第十五章 电能与电功率 整合拔尖-【拔尖特训】2025-2026学年新教材九年级全一册物理(沪粤版2024)

103 第十五章整合拔尖 ▶ “答案与解析”见P47 考点一 电功与电能的计算 (典例1图) 典例1 (2024·凉山模拟)如 图,在测量未知电阻阻值的实 验中,电阻R0=12Ω。闭合开 关S1,将单刀双掷开关S2掷于 a端,电压表示数为2.5V;将S2切换到b端,电 压表示数为1.5V,则电源电压为 V,电 阻Rx 的阻值为 Ω,1min电流对Rx 做 功 J。 本题考查串联电路的特点、欧姆定律以及电功 公式的应用,确定电压表的测量对象是解题的关键。 已知电阻R0 与Rx 串联,闭合开关S1,将单刀双掷开 关S2 掷于a端时,电压表测量总电压,即电源电压; 将S2 切换到b端时,电压表测量电阻R0 两端的电 压,根据串联电路的电流、电压特点求出电阻Rx 的 阻值;根据W=UIt求出电流对Rx 所做的功。 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 第十五章　电能与电功率 104 [跟踪训练] 1. 如图甲是一种电信号处理电路,R1、 R2 为定值电阻,R2=2R1=2Ω。 AB 两端的电压随时间的变化关系 如图乙所示。当t=0.5s时,CD 两端的电 压为 V;0~4s内,电流对电阻 R1做的功为 J。 (第1题) 考点二 电功率的综合计算 典例2 (2024·衡水阜城期末)如图甲所示电 路,电源电压保持不变,电流表的量程为0~ 0.6A,电压表的量程为0~15V,滑动变阻器 R1的阻值变化范围为0~20Ω,R2为定值电阻。 闭合开关S,滑片P 在某两点间移动时,电流表 示数与电压表示数的变化关系图像如图乙所 示。在保证电路安全的情况下,下列说法正确 的是 ( ) (典例2图) ① R2的阻值为5Ω。 ② R1消耗的最大电功率为4.05W。 ③ 电源电压为9V。 ④ 电 压 表 的 最 小 示 数 与 最 大 示 数 之 比 为 13∶14。 A. ①和② B. ②和③ C. ①和③ D. ①和④ [跟踪训练] 2. 如图甲所示电路中,电源电压不变,R0 和 R1均为定值电阻。闭合开关S,将滑动变阻 器R2的滑片从b端移动到a端的过程中,两 电压表的示数与电流表示数的变化关系如图 乙中的图线Ⅰ和Ⅱ所示。下列判断正确的是 ( ) (第2题) ① 电源电压为3.9V。 ② 图线Ⅱ是电压表V2与电流表的示数变化 关系图线。 ③ R2的最大阻值为8Ω。 ④ R1的电功率变化范围为0.18~0.72W。 A. ①③④ B. ③ C. ②④ D. ② 考点三 实际功率、额定功率 典例3 (2024·儋州期末)有两个小灯泡L1和 L2,分别标有“110V 40W”和“110V 60W” 字样,若不考虑温度对灯丝电阻的影响,下列说 法正确的是 ( ) A. 两灯都正常发光时,通过L1的电流大 B. 串联后,接在220V的电源上,它们都能正常 工作 C. 串联后,接在110V的电源上,L2 消耗的功 率大 D. 并联后,接在110V的电源上,L2 消耗的功 率大 [跟踪训练] 3. 灯泡L1 和L2 串联接在某电源上,闭合开关 后发现L1比L2 亮;再将这两个灯泡并联接 在原来的电源上,下列关于并联时的相关判 断正确的是 ( ) A. L1两端的电压比L2两端的电压大 B. 通过L1的电流比通过L2的电流大 C. L1的实际功率比L2的实际功率大 D. 并联的总功率比串联的总功率大 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 物理(沪粤版)九年级 105 考点四 小灯泡额定功率的测量 典例4 (2024·绵阳)用如图甲所示的实验电 路来测量小灯泡的额定功率。已知电源电压恒 定,R1是滑动变阻器,R2 是阻值为1Ω的定值 电阻,通过的电流为0.3A时小灯泡正常发光。 (典例4图) (1) 连接电路,在闭合开关S1 前,应将R1 的滑 片移到最 (选填“左”或“右”)端。 (2) 闭合开关S1,开关S2 接b端,小灯泡不发 光,电压表有示数,移动R1的滑片,电压表示数 有变化,则电路中的故障是 。 A. 小灯泡短路 B. 小灯泡开路 C. 定值电阻R2短路 D. 定值电阻R2开路 (3) 排除故障后,闭合开关S1,将开关S2 接b 端,移动R1的滑片,使电压表示数达到0.3V; 保持R1的滑片位置不变,仅将S2接a端,电压 表示数如图乙所示,为 V。 (4) 小灯泡的额定功率P= W。 [跟踪训练] 4. (2024·武汉模拟)成成同学利用如图所示的 电路测量小灯泡的电功率,小灯泡标有 “2.5V”字样,电源电压为3V,实验数据如表 所示,下列说法中错误的是 ( ) (第4题) 实验序号 1 2 3 4 5 发光情况 明亮 亮 较亮 较暗 熄灭 电压表示数U/V 2.5 2.1 1.7 1.3 0.5 电流表示数I/A 0.29 0.26 0.24 0.21 0.16 A. 本实验的原理是P=UI B. 小灯泡正常发光时的电功率为0.725W C. 实验中所选用的滑动变阻器的规格可能 是“20Ω 1A” D. 本实验多次测量的目的是求平均值减小 误差 考点五 电功率和电热的综合计算 典例5 如图是一款挂烫机和它的简化电路图, 电源电压为220V,R1、R2是电热丝,R1=55Ω, R2=110Ω。