2021-2022学年苏科版物理九年级下册第十五章电功和电热专题练习（Word版含答案）

2021-2022学年苏科版物理九年级下册第十五章电功和电热 专题练习（一）
一、单选题
1．如图所示是一位同学已经连接好的电路。闭合开关，并将滑动变阻器的滑片向A端移动，则不会观察到的现象是（ ）
A．电流表的示数逐渐减小 B．电压表的示数逐渐减小
C．小灯泡越来越暗 D．电路消耗的总功率增大
2．甲、乙两只普通照明灯泡的铭牌如图所示，下列说法中正确的是（　　）
A．若两灯串联在220V的电路中，则乙灯较亮
B．将乙灯接入110V电路中，它的实际功率为50W
C．若两灯并联在220V的电路中，则甲灯较亮
D．两灯均正常发光时，若两灯丝一样长，则甲灯较细
3．甲灯和乙灯的额定电压相同，把它们串联在某电路中，甲灯比乙灯亮，则：（ ）
A．通过甲灯电流比乙灯大 B．甲灯的额定功率比乙灯大
C．甲灯的实际功率比乙灯小 D．甲灯的电阻比乙灯大
4．如图所示的电路中，电源电压恒为4.5V，电压表的量程为0-3V，电流表的量程为0-0.6A，滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”，定值电阻标有“5Ω 0.5A”字样。若闭合开关后，要求两电表的示数均不超过所选量程，通过电阻的电流不允许超过规定值，则下列说法正确的是（　　）
A．电流表示数的变化范围是0-0.5A B．滑动变阻器允许接入电路的最小阻值为2.5Ω
C．该电路的最大功率是2.7W D．电阻两端的最小电压是0.9V
5．如图所示电路中，电源电压为4V不变，电流表的量程为“0～0.6A”，电压表的量程为“0～3V”，小灯泡标有“2.5V 1.25W”字样（灯丝的电阻不变），滑动变阻器标有“20Ω 1A”字样闭合开关，在保证电路各元件安全（灯泡两端电压不允许超过额定值）的情况下，下列说法正确的是（　　）
A．电流表的示数范围是0.2A～0.6A
B．电压表的示数范围是0～3V
C．滑动变阻器接入电路的阻值范围3Ω～15Ω
D．电路总功率的变化范围是0.8W～2.4W
6．如图是一个自动体重测试仪的工作原理图，有关它的说法正确的是（　　）
A．体重越大，体重显示表的示数越小
B．体重测试仪电路由于缺少开关，始终处于通路
C．体重测试仪所测体重越大，电路总功率越大
D．体重显示表是用电压表改装成的
7．如图，L1、L2两灯泡分别标有“110V 100W”和“110V 40W”，按不同方法接入220V电路，使两灯泡正常发光，且电路总功率最小的是（　　）
A． B． C． D．
8．如图所示，电路的电源电压恒为6V，灯泡L正常发光时电压为2.5V电流为0.2A，滑动变阻器标有“30Ω 1A”字样，下列说法正确的是（　　）
A．同时闭合S1、S2、S3，将会造成电源短路，烧坏电流表；
B．同时闭合S2、S3，向右移动滑动变阻器的滑片，电流表示数变小；
C．只闭合S3，移动滑动变阻器的滑片，可使灯泡正常发光；
D．只闭合S3，向右移动滑动变阻器的滑片，电压表示数会变大。
9．将规格为“6V6W”的小灯泡L1和规格为“12V6W”的小灯泡L2串联，两灯泡电阻不变，下列说法中正确的是（　　）
A．两灯均能正常发光 B．小灯泡L1比小灯泡L2亮
C．电源的最大电压为18V D．两灯的实际功率比为1∶4
10．现有电源、开关、电流表、电压表、小灯泡、滑动变阻器各一个，其中小灯泡的U﹣I图象如图所示。将这些元件用导线连成电路后，闭合开关，滑动变阻器的滑片从最左端向右滑动的过程中，电压表的示数从5V开始减小，电流表的示数从0.3A开始增大。下列结论正确的是（　　）
A．电源的电压为5V
B．小灯泡的最大功率为3W
C．滑动变阻器的最大阻值为20Ω
D．整个电路的最小功率是1.5W
11．如图所示电路，电源电压保持不变，当闭合开关S，调节滑片的位置，使变阻器的阻值从最大变化到最小，得到两个电阻的“U﹣I”关系图象如图所示。则下列判断正确的是（　　）
