第15章 电功和电热 拔尖测评-【拔尖特训】2024-2025学年九年级下册物理（苏科版）

物理(苏科版)九年级下 1 第十五章拔尖测评 ◎ 满分:100分 ◎ 时间:60分钟 姓名: 得分: 一、 选择题(每小题3分,共24分) 1. 关于图中小明家的电能表,下列说法中正确的是 ( ) A. 电能表的示数为2023.6J B. 电能表能正常工作的最大电流是40A C. 电能表是测量电功率的仪表 D. 指示灯闪得越快,电路消耗的电能越多 (第1题) (第2题) 2. 如图所示,电源电压保持不变,R2=2R1,滑动变阻器标有“20Ω 1A”字样,当闭合S1,断开S2,滑动变阻器的滑片P位于最右端时, 电压表的示数为3V,电路的总功率为P1;当闭合S2,断开S1,滑动 变阻器的滑片P移至中点时,电压表示数为1.2V,电路的总功率 为P2.下列说法中,正确的是 ( ) A. P1∶P2=4∶5 B. 电源电压为12V C. R1的阻值为40Ω D. 电路的最大功率为2.7W 3. 如图甲所示,电源电压不变,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量 程为0~3V,滑动变阻器铭牌上标有“?Ω 1A”字样,小灯泡的额 定电流为0.3A.只闭合开关S、S1,将滑片P从a端移到b端;只闭 合开关S、S2,在保证电路安全的情况下,最大范围的移动滑片P.图 乙是根据两次实验数据绘制的U-I关系图像.则下列判断中,正确 的是 ( ) (第3题) A. 定值电阻R0的阻值为20Ω B. 小灯泡的规格为“2.4V 0.72W” C. 只闭合开关S、S2,为保证电路安全,滑动变阻器接入电路的阻值 范围是7.5~20Ω D. 只闭合开关S、S2,电路的总功率最大时,小灯泡与滑动变阻器的 功率之比为5∶1 4. 用如图所示的电路研究滑动变阻器R 的电功率.电源电压保持不 变,R0 为定值电阻,滑动变阻器R 的滑片可移动的最大距离为 18cm,滑动变阻器R的电阻丝的阻值与其长度成正比.闭合开关S 后,当滑片位于滑动变阻器R的中点时,滑动变阻器R的电功率为 1.50W;将滑片移动一段距离后,滑动变阻器R 的电功率变为 2.94W,则滑动变阻器R的滑片移动的方向和距离可能为 ( ) A. 向左移动7cm B. 向左移动6cm C. 向右移动5cm D. 向右移动4cm (第4题) (第5题) 5. 用如图所示的电路测量额定电压为2.5V的小灯泡L的额定功率, 调节电阻箱R,使它接入电路的阻值为4Ω,闭合开关S、S1,移动滑 动变阻器的滑片P,使电压表的示数为2.5V,保持滑片P 的位置 不变,闭合开关S2,断开开关S1,此时电压表的示数为1.6V,断开 开关S,调节电阻箱R,使它接入电路的阻值为14Ω,闭合开关S,此 时电压表的示数为2.8V.小灯泡的额定功率为 ( ) A. 1.0W B. 0.75W C. 0.625W D. 0.5W 6. 具有防雾、除露、化霜功能的汽车智能后视镜有助于保障行车安全, 车主可通过旋钮开关实现功能切换.如图所示为模拟加热的原理 图,其中测试电源的电压为10V,四段电热丝的电阻均为10Ω,防 雾、除露、化霜所需加热功率依次增大.下列说法中,正确的是 ( ) A. 开关旋至“1”挡,开启化霜功能 B. 开启防雾功能,电路总电阻为5Ω C. 化霜与防雾电路的总功率之差为15W D. 从防雾到除露,电路总电流变化了1A (第6题) (第7题) 7. 为了保证市民电动车的充电安全,很多地方都配备了安全充电区, 如图所示,关于电动车的安全用电,下列说法中正确的是 ( ) A. 用湿抹布擦拭充电插口 B. 当充电的电动车失火时,用水浇灭 C. 