12-电功率的计算(填空题·中档题)-福建省三年(2020-2022)中考物理模拟题精选高频考点分类汇编
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1.(2022•宁德模拟)如图所示是小飞家的电能表,他家同时使用的用电器总功率不能超过 W。让电暖器单独接入电路工作1min,电能表转盘转了10转,电暖器的实际功率为 W。
2.(2022•南安市模拟)如图甲的电路,电源电压保持不变,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片,使其从最右端向左滑动到a点时,小灯泡恰好正常发光。如图乙是绘制出的电流表与两电压表示数关系的图象。则电源电压为 V,小灯泡的额定电功率为 W。
3.(2022•鼓楼区校级模拟)如图甲所示,电源两端电压保持不变,R1为定值电阻,滑动变阻器R2的最大阻值为50Ω,电压表的量程为0~15V。电压表的示数与滑动变阻器R2的关系如图乙所示。则电源电压为 V,在电路安全工作的前提下,电路消耗总功率的最大值为 W。
4.(2022•仓山区校级模拟)标有“6V 3W”的小灯泡,它的I﹣U图像如图所示,则它正常工作时的电阻为 Ω;若将它与一个10Ω的定值电阻串联在电源电压为8V的电路中,则电路消耗的总功率为 W。
5.(2022•鼓楼区校级二模)如图甲所示电路中,电源电压为6V不变,R1是定值电阻,滑动变阻器标有“50Ω 2A”的字样,电流表所选量程为0~0.6A,电压表所选量程为0~3V。图乙是R1和小灯泡L的电流随电压变化的图象,当闭合开关S1、S2,断开S3时,小灯泡正常发光,小灯泡的额定功率为 W;闭合S2,断开S1、S3时,电压表 (填“会”或“不会”)超过量程;整个电路消耗的最小功率为 W。
6.(2022•南平模拟)如图甲所示的电路中,R1是定值电阻,图乙是电阻箱R2的电功率与其电阻大小变化关系的部分图像,则电源电压为 V,R1的阻值为 Ω。
7.(2022•洛江区模拟)灯泡L1标有“12V 12W”,L2标有“12V 6W”,当它们串联时,电路两端允许加的最大电压是 。如果把两灯泡分别串联或并联接入同一电源下(电源电压不变),L1和L2串联时两灯泡的总功率记为P1,并联时两灯泡的总功率记为P2,那么P1:P2= 。(忽略灯丝电阻的变化,灯泡的实际电压不能超过额定电压)
8.(2022•湖里区校级模拟)如图甲所示,电源电压可调。R为标有“0.5A”字样的滑动变阻器,电流表量程为0~0.6A,L1、L2是额定电压均为3V的小灯泡,其电流与电压的关系如图乙所示。只闭合S1,电源电压调节为5V时,滑片P滑至中点,灯泡正常发光,则滑动变阻器的最大阻值为 Ω。若改变开关状态,保证电路中至少有一只灯泡始终能正常发光,调节电源电压,同时移动滑片且保证电路安全,该电路能达到的最大功率为 W。
9.(2022•鼓楼区校级模拟)如图所示,灯泡L上标有“6V 9W”字样,闭合开关S后,灯泡L正常发光,电压表V1的示数为U1,电压表V2的示数为U2.若U1:U2=2:3,则电源电压是 V;电阻R消耗的电功率是 W。
10.(2022•惠安县模拟)分别标有“6V 6W”和“6V 3W”的甲、乙两只灯泡,经实验测得其I﹣U特性曲线如图所示。现将甲、乙两灯并联在电路中,当两只灯泡的总电流为1A时,两只灯泡消耗的总功率是 W,若两灯串联,甲的电流为0.4A,则电源电压为 V。
11.(2022•泉港区模拟)如图甲是小灯泡L和电阻R的电流随电压变化的图像,将它们按图乙所示接入电路中,只闭合开关S,小灯泡的实际功率为0.8W,则电源电压为 V,再闭合开关S1,电流表示数变化了 A,此时电路消耗的总功率为 W。
12.(2021•台江区校级模拟)在如图所示电路中,电源电压9V恒定,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V,灯泡的规格分别为L1“9V 1.8W”和L2“9V 0.9W”,滑动变阻器R的规格为“50Ω 1.5A”,不计温度对灯丝电阻的影响。当L1和L2都正常发光时,电流表的示数是 A;若两灯中只允许一盏灯工作,且要求电路元件安全使用,在滑片移动过程中,整个电路消耗的最小电功率是 W。
13.(2021•鲤城区校级模拟)如图甲所示,是某同学“探究定值电阻R0的发热功率P0、滑动变阻器R消耗的电功率PR和电源总功率PU,随电流I变化的关系”的实验电路图,通过实验得到的数据用描点法在同一坐标系中作出了a、b、c三条图线,如图乙所甲示。根据图象可知,电源电压U为 V,滑动变阻器R消耗的最大电功率为 W。
14.(2021•鼓楼区校级模拟)如图甲是小雯家新买的智能加热恒温杯垫,其电路原理简图如图乙所示,R1和R2均为电热丝,杯垫具有加热和保温两个挡位,加热功率为44W,保温功率为11W。某天早上小雯将杯垫接入家庭电路中单独工作,用该杯垫给牛奶加热,观察到家里的电能表(如图丙所示)的指示灯10min闪烁了20次。则R2的阻值为 Ω;加热牛奶时该杯垫的实际加热功率为 W。
15.(2021•南平模拟)如图,电源电压不变,R1=3Ω,R2=6Ω,当S1闭合,S2断开,甲、乙都是电流表时,则电流表的示数之比I甲:I乙= ;当S1、S2都闭合,甲、乙都是电压表时,R1、R2消耗的总功率与R1消耗功率之比为P总:P1= 。
16.(2021•仓山区校级模拟)如图是小毓设计的一个多挡位电热水器的简化电路图,其中R1和R2是两根电热丝,改变触点间的连接方式可形成高温、中温(包含了两个挡位)、低温四个不同挡位。触点1、2相连时,通过热水器的电流为2A,电阻丝R1的阻值为 Ω;若高温挡功率为660W,低温挡的功率约为 W。(计算结果保留整数)
17.(2021•福建模拟)在某一温度下,两个电路元件甲和乙中的电流与其两端电压的关系如图所示。由图可知,R甲 R乙(填>,<,=)若将甲和乙并联后接在电压为2V的电源两端,电路消耗的总功率为 W:若将甲和乙串联后接在电压为3V的电源两端,甲的实际功率为 W
18.(2021•福州模拟)将电阻R1、R2串联后接在电路中。如图所示,在a、b间接一根导线时,电路中的电功率将变为原来的4倍;在a、b间接电压表时,其示数为3V,在a、b间接电流表时,其示数为1A。则电压U= V,R1= Ω,当a、b间都不接任何电学仪器时,电路的总功率P= W。
19.(2021•福建模拟)如图甲,电源为可调压学生电源,小灯泡标有“6V 1.2W”字样,R0为20Ω的定值电阻,电流表随电压表示数变化的U﹣I图像如图乙所示。当小灯泡两端的电压为3V时,小灯泡能发光,此时灯泡灯丝的电阻是 Ω;调节电源电压,当小灯泡与定值电阻R0消耗的总功率为0.8W时,此时小灯泡的实际电功率是 W。
20.(2021•福建模拟)如图电路,电源电压恒定,小灯泡上标有“6V 6W”字样(灯丝电阻会受温度影响)。当滑动变阻器滑片置于a端时,小灯泡正常发光,电阻R0功率为P;当滑片从a端移至b端,电压表V1、V2示数的变化量分别为7V和4V,电阻R0的功率变为P;则当滑片移至b端时,电路中的电流为 A,电路的总功率为 W。
21.(2021•三明模拟)如图所示的电路中,电源电压3V不变,灯L1标有“3V 3W”字样,灯L2标有“3V 1.5W”字样。若使L1、L2都正常发光,需闭合开关 ;只闭合开关S3时, 较亮。(不考虑灯丝电阻的变化)
22.(2021•石狮市一模)在图中,通过电阻R1的电流跟它两端电压的关系如图甲所示,通过电阻R2的电流跟它两端电压的关系如图乙所示。根据图像信息可判断电阻R1为 Ω,当R1和R2串联在电源电压为9V的电路中,它们的总功率为 W。
