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1、专题训练和电功率有关的动态电路的计算类型一开关的开闭引起的动态电路的计算方法诠释:通过开关的闭合与断开可以改变电路中电阻的连接方式,使电路的总电阻发生改变,由P=UI或P=U2R=I2R可计算出电路的电功率。1.2020眉山 如图图甲所示,电源电压不变,将小灯泡L和电阻R接入电路中,只闭合开关S1时,小灯泡L的实际功率为1 W。图乙是小灯泡L和电阻R的I-U图像。下列说法中正确的是()A.只闭合开关S1时,L的电阻为10 B.再闭合开关S2后,电路总功率为1.2 WC.再闭合开关S2后,电流表示数增加0.5 AD.再闭合开关S2后,在1 min内电阻R产生的热量是24 J2.2020荆州 如图
2、图所示,电源电压和灯泡电阻不变,当闭合开关S2和S3,断开S1时,灯泡L正常发光;当闭合开关S1和S3,断开S2时,电压表示数为6 V,电流表示数为1.6 A;当只闭合开关S2时,灯泡L消耗的实际功率为其额定功率的19,R1与R2消耗的功率之比为31。则下列说法正确的是()A.电源电压为10 VB.灯泡L的额定功率为3.6 WC.R2的阻值为15 D.当只闭合S2时,R1的电功率为1.2 W3.2020广元 如图图所示,灯泡L标有“6 V3 W”字样(不考虑灯丝电阻变化),定值电阻R1=28 ,当开关S1、S2、S3全部闭合时,灯泡正常发光,电流表示数为0.75 A。求:(1)电源电压U。(2
3、)定值电阻R0的大小。(3)当S1闭合,S2、S3断开时,电路消耗的功率。类型二滑动变阻器滑片的移动引起的动态电路的计算方法诠释:由于滑动变阻器滑片P的移动,导致变阻器接入电路的阻值变化,使电路中的电阻、电流和电压发生变化,从而导致电路的总功率和用电器的电功率发生变化。在分析电功率的变化时,先确定电路中哪部分电路发生了变化,导致哪个量发生变化,最后利用电功率公式判断变化的结果。4.2020达州 小张在研究小灯泡电阻的实验中连成了如图图甲所示的电路,灯L标有“6 V3 W”的字样,电源电压保持不变。闭合开关S,滑动变阻器的滑片P从最左端移至最右端的过程中,电压表的示数变化范围是4 V0,电流表的
4、示数变化范围是0.20.5 A,得到灯泡的U-I图像如图图图乙所示。下列结果不正确的是()A.灯L正常发光时的电阻为12 B.电源电压为6 VC.滑动变阻器的最大阻值为24 D.整个电路的最大功率是3 W5.2020重庆 中电源电压为6 V并保持不变,定值电阻R的阻值为10 ,滑动变阻器R标有“20 0.5 A”字样,电流表量程为“00.6 A”,电压表量程为“03 V”,闭合开关,移动滑片P的过程中,为保证电路元件安全,滑动变阻器R接入电路的最小阻值为,定值电阻R的最大功率为W。6.2020广安 如图图所示,电源电压恒定不变,灯泡L上标有“6 V3.6 W”的字样(灯泡电阻受温度的影响忽略不
5、计)。R1=30 ,滑动变阻器R2的最大阻值为50 ,当S、S1闭合,S2断开且滑片P在b端时,电流表的示数为0.2 A。求:(1)灯泡正常工作时的电阻。(2)电源电压。(3)断开S1,闭合S、S2,调节滑动变阻器的滑片,电阻R1消耗的电功率变化范围。7.2020湖州 方方用如图图甲所示电路研究电功率和电流的关系,绘制了定值电阻R0、滑动变阻器R的功率与电流的关系图像,如图图图乙所示。(1)实线表示的是(选填“R”或“R0”)的功率与电流的关系。(2)求R0的阻值。(写出计算过程)(3)当电流表示数为0.5 A时,求R消耗的功率。(写出计算过程)类型三敏感电阻引起的动态电路的计算方法诠释:解决