湿衣服可晾晒在充电的电动车上 D. 充电结束,断开开关,拔下插头 8. 在“估测用电器的实际功率”的综合实践活动中,小明先断开家中所 有用电器,只让如图甲所示的电饭锅煮饭3min,测得电能表指示灯 闪烁120次.若只让如图乙所示的家用台扇工作6min,则电能表指 示灯闪烁的次数最可能是 ( ) (第8题) A. 4 B. 16 C. 36 D. 48 二、 填空题(每空2分,共26分) 9. LED灯具有节能、环保等特点,额定电压为220V、额定功率为11W 的LED灯泡,额定电流是 A,与普通白炽灯相比,在达到相 同亮度的条件下,假设LED灯可以节约81.7%的电能,那么这个 LED灯与 W的白炽灯亮度相当(结果保留整数). 10. 标有“6V 4.5W”字样的灯泡L1和标有“? 1W”字样的灯泡 L2,当它们并联在2V的电路中时,L2比L1亮;当它们串联在6V 的电路中时,L2正常发光,灯泡L2正常发光时的电压为 V (忽略温度对灯丝电阻的影响). 11. 如图所示,电源电压保持不变,电阻R1∶R2=1∶2,当开关S接触 a时,电流表的示数为0.3A,R1消耗的功率为P1;当开关S接触 b时,R0消耗的功率是0.8W,R2消耗的功率为P2,且P1∶P2= 9∶8,则R1= Ω,电源电压U= V. (第11题) (第12题) (第13题) 12. 如图所示的电路中,滑动变阻器R2的规格为“20Ω 0.5A”,电流 表的量程为0~0.6A.闭合开关S,当滑片位于中点时,电路总功 率为1.8W,当滑片移至b端时,电路总功率为1.2W,在确保电路 安全的情况下,R1 的最大功率为 W,R2 的最大功率为 W. 13. 如图所示的电路中,电源电压恒定,当开关S1、S2断开,S3闭合时, 电流表的示数为0.2A,电压表的示数为2V;当开关S1、S2闭合, S3断开时,电压表的示数为6V,此时电流表的示数为 A. 则该电路的电源电压为 V,电阻R1在前后两电路中各工 作2min产生的电热之比为 . 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 2 (第14题) 14. 如图所示为练习使用测电笔时的两种 情形,如图 所示的方式是正确 的.若电路中插座完好且接线正确,按 正确方式使用测电笔,将笔尖插入双线 插座的 侧插孔,氖管会发光.若按图中错误方式进行操 作,易造成 (单线触电/双线触电). 三、 解答题(共50分) 15. (4分)小明在使用插线板时发现:当插线板上的开关断开时,指示 灯不发光,插孔断电;开关闭合时,指示灯发光,插孔通电;如果指 示灯损坏,开关闭合时插孔照样可以通电.如图所示,虚线框内为 插线板内部电路简化示意图,请按上述要求用笔画线代替导线将 插线板内部电路中的缺失部分补画完整. 开关 插孔 发光二极管 电阻 (第15题) 16. ★(12分)小华利用如图甲所示的电路来测量小灯泡的电功率,已 知电源电压为3V且保持不变,小灯泡的额定电压为2.5V. (第16题) (1) 请在图甲中用笔画线代替导线,将实物图连接完整.(要求滑片 P向右端移动时,灯变亮) (2) 闭合开关后,小华发现小灯泡不发光,电流表的示数几乎为零, 电压表的示数接近3V,则电路故障可能是 . (3) 排除电路故障后,重新开始实验,小华从滑动变阻器接入电路 阻值最大时开始记录数据,得到小灯泡的I-U 图像如图乙所示,则 小灯泡的额定功率为 W. (4) 测出小灯泡的额定功率后,小华又把灯泡两端的电压调为其额 定电压的一半,发现测得的实际功率不等于其额定功率的1 4 ,此时 它的实际功率 (大于/小于)14P额 ,原因是 . (5) 实验中,有甲“15Ω 2A”、乙“25Ω 2A”、丙“30Ω 2A”三 种规格的滑动变阻器供选择,小华在该实验中选用的是 (甲/乙/丙). 