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電功率&動態電路分析(多選題型)(含解析)2023年中考物理重難點專項復習講義

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電功率&動態電路分析(多選題型)(含解析)2023年中考物理重難點專項復習講義

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電功率&動態電路分析(多選題型) 2023年中考物理重難點專項復習講義
第一部分:解題要點
熱傳遞吸放熱:Q=cm△t,
燃料完全燃燒:Q=mq=Vq,
電熱:Q=I2Rt;
電流:I=U/R=P/U
電阻:R=U/I=U2/P
電壓:U=IR=P/I
電功:W=Pt=UIt=I2Rt=U2t/R
電熱:Q=I2Rt(焦耳定律)=UIt=U2t/R
電功率:P=W/t=UI=I2R=U2/R
先看圖識別電路圖。
審題分兩段和畫出等效圖
分清串并聯,去掉電壓表、短路、斷路。
分清誰測誰:電流表拆除法、電壓表擁抱法(沒有電源)。
??即摚弘娏飨嗟?、電阻分壓和功率、總電阻等于各電阻之和;電流相等比較關系;L電流相等列方程:U1/R1=(U-U1)/R2;
串聯保護電路:滑動變阻器最小值之最大允許值之各用電器的最小值和測同伴的電壓表量程;滑動變阻器最大值之測它的電壓表量程等。當滑動變阻阻值范圍在定值電阻左右時,等于定值電阻阻值時,電功率最大;不在左右取端值。
滑動變阻器電壓電流變化量之比就是定值電阻。
并聯:電壓相等、電阻分流、R總=R1R2/(R1+R2);并聯總電流優先使用I總=I1+I2,盡可能不用R總公式;并聯電流互不影響。
并聯保護電路:最大電壓和最大電流。
兩個串聯增加長度,總電阻大于任何一個電阻。
兩個并聯增加橫截面積,總電阻小于任何一個電阻。
AB電阻并聯,A電阻增大(分流變?。傠娮柙龃螅偭髯冃。?,但總電阻仍小于A或B電阻。
先求電源電壓和定值電阻;列方程。
先求串聯電流和并聯電壓。
注意小燈泡的電阻,電阻不變最輕松,審題算好額定值。
電能表:單位統一、區別KWh只適用電能(功)和J(瓦秒)(適用電能(功))。
電功表示電流所做的功,電能是可以轉化成多種其他形式的能量。
多選題只答確定的選項。多做同類型填空題。
學會審題。充分挖掘隱含的條件,現學現用。
題未必需要全部理解,只要抓住關鍵信息就夠了。
對于電阻受溫度影響的小燈泡、電功機等等。歐姆定律和變形公式不能用。
W=UIt Q=I2Rt W=W機械+Q η=W有用/W總功
第二部分:題型解讀
例題1、如圖甲所示,小燈泡L與滑動變阻器R串聯在電壓為4.5V的電路中,閉合開關S移動滑片P,得到小燈泡的I﹣U圖象如圖乙所示。當小燈泡的功率為0.75W時,下列說法正確的是( ?。?br/>A.電流表的示數為0.2A
B.滑動變阻器接入電路的電阻為15Ω
C.電路消耗的總功率是1.35W
D.10s內電流對滑動變阻器做功是6J
【說課】解:由電路圖可知,小燈泡L與滑動變阻器R串聯,電流表測電路中的電流,
由圖乙可知,當燈泡兩端的電壓UL=2.5V、通過的電流IL=0.3A時,
小燈泡的功率PL=ULIL=2.5V×0.3A=0.75W,則電流表的示數為0.3A,故A錯誤;
因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和,
所以,滑動變阻器兩端的電壓:
UR=U﹣UL=4.5V﹣2.5V=2V,
因串聯電路中各處的電流相等,
所以,由I=可得,滑動變阻器接入電路的電阻:
R===≈6.67Ω,故B錯誤;
電路消耗的總功率:
P=UI=UIL=4.5V×0.3A=1.35W,故C正確;
10s內電流對滑動變阻器做功:
WR=URIRt=URILt=2V×0.3A×10s=6J,故D正確。
