,电源电压U=6 V,故A选项错误。根据I=可得,图乙中总电阻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;解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:UL===×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-UL=6 V-2 V=4 V,则串联电路中的电流为I串===0.2 A;所以,灯泡L的额定功率:P额=9P实=9ULI串=9×2 V×0.2 A=3.6 W,故B选项正确。只闭合S2时,R1的电功率为P1=R1=(0.2 A)2×15 Ω=0.6 W,故D选项错误。
4.(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,因串联电路中各处的电流相等,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,电源的电压: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的倒数等于各分电阻倒数之和,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。
5.D　 灯泡与变阻器串联,电压表测灯泡两端的电压,电流表测电路中的电流,向左移动滑动变阻器的滑片,变阻器连入电路的电阻变小,电路的总电阻变小,由欧姆定律知,电流表示数变大,A错误;根据U=IR,因电流变大,故灯泡两端的电压变大,由串联电路电压的规律,变阻器两端的电压变小,B错误;根据P=UI,电路中的电流变大,故电路的总功率变大,C错误;灯泡两端的电压变大,通过灯泡的电流变大,根据P=UI,灯泡的功率变大,灯泡变亮,D正确。
6.BC　 由电路图可知,R1、R2并联,电压表V测电源电压,因电源电压不变,所以电压表的示数不变,A错误。电流表A2测通过R2的电流,电流表A1测干路中电流,滑动变阻器的滑片P从中点向左移动时,其接入电路的电阻变大,根据I=可知,该支路的电流变小,因为并联电路各支路独立工作、互不影响,所以通过R2的电流不变,电流表A1的示数等于通过两支路电流之和,所以A1示数变小,故B正确。电压表V与电流表A2的示数之比保持不变,C正确。根据P=UI,因电源电压不变,通过变阻器的电流变小,故滑动变阻器消耗的电功率一直在变小,D错误。
7.由电路图可知,定值电阻R0与滑动变阻器R串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)当滑片位于a端时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,电路中的电流最小,电压表的示数最大,由图乙可知,电路中的最小电流I小=0.4 A,UR=8.0 V,由I=可得,滑动变阻器的最大阻值:R===20 Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,当滑片位于a端时,电源的电压:
U=I小(R0+R)=0.4 A×(R0+20 Ω);
当滑片位于b端时,电路为R0的简单电路,电路中的电流最大,由图乙可知,电路中的最大电流I大=1.2 A,则电源的电压:U=I大R0=1.2 A×R0;
因电源的电压不变,所以,0.4 A×(R0+20 Ω)=1.2 A×R0,
解得:R0=10 Ω,
电源的电压:U=I大R0=1.2 A×10 Ω=12 V。
(2)当滑片滑到中点时,电路中的电流:I===0.6 A,
滑动变阻器消耗的功率:PR=I2×R=(0.6 A)2××20 Ω=3.6 W。
8.C　 由图可知,该电路为串联电路;开关S闭合,有人进入电梯后,压敏电阻R受到的压力变大,其电阻变小,根据欧姆定律可知,电路中的电流变大;根据P=UI可知,在U一定的情况下,I变大,则R和R0的总电功率变大,故C正确。
9.B　 由图可知,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,故A错误;
当被测者体温升高时,显示仪的示数也会变大,由分压原理,热敏电阻的电阻变大,即热敏电阻R的阻值随着温度的升高而增大,故B正确;
被测者体温越高,热敏电阻R的阻值越大,由欧姆定律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,故C错误;
温度相同时热敏电阻的阻值不变,将R0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,根据串联电路的电压特点可知,R两端的电压变小,因此显示仪示数会变小,故D错误。
10.(1)600 Ω
(2)物体对水平秤盘的压力大小等于物体的重力大小,由图丙可知,
当F=G小勇=600 N时,R=300 Ω,
R与R0串联,通过R0的电流:I0=IR===0.012 A,
R0的阻值:R0===200 Ω。
(3)小华站在体重秤上时,电路中的电流:
I===0.015 A,
电路的总电阻:R总===400 Ω,
R的阻值:R'=R总-R0=400 Ω-200 Ω=200 Ω,
由图丙可知F的大小即小华的体重大小为800 N。