动态电路的电功率计算.doc

一、 动态电路的电功率计算（最大功率、最小功率、滑动变阻器范围值）1.2011浙江义乌，第20题）如图甲所示，电源电压恒为9伏，滑动变阻器的最大阻值为100欧，电流在0.1安0.4安之间时电子元件均能正常工作。若通过此电子元件的电流与其两端电压的关系如图乙所示，则下列判断正确的是甲电子元件乙电压/V 电流 /A00.1 0.2 0.3 0.4 0.5 12 534A电子元件工作时，电阻保持不变B电子元件处于正常工作状态时，电路消耗的最小功率为3.6瓦C当P在中点时，电子元件与滑动变阻器的电压之比为1:1D为使电子元件处于正常工作状态，滑动变阻器的阻值范围应控制在12.5欧70欧【答案】D2.（2011年无锡市）14. 小华用如图所示的电路测小灯泡功率电路中电源电压恒为4.5V，电压表的量程为O3V，电流表的量程为00.6A，滑动变阻器的规格为“20 lA”，灯泡标有“2.5V 1.25W”字样。若闭合开关，两电表的示数均不超过所选量程，灯泡两端电压不允许超过额定值，不考虑灯丝电阻的变化，求：（1）电流表示数的变化范围（2）滑动变阻器的电阻允许调节的范围（3）灯泡的最小功率（4）该电路的最大功率【解题思路】由公式P=UI得I额=P额/U额=1.25W/2.5V=0.5A，为了保护小灯泡，电路中允许通过的电流最大是0.5A，这时滑动变阻器阻值最小，R=U/I=（U总U额）/I额=（4.5V2.5V）/0.5A=4，所以滑动变阻器的电阻允许调节的范围是420；小灯泡的电阻为R灯=U额/I额=2.5V/0.5A=5，当滑动变阻器滑到最右边时，滑动变阻器阻值最大，为20，此时，电路中的总电阻最大，电路中的电流最小，由欧姆定律I最小=U总/R总=4.5V/（205）=0.18A，所以电流表示数的变化范围应是0.18A0.5A；灯泡的最小功率P灯最小=I最小2R灯=0.162W该电路的最大功率是P总大= U总I =4.5V0.5A=2.25W。【答案】C【点评】本题考查学生对电学部分综合掌握情况，难度较大。3.（湖北省荆门市2011年第20题）如图所示，电源电压恒定不变，小灯泡L上标有“6V 3W”字样，已知滑动变阻器R的最大阻值为20，电流表的量程为00.6A，电压表的量程为03V。灯泡电阻不随温度变化，求：（1）闭合S1、断开S2，滑动变阻器滑片在最右端时，此时灯泡的实际功率为0.75W，求电源电压是多大?（2）闭合S1、S2，要保证电路中各元件安全，求滑动变阻器R的取值范围。【答案】（1）P额 =U额2/R R= U额2/P=12 P实=I实2R I实=0.25A U=（R1+R2）I实=8V (2) 由和得：4R7.2。4. (2011江苏宿迁，第24题)如图甲所示为某小组设计的模拟调光灯电路，选用的电源电压恒为6V，灯泡上标有“3.8V 0.4A”字样，变阻器上标有“20 1A”字样（1）求灯泡正常发光时的电阻（2）求灯泡正常发光时变阻器消耗的电功率（3）使用中小明发现这个电路存在缺陷，于是他在电路中串联了一个电阻R0，电路如图乙所示你认为R0在电路中起到了什么作用？其阻值为多大比较合适？第24题图SPR0甲乙SLP【答案】（1）R=UL/I=3.8V/0.4A=9.52分（2）P电阻器=(U-UL)I=(6V-3.8V) 0.4A=0.88W3分（3）保护电路（或保护灯泡不变损坏等）1分 R= (U-UL)/I=(6V-3.8V) /0.4A=5.53分5如图13所示，电源电压12V保持不变，小灯泡L的规格为”6V 3W”，滑动变阻器的最大阻值为12，电流表的量程为0-3A (1)当开关S1、S2都断开时，小灯泡L恰能正常发光，R1的阻值为多大?在10min内电流通过R1所产生的热量是多少? (2)当开关S1、S2均闭合时，要使电流表安全使用，变阻器接入电路的阻值不得小于多少?R2的电功率的变化范围是多少?答案：解：(1)Sl、S2断开时，L与R串联，L正常发光I=05A RL=12 R总=24R1=12 Q=18 103J(2)解：S1、S2闭合时，L被短路，R1与R2并联U1=12VI1=lA 为使电流表安全使用，必须有I总3AI2大=6即变阻器接入电路的阻值不得小于6P2大=24W P2小=12WR2的功率范围是：12W到24W6. 如图237（a），当变阻器滑片从A点滑到B点时，R1两端的电压比为23，变阻器两端电压比UAUB43（电源电压不变）求：IAIB，RARB，P1P1，PAPB，R1RA（a）（b）（c）图237精析画出电路变化前后对应的两个电路：如图237（b）（c）所示已知：，解（）2图（b）：UIA（R1RA）图（c）：UIB（R1RB）U相等：RBRA，代入IA（R1RA）IB（R1RA）2（R1RA）3（R1RA）另解：图（b）UU1UA图（c）UU1UBU1U1，UBUA，U不变U1UAU1UAU1UAR1、RA串答案IAIB23，RARB21，P1P149，PAPB89，R1RA127. 已知电阻和的阻值分别为5和10，的实际功率在串联和并联时都消耗10W，求串联和并联时消耗的电功率各是多少.分析 由，串联时， ，并联时，可求出串联或并联时消耗的电功率.