内容正文:
86
考向二 电学图像问题 ▶ “答案与解析”见P45
1.
如图甲所示为小明设计的调光灯电路图,他
将粗细均匀的电阻丝AB通过滑片P连入电
路,小灯泡的额定电压为6V.闭合开关S后,
滑片P从最左端A滑到最右端B的过程中,
小灯泡的I-U 关系图像如图乙所示.小灯泡
的额定功率为 W,电阻丝AB 的阻
值为 Ω,当AB连入的阻值为2.5Ω
时,小灯泡的功率为3.2W,此时灯丝的电阻
为 Ω.
(第1题)
2.
如图甲所示,电源电压保持不变,滑
动变阻器上标有“10Ω 1A”字样,
闭合开关S,调节滑动变阻器的滑
片,使其从最右端向左滑动到a点时,小灯泡
恰好正常发光,再在图乙中绘制出了电流表
与两电压表示数关系的图像.电源电压为
V,小灯泡的额定功率为 W.
灯泡消耗的最大与最小功率之比是 .
(第2题)
3.
(2023·镇江)在测量小灯泡额定功率的实验
中,小兵连接的电路如图甲所示.图乙中图线
a是 与 示数的关系图线,图线b是一只
定值电阻R0的U-I图线.电源电压U 恒为
3V,小灯泡L的额定电压为2.5V,则:
(第3题)
(1)
L的额定功率为 W.
(2)
图线a对应的过程中,R 的调节范围是
Ω.
(3)
若将R替换成R0,则L工作时的阻值为
Ω.
(4)
若将R替换成与L相同的小灯泡,则根据
图线可求得电路消耗的总功率约为 W.
4.
如图甲所示为某同学探究“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P总 随电流I变化的关系”的
实验电路图,通过实验得到的数据用描点法
在同一坐标系中作出了a、b、c三条图线,如
图乙所示.根据图像可知,其中反映电源的总
功率P总 随电流I 变化的关系的图线是
(a/b/c),滑动变阻器R 消耗的最
大电功率为 W.
(第4题)
物理(苏科版)九年级下
87
5.
如图所示,R为恒流电阻,能起到稳
流的作用,即控制电路中的电流大
小不变,R0 为定值电阻,E 为电压
可调的电源.下列描述恒流电阻R 及其消耗
的电功率P随电源电压U总 变化的关系图像
中,可能正确的是 ( )
(第5题)
A. B.
C. D.
6.
如图甲所示的电路中,电源电压不变,R1为
定值电阻,R2 为滑动变阻器.闭合开关,将
R2的滑片从位置1移到位置2,根据两电表
示数作出的U-I图像如图乙中AB 所示,其
中A点的数据与滑片在位置1时对应.下列
判断中,正确的是 ( )
(第6题)
A.
电源电压为3V
B.
滑片移动过程中,R2 接入电路的阻值
变大
C.
电阻R1的U-I图像一定与线段AB相交
D.
滑片移动过程中电路消耗的总功率先变
大后变小
7.
(2024·聊城)在如图甲所示的电路中,电源
电压不变,R1=20Ω,滑动变阻器R2的最大
电阻为50Ω,电流表使用的量程为0~0.6A.
小灯泡L的额定电压为3.8V,其电流随电
压的变化规律如图乙所示.当只闭合S2时,
电流表的示数为0.25A.求:
(第7题)
(1)
电源电压.
(2)
当只闭合S3 时,要使小灯泡L正常发
光,滑动变阻器R2连入电路的电阻.
(3)
当闭合S1、S2、S3时,为保证不损坏电流
表,滑动变阻器R2的电阻可调范围和电路消
耗的总电功率的变化范围.
期末压轴题特训
联,电压表示数即R2 两端的电压为
2V,根据串联电路分压原理,滑动变
阻器 的 最 大 阻 值 R =
URR2
U2
=
(U-U2)R2
U2
=
(6V-2V)×18Ω
2V =
36Ω,故D错误;根据P=U
2
R
可知,当
总电阻最大时,电路消耗的功率最小,
即只闭合S、S1,滑片P 位于B端时,
总电阻R总=R1+R=36Ω+36Ω=
72Ω,则电路消耗的最小功率P小=
U2
R总=
(6V)2
72Ω =0.5W
,故B正确.
