一、初中物理电功率的综合计算问题
1.将标有“6V 3W ”和“6V 2W ”的甲、乙两只小灯泡串联起来(灯丝电阻不随温度变化) ,接在电压为6V 的电源两端,接通电路后,以下说法正确的是 A .通过甲灯泡电流大,所以甲灯比乙灯亮 B .两只小灯泡都能正常发光 C .甲、乙两灯的两端电压之比为3: 2
D .乙灯的实际功率为0.72W ,电路的总功率为1.2W
【来源】山东省枣庄市第七中学2019-2020学年九年级(上)期末考试物理试题 【答案】C 【解析】 【详解】
A .将甲、乙串联在电压为6V 的电源两端,通过的电流相等,故A 项错误;
B .跟据P=UI 可知甲、乙正常工作的电流:
3W 0.5A 6V
P I U =
==甲
甲甲, 2W 1A 6V 3
P I U =
==乙
乙乙, 将两灯串联,只能提供一个电流,两个灯泡不可能都正常发光,故B 项错;
C .根据2
U P R
=可得甲、乙的电阻:
()2
26V ==12Ω3W U R P =甲甲甲
,
()2
26V ==18Ω2W U R P =乙乙乙
, 串联电流相等,根据U=IR 可得它们两端电压之比为:
::12Ω:18Ω2:3U U IR IR ''===甲乙甲乙,
故C 项错误;
D .串联电路总电阻等于分电阻之和,则将它们串联以后的总电阻为:
R 总=R 甲+R 乙=12Ω+18Ω=30Ω,
则电路电流为:
6V
=0.2A 30Ω
U I R =
=总 根据P=I 2R 可得它们各自消耗的实际功率:
()2
20.2A 12Ω=0.48W P I R ==?甲甲实
,
()2
20.2A 18Ω=0.72W P I R ==?乙乙实
, 则电路的总功率为:
=+=0.48W+0.72W=1.2W P P P 总甲实乙实
, 故D 项正确;
2.如图是一个电加热器的工作原理图,其中1R 和2R 是阻值不变的发热电阻;已知加热器的额定电压为220V ,额定加热功率990W ,额定保温功率为110W 。当电加热器正常工作时,下列说法正确的是( )
A .加热器的功率为110W 时,开关S 、1S 都闭合
B .开关S 闭合,1S 由断开到闭合,电路中电流变大,2R 的功率变大
C .电阻1R 与2R 的阻值之比为1∶8
D .若用电高峰期实际电压为200V ,加热器保温状态下的实际功率约为90.9W 【来源】2020年四川省成都市锦江区中考二诊物理试题 【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】
A .只闭合开关S ,两电阻串联,电阻较大,根据2
U P R
=知,在电压一定时,电功率较
小,加热器处于保温状态,则此时加热器的功率为110W ,故A 错误;
B .开关S 闭合,S 1断开时,两电阻串联,S 1闭合时,电阻R 1被短路,只有电阻R 2工作,电阻减小,根据U I R
=知,电路的电流增大,R 2的电阻不变,根据2
2P I R =知R 2的功率变大,故B 正确; C .因为2
2U P R =加热、212
U P R R =+保温,且P 加热=990W 、P 保温=110W ,所以 22
212
::990W :110W U U P P R R R ==+加热保温
即
1229
1
R R R +=
所以
1281
R R
= 故C 错误;
D .只闭合开关S ,加热器处于保温状态,两电阻串联,保温功率为110W ,则
2212(220V)=440Ω110W
U P R R +=
=额
保温
当实际电压为200V 时,实际功率约为
2
122(200V)=90.9W 440Ω
U R R P =≈+额
实
故 D 正确; 故选BD 。
3.如图所示,电源电压保持不变,L 1上标有“1.2V ?W ”,L 2上标有“9V ?W ”。闭合开关S 1后,当开关S 接“1”,滑片P 在最左端时,电压表示数为5.4V , L 1此时的实际功率是额定功率
1
4
;当开关S 接2时,P 在中点,电压表示数为2V 。若将L 1和L 2串联后接在该电源上时,电路中电流为0.2A ,下面说法中正确的是(设灯丝电阻不随温度改变) ( )
A .L 1的额定功率为2W
B .L 2的额定功率为3W
C .电源电压为6V
D .滑动变阻器的最大阻值为30Ω
【来源】2020年四川省成都市成华区中考二诊物理试题
【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】
设滑动变阻器的最大阻值为R ,当开关S 接“1”,滑片P 在最左端时,滑动变阻器与灯泡
L 1串联,由于L 1此时的实际功率是额定功率的1
4,根据功率的计算公式2
11
U P R =说明此时
灯泡L 1两端的电压是额定电压的
1
2
,所以此时灯泡L 1两端的电压 11
1.2V 0.6V 2
U =?