解：串联时.即10w=5w.并联时=即210W20W.8. 如238（a），已知R1R223，当S2闭合，S1、S3断开时，R1的功率为P1，电路中电流为I；当S1、S3闭合，S2断开时，R1的功率为P1，电路中电流为II（电源电压不变）求：U1U2，P1P1，II精析画出变化前后电路图（b）和（c）（a）（b）（c）图238已知：求：，解图（b）中R1、R2串，（）2图（c）中R1两端电压为U图（b）：UI（R1R2）图（c）：UI（）U不变 I（R1R2）I（）I（23）I（）答案U1U223，P1P1425，II6259. 如图8-118所示，电阻，电源电压不变，当滑动变阻器的滑片P位于中点时，电流表的示数是0.6A，当滑片P位于b端时，电流表的示数得0.48A，则：（1）滑变阻器的最大阻值和电源电压各是多少？（2）两次连接电路中消耗的总功率分别是多少？分析 此题首先分清电路连接，当P位于中点时与串联，则，当P位于b端时，与串联，则，由此列方程可解，再求电源电压，由，可求电功率.解：（1）当滑片P位于中点时，与串联，当滑片P位于b端时，与串联，联立得，0.6A0.48A0.6A12V.（2）0.6A12V7.2W.0.48A12V5.76W.10. 如果将两个定值电阻R1和R2以某种形式连接起来，接入电路中，则电阻R1消耗的电功率为12W如果将这两个电阻以另一种形式连接起来接入原电路中，测得该电路的总电流为9A，此时电阻R1上消耗的电功率为108W（电源电压不变）求：（1）电阻R1和R2的阻值；（2）电阻R2上两次电功率的比值精析先判断电阻R1、R2的两次连接方式因为总电压不变，由P1P1和R1一定，判断出：U1U1所以第一次R1、R2串联，第二次并联求：R1、R2P2、P2解画出分析电路图239（a）（b）（a）（b）图239同一电阻R1，根据P有（U1U）如图（a）U1U2UR1、R2串如图（b）R1、R2并联，I1I2I9AI16A I23AR13R22 R16（2）求关键求出R2两端电压比从图（a）可知：由图（a）和（b）同一电阻R2：（）2答案R13，R26，P2P24911.如图所示，灯泡上标有“12V 12W”的字样，滑动变阻器的最大阻值为R1，R224，电源电压保持不变。当开关S1、S2、S3都闭合时，L恰好能够正常发光；若S1、S2都断开，S3闭合，改变滑动变阻器滑片P的位置，使得滑动变阻器接入电路的阻值分别为R1/4和R1，这两种情况下滑动变阻器消耗的功率相等。求：（1）小灯泡正常发光时电流表的示数；（2）S1、S2断开，S3闭合，滑片P在左端时滑动变阻器消耗的功率。解析：根据小灯泡的额定电压和额定功率，可以求得灯泡的电阻为。当S1、S2、S3都闭合时，R1被短路，R2和灯泡并联接于电源两极之间，此时小灯泡正常发光，表明此时小灯泡两端的电压为额定电压，即电源电压为额定电压，。（1）小灯泡正常发光时通过电流表的电流为通过小灯泡的电流与通过电阻R2的电流之和，因此此时电流表的示数为：（2）当S1、S2断开，S3闭合时，电路变为变阻器R1与电灯L串联后接于电源两极之间，根据题意此时滑动变阻器接入电路的电阻分别为R1/4和R1时，两种情况下变阻器消耗的功率相等，即所以则S1、S2断开，S3闭合时，滑片P在变阻器左端（即变阻器的全部电阻R1均接入电路）时，滑动变阻器所消耗的功率为：12.如图所示的电路中，R1、R2为定值电阻，灯泡L上标有“16V 4W”的字样，电源电压保持不变。（1）三个开关都闭合时，电流表的读数为0.35A，灯泡恰好能够正常发光，求电阻R1的大小；（2）断开开关S1、S2，闭合开关S，电压表示数较（1）中变化了3.2V，求此时电阻R2消耗的电功率（假设温度对灯丝的电阻没有影响）。解析：（1）三个开关都闭合时，R2和电压表均被短路，故电压表的示数为零。此时小灯泡L与电阻R1并联接于电源两极之间，而小灯泡正常发光，表明电源电压U与小灯泡的额定电压相等，因此有U16V。此时电流表中的电流I为通过小灯泡的电流与通过电阻R1的电流之和，即：所以（2）断开开关S1、S2，闭合开关S，电压表示数较（1）中变化了3.2V，由于情况（1）中电压表的示数为零，则此时电压表的示数为3.2V。此时电路结构为电灯L与R2串联，而电压表显示的就是电阻R2两端的电压，则灯泡两端的电压应该为16V3.2V12.8V，由于灯泡与R2串联，所以又应该有：由于由以上两式得：此时R2消耗的功率为13. 如图6所示，电源电压和灯泡电阻不变，当合上开关S1，断开开关S2和S3时，电灯R1正常发光，电压表示数为6V；当合上开关S1，S2，断开S3时，电流表示数为1A；当合上S3，断开S1、S2时，灯R1的实际功率为其额定功率的1/9，R2消耗的功率为0.6W，求灯L的额定功率和电阻R3的阻值。图6解析：由于电路变化大，所以在求解过程中，首先作出等效电路图，再根据电路特点，联系各量列方程求解。答案：（1）当S1闭合，S2，S3断开时，等效电路如图7所示，电压表示数为6V，恰好是电源电压，同时灯泡正常发光，此时灯泡功率为额定功率， 图7（2）当S1，S2合上，S3断开时，