5.
D [解析]当只闭合S3 时,R1 与
L串联,且L正常发光,此时电路中的
电流I=IL=
PL
UL
=3W6V=0.5A
,R1
两端的电压U1=U-UL=12V-
6V=6V,所以R1=
U1
I =
6V
0.5A=
12Ω,1min内电流通过R1所产生的
热量Q1=U1It=6V×0.5A×60s=
180J,故A错误;L的电阻RL=
UL
IL
=
6V
0.5A=12Ω
,当只闭合S1 时,R2 与
L串联,此时电路中的电流I'=
U
R2+RL
,则 R2 消耗的功率 P2=
I'2R2 =
U
R2+RL
2
R2 =
U2R2
(R2-RL)2+4R2RL
,则当R2=RL
时,R2 消耗的功率最大,最大功率
P2max=
U2
4RL=
(12V)2
4×12Ω=3W
,故B错
误;当三个开关都闭合时,L被短路,
R1与R2 并联,电流表测干路电流,
通过R1的电流I1=
U
R1
=12V12Ω=1A
,
电流表的最大示数Imax=3A,故通过
R2 的最大电流I2max=Imax-I1=
3A-1A=2A,所以R2接入电路的
最小阻值R2min=
U
I2max
=12V2A=6Ω
,
故C错误;当三个开关都闭合,R1 与
R2并联,R2接入电路的阻值最大时,
R2消耗的电功率最小,则R2 消耗的
最小功率P2min=
U2
R2max
=
(12V)2
24Ω =
6W,由前面分析可知,当三个开关都
闭合时,通过R2 的最大电流I2max=
2A,所以 R2 消耗的最大电功率
P2max'=UI2max=12V×2A=24W,
即R2 消耗的电功率的变化范围是
6~24W,故D正确.
6.
[解析](1)
由P=U
2
R
可知,灯泡的
阻值 RL=
U额2
P额 =
(6V)2
3W =12Ω.
(2)
当滑片P 置于a点时,电路中的
电流I=
U额
RL
=6V12Ω=0.5A
,灯泡与
滑动变阻器接入电路的电阻Ra、定
值电阻R0 串联,电压表V1 测灯泡
和Ra 两端的电压之和,因串联电路
中总电阻等于各分电阻之和,且灯
泡正常发光,所以,滑动变阻器两端
的电压Ua=U1-UL=9V-6V=
3V,由于灯泡正常发光,且串联电
路中各处的电流相等,则滑动变阻
器消耗的功率Pa=UaI=3V×
0.5A=1.5W.(3)
当滑片置于a
点时,电源电压U=U1+IR0=9V+
0.5A×R0,当滑片置于b点时,电
路中的电流I'=
U-U1'
R0
=
U-U2
RL
,
即
(9V+0.5A×R0)-9.6V
R0
=
(9V+0.5A×R0)-7.2V
12Ω
, 解 得
R0=6Ω或R0=2.4Ω.当R0=2.4Ω
时,电源电压U=10.2V;当R0=6Ω
时,电源电压U=12V,因为电源由几
节新干电池串联而成,所以电压应为
1.5V的倍数,则R0=6Ω,电源电压
为12V.
7.
[解析](1)
由P=U
2
R
可知,电炉电
阻丝的阻值R=U
2
P =
(220V)2
484W =
100Ω.(2)
由 电 能 表 的 参 数
“1200imp/(kW·h)”可知,指示灯闪
烁16 次,电炉消耗的电能 W =
16imp
1200imp/(kW·h)=
1
75kW
·h=
4.8×104J,检测时电炉的实际功率
P实 = Wt =
4.8×104J
120s =400 W.
(3)
由P=UI可得,电阻丝的额定电
流I=PU=
484W
220V=2.2A.