17. (16分)实验小组在老师的指导下探究“电流通过导体产生的热量 与电流的关系”.同学们在烧瓶内安装一根电阻丝,装入适量的煤 油,并插入一支温度计,设计了如图甲所示的电路. (第17题) (1) 用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整.要求滑动变阻 器的滑片向右移动时,电流表的示数变大,且导线不交叉. (2) 闭合开关后,发现电流表指针未偏转,经检查仅电阻丝R有故 障,则电阻丝R (短路/断路).排除故障后进行实验,实验 中通过观察 来比较相同时间内不同电流产生热 量的多少. (3) 调节滑动变阻器来改变电流的大小,经过多次实验发现:电阻 丝阻值和通电时间一定时,电流I越大,通电导体产生的热量Q越 多.小明猜想:当电阻和通电时间一定时,Q可能与I成正比.随后 在老师的帮助下,实验小组测出了多组Q与I的数据.请提出一种 判断小明猜想是否正确的方法: . (4) 同学们进一步学习了解到:物理学家焦耳在1840年就确定了 当电阻和通电时间一定时,电流产生的热量跟电流的二次方成正 比的关系.生活中利用电热工作的家用电器有 (请举一例). (5) 若要探究电流通过导体产生的热量与电阻的关系,可选择图乙 (A/B)烧瓶中的电阻丝与图甲烧瓶中的电阻丝 (串/并)联进行实验. (6) 本实验应用的研究方法有转换法和 法. 18. (8分)如图所示,电源电压不变,当只闭合S,滑动变阻器滑片位于 最左端时,R3在10s内消耗电能80J;当只闭合S、S1,滑动变阻器 滑片位于最右端时,电流表A1读数为1A;当只闭合S、S2,滑动变 阻器滑片位于最左端时,电流表A2读数为3A.已知滑动变阻器的 最大阻值是R3的4倍,求: (1) 当只闭合S,滑动变阻器滑片位于最左端时,R3的电功率. (2) 定值电阻R1与R3的阻值之比. (3) 电路消耗的最小电功率. (第18题) 19. (10分)某生物小组的同学们在冬天利用杂草、落叶及泥土等材料 制作花肥时,发现天气太冷肥料不易发酵,于是他们想制作一个电 加热垫给肥料加热. (第19题甲) 【初步设计】 选取一根粗细均匀的电热丝,将其接 在电压恒为U0的电源上(如图甲所示),加热功 率为P0,则该电热丝的电阻R0= .(不 考虑温度对电阻的影响) 【改进设计】 为获得不同的加热功率,从电热丝的中点处引出一条 导线,将电热丝以不同方式连接在电压为U0的电源上,可以得到 另外两个加热功率P1和P2,且P1<P2.请你在图乙中将各元件 连接成符合改进要求的电路,并推导出P1与P2之比.说明:电热 丝上只有a、b、c三处能接线,电热丝的额定电流满足设计需求. (第19题乙) 【优化设计】 为方便操控,再增加一个单刀双掷开关S,通过开关S0 的通断和S在1、2触点间的切换,实现加热垫P0、P1和P2三挡 功率的变换.请你在图丙中将各元件连接成符合优化要求的电路. 注意:无论怎样拨动开关,不能出现电源短路. (第19题丙) 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 处于低温挡时,R1、R2 串联,总阻值 R总=U 2 P低 = U2 9W ,R2 的阻值R2= R总-R1= U2 9W- U2 36W= U2 12W ,R1、 R2 的阻值之比 R1 R2 = U2 36W U2 12W = 13. (4) 轮胎和路面摩擦时,机械能转化 为内能,故应将“温度”改为“内能”.