第十五章 电功和电热 整合拔尖-【拔尖特训】2025-2026学年九年级下册物理(苏科版·新教材)

第十五章电功和电热 第十五章整合拔尖 》“答案与解析”见P16 壁]知识体系构建 物理意义 定义 公式普遍适用W=U,W=PL 电功 仅造用于能电阻性电路W=R,W= 单位国际单位J 常用单位kW·h,1kW·h=3.6×10J 测量仪表电能表（技术参数的含义：读数方法） 物理意义 与电功的关系P=?(普道适用) 公式普遍适用P=U 电功率 仅造用手笼电阻性电路P=R,P=只 单位kW、W、mW 测量用伏安法测量小灯泡的功率：用电能表、计时器测量家用电器的功率 电流的热效应 电功和电热 电热器 公式普遍适用Q=(焦耳定律) 电热 仅适用于纯电阻性电洛Q=h,Q=气 与电功的关系电热器Q=W 其他用电器Q<W 进户线火线、零线→用测电笔进行辨别 电能表 总开关 家庭电路的 组成与连接 熔断器→熔丝材料的物理特性、作用、规格、选用原则 插座具体接法 用电器与控制开关用电器的金属外壳要接地线：控制开关直接接到火线上 保护设备安全防止电流过大；防止电路接触不良 安全 对人体来说安全电压一般不高于36V:防止人体直接或间接接触 用电 保护人身安全火线 91高频考点突破 考点一电学图像 ↑U,/V ↑U,/V 6 典例1如图所示的电路中，电 4.5 源电压保持6V不变，滑动变阻 R 0 1.21/A 00.31.21/A 器的最大阻值为15Ω，定值电阻 A. B. R2为52。电压表示数为U1, ↑P/W ↑P/W (典例1图) 7.2-- 7.2外---7 R2的电功率为P2,电流表示数为I。闭合开 关后，移动滑片P,下列图像中，可能正确的是 0.45- 0.45 00.31.21/A 0.31.21/A ( C D. 2四 拔尖特训·物理（苏科版）九年级下 [跟踪训练 [跟踪训练 1.小明利用如图所示的电路测 2.在测量小灯泡额定功率的实验中，小兵连接 小灯泡的电功率，其中小灯 的电路如图甲所示。图乙中图线a是⊙与 (V) 泡灯丝的阻值会随着温度的 ①示数的关系图线，图线b是一个定值电阻 变化而变化。小灯泡上标有 R。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： 2.5V0.5W”字样，电源 (第1题) R 电压恒为3V,根据实验所得数据绘制出了电 路总功率P总、小灯泡功率P.、电压表示数 为L U1和U2随电路中电流变化的图像，其中正 甲 确的是 ↑U/N Pa/W ↑P,/W 2.5 d 0.5- 0.5-- 2.0 1.5f 1.0H 0 0.5 0.2/A 0.2I/A A. B 00.050.100.150.200.251/A 乙 ↑U,/N (第2题) 2.5 2. (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 0.2I/A 0.2I/A 2。 C. D. (3)若将R替换成R。,则L工作时的阻值为 典例2(2024·南通)如图甲所示为灯 n 泡L的IU图像，灯泡的额定电压为 (4)若将R替换成与L相同的小灯泡，则根据 2.5V。将灯泡L接入图乙电路中，已 图线可求得电路消耗的总功率约为 W。 知电阻R。的阻值为5Ω，电流表的量程为0~ 典例3如图甲所示，电源电压保持不变，闭合 0.6A,电源电压可调。在电路安全工作的前提 开关S,滑动变阻器的滑片P从a端移至b端的 过程中，R,消耗的电功率P随R,阻值变化的 下，下列判断中，正确的是（提示：可在图甲中作 关系如图乙所示。下列分析中，错误的是( 出电阻R。的IU图像) ↑P/W 3. ↑I/A R 0. 2 0.3 0.2 010 50R/Q 0.1日 乙 电源 (典例3图) 00.61.21.82.4U/ 分 乙 A.定值电阻R2为102 (典例2图) B.电源电压为12V A,两条支路中的电流不可能相同 C.滑片P置于b端时，闭合开关S,电压表的示 B.灯泡的实际功率总比电阻功率大 数为10V C.电路总功率最大可达到1.5W D.滑片P置于b端时，闭合开关S,通电1min D.电源可调的最大电压为1.8V R2产生的热量为24J 28 第十五章 电功和电热 [跟踪训练 [跟踪训练] 3.在如图甲所示的电路中，电源电压恒定，R1 4.（2025·凉山)在如图所示 为滑动变阻器，R2为定值电阻。开关闭合 的电路中，电源电压恒定， 后，将滑动变阻器的滑片从一端移至另一端 电压表量程为0~15V,定 的过程中，变阻器的电功率P随其阻值R 值电阻R1、R,的阻值分别 为102和202。当只闭合 (第4题) 的变化关系如图乙所示。下列关于电路的表 述，正确的是 开关S,将滑动变阻器R,的阻值接入电 P/W 路时，电压表示数为3V,电阻R,的电功率 为P1;当闭合开关S、S,将滑动变阻器滑片 P移至最左端时，定值电阻R2的电功率为 P2。若P1:P2=1:8,则电源电压为 (第3题)》 V,电路最小电功率为 W。 A.R2的阻值为52 典例5如图所示，电源电压保 B.电源电压为6V 持不变，R1是电阻箱，最大阻⊙ C.滑动变阻器的最大功率为9W 值为R。R2是定值电阻。闭 R D.