动态电路的电功率计算.docx

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1、一、动态电路的电功率计算(最大功率、最小功率、滑动变阻器范围值)1.2011浙江义乌，第20题)如图甲所示，电源电压恒为9伏，滑动变阻器的最大阻值为100欧，电流在0.1安0.4安之间时电子元件均能正常工作。若通过此电子元件的电流与其两端电压的关系如图乙所示，则下列判断正确的是电压/V543210 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 电流 /AA. 电子元件工作时，电阻保持不变B. 电子元件处于正常工作状态时，电路消耗的最小功率为3.6瓦C. 当P在中点时，电子元件与滑动变阻器的电压之比为1:1D. 为使电子元件处于正常工作状态，滑动变阻器的阻值范围应控制在12.5欧70欧【答案】D2.

2、(2011年无锡市)14.小华用如图所示的电路测小灯泡功率.电路中电源电压恒为4.5V，电压表的量程为。3V，电流表的量程为00.6A，滑动变阻器的规格为“20Q 1A”，灯泡标有“2.5V 1. 25W”字样。若闭合开关，两电表的示数均不超过所选量程，灯泡两端电压不允许超过额定值，不考 -仑ApG)虑灯丝电阻的变化，求：(1) .电流表示数的变化范围(2) .滑动变阻器的电阻允许调节的范围s.一1(3) .灯泡的最小功率T1匚P(4) .该电路的最大功率【解题思路】由公式P=UI得I =P额/U额=1.25W/2.5V=0.5A，为了保护小灯泡，电路中允许通过的电流最 大是0.5A，这时滑动

3、变阻器阻值最小，R=U/I= (U总一U额)/I额=(4.5V-2.5V) /0.5A=4Q，所以滑动变阻 器的电阻允许调节的范围是420Q ；小灯泡的电阻为R灯=。额/I额=2.5V/0.5A=5Q，当滑动变阻器滑到最右边时，滑动变阻器阻值最大，为20Q，此时，电路中的总电阻最大，电路中的电流最小，由欧姆定律I最小=U总/R总=4.5V/(20Q +5Q )=0.18A，所以电流表示数的变化范围应是0.18A0.5A；灯泡的最小功率P灯最小=I最小2R灯=0.162W该电路的最大功率是P总大=U总I =4.5VX0.5A=2.25W。【答案】C【点评】本题考查学生对电学部分综合掌握情况，难度

4、较大。3. (湖北省荆门市2011年第20题)如图所示，电源电压恒定不变，小灯泡L上标有“6V 3W”字样，已 知滑动变阻器R的最大阻值为20Q电流表的量程为0-0.6A，电压表的量程为03V。灯泡电阻不随温 度变化，求：(1)闭合S1、断开S2，滑动变阻器滑片在最右端时，此时灯泡的实际功率为0.75W，求电源电压 是多大?1【答案】P额(2)闭合S、S2,要保证电路中各元件安全，求滑动变阻器R的取值范围。P实=【实2R1实=0.25 A燮陌已)实=8V(2)=U 额 2/RR= U 额 2/P=12Q 0.5A R+ R UR 3/一冬3/由和得：4QVRV7.2Q。R + R4. (201

5、1江苏宿迁，第24题)如图甲所示为某小组设计的模拟调光灯电路，选用的电源电压恒为6V，灯泡 上标有“3.8V 0.4A ”字样，变阻器上标有“20Q 1A”字样.(1) 求灯泡正常发光时的电阻.(2) 求灯泡正常发光时变阻器消耗的电功率.电路如图乙所示.你(3)使用中小明发现这个电路存在缺陷，于是他在电路中串联了一个电阻R0，认为R0在电路中起到了什么作用？其阻值为多大比较合适?甲乙第24题图【答案】(1) R=Ul/=3.8V/0.4A=9.5 Q2 分(2) P 电阻器=(U-Ul) /=(6V-3.8V) x0.4A=0.88W3 分(3) 保护电路(或保护灯泡不变损坏等)1分R= (U

6、-Ul)/=(6V-3.8V) /0.4A=5.5Q3 分5. 如图13所示，电源电压12V保持不变，小灯泡L的规格为” 6V 3W”，滑动变阻器的最大阻值为12Q， 电流表的量程为0-3A.(1) 当开关SS2都断开时，小灯泡L恰能正常发光，R1的阻值为多大?在10min内电流通过所产生 的热量是多少？(2) 当开关SS2均闭合时，要使电流表安全使用，变阻器接入电路的阻值不得小于多少的电功率的变 化范围是多少？答案：解：(1)SS2断开时，L与R串联，L正常发光I=0. 5A Rl=12Q R 总=24QRj12Q Q=1. 8 X103J(2)解：SS2闭合时，L被短路，与R2并联U1=1