A．定值电阻R1的阻值为20Ω
B．变阻器滑片在中点时，电路的总功率为1.8W
C．图象乙反映了R2的“U﹣I”关系
D．滑动变阻器R2的阻值变化范围为0～10Ω
二、填空题
12．如图甲所示电路，电源电压保持不变。闭合开关，将滑动变阻器的滑片由最右端向左移动的过程中，电压表与电流表示数的变化关系如图乙所示。则在移动滑片的过程中，变阻器的最大功率为______W，电阻R1=______Ω。
13．如图所示，只闭合开关S时灯L1的功率为9W；断开开关S，闭合S1、S2时，灯L1的功率为25W。电源电压不变，忽略温度对灯丝电阻的影响。则L1与L2电阻之比是______，闭合S1、S2时，灯L2的功率为______W。
14．如图所示，电源电压12V，滑动变阻器标有“10Ω1A”字样，灯L1、L2分别标有“6V6W”和“3V3W”字祥。只闭合S1、S3时，滑动变阻器滑片P位于某位置，灯L1、L2均正常发光，则通过灯L1的电流为______A，滑动变阻器消耗的电功率P1；当只闭合S1，S2，使灯L1正常发光时，滑片P的位置与前一次相比较应向______移动，此时滑动变阻器消耗的电功率为P2，则P1：P2=______。
15．某学校共有灯100盏，都用60W的普通照明灯泡，平均每天用电4h。白炽灯发光效率15%左右，日光灯发光效率50%左右，则__W的日光灯与学校普通照明灯泡亮度相当。后来学校统一改用40W日光灯，不但省电，而且比原来更亮了。该校一年（按300天算）可节约__度电。
16．如图所示，在检查照明电路故障时常先断开所有开关，然后将一个普通的白炽灯L（校验灯）与熔断的熔丝并联，当闭合开关S、S1时校验灯L发出暗红色的光，说明L1所在的支路______（选填“断路”、“正常”或“短路”）。修复所有故障后，更换了新的熔丝，当闭合开关S、S2时，站在地面上的人用手接触电路中的A点_______（选填“会”或“不会”）触电。
17．某家庭某月初电能表的示数如图甲所示，月底表盘示数如图乙所示，他所在地区每度电的电费是 0.5 元，则本月他家应缴纳电费________元，将某家用电器单独接在该电能表上正常工作 5 min，电能表指示灯闪烁了160 次（即 160 imp），则该家用电器的实际功率是_________W。
18．如图所示，电源电压保持不变，甲图是标有“10V，10W”的小灯泡L电流随着它两端电压的变化关系图像，将此灯泡接入乙图所示的电路中，闭合开关S后，小灯泡的实际功率为5.4W；将变阻器滑片P移至变阻器中点，再闭合开关S1后，电流表示数变化了0.6A，则此时变阻器R接入电路的阻值为______Ω；在开关S、S1均闭合情况下，合理改变滑动变阻器的阻值，电路在1秒内消耗的最少电能为______J。
19．如图甲所示电路中，R0为定值电阻，R1为滑动变阻器。图乙是该滑动变阻器消耗的电功率与电流关系的图像。则该滑动变阻器的最大阻值是______Ω，电源电压是______V，变阻器消耗的最大功率是______W。
20．如图所示，为某电饭煲的电路原理图，开关可以同时与a、b相连，或只与c相连（红、绿指示灯不计电阻）。该电饭煲在加热档时总功率为1540W，在保温挡时的总功率为55W。若将开关与a、b相连时电饭煲处于______状态（选填“加热”或“保温”）；若电饭煲处于加热状态时，R的电功率为P1；处于保温状态时，R的电功率为P2，P1：P2=400：1，则电阻R1为______Ω。
21．如图甲所示的电路，电源电压保持不变，滑动变阻器上标有“20Ω 1A”，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。在图乙中绘制出电流表与两电压表示数关系的图像。滑片在最右端时电压表V1的示数为_______V，滑片在a点时，小灯泡消耗的电功率为___________W。
三、计算题