开关旋到不同位置,对应挂烫机的 关闭、慢热、速热三个挡位。当开关处于3、4两 个触点时,挂烫机处于 挡;若挂烫机在 速热 挡 工 作 1min,电 热 丝 产 生 的 热 量 为 J。 (典例5图) 本题考查电功率和电热的计算,能正确分析开 关在不同状态下电路的连接方式是关键。(1) 由电 路图可知,当开关S接触2、3时,只有R1 工作;当开 关S接触3、4时,R1、R2 并联,根据并联电路的电阻 特点和P=U 2 R 可知挂烫机的工作挡位。(2) 根据 P=U 2 R 求出挂烫机速热挡的功率,根据Q=W=Pt 求出挂烫机在速热挡工作1min,电热丝产生的 热量。 [跟踪训练] 5. 如图甲所示是某品牌饮水机的铭牌参数,其 简化电路图如图乙,S是温控开关。 型号:YSJ-66 额定电压:220V 额定加热功率:1000W 额定保温功率:44W 满箱水的质量:2kg 频率:50Hz 甲 乙 (第5题) 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 第十五章　电能与电功率 106 (1) 初温为20℃的一满箱水,用此饮水机加 热到100℃需要吸收的热量是多少? 至少需 加热 多 长 时 间? [水 的 比 热 容 为4.2× 103J/(kg·℃)] (2) 电阻丝R0 的阻值是多少? 加热状态下 R0在1s内产生的热量是多少? 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 1. (2024·天津西青期末)如图甲、乙分别是某 家庭5月初和6月初电能表的示数,则下列 说法正确的是 ( ) (第1题) A. 电能表是测电功率的仪表 B. 该 家 庭 在 这 段 时 间 内 总 共 用 电 2000kW·h C. 电能表的计量单位是kW·h,1kW·h相 当于3.6×105J D. 该电能表转盘每转过600转,电路消耗电 能0.5kW·h 2. 小明用导线将小灯泡、铅笔芯、干电池、开关 连接成如图所示的电路。他闭合开关后,给 铅笔芯加热,发现小灯泡慢慢变亮了,此过程 中逐渐增大的物理量是 ( ) (第2题) A. 电源的电压 B. 铅笔芯的电阻 C. 电路中的电流 D. 小灯泡的额定功率 3. 灯泡L1标有“6V 6W”字样,灯泡L2标有 “6V 3W”字样,现将两灯泡串联接在电源 电压为9V的电路中,不考虑温度对灯泡电 阻的影响,闭合开关后,下列说法中正确的是 ( ) A. 灯泡L1可以正常发光 B. 灯泡L1比灯泡L2亮 C. 灯泡L1和L2消耗的功率之比为1∶2 D. 将电源电压换成12V,两灯都能正常发光 4. 如图甲所示的电路中,电源电压恒定,闭合开 关,移动滑片P(从最大阻值处开始移动),电 压表的示数U 与电流表的示数I的关系图像 如图乙所示,下列判断正确的是 ( ) (第4题) A. 电源电压为4V B. 滑片P 在中点时,电路在10s内产生的 总热量为18J C. 滑片P 在最右端时,电流在10s内通过 R0做的功为8J D. 当R0的功率为3.6W时,电路在1min 内消耗的电能为3.6J 5. (2024·淄博期末)在如图部分电路 中,灯泡L标有“3V 1.2W”字样, 滑动变阻器R 标有“20Ω 1A”字 样,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程 为0~3V,电源电压恒定。若只将a、b分别 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 物理(沪粤版)九年级 107 接在电源两端,小灯泡正常发光。在保证电 路安全的情况下,下列说法正确的是(忽略温 度对灯丝电阻的影响) ( ) (第5题) A. 电源电压为12V B. 只将a、c分别接在电源两端,当滑片向右 移动时,电压表示数变大 C. 只将b、c分别接在电源两端,滑动变阻器 消耗的最大电功率为3W D. 将b 接在电源一端,a、c连接后接在电源另 一端,R允许连入电路的最小阻值为15Ω 6. 在如图甲所示的电路中,电源电压保持不变, 开关S闭合后,将滑动变阻器的滑片由a端 向b端移动,图乙是将滑动变阻器的滑片由 a端向b端移动的过程中小灯泡的I-U 图像 (小灯泡的额定电压为12V)。下列判断正确 的是 ( ) (第6题) ① 小灯泡的平均电阻为4.5Ω。 ② 电压表V的示数变小,电路消耗的总功率 变小。 ③ 滑动变阻器的最大阻值为9Ω。 ④ 电压表V的示数与电流表A示数的比值 变大。 ⑤ 滑片在a端和在b端时,小灯泡的功率变 化了21W。 A. ②③ B. ②③⑤ C. ③④⑤ D. ①②③④⑤ 7. 有两个电路元件A、B,通过元件的电流与其 两端电压的关系如图甲所示,把它们串联在 电路中,如图乙所示。闭合开关S后,若电压 表示数为2V,通电10min,元件A 消耗的电 能为 J,元 件 B 消 耗 的 电 能 为 J,电路消耗的总电能为 J。 (第7题) 8. (2024·合肥三模)一房间内的空气质量为 100kg,用额定功率为1500W的电暖器对该 房间内的空气加热20min。已知电暖器在额 定电压下工作,放出热量的60%被房间内的 空气吸收,房间内空气的比热容约为1.0× 103J/(kg·℃),则可使该房间内的空气温度 升高 ℃。 