=
因此电源电压
U =5.4V+0.6V=6V
当开关S 接“1”,滑片P 在最左端时,电压表示数为5.4V ,则有
1
6V
5.4V R R R ?=+…①
当开关S 接2时,P 在中点,电压表示数为2V ,则有
26V 2V 22
R
R R ?=+…② 若将L 1和L 2串联后接在该电源上时,电路中电流为0.2A ,则有
126V
30Ω0.2A
R R +=
=…③ 由①式得9R 1=R ,由②式得R 2=R ,将它们代入③式得R =27Ω,因此
1211
27Ω3Ω2799
R R R R =
=?===Ω, L 1的额定功率
()2
2111 1.2V 0.48W 3Ω
U P R =
== L 2的额定功率
()2
2
22
29V 3W 27Ω
U P R ===
综合以上结果如下:电源电压6V ,滑动变阻器的最大阻值27Ω,L 1的额定功率0.48W ,L 2的额定功率3W ,故AD 错误,BC 正确。 故选BC 。
4.如图所示,电源电压恒定不变,闭合开关S ,将滑动变阻器的滑片P 从中点向b 端移动一段距离,电压表V 1、V 2示数的变化量分别为1U ?、2U ?,电流表示数的变化量为I ?,阻值相同的定值电阻R 1、R 2消耗电功率的变化量分别为1P ?、2P ?,则下列判断正确的是()
A .12U U ?>?
B .12U U ?=?
C .
12
12U U R R I I
??+=+?? D .2
1212P P I R R ?+??+=()
【来源】2020年天津市和平区中考一模物理试题 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】
由电路图可知,R 1与R 0、R 2串联,电压表V 1测R 0与R 2两端的电压之和,电压表V 2测R 2两端的电压,电流表测电路中的电流。
AB .将滑动变阻器的滑片P 从中点向b 端移动一段距离,设移动前后电路中的电流分别为I 1、I 2,由U
I R
=
得,可得,电压表V 2示数的变化量 22212221222U U U I R I R I I R IR '===??=﹣﹣(﹣)
则
22||||U IR ?=?
因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以电压表V 1示数的变化量
11111212111U U U U I R U I R I I R IR ?'=
-?=-==﹣(﹣)(﹣)(﹣) 则
11||||U IR ?=?
因R 1、R 2的阻值相同,所以
12||||U U ?=?
故B 正确、A 错误;
C .由11|
|R I U ?=?、2
2||R I
U ?=?得 1212||||U U R R I I
??+=+?? 故C 正确;
D .定值电阻R 1、R 2消耗电功率的变化量分别为1P ?、2P ?,则
221212121212121212P P I I R R I I I I R R I I I R R ?+??+=?+?+=?=?++(﹣)()(﹣)
()()()() 故D 错误。 故选BC 。
5.如图,把E 、F 两点接入电压为U 的电源两端,当开关S 1和S 2都闭合时,电路消耗的总电功率为P 1;当开关S 1和S 2都断开时,电路消耗的总电功率为P 2。若把 A 、E 两点接入电压为U 的电源两端且只闭合开关S 2时,电路消耗的总电功率为 P 3。已知P 2:P 3= 9∶5,则 ( )
A .R 1:R 2=5∶4
B .R 1:R 2= 4∶5
C .P 1:P 2= 9∶4
D .P 1:P 2=9∶5
【来源】2020年天津市滨海新区中考一模物理试题(初中毕业生模拟学业考试)
【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】
由题意知,把E 、F 两点接入电压为U 的电源两端,当开关S 1和S 2都闭合时,电路消耗的总电功率为
2
11212
U P R R R R =+
当开关S 1和S 2都断开时,电路消耗的总电功率为
2
22
U P R =
把 A 、E 两点接入电压为U 的电源两端且只闭合开关 S 2时,电路消耗的总电功率为
2
312
U P R R =+
