第十八章 电功率-电源电压可调问题 2025-2026学年人教版九年级全一册物理

电功率-电源电压可调问题 小试牛刀基础练 1．如图所示电路，电源电压可调，定值电阻的阻值为10Ω，滑动变阻器标有“20Ω1A”，电流表量程为0~0.6A，电压表量程为0~3V。闭合S，在保证电路安全的前提下，对电源电压进行调节并且移动滑片P，要求至少有一个电表示数不低于量程的三分之一。则在上述过程中，两端电压的最大值为 V，电源总功率的最大变化量为 W。 【答案】 6 5.325 【详解】[1][2]由题意知，当电压表示数最小为1V，滑动变阻器R的为最大时，电路中的电流最小 此时电源电压最小，为 电路中最大的电流为0.6A时，R0两端电压为最大值 此时电源最大电压为 电源总功率最小为 电源总功率最大为 电源总功率的最大变化量为 2．如图所示的电路，电源电压可调，灯泡L标有“12V 3.6W”的字样，滑动变阻器R1标有“45Ω 1A”的字样，定值电阻R2的阻值为15Ω。调节电源电压，只闭合开关S2，电流表的量程为0~0.6A，电压表的量程为0~15V，移动R1滑片P的过程中，两个电表都能够达到满刻度，且电路安全，则此时电源电压的范围为 。 【答案】20V～24V 【详解】只闭合开关S2，R2与滑动变阻器串联，电流表串联电路中的电流，电压表测量滑动变阻器两端的电压，根据电流表的量程为0～0.6A可知：当电路中的电流I大=0.6A时，R2两端的电压 已知电压表的量程为0～15V，则当电压表的示数达到最大值为15V时，由电阻的串联和欧姆定律，变阻器接入电路中的电阻 因在移动滑动变阻器滑片的过程中，两个电表先后均能达到满刻度，且电路安全工作，所以，电源的最大电压为 当滑动变阻器的电阻全部连入电路且电压表示数达到最大值为15V时，电路中的电流为 电源的最小电压为 则电源允许的电压范围为20V～24V。 3．在如图所示电路中，电流表的量程为，电流表的量程为，电源电压可以调节，调节电源电压为，闭合开关，电流表、的示数分别为和，求： (1)电阻、的阻值； (2)通电后电阻产生的热量； (3)为了保证电流表安全，电源电压可调的最大值。 【答案】(1),(2)(3) 【详解】（1）由图可知，闭合开关后，R1与R2并联，电流表测干路总电流为，电流表测通过R1的电流为，电源电压为，则R1的阻值为 通过R2的电流为 则R2的阻值为 （2）通电后电阻产生的热量为 （3）为了保证电流表安全，电流表允许通过的最大电流为0.6A，此时电源电压为 通过R2的电流为 则干路总电流为，符合题意，故电源电压可调的最大值为12V。 4．在如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，小灯泡L标有“6V，3.6W”，滑动变阻器R的规格为“，1A”，闭合开关S，移动变阻器的滑片P至距左端位置时，小灯泡正常发光。 （1）求小灯泡正常发光时的电阻； （2）求此时滑动变阻器R的电功率； （3）如果电源电压可变并用另一个电阻替换灯泡，在电源两端增加一个电压表，当滑片P置于某一位置时，三个电表偏离零刻度线的角度相同，电流表、电压表的表盘如图乙、丙所示。求可能的阻值及其对应的电源电压U的最大值。 【答案】（1）10Ω；（2）1.44W；（3）20Ω，15V；4Ω，5V 【详解】解：（1）灯泡正常发光时的电阻 （2）由图可知，灯泡L与R串联，闭合开关S，移动变阻器的滑片P至距左端位置时，滑动变阻器连入电路的电阻 由于小灯泡正常发光，根据可知电流 滑动变阻器R的电功率 （3）电压表测R两端的电压，电流表测电路电流；在电源两端增加一个电压表，用另一个电阻替换灯泡，替换后电路如下图所示 与R串联，电压表测R两端电压，电压表测电源电压U，根据串联电路的电压规律可知 即电压表的示数会大于的示数，要使它们的指针偏转角度相同，可知电压表采用量程，最小刻度0.1V，电压表采用量程，最小刻度为0.5V，所以，两端电压 电压表、电流表的指针偏离零刻度线的角度恰好相同，则指针偏转的格数n相等，若电流表采用量程，分度值为0.02A，电路中最大电流：，当三表的偏转角度相同（即指针偏转的格数n相等）时，R连入电路的电阻 的电阻 电源最大电压 若电流表采用量程，分度值为0.1A，由滑动变阻器R标有“  1A”可知，电路中最大电流：，当三表的偏转角度相同（即指针偏转的格数n相等）时，R连入电路的电阻 的电阻 电源最大电压 答：（1）小灯泡正常发光时的电阻为10Ω； （2）求此时滑动变阻器R的电功率1.44W； （3）可能的阻值及其对应的电源电压U的最大值为20Ω，15V或4Ω，5V。 5．在图（a）所示的电路中，电源电压可变。 ①将阻值为10欧的定值电阻接入M、N接线柱，闭合开关S后电流表A的示数如图（b）所示，求两端的电压，以及其消耗的功率。 ②现将标有“50Ω 1A”字样的滑动变阻器与以某种方式接入M、N接线柱。当电流表选择合适的量程，在确保电路中各元件正常工作的前提下，闭合开关S后移动滑动变阻器的滑片，求指针能达到满刻度且使电流表示数变化量最大的电源电压值，及的阻值变化范围。 