9. 如图甲所示的电路中,R1 为定值电 阻,R2 为滑动变阻器,电源电压不 变。闭合开关S后,滑片P 从a端 移动到b端,电流表示数I与电压表示数U 的变化关系如图乙所示,则滑动变阻器R2的 最 大 阻 值 为 Ω,电 源 电 压 为 V,电阻R1消耗的最大功率和最小 功率之比为 。 (第9题) 10. (2024·安庆期末)在“测量小灯泡的电功 率”实验中,电源电压为7V恒定不变,小灯 泡的额定电压为2.5V。 (1) 请用笔画线代替导线将图甲电路连接 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 第十五章　电能与电功率 108 完整(要求:滑动变阻器滑片向左移动时小 灯泡变亮)。 (第10题) (2) 闭合开关移动滑片,使小灯泡正常发 光,此时电流表示数如图乙所示,则小灯泡 的额定功率为 W。 (3) 实验中滑动变阻器的最大阻值不能小 于 Ω。 (4) 完成实验后,同学们又设计了一种测量 小灯泡额定功率的方案,电路图如图丙所 示,请将下列实验步骤补充完整: ① 闭合S和S1,断开S2,移动滑动变阻器滑 片P,使电压表示数为U额。 ② 闭合S和S2,断开S1,保持滑动变阻器滑 片P 不动,读出电压表示数U1。 ③ 小灯泡额定功率表达式:P额= (用U额、U1、R0表示)。 11. 如图所示电路,已知电源电压恒定不变,灯 泡L标有“3V 0.6W”字样,其阻值会随 温度变化,电流表量程为0~0.6A,电压表 量程为0~3V。只闭合开关S1,移动滑片 至最左端时,灯泡恰好正常发光,R1的功率 为P1,然后将滑动变阻器R2 的滑片移到 最右端时,电压表示数为3V,R1的功率为 P1';同时闭合开关S1 和S2,再移动滑片至 某一位置时,电压表和电流表的示数分别为 2V和0.4A,已知P1∶P1'=4∶1。求: 第11题 (1) 灯泡正常发光时的电阻。 (2) 滑动变阻器的最大阻值。 (3) 在电路正常工作的情况下,通过开关和 滑片来调节电路,整个电路总功率的最小值 与最大值之比。 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 物理(沪粤版)九年级 45和25,则R1 比R2 长,R1 的电阻 丝比R2 的电阻丝细,所以R1>R2, 故A错误;图丙中R1 与R2 并联,由 于两电阻器电阻具体阻值无法确定, 根据并联电路的分压原理 I1 I2= R2 R1 知, 不能确定通过R1 与R2 的电流比,故 B错误;图丙中两电阻器两端的电压 相等,且大于图乙中两电阻器的电压, R1>R2,由Q=W= U2 Rt 知,相同时 间内,电流产生的热量最多的是图丙 中的R2,故C正确;图乙中两电阻器 串联,由串联电路的电压规律知,图乙 中R1两端的电压U1 小于电源电压 U,由并联电路的电压规律知,图丙电 路中R1 两端电压等于电源电压U, 所以图乙电路中R1 两端的电压比图 丙电路中 R1 两端的电压小,故 D 错误。 6. 4.2×105 0.01 7 解析:Q吸= c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)× 2kg×(75℃-25℃)=4.2×105J; 因Q放=Q吸=4.2×105J,需要完全 燃烧的天然气的体积V= Q放 q天然气= 4.2×105J 4.2×107J/m3=0.01m 3;若这些热 量由电功率为1000W的电加热器来 提供,即W=Q吸=4.2×105J,则电 加 热 器 工 作 的 时 间 t= WP = 4.2×105J 1000W =420s=7min 。 7. 54 解析:由图甲知,定值电阻R1 和滑动变阻器R2 串联,电压表测量 R2两端的电压,电源电压不变,由图 乙知,U=IR1+U2=0.2A×R1+ 4V ①;U=I'R1+U2'=0.6A× R1+0 ②;由①②得,电源电压U= 6V,R1=10Ω;滑动变阻器的最大阻 值R2最大= U2 I= 4V 0.2A=20Ω ,当滑片 位于中点时,R2= 1 2R2最大 = 1 2× 20Ω=10 Ω,电 路 电 流 I中 = U R1+R2= 6V 10Ω+10Ω=0.3A ,通电 1min定值电阻R1 产生的热量Q= I中2R1t=(0.3A)2×10Ω×60s= 54J。 8. 热 3.6×105 1.43 解析:由图 可知,当扇形开关S同时接触1、2时, 电路开路,当扇形开关S同时接触2、 3时,只有R1 工作,电路中的总电阻 较大,由P=U 2 R 可知,电路中的总功 率较小,水龙头放出的是温水;当扇形 开关S同时接触3、4时,R1、R2并联, 电路中的总电阻较小,电功率较大,电 热水龙头放出的是热水。由P=U 2 R 可知,R1= U2 P温= (220V)2 1000W=48.4Ω ; 根据题意可知,R2= 1 2R1= 1 2× 48.4Ω=24.2Ω,R2 的电功率P2= U2 R2= (220V)2 24.2Ω =2000W ,电热水龙 头热水挡的功率P热 =P温 +P2= 1000W+2000W=3000W,它在热 水挡正常工作2min消耗的电能W= P热t=3000W×2×60s=3.6× 105J。