由 表可知:F=F0+kp,2920N=F0+ 120kPa·k ①,3400N=F0+ 150kPa·k ②,联立①②可得k= 16N/kPa,F0 =1000N,故 F = 1000N+p ·16 N/kPa,当 p = 250kPa时,F=5000N,F总=4F= 2×104N,p'= F总 S总= 2×104N 0.1m2 =2× 105Pa.(5) 由题图丁可知:当两弹簧 均处于自由状态时,它们上端点间的 距离x=0.2m.由答案图可知:当 Δl=0.3m时,大弹簧上端承受的压 力F1=3N,则小弹簧上端承受的压 力F2=5N-3N=2N,此时小弹簧 被压缩的距离Δl2=0.3m-0.2m= 0.1m,因为F2=k'Δl2,所以k'= F2 Δl2 = 2N 0.1m = 20 N /m,F2 = 20N/m·Δl2. (第1题) 2. (1) D (2) 圆形 γmgS (3) 5.5×105 83.3 20 (4) 良好 温度只能控制在13~20℃之间 适 当调大电阻箱R0 的阻值(或适当减 小控制电路的电源电压) 拔尖测评 第十五章拔尖测评 一、 1. B 2. D [解析]当闭合S1,断开S2,滑 动变阻器的滑片P位于最右端时,电 阻R1 与滑动变阻器最大值20Ω串 联,电压表测量滑动变阻器的电压,根 据欧姆定律知,电路中的电流I= U滑 R滑= 3V 20Ω=0.15A ,根据串联电路的 特点知,电源电压U=IR1+U滑 = 0.15A×R1+3V ①,当闭合S2,断 开S1,滑动变阻器的滑片P移至中点 时,电阻R2 与滑动变阻器R滑'= 10Ω串联,根据欧姆定律知,I'= U滑' R滑'= 1.2V 10Ω=0.12A ,根据串联电路 的特点知,电源电压U=I'R2+U滑'= 0.12A×R2+1.2V=0.12A×2R1+ 1.2V ②,由①②解得R1=20Ω, U=6V;根据P=UI知,电源电压不 变,电功率之比等于电流之比,即 P1∶P2=I∶I'=0.15A∶0.12A= 5∶4,故A、B、C错误;当闭合S1、S2, 滑动变阻器的滑片P位于最左端时, 两个定值电阻并联,电路的最大功率 P大=U 2 R1 +U 2 R2 = (6V)2 20Ω + (6V)2 2×20Ω= 2.7W,故D正确. 3. D [解析]由图甲可知,只闭合开 关S、S1,R与R0串联,电压表测R两 端的电压,电流表测电路中的电流;只 闭合开关S、S2,R 与L串联,电压表 测R两端的电压,电流表测电路中的 电流.分析可知,图乙中U-I关系图 像即滑动变阻器R的U-I关系图像. 只闭合开关S、S1,滑片P从a端移到 b端,当滑片移到b端时,R接入电路 的阻值为0,其两端的电压为0(即电 压表的示数为0),所以图乙中斜线为 R与R0串联时的图像,曲线为R 与 L串联时的图像.只闭合开关S、S1, 滑片P移到b端时,电路为R0 的简 单电路,此时电路中的最大电流 Imax=0.3A,滑片P 在a端时,R 的 最大阻值与R0 串联,此时电路中的 最小电流Imin=0.1A,UR=2V,则电 源电压U=ImaxR0=IminR0+2V,即 0.3A×R0=0.1A×R0+2V,解得 R0=10Ω,电源电压U=ImaxR0= 0.3A×10Ω=3V,故A错误;由图乙 中曲线可知,当电路中的电流最大时, L正常发光,此时电路中的电流为 0.3A,R 两端的电压为0.5V,则L 的额定电压U额=U-URmin =3V- 0.5V=2.5V,故B错误;只闭合开关 S、S2,R 与L串联,电路的总功率最 大时,电路中的电流最大,由P=UI 可知,小灯泡与滑动变阻器的功率之 比等于它们两端的电压之比,即 2.5V∶0.5V=5∶1,故D正确;只闭 合开关S、S2,在保证电路安全的情况 下,最大范围的移动滑片P,则R 接 