6、与敏感电阻有关的问题时,可以将敏感电阻看成滑动变阻器,利用“滑动变阻器滑片的移动引起的动态电路的计算”的方法进行分析。8.2020荆门 “开车不饮酒,酒后不开车”是每一位司机都必须遵守的交通法规。甲是气体中酒精浓度测试仪的原理图,电源电压U=12 V,R1是气敏电阻,其阻值随气体中酒精浓度的变化规律如图图图乙所示。气体中酒精浓度大于或等于20 mg/100 mL、小于80 mg/100 mL为酒驾,大于或等于80 mg/100 mL为醉驾。测试仪使用前应先调零,即当气体中酒精浓度为0时,调节滑动变阻器R2的滑片,使电压表示数U1=10 V,调零后R2的滑片位置保持不变。求:(1)调零后R2接入
7、电路中的阻值。(2)当U1=10 V时,R1消耗的电功率。(3)在某次检测中,电流表示数为0.3 A,试通过计算分析,判断该司机属于酒驾还是醉驾。答案1.D 只闭合开关S1时,电路为小灯泡L的简单电路,此时小灯泡L的实际功率为1 W,由图像可知,当UL=2 V时,IL=0.5 A,其实际功率为PL=ULIL=2 V0.5 A=1 W,则电源的电压U=UL=2 V,由I=UR可得,小灯泡L的电阻:RL=ULIL=2V0.5A=4 ,故A错误;再闭合S2后,R与L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,R两端的电压也为2 V,由图像可知,此时通过R的电流为0.2 A,因并联
8、电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,干路电流为I=IR+IL=0.2 A+0.5 A=0.7 A,电路总功率:P=UI=2 V0.7 A=1.4 W,故B错误;因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以,再闭合开关S2后,通过L的电流不变,则电流表示数的增加量即为通过R的电流,其大小为0.2 A,故C错误;再闭合开关S2后,在1 min内电阻R产生的热量:QR=WR=UIRt=2 V0.2 A60 s=24 J,故D正确。2.B 当闭合开关S2和S3,断开S1时,等效电路如图图图甲所示;当闭合开关S1和S3,断开S2时,等效电路如图图图乙所示;当只闭合开关S2时,等效电路如图图图丙所示。由
9、图乙可知,电源的电压U=6 V,故A选项错误;根据I=UR可得,总电阻R并=UI=6V1.6A=3.75 ,则:R1R2R1+R2=3.75 。图丙中,根据串联电路中电流处处相等和P=I2R可知:R1R2=P1I串2P2I串2=P1P2=31。解可得:R1=15 ,R2=5 ,故C选项错误。由图甲可知:U额=U=6 V;图丙中,根据P=U2R可知灯泡的实际电压:U实=P实RL=P实U额2P额=P实P额U额=196 V=2 V,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:U12=U-U实=6 V-2 V=4 V,则串联电路中的电流:I串=U12R1+R2=4V15+5=0.2 A;所以,
10、灯泡L的额定功率:P额=9P实=9U实I串=92 V0.2 A=3.6 W,故B选项正确。图丙中,R1的电功率为P1=I串2R1=(0.2 A)215 =0.6 W,故D选项错误。3.(1)当开关S1、S2、S3均闭合时,R1短路,灯L与R0并联,电流表测干路电流,因为灯L正常发光,则有电源电压:U=UL=U0=6 V。(2)由P=UI得,小灯泡正常发光时,通过小灯泡的电流:IL=PLUL=3W6V=0.5 A,根据并联电路电流的规律知,通过R0的电流为I0=I-IL=0.75 A-0.5 A=0.25 A;由I=UR可得,定值电阻R0的阻值:R0=U0I0=6V0.25A=24 。(3)当开