【答案】①4V，1.6W；②20V，20~50Ω 【详解】解：①将阻值为10欧的定值电阻接入M、N接线柱时，是一个只有与电流表串联的简单电路，电源两端电压 消耗的功率为 ②R1与R2的连接方式要么是串联、要么是并联，若两电阻串联，当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时电路中的电流最小，滑动变阻器最小为0时，电流最大，根据题中电流表满量程，由于滑动变阻器允许的最大电流为1A，故不能选3A量程，则I=0.6A；此时电源电压 U=I'R1=0.6A×10Ω=6V 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电路中的最小电流 电流表示数的最大变化量 ΔI=0.6A-0.1A=0.5A 若两电阻并联，因并联电路中各支路独立工作、互不影响，当滑动变阻器通过最大电流为1A时，电流表选择大量程3A，则通过R1的电流为 3A-1A=2A 此时电源电压为 U'=I″R1=2A×10Ω=20V 根据并联电路的特点知U2=20V；此时R2接入电路中的电阻 当R2接入电路中的电阻最大时，电流表的示数最小，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，通过R2的最小电流 因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，电流表的最小示数 I小=I1+I2小=2A+0.4A=2.4A 则电流表示数的最大变化量 ΔI=I大-I小=3A-2.4A=0.6A 由于串联时电流的最大变化量小于并联时电流的最大变化量，故滑动变阻器R2与R1以并联方式接入M、N接线柱，且电源电压为20V，R2的阻值变化范围是20Ω~50Ω。 答：①R1两端的电压U1是4V，消耗的功率P1是1.6W； ②电源电压为20V，R2的阻值变化范围是20Ω~50Ω。 6．在图所示的电路中，电阻的阻值为20欧，滑动变阻器上标有“”字样.闭合电键S，电流表A的示数为0.9安. (1) 若电源电压为6伏求通过电阻的电流 (2)若电源电压可变，电流表A选接“”量程.现用定值电阻替换，要求：电源电压取伏之间某一值，在移动变阻器滑片P的过程中，电流表A的指针能达到满刻度处. 第一，现有阻值为10欧和15欧的两个电阻，满足上述要求时应选择的电阻阻值为 欧. 第二，满足上述要求时替换的定值电阻的取值范围为 欧至 欧. 【答案】 10 2.5 12 【详解】(1)[1]因为R1和R2并联，所以，通过电阻R1的电流是： (2)[2]当电源的电压最大U=12V时，由知道，通过10Ω、15Ω电阻的电流分别为1.2A、0.8A，因为滑动变阻器允许通过的最大电流为2A，所以，要使电流表的示数能达到3A，则15Ω的电阻不可选，即应选10Ω的电阻； [3][4]当电源电压最小为6V时，若变阻器的滑片移到最大阻值处，则通过变阻器的电流最小，那么通过定值电阻R0 的电流最大，此时R0 的阻值最小，通过变阻器的最小电流是： ； 此时通过R0的电流最大是： I0最大 =I-I2最小 =3A-0.6A=2.4A； 此时R0的阻值最小且最小值是： 当电源电压最大为12V时，若通过变阻器的最大电流为2A，则通过R0的电流最小，此时R0的阻值最大，因为I2最大=2A，I=3A，所以，通过R0的最小电流是： I0最小=I-I2最大 =3A-2A=1A； 此时R0的阻值最大，且 ， 即定值电阻R0 的取值范围为2.5Ω～12Ω． 7．如图甲所示，电源电压可调，电流表的量程为0~0.6A，滑动变阻器R1的铭牌上标有“20Ω 2A”。小灯泡L1和L2上均标有“6V”的字样，通过两灯泡的电流随灯泡两端电压变化的关系如图乙所示。则灯泡L2在正常发光时的电阻为 Ω。闭合部分开关，移动滑片P同时调节电源电压，使两个小灯泡均发光，且其中一个小灯泡正常发光，各元件均安全工作，则电路总电功率的最小值为 W。 【答案】 10 4.5 【详解】[1]由图乙知，小灯泡L2正常发光时，其电压为6V，此时通过的电流为0.6A，灯泡L2正常发光时的电阻 [2]由图乙知，小灯泡L1正常发光时的电阻 图甲中，两个灯泡并联在电路中时，因为两个小灯泡的额定电压相等，则两个灯泡都正常发光，电路的总电流 I总=I1+I2=0.6A+0.5A=1.1A>0.6A 电流表不能安全工作。则只闭合开关S3时，两灯泡及滑动变阻器串联在电路中，因为R2<R1，据U=IR知，此时正常发光的是L1，电路中的电流为0.5A，由图乙知，L2两端的电压为3V，此时变阻器接入电路的阻值为0时，电源电压最小为 U=U1+U2=6V+3V=9V 电路的最小总功率 P=UI1=9V×0.5A=4.5W 8．实验室里有一只标有“6V 6W”的灯泡L1和定值电阻R，将它们连接到如图所示的电源电压可调的电路中。当电源电压调到9V，只闭合开关S2时，灯泡L1恰好正常发光。（不考虑温度对灯丝电阻的影响）求： (1)灯泡 L1正常发光时的电阻； (2)当电源电压调到9V，只闭合开关S2时电阻R在1分钟内产生的热量； (3)用标有“9V 4.5W”的灯泡L2替换定值电阻R，可以任意断开、闭合开关，调节电源电压，在确保电路安全的前提下，电路消耗的最大电功率。 【答案】(1)6Ω(2)180J(3)8W 【详解】（1）根据可得，灯泡 L1正常发光时的电阻 （2）由图可知，只闭合开关S2时，R与灯泡L1串联，由于串联电路中各处的电流相等，所以此时电路中的电流 电路的总电阻 定值电阻R的阻值R=R总-R1=9Ω-6Ω=3Ω 电阻R在1分钟内产生的热量 （3）灯泡L2正常发光时的电流 L2的电阻 ①当S2闭合时，L1、L2串联，在确保电路安全的前提下，此时电路允许通过的最大电流为I大=I2=0.5A 电源电压最大为U大=I大(R1+R2)=0.5A×(6Ω+18Ω)=12V 电路消耗的最大功率为P大=U大I大=12V×0.5A=6W ②当S1、S3闭合，S2断开时，L1、L2并联，由于并联电路各支路两端的电压相等，所以电路两端的最大电压为U大=6V，电路中的最大电流为 电路消耗的最大功率为 ③闭合S1、S2，断开S3时，只有L1工作，或只闭合S1时，电路中只有L1工作，电路消耗的最大功率等于L1的额定功率，即P大=P1=6W 综上可知，电路消耗的最大功率为8W。 