入电路的阻值最大时,电路中的电流 最小,由图乙中曲线可知,电路中的最 小电流Imin'=0.12A,此时R两端的 电压为2.4V,则滑动变阻器接入电 路的 最 大 阻 值 Rmax = UR' Imin' = 2.4V 0.12A=20Ω ;电路中的最大电流为 0.3A,此时R接入电路的阻值最小, 最小阻值 Rmin= URmin Imax =0.5V0.3A≈ 1.67Ω,所以滑动变阻器接入电路的 阻值范围是1.67~20Ω,故C错误. 4. C [解析]假设滑动变阻器R 每 1cm的电阻为R0 的n倍,若某次接 入的长度为kcm,滑动变阻器的电功 率P= UR0+knR0 2 ×knR0;第一次 滑片位于中点时,接入电路的长度为 9cm;有1.50W= UR0+9nR0 2 × 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 05 9nR0 ①,假设向左移动7cm,接入 电路的长度为16cm,有2.94W= U R0+16nR0 2 ×16nR0 ②,联立① ②解得n<0,故A不可能;假设向左 移动6cm,接入电路的长度为15cm, 有 2.94 W = UR0+15nR0 2 × 15nR0 ③,联立①③解得n<0,故B 不可能;假设向右移动5cm,接入电 路的长度为 4cm,有 2.94 W= U R0+4nR0 2 ×4nR0 ④,联立①④ 解得n=0.624,故C可能;假设向右 移动4cm,接入电路的长度为5cm, 有 2.94W = UR0+5nR0 2 × 5nR0 ⑤,联立①⑤解得n<0,故D 不可能. 5. C [解析]闭合开关S、S2,断开开 关S1,滑动变阻器与电阻箱串联,电 压表测电阻箱两端的电压,当电压表 的示数为1.6V时,电路中的电流 I= UR R = 1.6V 4Ω =0.4A ,由串联电路 的电压特点和欧姆定律可知,电源电 压U =UR +U滑 =UR +IR滑 = 1.6V+0.4A×R滑 ①,当电压表的 示数为2.8V时,电路中的电流I'= UR' R'= 2.8V 14Ω=0.2A ,电源电压U= UR'+U滑'=UR'+I'R滑=2.8V+ 0.2A×R滑 ②,由①②解得R滑= 6Ω,U=4V;闭合开关S、S1,滑动变 阻器与灯泡串联,电压表测灯泡两端 的电压,由串联电路的电压特点可知, 滑动变阻器两端的电压U滑″=U- U额=4V-2.5V=1.5V,则灯泡的 额定电流I额=I″= U滑″ R滑 = 1.5V 6Ω = 0.25A,灯泡的额定功率 P额 = U额I额=2.5V×0.25A=0.625W, 故C正确. 6. C [解析]如题图所示的电路中, 当旋钮开关分别旋至“1”“2”“3”挡时, R1=10Ω+10Ω=20Ω,I1= U R1 = 10V 20Ω=0.5A ,P1=UI1=10V× 0.5A=5W;R2=10Ω,I2= U R2 = 10V 10Ω=1A ,P2=UI2=10V×1A= 10W;R3= 10Ω×10Ω 10Ω+10Ω=5Ω ,I3= U R3 =10V5Ω=2A ,P3 =UI3=10V× 2A=20W,据题意可知,“1”挡是防 雾功能,A错误;开启防雾功能,电路 总电阻R1=20Ω,B错误;化霜与防 雾电路的总功率之差ΔP总 =P3- P1=20W-5W=15W,C正确;从防 雾到除露,电路总电流变化值ΔI总= I2-I1=1A-0.5A=0.5A,D 错误. 7. D 8. B [解析]电饭锅的额定功率约为 700W,家用台扇的额定功率约为 50W, 则 P锅t锅 120 = P扇t扇 n , 即 700W×3min 120 = 50W×6min n ,解得 n≈17,B选项最接近,故选B. 