电阻丝分
成两段后,每一段电阻丝通过的电流
不能超过其额定电流;若两段电阻丝
串联接入电路,则电路中的电流I'=
Pmax
U' =
27W
10V=2.7A>2.2A
,所以两
段电阻丝不是串联接入电路,而是并
联接入电路中,则其中阻值可调的电
阻丝R1的最大电功率P1max=U'I=
10V×2.2A=22W,另一段电阻丝
R2的电功率恒为P2=Pmax-P1max=
27W-22W=5W,则电阻丝R2的阻
值R2=
U'2
P2
=
(10V)2
5W =20Ω
,则电阻
丝R1 的最大阻值R1=R-R2=
100Ω-20Ω=80Ω,当阻值可调的电
阻丝接入电路的阻值最大为80Ω时,
R1 的最小电功率 P1min=
U'2
R1
=
(10V)2
80Ω =1.25W
,则发热坐垫的最
小功率Pmin=P1min+P2=1.25W+
5W=6.25W,发热坐垫在最小功率
状态下工作10s产生的热量Q=
W'=Pmint'=6.25W×10s=62.5J.
考向二 电学图像问题
1.
6 9 5 [解析]由图甲可知,灯
泡与滑动变阻器串联,电压表测滑动
54
变阻器两端的电压,当滑片P在B端
时,由图乙得知电源电压与小灯泡额
定电压相等为6V,对应的电流为
1A,则小灯泡的额定功率 P0=
ULIL=6V×1A=6W.当滑片P 在
A端时,由图乙得小灯泡两端的电压
为1.5V,电流I小=0.5A,因串联电
路中总电压等于各分电压之和,所以,
电阻丝两端电压UAB =U-UL'=
6V-1.5V=4.5V,电阻丝AB的电
阻RAB=
UAB
I小 =
4.5V
0.5A=9Ω.
当AB连
入电路的阻值R1=2.5Ω时,设灯泡
的电阻为R,因串联电路中总电阻等
于各分电阻之和,所以,电路中的电流
I'= UR1+R=
6V
2.5Ω+R.
灯泡消耗的
电功率PR=I'2R=
6V
2.5Ω+R
2
R=
3.2W.整理可得4R2-25Ω·R+
25Ω2=0.解得 R=5Ω 或 R=
1.25Ω.由图乙可知,图像的斜率表示
电阻的倒数,且灯泡两端的电压增大
时斜率减小,所以,当电路中的电流最
小时灯丝的电阻最小,灯丝的最小电
阻RL小=
UL'
I小 =
1.5V
0.5A=3Ω.
所以当
AB连入电路的阻值R1=2.5Ω时,
灯泡消耗的功率为3.2W,此时灯丝
的阻值为5Ω.
2.
6 2 20∶9 [解析]滑片位于最
右端时,I小=0.3A,UL=UR=3V,
电源电压U=UL+UR=3V+3V=
6V,PL小 =ULI小 =3V×0.3A=
0.9W;滑片滑动到a 点时,I大 =
0.4A,L正常发光,UR'=1V,UL'=
U-UR'=6V-1V=5V,PL额 =
UL'I大=5V×0.4A=2W,
PL大
PL小
=
PL额
PL小
= 2W0.9W=
20
9.
3.
(1)
0.625 (2)
2~25 (3)
6
(4)
0.57(0.53~0.59均可)
[解析](1)
图甲中L、R 与 串联,
与R 并联,UL=U-UR=3V-
UR,当UR=0.5V时,UL=UL额 =
2.5V,由图乙可知IL额 =0.25A,
PL额=UL额IL额=2.5V×0.25A=
0.625W.(2)
图线a对应的过程中,
R1=
U1
I1
=2.5V0.1A=25Ω
,R2=
U2
I2
=
0.5V
0.25A=2Ω
,R 的调节范围是2~
25Ω.(3)
由图乙可知,若将R替换成
R0,则 L 工 作 时 的 阻 值 RL =
U-U0
I0
=3V-2.25V0.125A =6Ω.
(4)
若
将R替换为与L相同的小灯泡,则根
据串联分压原理可知,每个小灯泡两
端电压为1.5V,由图乙可知,UR'=
1.5V时,IR≈0.19A,若将R替换成
与L相同的小灯泡,则电路消耗的总
功率P总 =UIR =3V×0.19A=
0.57W.