电流表示数的变化范围是0.75~1.5A 合开关S,当电阻箱的阻值调 (典例5图)》 考点二电学综合 为R时，电压表示数为3V,电阻箱的功率为 典例4(2025·达州)如图所示，电源电压恒为 0.9W;当电阻箱的阻值调为0.5R时，电压表的示 U。只闭合开关S,滑片P移至a端，此时电压 数变化了1.5V。下列说法中，正确的是() 表示数为U1,电流表示数为I1,R3消耗的电功 A.电源电压为3V B.电阻箱R1的最大阻值为40Ω 率为P1:滑片P移至b端，电压表示数为U2,电 流表示数为I2,R3消耗的电功率为P2;开关S、 C.前后两次电路总功率变化了0.45W D.为保证电路安全，电流表的量程不能选0~O.6A S1和S2全部闭合，滑片P仍位于b端，R,消耗 [跟踪训练] 的电功率为P3,电流表示数为I3。已知I3= 5.如图所示，电源电压不变，闭合开关，当滑动 1.4A,P3=3.6W,U1:U2=5:8,P1:P2= 变阻器R2的滑片P从a端滑至b端的过程 25:4。电源电压U V。滑动变阻器 中，电流表示数变化了0.2A,电压表V1的 允许通过的最大电流为0.8A,通过控制开关和 示数从6V变为2V,电压表V,的示数变化 移动滑片P,电路消耗的最大功率和最小功率 了9V,R,的功率变化了△P,电路总功率变 之比为 (电表均不超过量程) 化了△P。下列选项中，正确的是 A A.电源电压为13.5V B.R2的最大阻值为452 C.△P1为0.8W (典例4图) D.△P为1.8W (第5题) 29 拔尖特训·物理（苏科版）九年级下 典例6(2024·新疆)如图所示的电路中，电源[跟踪训练] 电压保持不变，甲、乙均为滑动变阻器。开关S 7.(2025·云南)为保障行 闭合后，甲、乙接入电路的电阻分别为R甲、R乙， 车安全，同学设计了后视 此时电路的总功率为P。若将甲接入电路的阻 镜除雾、除霜装置，简化 值增大10Ω，乙接入电路的阻值减小102，电路 电路如图所示。电源电 的总功率仍为P。;若将甲接入电路的阻值增大 压为12V,加热电阻R1、 (第7题) 6Ω，乙接入电路的阻值减小62，此时，甲的电 R2的阻值均为6Ω，电路低温挡除雾，高温挡 功率为P甲，乙的电功率为P乙，则 除霜。将旋转开关调至“1”时启动除 模式，加热1min,后视镜温度升高 6℃，后视镜玻璃质量为0.15kg,加热效率为 。[c玻璃=0.8X103J/(kg·℃)门 考点四●家庭电路与安全用电 (典例6图) 典例8.(2024·潍坊)如图所示为某家庭电路 A,R甲>Rz,P甲>PzB.R甲<R乙，P甲>P乙 的示意图，关于该家庭电路，下列说法中正确 C.R甲>Rz,P甲<PzD.R甲<R乙，P甲<P乙 的是 [跟踪训练 进 6.如图所示的电路中，电源电压不变，AB为铅 笔芯，开关闭合后，当滑片M在某一位置时， 电路的总功率为P,电流表A1、A2的示数分 (典例8图) 别为I1、I2;当滑片M移到另一位置时，电路 A.导线b是火线 的总功率仍为P,电流表A的示数变为I1', B.电能表上计数器示数的单位是千瓦 C.空气开关跳闸，原因可能是电路中出现短路 且I'= 专1，此时电流表A的示数变为 D.正确使用测电笔插入三孔插座的某一孔，氖 I2',则 管不亮，该孔一定接零线 A.I2≥2I2 [跟踪训练 A B.I2'≤2I2 8.(2025·天津)如图甲所示为小明房间的一个 C.I2>2I2 M 插座，用测电笔测试A孔时氖管发光。他想 B D.I2'=2I2 (第6题) 把图乙中的插头插入插座中，下列说法中，正 确的是 ) 考点三焦耳定律 典例7(2025·苏州)如 0 R 插座 图所示为一款电水壶的 B 插头 ▣ 开关@ 电路简图，R1、R2均为加 甲 220V 乙 热电阻，通过旋转旋钮开 (第8题) (典例7图) 关可实现加热与保温功 A.A孔与零线相连 能的切换，保温功率为88W,R1的阻值为442， B.D脚插入A孔更安全 加热时应将开关旋至 (1/2)位置，加热 C.D脚插入B孔更安全 功率为 W,R2的阻值为 2。 D.D脚插入A孔和B孔同样安全 30 第十五章电功和电热 综合素能提升 1.如图甲所示，定值电阻R。消耗的电功率和滑 绕中心轴转动的绝缘旋钮两端各有一个金属 动变阻器R消耗的电功率随电流变化的图像 片，转动旋钮可将相邻金属触点连通。电炖 如图乙所示，则下列说法中，正确的是( 锅通过旋转开关可以实现快炖、慢炖和保温 P/W 功能，R1、R2和R3均为加热电阻，且R1= 3.2 R?。电炖锅的部分参数如表所示。下列结 论中，正确的是 () D 0.8 00.411/A 乙 (第1题)》 (5) (6 4 A.R。的阻值为202 R R 3 ⊙ B.电源电压为12V ② C.P,的值为4W ·220V (第4题) D.滑动变阻器的最大功率是5W 热效率 84% 2.如图所示的电路中，电源电压保持不变，滑动 保温功率 40W 变阻器R1的最大阻值为20Ω，小灯泡的电 快炖功率 800W 阻R.=82,R2<R.,闭合开关S,当滑片P 容量 5L 置于b端时，小灯泡的实际功率为2W,忽略 A.电阻R2的阻值为9682 温度对小灯泡灯丝电阻的影响，则滑片P置 B.电阻R3的阻值为60.52 于a端时，小灯泡的实际功率可能是（灯丝不 C.电炖锅的慢炖功率为400W 烧断) ( D.旋转开关到如图所示的位置时，通过电阻 A.10WB.15WC.25WD.30W R1的电流约为1.82A R S a R.b 5.