专题训练(一) 与电功率有关的动态电路问题
【专题概述】
与电功率有关的动态电路问题因电路变化,增加了问题分析求解难度,成为大家学习的一个难点。而通过解答这类试题,又能真切考查学生应用物理知识解决实际问题的能力,所以该题型又成为常考题型。其实,解答这类试题需要一定的思路:首先是明确引起电路变化的原因,其次是认清电路连接,熟识电表测量情况,明确题目给定的所有条件,最后借助于物理规律、公式对相关物理量的大小进行分析求解。
类型1 滑动变阻器引起的电路变化
1.如图所示的电路,电源电压不变,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P从中间向a滑动时,下列说法正确的是 (C)
A.电流表和电压表的示数均变大
B.电流表示数变小,电压表示数变大
C.灯L消耗的功率变大
D.灯L消耗的功率变小
2.如图甲所示是某同学探究电流与电压关系的电路图,开关S闭合后,将滑动变阻器的滑片P从a端移至b端,电流表和电压表的示数变化关系如图乙所示,则 (D)
A.电阻R0两端的电压与通过R0的电流成正比
B.R0的阻值是10 Ω
C.该电路的最小功率为0.05 W
D.滑动变阻器R的电功率变化范围是0~0.45 W
类型2 敏感电阻引起的电路变化
3.某型号天然气泄漏检测仪器的电路如图甲所示,图中R为气敏电阻,其阻值R与天然气浓度β的变化关系如图乙所示,已知R0为定值电阻,电源电压恒定不变,用此仪器检测天然气是否泄漏,则下列判断正确的是(D)
A.天然气浓度增大时,电压表示数变小
2
B.天然气浓度减小时,电流表示数变大
C.天然气浓度增大时,电路消耗的总功率变小
D.无论天然气浓度怎样变化,电压表与电流表示数的比值不变
类型3 开关引起的电路变化
4.如图所示的电路,电源电压保持不变,R1=20 Ω,当闭合开关S1、S3,断开S2时,电流表的示数为0.3 A,当闭合开关S2、S3,断开S1时,电流表的示数为1.2 A。求:
(1)电源电压;
(2)电阻R2的阻值;
(3)当闭合S1,断开S2、S3时,电路消耗的电功率为P1;当闭合S2,断开S1、S3时,电路消耗的电功率为P2,且P1∶P2=1∶2,求电阻R3的阻值;
(4)整个电路消耗的最小电功率。
解:(1)闭合开关S1、S3,断开S2时,R3被短路,只有R1接入电路,电流表测电路中的电流,电源电压
U=I1R1=0.3 A×20 Ω=6 V
(2)闭合开关S2、S3,断开S1时,R3被短路,只有R2接入电路,电流表的示数为1.2 A,电阻R2的阻值
R2==5 Ω
(3)闭合S1,断开S2、S3时,R1、R3串联,电路消耗的电功率P1= ①
闭合S2,断开S1、S3时,R2、R3串联,电路消耗的电功率
P2= ②
因为P1∶P2=1∶2,所以,R1=20 Ω,R2=5 Ω,解得R3=10 Ω
(4)由P=可知,电路中的总电阻最大时,电路消耗的电功率最小。R1、R3串联时,电路的最大电阻R最大=R1+R3=20 Ω+10 Ω=30 Ω,即当断开开关S2、S3,闭合S1时,R1、R3串联的总电阻最大。整个电路消耗的最小电功率P最小==1.2 W
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