22．如图所示电路，电源电压为3V。灯泡L1和L2分别标有“6V 3W”和“3V 6W”字样，滑动变阻器标有“3A 20”字样，不计温度对灯丝电阻的影响。求：
（1）灯泡L1的电阻；
（2）若闭合所有开关，滑片P移至a端时，电流表的示数；
（3）通过调节开关状态和滑动变阻器的阻值，求该电路消耗功率的最大值与最小值之比为多少。
23．如图所示，电源电压不变，定值电阻R0=30Ω，电流表量程为0~3A，小灯泡L标有“6V 3W”字样（不考虑温度对灯丝电阻的影响）。当开关S闭合，S1、S2断开，滑动变阻器的滑片P从b端滑动到某一位置时，滑动变阻器接入电路中的阻值减小了24Ω，电流表示数变化了0.2A，此时小灯泡恰好正常发光。求：
（1）小灯泡正常工作5min消耗的电能；
（2）电源电压；
（3）当开关S、S1、S2都闭合时，在保证电路安全的前提下，滑动变阻器R的功率变化范围。
24．如图甲所示电路中，R1为滑动变阻器，最大阻值为20Ω，R为定值电阻，乙图为滑动变阻器消耗的电功率随其接入电路中的电阻变化的图像，求：
（1）电源电压U和定值电阻R的大小；
（2）整个电路总电功率变化的范围。
25．如图所示，是某电器设备的一部分电路。已知电源电压和灯泡的阻值均保持不变，定值电阻R0=10Ω，灯泡L上标有“4V 1.6W”的字样。开关S2为单刀双掷开关，电源和电流表的内阻不计，电流表的量程为“0-3A”。
（1）只闭合开关S1时，电流表示数I1=1A，求电源电压；
（2）在不损坏电流表及电源的情况下，闭合开关S1，将开关S2接“a”，移动滑片P置于其中点，此时电流表示数I2=1.5A，求滑动变阻器的最大阻值；
（3）当开关S1断开，开关S2接“b”时，移动滑动变阻器滑片P，使灯泡L正常发光，求滑动变阻器消耗的电功率。
（4）在确保电路安全的情况下，求此电路的最大功率和最小功率。
26．南开中学物理科技小组设计了一个如图甲所示的电子身高测量仪，用粗细均匀的电阻丝代替滑动变阻器，将电压表改装成身高显示仪，电压表示数随身高变化的规律如图乙所示。已知电阻丝R足够长，每1cm的阻值大小为0.1Ω，电压表量程为“0~15V”，电流表量程为“0~3A”，身高为170cm的同学站上去后电压表示数为9V，电流表示数为1A。求：
（1）该测量仪可测量的身高最小值h0；
（2）电源电压U和定值电阻R0的大小；
（3）科技小组成员在调试身高测量仪的过程中发现，被测者身高改变时电流表和电压表的示数均会发生改变，但两电表示数的乘积却可能不变；若身高不同的小南和小开站上该测量仪后，均能使两电表示数乘积为9，求小南和小开的身高差。
27．小玉家有一台具有三档加热功能的储水式电热水器。其铭牌标志上的部分参数如下表所示，内部加热电路的主要结构如图所示（R1>R2）。当水箱内水温达到设定温度时，热水器停止加热；当水箱内水温低于设定温度4℃时，热水器将自动加热至设定温度；如此反复直至手动停止加热。请根据所提供的信息解答下列问题：
额定电压/V 220～ 额定功率 /W 1000/1500/2500
频率/Hz 50 额定压强/MPa 0.8
容积/L 50 净重/kg 19
（1）求每个加热电阻的阻值；
（2）已知电热水器的效率为87.5%，若要让小玉下晚自习21∶30到家立刻就能用上50℃的热水，妈妈至少要提前多少分钟开启电热水器给初温为20℃的水加热？
（3）当地电价为0.6元/度，求以上加热过程消费的电费。为了方便省事，每天二十四小时开启电热水器是否合适？为什么？
28．某品牌电热水器有慢加热、快加热和保温三个工作状态。铭牌上的部分参效如下表所示，其中快加热功率参数模糊不清，它能够把水加热到的最高温度为75℃。简化电路如图所示，R1、R2均为加热电阻（温度对电阻的影响忽略不计）。若电热水器中已装满质量为40kg、温度为25℃的水。请完成下列问题：[已知水的比热容c=4.2×103J/（kg·℃））
额定电压 220V
保温功率 605W
慢加热功率 1210W
快加热功率
（1）用该电热水器把水加热到最高温度，水需要吸收的热量。
