【物理】物理电功率的综合计算问题的专项培优练习题(含答案)及答案解析

一、初中物理电功率的综合计算问题1．在如图的电路中，电源电压保持不变，R 0为定值电阻，滑动变阻器R 的最大阻值为R M ，移动滑动变阻器的滑片P 从A 端到B 端，滑动变阻器的电功率随电流表示数变化的完整图线如图，图线中a 、b 两点对应的电功率均为P 1，且c 点对应的是滑动变阻器的最大电功率P 2，且12:3:4P P =，则图线中b 点对应的电路状态中，滑动变阻器接入电路中的电阻大小( )A ．2R B ．3R C ．2R 0 D ．3R 0【来源】2020年江苏省苏州市昆山市中考二模物理试题 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】由电路图可知，R 0、R 串联在电路中，当滑片在c 点时，变阻器消耗的最大功率为P 2，此时变阻器将接入电路的阻值为R ，则有()()()2222222200000044U U R U R U P R R R R R R R R R R R R R⎛⎫==== ⎪++++-⎝⎭+ 由上面等式可知，当R=R 0时，变阻器消耗的电功率最大，即2204U P R =因为12:3:4P P =，则有2220120200003333444163U R UU P P R R R R R ⎛⎫==⨯== ⎪+⎝⎭ 即当R=3R 0时，满足关系式12:3:4P P =，故ABC 错误，D 正确。

故选D 。

2．如图是一个电加热器的工作原理图，其中1R 和2R 是阻值不变的发热电阻；已知加热器的额定电压为220V ，额定加热功率990W ，额定保温功率为110W 。

当电加热器正常工作时，下列说法正确的是（ ）A ．加热器的功率为110W 时，开关S 、1S 都闭合B ．开关S 闭合，1S 由断开到闭合，电路中电流变大，2R 的功率变大C ．电阻1R 与2R 的阻值之比为1∶8D ．若用电高峰期实际电压为200V ，加热器保温状态下的实际功率约为90.9W 【来源】2020年四川省成都市锦江区中考二诊物理试题 【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】A ．只闭合开关S ，两电阻串联，电阻较大，根据2U P R=知，在电压一定时，电功率较小，加热器处于保温状态，则此时加热器的功率为110W ，故A 错误；B ．开关S 闭合，S 1断开时，两电阻串联，S 1闭合时，电阻R 1被短路，只有电阻R 2工作，电阻减小，根据U I R=知，电路的电流增大，R 2的电阻不变，根据22P I R =知R 2的功率变大，故B 正确； C ．因为22U P R =加热、212U P R R =+保温，且P 加热=990W 、P 保温=110W ，所以 22212::990W :110W U U P P R R R ==+加热保温即12291R R R += 所以1281R R = 故C 错误；D ．只闭合开关S ，加热器处于保温状态，两电阻串联，保温功率为110W ，则2212(220V)=440Ω110WU P R R +==额保温当实际电压为200V 时，实际功率约为2122(200V)=90.9W 440ΩU R R P =≈+额实故 D 正确； 故选BD 。

3．如图所示，电源电压保持不变，L 1上标有“1.2V ？W ”，L 2上标有“9V ？W ”。

闭合开关S 1后，当开关S 接“1”，滑片P 在最左端时，电压表示数为5.4V ， L 1此时的实际功率是额定功率14；当开关S 接2时，P 在中点，电压表示数为2V 。

若将L 1和L 2串联后接在该电源上时，电路中电流为0.2A ，下面说法中正确的是（设灯丝电阻不随温度改变） （ ）A ．L 1的额定功率为2WB ．L 2的额定功率为3WC ．电源电压为6VD ．滑动变阻器的最大阻值为30Ω【来源】2020年四川省成都市成华区中考二诊物理试题【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】设滑动变阻器的最大阻值为R ，当开关S 接“1”，滑片P 在最左端时，滑动变阻器与灯泡L 1串联，由于L 1此时的实际功率是额定功率的14，根据功率的计算公式211U P R =说明此时灯泡L 1两端的电压是额定电压的12，所以此时灯泡L 1两端的电压 111.2V 0.6V 2U =⨯= 因此电源电压U =5.4V+0.6V=6V当开关S 接“1”，滑片P 在最左端时，电压表示数为5.4V ，则有16V5.4V R R R ⨯=+…①当开关S 接2时，P 在中点，电压表示数为2V ，则有26V 2V 22RR R ⨯=+…② 若将L 1和L 2串联后接在该电源上时，电路中电流为0.2A ，则有126V30Ω0.2AR R +==…③ 由①式得9R 1=R ，由②式得R 2=R ，将它们代入③式得R =27Ω，因此121127Ω3Ω2799R R R R ==⨯===Ω， L 1的额定功率()221111.2V 0.48W 3ΩUP R ===L 2的额定功率()222229V 3W 27ΩU P R === 综合以上结果如下：电源电压6V ，滑动变阻器的最大阻值27Ω，L 1的额定功率0.48W ，L 2的额定功率3W ，故AD 错误，BC 正确。

