人教版 九年级物理 18.2 电功率 培优训练（含答案）

人教版 九年级物理 18.2 电功率 培优训练
一、选择题
1. 如图所示，电源电压不变．下列说法正确的是(　　)
A. 只闭合S1，将P向左移动一段距离，电压表示数的变化量与电流表示数的变化量的比值不变
B. 只闭合S1，将P向左移动，R1消耗的功率增加
C. 开关都闭合，将P向左移动，电压表的示数不变，电流表的示数变小
D. 开关都闭合，将P向左移动，L消耗的功率不变，R2消耗的功率变小
　　　　
2. 小明家上次查看电能表示数为，本次查看时电能表示数如图所示，则下列说法正确的是 (　　)
A.他家在这段时间内消耗的电能为903 kW·h
B.电能表是测量电功率的仪表
C.若只让一个标有“220 V　1000 W”的电热水器正常工作10 min，则电能表的转盘转了600转
D.这个电能表的额定功率为2200 W
3. 如图所示的电路中，a、b、c是三只电表(电压表或电流表)，闭合开关S，标有“3 V　1.5 W”的灯泡L1正常发光，标有“6 V　3 W”的灯泡L2发光较暗。若不考虑温度对灯丝电阻的影响，下列说法正确的是(　　)
A.电表a为电流表，且示数为1 A
B.电表b为电压表，且示数为3 V
C.电表c为电流表，且示数为0.25 A
D.闭合开关S，电路消耗的总功率为2.25 W
4. (多选)如图甲所示的电路中，电源电压保持不变。闭合开关S，当滑动变阻器R2的滑片P从a端移动到b端的过程中，定值电阻R1两端的电压随滑动变阻器R2接入电路的阻值变化图像如图乙所示，下列说法正确的是(　　)
A.电源电压为6 V
B.定值电阻R1的阻值为10 Ω
C.当滑片P在b端时，通过R1的电流为0.6 A
D.当滑动变阻器接入电路的阻值为20 Ω时，R1消耗的电功率为0.4 W
5. 在如图所示的电路中，闭合开关S后，小灯泡不发光，但电流表、电压表指针均有偏转，则电路可能发生的故障是 (　　)
A.小灯泡被短路
B.小灯泡灯丝断了
C.小灯泡与灯座接触不良
D.小灯泡实际功率比额定功率小得多
6. (多选)如图甲所示电路，电源电压不变，R1是定值电阻，R2是滑动变阻器．闭合开关，将滑动变阻器滑片由一端移到另一端的过程中，电路中电流表示数和电压表示数的关系如图乙所示，则滑动变阻器滑片由一端移到另一端的过程中(　　)
A. 电路总功率的最小值为1.8 W
B. 电路总功率的最大值为5.4 W
C. 定值电阻电功率的最小值为1.35 W
D. 定值电阻电功率的变化为4.05 W
7. 在如图甲所示的电路中，R1的阻值是20 Ω，滑动变阻器R2消耗的功率P与其接入电路的阻值R2的关系图像如图乙所示，则R2消耗的最大功率是 (　　)
A.0.45 W B.0.50 W
C.0.80 W D.0.90 W
8. 如图所示，电源电压恒为8 V，电压表量程为0~3 V，电流表的量程为0~0.6 A，滑动变阻器的规格为“20 Ω　1 A”，灯泡L标有“6 V　3 W”字样。若闭合开关S，在保证电路元件安全的情况下，不考虑灯丝电阻变化，则下列说法正确的是 (　　)
A.电压表示数的变化范围是0~3 V
B.电流表示数的变化范围是0.25~0.5 A
C.滑动变阻器接入电路阻值的变化范围是4~7.2 Ω　
D.灯泡L的功率变化范围是0.75~3 W
9. 如图所示，电源电压恒为5 V，电压表的量程为0～3 V，电流表的量程为0～0.6 A，滑动变阻器的规格为“20 Ω　1 A”，灯泡标有“3 V　1.8W”字样．闭合开关，在电路安全的情况下(不考虑灯丝电阻的变化)，则下列说法中正确的是(　　)
A. 滑动变阻器的电阻允许调节的范围是0～20 Ω