如图所示的电路中，电源电压不变，闭合开关 S,移动滑动变阻器的滑片至某位置，定值电 R 阻R。消耗的功率为2.5W;再次移动滑片至 (第2题) (第3题) 3.如图所示的电路中，电源电压保持不变，R1、 另一位置，R。消耗的功率为10W,电压表的 示数为5V。若前、后两次滑动变阻器消耗的 R2和R?三个电阻中有两个电阻的阻值相 功率相同，则电源电压U= V。 等。当所有开关都闭合时，电路总功率是只 闭合S1时电路总功率的4.5倍。R1与R2 R R 的比值最大为 ( A.1 B.2 C.3 D.5 (第5题) (第6题， 4.跨学科实践·日常生活(2025·武汉)如图所 6.如图所示，电源电压恒定不变，R1、R2为定值 示为某电炖锅的简化电路图，旋转开关内有 电阻，R1=102,R1<R2。当闭合开关S2、 一块绝缘圆盘，在圆盘边缘有8个金属触点， S,开关S处于 状态时，R1、R2并 31 拔尖特训·物理（苏科版）九年级下 联，电流表示数为0.45A;当断开S2、S3,闭 (b)当水温在20℃至30℃之间时，启动低挡 合S时，电流表示数为0.1A。由以上数据 保温。 可得，电源电压为 V;R1、R2并联 (c)当水温高于30℃时，断开整个电路： 时，R2消耗的功率为 W。 为此，他找到了4个温控开关（功能如表所 7.(2025·德阳)如图所示，电 示)，从中选择两个开关设计了如图所示的 源电压恒定为6V,定值电 电路。 阻R。=102,R1=202,电 符 号 s④ 元件类型 功能 流表量程为0~0.6A,电压 (第7题) 温度低于20℃时闭合，高 S 表量程为0~3V,滑动变阻器R的最大阻值 于20℃时断开 为202。若闭合开关S和S2,且滑动变阻器 温度低于20℃时断开，高 S2 的滑片P置于中点时，R1在5min内产生的 于20℃时闭合 温控开关 热量为 J;若闭合开关S和S,在保 温度低于30℃时闭合，高 S 证各元件安全的情况下，电路的最小电功率 于30℃时断开 和最大电功率之比为 温度低于30℃时断开，高 8.跨学科实践·日常生活如图所示， 于30℃时闭合 有居民将电线插座从窗口悬挂 ①请在电路图中相应的位置标出电热丝和 至室外，给电瓶车充电。这种 所选开关的符号 “飞线”充电方式存在安全隐患：（第8题） ②按设计连好电路后，为调整功率，小星取 ①夜晚气温下降，空气中的水蒸气 下某一根电热丝，剪掉一截后接回原电路。 (填物态变化名称)成小水珠附着在插座内 再启动低挡，测得其中一根电热丝两端的电 部，含有杂质的液态水会导致电路 压为99V,请计算此时电路的总功率。 ②悬挂于室外的电线与窗台、外墙等摩擦， 。220V 会导致绝缘皮破损，人体接触 线绝 缘皮破损处，导致触电事故。 (第9题) 9.跨学科实践·日常生活(2025·长沙) 冬天，为了给鱼缸内的水加热，小星购 买了标有“220V440W”的电热丝 R1和标有“220V275W”的电热丝R2各 一根，电热丝的电阻不随温度变化。 (1)求电热丝R,正常工作时的电流。 (2)将R,和R2串联接入电路中，求R1与 R2两端的电压的比值。 (3)为了给鱼缸提供适宜的水温，小星想设 计的加热电路需要满足以下要求： (a)当水温低于20℃时，启动高挡快速加热， 功率为440W。 32解析：【前期准备】读图可知，电能表 正常工作时允许通过的最大电流为 40A,在220V的电压下工作，故接人 的用电器总功率的最大值P总=UI 220V×40A=8800W:电能表的整 数位是“3415”，小数位是“2”，单位是 kW·h,故电能表的示数为 3415.2kW.h。【课题-】(1)电能 表指示灯闪烁了3次，该节能灯消耗 3 的电能W=3okw·h=0.001kw,h W 3600J,电流做功的功率P= t 3600J=60W。(2)因节能灯的功率 60s 为十几瓦，此时计算出的结果为60W, 相差很大，据实际情况分析可知，很可 能是因为测量时小明家中有其他的用 电器处于待机状态。(3)据实际情况 可知，节能灯的功率很小，所以即使是 工作3min,消耗的电能仍然是很少 的，闪烁次数不易记录；而电能表指示 灯闪烁1次所用的时间是比较好记录 的，所以由此方法计算出节能灯的电 功率更合理，故小华的方案更合理」 (4)此时节能灯消耗的电能W'= 300kw·h=3000×3.6×10°J= 1200J,此时节能灯的电功率P′= _1200J=10w:时间1内白炽灯 t 120s 消耗的电能W自炽灯=P白炽灯t= 40W×t,节能灯消耗的电能 W节能灯=P'1=10W×1,节约的电能 △W=W白炽灯一W节能灯=40WX1一 10W×t=30W×t,节能灯可以节约 电能的百分比刀一W台斯 △W ×100%= 30W×100%=75%.【课题=】指 40W×t 示灯闪烁了60次，电压力锅消耗的电 能W”=3000kW·h=0.02kw·h, 电压力锅连续工作0.1h,消耗的电能 W总=Pt”=1.2kW×0.1h= 0.12kW·h,因为W”<W总，所以电 压力锅是间歇工作的。 第十五章整合拔尖 [高频考点突破] 典例1D解析：电压表的示数 U1=U一IR2,由于电源电压U、电阻 R2不变，故U1与I是一次函数关系 且U1随I的增大而减小，故选项B 错误；当R1=152时，电路总电阻最 大，电路中的电流最小，Imm三 U 6V R,+R,15Q+50=0.3A,此时 U1=InR1=0.3AX152=4.5V, 故选项A错误：P2=IR2,所以P? 与电流I是二次函数关系，故选项C 错误：当R,'=0时，电流最大，Im= 是-器-L2A.Px=iR (1.2A)2×52=7.2W,电流最小为 0.3A,P2小=Imm2R2=(0.3A)2× 52=0.45W,故选项D正确 「跟踪训练]1.C解析：由图可知 该电路为串联电路，电流表测量电路 中的电流，电压表V,测量的是灯泡 两端的电压，电压表V2测量的是滑 动变阻器两端的电压；灯泡的额定电 流1是--2A为了保护 电路，电路中的最大电流为0.2A,则 电路的最大总功率P总=UI=3V× 0.2A=0.6W,故A错误：小灯泡灯 丝的阻值会随着温度的变化而变化， 根据P=R可知，小灯泡功率与电 流的图像不是一条直线，故B错误； 当滑动变阻器接人电路的电阻变小 时，总电阻变小，根据欧姆定律可知， 电路中的电流变大；由于电流越大，灯 泡的实际功率越大，灯丝的温度越高， 灯泡的电阻越大，根据U=R可知， 灯泡两端的电压随着电路中电流的增 大而增大，电流越大，电压表示数U 的增加量越大，故C正确；根据串联 电路的电压规律可知，随着电流的增 大，灯两端的电压增大，滑动变阻器两 端的电压减小，故D错误。 典例2D解析：先在题图甲中作出 电阻R。的I-U图像，如图所示。由 答图可知，当U短=1.8V时，I= 16 U题=1.8y=0.36A 0.24A,Im= 52 I=I1.+Io=0.24A+0.36A= 0.6A,D对；当U题'=1V时，I'= 02发- =0.2A, I'=Im',A错；据P=UI和图像可 知，当1V<U≤1.8V时，Pm> P1,B错；P总mx=UI=1.8VX 0.6A=1.08W<1.5W,C错 ↑I/A 0.43F3 0.3 0.2 0.1 00.61.21.82.40/V (典例2图) [跟踪训练]2.(1)0.625(2)2~ 25(3)6(4)0.57解析：(1)图 甲中L、R与④串联，①与R并联， U1.=U-UR =3 V-UR,UR=0.5 V时，U=U颜=2.5V,由图乙可知 I1额=0.25A,P1额=U1额I1颜= 2.5V×0.25A=0.625W。(2)图线 _U_2.5V a对应的过程中，R,=了一0.1A _业=Q.5Y=2n,R的调 250,R,-12-0.25A 节范围是2~252。(3)由图乙可知， 若将R替换成R。,则L工作时的阻 值R-U-L=3V-25Y=6n Io 0.125A (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， U=1.5V时，≈0.19A,则电路消 耗的总功率P总=UI'=3VX 0.19A=0.57W. 典例3C解析：由图甲可知，R、 R2串联，电压表测量R2两端的电 压，电流表测量电路中的电流；闭合开 关S,滑动变阻器的滑片P从a端移 至b端的过程中，由图乙可知，当滑动 变阻器R,的阻值为102，R,消耗的 电功率为3.6W,由P=R可知，此 时电路中的电流1，=√ /3.6w W102 =0.6A,根据串联电路的电 压特点和欧姆定律可知，电源电压 U=I1R2+I1×102=0.6A×R2+ 0.6A×102①：由图乙可知，当滑 动变阻器R,的滑片移至b端时，阻 值最大为502，R1消耗的电功率为 2W,由P=IR可知，此时电路中的 P2 电流1，=√R /2w 7=√500=0.2A, 根据串联电路的电压特点和欧姆定律 可知，电源电压U=I2R2十I2×502= 0.2A×R2+0.2A×502②。联立 ①②两式解得电源电压U=12V, R2=10,故A、B正确：滑片P置于 b端时，电流I2=0.2A,R2两端的电 压U2=I2R2=0.2A×102=2V,即 电压表的示数为2V,故C错误：滑片 P置于b端时，闭合开关S,通电 1minR2产生的热量Q2=W2= U2I2t=2V×0.2A×1×60s=24J, 故D正确。 [跟踪训练]3.B解析：由题图甲 可知，R,、R2串联，电压表测R,两端 的电压，电流表测电路中的电流。由 题图乙可知，当R,=22时，P,= 2W,由P=UI=IR可知，此时电路 中的电流，震-√器1A 由串联电路的电阻特点和欧姆定律可 知，电源电压U=I1(R1+R2) 1A×(22+R,)①：当R,'=8 时，P,′=2W,此时电路中的电流 1:=√层-√-5A电源电 压U=I2(R,'+R2)=0.5A×(82+ R2)②，联立①②解得R2=42, U=6V,故A错误，B正确；由题图乙 可知，变阻器的最大阻值为82，滑动 变阻器消耗的功率P=IR,= U）)·R=R,+R R,+R, UR R,= (R1-R2)+4RR2 U 一：由数学知识知，当 (R1一R2） -+4R R=R2=42时，滑动变阻器消耗的 电功率最大，则滑动变阻器消耗电功 U2(6V)2 率的最大值P大=4R2=4×42 2.25W,故C错误；当变阻器接人电 路的电阻为零时，电路中的电流最大， 由欧姆定律可知，电路中的最大电流 I大一R240 =1.5A,当变阻器接 人电路的电阻最大时，电路中的电流 最小，最小电流I小=I2=0.5A,因 此电流表示数的变化范围是0.5~ 1.5A,故D错误。 典例4650：3解析：只闭合开 关S,滑片P移至a端，滑动变阻器接 人电路的电阻为零，R1、R3串联，电 压表测R?两端的电压，电流表测电 路中的电流，滑片P移至b端时，滑 动变阻器接人电路的电阻最大，R1、 R2、R3串联，电压表测R2、R3两端的 总电压，电流表测电路中的电流，由 P=UI=IR可知，前两次电流表的 P 示数的比值， P P2 NP, /255 √4=之，由串联电路的电阻特点 和欧姆定律可知，前两次电压表的示 数的比值可 I R3 5 =1,(R+Rg)=立X R2十R=8,则R,=3R,由串联电 R35 路的电阻特点和欧姆定律可知，前两 次电流表的示数的比值 11 U R1+R3 R1+R2+R3 U R1+R3 R+R2+R 古R一风+代=号则 R1+R3 R1=R3,开关S、S,和S全部闭合， 滑片P仍位于b端时，滑动变阻器接 入电路的电阻最大，R1、R2、R并联， 电压表测电源电压，电流表测干路电 17 流，由欧姆定律可知，通过三个电阻的 电流分别为名长，1/一是 UU U 是则1，=1,1g= 3R1'= 31 由并联电路的电流特点可知，干路电 茂，=1/+1+1=1+号+ 1/=号1=1.4A则1=0.6A 由P=UI和并联电路的电压特点可 知，电源电压U=U,'= 3.6W=6V。由欧姆定律可知，R 0.6A U'6V 的阻值R=7=06A=10n.则 R3的阻值R3=R1=102,R2的阻值 R2=3R3=3×102=302:根据P UI可知，当电路中电流最大时，电路 消耗的功率最大，电路中的电流最小 时，电路消耗的功率最小；由串、并联 电路的电流特点可知，当三个电阻串 联，滑动变阻器接人电路的电阻最大 时，电路中的电流最小，由串联电路的 电阻特点和欧姆定律可知，电路中的 最小电流I小=R,十R2十R, 6V 100+300+100-0.12A,当三个 电阻并联，电路中的电流最大，此时通 过R,和R3的电流I3'=I,'=0.6A, 由于滑动变阻器允许通过的最大电流 为0.8A,由并联电路的电流特点可 知，电路中最大电流I大=I,′十 Ix'+I3=0.6A+0.8A+0.6A= 2A,由P=UI可知，电路消耗的最大 P大_I大= 功率和最小功率之比P不=U I大=2A 10.12A=50:3。 L跟踪训练]4.40.16解析：只 闭合S,时，R1与Rp串联，电压表测 Rp两端电压，Up=3V,此时R,的功 率p,= U-U'_U-3V) R 。闭 R1 合S,、S2且P移至最左端时，R2与 R,(此时Rp接入电阻为O)并联，R, 的功率P2。已知P,P1国 8,即U-3V2.U =1：8,已知 R R2 R,=102,R,=20,代人数据得到 电源电压U=4V(U=2.4V不合题 意，舍去)。只闭合S,将滑动变阻器 的令阻值接入电路时，R,两端电压 U1=U-Up=4V-3V=1V,由串联 马=R,,代入数据有 分压原理得可， 3Rp 1V10卫，解得滑动变阻器的最大 3V1 3R。 U 阻值Rp=90D,根据P=尺，电源电 压U恒定，要使P最小，则总电阻 R。需最大。当R,与Rp串联且Rp 阻值最大时，符合条件。此时电路总 电阻R点=R,+Rp=102+90 0Q,则最小功率P小=R (4V)2 1000=0.16w。 典例5B解析：在题图所示的电路 中，闭合开关S后，④、R,与R2串 联，与R2并联。设电源电压为U, 则据串联电路电流、电压的特点和欧 姆定律，当R,的阻值调为R时，有 U-3V_3V R R2 ①，当R的阻值调为 0.5R时，有 U-3V-1.5V 0.5R 3V+1.5V R2 @,由号可得U=9V, A错：当R1的阻值调为R时，U1 U-U2=9V-3V=6V,R= U,2 P (6V)2 0.9W=400,B对：将U=9V,R= 40代入①式可得R2=202。当R U 的阻值调为R时，P总=R十R (9V)2 400+200=1.35W;当R,的阻值 U 调为0.5R时，P。'=0.5R+R (9V)2 202+20n=2.025w,△Pa= Pa′-P总=2.025W-1.35W= 0.675W,C错：当R,的阻值调为0 时，R最小，I最大，1x=尽 U 9V =0.45A<0.6A,故电流表的量 202 程选0~0.6A能保证电路安全， D错。 [跟踪训练]5.A解析：滑片P在 a端时，电路是R,、R3的串联电路： 滑片P在b端时，电路是R1、R2、R 的串联电路，此时电流减小0.2A。 假设电源电压为U,据此有R,十R U R+R2+R十0.2A①：电压表V, 始终测R,两端的电压，根据串联电路 R 分压原理有U·R,十R,=6V②， R U·R,+R2+R=2V③。用@式 除以③式，可得R,十R U U 3R,十R,十R,代人①式，可得滑片 P在a端时，电流I1=0.3A,滑片P 在b端时，电流I2=0.1A。滑片P 在b端时电压表V2示数为9V,故R U2 9V 的最大阻值R:-7,=0.A=90n, U'2V R,的阻值R=T)=0.1A=20D, 代人①式，解得R3=252,电源电压 U=13.5V。R1的功率变化量AP,= I,2R1-I22R1=(0.3A)2×202 (0.1A)2×202=1.6W,电路总功率 变化量AP=R,+RR,+R十R (13.5V)2 (13.5V)2 202+252-202+902+25 2.7W。综上，A选项符合题意。 典例6D解析：由题意可知·尺甲 U =P把R增加10n,R2减小 U 102后电路的总功率不变，即 U2 R甲十10nRz-100=P。,那么 U2,U2 U R甲R乙R甲+102Rz-1021 18 整理等式可得R甲=Rz一102，即 R甲<R乙：若将甲接入电路的阻值增 大62，乙接人电路的阻值减小62， 此时R甲'>R2',则由P= R可知， P甲<P乙，故D正确。 [跟踪训练]6.D解析：由题中电 路图可知，铅笔芯的AM部分和BM 部分并联，电流表A,测通过AM部 分电阻的电流，电流表A2测通过BM 部分电阻的电流，因为滑片M在某一 位置和另一位置时，电路的总功率相 等，所以由PU订=尽可知，两种情 况下电路的总电阻相等，当滑片M移 到某一位置时，电路的总电阻R= RR,同理可得，滑片M移到 RAM+RBM 另一位置时，电路中的总电阻R= RAM RBM RAMR IM RAM+RBM 一，则RAM十RN RAyR,即RAR=RA'· RAM +RBM RM',因为并联电路中各支路两端的 电压相等，且电源电压不变，所以，由 U 1可得， LRM_RAy=⊥ U 7=2 RAM RAM 即RAM'=2RAM,代入RAMR BM= 1 RAst'R ja'可得，RaM'=2RM,电流 表A两次的示数的比值？ U R=R=2即12'21 U RBM R BM 典例721100506解析：开关 旋至2位置时，R2断路，只有R接人 电路，电路中总电阻较小，根据P三 尺可知为加热挡，卫=名二 40=1100w。开关旋至1位 (220V)2 置时，R1与R2串联，电路中总电阻 较大，根指P一发可知为保温挡。 2 PR+R,即88w=0K, 解得R2=5062 [跟踪训练]7.霜50%解析：旋 转开关调至“1”时，观察电路可知，只 有R,接人电路；当调至“2”时，R,与 R,串联。根据P=R可知，电源电 压恒定不变时，电路中的电阻越小，功 率越大，“1”挡时R=R,=6,“2”挡 时R'=R1+R2=62+62=122,所 以“1”挡电阻小，功率大，为高温挡（除 霜模式)，“2”挡为低温挡（除雾模式）： 当开关在“1”挡，只有R,工作，电路 中的电流1景一器-2A。加热时 间t=1min=60s,消耗的电能W= LUIt=12V×2A×60s=1440J,后视 镜玻璃吸收的热量Q=c玻璃△1一 0.8×103J/(kg·℃)×0.15kg× Q 6℃=720J,加热效率”=W 100%=720J 1440X100%=50%。 典例8C解析：开关和灯泡连接 时，为了安全，开关应接在火线和灯泡 之间，所以导线a是火线，导线b是零 线，A错误：电能表上计数器示数的单 位是千瓦时，B错误；空气开关“跳闸” 是电路中的电流过大造成的，可能是 电路中出现了短路，也可能是电路中 的总功率过大，C正确：正确使用测电 笔分别测试三孔插座的三个孔时，氖 管不发光，则该孔所接的是零线或地 线，氖管发光说明接的是火线，D错误 「跟踪训练]8.B解析：用测电笔 测试A孔时氖管发光，说明A孔接的 是火线，开关要接在火线上，所以插头 的插脚D应该插人A孔，故B正确， A、C、D错误 [综合素能提升] 1.D解析：由P。=IR。知P。与 I2成正比，R。消耗的电功率图像为 题图乙中下方的图线，滑片滑到b端 时，I小=0.4A时，P。=0.8W,PR= 3.2w,U=1-0.4A Po_0.8W =2V,Ux= P=3.2W=8V,电源电压U= I小0.4A U+UR=2V+8V=10V,R。= Uo2V I小0.4A =50。当P,=PR=P) U 时，有R'=R。=5,I)=R十R 10V 52+52 =1A,P1=I,2R。= (1A)2×52=5W。PR=U'= (U-U)'=(U-'R。)I'= R,+UT=-R-宗)+ 10V 4R,当1'=2R=2X50 =1A时， U2(10V)2 P肤=R=4X50=5W。 2.B解析：由电路图知，当滑动变阻 器滑片P置于b端时，灯泡L和定值 电阻R2、滑动变阻器R,的最大阻值 串联，根据P=IR可知，灯泡的实际 功率P=IR=I2X82=2W,解 得I=0.5A,串联电路中总电阻等于 各分电阻之和由1一是可得，电源电玉 U=I(R1+R十R2)。当滑片P在a 端时，滑动变阻器接人电路中的电阻为 0,灯泡L与R,串联，此时电路中的电 U I(R+R1.+R2)_ 流I'一R+R R1+R2 IR,+I(R1.+R2)IR R1+R2 =R+R2 +I= 0.5AX202 10V 82+R2 +0.5A=8Q+R2 0.5A,灯泡的实际功率P′ 2 I2R1.= 10V ×82, 82+R +0.5A 当R2=0时，P'= 10V 82 0.5A×82=24.5W:当R2=82 时，P′= 10V 82+8 +0.5A 82=10.125W,因为R2<R.,所以 10.125W<P1'<24.5W,结合选项 可知，B正确。 3.B解析：设电源电压为U,当所有 开关都闭合时，R2与R并联，R被 19 U 短路，P总=RR ;当只闭合S,时， R2+R3 R1与R,串联，R3断路，Pa'= U P总 尺十R,根据题意有 (R1+R2)(R2+R3) =4.5,整理可得 R2R3 RR2+RR3-3.5R2R3+R22= 1=1:若 0①。若R,=R,则R R,=R?②，则将②代人①，并整理 可得R,2-2.5R1R2+R22=0,即 (0.5R1-R2)(2R1-R2)=0,解得 尽-2皮经日苦R=R,@, 则将③代人①，并整理可得2R1R2 2.5R2=0,即R2(2R1-2.5R2)=0, 解得哈-故=R,时，受有最 大比值2。 4.A解析：旋转开关在题图所示位 置时，④与⑤、①与⑧连接，此时电路 断开，如图甲所示，电路中电流为0， 故D错误。 R⑤⑥ (④ 7 R 220V 甲 R, ÷④ ⑦ R .③ ⑧ R ② 220V 乙 ④ ⑦ .③ 220V 丙 ⑤⑥ 4 ⑦ ⑧ 220V 丁 (第4题) 情况一：当旋转开关转到①②之间时， ①与②、⑤与⑥连接，如图乙所示，加 热电阻R1、R2、R3组成串联电路。情 况二：当旋转开关转到②③之间时，② 与③、⑥与⑦连接，如图丙所示，加热 电阻R,、R3组成串联电路。情况三： 当旋转开关转到③④之间时，③与④、 ⑦与⑧连接，如图丁所示，加热电阻 R1、R3组成并联电路。对三种情况 下电路的总电阻进行比较可知，情况 一最大，情况二居中，情况三最小。电 源电压不变，根据P-代可知，电路 的总电阻越大，总功率越小。所以情 况一为保温挡，情况二为慢炖挡，情况 三为快炖挡。由表格可知，快炖功率 U2,U2 为80W,P换=R+尺，由于R,= R3,代人数据解得R1=R:=1212, 故B错误。慢炖时R,与R串联，则 U 慢炖功率P使=R,十R (220V)2 1210+1210=200w,故C错误。 保温时R,、R,、R,串联，所以保温功 U 率P保R,十R十R,则R:=P是 R1一R3= (220V)2 -1210 40W 1212=9682,故A正确。 5.15解析：由图可知，滑动变阻器 与定值电阻R。串联，电压表测滑动 变阻器两端的电压。闭合开关S,移 动滑动变阻器的滑片至某位置时，R。 消耗的功率为2.5W,由P=UI和串 联电路的规律可得，滑动变阻器消耗 的功率P滑=P总一P。=UI一2.5W, 再次移动滑片至另一位置，R。消耗的 功率为10W,滑动变阻器消耗的功率 P海'=P急'-P。=UI2一10W,前、后 两次滑动变阻器消耗的功率相同，则 UI,-2.5 W=UI2-10 W,UI2- UI1=7.5W①，由P=IR可得， 前、后两次电路中电流的比值宁 P P 2.5W=1②， P。 P=W10w=2 R 由①②可得，UI2=15W,则P滑'= UI2-10W=15W-10W=5W,由 于闭合开关S,移动滑动变阻器的滑 片至另一位置时，电压表的示数为 5V,则P海'=U海'I2=5V×I2= 5W,解得I2=1A,代人UI2=15W, 则电源电压U=15V。 6.断开30.45解析：当闭合开 关S、S,开关S,处于断开状态时， R1、R2并联；当断开S、S,闭合S 时，R1、R2串联。设电源电压为U,当 R,、R2并联时，电流表测干路电流， 其示数I,=0.45A,根据并联电路的 电流特点有是+是-1，即n R2 =0.45A①：当R1、R2串联时， 电流表测串联电路中的电流，其示数 I=0.1A,根据串联电路的电压特点 有UU=I2(R1+R2),即U=0.1A× (102+R2)②，由①②解得R2= 52或202，由于R1<R2,故R2= 202,则电源电压U=I2(R,+R2)= 0.1A×(102+202)=3V。当R1、 R2并联时，R2消耗的功率P2= U2(3V)2 =0.45W。 R220n 7.2401:2解析：若闭合S和S2, R,与滑动变阻器R串联，电压表测 滑动变阻器R两端的电压，电流表测 电路中的电流，则电路中的电流I= U 6V R,+2R 20n+7×20n 0.2A,则R,在5min内产生的热量 Q1=I2R1t=(0.2A)2×202×5× 60s=240J:若闭合S和S,R。与滑 动变阻器R串联，电压表测滑动变阻 器R两端的电压，电流表测电路中的 电流，当电压表的示数为最大值3V 时，滑动变阻器接人电路中的阻值最 大，电路中的总阻值最大，由电功率公 式P卡可知，此时电路的电功率最 小，此时R。两端的电压U。=6V 3V=3V,电路中的最小电流I小= 1,受品-0,3A电路的员小 20 电功率P小=UI小=6V×0.3A= 1.8W;由P=UI可知，当电流最大 时，电路消耗的电功率最大，当滑动变 阻器的滑片置于最左端时，电路中的 U 6V 电流1'=R。10n=0.6A,没有超 过电流表的最大量程，所以电路中的 最大电流为0.6A,最大电功率P大= U1大=6V×0.6A=3.6W,所以电路 的最小电功率与最大电功率之比为 P小：P大=1.8W:3.6W=1:2。 8.液化短路火解析：小水珠是 液态的，是空气中的水蒸气遇冷液化 形成的，是液化现象：含有杂质的液态 水导电，会使电路短路；悬挂于室外的 电线与窗台、外墙等摩擦，会导致绝缘 皮破损，人体接触火线绝缘皮破损处， 会导致触电事故。 9.(1)电热丝R,正常工作时的电流 P1_440W 1=元=20V=2A(2)电热丝 R,的电阻R,= =220V)2 U2 P 440W U 110n,电热丝R,的电阻R,=P2= (220V)2 275W =1762,串联时，电热丝R 两端的电压为U,电热丝R,两端的 电压为品-尽-器专 (3)①如图所示②未剪前，低挡 R,和R2串联，R,两端的电压U1 220V IR,=176Q+i0nX1100≈84.6V, R2两端的电压U2=U-U,=220V- 84.6V=135.4V。若剪短的是R,, U,将减小，U2将增大，都不可能变为 99V。若剪短的是R2,U2将减小，U 将增大，都有可能变为99V。若接回 原电路后，R,两端的电压U,'= 99V,低挡时电路的实际电流'= 1是品=9A低首总功 率P=UI'=220V×0.9A=198W。 若接回原电路后，R?两端的电压 U2'=99V,低挡时电路的实际电流 =1”-g=220V-9y-=1.1A 110 低挡总功率P'=UT"=220V×1.1A= 242W 220Vo R2 R 第9题) 第十六章电和磁 一、磁体与磁场 1.磁性南（或S)北（或N) 2.方向磁体 3.南（或S) 4.南不重合 5.如图所示 (S) N (第5题) 6.如图所示 N (第6题) 7.乙（c)解析：磁体两磁极的磁 性最强，即两端磁性最强。当乙从甲 的A端移向B端时，甲、乙之间的吸 引力不变，说明甲上任何位置对乙的 吸引力相同，所以甲没有磁性，乙有磁 性：若甲有磁性，乙没有磁性，则甲两 端的磁性强、中间的磁性弱，甲、乙之 间的吸引力随着乙从甲的A端向B 端移动的过程先变小后变大。 8.磁磁体S(或南)温度 解析：将小铁钉靠近磁体的N极，小 铁钉被吸引获得磁性，变成一个磁体， 因异名磁极相互吸引，此时钉尖是S 极：给磁体加热小铁钉会掉落，表明磁 体的磁性减弱，说明磁体的磁性可能 与温度有关。 9.NN解析：由磁感线可知，D端 与条形磁体的N极的极性相同，故D 端为N极：C端与D端分别为磁体的 两个磁极，D端为N极，则C端为S 极：磁体的B端与C端为异名磁极， 所以B端为N极。 10.弱左南解析：磁感线越密 集，该处磁场越强，故a处的磁场比b 处的磁场弱：磁体外部的磁感线是从 N极出发，回到S极，故磁体的右侧是 N极，故α处所放小磁针静止时北极 指向左；地磁场的南极在地理北极附 近，将此磁体悬吊起来，静止时图示的 右端即磁体N极指向北方，即地磁场 的南极 11.B解析：由题意可知，使用时，两 块清洁片隔着玻璃合在一起运动，说 明两块清洁片之间存在吸引力，因为 两块清洁片含有磁体，根据异名磁极 相互吸引可知，两块清洁片含有的磁 体靠近的一端磁极相反，B符合题意， A、C、D不符合题意 12.C解析：当硬币都放在磁体的磁 极上时，会被磁体磁化，硬币也具有N 极和S极，因此最外侧的硬币也有磁 性，由于异名磁极相互吸引，硬币便会 搭成一座“硬币桥”，搭成的“硬币桥” 相当于条形磁体，并且中间磁性最弱， 故A、B,D错误，C正确。 13.A解析：磁体周围始终存在磁 场，借助铁屑可以显示磁体周围的磁 场分布特点，不是将原来不存在的磁 场显示出来，故A错误，符合题意：铁 屑原来没有磁性，但在磁场的作用下 能够获得磁性，说明被磁化了，故B 正确，不符合题意：轻敲玻璃板，玻璃 板受力运动，铁屑由于惯性，要保持原 来的静止状态，会与玻璃板分离，故C 正确，不符合题意；轻敲玻璃板，铁屑 与玻璃板分离后，不受摩擦力，在磁力 作用下，按磁场的方向和规律有序地 排列，故D正确，不符合题意。 14.B解析：在实验情景中，钕磁铁 周围存在磁场，磁场可用磁感线来描 述，磁感线不是真实存在的，A错误； 曲别针在钕磁铁的磁场中被磁化成磁 体，而磁场对放人其中的磁体有力的 作用，虽然手挡在钕磁铁和曲别针之 间，但钕磁铁仍然可以吸住曲别针，B 正确；被磁化成磁体的曲别针在磁场 中静止时N极的指向就是该处磁场 的方向，由图可知，钕磁铁周围各点的 21 磁场方向不都是竖直向下的，C错误； 图中曲别针的分布不均匀，曲别针越 多处磁场越强，故钕磁铁周围磁场分 布不均匀，D错误。 15.磁场S(或南)解析：地球是一 个巨大的磁体，磁化后的回形针具有 磁性，将其放在树叶上，漂浮于水面， 则回形针在地球磁场的作用下，静止 后会指向南北两个方向：小草的影子 偏向北方，根据影子的形成原理可知 太阳在南方，地理南极附近是地磁场 北极，根据磁极间的相互作用规律可 知回形针磁体指向南方的是S极，即 可以推测A端是回形针磁体的S极。 16.C解析：因为与磁石接触后针被 磁化，所以针应由磁性材料制成，A 错：针尾指南是受到地磁场的作用，C 对：针尾指南表明针尾是南极，则针尖 是北极，针尖接触的是磁石的南（或 S)极，B错：图中所示的指南龟在竖直 方向上静止，是因为它在竖直方向上 受到的重力与支持力二力平衡，若稍 倾斜木板，则不会影响上述二力平衡， 指南龟静止时不会倾斜，D错。 17.(1)24从N极出发，回到S 极(2)小磁针将小磁针置于异名 磁极周围的不同位置观察小磁针稳 定后N极的指向解析：(1)在磁体 的外部，磁感线是从磁体的北极出发， 回到南极，而2和4都是从磁体的南 极出发，回到北极。所以猜想2和4 错误。(2)小磁针静止时北极所指的 方向就是该点磁场的方向，也就是磁 感线的方向。所以可以把小磁针放人 磁场中，观察小磁针静止时北极所指 的方向，从而判断猜想是否正确。 二、电流的磁场 第1课时电流的磁场 1.磁场运动状态 2.条形磁体不变改变 3.如图所示 (第3题)