不计热量损失,水吸收的热量 Q吸=W=3.6×105J,由Q吸=cm(t- t0)可知,水的质量m= Q吸 c(t'-t0)= 3.6×105J 4.2×103J/(kg·℃)×(80℃-20℃) ≈ 1.43kg。 9. 解析:(1) 根据P=U 2 R 知,红灯正 常发 光 时 的 电 阻 R红 = U额红2 P额红 = (12V)2 3W =48Ω 。(2) 加热时,按下温 控开关S与a、b接触,此时外围电路 中电阻R1 和红灯串联,红色指示灯 亮,且正常发光,根据P=UI知,通过 红灯 的 电 流 I= P额红 U额红 = 3W 12V= 0.25A;根据串联电路电压的规律可 得,电阻R1 两端的电压U1=U- U额红=220V-12V=208V,因为电 阻R1 与红灯串联在一条支路中,所 以I1 =I=0.25A,R1 = U1 I1 = 208V 0.25A=832Ω 。(3) 根据ρ= m V 知, 4L 水 的 质 量 m =ρ水V=1.0× 103kg/m3×4×10-3m3=4kg,水吸 收 的 热 量 Q吸 =c水mΔt=4.2× 103J/(kg·℃)×4kg×50℃=8.4× 105J,因加热电阻产生的热量全部被 水吸收,故加热时消耗的电能 W= Q吸=8.4×105J,加热功率(即加热电 阻 R 的 额 定 功 率)P加热 =Wt = 8.4×105J 14×60s=1000W ;根据P=U 2 R 知,R=U 2 P加热= (220V)2 1000W=48.4Ω ,因 为加热电阻R 在加热状态和保温状 态的功率之比为9∶1,所以保温时R 的电功率PR保温= 1000 9 W ,温控开关 S跳接到c时,电汤锅处于保温状态, 此时R 与R2 串联(绿灯电阻不计), 根据P=I2R 得,保温时电路中的电流 I保温= PR保温 R = 1000 9 W 48.4Ω = 50 33A , 保温 时 R 与R2 的 总 电 阻 R总 = U I保温 = 220V 50 33A =145.2Ω,则 R2= R总-R=145.2Ω-48.4Ω=96.8Ω。 第十五章整合拔尖 ［高频考点突破］ 典例1 2.5 8 7.5 解析:已知电 阻R0与Rx 串联,闭合开关S1,将单 刀双掷开关S2掷于a端时,电压表测 量总电压,所以电源电压U=2.5V。 将S2切换到b端时,电压表测量电阻 R0两端的电压,根据串联电路的电压 特点可知,此时Rx 两端的电压Ux= U-U0=2.5V-1.5V=1V,根据串 联电路的电流特点和欧姆定律可知, 通过Rx 的电流Ix=I0=I= U0 R0= 1.5V 12Ω=0.125A ;由I=UR 可知, Rx= Ux Ix = 1V 0.125A=8Ω 。1min电 流对Rx 所做的功W=UxIxt=1V× 0.125A×1×60s=7.5J。 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 74 [跟踪训练] 1. 2 1.5 解析:由图甲 可知,R1、R2 串联,且 R2=2R1= 2Ω,则R1= 1 2R2= 1 2×2Ω=1Ω ; 由图乙可知,t=0.5s时,AB 两端的 电压UAB=3V,根据串联电路的分压 原理可得,CD 两端的电压UCD = R2 R1+R2UAB= 2Ω 1Ω+2Ω×3V=2V 。 0~1s内,R1 两端电压U1=UAB- UCD=3V-2V=1V,电流通过R1 做的功W1= U12 R1t'= (1V)2 1Ω ×1s= 1J;1~2s内,AB 间的电压为0,电路 中没有电流,此时电流通过R1 做的 功W2=0;2~4s内,AB 间的电压 UAB'=1.5V,按上述分压原理,计算 此时R1 两端电压U1'= 1 3UAB'= 0.5V,电流通过 R1 做的功 W3= U1'2 R1t″= (0.5V)2 1Ω ×2s=0.5J ;故0~ 4s内,电流对电阻R1 做的功W= W1+W2+W3=1J+0+0.5J=1.5J。 典例2 C 解析:由图甲可知,闭合 开关,滑动变阻器R1 和定值电阻R2 串联,电压表测滑动变阻器两端的电 压,电流表测电路中的电流。由图乙 可知,变阻器两端的电压为7.0V时, 电路中的电流为0.40A,根据串联电 路的电压特点和欧姆定律可得,电源 电压 U =U1 +I1R2 =7.0V+ 0.40A×R2,当变阻器两端的电压为 6.5V时,电路中的电流为0.50A,同 理可得电源电压U=U1'+I2R2= 6.5V+0.50A×R2,因电源电压不 变,所以7.0V+0.40A×R2= 6.5V+0.50A×R2,解得R2=5Ω, 故① 正 确。电 源 电 压 U =U1 + I1R2=7.0V+0.40A×5Ω=9V,故 ③正确。总功率等于各电阻消耗的电 功率之和,则滑动变阻器R1 消耗的 功率P1=UI-I2R2=9V×I-I2× 5Ω=(-5Ω)× I- 9V2×5Ω 2 + (9V)2 4×5Ω= (-5Ω)×(I-0.9A)2+ 4.05W,由此可知,P1 与I为二次函 数关系,其图像开口向下,对称轴I= 0.9A,理论上当I=0.9A时,滑动变 阻器R1 消耗的功率最大,但电流表 的量程为0~0.6A,则越靠近对称轴 时,变阻器的功率P1 越大,所以,当 I大=0.6A时,变阻器的功率P1 有 最大值,则根据上面表达式可得, P1大=(-5Ω)×(0.6A-0.9A)2+ 4.05W=3.6W,故②错误。