故选BC 。

4．如图所示，电源电压恒为6V ，小灯泡L 标有“4V 1.6W ”字样（阻值保持不变），R 1=20Ω。

滑动变阻器R 2标有“30Ω 1A ”。

电流表的量程为0~0.6A ，电压表的量程为0~3V 。

下列说法正确的是（ ）A ．闭合S 2，断开S 1、S 3时，通过电阻R 1电流为0.2AB ．断开S 2，闭合S 1、S 3时，滑动变阻器R 2连入阻值范围5Ω~10ΩC ．闭合开关S 3，断开S 1、S 2时，电灯L 消耗的功率范围为0.225W~0.9WD ．闭合所有开关，滑动变阻器R 2消耗的最大功率和最小功率之比为3：1 【来源】2018年山东省威海市文登区中考一模物理试题 【答案】ACD 【解析】 【分析】 【详解】A ．从图中可以看到，闭合S 2，断开S 1、S 3时，灯泡和电阻R 1串联接在电路中，灯泡的电阻大小是()22LL L 4V 10Ω1.6WU R P ===根据欧姆定律可知，通过电阻R 1电流大小是1L 16V0.2A 10Ω20ΩU I I R R ====++即通过电阻R 1电流是0.2A ，A 正确；B ．断开S 2，闭合S 1、S 3时，只有滑动变阻器R 2接入电路，电流表的量程为0~0.6A ，当电路的电流最大是0.6A ，滑动变阻器接入电路的阻值大小是2max 6V10Ω0.6AU R I === 这个阻值大小是滑动变阻器接入电路的最小阻值，所以滑动变阻器R 2连入阻值范围是10Ω~30Ω，B 错误；C ．闭合开关S 3，断开S 1、S 2时，灯泡和变阻器R 2串联接在电路中，根据2P I R =可知，当电路中的电流最小时，灯泡的电功率最小，这时电路中的总电阻最大，电路中的电流大小是min 6V0.15A 10Ω30ΩI ==+这个电流值大小没有超过电流表的量程，也没有超过滑动变阻器的最大电流限度 电压表的示数是L 0.15A 10Ω 1.5V U =⨯=这个电压值没有超过电压表的量程，这时灯泡的最小电功率是()22Lmin min L 0.15A 10Ω0.225W P I R ==⨯=当电路中的电流最大时，灯泡的电功率最大，这时电路中的总电阻最小，假如电流大小是0.6A ，那么电压表的示数是L 0.6A 10Ω6V U =⨯=这个电压的数值大过了电压表的量程，所以电流不能是0.6A ，假如电压表的示数达到最大3V ，这时电流最大，大小是max 3V0.3A 10ΩI == 这个电流值大小符合电路的安全要求，所以灯泡的最大电功率是()22Lmax max L 0.3A 10Ω0.9W P I R ==⨯=综上所述，电灯L 消耗的功率范围为0.225W~0.9W ，C 正确；D ．闭合所有开关，灯泡被短路，电阻R 1、R 2并联接在电路中，根据2U P R=可知，当R 2的电阻最小时，其电功率最大，流过它的电流最大，是0.6A ，其阻值大小是2min 6V10Ω0.6AR ==电功率大小是()222max2min 6V 3.6W 10ΩU P R === 当R 2的电阻最大时，其电功率最小，流过它的电流最小，假如R 2的电阻是30Ω，其电流大小是2min 2max 6V0.2A 30ΩU I R === 这个电流大小符合电路的安全要求，那么其电功率大小是()222min2max 6V 1.2W 30ΩU P R === 那么滑动变阻器R 2消耗的最大功率和最小功率之比是2max 2min : 3.6W :1.2W 3:1P P ==D 正确。

故选ACD 。

5．在如图甲所示的电路中，电源电压U 保持不变，R 1、R 2为定值电阻，R 为滑动变阻器。

闭合开关S ，将滑动变阻器的滑片P 从最右端滑到最左端的过程中，电压表V 1、V 2的示数随电流表A 的示数变化分别如图乙中图线①、②所示。

变阻器的滑片P 从最右端滑到最左端的过程中，下列说法错误的是（ ）A ．R 1、R 2的电压之比始终等于2∶1B ．滑动变阻器的最大电阻为15ΩC ．电源电压为6VD ．R 2消耗的功率增大了1.2W【来源】2019年湖北省武汉市洪山区中考一模物理试题【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】电路为三个电阻串联，滑动变阻器滑片从右端滑到最左端过程中，滑动变阻器接入阻值变小，由欧姆定律可知电路电流逐渐变大，R 1两端电压变大，由此可得①表示电压表V 1，②表示电压表V 2；当滑片位于最左端时，电路电阻最小，电流最大为I max =0.4A ，为R 1与R 2串联电路，此时R 1两端电压U 1=4V ，则可求R 1电阻为：11max 4V10Ω0.4AU R I === 由串联电路总电压等于各用电器电压之和可知：U =U 1+I max R 2=4V+0.4A×R 2当滑片位于最右端时，电路为三个电阻串联，此时电流最小为I min =0.2A ，R 两端电压U R =3V ，R 1两端电压U 1’=2V ，则滑动变阻器最大阻值为：R min 3V15Ω0.2AU R I === 由串联电路总电压等于各用电器电压之和可知：U =U R +U 1’+I min R 2=3V+2V+0.2A×R 2联立求解可得：U =6V ，R 2=5Ω；由于串联电路电流处处相等，则由P =I 2R 可知，R 1与R 2消耗的功率之比始终等于电阻之比，即：P 1：P 2=R 1：R 2=10Ω：5Ω=2：1滑动变阻器滑片位于最右端时，R 2消耗功率为：P 2右=I min 2R 2=(0.2A)2×5Ω=0.2W滑动变阻器滑片位于最左端时，R 2消耗功率为：P 2左=I max 2R 2=(0.4A)2×5Ω=0.8W则R 2消耗的功率增大：△P =P 2左-P 2右=0.8W-0.2W=0.6W故选D 。