（2）开关S1闭合，S2接b，电热水器处于慢加热工作状态，求R1的阻值。
（3）若加热电阻产生的热量有84%被水吸收，用该电热水器把原有的水加热到最高温度，用快加热比用慢加热节约多少秒？（结果保留整数）
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
由图示电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，电流表测电路电流，电压表测灯泡两端电压；
A．当滑片向A端移动时，滑动变阻器接入电路的阻值增大，电路总电阻增大，电源电压不变，由欧姆定律可知，电路电流减小，可以观察到电流表示数减小，故A不符合题意；
B．滑动变阻器接入电路的阻值增大，电路中的电流减小，灯泡两端电压变小，可以观察到电压表示数逐渐减小，故B不符合题意；
C．通过灯泡的电流I与灯泡两端电压U都减小，由P=UI可知，灯泡实际功率变小，因此灯泡越来越暗，故C不符合题意；
D．电源电压不变，电路中电流减小，由P=UI可知，电路消耗的总功率变小，故D符合题意。
故选D。
2．D
A．由
可知，两灯泡的电阻分别为
因串联电路各处电流相等，所以由
P=UI＝I2R
可知，两灯串联在220V的电路中，甲灯泡电阻大于乙灯泡电阻，所以甲灯泡的实际功率大于乙灯泡的实际功率，因此甲灯泡亮，故A错误；
B．将乙灯接入110V电路中，它的实际功率
故B错误；
C．若两灯并联在220V的电路中，两灯均正常发光时，因为P甲D．因灯丝的电阻与材料、长度以及横截面积有关，当材料和长度相同时，电阻的横截面积越小，电阻越大，因为R甲>R乙，因此甲灯丝较细，故D正确。
故选D。
3．D
A．串联电路电流处处相等，两灯泡串联，通过两灯泡的电流相等，故A不符合题意；
BCD．灯泡亮度取决于灯泡的实际功率，实际功率越大，灯泡越亮，甲灯比乙灯亮，则甲的实际功率大于乙的实际功率；根据 知串联电路电流实际功率大的电阻大，即
甲灯和乙灯的额定电压相同，由
知甲灯的额定功率比乙灯小，故BC不符合题意；D符合题意。
故选D。
4．D
由电路图知，定值电阻与滑动变阻器串联在电路中，电流表测电路中的电流，电压表测定值电阻两端的电压。
A．由题意知，定值电阻允许通过的最大电流为0.5A，那么电路中的最大电流为0.5A；当变阻器接入电路的阻值最大时，电路中的总电阻最大，通过电路的电流最小为
所以电流表的示数变化范围是0.18A~0.5A，故A错误；
B．当电路中的电流最大时，变阻器接入电路的阻值最小，此时电路中的总电阻最小为
则变阻器接入电路的最小阻值
R滑min=Rmin-R=9Ω-5Ω=4Ω
故B错误；
C．电路中的电流最大时，电路的功率最大为
P=UImax=4.5V×0.5A=2.25W
故C错误；
D．当变阻器接入电路的阻值最大时，分去的电压最大，则定值电阻两端的电压最小，为
Umin=IminR=0.18A×5Ω=0.9V
故D正确。
故选D。
5．C
由P＝UI知道，灯泡的额定电流为
由知道，灯泡的电阻
因串联电路中各处的电流相等，且电流表的量程为0～0.6A，所以，电路中的最大电路
Imax＝0.5A
电路消耗的最大功率
Pmax＝UImax＝4V×0.5A＝2W
B．灯泡正常发光时，两端的电压为2.5V，功率为1.25W，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，滑动变阻器两端的最小电压
U滑min＝U﹣U额＝4V﹣2.5V＝1.5V
则滑动变阻器接入电路中的最小电阻值
当电压表的示数为3V时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，则电压表的示数范围是1.5V～3V，故B错误；
A．灯泡两端的电压
UL＝U﹣U滑max＝4V﹣3V＝1V
电路中的电流
所以电流表的量程为0.2A～0.5A，故A错误；
D．电路消耗的最小功率
