备战中考物理电功率的综合计算问题(大题培优)含答案

一、初中物理电功率的综合计算问题

1．图甲是用于焊接塑料水管的热熔器，其电路如图乙所示。加热电阻 R1=66Ω、R2=176Ω，S1 是手动控制开关，S2 是可随温度自动跳转的温控开关，R0 特殊限流电阻，热熔器加热时

R0 电阻较大，LED 指示灯发红光，保温时 R0 电阻较小，LED 指示灯发绿光。已知 LED 发光时两端电压保持不变，则下列说法正确的是（ ）

A．当 S1、S2 都闭合时，热熔器处于保温状态

B．保温状态时加热电路的电功率是200W

C．发红光时LED的电流等于发绿光时 LED 的电流

D．当 S1 闭合，S2 断开时，R1 的功率大于 R2 的功率

【来源】湖南省长沙市师大附中集团2018-2019学年九年级（上)期末考试物理试题

【答案】B

【解析】

【详解】

A．开关S1和S2都闭合时，加热电路只有R1工作，加热电阻最小，由

2UPUIR

可知，热熔器的加热功率最大，处于加热状态，故A错误；

B．保温状态时，加热电路中R1与R2串联，则加热电路的电功率：

2212(220V)200W66176UPRR保温 ，

故B正确；

C．由题可知，热熔器加热时R0的电阻较大，LED指示灯发红光，保温时R0的电阻较小，LED指示灯发绿光，因两种情况下LED灯发光时两端电压保持不变，且电源电压为220V不变，所以，由串联电路中总电压等于各分电压之和可知，R0两端的电压不变，由UIR可知，热熔器加热时R0的电阻较大，电路中的电流较小，即发红光时LED灯的电流小于发绿光时LED灯的电流，故C错误；

D．开关S1闭合，S2断开时，加热电路中R1与R2串联，因串联电路中各处的电流相等，且由题可知R1＜R2，所以，由2PIR可知，R1的功率小于R2的功率，故D错误。

2．如图所示，电源电压保持不变，R2=50Ω，闭合S1，断开S2，R1的电功率P1=0.1W，电压表示数为U1．开关都闭合时，电压表示数为6U1．用电阻R3替换R1、R2中的某一个，闭合开关S1，断开S2，电压表示数为U2，电路的总功率为P2，U2与U1相比，变化了0.5V．则下列结论正确的是（ ）

A．R3可能是110Ω B．R3可能是5Ω

C．P2可能是0.54W D．P2可能是0.65W

【来源】四川省成都市2018年中考物理试题

【答案】AC

【解析】

【分析】

【详解】

由电路图知道，开关都闭合时，电路中只有R1，电压表测电源两端的电压；由电压表的示数知道，电源的电压U=6U1；当闭合S1，断开S2 时，R1与R2 串联，电压表测R1两端的电压；由于串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，R2两端的电压是：UR2 =U-U1 =6U1 -U1 =5U1，由于串联电路中各处的电流相等，所以，此时电路中的电流是：I=U1/R1=UR2/R2，即U1/R1=5U1/50Ω，故R1 =10Ω；又因为R1的电功率是P1=0.1W，所以，由P=I2 R知道，此时电路中的电流是：I=，根据串联电路的特点知道，电源的电压是：U=I（R1 +R2）=0.1A×（10Ω+50Ω）=6V，所以U1 =U/6=6V/6=1V，

当用电阻R3替换R1 后，闭合开关S1 断开S2 时，R2与R3 串联，电压表测R3 两端的电压；

（1）若U2 与U1 相比增加了0.5V，则电压表的示数U2 =1.5V，R2 两端的电压UR2′=U-U2

=6V-1.5V=4.5V，此时电路中的电流是：I1 =UR2′/R2=4.5V/50Ω=0.09A，则R3 的阻值是：R3

=U2/I1=1.5V0.09A≈16.7Ω，电路的总功率是：P2 =UI1 =6V×0.09A=0.54W；

（2）若U2 与U1 相比减小了0.5V，则电压表的示数是U2 =0.5V，R2 两端的电压UR2″=U-U2

=6V-0.5V=5.5V，此时电路中的电流是：I2 =UR2′/R2=5.5V/50Ω=0.11A，则R3 的阻值是：R3

=U2/I2=0.5V/0.11A≈4.5Ω，电路的总功率是：P2 =UI2 =6V×0.11A=0.66W，故C正确，D错误；

当用电阻R3 替换R2 后，闭合开关S1 断开S2 时，R1 与R3 串联，电压表测R1 两端的电压，

（1）若U2 与U1 相比增加了0.5V，则电压表的示数是：U2 =1.5V，R3 两端的电压是：U3=U-U2 =6V-1.5V=4.5V，此时电路中的电流是：I3 =U2/R1=1.5V/10Ω=0.15A，则R3 的阻值是：R3 =U3/I3=4.5V/0.15A=30Ω，电路的总功率是：P2 =UI3 =6V×0.15A=0.9W；