故選:CD。
例題2. 如圖所示,A、B分別為額定電壓為8V的小燈泡L和定值電阻R的電流隨電壓變化關系的圖象。下列說法中正確的是( ?。?br/>A. 定值電阻R阻值為20Ω
B. 小燈泡L正常工作1min消耗的電能為24J
C. 將小燈泡L和電阻R并聯接入電路,當干路電流為0.6A時,小燈泡L的實際電功率為1.6W
D. 將小燈泡L和電阻R串聯接入電路中,若通過電阻R的電流為0.5A,則電源電壓為18V
【說課】A.由圖知,B為電阻R的電流隨電壓變化圖像,在B圖象上找一點,可求得電阻R的阻值
故A正確;
B.小燈泡L的額定電壓為8V,由圖知它正常工作時的電流為0.5A,則小燈泡L正常工作1min消耗的電能
故B錯誤;
C.將小燈泡L和電阻R并聯接入電路,則它們兩端電壓相等,由圖知,當干路電流為0.6A時,它們兩端的電壓為4V,此時通過小燈泡L的電流為0.4A,實際功率
故C正確;
D.將小燈泡L和電阻R串聯接入電路,則通過它們的相等,若通過電阻R的電流為0.5A,由圖知,小燈泡L兩端電壓為8V,電阻R兩端電壓
則,電源電壓
故D正確。
故選ACD。
例題3. 如圖甲所示,電源電壓保持不變,為定值電阻。閉合開關S,將滑動變阻器的滑片P由最右端滑至最左端,滑片P在最左端時小燈泡恰好正常發光,兩個電壓表示數與電流表示數的變化關系如圖乙所示。下列說法中正確的是( ?。?br/>A. 電源電壓為10V
B. 小燈泡的額定功率為1.6W
C. 小燈泡正常發光時,在1min內消耗的電能為96J
D. 滑動變阻器的最大阻值為35
【說課】電路中燈L、R0、R串聯,電壓表V1測燈L和R0兩端的電壓,電壓表V2測R0和R兩端的電壓;電流表測串聯電路中的電流;
A.將滑動變阻器的滑片P由最右端滑至最左端的過程中,R阻值變小,電路中電流變大,根據串聯分壓“電阻越大,分壓越多”的規律,判定電壓表V1示數越變越大,電壓表V2的示數越變越??;當滑片P滑到最左端時,R=0,電路中電阻最小,電流最大為I大=0.4A,由圖乙可得,此時電壓表V1測電源電壓,示數為8V,故A錯誤;
B.滑片P在最左端時小燈泡恰好正常發光,此時電路中的電流為0.4A;V2測R0兩端電壓,由圖乙知示數為4V,則燈L兩端電壓為
UL=U-UR0=8V-4V=4V
則燈泡的額定功率為
PL額=ULI大=4V×0.4A=1.6W
故B正確;
CD.小燈泡正常發光時,R0 在1min內消耗的電能
W0=U0I0t=4V×0.4A×60s=96J
R0===10
滑片P在最右端時電阻最大,此時電路中電流最小為I小=0.2A,則R0兩端電壓為
U'0=I小R0=0.2A×10=2V
電壓表V2示數為U2=7V,則滑動變阻器兩端的電壓為
UR=U2-U'0=7V-2V=5V
滑動變阻器的最大阻值為
R===25
故C正確;D錯誤。
故選BC。
例題4. 如圖甲所示的電路中,電源電壓恒定不變。電流表的量程為0~0.6A,電壓表的量程為0~3V。當S1閉合、S2斷開時,將滑動變阻器的滑片從一端移至另一端的過程中,電流表隨電壓表示數變化的情況如圖乙中的A圖象所示。圖乙中的B圖象為小燈泡的I﹣U圖象,小燈泡的額定電壓為2.5V。當S2閉合、S1斷開時,為保證電路中的各元件都不會損壞,下列說法中正確的是( ?。?br/>A. 電源電壓為4.5V
B. 小燈泡的最小功率為0.6W
C. 電路的最大功率為2.7W
D. R2連入電路的阻值范圍為4Ω~7.5Ω
【答案】ABD
【解析】
【詳解】A.當S1閉合、S2斷開時,此時滑動變阻器R2與電阻R1串聯,電壓表測量滑動變阻器R2的電壓,電流表測量串聯電路中的電流,當滑動變阻器R2的滑片移到最右端時,此時電路中只有電阻R1工作,由圖乙可知,此時電路電流為,則電源電壓等于電阻R1兩端的電壓,即