11、关S1闭合,S2和S3断开时,灯L与R1串联,小灯泡电阻:RL=ULIL=6V0.5A=12 ,电路总电阻:R总=RL+R1=12 +28 =40 ,电路消耗的功率:P=U2R总=(6V)240=0.9 W。4.C 灯L标有“6 V3 W”的字样,由P=UI得,灯L的额定电流为IL=PLUL=3W6V=0.5 A,由欧姆定律得,灯L正常发光时的电阻为RL=ULIL=6V0.5A=12 ,故A正确。变阻器连入电路的电阻为0,电路的电流最大时,由图知,对应的灯L两端电压即为电源电压,故电源电压为6 V,故B正确;当电路的电流最小时,变阻器连入电路的电阻最大,由串联电路的规律及欧姆定律可得:R滑大=
12、U滑大I小=4V0.2A=20 ,故C错误;当电路的电流最大时,电路的最大功率为P=UI大=6 V0.5 A=3 W,故D正确。5.100.9 由电路图可知,R与R串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流。(1)电压表量程为03 V,所以定值电阻R两端的最大电压为UR=3 V,此时滑动变阻器两端的电压为UR=U-UR=6 V-3 V=3 V;电路中电压表示数最大时,电流最大,此时电路中的最大电流为I=URR=3V10=0.3 A;滑动变阻器R接入电路的最小阻值为R=URR=3V0.3A=10 。(2)定值电阻R的最大功率:P=URI=3 V0.3 A=0.9 W。6.(1)由P=UI得
13、,灯泡的额定电流为IL=PLUL=3.6W6V=0.6 A;根据欧姆定律得,灯泡正常工作时的电阻:RL=ULIL=6V0.6A=10 。(2)当S、S1闭合,S2断开且滑片P在b端时,L与变阻器(最大电阻接入电路)串联,电流表测电路的电流,电流表的示数为0.2 A,根据串联电阻的规律及欧姆定律得,电源电压为U=I(RL+R2)=0.2 A(10 +50 )=12 V。(3)断开S1,闭合S、S2,R1与变阻器串联,电流表测电路的电流,当变阻器滑片移动到b端时,变阻器连入电路的电阻最大,由电阻的串联和欧姆定律得,通过R1的最小电流为I小=UR1+R2=12V30+50=0.15 A,故电阻R1消
14、耗的最小电功率:P小=I小2R1=(0.15 A)230 =0.675 W;当变阻器滑片移动到a端时,电路为R1的简单电路,通过R1的最大电流为I大=UR1=12V30=0.4 A,故电阻R1消耗的最大电功率:P大=UI大=12 V0.4 A=4.8 W;则电阻R1消耗的电功率变化范围为0.6754.8 W。7.(1)R0(2)由图乙中R0的功率与电流关系图像可知,I=2 A时,P0=32 W,由P=I2R可得,R0的阻值:R0=P0I2=32W(2A)2=8 。(3)由电路图可知,定值电阻R0与滑动变阻器R串联,电流表测电路中的电流,当滑动变阻器R连入电路的阻值为0时,电路中电流最大,由图像
15、知此时的电流I=2 A,由P=UI可得,电源电压:U=U0=P0I=32W2A=16 V;则当电路中电流I=0.5 A时,R0两端电压:U0=IR0=0.5 A8 =4 V,由串联电路特点知,此时R两端电压:UR=U-U0=16 V-4 V=12 V,R消耗的功率:PR=URI=12 V0.5 A=6 W。8.(1)由图甲可知,R1、R2串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路的电流,由图乙可知,当气体中的酒精浓度为0时,R1=100 ,此时电路中的电流:I=U1R1=10V100=0.1 A,根据串联电路电压的规律及欧姆定律得,R2=U2I=U-U1I=12V-10V0.1A=20 。(2)R1消耗的电功率:P1=U1I=10 V0.1 A=1 W。(3)当电流表示数为0.3 A时,由欧姆定律得,电路的总电阻:R=UI=12V0.3A=40 ,由电阻的串联规律得,气敏电阻的阻值为R1=R-R2=40 -20 =20 ,由图乙知,当气敏电阻的阻值为20 时,气体中的酒精浓度为80 mg/100 mL,可知该司机属于醉驾。