沪科版物理九年级全册课课练：专题训练 电功率之动态电路的分析和计算（含答案）

专题训练
[电功率之动态电路的分析和计算]
类型一　滑动变阻器引起的动态电路的分析与计算
方法诠释:根据公式P=UI==I2R可知,滑动变阻器滑片的移动会引起电路中电阻、电流和电压的变化,从而导致电路的总功率和用电器的电功率发生变化。在分析电功率的变化时先确定电路中哪部分电路发生了变化,导致哪个量发生变化,最后利用电功率公式判断变化的结果。
1.[2019·潍坊] (多选)在如图图ZT10-1所示电路中,电源电压不变,R1为定值电阻,闭合开关S,当滑动变阻器R2的滑片P向右移动时,下列判断正确的是 (　　)
图ZT10-1
A.电流表A的示数变大 B.电压表V1的示数变大
C.电路中消耗的总功率变大 D.电压表V2与电流表A示数的比值变小
2.[2019·巴中] 如图图ZT10-2所示电路中,电源电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器滑片向左移动时,下列判断正确的是 (　　)
图ZT10-2
A.电路总功率变小 B.电压表示数变大
C.电压表与电流表示数的比值不变 D.电流表示数变大
3.[2020·亳州模拟] 在如图图ZT10-3所示的电路中,电源电压保持不变,忽略温度对小灯泡电阻的影响。闭合开关,当滑动变阻器的滑片P由中点向左移动时,下列判断错误的是 (　　)
图ZT10-3
A.电流表示数变小,电压表示数变大
B.小灯泡亮度不变,电压表示数不变
C.电流表示数变大,电路消耗的总功率变大
D.电压表示数不变,变阻器消耗的功率变大
4.[2020·安顺] 如图图ZT10-4所示电路,电源电压不变,定值电阻R0与滑动变阻器R串联。闭合开关,调节滑动变阻器的滑片至某一位置时,电流表示数为0.1 A,R的功率为0.6 W;当滑片移动到另一位置时,电流表示数变化了0.2 A,R的功率为0.9 W。则电源电压U=　　　　V。
5.已知电源电压为9 V,R1=15 Ω,电路连接如图图ZT10-5所示,闭合开关,将滑动变阻器的滑片P移到图中位置,使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:
图ZT10-4
(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。
图ZT10-5
类型二　敏感电阻引起的动态电路的分析与计算
方法诠释:解决“敏感电阻引起的电功率变化”问题时,可以将敏感电阻看成滑动变阻器,利用“滑动变阻器滑片移动引起的电功率变化”的分析方法进行分析。
6.如图图ZT10-6所示是“烟雾报警器”的部分工作原理图。在一个外部光线无法进入的烟室中,装有激光发射器及带有光敏电阻R0(光照越强,电阻阻值越小,反之则越大)的电路,R为起保护作用的定值电阻,电源电压恒定。当烟雾进入烟室后,激光被烟雾遮挡而使光敏电阻阻值发生变化;当烟雾达到某一浓度后电铃便会发出声音报警。当进入烟室的烟雾浓度增大时,下列说法中正确的是 (　　)
图ZT10-6
A.电路的总电阻变小 B.电压表的示数变大
C.电流表的示数变大 D.R消耗的电功率变大
7.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,原理如图图ZT10-7甲所示。电源电压恒为3 V,R0为10 Ω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关系如图图乙所示,污染指数在50以下为轻度污染,50~100为中度污染,100以上为重度污染,以下分析正确的是 (　　)
图ZT10-7
A.污染指数越小,电压表示数越大
B.电压表示数为1 V时,属于重度污染
C.污染指数越大,电路中消耗的总功率越小
D.污染指数为50时,电压表示数为2.5 V
类型三　开关引起的动态电路的计算
方法诠释:通过开关的闭合与断开可以改变电路中电阻的连接方式,使电路的总电阻发生改变,由P=UI==I2R可计算出电路的电功率。在计算电功率时,各物理量一定要一一对应,开关的闭合情况不同,对应的状态不同,从中找到不变的量和变化的量,最后代入公式计算出结果。
8.如图图ZT10-8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 (　　)
图ZT10-8
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
9.如图图ZT10-9所示的电路,电源电压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,电流表示数变化了0.2 A,此时R2消耗的电功率是
　　　　W。
图ZT10-9
10.[2020·扬州改编] 如图图ZT10-10所示电路中,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),则电压表的示数为　　　　;当开关S、S1闭合,S2断开时,电流表的示数为　　　　;当开关S、S1、S2都闭合时,整个电路消耗的电功率为　　　　。
图ZT10-10
11.[2020·广元] 如图图ZT10-11所示,灯泡L标有“6 V　3 W”字样(不考虑灯丝电阻变化),定值电阻R1=28 Ω,当开关S1、S2、S3全部闭合时,灯泡正常发光,电流表示数为0.75 A。求:
(1)电源电压U。
(2)定值电阻R0的大小。
(3)当S1闭合,S2、S3断开时,电路消耗的功率。
图ZT10-11
答案
1.AC　 由电路图可知,R1与滑动变阻器R2串联,电压表V1测量R2两端的电压,电压表V2测量R1两端的电压,电流表测电路中的电流。当滑动变阻器的滑片P向右移动时,变阻器接入电路中的电阻变小,电路中的总电阻变小,由I=可知,电路中的电流变大,即电流表的示数变大,故A正确。由U=IR可知,R1两端的电压变大,即电压表V2的示数变大,由于电源电压不变,根据串联电路的总电压等于各分电阻两端的电压之和可知:R2两端的电压变小,即电压表V1的示数变小,故B错误。电源电压不变,电路中的电流变大,根据P=UI可知电路中消耗的总功率变大,故C正确。由R=可知,电压表V2与电流表A示数的比值等于定值电阻R1的阻值,则比值不变,故D错误。