23.(2021•南平一模)图甲是某款“即热式”电热水龙头,图乙是它的工作原理电阻R1、R2为电热丝(不考虑温度对电热丝的影响),A、B、C、D是四个触点。旋转手柄带动开关接通对应电路,实现冷水、温水、热水之间切换,有关参数见下表。当开关置于B、C之间时,水龙头工作电路处于 挡(选填“热水”或“温水”);电热丝R2的电阻是 Ω。
额定电压
220V
额定功率
温水
1000W
热水
2100W
24.(2021•福建模拟)甲、乙两灯的额定电压均为6V,测得两灯的电流与电压关系图像如图所示。甲灯正常工作时的电阻是 Ω;若把两灯串联接在电源电压为7V的电路中,其电路的总功率为P1,将两灯并联在电源电压为6V的电路中,其电路的总功率为P2,则P1 (选填“>”“<”或“=”)P2。
25.(2021•长乐区校级模拟)如图所示是小亮设计的一个多挡位电热水器的简化电路图,其中R1和R2是两根电热丝,改变触点间的连接方式可形成高温、中温(包含了两个挡位)、低温四个不同挡位。触点1、2相连时,通过热水器的电流为2A,电阻丝R1的阻值为 Ω;若高温挡功率为990W,低温挡的功率约为 W。(计算结果保留整数)
26.(2021•鼓楼区校级一模)如图,电源电压保持12V不变,闭合开关S,向左移动滑动变阻器的滑片P时,电压表的示数将 ;若移动过程中,电压表的示数变化范围为3V~6V,电流表示数变化了0.3A,则电阻R0电功率的变化量是 W。
27.(2021•龙岩模拟)如图甲所示电路,电源电压保持不变,两个电压表的量程都是0~15V,电流表的量程是0~0.6A,滑动变阻器的滑片从最右端移动到a点,两个电压表示数与电路中电流关系如图乙所示,电源电压为 V,滑片在a点时滑动变阻器的阻值为 Ω,整个电路的最大功率为 W。
28.(2021•连江县校级模拟)如图,电源电压U恒定不变,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器。闭合开关S,R2的滑片P在某位置时,电压表的示数为2V,R2的功率为0.4W;改变滑片P的位置,电压表的示数变为4V,R2的功率变为0.6W。则U= V,R1= Ω。
29.(2021•漳州三模)如图所示电路,电源电压保持不变,R为定值电阻。闭合开关S,调节滑动变阻器R′,电流表示数从0.1A变为0.4A,电压表示数从8V变为2V。则定值电阻R为 Ω,滑动变阻器R′的电功率最大值为 W。
30.(2021•南平模拟)小明用如图甲所示电路来测量额定电压为2.5V的小灯泡功率,电源电压恒为4.5V,小明从滑动变阻器接入电路中的阻值最大时开始记录数据,测得小灯泡的U﹣I图象如图乙所示。针对该实验过程,小灯泡的额定功率是 ,小灯泡正常工作时的电阻为 ,电路消耗的最小功率是 。
31.(2021•龙岩模拟)某同学利用标有“6V 6W”的灯泡L1和“6V 3W”的灯泡L2进行实验,通过灯泡L1和L2的电流随两端电压变化关系的曲线如图所示。若将两灯并联接入电源电压为3V的电路中,电路消耗的总功率 W,若将两灯串联接入电路,要使其中一只灯泡正常发光,另一只灯泡不损坏,电路两端的电压为 V。
32.(2021•政和县模拟)将两个定值电阻串联接到电压为U的电源两端,R1消耗的功率为P1,R2消耗的功率为3P1.将这两个定值电阻并联接在电压为U的电源两端时,R1与R2的电阻之比为 ;并联时R1与R2在相同时间内产生的热量之比为 ;并联时两电阻消耗的总功率为 P1。
33.(2021•海沧区二模)如图所示电路,电源电压不变,灯泡L规格为“6V 1.2W”,滑动变阻器R2规格为“30Ω 1A”,电流表量程为“0~0.6A”,电压表量程为“0~3V”闭合开关S1、S2,滑片P滑至a端,电流表示数为0.5A,灯泡正常发光,则定值电阻R1为 Ω;闭合开关S1,保证电路安全,分析各种可能情况,整个电路的最小功率为 W(不考虑温度对灯丝电阻的影响)。
34.(2021•仓山区校级一模)如图所示的电路中,电源电压为18V且保持不变。当开关S闭合,滑动变阻器的滑片P滑至a端时,电流表示数为1.5A;当S断开,滑片P滑到变阻器中点时,电压表示数为9V,则滑动变阻器的最大阻值为 Ω;若电压表量程为0﹣15V,断开开关S,灯泡的最小功率为 W(不考虑温度对灯丝电阻的影响)。
35.(2021•政和县模拟)如图所示,是某种电热保暖鞋的工作原理示意图。供电电压6V,R1、R2的阻值分别为3Ω、6Ω,通过旋转扇形开关S,接触不同触点,实现高、中、低三个挡位的转换。保暖鞋在低温挡工作时的电功率是 W,它的高温挡工作1min产生的热量是 J。
36.(2020•翔安区模拟)如图所示,是某种电热器的电路图,电源电压220V,R1、R2的阻值分别为110Ω、220Ω,通过旋转扇形开关S,接触不同触点,实现高、中、低三个挡位的转换,在低温挡工作时的电功率是 W,在高温挡工作时的电流是 A。
37.(2020•秀屿区校级一模)如图所示,电源电压恒定,小灯泡标有“3V 0.6W”字样,R为定值电阻。闭合S,断开S1,小灯泡正常发光;若再闭合S1,发现电流表的示数变化了0.1A,则R的阻值为 Ω,此时灯泡L和电阻R消耗的功率之比是 ,电路的总电阻为 Ω。
38.(2020•南安市模拟)如图甲,电源电压保持不变,小灯泡L标有“6V 3W”字样,滑动变阻器R1的最大值为40Ω,定值电阻R2=10Ω;如图乙是小灯泡消耗的电功率随其两端电压变化的图象,当闭合S、S1、断开S2,滑动变阻器滑片P在中点时,R2的功率为0.9W,电源电压为 V,当闭合S、S2、断开S1,小灯泡功率为1.6W时,滑动变阻器连入电路中的阻值 Ω。
39.(2020•三明一模)甲、乙两只小灯泡的额定电压均为6V,灯泡的I﹣U图像如图,将两灯泡并联接入电源电压恒为3V的电路中,电路总电阻R= Ω;当将它们串联接入另一电压恒定的电路中,闭合开关,其中一只灯泡正常发光,则电路总功率P= W。
40.(2020•泉州模拟)某工厂开发研制了一种高、中、低三挡家用电火锅,发热体由两个阻值相同的电热丝组成。如图所示,当开关S1断开,S2接b时,电火锅可实现 挡位工作;当使用中挡时,发热功率为800W,则使用高挡时发热功率为 W。
参考答案与试题解析
1.(2022•宁德模拟)如图所示是小飞家的电能表,他家同时使用的用电器总功率不能超过 1.1×104 W。让电暖器单独接入电路工作1min,电能表转盘转了10转,电暖器的实际功率为 1000 W。
【解答】解:(1)由图知,电能表的工作电压是220V,电能表允许通过的最大电流为50A,
小飞家同时使用的用电器最大总功率:P最大=UI最大=220×50A=1.1×104W;
(2)电能表的转盘转10r,电暖器工作1min消耗的电能:W=,
电暖器的实际电功率:P==1000W。
故答案为:1.1×104;1000。
2.(2022•南安市模拟)如图甲的电路,电源电压保持不变,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片,使其从最右端向左滑动到a点时,小灯泡恰好正常发光。如图乙是绘制出的电流表与两电压表示数关系的图象。则电源电压为 9 V,小灯泡的额定电功率为 4.8 W。
【解答】解:由图甲可知,L和滑动变阻器串联,电流表测电路中的电流,电压表V1测滑动变阻器两端的电压,电压表V2测L两端的电压;
由串联电路的电压特点可知电源电压等于两个电压表示数之和,
由图乙可知,当电流为0.2A时,两个电压表的示数分别为1V和8V,
则电源电压:U=1V+8V=9V;
当滑动变阻器的滑片在a端时,接入电路阻值最小,由串联电路分压规律可知,其两端电压最小,由欧姆定律可知电路中的电流最大,即通过滑动变阻器的电流随两端的电压增加而减小;
由图乙可知,当滑片在a端时,电流最大为0.8A,滑动变阻器两端电压为3V,