电流表 的量程为0~0.6A,串联电路各处电 流相等,所以通过电路的最大电流为 0.6A,此时变阻器接入电路的阻值最 小,由串联分压的规律可知,此时变阻 器两端的电压最小,即电压表示数最 小,由串联电路的电压特点和欧姆定 律可得,滑动变阻器分得的最小电压 (电压 表 的 最 小 示 数)U1小 =U- I大R2=9V-0.6A×5Ω=6V;因电 源电压为9V,电压表的量程为0~ 15V,则电压表一定安全,当变阻器接 入电路的阻值最大时,电路中的电流 最小,且由串联分压的规律可知,此时 变阻器两端的电压最大,即电压表示 数最大,电路中的最小电流I小 = U R1大+R2= 9V 20Ω+5Ω=0.36A ,则滑 动变阻器分得的最大电压(电压表的 最大示数)U1大=I小R1大=0.36A× 20Ω=7.2V,所以,电压表的最小示 数与最大示数之比 U1小 U1大= 6V 7.2V= 5 6 ,故④错误。故选C。 [跟踪训练] 2. C 解析:闭合开关S, 定值电阻R0、R1、滑动变阻器R2 串 联接入电路中,将R2 的滑片从b端 移动到a端的过程中,滑动变阻器接 入电路中的阻值逐渐变小,根据串联 分压特点可知,V2 的示数逐渐变小, 所以电压表V2 的示数与电流表示数 的关系如图乙中的图线Ⅱ所示;根据 串联电路电阻规律可知,总电阻逐渐 变小,根据欧姆定律可知,电路中的电 流逐渐变大,且R1 两端的电压逐渐 变大,故电压表V1 的示数逐渐变大, 据此可知电压表V1 的示数与电流表 示数的关系如图乙中的图线Ⅰ所示, 故②正确。闭合开关S,当滑动变阻 器的滑片在a端时,R2接入电路中的 阻值为0,电路为R0、R1串联的电路, V1 测 量 R1 两 端 的 电 压,示 数 为 2.4V,V2 测量R2、R1 两端的总电 压,也是2.4V,电流表测量电路中的 电流,示数为0.3A,根据欧姆定律可 知,R1= U1 I1= 2.4V 0.3A=8Ω ;由图乙可 知,电路中最小电流为0.15A,此时 R1两端的电压为1.2V,R1 和R2 两 端的总电压为2.7V,则R2 两端的电 压U2=U-U1'=2.7V-1.2V= 1.5V,根据欧姆定律可知,滑动变阻 器的最大阻值R2= U2 I2= 1.5V 0.15A= 10Ω;当滑片在a 端时,电源电压 U总=I1(R1+R0)=0.3A×(8Ω+ R0);当滑片在b 端时,电源电 压 U总=I2(R1+R2+R0)=0.15A× (8Ω+10Ω+R0);由电源电压不变, 得0.3A×(8Ω+R0)=0.15A× (8Ω+10Ω+R0),则R0=2Ω,U总= 3V,故①③错误。由图乙可知,电路最 大电流为0.3A,最小电流为0.15A, 则R1消耗的最大电功率和最小电功 率分别为P1大=I12R1=(0.3A)2× 8Ω=0.72W,P1小=I22R1=(0.15A)2× 8Ω=0.18W,所以R1 消耗的电功率 变化范围为0.18~0.72W,故④正 确。故选C。 典例3 D 解析:正常发光时两灯泡 两端的电压等于额定电压,由灯泡铭 牌可知,两灯泡额定电压相等,L1 的 额定功率小于L2 的额定功率,根据 I=PU 可知,I1<I2,故A错误;P1< P2,由P=UI= U2 R 的变形式R=U 2 P 可知,R1>R2,由串联电路的分压特 点可知,两灯泡串联在220V的电路 中时,灯泡两端电压不等于其额定电 压,灯泡不能正常工作,故B错误;两 灯泡串联在110V的电路中时,通过 它们的电流相等,根据P=UI=I2R 可知,P1实>P2实,故C错误;两灯泡 并联后,接在110V的电源上时,两灯 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 84 泡两端的电压均为110V,两灯泡的 实际功率和额定功率相等,所以L2消 耗的功率大,故D正确。 [跟踪训练] 3. D 解析:并联电路中 各支路两端的电压相等,因此L1两端 的电压等于L2 两端的电压,故A错 误;灯泡L1和L2串联接在某电源上, 闭合开关后发现L1比L2 亮,说明L1 电功率较大,根据R=PI2 知,灯泡L1 的电阻大,根据I=UR 可知,并联后通 过L1的电流比通过L2 的电流小,故 B错误;根据P=UI可知,L1 的实际 功率比L2的实际功率小,故C错误; 根据串联电路和并联电路的电阻特点 可知,两灯泡并联时的总电阻小于两 灯泡串联时的总电阻,根据P=U 2 R 可 知,并联的总功率比串联的总功率大, 故D正确。 典例4 (1) 右 (2) A (3) 2.8 (4) 0.75 解析:(1) 为了保护电路, 闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片 置于最大电阻处,即最右端。(2) 闭 合开关S1,开关S2 接b端,灯泡、R2 和滑动变阻器串联,电压表测R2 两 端电压;电压表有示数,说明电压表与 电源连通,小灯泡不可能开路,且移动 R1的滑片,电压表示数有变化,故定 值电阻R2 不可能短路或开路,灯泡 不发光,说明灯泡可能短路,故选A。 (3) 由图乙可知,电压表选用小量程, 分度值为0.1V,其示数为2.8V。 (4) 闭合开关S1,将开关S2 接b端, 灯泡、R2 和滑动变阻器串联,电压表 测R2 两端电压,为0.3V,根据欧姆 定律可知,电路中的电流I=I2= U2 R2= 0.3V 1Ω =0.3A ,此时灯泡正常发 光;保持R1的滑片位置不变,仅将S2 接a端,灯泡、R2 和滑动变阻器仍串 联,电压表测灯泡和R2 两端电压,为 2.8V;因电路的连接关系没有改变, 各电阻的大小和通过的电流不变,灯 泡仍正常发光,根据串联电路电压规 律,灯泡额定电压UL=U-U2= 2.8V-0.3V=2.5V,则灯泡的额定 功率 P=ULI=2.5V×0.3A= 0.75W。 [跟踪训练] 4. D 解析:在测灯泡的 电功率实验中,用电压表测灯泡两端 电压,用电流表测通过灯泡的电流,根 据P=UI求出灯泡的电功率,因此本 实验的原理是P=UI,故A正确;由 表中数据可知,当灯泡两端电压为 2.5V时,通过灯泡的额定电流为 0.29A,则灯泡的额定功率 PL= ULIL=2.5V×0.29A=0.725W,故 B正确;由表中第5次数据可知,当灯 泡两端电压为0.5V时,通过灯泡的 电流为0.16A,根据串联电路电压规 律,滑动变阻器两端电压U滑=U- U5=3V-0.5V=2.5V,根据串联电 路电流特点和欧姆定律可知,滑动变 阻器接入电路的阻值 R滑 = U滑 I5 = 2.5V 0.16A=15.625Ω<20Ω ,即实验中 所选用的滑动变阻器的规格可能是 “20Ω 1A”,故C正确;因为灯泡在 不同电压下的功率不同,多次测量取 平均值没有意义,所以本实验多次测 量的目的是测不同电压下灯泡的电功 率,故D错误。 典例5 速热 7.92×104 解析:当 开关S接触3、4时,R1、R2并联,根据 并联电路的电阻特点可知,此时电路 中的总电阻较小,由P=U 2 R 可知,电 路中的总功率较大,则挂烫机处于速 热挡。挂烫机速热挡的功率P速热= U2 R1+ U2 R2= (220V)2 55Ω + (220V)2 110Ω = 1320W,挂烫机在速热挡工作1min, 电热丝产生的热量Q=W=P速热t= 1320W×1×60s=7.92×104J。 [跟踪训练] 5. 解析:(1) 初温为 20℃的一满箱水,加热到100℃需要 吸收的热量 Q吸 =c水mΔt=4.2× 103J/(kg·℃)×2kg×(100℃- 20℃)=6.72×105J;不计热量损失 时,需 要 消 耗 的 电 能 W =Q吸 = 6.72×105J,此时所需的加热时间最 短,t= WP加热 = 6.72×105J 1000W =672s 。 (2) 由图乙可知,开关S接a、b时,R 与R0 并联,电路的总电阻较小,根据 P=U 2 R 可知,电路消耗的电功率较大, 饮水机处于加热状态;开关S接c时, 电路为R0 的简单电路,电路的总电 阻较大,根据P=U 2 R 可知,电路消耗 的电功率较小,饮水机处于保温状态; 根据 P =U 2 R 可 得,R0 = U2 P保温 = (220V)2 44W =1100Ω ;在加热状态下R0 与R 并联,此时R0在1s内产生的热 量Q0=I2R0t'= U2 R0t'= (220V)2 1100Ω × 1s=44J。 ［综合素能提升］ 1. D 2. C 3. C 解析:由P=UI可知,两灯泡 的额定电流分别为I1= P1 U1= 6W 6V= 1A,I2= P2 U2= 3W 6V=0.5A ;由I=UR 可知,两灯泡的阻值分别为 R1= U1 I1= 6V 1A=6Ω ,R2= U2 I2= 6V 0.5A= 12Ω。将两灯泡串联接在电源电压为 9V的电路中,电路中的电流I= U R1+R2= 9V 6Ω+12Ω=0.5A ,因此灯 泡L1不能正常发光,灯泡L2 可以正 常发光,故A错误;灯泡的亮度取决 于灯泡的实际功率,而串联电路中各 处的电流都相等,根据P=I2R 可知, 灯泡L1的实际功率比灯泡L2 小,因 此灯泡L1 比灯泡L2 暗,故B错误; 串联电路中各处的电流都相等,灯泡 L1 和 L2 消 耗 的 功 率 之 比 P1' P2'= I2R1 I2R2 = R1 R2= 6Ω 12Ω= 1 2 ,故C正确;将 电源电压换成12V,电路中的电流 I'= U'R1+R2= 12V 6Ω+12Ω≈0.67A , 因此 两 灯 都 不 能 正 常 发 光,故 D 错误。 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 94 4. B 解析:由图甲可知,闭合开关 后,定值电阻R0 与滑动变阻器R 串 联,电压表测R 两端的电压,电流表 测电路中的电流。当滑片位于最左端 时,变阻器接入电路中的电阻为0,此 时电路中的电流最大,R0两端的电压 等于电源电压,由图乙可知,电路中的 最大电流I大=0.6A,电源电压U= I大R0=0.6A×R0 ①;当电路中的 电流I小=0.2A时,滑动变阻器接入 电路的阻值最大,电压表示数为4V, U=I小R0+4V=0.2A×R0+4V ②; 由①②得电源电压U=6V,R0= 10Ω,故 A错误。当电路中的电流 I小=0.2A时,滑动变阻器接入电路 的阻值最大,电压表示数为4V,滑动 变阻 器 的 最 大 阻 值 R总 = UR I小 = 4V 0.2A=20Ω ,滑片P 在中点时,滑动变 阻器接入电路的电阻为10Ω,电路中 的电流I中= UR0+R中= 6V 10Ω+10Ω= 0.3A,电路在10s内产生的总热量 Q=I中2Rt=UI中t=6V×0.3A× 10s=18J,故B正确。