由以上三式联立求得
124
5R R =∶∶,1294P P =∶∶ 故AD 不符合题意,BC 符合题意。 故选BC 。
6.如图甲所示,闭合开关S ,调节滑动变阻器的滑片,从最右端滑至最左端时,小灯泡恰好正常发光。电流表示数与两电压表示数的关系图像如图乙。下列说法中正确的是( )
A .电源电压为9V
B .滑动变阻器的最大阻值为14Ω
C .小灯泡的额定功率为6W
D .电路总功率的变化范围是6W~12W
【来源】2019年辽宁省阜新市中考模拟物理试题
【答案】BCD 【解析】 【分析】
由电路图可知,灯泡L 与定值电阻R 0、滑动变阻器R 串联,电压表V 1测L 与R 0两端的电压之和,电压表V 2测R 0两端的电压,电流表测电路中的电流;当滑片位于最左端时,接入电路中的电阻为零,此时电路中的电路中的电流最大,电路的总功率最大,两电压表的示数最大且电压表V 1测电源两端的电压,根据图像读出电表的示数,根据串联电路的电压特点求出灯泡两端的电压,利用P UI =求出灯泡的电功率即为额定功率,利用P UI =求出电路的最大总功率;当滑片位于最右端时,接入电路中的电阻最大,此时电路中的电流最小,电路的总功率最小,根据图像读出V 1的示数和电路中的电流,根据串联电路的电压特点求出R 两端电压,利用欧姆定律求出变阻器的最大阻值,利用P UI =求出电路的最小总功率,然后得出电路总功率的变化范围。 【详解】
由电路图可知,灯泡L 与定值电阻R 0、滑动变阻器R 串联,电压表V 1测L 与R 0两端的电压之和,电压表V 2测R 0两端的电压,电流表测电路中的电流;
AC .当滑片位于最左端时,接入电路中的电阻为零,此时电路中的电路中的电流最大,电路的总功率最大,两电压表的示数最大且电压表V 1测电源两端的电压;由图乙可知,电路中的最大电流max 1.0A I =,电压表V 2的示数06V U =,电压表V 1的示数为12V ,即电源的电压U =12V ;因串联电路中总电压等于各分电压之和,则此时灯泡两端的电压
L 012V 6V 6V U U U =-=-=
因此时小灯泡恰好正常发光,则灯泡的额定功率
L L max 6V 1.0A 6W P U I ==?=
电路的最大总功率
max max 12V 1.0A 12W P UI ==?=
故A 错误、C 正确;
BD .当滑片位于最右端时,接入电路中的电阻最大,此时电路中的电流最小,电路的总功率最小,由图像可知,电路中的最小电流min 0.5A I =,电压表V 1的示数U 1=5V ,此时滑动变阻器两端的电压
R 112V 5V 7V U U U =-=-=
由U
I R
=
可得,滑动变阻器的最大阻值 R min 7V 14Ω0.5A
U R I ===
电路的最小总功率
min min 12V 0.5A 6W P UI ==?=
则电路总功率的变化范围是6W~12W,故BD正确。
故选BCD。
7.如图所示,电源电压保持不变,R2=50Ω,闭合S1,断开S2,R1的电功率P1=0.1W,电压表示数为U1.开关都闭合时,电压表示数为6U1.用电阻R3替换R1、R2中的某一个,闭合开关S1,断开S2,电压表示数为U2,电路的总功率为P2,U2与U1相比,变化了0.5V.则下列结论正确的是()
A.R3可能是110ΩB.R3可能是5Ω
C.P2可能是0.54W D.P2可能是0.65W
【来源】四川省成都市2018年中考物理试题
【答案】AC
【解析】
【分析】
【详解】
由电路图知道,开关都闭合时,电路中只有R1,电压表测电源两端的电压;由电压表的示数知道,电源的电压U=6U1;当闭合S1,断开S2时,R1与R2串联,电压表测R1两端的电压;由于串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,R2两端的电压是:U R2 =U-U1 =6U1 -U1 =5U1,由于串联电路中各处的电流相等,所以,此时电路中的电流是:I=U1/R1=U R2/R2,即U1/R1=5U1/50Ω,故R1=10Ω;又因为R1的电功率是P1=0.1W,所以,由P=I2 R知道,此
时电路中的电流是:I=,根据串联电路的特点知道,电源的电压
是:U=I(R1 +R2)=0.1A×(10Ω+50Ω)=6V,所以U1 =U/6=6V/6=1V,
当用电阻R3替换R1后,闭合开关S1断开S2时,R2与R3串联,电压表测R3两端的电压;(1)若U2与U1相比增加了0.5V,则电压表的示数U2 =1.5V,R2两端的电压U R2′=U-U2
=6V-1.5V=4.5V,此时电路中的电流是:I1 =U R2′/R2=4.5V/50Ω=0.09A,则R3的阻值是:R3
=U2/I1=1.5V0.09A≈16.7Ω,电路的总功率是:P2 =UI1 =6V×0.09A=0.54W;
(2)若U2与U1相比减小了0.5V,则电压表的示数是U2 =0.5V,R2两端的电压U R2″=U-U2 =6V-0.5V=5.5V,此时电路中的电流是:I2 =U R2′/R2=5.5V/50Ω=0.11A,则R3的阻值是:R3
=U2/I2=0.5V/0.11A≈4.5Ω,电路的总功率是:P2 =UI2 =6V×0.11A=0.66W,故C正确,D错误;当用电阻R3替换R2后,闭合开关S1断开S2时,R1与R3串联,电压表测R1两端的电压,(1)若U2与U1相比增加了0.5V,则电压表的示数是:U2 =1.5V,R3两端的电压
是:U3=U-U2 =6V-1.5V=4.5V,此时电路中的电流是:I3 =U2/R1=1.5V/10Ω=0.15A,则R3的阻值是:R3 =U3/I3=4.5V/0.15A=30Ω,电路的总功率是:P2 =UI3 =6V×0.15A=0.9W;
(2)若U2与U1相比减小了0.5V,则电压表的示数是:U2 =0.5V,R3两端的电压是:U3=U-
U 2 =6V-0.5V=5.5V ,此时电路中的电流是:I 4 =U 2/R 1=0.5V/10Ω=0.05A ,则R 3 的阻值是:R 3 =U 3/I 4=5.5V/0.05A=110Ω,电路的总功率是:P 2 =UI 4 =6V×0.05A=0.3W ,故AB 错误,综上所述,只有AC 正确,故选AC . 【点睛】
本题考查的是串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用,正确的讨论电阻R 3替换R 1、R 2 中的一个电阻后电压表可能的示数是解题关键,需要仔细分析找出各种情况中的联系,然后列式求解,属于难题.
8.如图所示,电源电压恒为6V ,小灯泡L 标有“4V 1.6W ”字样(阻值保持不变),R 1=20Ω。滑动变阻器R 2标有“30Ω 1A ”。电流表的量程为0~0.6A ,电压表的量程为0~3V 。下列说法正确的是( )
A .闭合S 2,断开S 1、S 3时,通过电阻R 1电流为0.2A
B .断开S 2,闭合S 1、S 3时,滑动变阻器R 2连入阻值范围5Ω~10Ω
C .闭合开关S 3,断开S 1、S 2时,电灯L 消耗的功率范围为0.225W~0.9W
D .闭合所有开关,滑动变阻器R 2消耗的最大功率和最小功率之比为3:1 【来源】2018年山东省威海市文登区中考一模物理试题 【答案】ACD 【解析】 【分析】 【详解】
A .从图中可以看到,闭合S 2,断开S 1、S 3时,灯泡和电阻R 1串联接在电路中,灯泡的电阻大小是
()2
2
L
L L 4V 10Ω1.6W
U R P ===
根据欧姆定律可知,通过电阻R 1电流大小是
1L 16V
0.2A 10Ω20Ω
U I I R R ==
==++
即通过电阻R 1电流是0.2A ,A 正确;
B .断开S 2,闭合S 1、S 3时,只有滑动变阻器R 2接入电路,电流表的量程为0~0.6A ,当电路的电流最大是0.6A ,滑动变阻器接入电路的阻值大小是
2max 6V
10Ω0.6A
U R I =
== 这个阻值大小是滑动变阻器接入电路的最小阻值,所以滑动变阻器R 2连入阻值范围是
10Ω~30Ω,B 错误;
C .闭合开关S 3,断开S 1、S 2时,灯泡和变阻器R 2串联接在电路中,根据2P I R =可知,当电路中的电流最小时,灯泡的电功率最小,这时电路中的总电阻最大,电路中的电流大小是
min 6V
0.15A 10Ω30Ω
I =
=+
这个电流值大小没有超过电流表的量程,也没有超过滑动变阻器的最大电流限度 电压表的示数是
L 0.15A 10Ω 1.5V U =?=
这个电压值没有超过电压表的量程,这时灯泡的最小电功率是
()2
2
Lmin min L 0.15A 10Ω0.225W P I R ==?=
当电路中的电流最大时,灯泡的电功率最大,这时电路中的总电阻最小,假如电流大小是0.6A ,那么电压表的示数是
L 0.6A 10Ω6V U =?=
这个电压的数值大过了电压表的量程,所以电流不能是0.6A ,假如电压表的示数达到最大3V ,这时电流最大,大小是
max 3V
0.3A 10Ω
I =
= 这个电流值大小符合电路的安全要求,所以灯泡的最大电功率是
()2
2
Lmax max L 0.3A 10Ω0.9W P I R ==?=
综上所述,电灯L 消耗的功率范围为0.225W~0.9W ,C 正确;
D .闭合所有开关,灯泡被短路,电阻R 1、R 2并联接在电路中,根据2
U P R
=可知,当R 2
的电阻最小时,其电功率最大,流过它的电流最大,是0.6A ,其阻值大小是
2min 6V
10Ω0.6A
R =
= 电功率大小是
()2
2
2max
2min 6V 3.6W 10Ω
U P R === 当R 2的电阻最大时,其电功率最小,流过它的电流最小,假如R 2的电阻是30Ω,其电流大小是
2min 2max 6V
0.2A 30Ω
U I R =
== 这个电流大小符合电路的安全要求,那么其电功率大小是
()2
2
2min
2max 6V 1.2W 30Ω
U P R ===
那么滑动变阻器R 2消耗的最大功率和最小功率之比是
2max 2min : 3.6W :1.2W 3:1P P ==
D 正确。 故选ACD 。
9.如图的电路中,电源电压为18V 且保持不变,小灯泡L 标有“6V 3W”字样,定值电阻R 2的阻值为90Ω,电流表的量程为0-0.6A ,电压表的量程为0~15V 。当只闭合开关S ,滑动变阻器R 1的滑片P 置于中点时,灯泡L 正常发光(不考虑灯丝电阻的变化)。则下列说法正确的是( )
①动变阻器R 1的最大阻值为50Ω
②只闭合开关S 、S 1,在各元件安全的情况下,小灯泡L 消耗的电功率的取值范围是1.08W~3W
③只闭合开关S 、S 2、S 3,在各元件安全的情况下,整个电路消耗的最大电功率是10.8W ④只闭合开关S 、S 1,在各元件安全的情况下,整个电路消耗的电功率的取值范围是4.5W-9W A .①② B .②③
C .③④
D .②④
【来源】重庆市第一中学2019-2020学年九年级12月月考物理试题(第二次定时作业)
【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
①根据题意知道,当只闭合开关S ,滑动变阻器R 1的滑片P 置于中点时,灯泡L 正常发光,此时由图知道,滑动变阻器与灯泡串联,由于小灯泡L 标有“6V 3W”字样,所以,此时电路的电流是:
3W 0.5A 6V
L L L P I I U ==
== 灯泡的电阻是:
()2
26V =123W
L L U R P ==Ω灯, 又因为电源电压为18V ,所以,滑动变阻器两端的电压是:
=18V 3V 15V L U U U -=-=滑,
由欧姆定律知道,滑动变阻器接入电路的电阻是:
115V ==3020.5A
R R =Ω滑, 滑动变阻器的最大阻值是60Ω,故①错误;
②只闭合开关S 、S 1,在各元件安全的情况下,滑动变阻器与灯泡串联,电压表测量滑动变阻器两端的电压,根据题意知道,滑动变阻器R 1的滑片P 置于中点时,灯泡L 正常发光,此时灯泡功率最大,当滑动变阻器R 1的滑片P 置于最左端时,灯泡两端的电压最小,功率最小,此时灯泡两端的电压是:
18V
=
=123V 6012L L U U R R R ?Ω=+Ω+Ω
灯滑
故此时灯泡的功率是:
()()22
3V ==
0.7512L
U P W R '=Ω
灯
小
即小灯泡L 消耗的电功率的取值范围是0.75W~3W ,故②错误;
③只闭合开关S 、S 2、S 3,则R 1与R 2并联,灯泡被短路,电流表测量干路电流,移动滑动变阻器R 1的滑片P 使电流表示数为0.6A 时,电路消耗的电功率最大,由于电源电压为18V 且保持不变,所以,电路消耗的电功率是:
18V 0.6A=10.8W P UI ==?