4.
a 2.25 [解析]电源电压保持不
变,由P=UI知,P总 与I成正比,图
像是一条倾斜的直线,故P总 随I变
化的关系图线是a;由图乙可得,图线
a和图线b在I=3A、P=9W时相
交,说明图线b为R0的电功率变化图
线,且此时R接入电路阻值为0,c为
R的电功率变化图线,当P总=9W
时,I=3A,U=
P总
I =
9W
3A=3V
;当
P0=9W 时,I=3A,R0=
P0
I2
=
9W
(3A)2=1Ω.R
、R0 串联,PR =
I2R = UR+R0
2
R =
U2
(R0-R)2
R +4R0
,则当R=R0=1Ω
时,滑动变阻器消耗的功率最大,
PR大=
U2
4R0=
(3V)2
4×1Ω=2.25W.
5.
C [解析]由欧姆定律可得,电路
总电阻R总=
U总
I
,则R=R总-R0=
U总
I -R0
,R0 和I为定值,可知R 与
U总 的关系为一次函数,且R 随U总
的变大而变大,故A、B错误;R 消耗
的电功率P=URI=(U总-U0)I=
(U总-IR0)I=U总I-I2R0,R0 和I
为定值,则R消耗的电功率P与电源
总电压U总 的关系为一次函数,且P
随U总 的变大而变大,故C正确、D
错误.
6.
C [解析]由图甲可知,定值电阻
R1与滑动变阻器R2 串联,电压表测
滑动变阻器R2 两端的电压,电流表
测电路中的电流.A 点的数据与滑片
在位置1时对应,由图乙可知,此时电
压表的示数为2V,电流表示数为
0.1A,电源电压U=U1+U2=IR1+
U2=0.1A×R1+2V ①,滑片在位
置2时,电压表的示数为1V,电流表
的示数为0.3A,电源电压U=U1'+
U2'=I'R1+U2'=0.3A×R1+1V ②,
由①②可得U=2.5V,R1=5Ω,故A
错误;如图乙所示,滑片在移动的过程
中,电压表的示数减小,电流表的示数
增大,由I=UR
可知,在电源电压一定
时,电路中的总电阻变小,电路中的电
流变大,滑动变阻器与定值电阻串联,
滑片移动过程中,R2接入电路的阻值
变小,故B错误;定值电阻的阻值为
5Ω,滑动变阻器的滑片在位置1时连
入电路中的电阻R2=
U2
I =
2V
0.1A=
20Ω,所以当滑动变阻器连入电路中
的电阻也为5Ω时,定值电阻R1和滑
动变阻器R2 两端的电压相等,电流
64
相等,此时电路中的电流I″=UR总=
U
R1+R2'=
2.5V
5Ω+5Ω=0.25A.
电压
表的 示 数 U2″=U1″=I″R1 =
0.25A×5Ω=1.25V,即电阻R1 的
U-I图像一定与线段AB 相交,故C
正确;由图乙可知,滑片移动过程中电
路中的电流变大,在电源电压一定时,
由P=UI可知,电路消耗的总功率变
大,故D错误.
7.
[解析](1)
由图甲可知,当只闭合
S2时,小灯泡L与定值电阻R1串联,
电流表测量电路中的电流.已知此时
电流表的示数I=0.25A,根据串联
电路的电流规律可知,通过小灯泡和
定值电阻R1 的电流IL=I1=I=
0.25A,根据图乙可知小灯泡L两端
的电压UL=3V,此时R1两端的电压
U1=I1R1=0.25A×20Ω=5V,根
据串联电路的电压规律可得,电源电
压U=U1+UL=5V+3V=8V.
(2)
当只闭合S3时,小灯泡L与滑动
变阻器R2 串联,已知小灯泡的额定
电压U额=3.8V,由图乙可知小灯泡
正常发光时的电流IL'=0.3A,则通
过R2的电流I2=IL'=0.3A,R2两
端的电压U2=U-U额 =8V-
3.8V=4.2V,此时R2 接入电路的
阻值R2=
U2
I2
=4.2V0.3A=14Ω.