9．图甲是灯泡L的图像，灯泡的额定电压为。将灯泡L接入图乙电路，已知电阻的阻值为，电流表量程为，电源电压可调。在电路安全工作的前提下，下列判断正确的是（　　） A．灯泡与定值电阻功率之比最小为2∶3 B．随着电压变大，灯泡与定值电阻电流之比逐渐变大 C．电路总功率最大可达到 D．电源电压可能在至之间 【答案】A 【详解】由图乙可知，闭合开关后，电阻与灯泡L并联，电流表测干路电流； 电阻的阻值为，当的电压为时，通过它的电流 且通过R0的电流与它两端的电压成正比，据此在图甲中画出其I-U图像，如下图所示： CD．电阻R0与灯泡L并联，灯泡的额定电压为2.5V，则为了保证小灯泡的安全，灯泡的电压最大为2.5V，由并联电路的电压特点可知电源电压（电阻R0两端的电压）最大为2.5V，由图像可知此时通过灯泡的电流为0.26A，根据欧姆定律可知此时通过R0的电流， 此时干路电流为 所以电源电压不能调到；由图像可知，当电阻R0与灯泡L的电压都为时，通过灯泡的电流为，通过R0的电流I0″=0.36A；此时干路电流最大为Imax=IL′+I0″=0.24A+0.36A=0.6A 所以电源可调的最大电压为1.8V，即电源电压不能超过1.8V，则电路的最大总功率为P总max=UmaxImax=1.8V×0.6A=1.08W<1.5W 故CD错误； A．并联电路中各支路两端的电压相等，由图像可知，当电源电压U>1V时，IL<I0，根据P=UI可知PL<P0，且灯泡的电流增大得越来越慢，而通过电阻R0的电流均匀增大，则灯泡的电功率增大得越来越慢，而电阻R0的电功率均匀增大，所以逐渐减小；由前面解答可知电源电压最大为，则此时灯泡与定值电阻的电功率之比最小，最小为PL∶P0=UmaxIL′∶UmaxI0″=IL′∶I0″=0.24A∶0.36A=2∶3 故A正确； B．由图像可知，当电源电压时，，但通过灯泡的电流先增大得快后增大得慢，则灯泡与定值电阻的电流之比先增大后减小；当电源电压时，，此时减小为1；当电源电压时，，此时小于1，所以，随着电压变大，灯泡与定值电阻的电流之比先增大后减小，故B错误。 故选A。 10．如图所示，电路中的M为电子集成元件，其两端所加的电压与其电阻的比值为定值，R为定值电阻，电源电压可调。现闭合开关S，则通过M的电流I、定值电阻两端的电压与电源电压U的关系图线可能正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】由电路图可知，电子集成元件M与定值电阻R串联。 AB．因电子集成元件两端所加的电压与其电阻的比值为定值，由可得，通过电子集成元件M的电流不变，增加电源电压时，通过电子集成元件M的电流不变，因此通过M的电流I与电源电压U的关系图线是一条平行于横轴的直线，故AB错误； CD．因为电子集成元件M与定值电阻R串联，根据串联电路的电流规律，通过定值电阻R和电子集成元件M的电流相等，增加电源电压，通过定值电阻R的电流不变，根据U=IR，定值电阻R的两端电压不变，因此定值电阻R的两端电压与电源电压U的关系图线是一条平行于横轴的直线，故C错误，D正确。 故选D。 11．如图所示的电路中，电源电压可调，定值电阻R1=10Ω，滑动变阻器R上标有“50Ω，1A”字样，小灯泡L上标有“8V，4W”字样（灯泡电阻不受温度影响），电流表量程为“0~3A”。 (1)只闭合开关S1，移动滑动变阻器R的滑片，当滑动变阻器R连入电路的阻值为 Ω时，滑动变阻器R消耗的功率最大，最大功率为 W； (2)闭合开关S2、S3，断开开关S1，则电源电压可调的最大值为多少伏 ？ (3)同时闭合开关S1、S2、S3，在确保电路安全的情况下，电路消耗的最大功率为多少瓦 ？ 【答案】(1) 50 12.5(2)25V(3)18.4W 【详解】（1）[1][2]由电路图可知，只闭合开关S1，则R、R1、L串联，电流表测电路中电流。由于电源电压可调节，由可知，两端电压和电流越大时，电功率越大。灯泡的额定电流为 因此电路中电流最大为0.5A。对于滑动变阻器，当时，由可知，此时 则滑动变阻器R消耗的功率最大为 （2）当闭合开关S2、S3断开开关S1时，滑动变阻器R与R1并联，电流表测干路中的电流。由U=IR可知，当总电阻最大，同时总电流达最大时，电源电压最大，由题意可知，当滑动变阻器的电阻R=50Ω，电流表的示数=3A时，电源电压最大。电路中总电阻最大为 电源电压最大为 （3）同时闭合开关S1、S2、S3时，R、R1和小灯泡L并联，电流表测干路电流。当小灯泡L正常发光时，电源电压最大，灯泡额定电流为，通过R1的电流为 通过滑动变阻器的电流最大为1A，则干路电流最大为 电路消耗的最大功率为 P=UImax=8V×2.3A=18.4W 12．如图1所示，RG是光敏电阻，R是阻值为10kΩ的定值电阻，电源电压U=9V。光敏电阻RG的阻值与光的照度（光照越强，照度越大，单位为Lux）关系如图2所示，小芳将量程为3V的电压表接入图1电路，将其改装成照度表，为使光的照度增大时电压表的示数也增大，则该电压表应并联在 两端，能够测量的最大照度为 Lux。