當滑動變阻器R2的滑片移到最左端時,此時滑動變阻器R2與電阻R1串聯,由圖乙可知,此時電路電流為,則滑動變阻器R2兩端的電壓為3V,電源電壓等于電阻R1兩端的電壓和滑動變阻器R2兩端之和,即
由①②解得
,
故A正確;
B.當S2閉合、S1斷開時,此時滑動變阻器R2與燈泡L串聯,滑動變阻器R2的阻值越大,電路電流越小,小燈泡的電功率越小,滑動變阻器R2的阻值越大,R2兩端的電壓越大,由于電壓表的量程為0~3V,所以滑動變阻器R2兩端的電壓最大為3V,則小燈泡兩端的電壓為
圖乙中的B圖象可知,當小燈泡兩端的電壓為1.5V時,流過小燈泡的電流為0.4A,則小燈泡的最小功率為
故B正確;
C.當S2閉合、S1斷開時,此時滑動變阻器R2與燈泡L串聯,滑動變阻器R2的阻值越小,電路電流越大,小燈泡的額定電壓為2.5V,由圖乙中的B圖象可知,當小燈泡兩端的電壓為2.5V時,電流為0.5A,此時電路的最大功率為
故C錯誤;
D.由C可知,滑動變阻器R2的阻值越小,電路電流越大,小燈泡的額定電壓為2.5V,則滑動變阻器R2兩端的電壓為
串聯電路中電流處處相等,所以流過滑動變阻器R2的電流也為0.5A,滑動變阻器R2的最小阻值為
由B可知,當S2閉合、S1斷開時,此時滑動變阻器R2與燈泡L串聯,由于電壓表的量程為0~3V,所以滑動變阻器R2兩端的電壓最大為3V,則小燈泡兩端的電壓為1.5V,由乙圖可知,當小燈泡兩端的電壓為1.5V時,流過小燈泡的電流為0.4A,串聯電路中電流處處相等,所以流過滑動變阻器R2的電流也為0.4A,滑動變阻器R2的最大阻值為
所以R2連入電路的阻值范圍為4Ω~7.5Ω。故D正確。
故選ABD。
例題5. 如圖甲所示的電路中,R1為定值電阻,R2為滑動變阻器,電源電壓不變。閉合開關S后,滑動變阻器的滑片P從最左端移動到最右端的過程中,電流表示數I與電壓表示數U的變化關系如圖乙所示,則R2的最大阻值為___________Ω,電路的最大總功率為________W,滑動變阻器的最大功率為_________W。
【說課】[1]觀察圖甲,閉合開關后,滑動變阻器的滑片P從最左端移動到最右端的過程中,根據電流的流法可知,這是一個串聯電路,兩電阻串聯,變阻器接入電路的電阻在變大,電路的總電阻在變大,電源電壓不變,則電路的電流在變小,觀察圖乙,圖線的方向應該是從左往右,當滑片P移動到最右端時,R2的電壓是4V,流過R2的電流是0.2A,根據歐姆定律的變換式可知,這時R2的阻值是
R2的最大阻值是20Ω。
[2]要求電路的最大總功率,根據電功率的公式,電源電壓不變,則需要電路的電流最大,這時電路的總電阻最小,即要求變阻器接入電路的電阻最小,為0,這時變阻器兩端的電壓也為0,觀察圖乙,當電壓為0時,電路的電流是0.6A,這是電路的最大電流;接下來求電源電壓,觀察圖乙,當電壓為0時,電路的電流是0.6A,這時只有電阻R1接入電路,設電源電壓是U,根據歐姆定律可知
再觀察圖乙,當電壓為4V時,電路的電流是0.2A,這時兩個電阻都接入電路,R2的電壓是4V,則R1的電壓是,對R1根據歐姆定律可知
聯立上面兩條方程,可解得、;那么電路的最大電流是0.6A,,根據電功率的公式,電路的最大總功率是
電路的最大總功率是3.6W。
[3]設滑片P在某個位置時,滑動變阻器的功率達到最大,根據可知
觀察這個上式,可想到當時,分母的值可以達到最小,是40Ω,那么的值達到最大,其大小是0.9W,即滑動變阻器的最大功率為0.9W。
注意:本題最后推導結論可以作為多選擇解題技巧直接使用,即定值電阻和滑動變阻器串聯,如果滑動變阻器允許阻值范圍在定值電阻的阻值兩側,取最靠近的一端代入,如果包括定值電阻阻值,則取定值電阻的阻值,以求出滑動變阻器的最大功率。
第三部分:自主練習
1、如圖所示,電源電壓保持不變,R1是定值電阻,R2是滑動變阻器。閉合開關s后,滑動變阻器的滑片P從中點移動到b端,下列判斷正確的是( ?。?br/>A.電流表A的示數變小,電壓表 V1的示數變小