此时灯泡L正常发光,则灯泡两端的额定电压:UL=U﹣UR=9V﹣3V=6V,
则灯泡的额定功率为:PL=IUL=0.8A×6V=4.8W。
故答案为:9;4.8。
3.(2022•鼓楼区校级模拟)如图甲所示,电源两端电压保持不变,R1为定值电阻,滑动变阻器R2的最大阻值为50Ω,电压表的量程为0~15V。电压表的示数与滑动变阻器R2的关系如图乙所示。则电源电压为 24 V,在电路安全工作的前提下,电路消耗总功率的最大值为 36 W。
【解答】解:由电路图可知,闭合开关S后,R1与R2串联,电压表测R1两端的电压,
由图乙可知,R2=10Ω时,电压表的示数U1=12V,R2′=20Ω时电压表的示数U1′=8V,
根据欧姆定律可得电路中的电流分别为:I==,I′==,
串联电路中各处的电流相等,串联电路总电阻等于各部分电阻之和,则电源的电压:U=I(R1+R2)=I′(R1+R2′),
即×(R1+10Ω)=×(R1+20Ω),
解得:R1=10Ω,
电源的电压:U=I(R1+R2)=×(10Ω+10Ω)=24V;
当电压表的示数U1″=15V时,电路中的电流最大,此时电路中的电流:I″===1.5A,
电路消耗总功率的最大值为:P=UI″=24V×1.5A=36W。
故答案为:24;36。
4.(2022•仓山区校级模拟)标有“6V 3W”的小灯泡,它的I﹣U图像如图所示,则它正常工作时的电阻为 12 Ω;若将它与一个10Ω的定值电阻串联在电源电压为8V的电路中,则电路消耗的总功率为 3.2 W。
【解答】解:(1)标有“6V 3W”的小灯泡正常发光时的电阻:RL===12Ω;
(2)小灯泡L与一个10Ω的定值电阻R串联在电压为8V的电路中时,
因串联电路中各处的电流相等,且总电压等于各分电压之和,所以,由欧姆定律可得:U=UL′+IL′R,即8V=UL′+IL′×10Ω,
由图像可知,当UL′=4V、IL′=0.4A时符合,
则电路消耗的总功率:P=UIL′=8V×0.4A=3.2W。
故答案为:12;3.2。
5.(2022•鼓楼区校级二模)如图甲所示电路中,电源电压为6V不变,R1是定值电阻,滑动变阻器标有“50Ω 2A”的字样,电流表所选量程为0~0.6A,电压表所选量程为0~3V。图乙是R1和小灯泡L的电流随电压变化的图象,当闭合开关S1、S2,断开S3时,小灯泡正常发光,小灯泡的额定功率为 3 W;闭合S2,断开S1、S3时,电压表 会 (填“会”或“不会”)超过量程;整个电路消耗的最小功率为 0.6 W。
【解答】解:当闭合开关S1、S2,断开S3时,只有小灯泡工作,小灯泡正常发光,小灯泡两端的电压就是电源电压,由图象读出电压为6V时小灯泡的电流为0.5A,
小灯泡的额定功率为:P额=UIL=6V×0.5A=3W;
由图象知R1的电流为0.2A时,其两端的电压为2V,
由欧姆定律I=知,
定值电阻R1的电阻为:
R1===10Ω;
闭合S2,断开S1、S3时,小灯泡和定值电阻R1串联,电压表测量定值电阻R1两端的电压,
由图乙知当电流为0.4A时,小灯泡两端的电压为2V,定值电阻R1两端的电压为4V,2V+4V=6V,等于电源电压,
此时电压表的示数为4V,会超过电压表的量程;
只闭合S3时,定值电阻R1和滑动变阻器R2串联,当滑动变阻器的电阻最大时,电路的电流最小,功率最小,
最小功率为:
P最小===0.6W。
故答案为:3;会;0.6。
6.(2022•南平模拟)如图甲所示的电路中,R1是定值电阻,图乙是电阻箱R2的电功率与其电阻大小变化关系的部分图像,则电源电压为 12 V,R1的阻值为 10 Ω。
【解答】解:由电路图可知,闭合开关S后,定值电阻R1与电阻箱R2串联,电流表测电路中的电流。
由图乙可知,当R2=14Ω时其功率P2=3.5W、R2′=20Ω时其功率P2=3.2W,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,由P=UI=I2R可得,电路中的电流分别为:I===0.5A,I′===0.4A,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,且电源的电压不变,
所以,电源的电压:U=IR总=I(R1+R2)=0.5A×(R1+14Ω)﹣﹣﹣﹣﹣①
U=I′R总′=I′×(R1+R2′)=0.4A×(R1+20Ω)﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②可得:R1=10Ω,U=12V。
故答案为:12;10。
7.(2022•洛江区模拟)灯泡L1标有“12V 12W”,L2标有“12V 6W”,当它们串联时,电路两端允许加的最大电压是 18V 。如果把两灯泡分别串联或并联接入同一电源下(电源电压不变),L1和L2串联时两灯泡的总功率记为P1,并联时两灯泡的总功率记为P2,那么P1:P2= 2:9 。(忽略灯丝电阻的变化,灯泡的实际电压不能超过额定电压)
【解答】解:由P=UI=可得,两灯泡的电阻分别为:R1===12Ω,R2===24Ω;
(1)由P=UI可得,两灯的额定电流分别为:I1===1A,I2===0.5A,
因为I1>I2,所以串联时电路中最大电流为I2=0.5A,
由I=可得,串联时,电路两端允许加的最大电压:U=I2(R1+R2)=0.5A×(12Ω+24Ω)=18V;
(2)两灯泡串联接在电源电压为U的两端,电路消耗的总功率:P1===,
两灯泡并联接在该电源上时,电路消耗的总功率:P2=+=+=,
则串并联电路消耗的总功率之比:P1:P2=:=2:9。
故答案为:18V;2:9。
8.(2022•湖里区校级模拟)如图甲所示,电源电压可调。R为标有“0.5A”字样的滑动变阻器,电流表量程为0~0.6A,L1、L2是额定电压均为3V的小灯泡,其电流与电压的关系如图乙所示。只闭合S1,电源电压调节为5V时,滑片P滑至中点,灯泡正常发光,则滑动变阻器的最大阻值为 10 Ω。若改变开关状态,保证电路中至少有一只灯泡始终能正常发光,调节电源电压,同时移动滑片且保证电路安全,该电路能达到的最大功率为 3.2 W。
【解答】解:(1)由电路图可知,只闭合S1时,灯L2与变阻器串联,
因灯正常发光,则灯的电压为UL2=3V,由图乙可知,电流为IL2=0.4A,
根据串联电路的规律及I=可得,变阻器连入电路中的电阻:R滑中====5Ω,
则滑动变阻器的最大阻值为R滑大=2R滑中=2×5Ω=10Ω;
(2)由图乙可知,灯泡L1的额定为0.6A;
因灯L1的额定电流为0.6A大于0.5A,灯L2的额定电流为0.4A小于0.5A,故不能使L1正常发光,只能使L2正常发光;
由I=可得,灯L2正常发光时的电阻:RL2===7.5Ω;
①只闭合S1时,灯L2与变阻器串联,因灯L2正常发光,I=0.4A,
因串联电路的总电阻等于各分电阻之和,所以电路的最大电阻:R串大=7.5Ω+10Ω=17.5Ω,
电路的最大功率:P大=I2R串大=(0.4A)2×17.5Ω=2.8W;
②只闭合S3时,两灯串联后再与变阻器串联,灯L2正常发光,I′=0.4A;
由图知,此时灯L1的电压为1V,由欧姆定律,灯L1的实际电阻:RL1===2.5Ω,
电路的最大电阻:R′串大=7.5Ω+10Ω+2.5Ω=20Ω,
电路的最大功率:P′大=I′2R′串大=(0.4A)2×20Ω=3.2W;
综合上述分析可得,电路最大总功率为3.2W。
故答案为:10;3.2。
9.(2022•鼓楼区校级模拟)如图所示,灯泡L上标有“6V 9W”字样,闭合开关S后,灯泡L正常发光,电压表V1的示数为U1,电压表V2的示数为U2.若U1:U2=2:3,则电源电压是 15 V;电阻R消耗的电功率是 13.5 W。
【解答】解:灯泡正常发光时的电压U1=6V,
由题意可知,U1:U2=2:3,则R两端的电压:
U2=U1=×6V=9V,
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=U1+U2=6V+9V=15V;
由P=UI可得,两者的功率之比:
====,
则电阻R消耗的功率:
P2=P1=×9W=13.5W。
故答案为:15;13.5。
10.(2022•惠安县模拟)分别标有“6V 6W”和“6V 3W”的甲、乙两只灯泡,经实验测得其I﹣U特性曲线如图所示。现将甲、乙两灯并联在电路中,当两只灯泡的总电流为1A时,两只灯泡消耗的总功率是 3 W,若两灯串联,甲的电流为0.4A,则电源电压为 4.5 V。
【解答】解:(1)由题意知,两灯泡并联,则它们两端的电压相等,且两个灯泡的电流之和为1A;
由图象知,当两灯泡两端的电压为3V,通过甲灯泡的电流为0.6A,通过乙灯泡的电流为0.4A时符合并联电路的电流规律;
则两个灯泡消耗的总功率为:P=UI=3V×1A=3W;
(2)若两灯串联,甲的电流为0.4A,根据串联电路的电流特点可知,通过甲、乙两灯的电流相等均为0.4A;
由图像可知,甲灯泡两端的电压在1V~2V之间,大约为U甲=1.5V,乙灯泡两端的电压:U乙=3V;
根据串联电路的电压关系可知,电源电压:U=U甲+U乙=1.5V+3V=4.5V。
故答案为:3;4.5。
11.(2022•泉港区模拟)如图甲是小灯泡L和电阻R的电流随电压变化的图像,将它们按图乙所示接入电路中,只闭合开关S,小灯泡的实际功率为0.8W,则电源电压为 2 V,再闭合开关S1,电流表示数变化了 0.2 A,此时电路消耗的总功率为 1.2 W。
【解答】解:(1)由电路图可知,只闭合开关S时,电路为灯泡L的简单电路,
由图像可知,灯泡两端的电压UL=2V时,通过灯泡的电流IL=0.4A,
此时小灯泡的实际功率:PL=ULIL=2V×0.4A=0.8W,
则电源的电压U=UL=2V;
(2)再闭合开关S1后,灯泡L与定值电阻R并联,电流表测干路电流,
因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,此时R两端的电压为2V,由图像可知IR=0.2A,
因为并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以,电流表示数变化了0.2A,
则干路电流:I=IL+IR=0.4A+0.2A=0.6A,
电路消耗的总功率:P=UI=2V×0.6A=1.2W。
故答案为:2;0.2;1.2。
12.(2021•台江区校级模拟)在如图所示电路中,电源电压9V恒定,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V,灯泡的规格分别为L1“9V 1.8W”和L2“9V 0.9W”,滑动变阻器R的规格为“50Ω 1.5A”,不计温度对灯丝电阻的影响。当L1和L2都正常发光时,电流表的示数是 0.3 A;若两灯中只允许一盏灯工作,且要求电路元件安全使用,在滑片移动过程中,整个电路消耗的最小电功率是 0.6 W。
【解答】解:(1)由电路图可知,三开关均闭合且R接入电路中的电阻为零时,L1与L2并联,电流表测干路电流,
因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,由U1=U2=U=9V可知,此时两灯泡均正常发光,
由P=UI可得,L1和L2都正常发光时,通过的电流分别为:
I1===0.2A,I2===0.1A,
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以,当L1和L2都正常发光时,电流表的示数:I=I1+I2=0.2A+0.1A=0.3A;
(2)由I=可得,两灯泡的电阻分别为:R1===45Ω,R2===90Ω,
若两灯中只允许一盏灯工作,且要求电路元件安全使用,
由R1<R2可知,当闭合S1、S2且电压表的示数为3V时,电路的电流最小,电路的总功率最小,
此时滑动变阻器R和L2串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,灯泡L2两端的电压:U2′=U﹣UR=9V﹣3V=6V,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,电路中的电流:I′===A,
此时滑动变阻器接入电路中的电阻:R===45Ω<50Ω,
整个电路消耗的最小电功率:P小=UI′=9V×A=0.6W。
故答案为:0.3;0.6。
13.(2021•鲤城区校级模拟)如图甲所示,是某同学“探究定值电阻R0的发热功率P0、滑动变阻器R消耗的电功率PR和电源总功率PU,随电流I变化的关系”的实验电路图,通过实验得到的数据用描点法在同一坐标系中作出了a、b、c三条图线,如图乙所甲示。根据图象可知,电源电压U为 3 V,滑动变阻器R消耗的最大电功率为 2.25 W。
【解答】解:
(1)电源电压U不变,由P=UI可知,电源总功率P与电流I成正比,图像是一条倾斜的直线,由图像可知,电源总功率P随电流I变化的关系图线是a;
由图像可知,电源总功率PU=9W时,电流I=3A,
由P=UI可得,电源电压:
U===3V;
(2)由P=I2R可知,定值电阻R0的发热功率P0与电流I是二次函数关系,则由图像可知,定值电阻R0的发热功率P0随电流I变化的关系图线是b,且定值电阻R0的最大功率P0=9W,此时电路中的电流I=3A,
由P=I2R可得,电阻R0的阻值:
R0===1Ω,
滑动变阻器消耗的电功率:
PR=I2R=()2R===,
所以,当R=R0=1Ω时,滑动变阻器消耗的电功率最大;
滑动变阻器消耗电功率的最大值:
PR大===2.25W。
故答案为:3;2.25。
14.(2021•鼓楼区校级模拟)如图甲是小雯家新买的智能加热恒温杯垫,其电路原理简图如图乙所示,R1和R2均为电热丝,杯垫具有加热和保温两个挡位,加热功率为44W,保温功率为11W。某天早上小雯将杯垫接入家庭电路中单独工作,用该杯垫给牛奶加热,观察到家里的电能表(如图丙所示)的指示灯10min闪烁了20次。则R2的阻值为 3300 Ω;加热牛奶时该杯垫的实际加热功率为 40 W。
【解答】解:根据电路图可知,开关S接2时,电路为R1的基本电路,开关S接1时,R1、R2串联;
因为串联电路的总电阻等于各分电阻之和,所以开关S接2时,电路的总电阻较小,由P=可知电路消耗的功率较大,此时恒温杯垫处于加热挡;开关S接1时电路消耗的功率较小,恒温杯垫处于保温挡;
由P=可知R1===1100Ω,
两电阻串联接入电路时的总电阻R总===4400Ω,
根据串联电路电阻规律可得R2=R总﹣R1=4400Ω﹣1100Ω=3300Ω;
该杯垫工作10 min消耗的电能W=kW•h=kW•h,工作时间t=10min=h,
该杯垫的实际加热功率P===0.04kW=40W。
故答案为:3300;40。
15.(2021•南平模拟)如图,电源电压不变,R1=3Ω,R2=6Ω,当S1闭合,S2断开,甲、乙都是电流表时,则电流表的示数之比I甲:I乙= 3:1 ;当S1、S2都闭合,甲、乙都是电压表时,R1、R2消耗的总功率与R1消耗功率之比为P总:P1= 3:1 。
【解答】解:(1)由电路图可知,当S1闭合,S2断开,甲、乙都是电流表时,R1与R2并联,甲电流表测干路电流,乙电流表测R2支路的电流,
因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,两支路的电流之比:====,
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,两电流表的示数之比:===;
(2)由电路图可知,当S1、S2都闭合,甲、乙都是电压表时,R1与R2串联,甲电压表R2两端的电压,乙电压表测电源的电压,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,且串联电路中各处的电流相等,
所以,由P=UI=I2R可得,R1、R2消耗的总功率与R1消耗功率之比:====。
故答案为:3:1;3:1。
16.(2021•仓山区校级模拟)如图是小毓设计的一个多挡位电热水器的简化电路图,其中R1和R2是两根电热丝,改变触点间的连接方式可形成高温、中温(包含了两个挡位)、低温四个不同挡位。触点1、2相连时,通过热水器的电流为2A,电阻丝R1的阻值为 110 Ω;若高温挡功率为660W,低温挡的功率约为 147 W。(计算结果保留整数)
【解答】解:当触点1、2相连时,接入电路的电阻只有R1,电阻丝R1的阻值R1==110Ω;
由P=可知,R越大,功率越小,所以R总最大时是低温挡;R越小,功率越大,所以R总最小时是高温挡,所以当触点3、4相连,触点1、2相连时,电阻R1和电阻R2组成并联,总电阻最小,功率最大是高温挡;当触点2、4相连时,电阻R1和R2组成串联,总电阻最大,功率最小是低温挡;
当触点3、4相连,触点1、2相连时,电阻R1和电阻R2组成并联,由高温挡功率是660W,电路中的电流I===3A,通过电阻R2的电流I2=I﹣I1=3A﹣2A=1A,电阻R2的阻值R2===220Ω;当触点2、4相连时,电阻R1和R2组成串联,总电阻R总=R1+R2=110Ω+220Ω=330Ω,此时电路中的电流I总′===A,低温挡的功率P低温=U总I总′=220V×A≈147W。
故答案是:110;147。
17.(2021•福建模拟)在某一温度下,两个电路元件甲和乙中的电流与其两端电压的关系如图所示。由图可知,R甲 > R乙(填>,<,=)若将甲和乙并联后接在电压为2V的电源两端,电路消耗的总功率为 1.2 W:若将甲和乙串联后接在电压为3V的电源两端,甲的实际功率为 0.4 W
【解答】解:
(1)由元件甲和乙中的电流与其两端电压的关系图象可知,当U甲=U乙=U=2V时,I甲=0.2A,I乙=0.4A,
则由I=可知元件甲和乙的电阻分别为:
R甲===10Ω,R乙===5Ω,
所以R甲>R乙。
(2)将元件甲和乙并联在2V的电源两端,则U甲=U乙=U=2V,
从图可知,此时通过元件甲的电流为I甲=0.2A,此时通过元件乙的电流为I乙=0.4A,
所以干路中的总电流为:I总=I甲+I乙=0.2A+0.4A=0.6A,
总功率P总=UI总=2V×0.6A=1.2W。
(3)若将甲和乙串联后接在电压为3V的电源两端,则电路中的总电阻为:R串=R甲+R乙=10Ω+5Ω=15Ω,
所以电路中的电流为:I===0.2A,
则P甲=I2R甲=(0.2A)2×10Ω=0.4W。
故答案为:>;1.2;0.4。
18.(2021•福州模拟)将电阻R1、R2串联后接在电路中。如图所示,在a、b间接一根导线时,电路中的电功率将变为原来的4倍;在a、b间接电压表时,其示数为3V,在a、b间接电流表时,其示数为1A。则电压U= 4 V,R1= 4 Ω,当a、b间都不接任何电学仪器时,电路的总功率P= 1 W。
【解答】解:(1)将电阻R1、R2串联后接在电路中,
因电路的总电阻等于各分电阻之和,
所以,电路的总功率为:P==,
在a、b间接一根导线时,电路为R1的简单电路,
此时电路的总功率为:P′=,
已知此时电路中的电功率将变为原来的4倍,可得:P′=4P,
即:P′==4×,
解得:R2=3R1;
在a、b间接电压表时,两电阻串联,电压表测R2两端的电压,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,电路中的电流:I串==,
即:=,
解得:U=4V;
(2)在a、b间接电流表时,电路为R1的简单电路,电流表测电路中的电流,
则R1的阻值:R1===4Ω;
(3)R2的阻值:R2=3R1=3×4Ω=12Ω,
a、b间不接任何东西时,两电阻串联,则电路的总功率:
P====1W。
故答案为:4;4;1。
19.(2021•福建模拟)如图甲,电源为可调压学生电源,小灯泡标有“6V 1.2W”字样,R0为20Ω的定值电阻,电流表随电压表示数变化的U﹣I图像如图乙所示。当小灯泡两端的电压为3V时,小灯泡能发光,此时灯泡灯丝的电阻是 10 Ω;调节电源电压,当小灯泡与定值电阻R0消耗的总功率为0.8W时,此时小灯泡的实际电功率是 0.6 W。
【解答】解:(1)由图甲可知:灯泡与R0并联,电流表测量干路电流,电压表测量电源电压;
当小灯泡两端的电压为3V时,则并联电路两端的电压为3V;
由图乙所示图象可知,电压为3V时,电流表的示数为0.45A;
通过R0的电流:I0===0.15A,
根据并联电路干路电等于各支路电流之和可知通过灯泡的电流为:
IL=I﹣I0=0.45A﹣0.15A=0.3A;
则根据I=可得此时灯泡的电阻:
RL===10Ω;
(2)当电路消耗的总功率为0.8W,从乙图中可以看出,电流表和电压表的示数分别为0.4A和2V;因此电源电压为2V;
此时通过定值电阻的电流为:I0′===0.1A,
通过灯泡的电流为:IL′=I﹣I0′=0.4A﹣0.1A=0.3A;
灯泡的实际功率为:P实=U′IL′=2V×0.3A=0.6W。
故答案为:10;0.6。
20.(2021•福建模拟)如图电路,电源电压恒定,小灯泡上标有“6V 6W”字样(灯丝电阻会受温度影响)。当滑动变阻器滑片置于a端时,小灯泡正常发光,电阻R0功率为P;当滑片从a端移至b端,电压表V1、V2示数的变化量分别为7V和4V,电阻R0的功率变为P;则当滑片移至b端时,电路中的电流为 0.5 A,电路的总功率为 6 W。
【解答】解:闭合开关,当滑动变阻器滑片置于a端时,滑动变阻器接入电路的阻值为0,R0、L串联,电压表V1测量电源电压电压,电压表V2测量L两端的电压。
小灯泡正常发光,则UL=6V,V2的示数为6V,电路中电流I===1A,电阻R0功率为P=I2R0=(1A)2R0,
当滑片从a端移至b端,滑动变阻器、L、R0串联,电压表V1测量L和R0两端的电压,电压表V2测量L两端的电压,根据串联分压特点可知V1和V2的示数都变小,
设此时电路中的电流为I′,则电阻R0的功率P′=I′2R0=P=×(1A)2R0,据此解出I′=0.5A,
滑片在a端时,电源电压U=UL+=6V+IR0=6V+1A×R0........①
滑片在b端时,电压表V1、V2示数的变化量分别为7V和4V,则V1的示数为:U﹣7V,V2的示数为:6V﹣4V=2V,
则R0两端的电压=I′R0=(U﹣7V)﹣2V=U﹣9V,即:0.5A×R0=U﹣9V........②
联立①②得:电源电压U=12V,R0=6Ω,
电路的总功率P总=UI′=12V×0.5A=6W。
故答案为:0.5;6。
21.(2021•三明模拟)如图所示的电路中,电源电压3V不变,灯L1标有“3V 3W”字样,灯L2标有“3V 1.5W”字样。若使L1、L2都正常发光,需闭合开关 S1、S2 ;只闭合开关S3时, L2 较亮。(不考虑灯丝电阻的变化)
【解答】解:(1)由题知,两灯泡的额定电压相等,且等于电源电压,
所以,要使两灯同时正常发光,需要将两灯泡并联,由图知,应只闭合开关S1、S2;
(2)由P=UI,I=得,R=,
两灯的额大功率相等,灯L1额定功率较大,所以电阻较小,即R1<R2;
只闭合S3时,两灯串联,串联电路电流处处相等,根据P=I2R可知,L2的电阻大,其实际功率大,发光更亮,即L2比L1亮。
故答案为:S1、S2;L2。
22.(2021•石狮市一模)在图中,通过电阻R1的电流跟它两端电压的关系如图甲所示,通过电阻R2的电流跟它两端电压的关系如图乙所示。根据图像信息可判断电阻R1为 10 Ω,当R1和R2串联在电源电压为9V的电路中,它们的总功率为 4.5 W。
【解答】解:(1)由图像可知,当R1两端的电压U1=8V时,通过的电流I1=0.8A,
由I=可得,电阻R1===10Ω;
(2)当R1和R2串联在电源电压为9V的电路中,
因串联电路中各处的电流相等,且总电压等于各分电压之和,
所以,由图像可知,当I=0.5A、U1′=5V、U2=4V时符合,
则它们的总功率P=UI=9V×0.5A=4.5W。
故答案为:10;4.5。
23.(2021•南平一模)图甲是某款“即热式”电热水龙头,图乙是它的工作原理电阻R1、R2为电热丝(不考虑温度对电热丝的影响),A、B、C、D是四个触点。旋转手柄带动开关接通对应电路,实现冷水、温水、热水之间切换,有关参数见下表。当开关置于B、C之间时,水龙头工作电路处于 温水 挡(选填“热水”或“温水”);电热丝R2的电阻是 44 Ω。
额定电压
220V
额定功率
温水
1000W
热水
2100W
【解答】解:当开关置于B、C之间时,只有电阻R1接入电路,当开关置于A、B之间时,两电阻并联,
并联电路总电阻小于任何一个分电阻,所以当开关置于B、C之间时电路中电阻较大,
由P=可知,此时功率较小,所以此时放出的是温水,处于温水挡;
电阻R1、R2并联,此时放出的是热水,则P热=2100W,P温=1000W,
因并联电路各支路互不影响,则R2消耗的电功率:
P2=P热水﹣P温水=2100W﹣1000W=1100W,
根据P=可知R2的电阻:
R2===44Ω。
故答案为:温水;44。
24.(2021•福建模拟)甲、乙两灯的额定电压均为6V,测得两灯的电流与电压关系图像如图所示。甲灯正常工作时的电阻是 20 Ω;若把两灯串联接在电源电压为7V的电路中,其电路的总功率为P1,将两灯并联在电源电压为6V的电路中,其电路的总功率为P2,则P1 < (选填“>”“<”或“=”)P2。
【解答】解:
(1)甲灯正常发光时的电压U甲=6V,由图像可知通过甲灯的电流I甲=0.3A,由I=可知,甲灯正常工作时的电阻为:R甲===20Ω;
(2)把甲、乙两灯串联接在7V的电源上时,通过它们的电流相等,且电源的电压等于两灯泡两端的电压之和,由图像可知,当电路中的电流为0.3A,甲灯的实际电压为6V,乙灯的实际电压为1V时满足电源电压为7V,所以电路中的电流为0.3A,则P1=U串I串=7V×0.3A=2.1W;
把甲、乙两灯并联接在6V的电源上时,由图像可知,甲灯的电流约为0.3A,乙灯的电流约为0.7A,则I=I甲′+I乙′=0.3A+0.7A=1A,所以,P2=U并I=6V×1A=6W;
综合分析P1<P2。
故答案为:20;<。
25.(2021•长乐区校级模拟)如图所示是小亮设计的一个多挡位电热水器的简化电路图,其中R1和R2是两根电热丝,改变触点间的连接方式可形成高温、中温(包含了两个挡位)、低温四个不同挡位。触点1、2相连时,通过热水器的电流为2A,电阻丝R1的阻值为 110 Ω;若高温挡功率为990W,低温挡的功率约为 244 W。(计算结果保留整数)
【解答】解:(1)由电路图可知,触点1、2相连时,电路为R1的简单电路,电源电压为220 V,由I=得:R1===110Ω;
(2)两电阻并联时电路中电阻最小,即为高温挡,因并联电路互不影响,电阻R1的功率为:P1=UI=220 V×2 A=440 W,
电路总功率等于各部分功率之和,所以电阻R2的功率:P2=P高﹣P1=990 W﹣440 W=550 W,
由P=UI=可得R2的阻值:R2===88Ω;
当两电阻串联时电路总电阻最大,由P=UI=可得总功率最小,即为低温挡,所以低温挡的功率为:P低==≈244 W。
故答案为:110;244。
26.(2021•鼓楼区校级一模)如图,电源电压保持12V不变,闭合开关S,向左移动滑动变阻器的滑片P时,电压表的示数将 变大 ;若移动过程中,电压表的示数变化范围为3V~6V,电流表示数变化了0.3A,则电阻R0电功率的变化量是 8.1~3.6 W。
【解答】解:由电路图可知,R1、R0串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)闭合开关S,向左移动滑动变阻器的滑片P时,接入电路中的电阻变大,电路的总电阻变大,
由I=可得,电路中的电流变小,R0两端的电压变小,串联电路总电压等于各部分电压之和,所以R1两端的电压变大,则电压表的示数变大;
(2)当电压表的示数变化范围为3V~6V时,电流表示数变化了0.3A,则
△I=I2﹣I1=﹣=,
所以,电阻R0的阻值:
R0===10Ω,
电源电压为:U=12V,
当U1=3V时,则U0=9V,电阻R0电功率为:P0===8.1W,
和U1′=6V时,则U0′=6V,电阻R0电功率为:P0′===3.6W,
则电阻R0电功率的变化范围是0.9W~3.6W。
故答案为:变大;8.1~3.6。
27.(2021•龙岩模拟)如图甲所示电路,电源电压保持不变,两个电压表的量程都是0~15V,电流表的量程是0~0.6A,滑动变阻器的滑片从最右端移动到a点,两个电压表示数与电路中电流关系如图乙所示,电源电压为 12 V,滑片在a点时滑动变阻器的阻值为 10 Ω,整个电路的最大功率为 7.2 W。
【解答】解:由电路图可知,定值电阻R和滑动变阻器串联,电压表V1测R两端的电压,电压表V2测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流。
当滑片位于a点时,接入电路中的电阻最小,此时电路的总电阻最小,电路中的电流最大,整个电路的功率最大,
由图乙可知,两电压表的示数均为6V,电流表的示数为0.6A,
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=UR+Ua=6V+6V=12V,
由I=可得,滑片在a点时滑动变阻器的阻值:Ra===10Ω,
整个电路的最大功率:P大=UI=12V×0.6A=7.2W。
故答案为:12;10;7.2。
28.(2021•连江县校级模拟)如图,电源电压U恒定不变,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器。闭合开关S,R2的滑片P在某位置时,电压表的示数为2V,R2的功率为0.4W;改变滑片P的位置,电压表的示数变为4V,R2的功率变为0.6W。则U= 10 V,R1= 40 Ω。
【解答】解:由图可知:R1与R2串联;电压表测量R1两端的电压,
当滑片P在某位置时,电路中的电流I=,
根据串联电路的总电压等于各分电阻两端的电压之和可知:
滑动变阻器两端电压U2=U﹣U1,
所以,P2=U2I=(U﹣U1)×,
即:0.4W=(U﹣2V)×﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
当改变滑片P的位置时,电路中的电流I′=,
根据串联电路的总电压等于各分电阻两端的电压之和可知:
滑动变阻器两端电压U2′=U﹣U1′,
所以,P2′=U2′I′=(U﹣U1′)×,
即:0.6W=(U﹣4V)×﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
联解上述两方程可得:电源电压U=10V,R1=40Ω。
故答案为:10;40。
29.(2021•漳州三模)如图所示电路,电源电压保持不变,R为定值电阻。闭合开关S,调节滑动变阻器R′,电流表示数从0.1A变为0.4A,电压表示数从8V变为2V。则定值电阻R为 20 Ω,滑动变阻器R′的电功率最大值为 1.25 W。
【解答】解:由电路图可知,定值电阻R与滑动变阻器R'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;
根据题意可知,当I=0.1A时,电压表的示数为8V,
由欧姆定律和串联电路的电压特点可得,电源电压:U=IR+U滑=0.1A×R+8V﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①;
当I'=0.4A时,电压表的示数为2V,同理可得电源电压:U=IR+U滑′=0.4A×R+2V﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②,
联立①②解得:R=20Ω,U=10V;
滑动变阻器的功率:P=I′2R′=()2R′=W=W
显然当R′=30Ω时,滑动变阻器的功率最大,即P最大=W=1.25W。
故答案为:20;1.25。
30.(2021•南平模拟)小明用如图甲所示电路来测量额定电压为2.5V的小灯泡功率,电源电压恒为4.5V,小明从滑动变阻器接入电路中的阻值最大时开始记录数据,测得小灯泡的U﹣I图象如图乙所示。针对该实验过程,小灯泡的额定功率是 1W ,小灯泡正常工作时的电阻为 6.25Ω ,电路消耗的最小功率是 0.45W 。
【解答】解:由电路图知,灯泡L与滑动变阻器R串联,电压表测L两端电压,电流表测电路中电流,
(1)小灯泡的额定电压为2.5V,由图象可知此时通过灯泡的电流为0.4A,
则小灯泡的额定功率:PL=ULIL=2.5V×0.4A=1W;
因额定电压下灯泡正常发光,所以,由I=得,灯泡正常工作时的电阻:RL===6.25Ω;
(2)当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小,电路的总功率最小,
由图象可知,电路最小电流IL′=0.1A,
电路消耗的最小功率:P小=UI=UIL′=4.5V×0.1A=0.45W。
故答案为:1W;6.25Ω;0.45W。
31.(2021•龙岩模拟)某同学利用标有“6V 6W”的灯泡L1和“6V 3W”的灯泡L2进行实验,通过灯泡L1和L2的电流随两端电压变化关系的曲线如图所示。若将两灯并联接入电源电压为3V的电路中,电路消耗的总功率 3 W,若将两灯串联接入电路,要使其中一只灯泡正常发光,另一只灯泡不损坏,电路两端的电压为 8 V。
【解答】解:
(1)若将两灯并联接入电源电压为3V的电路中,由并联电路的电压特点可知,两灯两端的电压都为3V,
由灯泡L1和L2的电流随两端电压变化关系的曲线图知,此时流过灯泡L1和L2的电流分别为0.3A和0.7A。
则灯泡L1和L2的电功率分别为:
P1=UI1=3V×0.3A=0.9W;
P2=UI2=3V×0.7A=2.1W;
电路消耗的总功率为:P=P1+P2=0.9W+2.1W=3W;
(2)由题可知灯泡L1和L2的额定电压均为6V,则由图象可知L1和L2的额定电流分别为1A、0.5A。
将两灯串联接入电路,要使其中一只灯泡正常发光,另一只灯泡不损坏,
因串联电路中电流处处相等,则电路中的最大电流以额定电流最小的为准,即此时电路中的最大电流只能为0.5A,
由图象可知,当串联电路中的最大电流为0.5A时,灯泡L1和L2两端对应的电压分别为6V和2V。
所以串联电路两端的电压为:U串=U1+U2=6V+2V=8V。
故答案为:3;8。
32.(2021•政和县模拟)将两个定值电阻串联接到电压为U的电源两端,R1消耗的功率为P1,R2消耗的功率为3P1.将这两个定值电阻并联接在电压为U的电源两端时,R1与R2的电阻之比为 1:3 ;并联时R1与R2在相同时间内产生的热量之比为 3:1 ;并联时两电阻消耗的总功率为 P1。
【解答】解:(1)将两个定值电阻串联连接到电压为U的电源两端时,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,由P=UI=I2R可得,两电阻的阻值之比:
====,
由I=可得,两电阻两端的电压之比:
===;
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,U=U1+U2=U1+3U1=4U1,
解得:U1=,U2=,
由P=UI=可得,两电阻的阻值:
R1===,R2===;
(2)将这两个定值电阻并联接在电压为U的电源两端时,
因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,由Q=W=t可得,并联时R1与R2在相同时间内产生的热量之比:
===;
两电阻消耗的功率:
P1′===16P1,P2′===P1,
两电阻消耗的总功率:
P=P1′+P2′=16P1+P1=P1。
故答案为:1:3; 3:1; 。
33.(2021•海沧区二模)如图所示电路,电源电压不变,灯泡L规格为“6V 1.2W”,滑动变阻器R2规格为“30Ω 1A”,电流表量程为“0~0.6A”,电压表量程为“0~3V”闭合开关S1、S2,滑片P滑至a端,电流表示数为0.5A,灯泡正常发光,则定值电阻R1为 20 Ω;闭合开关S1,保证电路安全,分析各种可能情况,整个电路的最小功率为 0.9 W(不考虑温度对灯丝电阻的影响)。
【解答】解:(1)闭合开关S1、S2,滑片P滑至a端,电路为R1、L的并联电路,电流表测量干路电流;
由于灯泡L正常发光,则电源电压U=U额=6V;
根据P=UI可知灯泡正常工作的电流:
IL===0.2A,
根据并联电路的干路电流等于各支路电流之和可知:
通过R1的电流I1=I﹣IL=0.5A﹣0.2A=0.3A,
根据I=可得:
R1===20Ω;
(2)根据I=可得:RL===30Ω;则RL>R1,根据并联电路的总电阻小于任意一个分电阻,
所以,闭合开关S1后,为使整个电路的总电阻最大,则应断开S2,让R1、R2串联,
由于电压表量程为“0~3V”,则当电压表示数为3V时,滑动变阻器连入电路的电阻最大,电路中电流最小;
根据串联电路的总电压等于各分电阻两端的电压之和可得:
R1两端的电压为U1=U﹣U2=6V﹣3V=3V,
此时电路中的最小电流为:I最小=I1′===0.15A,
P最小=UI最小=6V×0.15A=0.9W。
故答案为:20;0.9。
34.(2021•仓山区校级一模)如图所示的电路中,电源电压为18V且保持不变。当开关S闭合,滑动变阻器的滑片P滑至a端时,电流表示数为1.5A;当S断开,滑片P滑到变阻器中点时,电压表示数为9V,则滑动变阻器的最大阻值为 36 Ω;若电压表量程为0﹣15V,断开开关S,灯泡的最小功率为 2 W(不考虑温度对灯丝电阻的影响)。
【解答】解:(1)当开关S闭合,滑动变阻器的滑片P滑至a端时,灯泡L与R的最大阻值并联,电流表测干路电流,
因并联电路中各支路两端的电压相等,且干路电流等于各支路电流之和,
所以,由I=可得:
I=IL+IR=+=+=1.5A﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
当S断开,滑片P滑到变阻器中点时,灯泡L与R串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,灯泡两端的电压:
UL=U﹣UR=18V﹣9V=9V,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,=,即=,
解得:R=2RL﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①和②解得:R=36Ω,RL=18Ω;
(2)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电阻最大时,电路中的电流:
I′===A,
滑动变阻器两端的电压:
UR′=I′R=A×36Ω=12V<15V,
所以,电路中的最小电流为A,
则灯泡的最小功率:
PL小=(I′)2RL=(A)2×18Ω=2W。
故答案为:36;2。
35.(2021•政和县模拟)如图所示,是某种电热保暖鞋的工作原理示意图。供电电压6V,R1、R2的阻值分别为3Ω、6Ω,通过旋转扇形开关S,接触不同触点,实现高、中、低三个挡位的转换。保暖鞋在低温挡工作时的电功率是 6 W,它的高温挡工作1min产生的热量是 1080 J。
【解答】解:由电路图可知,开关S接触a、b两个触点时,电路断路,电路的功率为0W;
开关S接触b、c两个触点时,电路为R2的简单电路,电路的电功率P1===6W;
开关S接触c、d两个触点时,R1与R2并联,
由=+可得,电路的总电阻R===2Ω,电路的电功率P2===18W;
开关S接触d、e两个触点时,电路为R1的简单电路,电路的电功率P2===12W,
综上可知,保暖鞋在低温挡工作时的电功率6W,高温挡的功率为18W,
它的高温挡工作1min产生的热量:Q=W=P2t=18W×60s=1080J。
故答案为:6;1080。
36.(2020•翔安区模拟)如图所示,是某种电热器的电路图,电源电压220V,R1、R2的阻值分别为110Ω、220Ω,通过旋转扇形开关S,接触不同触点,实现高、中、低三个挡位的转换,在低温挡工作时的电功率是 220 W,在高温挡工作时的电流是 3 A。
【解答】解:电源电压为220V,R1、R2的阻值分别为110Ω、220Ω,即R1<R2;
开关接触触点a、b时,电路未接通;
开关接触触点b、c时,电路为R2的简单电路,总电阻最大,根据P=可知总功率最小,电热器处于低温挡;
开关接触触点c、d时,电路中R1、R2并联,总电阻最小,根据P=可知总功率最大,电热器处于高温挡;
开关接触触点d、e时,电路为R1的简单电路,总电阻较大,根据P=可知总功率较小,为电热器处于中温挡。
电热器在低温挡工作时的电功率:P低温===220W;
电热器在高温挡工作时,R1、R2并联,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以在高温挡工作时的电流:I===3A。
故答案为:220;3。
37.(2020•秀屿区校级一模)如图所示,电源电压恒定,小灯泡标有“3V 0.6W”字样,R为定值电阻。闭合S,断开S1,小灯泡正常发光;若再闭合S1,发现电流表的示数变化了0.1A,则R的阻值为 30 Ω,此时灯泡L和电阻R消耗的功率之比是 2:1 ,电路的总电阻为 10 Ω。
【解答】解:闭合S,若再闭合S1,此时灯泡L和定值电阻并联,电流表的示数变化了0.1A,实际上通过定值电阻的电流为0.1A;小灯泡标有“3V 0.6W”字样,此时小灯泡正常发光,电源电压为3V,
根据欧姆定律I=可得:定值电阻的阻值R===30Ω;
小灯泡标有“3V 0.6W”字样,此时小灯泡正常发光,其功率P额=0.6W,
根据P=UI可得定值电阻此时的功率为:PR=UI=3V×0.1A=0.3W,
那么P额:PR=0.6W:0.3w=2:1;
小灯泡的额定功率P额=U额×I额,I额===0.2A,
并联电路干路电流等于各支路电流之和,I总=I额+I=0.2A+0.1A=0.3A,
R总===10Ω。
故答案是:30; 2:1; 10。
38.(2020•南安市模拟)如图甲,电源电压保持不变,小灯泡L标有“6V 3W”字样,滑动变阻器R1的最大值为40Ω,定值电阻R2=10Ω;如图乙是小灯泡消耗的电功率随其两端电压变化的图象,当闭合S、S1、断开S2,滑动变阻器滑片P在中点时,R2的功率为0.9W,电源电压为 9 V,当闭合S、S2、断开S1,小灯泡功率为1.6W时,滑动变阻器连入电路中的阻值 12.5 Ω。
【解答】解:(1)当闭合S、S1、断开S2、滑动变阻器滑片P在中点时,滑动变阻器R1的一半阻值和定值电阻R2串联,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,由P=UI=I2R可得,电路中的电流I===0.3A,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,由I=可得,电源的电压U=IR=I(R1+R2)=0.3A×(×40Ω+10Ω)=9V;
(2)当闭合S、S2,断开S1时,滑动变阻器R1与小灯泡串联,
由图乙可知,当小灯泡两端的电压UL=4V、电路中的电流I′=IL=0.4A时,小灯泡功率PL=ULIL=4V×0.4A=1.6W,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,滑动变阻器两端的电压U2=U﹣UL=9V﹣4V=5V,
则滑动变阻器连入电路中的阻值R2===12.5Ω。
故答案为:9;12.5。
39.(2020•三明一模)甲、乙两只小灯泡的额定电压均为6V,灯泡的I﹣U图像如图,将两灯泡并联接入电源电压恒为3V的电路中,电路总电阻R= 5 Ω;当将它们串联接入另一电压恒定的电路中,闭合开关,其中一只灯泡正常发光,则电路总功率P= 2.4 W。
【解答】解:
(1)将两灯泡并联接入电源电压恒为3V的电路中,
因并联电路中各支路两端的电压相等,所以U甲=U乙=U=3V,
由图像可知,通过两灯泡的电流分别为I甲=0.4A,I乙=0.2A,
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I=I甲+I乙=0.4A+0.2A=0.6A,
由I=可得,电路总电阻R===5Ω;
(2)由图像可知,甲、乙两只小灯泡的额定电流分别为I甲额=0.6A,I乙额=0.3A,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,将它们串联接入另一电压恒定的电路中,其中一只灯泡正常发光,则电路中的电流I′=I乙额=0.3A,
由图像可知,此时甲两端的电压U甲′=2V,
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′=U甲′+U乙额=2V+6V=8V,
则电路总功率P=U′I′=8V×0.3A=2.4W。
故答案为:5;2.4。
40.(2020•泉州模拟)某工厂开发研制了一种高、中、低三挡家用电火锅,发热体由两个阻值相同的电热丝组成。如图所示,当开关S1断开,S2接b时,电火锅可实现 低 挡位工作;当使用中挡时,发热功率为800W,则使用高挡时发热功率为 1600 W。
【解答】解:由P=UI=可知,电源电压一定时,电路的总电阻最大,总功率越小,反之,总功率越大;
由电路图可知,当开关S1断开,S2接b时,两个R0串联,总电阻最大,总功率最小,电火锅可实现低挡位工作;
开关S1闭合,S2接a时,两个R0并联,总电阻最小,总功率最大,电火锅处于高挡位;
当开关S1断开、S2接a或开关S1闭合、S2接b时,电路为R0的简单电路,电火锅处于中挡位;
因并联电路中各支路独立工作、互不影响,且使用中挡时发热功率为800W,
所以,使用高挡时发热功率P高=2P中=2×800W=1600W。
故答案为:低;1600。
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