二、 9. 0.05 60 [解析]LED灯泡 的额定电流I额= P额 U额= 11W 220V=0.05A ; 假设两种灯泡正常发光的时间为t, 那么LED灯消耗的电能W1=P额t= 11W·t,白炽灯消耗的电能W2= P白炽灯t,由题意知,在达到相同亮度的 条件下,LED灯可以节约81.7%的电 能, 则 W2-W1 W2 × 100% = P白炽灯t-11W·t P白炽灯t ×100%=81.7% , 解得P白炽灯≈60W. 10. 2 [解析]L1 的电阻R= U2 P = (6V)2 4.5W=8Ω ,当它们并联在2V的电 路中时,L2 比L1 亮,两端电压都是 2V,根据P=U 2 R 可知,L2的电阻小于 L1的电阻,当它们串联在6V的电路 中时,L2正常发光,功率为1W,设灯 泡L2 正常发光时的电压为U2,则此 时L1分得的电压为6V-U2,由串联 电路 电 流 处 处 相 等,可 得 方 程 6V-U2 R = P' U2 .代入数据, 6V-U2 8Ω = 1W U2 ,解得U2=2V或4V,因为L2的 电阻小于L1的电阻,所以串联时分得 的电压不可能超过3V,所以灯泡L2 正常发光时的电压为2V. 11. 20 12 [解析]由题意可知, Ia = U R1+R0 = 0.3A ① , U R2+R0 2 R0=0.8W ②,将 ①2 ② 可 得R0= R2+R0 R1+R0 2 ×809 Ω ③ ,又 据题意,有 U R1+R0 2 R1 U R2+R0 2 R2 = P1 P2 ,即 R2+R0 R1+R0 2 = P1 P2 × R2 R1 =98× 2 1= 9 4 ,解得R2+R0 R1+R0= 3 2 ④ ,将④代入 ③,可得R0=20Ω,将R0=20Ω和 R2=2R1 代入④,可得R1=20Ω,电 源电压U=Ia(R1+R0)=0.3A× (20Ω+20Ω)=12V. 12. 2.5 0.9 [解析]由题图可知, R1与R2串联,电流表测电路中的电 流,设滑片位于中点时电路中的电流 为I1,滑片移至b端时电路中的电流 为I2,由P=UI可得,两种情况下电 路中的电流之比 I1 I2 = P1 U P2 U = P1 P2 = 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 15 1.8W 1.2W= 3 2 ,因电源电压一定时,电路 中的电流与总电阻成反比,所以,I1 I2 = R1+R2 R1+ 1 2R2 =32 ,解得R1= 1 2R2= 1 2× 20Ω=10Ω;当滑片移至b端时,由P=U 2 R 可得,电源电压U= P2(R1+R2)= 1.2W×(10Ω+20Ω)=6V;当滑 动变阻器接入电路中的电阻为零时, 电路中的电流I=UR1= 6V 10Ω=0.6A , 因串联电路中各处的电流相等,且电 流表量程为0~0.6A,滑动变阻器R2 允许通过的最大电流为0.5A,所以, 电路中的最大电流I大=0.5A;则R1 的 最 大 功 率 P1' = I大2R1 = (0.5A)2×10Ω=2.5W;设滑动变阻 器接入电路的电阻为R'时,其功率是 最 大 的,根 据 P2' =I'2R' = U R1+R' 2 R' = U 2 1 R' (R1+R')2 = U2 1 R' (R1-R')2+4R1 可知,当 R'= R1=10Ω时,R2的功率最大,最大功 率P2'= U2 4R1= (6V)2 4×10Ω=0.9W. 13. 0.9 6 4∶9 [解析]当开关 S1、S2 闭合,S3 断开时,R1 与R2 并 联,电压表的示数为6V,由并联电路 电压特点可知电源电压为6V.