（2）若U2 与U1 相比减小了0.5V，则电压表的示数是：U2 =0.5V，R3 两端的电压是：U3=U-U2 =6V-0.5V=5.5V，此时电路中的电流是：I4 =U2/R1=0.5V/10Ω=0.05A，则R3 的阻值是：R3

=U3/I4=5.5V/0.05A=110Ω，电路的总功率是：P2 =UI4 =6V×0.05A=0.3W，故AB错误，综上所述，只有AC正确，故选AC．

【点睛】

本题考查的是串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，正确的讨论电阻R3替换R1、R2 中的一个电阻后电压表可能的示数是解题关键，需要仔细分析找出各种情况中的联系，然后列式求解，属于难题．

3．如图所示的电路中，电源两端电压为U，且保持不变，R1、R2和R3为三个定值电阻，已知R1=10 Ω。当只闭合开关S2时，电流表的示数为0.3 A，电路消耗的总功率为P，R2消耗的电功率为P2；当三个开关都闭合时，电流表的示数改变了1.5 A，电路消耗的总功率为P'，R2消耗的电功率为P2'。当只断开开关S1时，电流表的示数为0.6 A。下列判断正确的是（ ）

A．U=12 V，R2=20Ω

B．U=9 V，R3 =30 Ω

C．R3=15 Ω，P2:P2'=1:4

D．R2 =20Ω，P: P'=1:6

【来源】【万唯】2019年贵州省遵义市初中毕业生学业（升学)统一考试综合理科（物理部分)试题（白卷)

【答案】AD

【解析】

【详解】

当只闭合开关S2时，等效电路图如图1所示；当三个开关都闭合时，等效电路图如图2所示；当只断开开关S1时，等效电路图如图3所示。

由图1可得：

123=0.3AUIRR①；

1 0.3PUIU②；

221220.09PIRR③；

由图2可得：

21221.5A0.3A=1.8A10UUUUIRRR④；

'1.8PU⑤；

由图3可得：

320.6AUIR⑥；

因并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以：

223220.36PIRR⑦；

由②⑤式可得：

'0.31.816PPUU∶∶∶ ；

由③⑦两式可得：

22220.090.3614PPRR∶∶∶；

B．由④⑥两式可得：U=12 V ，故B错误；

AD．代入⑥式可得：R2=20Ω，故AD正确；

C．代人①式可得：R3=20 Ω，故C错误。

故选AD。

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），R1=20Ω。滑动变阻器R2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S2，断开S1、S3时，通过电阻R1电流为0.2A

B．断开S2，闭合S1、S3时，滑动变阻器R2连入阻值范围5Ω~10Ω

C．闭合开关S3，断开S1、S2时，电灯L消耗的功率范围为0.225W~0.9W

D．闭合所有开关，滑动变阻器R2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S2，断开S1、S3时，灯泡和电阻R1串联接在电路中，灯泡的电阻大小是

22LLL4V10Ω1.6WURP

根据欧姆定律可知，通过电阻R1电流大小是

1L16V0.2A10Ω20ΩUIIRR

即通过电阻R1电流是0.2A，A正确；

B．断开S2，闭合S1、S3时，只有滑动变阻器R2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

2max6V10Ω0.6AURI

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R2连入阻值范围是10Ω~30Ω，B错误；

C．闭合开关S3，断开S1、S2时，灯泡和变阻器R2串联接在电路中，根据2PIR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

min6V0.15A10Ω30ΩI

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

L0.15A10Ω1.5VU

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 22LminminL0.15A10Ω0.225WPIR

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

L0.6A10Ω6VU

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

max3V0.3A10ΩI

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

22LmaxmaxL0.3A10Ω0.9WPIR

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R1、R2并联接在电路中，根据2UPR可知，当R2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

2min6V10Ω0.6AR

电功率大小是

222max2min6V3.6W10ΩUPR

当R2的电阻最大时，其电功率最小，流过它的电流最小，假如R2的电阻是30Ω，其电流大小是

2min2max6V0.2A30ΩUIR

这个电流大小符合电路的安全要求，那么其电功率大小是

222min2max6V1.2W30ΩUPR

那么滑动变阻器R2消耗的最大功率和最小功率之比是

2max2min:3.6W:1.2W3:1PP

D正确。

故选ACD。

5．如图为一种测量酒精气体浓度的工作原理图，电源电压恒为6V，定值电阻R=10Ω，R0是酒精气敏电阻，阻值随酒精气体的浓度增大而减小，其阻值变化范围为10Ω～20Ω，电压表接入电路的量程为0～3V，电流表接入电路的量程为0～0.6A．闭合开关S，当环境的酒精气体的浓度增大时，下列说法正确的是