改装完成后，若小芳将电源换为电压可调电源（调节范围为12V~15V），且将R换为可调电阻（调节范围为5kΩ~20kΩ），则该装置所能测量的最大照度为 Lux。 【答案】 定值电阻R 1.2 1.4 【详解】[1]由图1知道，两电阻串联，又知道光敏电阻RG的阻值随光的照度的增大而变小，根据串联分压原理，为使光的照度增大时电压表的示数也增大，应将电压表并联在定值电阻R的两端。 [2]当电压表达到3V时，电路中的电流为 RG两端的电压为 RG的阻值 对照图2知道，此时的最大照度为1.2Lux。 [3]换成可调电源和可调电阻后，为提高最大照度，应选择较小的电源电压和较小的定值电阻，当电源电压为12V，电阻调至5kΩ时，电压表仍并联在可调电阻的两端，当电压表示数达到3V时，电路中的电流 RG两端的电压为 RG的阻值 对照图2知道，此时能测量的最大照度为1.4Lux。 得心应手提升练 1．如图所示的电路，电源电压可调，小灯泡上标有“6V  0.3A”字样，滑动变阻器标有“20Ω  1A”字样，当闭合S1、S2，将变阻器的滑片移至A端，小灯泡正常发光，电流表的示数为0.5A，R2的阻值是 Ω；若电压表选用大量程0~15V，闭合开关S1、断开开关S2，移动变阻器的滑片，为了保证电路安全，电源电压最大可调到 V。 【答案】 30 12 【详解】[1]闭合S1、S2，将变阻器的滑片移至A端，灯泡和R2并联接入电路，电流表测干路电流，电压表测电源电压，此时灯泡正常发光，通过灯泡的电流为0.3A，灯泡两端的电压等于灯泡正常工作时的电压6V并联电路干路电流等于各支路电流之和，则通过R2的电流 并联电路各支路两端电压相等，所以电源电压为6V，根据欧姆定律可得R2的阻值 [2]闭合开关S1、断开开关S2，灯泡和滑动变阻器串联接入电路，串联电路各处电流相等,所以通过电路的最大电流等于灯泡的额定电流0.3A，根据U = IR可知滑动变阻器接入电路最大阻值时，滑动变阻器两端的电压最大，为 串联电路总电压等于各部分电压之和，则电源电压最大为 2．如图所示，电源电压可调，定值电阻R2＝20Ω，灯泡L标有“12V　0.3A”，滑动变阻器R1标有“50Ω　1A”。求： (1)灯泡L正常发光时的电阻； (2)将电源电压调至18V，只闭合开关S1，为保证电路安全，R1允许接入电路的最小阻值； (3)只闭合开关S2，电流表的量程为0~0.6A，电压表的量程为0~15V。调节电源电压，使移动R1滑片P的过程中，两个电表都能够达到满刻度，且电路安全，求此时电源电压的范围。 【答案】(1)40Ω(2)20Ω(3)21～27V 【详解】（1）灯泡L标有“12V 0.3A”的字样，则灯泡L正常发光时的电流为 （2）将电源电压调至18V，只闭合开关S1，滑动变阻器R1与灯L串联，为保护电路安全，电路中的最大电流为 R1允许接入电路的最小阻值为 （3）调节电源电压，只闭合开关S2，滑动变阻器R1与电阻R2串联，电流表测量电路中的电流，电压表测量滑动变阻器R1两端的电压，移动R1滑片P的过程中，两个电表都能够达到满刻度，且电路安全，所以电路情况如下： 当电流表满偏时，，且滑动变阻器接入电路的阻值为0时，电源电压最小，为 此时电压表不可能达到满偏程度，舍去。 当电压表满偏时，，且滑动变阻器接入电路的阻值最大为50Ω时，此时的电流为 电源电压为 若在此电压下，电流表的示数满偏，则有 此时变阻器接入的阻值为 符合要求。 当且时，则电源电压最大为 符合要求。因题中要求两个电表先后均能达到满刻度，所以允许替换电源的电压范围为21～27V。 3．如图甲所示的电路中，电源电压可调，R0为定值电阻，R为滑动变阻器，电压表接0~15V的量程，电流表接0~0.6A量程。将电源电压调为某一定值时，滑片从一个端点开始移动，移动过程中电压表和电流表示数变化如图乙所示。求： （1）定值电阻R0的大小； （2）改变电源电压，当一个电表达满刻度时，另一电表为满刻度的三分之一，则此时电路的总功率大小； （3）电流表改接0~3A量程，若使滑动变阻器可任意调节（从0调到最大阻值），且使电流表指针示数不低于满刻度的六分之一，则电源电压的可变范围。 【答案】（1）10Ω；（2）6.6W；（3）17.5V~21V 【详解】解：（1）电路为定值电阻与滑动变阻器串联，电流表测量电路中的电流，电压表测量滑动变阻器两端的电压。 当滑动变阻器的电阻最大时，电流最小，为0.24A，所以电路中的最大电阻 电源电压为 U=UP+U0=UP+IR0=6V+0.24A×R0…………① 当电流最大为0.6A时，电源电压为 U=UP'+U0'=UP'+I'R0=2.4V+0.6A×R0…………② 联立①②解得，R0=10Ω； （2）当一个电表达满刻度时，另一电表为满刻度的三分之一，如果电压表满偏，U''=15V，电流表为满刻度的三分之一，电流I''=0.2A；此时滑动变阻器的阻值为 大于滑动变阻器的最大阻值，不可能调到，故排除； 如果电流表满偏I'''=0.6A，电压表为满刻度的三分之一，即U'''=5V，滑动变阻器的阻值为 可能调到，此时电源电压为 U=5V+I'''R0=5V+0.6A×10Ω=11V 此时电路的总功率为 P=UI=11V×0.6A=6.6W （3）由题知，电流表改接0~3A量程，且使电流表指针示数不低于满刻度的六分之一，当滑动变阻器接入电路的电阻最大为25Ω时，若电路中电流最小，由题意可知最小电流为 则最小电源电压为 U总小=I小（R滑大+R0）=0.5A×（25Ω+10Ω）=17.5V 此时电压表的示数为 UV=I小R滑大=0.5A×25Ω=12.5V＜15V 电压表是安全的，当变阻器接入电路的电阻最小为0时，电路中的最大电流为 所以最小电源电压为17.5V；当滑动变阻器接入电路的电阻最大为25Ω时，由串联分压的规律可知此时变阻器两端的电压最大，若变阻器两端的电压最大为15V，此时电路中的电流为 最大电源电压为 U总大=I4（R滑大+R0）=0.6A×（25Ω+10Ω）=21V 当变阻器接入电路的电阻最小为0时，电路中的最大电流为 所以最大电源电压为21V。 