沪粤版初中九年级物理专项素养综合练(十一)与电功率有关的动态电路课件

这是一份沪粤版初中九年级物理专项素养综合练(十一)与电功率有关的动态电路课件，共30页。
类型一　滑动变阻器滑片移动引起的变化1.(新素材·现代科技)(2023广东深圳期末)如图为某物理兴趣 小组设计的电子身高测量仪的电路图。其中,定值电阻R1=1 0 Ω,电源电压恒为4.5 V,R2的规格为“20 Ω    0.5 A”,闭合开 关S,下列说法正确的是 (　    )
A.当R2接入电路中的电阻为5 Ω时,R1两端电压为1.5 V B.身高越高,电压表示数与电流表示数的比值越大C.身高越矮,整个电路消耗的电功率越小D.考虑电路安全,此电路消耗的最大电功率为2.25 W
解析　由电路图可知,闭合开关S,定值电阻R1与变阻器R2串 联,电压表测变阻器R2两端的电压,电流表测电路中的电流;当 R2接入电路中的电阻为5 Ω时,电路中的电流:I= = =0.3 A,R1两端的电压:U1=IR1=0.3 A×10 Ω=3 V,A错误;身高越高,滑动变阻器的滑片向上移动的距离越大,R2接入 电路中的电阻越大,由R= 可知电压表示数与电流表示数的比值等于R2接入电路的阻值,所以电压表示数与电流表示数
2.(2024广西凤山期末)如图甲所示,电源电压保持不变,小灯 泡的额定电压为12 V,闭合开关S后,当滑动变阻器滑片P从 最右端滑到最左端的过程中,小灯泡I-U关系图像如图乙所 示,则下列判断正确的是 (　    )A.电路的最小功率为3 W
B.滑动变阻器的最大阻值为9 ΩC.滑片向左移动时,电压表的示数变小D.滑片向左移动时,电压表示数与电流表示数的比值不变
解析　闭合开关,小灯泡和滑动变阻器串联接入电路,电压表 测小灯泡两端的电压,电流表测通过电路的电流。当滑动变 阻器接入电路的阻值为0时,电路中的电流最大,小灯泡两端 电压等于电源电压;根据图乙可知,通过灯泡的电流最大时, 小灯泡两端电压最大,为12 V,即电源电压为12 V;串联电路 总电阻等于各分电阻之和,当滑动变阻器接入电路中的电阻 最大时,根据欧姆定律可知电路中的电流最小。由图像可知 此时电路中的电流I=1 A,电路的最小功率:P=UI=12 V×1 A= 12 W,A错误;此时小灯泡两端的电压UL=3 V,滑动变阻器两
端的电压:UR=U-UL=12 V-3 V=9 V,由欧姆定律可得,滑动变 阻器的最大阻值:R= = =9 Ω,B正确;当滑片向左移动时,滑动变阻器接入电路的阻值变小,由串联分压规律可知滑动 变阻器两端的电压变小,根据串联电路电压规律可知小灯泡 两端的电压变大,所以电压表示数变大,C错误;根据图乙可 知,灯丝的阻值随温度的升高而增大,当滑片向左移动时,电 路中的电流变大,灯丝的温度升高,即灯丝的阻值变大,而电 压表与电流表示数的比值等于灯丝的阻值,因此比值变大,D 错误。
解析　由图甲可知,滑动变阻器R1和定值电阻R串联,电压表 测R1两端的电压,电流表测电路中的电流;由图乙可知,当滑动 变阻器的阻值R1=10 Ω时,它的电功率为0.9 W。由P=UI=I2R 可得,此时电路中的电流I1= = =0.3 A;当滑动变阻器的阻值R1'=20 Ω时,它的电功率为0.8 W,此时电路中的电流 I2= = =0.2 A。由欧姆定律可得,电源电压:U=I1(R+R1)=I2(R+R1'),即0.3 A×(R+10 Ω)=0.2 A×(R+20 Ω),解得R=10 Ω,电源电压U=I1(R+R1)=0.3 A×(10 Ω+10 Ω)=6 V,A错误。电
压表测变阻器两端的电压,变阻器接入电路的阻值最大为20 Ω,由串联分压的规律可知此时电压表示数最大,且此时电流 最小为I2=0.2 A,则电压表的最大示数Umax=I2R1max=0.2 A×20 Ω =4 V,B错误。根据P= 可知,电源电压一定时,整个电路的电功率与总电阻成反比,则滑动变阻器的阻值为0时,电路的 总电阻最小,总功率最大,滑动变阻器的阻值为20 Ω时,电路 的总电阻最大,总功率最小,故Pmax= = =3.6 W,Pmin= = =1.2 W,则整个电路电功率的变化量ΔP=
Pmax-Pmin=3.6 W-1.2 W=2.4 W,C错误。根据P=I2R可知,电流越 大、定值电阻R的电功率越大,电流越小、定值电阻R的电功 率越小,当滑动变阻器的阻值为0时,电路的总电阻最小,电流 最大为Imax= = =0.6 A,则定值电阻R的电功率最大为PRmax= R=(0.6 A)2×10 Ω=3.6 W;当滑动变阻器的阻值最大为20 Ω时,电路的总电阻最大,电流最小为I2=0.2 A,则定值电阻R的 电功率最小为PRmin= R=(0.2 A)2×10 Ω=0.4 W,所以定值电阻R的电功率变化量:ΔP'=PRmax-PRmin=3.6 W-0.4 W=3.2 W,D正 确。