B. 电流表示数的变化范围是0.1 A～0.6 A
C. 电压表示数的变化范围是1.5 V～3 V
D. 灯泡的最小功率是0.2 W
10. 如图，电源电压18 V保持不变，电流表量程是0～0.6 A，电压表量程是0～15 V，小灯泡上标有“6 V　3 W”字样．要求：开关闭合后两个电表的示数不超过所选量程，且灯泡两端电压不允许超过额定电压(灯丝电阻不变)．则下列说法正确的是(　　)
A. 滑动变阻器的滑片向左移动时，电流表和电压表示数都变大
B. 当电流表示数为0.4 A时，电压表示数为12 V
C. 该电路的最大功率为9 W
D. 滑动变阻器允许调节的范围是18 Ω～60 Ω
　　　　
二、填空题
11. 如图所示是电阻甲和乙的I－U图像．由图可知：电阻乙的阻值为________Ω.若将电阻甲和乙并联后接在电压为6 V的电源两端时，则干路的总电阻为________Ω，总电功率为________W.
　　　
12. 如图所示是通过电阻A、B的电流与其两端电压的关系图像，分析图像可知RA______RB(选填“>”、“＝”或“<”). 若将电阻A和B串联后接在电压为6 V的电源两端， 则电阻A和B消耗的电功率之比PA∶PB＝________.
13. 如图所示的电路中，开关S闭合后，滑动变阻器的滑片P从左向右滑动的过程中，灯泡的亮度　　　　(选填“变亮”“不变”或“变暗”)，电流表的示数　　　　，电压表的示数　　　　。(后两空均选填“变大”“变小”或“不变”)
14. 如图所示的电路中，电源电压保持不变，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器(a、b为其两个端点)．当闭合开关S，滑片P在某一端点时，电压表示数为8 V，R2消耗的功率为0.8 W；当滑片P移到另一位置时，电流表示数为0.3 A，R2消耗的功率比原来增加了1 W．则滑动变阻器R2的最大阻值是________Ω，整个电路消耗的最大功率是________ W.
　　　　
15. 在如图所示的电路中，电源电压保持不变，开关S1、S2均闭合。当开关S2由闭合到断开时，电路中电流表A示数　　　　，电流表A1示数　　　　，电压表V示数　　　　，电压表V示数与电流表A1示数的比值　　　　，电压表V示数与电流表A示数的比值　　　　，电路消耗的总功率　　　　。(均选填“变大”“变小”或“不变”)?
16. 如图所示，电源电压不变，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P向左移动时，请回答下列问题:(灯丝电阻不随温度变化)
(1)去表看电路，复杂电路可分别画出等效电路图，电路中的电流有　　　　条路径，电阻R、灯泡L的连接方式是　　　　。?
(2)判断电表的测量对象:并联电路不分析电压表，各支路电压相等且等于电源电压。重点分析电流表，电流表测量　　　　的电流。?
(3)判断滑动变阻器滑片移动时相关物理量的变化情况(利用并联电路各支路互不影响):电源电压不变→电压表的示数　　　　;滑片P向左移动时→滑动变阻器R接入电路的阻值　　　　→通过滑动变阻器R的电流　　　　、通过灯泡L的电流　　　　→灯泡L亮度　　　　、电流表A的示数　　　　→电路总电阻　　　　→电路消耗的总功率　　　　。(均选填“变大”“变小”或“不变”)?
三、实验题
17. 测量电功率大小在“测量小灯泡额定功率”实验中，小灯泡的额定电压U额=2.5 V。
(1)图甲是小明测量小灯泡额定功率的实验电路图，图中有一根导线连接错误，请在这根导线上打“×”，并在图中改正。
(2)闭合开关前，滑片P应位于　　　　(选填“A”或“B”)端。?