当开 关S1、S2 断开,S3 闭合时,R1 与R2 串联,电压表测R2两端电压,即U2= 2V,电流表测电路中电流,则R2= U2 I = 2V 0.2A=10Ω ,R1 = U1 I = U-U2 I = 6V-2V 0.2A =20Ω. 因此当开 关S1、S2 闭合,S3 断开时,电流表示 数I'=UR1+ U R2 =6V20Ω+ 6V 10Ω=0.9A. 当开关S1、S2 断开,S3 闭合时,电阻 R1 产 生 的 电 热 Q1 =I2R1t= (0.2A)2×20Ω×2×60s=96J;当开 关S1、S2闭合,S3断开时,电阻R1产 生的电热Q1'= U2 R1 t= (6V)2 20Ω ×2× 60s=216J,则 Q1 Q1' =96J216J= 4 9. 14. 甲 右 单线触电 [解析]测电 笔的使用方法:使用测电笔时,手要接 触测电笔尾部的金属体,故图甲正确; 笔尖接触电线,氖管发光表明接触的 是火线.双线插座的接法是“左零右 火”,因此将笔尖插入插座右侧的插孔 时氖管发光;单线触电是站在地上,直 接或间接接触火线而造成的触电,因 此按图乙中方式进行操作,当手接触 了笔尖的金属体,再去接触火线,易造 成单线触电. 三、 15. 如图所示 (第15题) [解析]由题知,地线已经接好了,在开 关闭合时指示灯发光,插孔可以提供 工作电压;如果指示灯损坏,开关闭合 时插孔也能提供工作电压,说明指示 灯与插孔并联,并且开关在干路上;这 样,火线连接开关后分开,一支路连接 指示灯、电阻,另一支路连接插座的右 孔;插座的左孔与指示灯和电阻的支 路汇合后,再连接到零线上. 16. (1) 如图所示 (2) 灯泡断路 (3) 0.75 (4) 大于 灯丝电阻随温 度降低而减小 (5) 乙 (第16题) [解析](2) 灯泡不亮、电流表的示数 几乎为零,说明电路可能断路或电阻 过大,电压表的示数接近3V,说明电 压表与电源连通,则与电压表并联的 灯泡断路.(3) 由图乙可知,P额 = U额I=2.5V×0.3A=0.75W. (4) 若灯丝电阻不变,当U实=12U额 时,P实=14P额 ,但此时灯丝的温度 降低,电阻减小,由P=U 2 R 知P实> 1 4P额. (5) UL小 =0.5V 时,I'= 0.1A,U变=U-UL小=3V-0.5V= 2.5V,R变= U变 I'= 2.5V 0.1A=25Ω ,故选 用的是乙变阻器. 测量小灯泡电功率 实验器材的选择要领 在“测量小灯泡额定功率”的 实验中,电压表的量程依据灯泡的 额定电压来选择;电流表的量程依 据估算的灯泡的额定电流来选择; 滑动变阻器的规格依据电源电压、 灯泡的额定电压和灯泡的电阻三 个量来选择,既要考虑电路中的最 大电流不超过允许通过变阻器的 电流,又要考虑灯泡能正常发光且 不被烧坏,但变阻器的最大阻值也 不能过大,过大了不利于实验操作. 17. (1) 如图所示 (2) 断路 温度 计示数的变化 (3) 将测得的Q与I 的数据描点画出Q-I图像,若Q-I图 像为过原点的一条直线,则Q与I成 正比,否则不成正比(或求出Q 与I 的比值,若Q 与I的比值为定值,则 Q与I 成正比,否则不成正比) 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 25 (4) 电饭锅(合理即可) (5) B 串 (6) 控制变量 (第17题) [解析](1) 当滑片向右滑动时,电流 表的示数变大,说明滑动变阻器连入 电路的电阻变小,故滑动变阻器右下 接线柱连入电路中.(2) 闭合开关后, 发现电流表指针未偏转,说明电路断 路,由于经检查仅电阻丝R 有故障, 则电阻丝R断路;由于电流产生的热 量不能用眼睛直接观察,此时应采用 转换法,通过温度计示数的变化来反 映产生热量的多少.