4.(2024广东兴宁一中期末)在如图所示的电路中,电源电压 恒定,闭合开关S后,将滑动变阻器的滑片P向右移动,电流表 A1的示数　　　    ,电流表A2与A1的示数之差　　　    。当 滑片移到某一位置时,两电流表的指针偏转程度相同,此时R1 与R2的电功率之比为　　　    。(前两空均选填“变大” “变小”或“不变”)
解析　由电路图可知,R1与R2并联,电压表测电源两端的电压, 电流表A1测通过R2支路的电流,电流表A2测干路电流。滑片 移动时,通过R2的电流不变,即电流表A1的示数不变;将滑动变 阻器的滑片P向右移动,变阻器接入电路中的电阻变小,通过 R1的电流变大,干路电流变大,即电流表A2的示数变大。由电 流表A2与A1的示数之差等于通过R1的电流可知,两电流表的 示数之差变大;因为两电流表的指针偏转程度相同,所以电流
表A2的示数为电流表A1示数的5倍,则通过R1、R2的电流之比 为I1∶I2=(5-1)∶1=4∶1,因并联电路两端电压相等,由P=UI可得,R1与R2的电功率之比为P1∶P2=UI1∶UI2=I1∶I2=4∶1。
类型二　传感器引起的变化
5.(新素材·现代科技)(2023山西阳泉期末)某学习小组设计了 一种预防校园踩踏事故的压力传感报警装置,当停留在楼梯 弯道处的人对地面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,其工作电路如图甲所 示。在实验室进行模拟实验获得的相关信息如下:电源电压 保持4.5 V不变,报警器R0的阻值恒为10 Ω,压敏电阻Rx随所受 压力F的变化图像如图乙所示,当电流表示数为0.3 A时,报警 器R0开始发出报警信号,则 (　    )
 　     A.人越多,Rx阻值越大B.人越多电路电流越小C.压敏电阻受到的压力F大于10 N时报警D.报警时的电路的功率为12.5 W
6.(2023山西侯马期末)小刚设计了一个防踩踏模拟报警装 置,工作原理如图甲所示,压力显示器是由其中一个电表改装 而成的,要求压力增大时,电表的示数增大;当压力为80 N时, 开始发出报警信号。已知电路中电源电压为3 V不变,R1的阻 值恒为10 Ω,压敏电阻R2的阻值随所受压力F变化的关系如 图乙所示。下列说法正确的是 (　    )
A.压力显示器可以由电压表改装而成B.压力减小时,电路中的总功率变大C.当电压表示数为1 V时,报警器开始发出报警信号D.当压力为0 N时,电路中的电流为0.12 A
解析　由图甲可知,R1、R2串联,电压表测R2两端的电压,电流 表测电路中的电流;由图乙可知,压力增大时,压敏电阻R2的阻 值减小,由串联电路的分压规律可知,R2两端的电压减小。电 源电压一定,压力增大时,电压表的示数减小,电流表的示数 增大,显示器应由电流表改装而成,A错误;由图乙可知,压力 减小时,压敏电阻R2的阻值增大,由串联电路的电阻特点和欧 姆定律可知,此时电路中的电流减小,电源电压一定,由P=UI 可知,电路中的总功率减小,B错误;由串联电路的电压特点可
类型三　多个开关控制电路
7.(2023广东东莞模拟)如图所示电路中,滑动变阻器铭牌上 标有“50 Ω    2 A”字样,电压表量程0~15 V。闭合开关S1、 S2,断开开关S3,调节变阻器滑片P至某位置,电压表示数为5 V,电流表示数为0.5 A,灯泡正常发光;再闭合开关S3,电流表 示数变为1.2 A,则下列说法正确的是 (　    )①变阻器接入电路的阻值为10 Ω②电源的电压为12 V
③灯泡的额定功率为3.5 W④若只闭合开关S1、S2,改变电源电压并移动滑片P,为使电路安全,则电路的最大功率为11 WA.①②　　　　　　　    B.③④C.①②③D.①②③④
解析　闭合开关S1、S2,断开开关S3,此时滑动变阻器与灯泡 串联,电压表测量的是滑动变阻器两端的电压,调节变阻器滑 片P至某位置,电压表示数为5 V,电流表示数为0.5 A,灯泡正 常发光,此时滑动变阻器连入电路的阻值:R滑= = =10 Ω,故①正确;再闭合开关S3,电流表示数变为1.2 A,灯泡L被短 路,只有滑动变阻器接入电路,此时电源电压为U=I'R滑=1.2 A ×10 Ω=12 V,故②正确;由①可知,当滑动变阻器两端电压为5 V时,灯泡正常发光,由串联电路电压规律可知,灯泡的额定电
压为UL=U-U滑=12 V-5 V=7 V,小灯泡的额定功率:P=ULI=7 V ×0.5 A=3.5 W,故③正确;只闭合开关S1、S2,改变电源电压并 移动滑片P,为使电路安全,当灯泡正常发光(电流最大)且电 压表的示数最大为15 V时,滑动变阻器接入电路中的电阻:R滑 '= = =30 Ω