2024年中考物理复习滑动变阻器的最大功率

滑动变阻器的最大功率一、要点解析1.定值电阻的功率：P=I2R1，R1不变，所以电流I越大，功率越大，即当滑动变阻器阻值最小时，定值电阻的电功率最大。2.滑动变阻器的功率：P=I2R2，因为电流I随着R2的变化而变化，所以我们要将公式变形：，由基本不等式可知：当且仅当R2=R1时，“=”成立，即当R2=R1时，滑动变阻器的电功率有最大值：。我们将PR2图像画出，如图2所示，可知当R2越接近R1时，电功率越大。图1图2图3P，R1的功率P1，R2的功率P2随电流I的变化情况：P=IU（U为电源电压，恒定，所以图像为正比例函数）；P1=I2R1（图像为过原点的二次函数，且开口向上）；P2=U2I=（U－U1）I=UI－I2R1=－R1（图像为二次函数，开口向下，且有最大值）。三者随电流I变化的图像如图3所示，其中甲为PI图，乙为P1I图，丙为P2I图。二、典例引领例1.实验小组的同学设计了如图a所示的电路，已知电源电压不变，滑动变阻器R为“20Ω2A”，闭合开关S，调节滑动变阻器滑片P的位置，根据电路中电压表和电流表的数据描绘了如图b所示的两条UI图线。其中利用电压表V1和电流表A的数据描绘出甲图线，利用电压表V2和电流表A的数据描绘出乙图线。求：（1）定值电阻R2的阻值；（2）电源电压的大小及定值电阻R1的阻值；（3）R消耗的最大功率。解析：（1）图乙是R2的伏安特性曲线，则：（2）图甲是V1，即U2+Up=U－IR1，斜率是与U轴的交点为电源电压，即U=1.5V（3）当R=R1+R2时，滑动变阻器上的电功率最大：例2.（多选）某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr，随电流I变化的图线画在同一坐标系内，如右图所示，根据图线可知（）Pr变化的图线是cB.电源电动势为8VΩ0.5A时，外电路的电阻为6Ω解析：Pr=I2r为二次函数图像即图线c，故A正确，代入图线上的点可以求得r=2Ω，故C正确；PE=UI，电源电压不变为正比例函数图像即图线a，代入图线上的点可以求得U=4V，故B错；，故D正确；选ACD。三、针对演练，滑动变阻器上标有“40Ω

1A”字样，移动滑片P，电流表与电压表示数的变化图像如图乙所示。（电源电压恒定）求：（1）滑动变阻器接入电路阻值最大时，电流表的示数；（2）定值电阻R2的阻值；（3）如图甲中的滑动变阻器R1与电阻R2串联接在该电源上，求滑动变阻器R1消耗的最大功率。2.已知如图，E=6V，r=4Ω，R1=2Ω，R2的变化范围是0~10Ω，求：（1）电源的最大输出功率；（2）R1上消耗的最大功率；（3）R2上消耗的最大功率。3.在如图所示的电路中，电源电压为6V且保不变，电阻R1=30Ω，R2为“20Ω1A”的滑动变阻器。求变阻器R2消耗的最大功率，此时R1的功率是多大?4.如图所示电路.电源电压18V恒定不变，小灯泡标有“12V”的字样，滑动变阻器的规，格为“200Ω1A”，电流表量程“0~0.6A”电压表量程“0~15V”调节滑动变阻器滑片至某一位置时再闭合开关，小灯泡L恰好正常发光，此时电流2s内对小灯泡L做功12J，不考虑温度对电阻的影响。求：（1）小灯泡L正常发光时的电流；（2）滑动变阻器接入电路的阻值在什么范围时才能保证电路的安全；（3）小灯泡L两端电压为何值时，滑动变阻器消耗的功率最大，最大功率是多少?5.如图甲所示的电路中，R0为定值电阻，R为电阻式传感器，电源电压保持不变，当R阻值从0增大到60Ω，测得R的电功率与通过它的电流关系图像如图乙，下列说法正确的是（）A.R时，1s内电路消耗的电能为21.6JD.R2两端的电压变化范围为6V~18V6.如图甲所示，R1的阻值是20Ω，滑动变阻器R2消耗的功率P与其电阻R2的关系图象如图乙所示，则R2消耗的最大功率是（）W“探究定值电阻R0的发热功率P0、滑动变阻器R消耗的电功率PR和电源总功率PU随电流I变化的关系”，将得到的数据绘成a、b、c三条图线画在了同一坐标系中，如图乙所示，b图线表示定值电阻R0的发热功率P0随电流I变化的关系，则表示“电源总功率PU随电流I变化的关系”图线是________。如电源电压U保持不变，则由图象可知：电源电压U为_______V；定值电阻R0的阻值为_______Ω；当电流为时，滑动变阻器的接入电阻为_______Ω。8.如图甲所示电路中，R0为定值电阻，R1为滑动变阻器。图乙是该滑动变阻器消耗的电功率与电流关系的图像。则该滑动变阻器的最大值是_______Ω，电源电压是_______V，R0的阻值是_______Ω，滑动变阻器R1的最大功率是_______W。9.如图，电源电压U=12V，R1=4Ω，当滑动变阻器R3上的滑片在ab之间移动时，R1功率的变化范围为0.64W~4W。试求：（1）R2的阻值；（2）滑动变阻器R3消耗的最大功率。10.如图甲电路中电源电压不变，将滑片从b端移到a端过程中，电阻R1和滑动变阻器R2消耗的电功率随电流变化的关系图像如图乙中A、B所示。滑动变阻器的最大阻值为20Ω。（1）求电阻R1的阻值；（2）求电源电压；（3）滑动变阻器的阻值为多少时，滑动变阻器消耗的功率最大?最大电功率是多少?11.如图所示甲电路，当滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中，两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙中的AC、BC两直线表示。求：（1）定值电阻R0与变阻器的总电阻；（2）电源的电压和电阻r阻值；（3）变阻器滑动片从一端滑到另一端的过程中，变阻器消耗的最大电功率。12.如图甲，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器（允许通过的最大电流为5A）。图乙反映了开关由断开到闭合，再移动滑片的过程中，R2两端电压和通过的电流之间的关系；图丙反映了滑动变阻器消耗的功率与电流之间的关系，则：（1）电源电压是多少?R1的阻值是多少?（2）当R2的功率为120W时，电路消耗的总功率为是多少?（3）滑动变阻器连入阻值的范围是多少?滑动变阻器的最大功率是多少?13.干电池本身有一定的电阻，可以等效为一个没有电阻的理想干电池和一个定值电阻串联而成，将n节干电池串联成如图所示的电源。使用该电源组成如图所示的电路，闭合开关S，在变阻器滑片P从A端滑到B端的全过程中，电路中部分物理量的变化规律分别如图（a）、（b）、（c）所示，其中图（a）为电压表示数与电流表示数的对应关系图线；图（b）为电池组输出电功率与电压表示数的关系图线；图（c）为电池组输出电能的效率η与变阻器接入电路电阻的关系图线。若电表均为理想电表。（1）求定值电阻阻值；（2）求图（a）中经过x点的一条虚銭、一条实线与坐标轴围成成的三角形面枳；（3）图（b）中y点对应的横坐标为_______V。参考答案1.（1）；（2）10Ω；（3）0.9W。2.（1）6W；（2）2W；（3）1.5W。3.（1）0.288W；（2）0.432W。4.（1）；（2）12Ω；（3）3.375W。7