B.電壓表V2的示數與電流表A的示數的比值不變
C.電壓表V2的示數變大,電阻R1消耗的功率變小
D.電壓表V1示數變化量與電壓表V2示數變化量相等
2、如圖甲所示,電源電壓保持不變,滑動變阻器 R'標有“20Ω 1A”,電流表的量程為0~0.6A,電壓表的量程0~15V,丁丁進行了下面操作:先閉合開關S和S1,斷開開關S2,在保障電路元件安全的情況下,將滑動變阻器的滑片從最右端滑動到a點,燈泡L恰好正常發光,再斷開開關S1閉合開關S2,將滑動變阻器的滑片從a點向某一方向移動,直到電壓表示數與燈泡L的額定電壓相同,圖乙是兩次調節過程中電流表與電壓表示數變化關系圖象,則下列說法正確的是 (  )
A.電源電壓為 6V
B.燈泡L.的額定功率為1.5W
C.再斷開開關S1閉合開關S2時,滑片是從a點向左移動的
D.若丁丁重新調節開關和滑片,該電路的最小功率為1.2W
3、如圖甲所示的電路中,電流表量程為0-0.6A,燈泡正常發光時功率為3W,滑動變阻器的最大阻值為24Ω.將滑動變阻器滑片移動到最大阻值處,閉合開關S,在斷開或閉合S1時,在各元件安全下分別將滑動變阻器滑片從最左端向右最大限度移動,繪制了電流表和電壓表示數的關系圖象如圖乙,下列說法正確的是( ?。?br/>A.當燈泡的功率為2W時燈絲電阻為12Ω
B.電源電壓為9V
C.保證電路中各元件安全的前提下電路中的最大功率為4.5W
D.閉合開關S、S1,將滑動變阻器滑片移動最左端,燈泡10s內消耗5.4J的電能
4、圖甲是測量小燈泡電功率的電路圖,電源電壓恒為6V。閉合開關S后,將規格為“40Ω 1A”的滑動變阻器滑片,從右端向左滑動,當電流表示數為0.3A時,小燈泡正常發光;圖乙是此過程中,電壓表與電流表示數變化的關系圖象,下列分析正確的是( ?。?br/>A.小燈泡的額定功率是1.14W
B.小燈泡的電阻為12.7Ω
C.電路中最小電流為0.125A
D.電壓表示數為2V時電路總功率是1.32W
5、圖甲中R0為定值電阻,電源電壓保持不變。滑動變阻器R1標有“20Ω1A”字樣,電流表量程0﹣0.6A,燈泡L的額定電流是0.5A。當開關S1、S2都斷開或都閉合兩種情況中,移動滑片P(所有元件都安全)得到了兩次電流表示數與R1阻值變化關系的圖像(如圖乙所示),燈泡在工作時正常發光。下列說法中正確的是( ?。?br/>A.電源電壓為4V
B.燈泡L的額定功率為3W
C.R0的阻值為10Ω
D.開關都斷開與都閉合時,電路最大功率之比為6∶11
第四部分:參考答案
1.BCD
【詳解】
B.當開關S閉合、斷開時,滑動變阻器的最大阻值與燈泡串聯,電壓表測滑片右側電阻絲兩端的電壓,電流表測電路中的電流,因電壓表的內阻很大、在電路中相當于斷路,所以滑片移動時接入電路中的電阻不變,由圖乙可知,此時電路中的電流,將滑動變阻器滑片移動到最大阻值處,電壓表的示數最大,由可得,電壓表的最大示數
則電壓表的量程為。
當開關s、均閉合時,滑動變阻器的最大阻值與燈泡串聯,電壓表測滑動變阻器兩端的電壓,電流表測電路中的電流,由圖象可知,電路中的最大電流,電壓表的示數時,因電壓表的量程為,電流表的量程為,所以,此時燈泡應正常發光,又因燈泡正常發光時功率為,所以,燈泡正常發光時的電壓
因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和,所以,電源的電壓
故B正確;
C.保證電路中各元件安全的前提下電路中的最大功率
故C正確;
D.閉合開關S、,將滑動變阻器滑片移動最左端時,接入電路中的電阻最大,電路中的電流為,此時燈泡兩端的電壓
則燈泡內消耗的電能
故D正確;
A.此時燈泡的電阻
燈泡正常發光時的電阻
所以,燈泡的電阻是變化的,當燈泡的功率為時燈絲電阻小于,故A錯誤。
故選BCD。
2.ACD
【詳解】