(3)闭合开关移动滑片P直到电压表示数为2.5 V，此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为　　　　W。?
(4)小华设计了如图丙所示的电路也完成了该实验，请完成下列填空。(电源电压不变，R1和R2为滑动变阻器，R2的最大阻值为R0)
①只闭合开关　　　　，调节滑动变阻器R2，使电压表示数为2.5 V;?
②只闭合开关　　　　，调节　　　　　　　，使电压表示数仍为2.5 V;?
③接着将R2的滑片P2调至最左端，记下电压表的示数U1;再将R2的滑片P2调至最右端，记下电压表的示数为U2，则小灯泡额定电功率的表达式为P额=　　　　　。(用U额、R0、U1、U2表示)?
四、解答题
18. 如图甲所示电路，电源电压为3 V，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，当开关S1、S2都闭合后，电流表的示数为0.6 A.
(1)求电阻R1的阻值；
(2)当S1闭合，S2断开时，将滑片P移到中点，电流表的示数如图乙所示，求电阻R2的最大阻值；
(3)当S1闭合，S2断开时，将滑片P从a端移至b端，求电路消耗的总功率的变化量．
19. 热熔胶是常用的粘合剂，它在常温下为固体．图甲是热熔胶枪(简称“胶枪”)的外形，其内部有两只相同的PTC加热元件，电路如图乙所示，单只PTC加热元件的电阻与温度的变化关系如图丙所示．胶枪扳机松开时，开关S1断开，开关S2的触片与b触点接通，若此时接通电源，胶枪就进入预热状态，约60 s后热熔胶熔化成的胶液温度达到正常工作温度(150 °C～180 °C)．此后，若扣动扳机，胶枪就进入正常工作状态：开关S1闭合，开关S2的触片与a触点接通，固体胶条向前挤压．枪口冒出温度为150 °C～180 °C的胶液．在近似计算时，可以认为胶液的温度与PTC加热元件的温度相同．问：
(1)单只PTC加热元件在预热过程中的最小电阻为多少？
(2)胶枪在预热过程中消耗的最大功率是多大？
(3)接通电源60 s后，假设胶枪在恒温为150 °C的条件下正常工作100 s，它产生热量的60%被胶条吸收，在这过程中胶条吸收了多少热量？
人教版 九年级物理 18.2 电功率 培优训练-答案
一、选择题
1. 【答案】ACD　【解析】只闭合S1，R1、R2串联，P向左移动一段距离，U2变大U1变小，又因为电源电压不变，不考虑正负值，则有ΔU2＝ΔU1，所以＝＝＝R1，故A正确；只闭合S1，R1、R2串联，P向左移动一段距离，接入电路中的电阻变大，电路中的电流变小，根据P＝I2R1可知R1消耗的功率变小，B错误；开关都闭合，灯泡L与电阻R2并联，R1被短路，当滑片向左移动时，滑动变阻器接入电路中的电阻变大，电压表测其所在支路电压所以示数不变，等于电源电压，由欧姆定律得R2所在支路电流变小，另一条支路不受影响，电流不变，所以干路电流减小，即电流表示数变小，C正确；开关都闭合，灯泡L与电阻R2并联，当滑片向左移动时，滑动变阻器接入电路中的电阻变大，根据P＝可知，R2消耗的功率变小，灯泡L的支路不受影响，电流、电压都不变，所以灯泡消耗的电功率不变，D正确．故本题选ACD.