滑片P 在最右 端时,电流中的电流I小=0.2A,电流 在10s内 通 过 R0 做 的 功 W = I小2R0t=(0.2A)2×10Ω×10s= 4J,故C错误。当R0的功率为3.6W 时,根据P=U 2 R 可知,R0 两端的电压 U0 = PR0 = 3.6W×10Ω = 6V=U,因此滑片位于最左端,滑动 变阻器接入电路的阻值为0,此时电 路中的电流I大=0.6A,电路在1min 内消耗的电能 W'=UI大t'=6V× 0.6A×1×60s=216J,故D错误。 5. D 解析:若只将a、b分别接在电 源两端,电路为小灯泡的简单电路,此 时小灯泡正常发光,所以电源电压为 3V,故A错误;只将a、c分别接在电 源两端,电路为小灯泡和滑动变阻器 的串联电路,电压表测量小灯泡两端 的电压,当滑片向右移动时,滑动变阻 器接入电路的阻值增大,根据串联电 路分压规律可知,小灯泡两端电压变 小,则电压表示数变小,故B错误;只 将b、c分别接在电源两端,电路为滑 动变阻器R 的简单电路,电流表测量 电路中的电流,滑动变阻器R 标有 “20Ω 1A”字样,电流表的量程为 0~0.6A,此时通过R 的最大电流应 为0.6A,电源电压为3V,则滑动变 阻器消耗的最大电功率 P=UI= 3V×0.6A=1.8W,故C错误;将 b接在电源一端,a、c连接后接在电 源另一端,电路为小灯泡和滑动变 阻器的并联电路,电流表测量干路电 流,电源电压为3V,小灯泡标有“3V 1.2W”字样,则通过小灯泡的电流 I额= P额 U额= 1.2W 3V =0.4A ,电流表的 量程为0~0.6A,所以此时滑动变阻 器允许通过的最大电流IR =I- I额=0.6A-0.4A=0.2A,R 允许 连入电路的最小阻值Rmin= U IR = 3V 0.2A=15Ω ,故D正确。 6. B 解析:灯泡的电阻受温度影响 较大,不同电压时电阻不同,则不能计 算平均电阻,故①错误。由图甲可知, 灯泡与滑动变阻器串联,电压表测灯 泡两端电压;将滑动变阻器的滑片由 a端向b端移动的过程中,滑动变阻 器连入电路的电阻变大,根据欧姆定 律可知,电路中的电流变小,根据P= UI可知,总功率变小;根据串联电路 的分压特点可知,滑动变阻器两端的 电压变大,则灯泡两端的电压变小,即 电压表V的示数变小,故②正确。当 滑片在a端时,为灯泡的简单电路,此 时通过灯泡的电流最大,由图乙可知, 最大电流I最大=2.0A,灯泡两端电压 UL=12V,则电源电压U=UL= 12V,由于灯泡的额定电压U额 = 12V,则此时灯泡正常工作,灯泡电阻 RL= U I最大= 12V 2.0A=6Ω ;灯泡的最大 功率Pa=UI最大 =12V×2.0A= 24W;当滑片在b端时,灯泡和滑动 变阻器的最大阻值串联,此时电路中 的电流最小,由图乙可知,最小电流 I最小=1.0A,灯泡两端的最小电压 UL最小 =3V,则 灯 泡 电 阻 RL'= UL最小 I最小 = 3V 1.0A=3Ω ;根据欧姆定律可 知,电压表V的示数与电流表A示数 的比值为灯泡的电阻值,根据RL> RL'可知,滑动变阻器的滑片由a端 向b端移动的过程中,电压表V的 示数与电流表A示数的比值变小, 故④错误。灯泡的最小功率Pb= UL最小I最小=3V×1.0A=3W,则滑 动变阻器的滑片由a端向b端移动的 过程中,小灯泡的功率变化量ΔP= Pa-Pb=24W-3W=21W,故⑤正 确。根据串联电路总电压等于各用电 器两端的电压之和可知,滑动变阻器 两端的电压U滑=U-UL最小=12V- 3V=9V,滑动变阻器的最大阻值 R滑= U滑 I最小= 9V 1.0A=9Ω ,故③正确。 故选B。 7. 480 600 1080 解析:把元件A 和B 串联在电路中,闭合开关S,电压 表测元件A 两端的电压,为2V,由图 甲可知,此时通过元件A 的电流为 0.4A,串联电路各处电流相等,则电 路中的电流为0.4A,根据W=UIt, 通电10min,元件 A 消耗的电能 WA=UAIt=2V×0.4A×10× 60s=480J;由图甲可知,当I=0.4A 时,元件B 两端的电压UB=2.5V, 通电10min,元件 B 消耗的电能 WB=UBIt=2.5V×0.4A×10× 60s=600J;电路消耗的总电能W总= WA+WB=480J+600J=1080J。 8. 10.8 解析:由P=Wt 可得,电暖 器对该房间内的空气加热20min消 耗的电能W=Pt=1500W×20× 60s=1.8×106J,由η= Q吸 W ×100% 可得,房间内空气吸收的热量Q吸= Wη=1.8×106J×60%=1.08× 106J,由Q吸=cmΔt可得,此房间内 空 气 升 高 的 温 度 Δt= Q吸 c空气m= 1.08×106J 1.0×103J/(kg·℃)×100kg = 10.8℃。 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 05 9. 20 6 9∶1 解析:由图甲可知, 定值电阻与滑动变阻器串联,电流表 测电路中的电流,电压表测滑动变阻 器两端电压;当滑片P 在a 端,此时 滑动变阻器全部接入电路中,总电阻 最大,电路中的电流最小,由图乙可 知,最小电流为0.2A,此时滑动变阻 器两端的电压为4V,由欧姆定律可 知,滑动变阻器的最大阻值R2大 = U2 I小= 4V 0.2A=20Ω 。