7、2VI1=lA为使电流表安全使用，必须有I总W3AI2 大=6Q即变阻器接入电路的阻值不得小于6QP2 大=24W P2 小=12WR2的功率范围是：12W到24W6. 如图237(a),当变阻器滑片从A点滑到B点时，R】两端的电压比为2 : 3,变阻器两端电压比UA :Ub = 4：3.求：IA(电源电压不变)PA：PB，R1：RA(a)：IB，RA：RB，P1：P1，(b)(c)图 237精析画出电路变化前后对应的两个电路：如图237 (b) (c)所示.已知:UTU1UAUBU 1 RT U i-RiU T U 1RARBUAIAUBIUAUBPI 2 RI224芥=-1-I 2 R=A

8、 =I2=(3 )2_ =91BB 1B图(b):U = IA (R1+Ra)图(c)：U = IB (R1+RB)U相等：Rb= Ra，BBI 2 RA AI 2 RB BIA (R1+Ra)2 (Ri+Ra)=IB (R1+ 2 RA)1=3 (R1+ 2 Ra)R 1芝=2另解：图(b) U=U1+UA图(c) U=U)+UB33I U 2 %, Ub= 4 %，U 不变UA= 3 U1+ 4 UA1 12 U1= 4 UaU 1U ： = 2 R R 串.R = L = 1-R1、ra 串 R - U - 2答案IA:IB = 2 : 3,Ra:Rb = 2 : 1,P：P=4 :9,

9、PA: Pb = 8:9,R1:RA = 1 : 27. 已知电阻R和R2的阻值分别为5 Q和10Q , R2的实际功率在串联和并联时都消耗10W,求串联和并联时R消耗的电功率各是多少.分析由R,r2串联时P -1P2R1-R2R, R并联时412 P2R节，可求出串联或并联时消耗的1电功率.P解：串联时节2P1X 10w=5w.P R 2并联时P = #=122即 P 2P2 2X10W = 20W.8.如 238 (a)，已知 R1 : R2=2 : 3,当S2闭合，S、S3断开时，R的功率为P1,电路中电流为/；当椿、S3闭合，S2断开时，R1的功率为P，电路中电流为/：/.（电源电压不

10、变）求：u1 : U, p1 : P1/, I：I精析画出变化前后电路图（b）和（c）(a)(b)(c)图 238已知：JR2P IP：，I解图（b）中R1、R2串，U = R22U 21P R U 224苛=U = U =( 5)2= 251 R 2i图(c)中R1两端电压为U图(b)： U=I(R1+R2)图（c）： U=IRR(R1 + R2u 不变 I (ri+r2)=i/( r1RR)+R )2图 8 - 119分析此题首先分清电路连接，当p位于中点时R与号串联，则U = /1当p位于I (2 + 3)=/I 6I = 25答案 U1 : U2 = 2 ： 3, P1 ： P1=4

11、： 25, I ： I=6 ： 259.如图8-118所示，电阻R1 = 15。，电源电压不变，当滑动变阻器的滑片P位于中点时，电流表的示数是0.6A，当滑片P位于b端时，电流表的示数得0.48A，则：（1）滑变阻器R2的最大阻值和电源电压各是多少？（2）两次连接电路中消耗的总功率分别是多少？b端时，R与R串联，则U = L （R+ R），由此列方程可解R，再求电源电压，由P = UI，可求 JL44 JL44电功率.解：（1）当滑片p位于中点时，R与顶串联，当滑片P位于b端时，R1与R2串联，U = I (R + R )212直R 联立得I R +奇=I(R + R)， 11212A0.6A

12、X(R 150 + -2V2 7=0.48Ax(15Q+ R. R2 = 10。.( U = I1 R +1012 V.=0.6A x(15Q + O)=A(2)，= I1U =0.6AX12V = 7.2W.P2 = 12U =0.48AX12V = 5.76W.10. 如果将两个定值电阻R1和R2以某种形式连接起来，接入电路中，则电阻&消耗的电功率为12W.如 果将这两个电阻以另一种形式连接起来接入原电路中，测得该电路的总电流为9A，此时电阻R1上消耗的 电功率为108W.(电源电压不变)求：(1)电阻R1和R2的阻值；(2)电阻R2上两次电功率的比值.精析 先判断电阻R、R2的两次连接方

13、式.因为总电压不变，由P1P1/和R1 一定，判断出：U1U1/所以第一次R、R2串联，第二次并联.求：R1、R2P2、P2解 画出分析电路图2-3-9 (a) (b)(a)(b)图 239同一电阻R1，根据P=P有f =P(U1 )2(U=U)U 2 U 212W1U = 108W = 92如图(a) U + U = U 推=；12 U 22 R R 串R = = 1-Ri、R2 串R = U = 222，R 2RiI如图（b） R1、R2并联，f2Ii/=6A 小灯泡正常发光时电流表的示数；2/=3APR = -1 (I1)2108W=3Q(6A)2 3“R2=2 R=6QP(2)求一SS