综上可知，电源电压的可变范围17.5V~21V。 答：（1）定值电阻R0的大小是10Ω； （2）此时电路的总功率大小为6.6W； （3）电源电压的可变范围17.5V~21V。 4．将标有“2A”但最大阻值未知的滑动变阻器R1、阻值为15Ω的R2和标有“2.5V  1.25W”的灯泡L（不计灯泡电阻变化）接入如图所示的电路，其中电源具有6V和另一电压未知的挡位，电压表量程为0~3V，电流表量程为0~0.6A。灯泡的额定电流为 A。将电源调到电压未知的挡位，只闭合开关S和S2，当R1接入电路的阻值为其最大阻值的时，灯泡正常发光，移动滑片使R1接入电路的阻值增大6Ω，电流表示数变化了0.2A。保障电路安全，只闭合开关S和S1，通过调节滑动变阻器及电源电压，电路的最大功率和最小功率之差为 W。 【答案】 0.5 1.95 【详解】[1]灯泡正常发光时的电流为 [2]灯泡的电阻 只闭合开关S和S2时，L与R1串联，当R1接入电路的阻值为其最大阻值的时，灯泡正常发光，此时电路中的电流为0.5A，则电源电压为 …………①移动滑片使R1接入电路的阻值增大6Ω，电流表示数变化了0.2A，即此时电流表的示数为 电源电压为 …………② 由①②两式可得，R1=40Ω，U=4.5V。 只闭合开关S和S1时，R1与R2串联；当电源电压为6V，当R1接入电路为0时，即电压表的示数为0，则R2两端的电压为电源电压6V时，电路中的电流最大，此时电路中的电流 电路的最大功率为 当电源电压为另一档位4.5V时，电压表的示数为最大3V时，电路中的电流最小，此时R2两端的电压 电路中的最小电流 电路的最小功率为 电路的最大功率和最小功率之差为 5．如图所示，电源电压可调，定值电阻R1的阻值为10Ω，不同规格的灯泡L1和L2的额定电流均为“0.6A”，两灯泡电阻均不随温度变化，滑动变阻器R的规格为“40Ω 1A”，电流表的量程为“0～3A”，电压表的量程为“0～18V”。将滑片滑到最右端，只闭合开关S1，电流表的示数为0.2A，则此时电源电压为 V。调节电源电压为某一定值，只闭合S2，在安全调节滑动变阻器的过程中，灯泡L1的最大功率为1.8W，最小功率为0.8W；调节电源电压为另一定值，只闭合S3，在安全调节滑动变阻器的过程中，灯泡L2的最大功率为1.8W，最小功率为0.8W；则两次电源电压的差值为 V。 【答案】 10 6 【详解】[1]将滑片滑到最右端，只闭合开关S1，此时电路中R1和滑动变阻器R串联，电流表的示数为0.2A，根据串联电路电压规律可得 [2]根据题意可知，单独闭合S2和单独闭合S3时，只有其中的一只灯泡达到了额定电压，而另一只灯泡没有达到额定电压，假设闭合S2时，L1达到了额定电压。可得L1的额定电压为 L1的电阻为 将滑片滑到最右端时，此时电路中电流最小，灯泡L1的功率最小，根据可得电路中的电流为 根据串联电路电压规律可得，此时电路的总电压为 假设闭合S3时，L2没有达到额定电压。此时滑片滑到最左端，电路中只有L2，根据可得 当滑片滑到最右端，此时电路中电流最小，灯泡L2功率最小，此时电路中电流为 根据串联电路电压规律可得，此时电路的总电压为 联立上式可得 两次电源电压的差值为 6．如图甲所示的电路，电源电压可调，小灯泡L标有“6V  3.6W”字样，滑动变阻器R标有“XΩ 2A”字样。调整电源电压为，闭合开关S后，滑动变阻器滑片P从b端移到a端的过程中，滑动变阻器两端电压与电流表示数的关系图像如图乙所示。（不计温度对灯丝电阻的影响）。 （1）求小灯泡的电阻以及滑动变阻器最大阻值。 （2）当滑片P滑到中点时，求小灯泡L的实际功率。 （3）调节电源电压为，用定值电阻替换小灯泡L，并将实验室常见电压表接入电路，表盘如图丙所示。若将电压表并联在定值电阻两端时，则在调节滑动变阻器的过程中，电压表示数最小值为7V，最大值为15V；若将电压表并联在滑动变阻器R两端时，则在调节滑动变阻器的过程中，电压表示数最小值为1V，最大值为14V。求定值电阻的阻值以及电源电压。 【答案】（1）10Ω，20Ω；（2）0.9W；（3）10Ω，21V 【详解】解：（1）根据，小灯泡的电 P在a点时，电压为0V，对应的电流为0.6A，P在a点时，为灯的简单电路，由欧姆定律，电源电压 P在b点时，根据欧姆定律和电阻的串联，变阻器的最大电阻 （2）当滑片P滑到中点时，变阻器连入电路中的电阻 根据电阻的串联和欧姆定律，此时电路中的电流 灯的实际功率 （3）如果用电阻替换小灯泡L，与R串联，电流表测电路中的电流，将电压表并联在两端，则在移动变阻器滑片的过程中，发现电压表示数的最大值为15V、最小值为7V；将电压表并联在R两端，则在移动变阻器滑片的过程中，发现电压表示数的最大值为14V、最小值为1V，因滑动变阻器R接入电路中的电阻最大时，两端的电压最小，R两端的电压最大，所以，此时两端的电压，R两端的电压，因串联电路中总电压等于各部分电压之和，所以，电源的电压 因串联电路中各处的电流相等，所以，电路中的电流 即 解得 答：（1）小灯泡的电阻为10Ω，滑动变阻器最大阻值为20Ω。 （2）当滑片P滑到中点时，小灯泡L的实际功率为0.9W； （3）定值电阻R0的阻值为10Ω，电源电压U2为21V。 7．在如图所示的电路中，电源电压可调。R1为12Ω，R2为24Ω，闭合开关S，电流表示数为0.5A，则此时的电源电压为 V。已知图中电压表有“0~3V、0~15V”两种量程，电流表有“0-0.6A、0~3A”两种量程，保持电源电压为原来的值不变，选择甲“20Ω 2A”、乙“50Ω 2A”、丙“100Ω 1A”三个滑动变阻器中的一个来替换R1或者R2，替换后，在移动滑片的过程中，两表示数分别能达到某个量程的最大值。做好替换后，该同学又找来规格为“0.3A”的小灯泡替换另一个定值电阻（忽略温度对灯丝电阻的影响），保持其余连接不变，调节电源电压为某--值，在电路安全的前提下，移动滑片，灯泡的功率只能在1.8W~0.2W之间变化，则电源电压可以调节的最小值为 V。（答案可以用根号表示） 【答案】 18 2 【详解】由图可知，R1与R2串联，电压表测量R1两端的电压。 [1]闭合开关S，电流表示数为0.5A，则此时的电源电压为 [2]由于三个滑动变阻器允许通过的最大电流都小于3A，所以，电流表的最大值不可能为3A，而应该为0.6A。 如果用滑动变阻器替换R1，则电压表测量滑动变阻器两端的电压，滑动变阻器的阻值越小，电路中的电流越大，电流表的示数越大，滑动变阻器两端的电压越小，电压表的示数越小。R2两端的最大电压为 滑动变阻器两端的最小电压，即电压表的示数为 UR小=U-U2大=18V-14.4V=3.6V＞3V 若选择甲“20Ω 2A”的滑动变阻器，由串联分压可知，滑动变阻器两端的最大电压，即电压表的示数为 若选择乙“50Ω 2A”的滑动变阻器，由串联分压可知，滑动变阻器两端的最大电压，即电压表的示数为 若选择丙“10Ω 1A”的滑动变阻器，由串联分压可知，滑动变阻器两端的最大电压，即电压表的示数为 综上所述，电压表既不能等于3V，也不能等于15V，即不能达到某个量程的最大值，所以不符合题意。 如果用滑动变阻器替换R2，则电压表测量R1两端的电压，滑动变阻器的阻值越大，电路中的电流越小，电流表的示数越小，R1两端的电压越小，电压表的示数越小。R1两端的最大电压为 若选择甲“20Ω 2A”的滑动变阻器，由串联分压可知，R1两端的最小电压，即电压表的示数为 则电压表既不能等于3V，也不能等于15V，即不能达到某个量程的最大值，所以不符合题意。 若选择乙“50Ω 2A”的滑动变阻器，由串联分压可知，R1两端的最小电压，即电压表的示数为 则电压表既不能等于3V，也不能等于15V，即不能达到某个量程的最大值，所以不符合题意。 若选择丙“100Ω 1A”的滑动变阻器，由串联分压可知，R1两端的最小电压，即电压表的示数为 由此可知，选择丙“100Ω 1A”的滑动变阻器替换R2后，在移动滑片的过程中，两表示数可分别能达到0.6A和3V，符合题意。 用“0.3A”的小灯泡替换另一个定值电阻时，由于灯泡的功率只能在1.8W~0.2W之间变化，则小灯泡的额定功率为1.8W，所以，小灯泡的电阻为 忽略温度对灯丝电阻的影响，当小灯泡的功率为0.2W时，电路中的电流为 则电源电压可以调节的最小值为 8．如图所示，电源电压可调，电压表和电流表量程为0~15V和0~3A。现将电源电压调为某值，S1接a，S2和S3断开，将滑动变阻器滑片移到最右端，电流表的示数为I1，电压表的示数为U1；当S1接b，S2和S3断开，滑动变阻器滑片移至中点，电流表的示数为I2，电压表的示数为U2，此时电路总功率为P总＝5.76W；当只闭合S2和S3，电流表的示数为1A。已知I1∶I2＝1：2，U1∶U2＝3：1，则滑动变阻器的最大阻值R1与R3之比为 。当S1接b，S2和S3断开时，移动滑片，保证电路安全前提下，则电源可调的最高电压与最低电压的差值为 V。 【答案】 1：3 75 【详解】[1]当单刀双掷开关S1接a，S2和S3断开，将滑动变阻器滑片移到最右端时，R1阻值为0，电阻R2、R3串联，电流表测量电路中电流，电压表测R3两端的电压，根据串联电路的特点和欧姆定律可得电压表示数 ……① 电源电压 ……② 当S1接b，S2和S3断开，滑动变阻器滑片在中点时，R1与电阻R2串联，电流表测量电路中电流I2，电压表测R1两端的电压，根据串联电路的特点和欧姆定律可得电压表示数 ……③ 电源电压 ……④ 由①③可得 已知 则 解得 则滑动变阻器的最大阻值R1与R3之比为 [2]由②④两式可得 解得 电路总功率 解得 ……⑤ 当只闭合S2和S3，两定值电阻R2、R3并联接入电路，电流表测量干路电流且示数为1A，则 ……⑥ ⑤⑥联立可得 R1＝10Ω，R2＝20Ω，R3＝30Ω 当S1接b，S2和S3断开时，R3断路，R1与R2串联，电压表测R1两端的电压，若电流表示数为3A时，R2两端电压为 电源最高电压 保证电路安全前提下，电源最低电压可以为0V，则电源可调的最高电压与最低电压的差值为75V。 9．图甲为自动气象站中的测温装置，它的测温电路可简化为图乙，其中的“恒流源”是一个电压可变、输出电流恒定的电源，当电阻R的阻值随温度变化时通过R的电流保持不变。电阻R的阻值随温度的变化规律如图丙所示，通过电压表的示数可反映环境的温度。求： (1)每升高，R的阻值增大了多少？ (2)某次环境温度从上升到，电压表的示数变化了多少V? (3)当环境温度为时，电压表的示数为V? 