人教版物理九年级全一册同步练习：第十八章　电功率 专题训练 有关极值、取值范围的计算（有答案）.docx

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1、专题训练专题训练(六六)有关极值、取值范围的计算有关极值、取值范围的计算 类型一类型一电功率的电功率的“极值极值”问题问题1.如图所示,电源电压恒为 9 V,电流表的量程为 00.6 A,滑动变阻器的规格为“24 0.8 A”,灯泡标有“3 V1.5 W”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),请你分析:(1)根据滑动变阻器的规格可知,电路中允许通过的最大电流是A;根据电流表的量程可知,电路中允许通过的最大电流是A;根据小灯泡的额定电流可知,电路中允许通过的最大电流是A。综合考虑,电路中允许通过的最大电流是A,所以滑动变阻器接入电路的最小阻值为,小灯泡的最大电功率是W。(2

2、)当滑动变阻器的滑片在最右端时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,是,则电路中的最小电流是A,根据公式 P=UI 可知,电源电压不变,电路中的电流最小,故电路中的总功率最小,此时电路中的最小总功率是W。2.如图所示,电源电压为12 V,定值电阻R1的阻值为12,滑动变阻器R2标有“50 1 A”字样,电流表A1的量程为03 A,A2的量程为00.6 A。通过滑动变阻器R2的最大电流是A,干路允许通过的最大电流是A,滑动变阻器接入电路的最小阻值是,滑动变阻器的最大功率为W。3.如图所示的电路中,电源电压为 4.5 V 且恒定不变,电压表的量程为 03 V,电流表的量程为00.6 A,定值电阻 R1的

3、阻值为 5,滑动变阻器的最大阻值为 50。闭合开关,在电路安全的情况下,请你分析:(1)由电流表的量程可知,电路中的最大电流是A,滑动变阻器接入电路中的最小阻值是,电路中的最大电功率是W。(2)由电压表的量程可知,滑动变阻器两端最大电压为V,电路中的最小电流是A,滑动变阻器接入电路中的最大阻值是,电路中的最小电功率是W。4.如图所示的电路中,灯 L 上标有“3 V1.5 W”字样,滑动变阻器 R 上标有“50 1 A”字样,电压表的量程为 03 V,电流表的量程为 00.6 A,电源电压恒为 4.5 V。闭合开关后,为了保证电路中各元件安全工作,下列说法正确的是(设灯丝的电阻保持不变)()A.

4、电路中的最大电流为 0.6 AB.电路中的最小电流为 0.25 AC.变阻器允许接入电路的最小阻值为 4 D.变阻器允许接入电路的最小阻值为 6 5.如图所示,电源电压保持不变,小灯泡 L1、L2分别标有“6 V3 W”和“6 V6 W”的字样,滑动变阻器 R 的阻值变化范围为 012,当 S1、S2和 S3都闭合,滑动变阻器的滑片滑到 a 端时,两灯都正常发光。不考虑温度对灯泡电阻的影响,则()A.电源电压为 12 VB.两灯都正常发光时电流表的示数为 3AC.整个电路的最小电功率为 2.25 WD.整个电路的最大电功率为 9 W6.如图所示,电源电压为 6 V 保持不变,电阻 R1的阻值为

5、 5,滑动变阻器上标有“10 1 A”的字样。在元件安全的情况下,移动滑动变阻器滑片 P 的过程中,则()A.R1的最大电功率为 6 WB.R1两端的最大电压是 6 VC.R2的最大电功率是 1.8 WD.电路中的最大电流是 1.2 A7.如图所示,电源电压恒为 6 V,定值电阻 R 的阻值为 6,灯泡 L 标有“6 V3 W”字样,灯丝电阻不变,问:(1)灯泡 L 正常发光时的电阻是多少?(2)开关 S1、S2、S3分别在什么状态时,整个电路中消耗的总功率最小?最小功率是多少?(3)开关 S1、S2、S3分别在什么状态时,整个电路中消耗的总功率最大?最大功率是多少?8.如图甲所示,移动滑动变

6、阻器滑片时,滑动变阻器消耗的功率 P 与其接入电路的电阻 R2的关系图象如图乙所示,当滑动变阻器的电功率达到最大值时,电流表的示数为 0.15A,求:(1)当电压表的示数为 2 V,电流表的示数为 0.2A 时,滑动变阻器接入电路的阻值。(2)R1的阻值和电源电压 U。(3)滑动变阻器的电功率的最大值。类型二类型二电功率的电功率的“取值范围取值范围”问题问题9.如图所示的电路中,电源电压为 6 V 保持不变,定值电阻 R1的阻值为 10,滑动变阻器 R2的最大阻值为 50。当开关 S 闭合,滑动变阻器的滑片 P 在 b 端时,电压表的示数是V,电流表的示数是A,定值电阻 R1的功率是W;滑动变

7、阻器的滑片 P 在 a端时,电压表的示数是V,电流表的示数是A,定值电阻 R1的功率是W;所以滑动变阻器的滑片 P 由 b 端移到 a 端的过程中,电流表的示数变化范围为,电压表的示数变化范围为,定值电阻 R1的功率变化范围是。10.如图所示的电路中,电源电压恒为 4.5 V,电压表的量程为 03 V,电流表的量程为 00.6A,滑动变阻器的规格为“20 1.5 A”,小灯泡上标有“2.5 V1.25 W”字样(小灯泡的电阻随温度变化忽略不计)。闭合开关,则下列说法错误的是()A.电流表示数的变化范围是 0.180.6AB.电路消耗的最大电功率是 2.25 WC.电压表的示数变化范围是 23

8、VD.滑动变阻器允许连入电路的阻值范围是 410 11.如图所示,电源电压为 8 V,电阻 R1=10,电流表的量程是 03 A,电压表的量程是 015 V,滑动变阻器 R2允许通过的最大电流为 2 A,其最大阻值为 30。在不损坏电路元件的情况下,求:(1)通过电阻 R1的电流。(2)滑动变阻器接入电路的最小阻值。(3)滑动变阻器功率的变化范围。答案答案1.(1)0.80.60.50.5121.5(2)240.32.72.0.61.6207.2解析 由图可知 R1与 R2并联,电流表 A1测量干路电流,则干路最大电流不能超过 3 A(电流表 A1的量程为 03 A);滑动变阻器允许通过的最大

9、电流是 1 A;电流表A2测量 R2中的电流,则通过 R2的最大电流不能超过 0.6 A(A2的量程为 00.6 A)。通过 R1的电流:I1=?1=12V12=1 A,由并联电路干路电流等于各支路电流之和得:I=I1+I2=1 A+0.6 A=1.6AR2,所以当 S1、S3闭合且滑片位于 b 端时,R1与 R(接入电路阻值最大)串联,电路中的总电阻最大,电路的总功率最小,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,电路的最小总功率:P小=?2?1+?=(6V)212+12=1.5 W,故 C 错误;当 S1、S2、S3都闭合且滑片位于 a 端时,两灯泡并联,电路中的总电阻最小,电路的总功率最

10、大,因此时两灯泡均正常发光,所以,整个电路的最大功率:P大=P1+P2=3 W+6 W=9 W,故 D 正确。6.C解析 由电路图可知,R1与 R2串联。当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时,电路中的电流:I=?1=6V5=1.2 A,因串联电路中各处的电流相等,且滑动变阻器允许通过的最大电流为1A,所以,电路中的最大电流I大=1 A,R1两端的最大电压:U1=I大R1=1 A5=5 V,此时R1的电功率最大,则 P1大=?大2R1=(1 A)25=5 W;因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,由 I=?可得,R2两端的电压:U2=U-IR1=6 V-I5,R2的电功率:P2=U2I=(6

11、V-I5)I=5(-I21+1.2VI)=5(-I21+1.2 VI-0.36 W+0.36 W)=1.8 W-(I-0.6 A)25,当 I=0.6 A 时,R2的电功率最大,则 P2大=1.8 W。7.(1)由 P=?2?可知,灯泡正常发光时的电阻:RL=?L2?L=(6V)23W=12。(2)当 S2闭合,S1、S3断开时,灯泡 L 与 R 串联,电路的总电阻最大,由 P=?2?可知,电路总功率最小;此时电路中的总电阻:R总=RL+R=12+6=18,电路的最小总功率:Pmin=?2?总=(6V)218=2 W。(3)当 S2断开,S1、S3闭合时,灯泡 L 与 R 并联,灯泡 L 正常

12、发光,电路总电阻最小,由 P=?2?可知,电路总功率最大;电阻 R 的功率:PR=?2?=(6V)26=6 W;电路的最大总功率:Pmax=PL+PR=3 W+6 W=9 W。8.(1)由电路图可知,电压表测滑动变阻器两端的电压,U2=2 V,电流表测通过滑动变阻器的电流,I=0.2 A,由欧姆定律可得,滑动变阻器接入电路的阻值:R2=?2?=2V0.2A=10。(2)由电路图可知,R1与变阻器串联,由图象可知,滑动变阻器接入电路的阻值为 10 时其电功率 P2=0.4 W,因串联电路中各处的电流相等,所以由公式 P=I2R 变形可得电路中的电流:I1=?2?2=0.4W10=0.2 A,因串

13、联电路中总电压等于各分电压之和,所以由欧姆定律公式 I=?变形可得电源的电压:U=I1(R1+R2)=0.2A(R1+10);由图象可知,滑动变阻器消耗的电功率最大时其接入电路中的电阻为 20,此时电流表示数为 0.15A,所以此时电源电压为 U=I2(R1+R2)=0.15A(R1+20);式和式联立解得 R1=20,U=6 V。(3)滑动变阻器消耗的电功率最大时接入电路中的电阻为 R2=20,此时电路中的电流:I2=0.15A,则滑动变阻器消耗的最大电功率:P2大=?22R2=(0.15A)220=0.45 W。9.10.10.160.63.60.10.6 A16 V0.13.6 W10.

14、A解析 由电路图可知,滑动变阻器与灯泡串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流。根据公式 P=UI 可得,灯泡的额定电流:IL额=?L 额?L 额=1.25W2.5V=0.5 A,因串联电路中各处的电流相等,且电流表的量程为 00.6 A,滑动变阻器的规格为“20 1.5 A”,所以,电路中的最大电流为I最大=IL额=0.5 A;由欧姆定律公式I=?变形可得灯泡的电阻:RL=?L 额?L 额=2.5V0.5A=5;电路中的最小总电阻:R总小=?最大=4.5V0.5A=9,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以滑动变阻器接入电路中的最小阻值:R滑最小=R总小-RL=9-5=4;

15、电压表的最小示数为 U滑最小=I最大R滑最小=0.5 A4=2 V;该电路的最大功率:Pmax=UI最大=4.5 V0.5 A=2.25 W;由于电压表的量程为 03 V,所以由串联分压规律可知,当电压表示数最大为 3 V 时,变阻器接入电路中的电阻最大,电路中的电流最小,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以灯泡两端的最小电压为 UL最小=U-U滑最大=4.5 V-3 V=1.5 V,则电路中的最小电流:I最小=?L 最小?L=1.5V5=0.3 A,由欧姆定律公式 I=?变形可得,滑动变阻器接入电路中的最大阻值:R滑最大=?滑最大?最小=3V0.3A=10 20,所以滑动变阻器允许连入电

16、路的阻值范围是 410;则电流表示数的变化范围是 0.30.5 A,电压表示数的变化范围是 23 V。综合分析 B、C、D 三选项说法正确,A 选项说法错误。11.由图可知,定值电阻R1与滑动变阻器R2并联,电压表测量R2两端的电压,电流表测量干路中的电流。(1)因为 R1、R2并联,所以 U1=U2=U=8 V,由欧姆定律公式 I=?可得,通过 R1的电流为 I1=?1?1=8V10=0.8 A。(2)滑动变阻器 R2允许通过的最大电流为 2 A,当通过变阻器的电流最大为 2 A 时,干路中的电流:I=I1+I2最大=0.8 A+2 A=2.8 A3 A,各电路元件是安全的;所以当通过变阻器的电流最大为 2A 时,滑动变阻器接入电路的阻值最小,最小阻值为 R2最小=?2?2 最大=8V2A=4。(3)当滑动变阻器接入电路的阻值最大为 30 时,通过滑动变阻器的电流最小,干路电流也最小,各电路元件是安全的;此时滑动变阻器消耗的功率最小,则滑动变阻器消耗的最小功率:P2最小=?22?2 最大=(8V)2302.13 W;滑动变阻器消耗的最大功率:P2最大=U2I2最大=8 V2 A=16 W;所以滑动变阻器功率的变化范围为 2.1316 W。