Pmin＝UImin＝4V×0.2A＝0.8W
则电路总功率的变化范围是0.8W～2W，故D错误；
C．滑动变阻器接入电路中的最大阻值
则滑动变阻器允许接入电路的阻值范围是3Ω～15Ω，故C正确。
故选C。
6．C
从图中可以看到，右侧电路图为一个串联电路，滑片向上滑，接入电路的电阻变小，滑片在绝缘层时，电路断开，体重显示表没有示数。
A．体重越大，从图中可以看到，绝缘体是一个杠杆，滑片向上移动越高，滑动变阻器接入电路的电阻小，电路的总电阻越小，电路的电流越大，体重显示表串联在电路中，它是用电流表改装成的，则体重显示表的示数越大，故A错误；
B．从电路图可以看到，体重测试仪电路缺少开关，但是当滑片处于绝缘层时，绝缘层是不导电的，电路没有电流，电路处于断路，所以不是始终处于通路，故B错误；
C．体重测试仪所测体重越大，滑片向上移动越高，滑动变阻器接入电路的电阻越小，电路的总电阻越小，电路的电流越大，根据电功率公式可知，电路总功率越大，故C正确；
D．由A分析可知，体重显示表是用电流表改装成的，不是电压表，故D错误。
故选C。
7．D
A．由题知，两灯泡的额定电压相等，L1的额定功率大于L2的额定功率，根据可知L1的电阻较小，即R1＜R2；因L1、L2两灯泡的电阻不同，若直接把L1、L2两灯泡串连接入电路，由串联分压的规律可知，220V的电源电压不会被L1、L2平分，所以L1、L2两灯泡不会同时正常发光，故A不符合题意；
BD．图中L1、L2两灯泡并联之后与电阻串联，当电阻的阻值与L1、L2两灯泡并联的总电阻相等时，L1、L2两灯泡分得的电压都为110V，此时两灯泡都可以正常发光；根据并联电路的电流特点可知，此时总电流I总′=I1+I2，则电路消耗的总功率P总′=U总(I1+I2)；因R1＜R2，若把灯泡L2与电阻并联，可以使并联部分的电阻减小，则可能使L1灯泡与并联部分的电阻相同，所以L1、L2两灯泡分得的电压可能都为110V（等于额定电压），则两灯泡能同时正常发光；结合图示可知，此时总电流等于L1的额定电流，电路总功率P总=U总I1；由BD的分析可知，正常发光并且消耗总功率最小的为D，故B不符合题意，D符合题意；
C．因R1＜R2，若把灯泡L1与电阻并联，会使并联部分的总电阻更小，所以L1、L2两灯泡分得的电压不相等，则L1、L2两灯泡不会同时正常发光，故C不符合题意。
故选D。
8．C
A．同时闭合S1、S2、S3时，定值电阻R与滑动变阻器并联，电压表测电源两端的电压，电流表测干路中的电流，所以，不会造成电源短路，不会烧坏电流表，故A错误；
B．同时闭合S2、S3时，电路为滑动变阻器的简单电路，电压表测电源两端的电压，电流表测电路中的电流，向右移动滑动变阻器的滑片，变阻器接入电路中的电阻变小，电路中的电流变大，即电流表示数变大，故B错误；
C．只闭合S3时，灯泡L与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流，由电路图可知，电压表的量程为0~15V，电流表的量程为0~0.6A，因串联电路中总电压等于各分电压之和，且灯泡正常发光时的电压为2.5V，所以，此时滑动变阻器两端的电压
U滑=U-UL=6V-2.5V=3.5V＜15V
电压表安全，因串联电路中各处的电流相等，所以，由P=UI可得，电路中的电流
电流表安全，滑动变阻器接入电路中的电阻
所以，移动滑动变阻器的滑片，可使灯泡正常发光，故C正确；
D．只闭合S3时，灯泡L与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流，向右移动滑动变阻器的滑片，变阻器接入电路中的电阻变小，由串联电路的分压特点可知，变阻器两端分得的电压变小，即电压表的示数变小，故D错误。
故选C。
9．D
由可得，小灯泡L1的阻值为
小灯泡L2的阻值为
由可知，小灯泡L1的额定电流为
小灯泡L2的额定电流为
A．因为串联电路中处处电流相等，而两灯泡的额定电流不相同，因此两灯泡不能同时正常发光，故A错误；