【答案】(1)0.4Ω(2)0.8V(3)24V 【详解】（1）据乙图可知，电路为串联电路，电压表测R两端电压；由图丙可知，温度每升高20℃，电阻增大，则每升高1℃，R的阻值增大 （2）已知电流恒为，图丙可知，当环境温度为20℃时，R的阻值为108Ω，此时电压表的示数为 当环境温度为，此时R的阻值为 此时电压表的示数为 可得电压表示数的变化了 （3）已知0℃时，R的阻值为100Ω，当℃时，电阻R的阻值为 电压表的示数为 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $ 电功率-电源电压可调问题 小试牛刀基础练 1．如图所示电路，电源电压可调，定值电阻的阻值为10Ω，滑动变阻器标有“20Ω1A”，电流表量程为0~0.6A，电压表量程为0~3V。闭合S，在保证电路安全的前提下，对电源电压进行调节并且移动滑片P，要求至少有一个电表示数不低于量程的三分之一。则在上述过程中，两端电压的最大值为 V，电源总功率的最大变化量为 W。 2．如图所示的电路，电源电压可调，灯泡L标有“12V 3.6W”的字样，滑动变阻器R1标有“45Ω 1A”的字样，定值电阻R2的阻值为15Ω。调节电源电压，只闭合开关S2，电流表的量程为0~0.6A，电压表的量程为0~15V，移动R1滑片P的过程中，两个电表都能够达到满刻度，且电路安全，则此时电源电压的范围为 。 3．在如图所示电路中，电流表的量程为，电流表的量程为，电源电压可以调节，调节电源电压为，闭合开关，电流表、的示数分别为和，求： (1)电阻、的阻值； (2)通电后电阻产生的热量； (3)为了保证电流表安全，电源电压可调的最大值。 4．在如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，小灯泡L标有“6V，3.6W”，滑动变阻器R的规格为“，1A”，闭合开关S，移动变阻器的滑片P至距左端位置时，小灯泡正常发光。 （1）求小灯泡正常发光时的电阻； （2）求此时滑动变阻器R的电功率； （3）如果电源电压可变并用另一个电阻替换灯泡，在电源两端增加一个电压表，当滑片P置于某一位置时，三个电表偏离零刻度线的角度相同，电流表、电压表的表盘如图乙、丙所示。求可能的阻值及其对应的电源电压U的最大值。 5．在图（a）所示的电路中，电源电压可变。 ①将阻值为10欧的定值电阻接入M、N接线柱，闭合开关S后电流表A的示数如图（b）所示，求两端的电压，以及其消耗的功率。 ②现将标有“50Ω 1A”字样的滑动变阻器与以某种方式接入M、N接线柱。当电流表选择合适的量程，在确保电路中各元件正常工作的前提下，闭合开关S后移动滑动变阻器的滑片，求指针能达到满刻度且使电流表示数变化量最大的电源电压值，及的阻值变化范围。 6．在图所示的电路中，电阻的阻值为20欧，滑动变阻器上标有“”字样.闭合电键S，电流表A的示数为0.9安. (1) 若电源电压为6伏求通过电阻的电流 (2)若电源电压可变，电流表A选接“”量程.现用定值电阻替换，要求：电源电压取伏之间某一值，在移动变阻器滑片P的过程中，电流表A的指针能达到满刻度处. 第一，现有阻值为10欧和15欧的两个电阻，满足上述要求时应选择的电阻阻值为 欧. 第二，满足上述要求时替换的定值电阻的取值范围为 欧至 欧. 7．如图甲所示，电源电压可调，电流表的量程为0~0.6A，滑动变阻器R1的铭牌上标有“20Ω 2A”。小灯泡L1和L2上均标有“6V”的字样，通过两灯泡的电流随灯泡两端电压变化的关系如图乙所示。则灯泡L2在正常发光时的电阻为 Ω。闭合部分开关，移动滑片P同时调节电源电压，使两个小灯泡均发光，且其中一个小灯泡正常发光，各元件均安全工作，则电路总电功率的最小值为 W。 8．实验室里有一只标有“6V 6W”的灯泡L1和定值电阻R，将它们连接到如图所示的电源电压可调的电路中。当电源电压调到9V，只闭合开关S2时，灯泡L1恰好正常发光。（不考虑温度对灯丝电阻的影响）求： (1)灯泡 L1正常发光时的电阻； (2)当电源电压调到9V，只闭合开关S2时电阻R在1分钟内产生的热量； (3)用标有“9V 4.5W”的灯泡L2替换定值电阻R，可以任意断开、闭合开关，调节电源电压，在确保电路安全的前提下，电路消耗的最大电功率。 9．图甲是灯泡L的图像，灯泡的额定电压为。将灯泡L接入图乙电路，已知电阻的阻值为，电流表量程为，电源电压可调。在电路安全工作的前提下，下列判断正确的是（　　） A．灯泡与定值电阻功率之比最小为2∶3 B．随着电压变大，灯泡与定值电阻电流之比逐渐变大 C．电路总功率最大可达到 D．电源电压可能在至之间 10．如图所示，电路中的M为电子集成元件，其两端所加的电压与其电阻的比值为定值，R为定值电阻，电源电压可调。现闭合开关S，则通过M的电流I、定值电阻两端的电压与电源电压U的关系图线可能正确的是（　　） A．B．C． D． 11．如图所示的电路中，电源电压可调，定值电阻R1=10Ω，滑动变阻器R上标有“50Ω，1A”字样，小灯泡L上标有“8V，4W”字样（灯泡电阻不受温度影响），电流表量程为“0~3A”。 (1)只闭合开关S1，移动滑动变阻器R的滑片，当滑动变阻器R连入电路的阻值为 Ω时，滑动变阻器R消耗的功率最大，最大功率为 W； (2)闭合开关S2、S3，断开开关S1，则电源电压可调的最大值为多少伏 ？ (3)同时闭合开关S1、S2、S3，在确保电路安全的情况下，电路消耗的最大功率为多少瓦 ？ 12．如图1所示，RG是光敏电阻，R是阻值为10kΩ的定值电阻，电源电压U=9V。