14、2断开，S3闭合，滑片P在左端时滑动变阻器消耗的功率。P2关键求出R2两端电压比从图（a）可知：万1 =-U 2 q =U 3由图（a）和（b）U 224:U =( 3 ) 2= 9P2 : P2=4 : 9PU 2同一电阻R :=2 P2(U1 )2答案 R1 = 3Q , R2=6Q ,11. 如图所示，灯泡上标有“ 12V 12W”的字样，滑动变阻器的最大阻值为R , R =240，电源电压保持不 变。当开关s、S、S都闭合时，L恰好能够正常发光；若S、S都断开，S1闭合，改变滑动变阻器滑片P 的位置，使得滑动变阻器接入电路的阻值分别为R/4和R，这两种情况下滑动变阻器消耗的功率相等。求

15、:Rl = U/ / PL = (127)2 / 12fy= 12Q当SS2、S3都闭合时，R1被短路，R2和灯泡并联接于电源两极之间，此时小灯泡正常发光，表明此 时小灯泡两端的电压为额定电压，即电源电压为额定电压，口一 一 12o（1）小灯泡正常发光时通过电流表的电流为通过小灯泡的电流与通过电阻R的电流之和，因此此时 电流表的示数为：21=匕+娱=U口 /& +U & = 12/120 + 12/240= 1.5H（2）当S、S断开，S闭合时，电路变为变阻器R与电灯L串联后接于电源两极之间，根据题意此 时滑动变阻器接入电路的电阻分别为R1/4和R1时，两种情况下变阻器消耗的功率相等，即人 /

16、+ &)滂i = 2/ (七 + 与 M)为 M衣=2AZ = 12 x 2fi = 24fi则S、S断开，S闭合时，滑片P在变阻器左端（即变阻器的全部电阻R均接入电路）时，滑动变阻 器所消耗的功率为：31P = ?70= 12/（240+12Q）2 x 24Q = 2.67W12. 如图所示的电路中，R为定值电阻，灯泡L上标有“16V 4W”的字样，电源电压保持不变。（1）三个开关都闭合时，电流表的读数为0.35A，灯泡恰好能够正常发光，求电阻R1的大小；（2）断开开关S、S，闭合开关S，电压表示数较（1）中变化了 3.2V，求此时电阻R消耗的电功率（假设温度对灯丝的电1阻没有影响）。2解析

17、：（1）三个开关都闭合时，R和电压表均被短路，故电压表的示数为零。此时小灯泡L与电阻 %并联接于电源两极之间，而小灯泡正常发光，表明电源电压U与小灯泡的额定电压相等，因此有U=16V。 此时电流表中的电流i为通过小灯泡的电流与通过电阻r1的电流之和，即：1=1/膈=以已。ER】所以氏=U/l (PJU) = U2/(UI-P)= (16 叮 /(0.35Axl67-4I) = 160Q(2)断开开关S、S ,闭合开关S,电压表示数较(1)中变化了 3.2V，由于情况(1)中电压表的 示数为零，则此时电压表的示数为3.2V。此时电路结构为电灯L与R2串联，而电压表显示的就是电阻R2 两端的电压，

18、则灯泡两端的电压应该为16V 3.2V=12.8V,由于灯泡与R2串联，所以又应该有：2R =2” P = (16D2 /4jy= 64C由于土 16Q由以上两式得：2IP=R.U/(R. +&)=16qi6/(16Q + 64O)2 = 0.641 2L i 眼 L n13. 如图6所示，电源电压和灯泡电阻不变，当合上开关S1，断开开关S2和S3时，电灯R1正常发光， 电压表示数为6V；当合上开关S1，S2，断开S3时，电流表示数为1A；当合上S3，断开S1、S2时，灯 R1的实际功率为其额定功率的1/9, R2消耗的功率为0.6W，求灯L的额定功率和电阻R3的阻值。图6解析：由于电路变化大

19、，所以在求解过程中，首先作出等效电路图，再根据电路特点，联系各量列方程求 解。答案：(1)当S1闭合，S2, S3断开时，等效电路如图7所示，电压表示数为6V，恰好是电源电压，同时灯泡U 2(6V )2正常发光，此时灯泡功率为额定功率图7(2)当S1, S2合上，S3断开时，等效电路如图8所示，此时灯泡正常发光。Ri R2 = 60 R + R图8(3)当S3闭合，S1, S2断开时，联系串联电路的分压特点。等效电路如图9所示，由于灯L及R2, R3串联，根据题目所给条件，R(6)2P =1/9 P R 9R因为实额，即11U2P2-U=2V2R所以1，而此时又因为2RUR2U21-=1-=1

20、-RUR2U222即22U 2,即U ；二爵R2333、R =R2R R2 = 6(R +R2)将式代入式得：220 1，代入式得：1 20 1120 1R; - 6R1 - 40 = 0解得 R = 100 . R= 40R(舍去)，故 2=150R=UR U 由图可知11，因为 U 2 = 0.6W R2 = 0.6W x 150 = 9 故 U 2 = 3VR3 _ 6V - 2V - 3V1= 2V 一，解得 R3 = 50P乙额623.6W易错分析：求解电学综合题的思路很多，本题用常规按电路变化的顺序，列方程求解的方法，解本题的关 键是按题目要求画出各种情况下对应的等效电路图，然后各个电路分步求解，思路明晰、清楚。解析：根据小灯泡的额定电压和额定功率，可以求得灯泡的电阻为