(3) 由数学知识 可知,实验小组测出了多组Q与I的 数据,可以将测得的Q与I的数据描 点画出Q-I图像,若Q-I图像为过原 点的一条直线,则Q 与I成正比,否 则不成正比(或求出Q 与I的比值, 若Q与I的比值为定值,则Q与I成 正比,否则不成正比).(4) 利用电热 工作的家用电器的特点是将电能转化 为内能,根据生活常识可知,电饭锅、 电热水壶都是利用电热工作的. (5) 根据控制变量法可知,探究电流 通过导体产生的热量与电阻的关系 时,应控制电流相等,改变电阻的阻 值,因此应该选用阻值与原来烧瓶中 电阻丝阻值不同的B 烧瓶中的电阻 丝,由于要控制两电阻丝的电流相等, 因此应将图乙B 烧瓶中的电阻丝与 图甲烧瓶中的电阻丝串联.(6) 在研 究某个因素对电流通过导体产生的热 量的影响时,只改变这个因素,而保持 其他因素不变,从而确定该因素是否 影响电流通过导体产生热量的多少, 这种研究方法称为控制变量法,因此 本实验还采用了控制变量法. 18. [解析](1) 当只闭合S,滑动变阻 器滑片位于最左端时,R1、R3 和R2 的最大阻值串联.R3 的电功率P3= W3 t = 80J 10s=8W. (2) 当只闭合S、S1, 滑动变阻器滑片位于最右端时,R2、 R3被短路,电路为R1 的简单电路, 电流表A1 测电路的电流;只闭合S、 S2,滑动变阻器滑片位于最左端时, R1、R2被短路,电路为R3 的简单电 路,电流表A2测电路的电流.由欧姆 定律可知,定值电阻R1与R3的阻值 之比 R1 R3 = U I1 U I3 = I3 I1 =3A1A= 3 1. (3) 由 P=UI可知,电源电压一定时,电路 中的电流最小时,电路消耗的电功率 最小,由欧姆定律可知此时电路中的 电阻最大,由电路图可知,当只闭合 S,滑动变阻器滑片位于最左端时, R1、R3和R2 的最大阻值串联,此时 电路中的总电阻最大,由P=I2R 可 知,电路消耗的最小功率与R3 消耗 功 率 之 比 P P3 = I2R总 I2R3 = R总 R3 = R1+R2+R3 R3 = 3R3+4R3+R3 R3 =81 , 则电路消耗的最小功率P=8P3= 8×8W=64W. 19. 【初步设计】 U02 P0 【改进设计】 如 图甲所示 推导:P1= 2U02 R0 =2P0, P2=2P0+2P0=4P0,P1∶P2=1∶2 【优化设计】 如图乙所示(答案不唯 一,合理即可) (第19题) [解析]【初步设计】 根据P=U 2 R 得 R0= U02 P0 .【改进设计】 设计电路图如 答图甲所示,将电热丝的中点c与S0 右端相连,a点与电源左端相连,此时 电阻为 1 2R0 ,功率 P1= U02 1 2R0 = 2U02 R0 =2P0,将电热丝的中点c与S0 右端相连,a点与b点相连,再将a点 与电源左端相连,实际上是1 2R0 和 1 2R0 并联,总功率P2= U02 1 2R0 + U02 1 2R0 = 4U02 R0 =4P0,P1∶P2=2P0∶ 4P0=1∶2.【优化设计】 当S与2触 点接触,S0断开时,电路为只有R0的 简单电路,此时加热垫处于P0 功率 挡;当只闭合S0时,电路为只有 1 2R0 的简单电路,此时加热垫处于P1 功 率挡;当S与1触点接触,S0闭合时, 1 2R0 和1 2R0 并联,此时加热垫处于 P2功率挡.优化设计后的电路图如答 图乙所示. 第十六章拔尖测评 一、 1. C [解析]木杆光滑,则磁环 都不受摩擦力.a对b的磁力与a受 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 35