光敏电阻RG的阻值与光的照度（光照越强，照度越大，单位为Lux）关系如图2所示，小芳将量程为3V的电压表接入图1电路，将其改装成照度表，为使光的照度增大时电压表的示数也增大，则该电压表应并联在 两端，能够测量的最大照度为 Lux。改装完成后，若小芳将电源换为电压可调电源（调节范围为12V~15V），且将R换为可调电阻（调节范围为5kΩ~20kΩ），则该装置所能测量的最大照度为 Lux。 得心应手提升练 1．如图所示的电路，电源电压可调，小灯泡上标有“6V  0.3A”字样，滑动变阻器标有“20Ω  1A”字样，当闭合S1、S2，将变阻器的滑片移至A端，小灯泡正常发光，电流表的示数为0.5A，R2的阻值是 Ω；若电压表选用大量程0~15V，闭合开关S1、断开开关S2，移动变阻器的滑片，为了保证电路安全，电源电压最大可调到 V。 2．如图所示，电源电压可调，定值电阻R2＝20Ω，灯泡L标有“12V　0.3A”，滑动变阻器R1标有“50Ω　1A”。求： (1)灯泡L正常发光时的电阻； (2)将电源电压调至18V，只闭合开关S1，为保证电路安全，R1允许接入电路的最小阻值； (3)只闭合开关S2，电流表的量程为0~0.6A，电压表的量程为0~15V。调节电源电压，使移动R1滑片P的过程中，两个电表都能够达到满刻度，且电路安全，求此时电源电压的范围。 3．如图甲所示的电路中，电源电压可调，R0为定值电阻，R为滑动变阻器，电压表接0~15V的量程，电流表接0~0.6A量程。将电源电压调为某一定值时，滑片从一个端点开始移动，移动过程中电压表和电流表示数变化如图乙所示。求： （1）定值电阻R0的大小； （2）改变电源电压，当一个电表达满刻度时，另一电表为满刻度的三分之一，则此时电路的总功率大小； （3）电流表改接0~3A量程，若使滑动变阻器可任意调节（从0调到最大阻值），且使电流表指针示数不低于满刻度的六分之一，则电源电压的可变范围。 4．将标有“2A”但最大阻值未知的滑动变阻器R1、阻值为15Ω的R2和标有“2.5V  1.25W”的灯泡L（不计灯泡电阻变化）接入如图所示的电路，其中电源具有6V和另一电压未知的挡位，电压表量程为0~3V，电流表量程为0~0.6A。灯泡的额定电流为 A。将电源调到电压未知的挡位，只闭合开关S和S2，当R1接入电路的阻值为其最大阻值的时，灯泡正常发光，移动滑片使R1接入电路的阻值增大6Ω，电流表示数变化了0.2A。保障电路安全，只闭合开关S和S1，通过调节滑动变阻器及电源电压，电路的最大功率和最小功率之差为 W。 5．如图所示，电源电压可调，定值电阻R1的阻值为10Ω，不同规格的灯泡L1和L2的额定电流均为“0.6A”，两灯泡电阻均不随温度变化，滑动变阻器R的规格为“40Ω 1A”，电流表的量程为“0～3A”，电压表的量程为“0～18V”。将滑片滑到最右端，只闭合开关S1，电流表的示数为0.2A，则此时电源电压为 V。调节电源电压为某一定值，只闭合S2，在安全调节滑动变阻器的过程中，灯泡L1的最大功率为1.8W，最小功率为0.8W；调节电源电压为另一定值，只闭合S3，在安全调节滑动变阻器的过程中，灯泡L2的最大功率为1.8W，最小功率为0.8W；则两次电源电压的差值为 V。 6．如图甲所示的电路，电源电压可调，小灯泡L标有“6V  3.6W”字样，滑动变阻器R标有“XΩ 2A”字样。调整电源电压为，闭合开关S后，滑动变阻器滑片P从b端移到a端的过程中，滑动变阻器两端电压与电流表示数的关系图像如图乙所示。（不计温度对灯丝电阻的影响）。 （1）求小灯泡的电阻以及滑动变阻器最大阻值。 （2）当滑片P滑到中点时，求小灯泡L的实际功率。 （3）调节电源电压为，用定值电阻替换小灯泡L，并将实验室常见电压表接入电路，表盘如图丙所示。若将电压表并联在定值电阻两端时，则在调节滑动变阻器的过程中，电压表示数最小值为7V，最大值为15V；若将电压表并联在滑动变阻器R两端时，则在调节滑动变阻器的过程中，电压表示数最小值为1V，最大值为14V。求定值电阻的阻值以及电源电压。 7．在如图所示的电路中，电源电压可调。R1为12Ω，R2为24Ω，闭合开关S，电流表示数为0.5A，则此时的电源电压为 V。已知图中电压表有“0~3V、0~15V”两种量程，电流表有“0-0.6A、0~3A”两种量程，保持电源电压为原来的值不变，选择甲“20Ω 2A”、乙“50Ω 2A”、丙“100Ω 1A”三个滑动变阻器中的一个来替换R1或者R2，替换后，在移动滑片的过程中，两表示数分别能达到某个量程的最大值。做好替换后，该同学又找来规格为“0.3A”的小灯泡替换另一个定值电阻（忽略温度对灯丝电阻的影响），保持其余连接不变，调节电源电压为某--值，在电路安全的前提下，移动滑片，灯泡的功率只能在1.8W~0.2W之间变化，则电源电压可以调节的最小值为 V。（答案可以用根号表示） 8．如图所示，电源电压可调，电压表和电流表量程为0~15V和0~3A。现将电源电压调为某值，S1接a，S2和S3断开，将滑动变阻器滑片移到最右端，电流表的示数为I1，电压表的示数为U1；当S1接b，S2和S3断开，滑动变阻器滑片移至中点，电流表的示数为I2，电压表的示数为U2，此时电路总功率为P总＝5.76W；当只闭合S2和S3，电流表的示数为1A。已知I1∶I2＝1：2，U1∶U2＝3：1，则滑动变阻器的最大阻值R1与R3之比为 。当S1接b，S2和S3断开时，移动滑片，保证电路安全前提下，则电源可调的最高电压与最低电压的差值为 V。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $