沪科版九年级物理 第十六章 专题八：电功率的相关计算练习

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专题八：电功率的相关计算一、简单电路类1.如图甲所示，把电阻R与灯L并联接在3V的电源上，电阻R与灯L的U-I图像如图乙所示，当开关S闭合时，电路消耗的总功率为 1.8 W，通电2min电阻R产生的热量为 108 J。2.小华有4V的蓄电池和规格为“3V 3W”的小灯泡各一只，为了能使小灯泡正常发光，他设计了如图所示的电路。求：（1）小灯泡正常发光时的电流；（2）小灯泡正常发光1min消耗的电能；（3）定值电阻的阻值和电功率。解：（1）小灯泡正常发光时的电流：I==1A（2）小灯泡正常发光1min消耗的电能：W=P额t=3W×60s=180J（3）通过定值电阻的电流：IR=I=1A定值电阻两端的电压：UR=U-U额=4V-3V=1V定值电阻的阻值：R==1Ω定值电阻的电功率：PR=URIR=1V×1A=1W二、动态电路类3.如图所示，电源电压为6V，定值电阻R1、R2的阻值分别为12Ω、18Ω，闭合开关S。求：（1）当开关S1闭合、S2接1时，通过R1的电流；（2）当开关S1断开、S2接1时，通电1min电阻R2产生的热量；（3）电路总功率的最大值和最小值。解：（1）由电路图知，当开关S1闭合、S2接1时，电路为R1的简单电路。通过R1的电流：I1==0.5A（2）当开关S1断开、S2接1时，两电阻串联，通过R2的电流：I2=I==0.2A通电1min电阻R2产生的热量：Q2=I22R2t=（0.2A）2×18Ω×60s=43.2J（3）当开关S、S1闭合、S2接2时，两电阻并联，电路的总电阻最小，电源电压一定，此时电路的总功率最大：P最大=P1+P2==5W当开关S1断开、S2接1时，两电阻串联，电路的总电阻最大，电源电压一定，此时电路的总功率最小：P最小==1.2W4.如图所示的电路中，电源电压恒定，灯泡L1标有“3V 1.5W”字样，灯泡L2标有“6V 6W”字样，滑动变阻器R的最大阻值为10Ω。开关S1闭合，S2断开，滑动变阻器的滑片P置于b端时，电流表的示数为0.5A，设灯泡的电阻不变。（1）闭合开关S1，断开S2，调节滑片P使灯泡L2正常发光，求此时滑动变阻器接入电路的阻值；（2）开关S1、S2均闭合，调节滑片P使灯泡L1正常发光，求此时L2的实际功率。解：（1）灯泡L2的电阻：电源电压：U=I（R+R2）=0.5A×（10Ω+6Ω）=8V灯泡L2正常发光时电流：滑动变阻器两端的电压：U滑=U-U2=8V-6V=2V滑动变阻器接入电路的阻值：（2）灯泡L1正常发光时，灯泡L2两端的电压：U2′=U-U1=8V-3V=5V通过灯泡L2的电流：灯泡L2的实际功率：P2′=U2′I2′=5V×A≈4.2W5.某科学小组设计了一种预防校园踩踏事故的压力传感报警装置（图甲所示），当停留在楼梯弯道处的人流对地面踏板的压力达到一定值时，电阻式报警器R0立即发出报警信号，提醒学生要注意安全。已知电源电压保持6V不变，报警器R0的阻值恒为5Ω，电流表的量程为“0～0.6A”，压敏电阻Rx随所受压力F的变化图像如图乙所示。求：（1）当压敏电阻不受压力时，电路中的电流；（2）当Rx所受压力达到5N时，报警器R0开始发出报警信号，此时R0的实际功率；（3）为了电路的安全考虑，压敏电阻能承受的最大压力。解：（1）由图乙可知，当压力为0时，Rx的阻值为25Ω，电路中的电流：I==0.2A（2）报警时，Rx所受的压力为5N，由图乙可知，此时Rx的阻值为15Ω，电路中的电流：I1==0.3A此时R0的功率：P=I12R0=(0.3Α）2×5Ω=0.45W（3）为保证电流安全，最大电流为0.6A，当电流为0.6A时，电路电阻：R总==10Ω此时Rx的阻值：Rx=R总－R0=10Ω－5Ω=5Ω由图乙知，Rx能承受的最大压力是10N。三、极值、取值范围类6.如图所示是小芳设计的可调式电热水器的工作原理图，电路由电热管R和可调电阻器R0组成。电热水器的工作电压为220V，电热管R的最大加热功率为1100W。电热管R的阻值不变，可调电阻器R0的阻值范围是0~176Ω。求：（1）电热管R的阻值；（2）最大加热功率下，工作10min产生的热量；（3）电热水器的最小加热功率。解：（1）由图可知，当可调电阻器R0的滑片移到最左端时，电路中只有电热管R工作，此时电路中的总电阻最小，由可知，此时电热管的加热功率最大。电热管R的阻值：（2）最大加热功率下，工作10min产生的热量：Q=W=P最大t=1100W×10×60s=6.6×105J（3）当可调电阻器R0的滑片移到最右端时，R0完全接在电路中，此时电路中的总电阻最大，电流最小，电热管的加热功率最小。电路中的总电阻：R总=R+R0最大=44Ω+176Ω=220Ω此时电路中的电流：则电热水器的最小加热功率：P最小=I2R=（1A）2×44Ω=44W7.如图甲所示，灯泡的额定电压为2.5V，电源电压为4.5V保持不变，电流表的量程为0~0.6A，电压表的量程为0~3V，滑动变阻器的最大阻值为20Ω。图乙所示为灯泡工作时电流与电压的关系图像。求：（1）灯泡的额定功率；（2）当灯泡正常发光时，通电5min滑动变阻器产生的热量；（3）为保证电路安全，滑动变阻器接入电路的阻值范围。解：（1）由图乙可知，当灯泡的电压为2.5V时，通过它的电流为0.5A。灯泡的额定功率：P额=U额I额=2.5V×0.5A=1.25W（2）当灯泡正常发光时，通过滑动变阻器的电流为0.5A。U滑=U-U额=4.5V-2.5V=2V滑动变阻器产生的热量：Q滑=U滑It=2V×0.5A×300s=300J（3）当灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的阻值最小。当滑动变阻器两端的电压为3V时，它接入电路的阻值最大。灯泡两端的电压：U1=U-U大=4.5V-3V=1.5V由图乙可知，当灯泡的电压为1.5V时，通过它的电流为0.4A。滑动变阻器接入电路的阻值范围为4~7.5Ω。