A.由圖甲可知,燈泡和變阻器串聯,電壓表測量燈泡兩端的電壓,電流表測量電路中的電流,由圖乙可知,當電流表示數為0.3A時,電壓表的示數是3.8V,燈泡正常發光,燈泡兩端的電壓是3.8V,小燈泡的額定功率
PL=ULIL=3.8V×0.3A=1.14W
故A正確;
B.小燈泡正常發光時的電阻
由圖乙可知,當燈泡兩端的電壓是2V時,通過它的電流是0.22A,此時燈泡的電阻
故B錯誤;
C.當變阻器的滑片在最右端時,連入電路的電阻最大,電路的總電阻最大,由可知通過電路的電流最小,由圖乙可知,電壓表的最小示數是1V,通過電路的最小電流
故C正確;
D.由圖乙可知,當燈泡兩端的電壓是2V時,通過它的電流是0.22A,電路總功率
P=UIL″=6V×0.22A=1.32W
故D正確。
故選ACD。
3.BCD
【詳解】
由甲圖可知,當開關S1、S2都閉合時,滑動變阻器R1與燈泡L并聯,此時由于R1的阻值不能為零,由此可判斷出圖乙中的上邊的曲線為S1、S2都閉合時電流表示數與R1阻值變化關系的圖象,則下邊的曲線為S1、S2都斷開時電流表示數與R1阻值變化關系。
A.開關S1、S2都閉合時,滑動變阻器R1與燈泡L并聯,由圖象中上邊的曲線可知,當R1=20Ω時,I1最小=0.3A,電源電壓
U=U1=I最小R1=0.3A×20Ω=6V
故A錯誤;
B.由于燈泡發光時恰好正常工作(其額定電壓等于電源電壓6V),且燈泡L正常工作的電流是0.5A,則燈泡L的額定功率
P額=PL=UIL=6V×0.5A=3W
故B正確;
C.開關S1、S2都斷開時,R1與R0串聯,當R1=0Ω時,電路中只有R0連入,由圖象中下邊的曲線可知I最大=0.6A,R0的阻值
故C正確;
D.開關都閉合時,變阻器R1與燈泡L并聯,干路最大電流
I閉合=I最大+IL=0.6A+0.5A=1.1A
開關都斷開時,R1與R0串聯,由圖象中下邊的曲線可知最大電流I斷開=0.6A,則開關都斷開與都閉合時,電路最大功率之比為
P斷開∶P閉合=UI斷開∶UI閉合=I斷開∶I閉合=0.6A∶1.1A=6∶11
故D正確。
故選BCD。
4.ABD
【詳解】
A.小燈泡正常工作時,由及歐姆可得它的電阻為
故A正確;
B.當開關S1、S2斷開,S、S3閉合時,R2與燈泡L串聯,電路中的最大電流為
R2兩端電壓為
U2=U-U額=8V-6V=2V
連入電路的最小阻值為
故B正確;
C.當開關S1、S2斷開,S、S3閉合,電壓表的量程為,根據串聯分壓規律,此時滑動變阻器阻值最大,所以電路中電流最小為
由及歐姆可得小燈泡L的最小功率為
Pmin=(Imin)2R燈=(0.42A)2×12Ω≈2.1W
故C錯誤;
D.當開關S、S1、S2閉合,開關S3斷開時,R1與R2并聯,電路中最大總電阻為
電路總功率最小值為
故D正確。
故選ABD。
5.ABC
【詳解】
A.由P=可得小燈泡的電阻
RL===24Ω
當只閉合開關S,R1與小燈泡串聯,小燈泡正常發光,則UL =12V ,R1連入的阻值為12Ω,據串聯電路電壓規律,R1兩端的電壓為
U1=UL=12V=6V
則電源電壓
U= U1+ UL=6V+12V=18V
故A正確;
B.只閉合開關S,R1滑到最大值時,電路電流最小,小燈泡的功率最小,此時電路電流
I最小===0.25A
小燈泡的最小功率
PL最小= RL=(0.25A)2×24Ω=1.5W
故B正確;
C.當開關都閉合時,小燈泡短路,R0與R1并聯,電流表測干路電流,通過R0的電流
I0===0.5A
滑動變阻器R1的規格為“48Ω 2A”,因此通過R1的最大電流為2A,則電路的總電流最大值
I= I0+I R1最大=0.5A+2A=2.5A
故C正確;
D.只閉合開關S和S2,電路中只有R1,通過R1的最大電流為2A,則滑動變阻器連入的最小值
R1最小===9Ω
故D錯誤。
故選ABC

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