2.A　 由电路图可知,定值电阻R与滑动变阻器并联,电压表测电源两端的电压,电流表测干路电流,因电源电压保持不变,所以,滑片移动时,电压表的示数不变,故B错误;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R的电流不变,当滑片向左移动时,滑动变阻器接入电路中的电阻变大,由I=可知,通过滑动变阻器的电流变小,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,干路电流变小,即电流表A的示数变小,故D错误;电压表的示数不变、电流表A的示数变小,则电压表与电流表示数的比值变大,故C错误;电源电压保持不变,干路电流变小,由P=UI可知,电路总功率变小,故A正确。
3.A　 由电路图可知,灯泡与滑动变阻器并联,电流表测变阻器支路的电流,电压表测电源两端的电压,因电源电压保持不变,所以滑片移动时电压表的示数不变,故A错误;因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以通过灯泡的电流不变,灯泡的亮暗不变,故B正确;当滑动变阻器的滑片P由中点向左移动时,其接入电路中的电阻变小,由I=可知,通过变阻器的电流变大,即电流表的示数变大,由P=UI可知,变阻器消耗的功率变大,故D正确;因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以干路电流变大,由P=UI可知,电路消耗的总功率变大,故C正确。
4.7.5　 调节滑动变阻器的滑片至某一位置时,电流表示数为0.1 A,R的功率为0.6 W,根据P=UI,R两端的电压为UR===6 V,滑片移动到另一位置时,电流表示数变化了0.2 A,这时电流表的示数为0.3 A,R的功率为0.9 W,根据P=UI可知,R两端的电压为UR'===3 V;设电源电压为U,由串联电路的规律及欧姆定律,根据R0的电阻不变列方程有:=,即=,解得电源电压U=7.5 V。
5.(1)由电路图可知:R1与R2(最大阻值接入电路)串联,电压表测滑片右侧部分电阻丝两端的电压,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aP段电阻串联,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R2两端的电压: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,电路中的最大电流:
I大===0.6 A,
当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的最小电流:
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.B　 电铃与光敏电阻并联在一起,电铃的电阻为R电,并联部分的总电阻R并=,当进入烟室的烟雾浓度增大时,光敏电阻上光照强度减小,电阻R0增大,则R并增大,电压表测量R0两端电压,则电压表示数变大,B正确;R并增大,电路总电阻R总增大,A错误;R总增大,电路总电流减小,电铃两端电压增大,流过电铃的电流增大,则流过R0的电流减小,即电流表示数减小,C错误;电路总电流减小,R阻值不变,则由P=I2R可知:R消耗的电功率变小,D错误。
7.B　 由图像可知:污染指数越小,可变电阻的阻值越大,根据“串联分压”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,即电压表示数越小,故A错误。电压表示数为1 V时,电路中电流I===0.1 A,可变电阻两端的电压UR=U-U0=3 V-1 V=2 V,则可变电阻的阻值R===20 Ω;由图像可知:可变电阻的阻值为20 Ω时,污染指数为150,属于重度污染,故B正确。由图像可知:污染指数越大,可变电阻的阻值越小,电路总电阻越小,根据P=可知:电源电压不变,总电阻越小,总功率越大,故C错误。由图像可知:污染指数为50时,可变电阻的阻值为50 Ω,根据“串联分压”可知:=,即:=,解得:U0'=0.5 V,即电压表示数为0.5 V,故D错误。
8.D　 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,L不亮,A、C错误;电路总电阻变小,B错误;电路中的电流变大,根据P=UI可知:电路的总功率变大,D正确。
9.10　0.2
由电路图可知:当两开关均闭合时,R2短路,则R1===10 Ω;当断开开关S2时,两电阻串联,此时电路中的总电阻等于两电阻之和,故电路中的电流要减小,由题意可知:此时电路中通过两电阻的电流为I1=I2=I-ΔI=0.3 A-0.2 A=0.1 A;R2两端的电压为U2=U-U1=U-I1R1=3 V-0.1 A×10 Ω=2 V;故R2消耗的电功率为P2=U2I2=2 V×0.1 A=0.2 W。
10.6 V　0.6 A　8.1 W
(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,电压表的示数为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为P===8.1 W。
11.(1)当开关S1、S2、S3均闭合时,R1短路,灯L与R0并联,电流表测干路电流,因为灯L正常发光,则有U=U0=UL=6 V。
(2)由P=UI得,通过小灯泡的电流:IL===0.5 A;根据并联电路电流的规律知,通过R0的电流:I0=I-IL=0.75 A-0.5 A=0.25 A,由I=可得,定值电阻R0的阻值:R0===24 Ω。
(3)当开关S1闭合,S2和S3断开时,灯L与R1串联,由P=可得,小灯泡的电阻:RL===12 Ω;电路总电阻:R总=RL+R1=12 Ω+28 Ω=40 Ω,电路消耗的功率:P===0.9 W。