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）

1、专题训练(六)有关极值、取值范围的计算类型一电功率的“极值”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)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

2、,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

3、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.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

4、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3 AC.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 ,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

5、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0.15 A,求

6、:(1)当电压表的示数为2 V,电流表的示数为0.2 A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。类型二电功率的“取值范围”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

7、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00.6 A,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0.180.6 AB.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 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

8、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=UR1=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=1.6 AR2,所以当S

9、1、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=U2R1+R=(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=UR1=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

10、流为1 A,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=I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=UR可得,R2两端的电压:U2=U-IR1=6 V-I5 ,R2的电功率:P2=U2I=(6 V-I5 )I=5(-I21 +1.2 VI)=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=U2R可知,灯泡正常发光时的电阻:RL=UL2PL=(6V)2

11、3W=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=U2R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=U2R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正常发光,电路总电阻最小,由P=U2R可知,电路总功率最大;电阻R的功率:PR=U2R=(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,

12、滑动变阻器接入电路的阻值:R2=U2I=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=P2R2=0.4W10=0.2 A,因串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=UR变形可得电源的电压:U=I1(R1+R2)=0.2 A(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0.15 A,所以此时电源电压为U=I2(R1+R2)=0.15 A(R1+20 );式和式联立解

13、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=0.15 A,则滑动变阻器消耗的最大电功率:P2大=I22R2=(0.15 A)220 =0.45 W。9.10.10.160.63.60.10.6 A16 V0.13.6 W10.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=PL额UL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

14、最大电流为I最大=IL额=0.5 A;由欧姆定律公式I=UR变形可得灯泡的电阻:RL=UL额IL额=2.5V0.5A=5 ;电路中的最小总电阻:R总小=UI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 ;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

15、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=UL最小RL=1.5V5=0.3 A,由欧姆定律公式I=UR变形可得,滑动变阻器接入电路中的最大阻值:R滑最大=U滑最大I最小=3V0.3A=10 20 ,所以滑动变阻器允许连入电路的阻值范围是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=UR可得,通过R1的电流为I1=U1R1=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