故③正确;
④只闭合开关S 、S 1,在各元件安全的情况下,滑动变阻器与灯泡串联,当灯泡L 正常发光时,电路电流最大,此时电路消耗的电功率最大,
18V 0.5A=9W P UI ==?最大最大;
当滑动变阻器全部接入电路时,电路电阻最大,由欧姆定律知道,电流最小,此时电路消耗的电功率最小,
==6012=72R R R +Ω+ΩΩ滑最大灯,
由2
U P R
=知道,电路消耗的最小电功率是:
()2
218V ==4.5W 72U P R =Ω
最小
最大 即整个电路消耗的电功率的取值范围是4.5W-9W ,故④正确; 综上所述,只有C 符合题意。
10.如图所示,将灯L 1、L 2按图甲、乙两种方式接在电压均为U 的两个电路中,在图甲中灯L 1的功率为4W ,在图乙中灯L 1的功率为9W 。设灯丝电阻不变。下列说法中正确的是
A .甲、乙两图电路消耗的总功率之比是3:2
B .甲、乙两图中灯L 1两端的电压之比是2:3
C .L 1、L 2两灯灯丝电阻之比是2:1
D .乙图中灯L 1、L 2的功率之比是2:1
【来源】河南省焦作市2018-2019学年九年级(上)期末检测物理试题 【答案】BC 【解析】 【详解】
B .由图甲知道,两灯串联,根据题意,由2
U P R
=知道,
2111
4U P W R =
=, 由图乙知道,两灯并联,所以U =U 1′=U 2′,由2
U P R
=知道,
211
9U P W R '==, 所以,
2
1211221
1
1
4949P P U R U W U U W R ====',
解得甲、乙两图中灯L 1两端的电压之比是:
11123
U U U U ==' , 故B 正确;
C .由于U 1 =2
3U ,根据串联电路的电压特点知道,U 2 =13
U ,由串联电路的分压原理知
道,L 1、L 2两灯灯丝电阻之比是:
11222
2311
3
U
R U R U U === , 故C 正确;
D .乙图中灯L 1、L 2并联,两端电压相等,由2
U P R
=知道,灯L 1、L 2的功率之比是:
21
212212
12U R R U R P P R '==='
, 故D 错误;
A .甲电路中电流是:
12222
=
23U U U
I R R R R R ==++串
乙电路中电流是:
12222
3=
22U U U U U I R R R R R +=+=并, 由P=UI 知道,甲、乙两图电路消耗的总功率之比是:
22
32=392U
U P R U P U R ?
