九年级物理专题训练电功率计算题教师版.docx

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2018---2019年九年级物理专题训练（教师版）

电功率计算题

1.电阻式传感器被广泛应用与测力、测压、称重，它的核心部分是一只可变电阻，一同学用如图甲所示电路研究某电阻式传感器的特性，图中R0为定值电阻，R为电阻式传感器，当控制其阻值从0变为60Ω，测得传感器消耗的电功率与通过它的电流关系图象如图乙所示，已知电源电压恒定不变．

（1）当通过传感器的电流为0.1A时，传感器的电阻为多少；

（2）求P1的值；

（3）求R0的阻值．

【解析】

（1）由题知，电阻式传感器的阻值从0变为60Ω，传感器消耗的电功率与通过它的电流关系图象如图乙所示；由图乙可知，通过传感器的电流最小为0.1A，由欧姆定律可知电路中的总电阻最大，传感器的电阻最大，即为60Ω；

（2）当I=0.1A时，P1的值：

P1=I2R=（0.1A）2×60Ω=0.6W；

（3）当电路中的电流I=0.1A时，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，由I=U/R可得，电源的电压：

U=I（R0+R）=0.1A×（R0+60Ω）﹣﹣①，

当R=0Ω时，电路为R0的简单电路，此时电路中的电流最大，由图乙可知最大电流I′=0.5A，则电源的电压：

U=I′R0=0.5A×R0﹣﹣﹣②，因电源的电压不变，所以，0.1A×（R0+60Ω）=0.5A×R0，解得：

R0=15Ω。

2.小明家的微波炉说明书已遗失，只知道它的额定电压是220V，不知其他数据．他利用家中的电能表（如图所示）和一只钟表，测出了这个微波炉的电功率．用N表示每消耗1kW·h的电能电能表上的转盘转过的转数；用n表示在微波炉工作th时电能表的转盘所转过的转数．

（1）请推导出计算微波炉电功率（单位用kW）的公式．

（2）测量时，小明只让微波炉工作，观察到1min内电能表转盘转过50转，则他家微波炉的电功率是多少瓦？

【解析】

（1）转过n转消耗的电能；微波炉的电功率

；

（2）微波炉的电功率

3.在综合实践活动课上，小明设计了如图所示的模拟调光灯电路，此电路中电源电压不变，灯泡L标有“6V3W”字样，定值电阻R1的阻值为6Ω．将滑动变阻器R2的滑片P置于最右端，闭合开关，电压表和电流表示数分别为6V和0.3A；移动滑片P至某一位置，电压表和电流表示数分别为1V和0.5A．

（1）灯泡L正常发光时的电阻多大？

（2）滑动变阻器R2的滑片P在最右端时，闭合开关，灯泡L的实际功率多大？

【解析】

（1）灯泡正常发光时的电阻；

（2）灯泡正常发光时的电流，

当滑片移动到某一位置，电路中电流为0.5A，小灯泡正常发光，它两端的电压为6V，定值电阻两端的电压，电源电压；

当滑片移动到最右端，定值电阻两端的电压，小灯泡两端的电压，小灯泡的实际功率。

4.在如图所示的电路中，已知电源电压恒为10V，定值电阻R0的阻值为10Ω，灯泡的额定电压为6V，不计灯丝阻值变化。

当开关S1、S3断开，S2闭合时，移动滑片P，灯泡正常发光时，电流表示数为0.6A；当开关S1、S2和S3均闭合，滑片P置于滑动变阻器R的中点时，滑动变阻器R消耗的电功率为5W。

（1）灯泡的额定功率。

（2）当只闭合开关S1时，电流表的示数。

（3）当开关S1，S2、S3全部闭合，滑片P置于中点时，电流表的示数。

【解析】

（1）开关S1、S3断开，S2闭合时，灯泡与滑动变阻器R串联，电流表测电路中的电流，

因灯泡正常发光，电流表示数为0.6A，所以，灯泡额定功率：

PL=ULI1=6V×0.6A=3.6W；

（2）当只闭合开关S1时，电路为R0的简单电路，电流表测电路中的电流，则电路中电流表的示数：

；

（3）当开关S1、S2和S3均闭合，滑片P置于滑动变阻器R的中点时，R0与并联，电流表测干路电流，因并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以，通过R0的电流仍为I2=1A，由P=UI可得，通过滑动变阻器R的电流：

，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，干路电流表的示数：

I=IR+I2=0.5A+1A=1.5A．

5..为反对浪费，响应“光盘行动”，小明为自助餐厅的餐桌设计了“光盘仪”。

餐盘放在载盘台上，若盘内剩余食物的质量达到或超过规定值。

人一旦离开餐桌，提示器就会发出提示音，其原理图如下图所示。

电源电压3V不变，提示器的电阻R 0 恒为50Ω，传感器R 1 的阻值随载盘台所载质量变化的关系如下表所示。

开关s闭合后，问：

（1）根据表中数据当载盘台所载质量是100g时，R 1 的阻值是多少?

电路中的电流是多少？

（2）在第

（1）问的基础上，通电5s．电流通过R 1 产生的热量是多少？

（3）当电路中的电流达到0.03A时，提示器会发出提示音，若空餐盘质量为100g，此时盘内剩余食物的质量是多少？

【解析】

（1）根据表中数据可知，当载盘台所载质量是100g时，R1的阻值为100Ω；

此时电路的总电阻：

R=R1+R0=100Ω+50Ω=150Ω；

电路中的电流：

；

（2）电流通过R1产生的热量：

Q=I2Rt=（0.02A）2×100Ω×5s=0.2J；

（3）当电路中的电流达到0.03A，；

则R1′=100Ω-50Ω=50Ω；

查表可知，载盘台所载质量为150g，则剩余食物的质量为150g-100g=50g．

6.如图所示，电源电压保持不变，小灯泡L标有“3V1.5W”的字样，滑动变阻器R1的阻值变化范围为0～70Ω，定值电阻R2的阻值为30Ω。

求：

（1）小灯泡L正常发光时的阻值为多少？

（2）当S1、S2和S3都闭合，滑动变阻器的滑片滑到a端时，小灯泡L恰好正常发光，此时电流表的示数为多少？

（3）保证电流表有示数时，滑动变阻器的滑片应怎样移动，同时开关应怎样闭合或断开才能使电路的总电功率最小？

最小电功率为多少？

【解析】

（1）小灯泡正常发光时的阻值：

RL=U额2/P额=（3V）2/1.5W=6Ω

（2）当S1、S2和S3都闭合时，滑动变阻器的滑片滑到a端时，小灯泡L和电阻R2并联接入电路，电流表测干路电流，小灯泡L恰好正常发光，电源电压U=3V。

I1=U/RL=3V/6Ω=0.5A

I2=U/R2=3V/30Ω=0.1A

I=I1+I2=0.5A+0.1A=0.6A

（3）保证电流表有示示数时，当滑动变阻器的滑片滑到b端，开关S2断开，S1S2闭合时，R1和R2串联，电路总电阻最大，电路的总电功率最小。

该最小电功率为P最小=U2/R总=（3V）2/（70Ω+20Ω）=0.09W

7.如图所示，电源电压保持不变，小灯泡L标有“6V3W”的字样，其电阻不随温度变化，滑动变阻器的最大阻值为18Ω．当S闭合，S1、S2都断开时，滑动变阻器滑片P从b端向a端滑过三分之一时，小灯泡恰好正常发光．保持滑片P的位置不变，闭合S、S1、S2，发现电路消耗的总功率变化了12W．求：

（1）小灯泡正常工作的电流．

（2）小灯泡的电阻．

（3）电源电压．

（4）当开关S、S1、S2都闭合时，电路消耗总功率的最小值．

【解析】

（1）小灯泡正常发光时的电压UL=6V，功率PL=3W，

由P=UI可得，小灯泡正常工作的电流：

IL=PL/UL=3W/6V=0.5A；

（2）由U=IR可得，灯泡的电阻：

R_L=UL/IL=6V/0.5A=12Ω；

（3）当S闭合，S1、S2都断开，滑动变阻器滑片P从b端向a端滑过三分之一时，灯泡与变阻器的2/3电阻串联，因串联电路中各处的电流相等，且灯泡正常发光，所以，电路中的电流I=IL=0.5A，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电源的电压：

U=I（RL+2R/3）=0.5A×（12Ω+2/3×18Ω）=12V；

（4）此时电路消耗的总功率：

P=UI=12V×0.5A=6W，

保持滑片P的位置不变，闭合S、S1、S2时，R0与变阻器的2/3电阻并联，因电路消耗的总功率变化了12W，所以，电路中的总功率：

P=12W+6W=18W，

因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，滑动变阻器消耗的电功率：

PR=3U2/2R=3×（12V）2/2×18Ω=12W，

R0的电功率：

P0=P-PR=18W-12W=6W；

要使电路消耗的总功率最小，应使滑动变阻器接入电路中的电阻最大，

变阻器消耗的最小功率：

PRmin=U2/R=（12V）2/18Ω=8W，

电路中的最小总功率：

Pmin=P0+PRmin=6W+8W=14W。

8.如图所示，电源电压为12V，并且保持不变，滑动变阻器R1的最大阻值为18Ω，R2为12Ω，小灯泡L上标有“6V3W”字样．

（1）当S闭合，S1、S2都断开时，要使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路中的阻值为多大？

（2）闭合S、S1、S2，调节滑动变阻器，此时电流表示数为2.5A，求通电10min电流通过滑动变阻器做的功是多少？

（3）开关应怎样闭合或断开才能使电路总电功率最小？

最小电功率为多少？

【解析】

（1）小灯泡L上标有“6V3W”字样，表示灯的额定电压为6V，灯的额定功率为3W，由P=UI可得，灯的额定电流：

IL=PL/UL=3W/6V=0.5A，

由欧姆定律可得，灯正常发光时的电阻：

RL=UL/IL＝6V/0.5A=12Ω；

当S闭合，S1、S2都断开时，灯与变阻器R1串联，等效电路图如图所示：

要使灯泡正常工作，灯泡两端的电压U额=6V，电路中的电流为：

IL=0.5A，

由串联电路电压的规律，滑动变阻器两端的电压U滑=U-U额=12V-6V=6V，

则滑动变阻器接入电路中的阻值：

R滑=U滑/IL=6V/0.5A=12Ω；

（2）闭合S、S1、S2时，灯短路，两电阻并联，等效电路图如图2所示：

此时电流表示数为2.5A，即干路电流I=2.5A，

由欧姆定律可得，通过R2的电流：

I2=U/R2＝12V/12Ω=1A；

根据并联电路电流的规律，通过变阻器的电流：

I滑=I-I2=2.5A-1A=1.5A，

通电10min电流通过滑动变阻器做的功：

W滑=UI滑t=12V×1.5A×10×60s=10800J；

（3）要使电路总电功率最小，根据P=UI=U2/R可知，则电路中的总电阻应最大；根据并联电路的总电阻小于其中任一电阻，串联的总电阻大于其中任一电阻，因为变阻器的最大电阻为18Ω且R1＞R2，所以，将R1与灯串联，即S闭合，S1、S2都断开且将变阻器的最大电阻连入电路中时，电路中的总电阻最大；

则R大=R1+RL=18Ω+12Ω=30Ω，故电路的最小电功率：

P最小=U2/R大=（12V）2/30Ω=4.8W。

9.如图是某电器设备内的一部分电路，电源电压恒为12V，R1为定值电阻，R2为标有“100Ω0.5A”字样的滑动变阻器．R3为标有“3V0.9W”字样的定值电阻．当开关同时闭合时，电流表的示数为0.3A，求R1的阻值及这种情况下整个电路可能消耗的最小功率．

【解析】

两个开关同时闭合时，电阻R3为被短路，电路中只剩下．，R1和R2，而且二者是并联关系。

此时电路等效图如下。

并联支路电压相等而且都等于电源电压，所以

对支路，根据欧姆定律

支路消耗的电功率

对支路，电压不变，而电阻可以在0—100之间变化，

电功率，当电阻最大时，电功率最小，此时

最小功率为，所以整个电路可能消耗的最小功率是

10.了一种小鸡孵化器的电路模型，如图所示，在一般情况下，只需灯光照明，温度较低时，则需要加热．电源电压为72V，R1为定值电阻，R2为发热电阻丝改成的滑动变阻器，其上标有“200Ω3A”的字样，电流表A1的量程为0～0.6A，电流表A2的量程为0～3A，灯泡上标有“12V3W”的字样．

（1）灯泡正常工作时的电流是多大？

（2）闭合S，断开S1、S