2. 【答案】C　[解析]他家在这段时间内消耗的电能W=8633.5 kW·h-8543.2 kW·h=90.3 kW·h，故A错误;电能表是测量消耗电能的仪表，故B错误;3600 r/(kW·h)表示电路中每消耗1 kW·h的电能，电能表的转盘转过3600 r，只让一个标有“220 V　1000 W”的电热水器正常工作10 min，其消耗的电能为W=Pt=1 kW× h= kW·h，则电能表的转盘转过的圈数N= kW·h×3600 r/(kW·h)=600 r，故C正确;电能表属于测量仪表，不消耗电能，没有额定功率，故D错误。
3. 【答案】D　
4. 【答案】ABD　[解析]由图甲可知，定值电阻R1与滑动变阻器R2串联，电压表测量R1两端的电压，由图乙可知，当R2=0 Ω时，只有R1单独工作，R1两端的电压即为电源电压，等于6 V，故A正确。当R2=50 Ω时，R1两端的电压U1=1 V，所以R2两端电压U2=U-U1=6 V-1 V=5 V，根据串联分压特点可得=，即=，解得R1=10 Ω，故B正确。当滑动变阻器的滑片位于b端时，R2=50 Ω，此时电路中的电流为Ib===0.1 A，故C错误。当滑动变阻器接入电路的阻值为20 Ω时，R1两端的电压为2 V，则此时R1的电功率为P1===0.4 W，故D正确。
5. 【答案】D　
6. 【答案】A　【电路图分析】滑动变阻器接入电路的部分是A端，电压表测量的是滑动变阻器两端的电压．当滑片从A滑向B的过程中，电阻变大，电流变小，电压表读数变大．因此图像的上端点是滑片P在A点时的情形，下端点是滑片P在B点的情形．
【解析】滑片P在A点时，电路中只有电阻R1，所以有IA＝＝1.2 A① ；滑片P在B点时，电路中电阻R1和R2串联，所以有IB＝＝0.3 A②；此时滑动变阻器全部接入电路，又有IB＝＝＝0.3 A ③；联立①②③为方程组并解得：U＝6 V，R1＝5 Ω，R2＝15 Ω.由此可知：电路中电功率最小时总电阻最大，即P最小＝＝＝1.8 W，A正确；电路中电功率最大时总电阻最小，即P最大＝＝＝7.2 W，B错误；电路中定值电阻电功率最小时总电阻最大，电流最小，即P1最小＝IR1＝(0.3 A)2×5 Ω＝0.45 W，C错误；电路中定值电阻电功率最大时总电阻最小，电流最大，即P1最大＝IR1＝(1.2 A)2×5 Ω＝7.2 W，所以定值电阻的电功率变化了7.2 W－0.45 W＝6.75 W，D错误．故选A.
7. 【答案】A　[解析]由滑动变阻器R2消耗的功率P与其接入电路的阻值R2的关系图像可知，当R2=10 Ω时，P2=0.4 W，I===0.2 A，电源电压为U=I(R1+R2)=0.2 A×(20 Ω+10 Ω)=6 V。由图乙可知当R2'=20 Ω时，R2的功率最大，此时电路中的电流为I'===0.15 A，电阻R2的最大功率为P'=I'2R2'=(0.15 A)2×20 Ω=0.45 W。
8. 【答案】C　[解析]通过灯泡L的额定电流IL===0.5 A，IL<0.6 A，所以电路中允许通过的最大电流I最大=0.5 A，灯泡L的电阻RL===12 Ω，此时滑动变阻器接入电路的阻值最小，电路的总电阻R总===16 Ω，滑动变阻器接入的最小阻值RP=R总-RL=16 Ω-12 Ω=4 Ω，滑动变阻器两端电压UP=U-UL=8 V-6 V=2 V;当电压表示数为3 V，即U'P=3 V时，灯泡L两端电压U'L=U-U'P=8 V-3 V=5 V，通过灯泡L的电流I'L=== A≈0.42 A，通过滑动变阻器的电流I'P=I'L= A，滑动变阻器接入电路的最大阻值R'P===7.2 Ω，此时灯泡L消耗的功率最小，为P'L=U'LI'L=5 V× A≈2.08 W，综上所述可知，电压表示数变化范围是2~3 V，电流表示数的变化范围是0.42~0.5 A，滑动变阻器接入电路的阻值的变化范围是4~7.2 Ω，灯泡L的功率变化范围是2.08~3 W，故选C。
9. 【答案】D　【解析】由电路图可知，滑动变阻器与灯泡串联，电压表测灯泡两端的电压，电流表测电路中的电流．因为电压表量程为0～3 V，灯泡两端电压不允许超过额定电压3 V；电流表量程0～0.6 A，电路电流不能超过0.6 A．根据P＝UI可得，灯泡的额定电流：IL额＝＝＝0.6 A，根据P＝可得，灯泡的电阻RL＝,PL)＝＝5 Ω；因串联电路中各处的电流相等，且电流表的量程为0～0.6 A，则电路中的最大电流Imax＝0.6 A，电压表示数最大为3 V；此时电路电阻最小，R总min＝＝＝ Ω；滑动变阻器接入电路的阻值最小，Rmin＝R总min－RL＝ Ω－5 Ω＝ Ω；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，电压表示数最小，灯泡的功率最小；此时电路中的电流Imin＝＝＝0.2 A；电压表的最小示数为Umin＝IminRL＝0.2 A×5 Ω＝1 V；灯泡的最小功率PLmin＝UminImin＝1 V×0.2 A＝0.2 W；综上所述：滑动变阻器的电阻允许调节的范围是 Ω～20 Ω，A错误；电流表示数变化范围是0.2 A～0.6 A，B错误；电压表的示数的变化范围是1 V～3 V，C错误；灯泡的最小功率0.2 W．故选 D.
10. 【答案】C　【解析】由图可知，灯L和滑动变阻器R串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，滑片向左移动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变小，电路中的总电阻变小，电源电压不变，则电路中的总电流变大，由串联电路中的电压关系可知，滑动变阻器电阻变小，滑动变阻器两端的电压变小，A选项错误；小灯泡标有“6 V　3 W”字样，则小灯泡的电阻为RL＝,PL)＝＝12 Ω，若电路中的电流为0.4 A时，小灯泡两端的电压为UL＝ILRL＝0.4 A×12 Ω＝4.8 V，由串联电路电压的规律可知，此时滑动变阻器两端的电压为：UR＝U－UL＝18 V－4.8 V＝13.2 V，B选项错误；电流最大时，滑动变阻器有连入电路中的最小值，由“6 V 　3 W”可知电路中的最大电流为0.5 A，电路总功率最大P大＝UI大＝18 V×0.5 A＝9 W，C选项正确；滑动变阻器两端电压为12 V，此时RR小＝＝＝24 Ω，由串联电路电压分配规律可知，滑动变阻器两端电压最大时，连入电路中的电阻最大，因电压表量程选择0～15 V，则滑动变阻器两端电压最大为15 V，此时小灯泡两端的电压为UL＝U－UR＝18 V－15 V＝3 V，此时经过小灯泡的电流为IL＝＝＝0.25 A，由串联电路电流规律可知经过滑动变阻器的电流也为0.25 A，则此时滑动变阻器的电阻为RR大＝＝＝60 Ω，即滑动变阻器的阻值变化范围为24 Ω～60 Ω，D选项错误．故选C.
二、填空题
11. 【答案】6　3.75　9.6　【解析】由题图可知，当电阻乙两端的电压为3 V 时，通过电阻乙的电流为0.5 A，由欧姆定律的变形公式R＝可得，电阻乙的阻值为R乙＝＝＝6 Ω，电阻甲两端的电压为5 V时，通过电阻甲的电流为0.5 A，电阻甲的阻值为R甲＝＝＝10 Ω，两电阻并联在电源电压为6 V的电源两端，并联后的总电阻R总＝＝＝3.75 Ω，则电路中的总电功率为P总＝＝＝9.6 W.
12. 【答案】<　1∶2　【解析】曲线图为通过电阻的电流与其两端电压的关系图像，分析图像可知，在电压相同时，通过A的电流大于通过B的电流，在电压相同的情况下，电流越大电阻越小，故RA13. 【答案】不变　不变　变小
14. 【答案】80　8.1　【解析】当滑片P移到某一端点时，电压表的示数为8 V，说明滑动P在b端，变阻器的全部电阻都被接入电路中，此时R2＝＝＝80 Ω
通过R2的电流为I1＝＝＝0.1 A
电源电压U＝U1＋UR2＝R1I1＋UR2　　　　①
(2)当滑片P移到另一位置时，R2消耗的功率为P2′＝P2＋ΔP2＝0.8 W＋1 W＝1.8 W
R2两端的电压UR2′＝＝＝6 V
电源电压U＝U1′＋UR2′＝R1I2＋UR2′　　　　②
由①②得：U＝9 V；R1＝10 Ω.
由电功率公式：P＝可知，电路中电阻最小时消耗的功率最大，即电路中只有电阻R1时消耗的功率最大P最大＝＝＝8.1 W.
15. 【答案】变小　不变　不变　不变　变大　变小
16. 【答案】(1)2　并联　(2)干路
(3)不变　变大　变小　不变　不变　变小
变大　变小
三、实验题
17. 【答案】(1)如图所示
(2)B　(3)0.65
(4)①S、S1　②S、S2　滑动变阻器R1　
③
[解析](4)①只闭合开关S、S1，调节滑动变阻器R2，使电压表示数为2.5 V。②只闭合开关S、S2，调节滑动变阻器R1，使电压表示数仍为2.5 V，此时R1连入电路的阻值即为小灯泡正常发光时的电阻，则RL=R1。③接着将R2的滑片P2调至最左端，使电路为R1的简单电路，电压表测R1两端电压，记下电压表的示数U1，即为电源电压;再将R2的滑片P2调至最右端，使R2的最大阻值R0与R1串联，记下电压表的示数为U2，则此时电路中的电流为I=，R1接入电路的电阻为R1===R0，则小灯泡电阻RL=R1=R0，故小灯泡额定电功率的表达式为P额===。　
四、解答题
18. 【答案】解：(1)当S1、S2都闭合时，滑动变阻器被短路，电路中只有R1，
R1两端的电压：U1＝U＝3 V
R1的电阻：R1＝＝＝5 Ω
(2)当S1闭合，S2断开时，滑动变阻器与R1串联在电路中，
电路中的总电阻：R总＝＝＝15 Ω
滑动变阻器连入电路中的阻值：R2＝R总－R1＝15 Ω－5 Ω＝10 Ω
∴滑动变阻器的最大阻值R2′＝2R2＝2×10 Ω＝20 Ω
(3)当滑片P在a端时电路中只有R1，
电路消耗的总功率P＝＝＝1.8 W
当滑片P在b端时，R2最大为20 Ω，
电路消耗的总功率P′＝＝＝0.36 W
∴总功率的变化量ΔP＝ P－P′＝1.8 W－0.36 W＝1.44 W
19. 【答案】(1)由题图丙可知，单只PTC在预热过程中的最小电阻为500 Ω；
(2)当开关S1断开，S2与b接触时，两电阻串联，其总电阻R串＝R1＋R2，由P＝知，当R最小时P最大，故当R1＝R2＝500 Ω时，P最大．R串＝2×500 Ω＝1 000 Ω.
此过程中消耗的最大功率为
P＝＝＝48.4 W；
(3)当开关S1闭合，S2与a接触时，两电阻并联，此时，胶枪正常工作．
由图丙可知，在150 ℃时单只PTC的电阻为1 200 Ω，则
R并＝＝＝＝600 Ω，
则胶枪产生的热量为
Q＝I2R并t＝t＝×100 s≈8 066.7 J，
胶条吸收的热量为Q胶条＝ηQ＝8 066.7 J×60%≈4 840 J.