当滑片P 在a端 时,电压表的示数为4V,滑动变阻器 与定值电阻串联,根据串联电路电压 规律和欧姆定律可知,电源电压U= U1+U2=0.2A×R1+4V ①;当滑 片P 在b端时,电压表的示数为0,此 时滑动变阻器接入阻值为0,电路中 的电流最大,最大电流为0.6A,只有 定值电阻R1 接入电路中,则电源电 压U=U1'=0.6A×R1 ②;由①② 解得,电源电压U=6V,R1=10Ω。 由图乙可知,电路中的最大电流I大= 0.6A,最小电流I小=0.2A,则 电阻R1 消耗的最大功率和 最 小 功 率 之 比 P大 P小= I大2R1 I小2R1 = I大2 I小2= 0.6A 0.2A 2 =91 。 10. (1) 如图所示 (2) 0.75 (3) 15 (4) U额(U1-U额) R0 (第10题) 解析:(1) 滑动变阻器采用“一上一 下”的连接方式接入电路,且与小灯泡 串联,滑动变阻器滑片向左移动时小 灯泡变亮,即接入电路的电阻变小,故 灯泡右接线柱应与滑动变阻器A 接 线柱相连。(2) 由图乙可知,电流表 接0~0.6A量程,分度值为0.02A, 故示数为0.3A,根据P=UI可求小 灯泡 的 额 定 功 率 P额 =U额I额 = 2.5V×0.3A=0.75W。(3) 小灯泡 正常发光,滑动变阻器两端的电压 U滑=U-U额=7V-2.5V=4.5V; 实验中滑动变阻器的最大阻值不能小 于R滑= U滑 I额= 4.5V 0.3A=15Ω 。(4) 闭 合S和S1,断开S2,移动滑动变阻器 滑片P,使电压表示数为U额,此时电 压表测小灯泡两端的电压,让小灯泡 正常发光;闭合S和S2,断开S1,滑片 位置不变,电压表测定值电阻和小灯 泡两端的电压,不能移动滑动变阻器 的滑片,是为了保证小灯泡正常发光, 定值电阻两端电压U0=U1-U额,小 灯泡的额定电流I额 =I0= U0 R0= U1-U额 R0 ;小灯泡的额定功率P额= U额I额= U额(U1-U额) R0 。 11. 解析:(1) 根据灯泡铭牌数据和 P=UI=U 2 R 可知,灯泡正常发光时的 电阻 RL= UL2 PL = (3V)2 0.6W =15Ω 。 (2) 只闭合开关S1,移动滑片至最左 端时,滑动变阻器接入电路的阻值为 0,灯泡与R1 串联,此时灯泡恰好正 常发光,则电路中的电流I1=IL= PL UL= 0.6W 3V =0.2A ,电源电压U= UL+I1R1=3V+0.2A×R1 ①;将 滑动变阻器R2 的滑片移到最右端 时,灯泡、R2 和R1 串联,电压表测滑 动变阻器R2 两端电压,示数为3V, 此时R1 的功率为P1';根据 P1 P1'= I12R1 I1'2R1 = I12 I1'2 =41 可得,I1 I1'= 2 1 ,所 以I1'= 1 2I1= 1 2×0.2A=0.1A , 滑动变阻器的最大阻值R2= U2 I1'= 3V 0.1A=30Ω 。(3) 同时闭合开关S1 和S2,灯泡被短路,R1、R2 串联,再移 动滑片至某一位置时,电压表和电流 表的示数分别为2V和0.4A,故电源 电压U=U2'+I1″R1=2V+0.4A× R1 ②;由①②可得,R1=5Ω,U= 4V;根据P=U 2 R 可知,电源电压一定 时,总电阻越大,总功率越小,总电阻 越小,总功率越大,故只闭合S1,将滑 动变阻器R2 的滑片移到最右端时, 电路中的总电阻最大,此时电路中的 电流为0.1A,电路的最小总功率 P最小=UI1'=4V×0.1A=0.4W,当 串联电路中最大电流为0.6A时,电 路的 最 大 总 功 率 P最大 =UI最大 = 4V×0.6A=2.4W,所以整个电路 总功 率 的 最 小 值 与 最 大 值 之 比 P最小 P最大= 0.4W 2.4W= 1 6 。 第十六章　磁场　电磁铁 16.1　永磁体的磁场 1. C 2. D 3. S(或南) 磁场 4. N N 解析:由图知,中间磁体与 右边磁体之间的磁感线呈排斥状,由 同名磁极相互排斥可知,中间磁体的 D 端为N极,C 端为S极;中间磁体 与左边磁体之间的磁感线呈吸引状, 由异名磁极相互吸引可知,左边磁体 的B 端为N极,A 端为S极。 5. B 解析:两个条形磁铁靠近合并 后,成了一个磁铁。条形磁铁两端磁 性较强,中间磁性较弱,所以铁钉由于 受到重力作用会掉下来。 6. C 7. B 解析:磁体具有能够吸引铁、 钴、镍等物质的性质。鱼形铁是用铁 制成的,能被磁体吸引,故A错误;指 南鱼是一个磁体,两个磁极位置的磁 性最强,中间最弱,故B正确;指南鱼 被磁化后,周围存在磁场,而磁感线实 际不存在,是为了描述磁场的分布假 想的曲线,故C错误;地磁场的南极 在地理的北极附近,地磁场的北极在 地理的南极附近,指南鱼鱼头指向北 方,根据异名磁极相互吸引,指南鱼鱼 头应标注“N”,故D错误。 8. C 解析:A选项中根据小磁针的 指向,磁体的N、S极和磁感线的方向 都错误;B选项中,两个磁体相对的磁 极分别是N极、S极,异名磁极周围的 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 15