=?甲
乙,
故A 错误。
11.如图所示电路中,电源两端电压为U ,且保持不变。R 1、R 2 和R 3 为三个定值电阻,已知R 1=5Ω。当只闭合开关S 2 时,电流表的示数为0.3A ,电路消耗的总功率为P ;当三个开关都闭合时,电流表的示数变化了1.95A ,电路消耗的总功率为'P 。当只断开开关S 1 时,电流表的示数为0.45A ,电路消耗的总功率为''P 。下列判断正确的是( )
A .U =6V ,R 2=20Ω
B .U =9V ,R 3=30Ω
C .R 2=20Ω,P ∶'P =2∶15
D .R 3=10Ω,P ∶''P =3∶2
【来源】湖北武汉洪山区2019-2020学年九年级4月月考物理试题(质量监测) 【答案】C
【解析】 【分析】 【详解】
当只闭合开关S 2时,等效电路图如图1所示; 当三个开关都闭合时,等效电路图如图2所示; 当只断开开关S 1时,等效电路图如图3所示;
由图1可得
23
0.3A U
I R R =
=+…①
0.3P UI U ==…②
由图2和题意可得
122
1.95A+0.3A=
2.25A 5ΩU U U U I R R R '=
+=+=…③ 2.25P UI U '='=…④
由图3可得
2
0.45A U
I R "=
=…⑤ 0.45P UI U "="=…⑥
由②④⑥式可得
:0.3:2.252:15P P U U '== :0.3:0.452:3P P U U "==
由①③⑤式可得:U =9V ,R 2=20Ω,R 3=10Ω。故A 、B 、D 不符合题意,C 符合题意。 故选C 。
12.图甲为一个超声波加湿器,图乙为其内部湿度监测装置的简化电路图.已知电源电压为12V ,定值电阻R 0的阻值为30Ω,电流表的量程为0~200mA ,电压表的量程为0~9V .湿敏电阻R 的阻值随湿度RH 变化的关系图像如图丙所示,其阻值最大为120Ω(图中未画出).则在电路安全工作的前提下,计算可得出
A .R 的电流最小值为80mA
B .R 的电功率最大值为0.9W
C .R 0的电功率最小值为0.3W
D .装置能监测湿度最大值为90%
【来源】2017年初中毕业升学考试(重庆B 卷)物理(带解析) 【答案】C 【解析】 【分析】
【详解】
A.因为R 0与R 串联,当R 有最大阻值时电路的电流最小,且最小电流值是I min =0U
R R
+
=
12V
30W+120W
=0.08A=80mA ,但R 两端的电压U 1=9.6V ,超出电压表的量程,故当电压表
的示数是9V 时,R 的电流最小,此时I=
12930V
-Ω
=0.1A=100mA ,故A 错误; B. 由欧姆定律可得,电路中的电流I=0U
R R +,则湿敏电阻R 的电功率:
P R =I 2
R=(0U
R R
+)2R=
,
所以,当R=R 0=30Ω时,R 的电功率P R 最大,则
P R 最大=204U R =()2
12V 430?Ω =1.2W ,
故B 错误;
C.电路有最小电流时,R 0的功率最小为P 0=I 2R 0=(0.1A )2×30Ω=0.3W ,故C 正确;
D.由丙图知道,R=100Ω时,能监测湿度为90%,由题意知道当R 有最大值时能监测湿度最大值大于90%,故D 错误. 故选C .
13.甲、乙两个灯泡分别标有“6V 3W ”和“3V 3W ”,若灯丝的电阻不变,将它们连接到电路中保证两灯都安全,下列说法正确的是( )
A .甲乙串联后接入电路,若其中一个正常工作,甲和乙消耗的总功率是6W
B .甲乙并联后接入电路,若其中一个正常工作,甲和乙消耗的总功率是6W
C .甲乙串联后接入电路,若其中一个正常工作,乙消耗的电功率是0.75W
D .甲乙并联后接入电路,若其中一个正常工作,甲消耗的电功率是3W 【来源】2019年黑龙江省哈尔滨市南岗区中考一模理综物理试题 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
AC .由“6V 3W ”知甲灯泡的额定电流
3W =0.5A 6V P I U =
=甲
甲甲 电阻
6V
=12Ω0.5A
U R I =
=甲甲甲 由“3V 3W ”知乙灯泡的额定电流
3W =1A 0.5A 3V
P I U =
=乙
乙乙> 电阻
3V
=3Ω1A
U R I =
=乙乙乙 两灯泡串联在电路中,若只有一个灯正常发光,根据串联电路电流的规律,则电路电流应为I =0.5A ,甲灯正常发光,由电阻的串联和欧姆定律,电源电压
U=I 甲(R 甲+R 乙)=0.5A×(12Ω+3Ω)=7.5V
乙消耗的功率
P 乙=I 2R 乙=(0.5A)2×3Ω=0.75W
甲和乙消耗的总功率
P 总1=UI =7.5V×0.5A=3.75W
故A 错误,C 正确;
BD .甲乙并联后接入电路,若其中一个正常工作,根据并联电路电压的规律,乙正常工作,甲消耗的功率是
()2
2
3V =0.75W 12Ω
U P R ==乙
甲实
甲 两灯泡并联时,流过甲的电流
'3V
=0.25A 12Ω
U I R =
=乙甲甲 流过乙的电流
'1A I =乙
根据并联电路电流的规律,则干路电流
'''
0.25A +1A =1.25A I I I =+=甲乙
甲乙并联后接入电路,甲和乙消耗的总功率
P 总2=U 乙I ′=3V×1.25A=3.75W
故BD 错误。 故选C 。
14.如图甲所示电路,电源电压不变,R 1 是定值电阻,R 2 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 .定值电阻 R 1 的阻值为 10Ω
B .电源电压为 9V
C .定值电阻 R 1 消耗的电功率变化了 4.05W
D .滑动变阻器消耗的最大功率为 1.8W 【来源】2020年重庆市育才中学中考模拟物理试题 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
由电路图可知,定值电阻R 1与滑动变阻器R 2串联,电压表测R 2两端的电压,电流表测电路中的电流。
AB .当R 2接入电路中的电阻为零时,电路中的电流最大,此时电路为R 1的简单电路,由图象可知,电路中的最大电流I 最大=1.2A ,由I =
U
R
可得,电源的电压 U =I 最大R 1=1.2A ×R 1 -------①
当R 2接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小,电压表的示数最大,由图象可知,电路中的最小电流I 最小=0.3A ,电压表的最大示数U 2=4.5V ,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 =I 最小R 1+U 2=0.3A ×R 1+4.5V-------②
因电源的电压不变,所以
1.2A ×R 1=0.3A ×R 1+4.5V
解得:R 1=5Ω,则电源电压
U =I 大R 1=1.2A ×5Ω=6V
故AB 错误;
C .由P =I 2R 可得定值电阻电功率的最小值
P 1最小=I 最小2R 1=(0.3A )2×5Ω=0.45W
定值电阻电功率的最大值
P 1最大=I 最大2R 1=(1.2A )2×5Ω=7.2W
所以定值电阻电功率的变化量
ΔP 1=P 1最大-P 1最小=7.2W-0.45W=6.75W
故C 错误;
D .由图乙可知,滑动变阻器消耗的功率为
P 2=I 2
R =(12U R R +)
2?R 2=()
2
225ΩU R ?+R 2=()22225ΩU R R +=()2
222
5Ω20ΩU R R -+ 当R 2=5Ω时,P 2有最大值
P 2max =220ΩU =()2
6V 20Ω
=1.8W
故D 正确。 故选D 。
15.如图所示的电路中,电源电压12V 且保持不变,灯丝电阻不随温度变化,灯泡L 的额定功率为7.2W 。当开关S 1、S 2都闭合时,通过灯泡的电流为I 1,灯泡正常发光;当开关S 1闭合S 2断开时,通过灯泡的电流为I 2,灯泡的功率是3.2W ,则下列计算结果不正确的是( )
A .灯泡电阻是20Ω
B .电阻R 的阻值是10Ω
C .当开关S 1闭合S 2断开时,电阻R 的的功率是1.6W
D .I 1:I 2=9:4
【来源】2019年四川省成都市树德实验中学(西区)中考二模物理试题 【答案】D 【解析】
【分析】
【详解】
A.当开关S1、S2都闭合时,电路为灯泡的简单电路,灯泡正常工作,电源的电压U=12V,电路中的电流
I1=P
U
额=
7.2W
12V
=0.6A
灯泡的电阻
R L=
1
U
I
=
12V
0.6A
=20Ω
故A正确,不符合题意;
B.当开关S1闭合S2断开时,灯泡和电阻R串联,电路中的电流
I2=
L
P
R
实= 3.2W
20Ω
=0.4A
电路中的总电阻
R总=
2
U
I=
12V
0.4A
=30Ω
R的阻值
R=R总?R L=30Ω?20Ω=10Ω
故B正确,不符合题意;
C.由B知,当开关S1闭合S2断开时,通过电阻R的电流为0.4A,则电阻R的功率
P R=I22R=(0.4A)2 10Ω=1.6W
故C正确,不符合题意;
D.由AB知, I1=0.6A,I2=0.4A,则
I1:I2=0.6A:0.4A=3:2
故D错误,符合题意。
故选D。
16.额定电压均为6V的甲、乙两灯的I﹣U图线如图所示,则下列说法不正确的是()
A.甲、乙两灯的电阻均随电压增大而增大
B.甲、乙两灯的额定功率之比为2∶1
C.甲、乙两灯并联接在电压为2V的电源两端时,电阻之比为2∶3
D.甲、乙两灯串联接在电压为8V的电源两端时,实际功率之比为1∶9