(3)
当
闭合S1、S2、S3 时,小灯泡L被短路,
定值电阻R1与滑动变阻器R2并联,
根据电流表量程可知,电路中的最大
总电流I大=0.6A,根据并联电路的
电压规律可知,R1 和R2 两端的电压
U1'=U2'=8V,此时通过R1的电流
I1'=
U1'
R1
=8V20Ω=0.4A
,根据并联电
路的电流规律可得,通过R2 的最大
电流I2大 =I大 -I1'=0.6A-
0.4A=0.2A,则R2 接入电路的最
小阻值R2小=
U2'
I2大
= 8V0.2A=40Ω
,此
时电路消耗的最大总功率 P大 =
UI大=8V×0.6A=4.8W;当滑动变
阻器接入电路的阻值最大R2大=50Ω
时,电路中的电流最小,电路安全,此
时通过R2 的最小电流I2小=
U2'
R2大
=
8V
50Ω=0.16A
,根据并联电路的电流
规律可得,电路的最小总电流I小=
I1'+I2小=0.4A+0.16A=0.56A,
此时电路消耗的最小总功率P小=
UI小=8V×0.56A=4.48W,综上可
知,滑动变阻器R2 的电阻可调范围
是40~50Ω,电路消耗的总电功率的
变化范围是4.48~4.8W.
考向三 电磁转换问题
1.
分开 磁化 同 [解析]当两硬
币都放在磁体的N极上时,会被磁体
磁化,具有相同的磁极.由于同名磁极
相斥,因此它们会相互分开.
2.
S 右 火 [解析]由图可知,电
流从电磁铁的上端流入、下端流出,由
安培定则可知,电磁铁的上端为S极;
当户外紫外线增强到设定值时,S2仍
未闭合,说明电磁铁的磁性太弱,即通
过电路的电流太小,应该减小电路中
的总电阻,故应将滑动变阻器R1 的
滑片P向右移动.从安全用电的角度
分析,控制用电器的开关应该接在用
电器与火线之间,所以进户线a应该
是火线.
3.
在C、D 之间来回摆动 铝制圆环
进入或离开磁场时,铝制圆环的一部
分做切割磁感线运动,产生感应电流,
部分机械能转化为电能,摆动高度降
低,铝制圆环全部进入磁场后,不产生
感应电流,机械能守恒,故在C、D 之
间来回摆动
4.
C [解析]水银是导体,水银的内
外侧用导线接入电路通入电流后,会
在磁场中受力而运动起来.通电导体
在磁场中的受力方向与磁场方向和电
流方向有关,对调电源的正负极后,电
流方向发生改变,因此水银受力方向
改变,水银沿顺时针方向流动;再对调
磁体的南北极,磁场方向改变,则水银
受力方向再一次改变,此时水银沿逆
时针方向流动,故 C正确,A、B、D
错误.
5.
B [解析]线圈在磁场中转动时切
割磁感线,产生感应电流,电流在磁场
中受磁场力的作用;线圈在转动的前
半周中,磁场方向和切割磁感线的运
动方向不变,产生的电流方向不变;线
圈平面垂直于磁感线的位置时,线圈
没有切割磁感线,没有感应电流产生;
线圈在转动的过程中,BC、AD 边没
有切割磁感线.
6.
B [解析]驱动电机的原理是通电
线圈在磁场中受力转动,发电机原理
是电磁感应现象,二者原理不同,故A
错误;四个独立驱动电机工作时互不
影响,可以独立工作,是并联的,故B
正确;能量回收系统是把机械能转化
为电能,电动机是把电能转化为机械
能,原理不同,故C错误;能量回收
时,把部分能量转化为电能,给蓄电池
充电,转化为化学能,蓄电池相当于用
电器,故D错误.
7.
C [解析]根据题图可知,线圈往
复运动在磁场中切割磁感线,从而使
得电路中产生电流,故该装置是利用
电磁感应原理工作的,故A正确;该
装置是通过线圈运动产生电能的,即
消耗机械能,产生电能,故该装置主要
是将机械能转化为电能,故B正确;
由于线圈做切割磁感线运动的方向是
改变的,故在线圈中产生的电流的方
向也是改变的,所以灯泡中流过的电
74