B．因为＜，并且串联电路中处处电流相等，由可知，，所以小灯泡L2比小灯泡L1亮，该B错误；
C．因为，所以串联电路中最大电流为0.5A，由可得，最大电源电压为
故C错误；
D．由可知，两灯的实际功率比为
故D正确。
故选D。
10．B
由题意可知，滑动变阻器的滑片从最左端向右滑动的过程中，电压表的示数从5V开始减小，电流表的示数从0.3A开始增大，说明电路的总电阻减小，变阻器接入电路中的电阻减小，则滑片位于最左端时变阻器接入电路中的电阻最大。
由串联电路的分压特点可知，滑片位于最左端时电压表的示数最大，则电压表应并联在滑动变阻器两端，电路图如下图所示
当变阻器接入电路中的电阻最大时其两端的电压U滑＝5V，电路中的电流I＝0.3A，则滑动变阻器的最大阻值
故C错误；
由图象可知，此时灯泡两端的电压UL＝1V，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，电源的电压
U＝U滑+UL＝5V+1V＝6V
故A错误；
整个电路的最小功率
P小＝UI＝6V×0.3A＝1.8W
故D错误；
当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时，灯泡两端的电压和电源的电压相等，由图象可知通过灯泡的电流I′＝0.5A，则小灯泡的最大功率
PL大＝UI′＝6V×0.5A＝3W
故B正确。
故选B。
11．B
C．从“U﹣I”关系图象可以看出，甲为滑动变阻器的关系图象，因为最后电压变为0，此时滑动变阻器的电阻为0，乙为电阻R1的图象，故C错误；
A．当滑动变阻器的阻值最大时，两电阻串联，电路中的电流最小，由图乙可知，此时电路中的电流I＝0.2A，电阻R1的电压U1＝2V，滑动变阻器两端的电压U2＝4V，因为串联电路总电压等于各支路电压之和，所以，电源电压为
U＝U1+U2＝2V+4V＝6V
根据欧姆定律可得，定值电阻R1的阻值
故A错误；
D．滑动变阻器的阻值最大为：
即滑动变阻器R2的阻值变化范围为0～20Ω，故D错误；
B．因为串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以变阻器滑片在中点时，电路中总电阻
电流表示数
此时电路的总功率：P＝UI＝6V×0.3A＝1.8W，故B正确。
故选B。
12． 4.225 10
[1][2]闭合开关，R1、R2串联，电流表测量电路中的电流，电压表测量R2两端的电压。当滑动变阻器的滑片在最右端时，滑动变阻器接入电路的阻值最大，由电阻的串联可知电路的总电阻最大，根据欧姆定律可知此时电路中电流最小，从图乙可知，此时电路中电流为0.1A，滑动变阻器两端得到电压为12V，电源电压
U=U1+U2=IR1+U2=0.1A×R1+12V①
当电路中电流为1A时，滑动变阻器两端的电压为3V，电源电压
U=U1′+U2′=I′R1+U2′=1A×R1+3V②
根据①②可得
U=13V，R1=10Ω
变阻器的功率
当变阻器的阻值
时，变阻器的电功率最大，最大功率
13． 3∶2 37.5
[1]设电源电压为U，灯L1的电阻为R1，灯L2的电阻为R2，由图可知，只闭合开关S时，灯L1和灯L2串联在电路中，此时电路中的电流为
此时灯L1的功率为
断开开关S，闭合S1、S2时，灯L1和灯L2并联在电路中，此时灯L1的功率为
所以
化简得
解得
即L1与L2电阻之比是3∶2。
[2]断开开关S，闭合S1、S2时，灯L1和灯L2并联在电路中，灯L2的功率为
14． 1 右 1∶2
[1]灯L1正常发光，根据公式可得灯L1的电流为
[2][3]只闭合S1、S3，灯L1、L2均正常发光则滑动变阻器两端电压为
滑动变阻器消耗的电功率为
此时滑动变阻器接入电路中的电阻为
灯L1的电阻为
灯L2的电阻为
此时接入电路的总电阻为
只闭合S1，S2，此时灯L1和滑动变阻器串联，且滑动变阻器滑片右边部分接入电路中的电阻为
当灯L1正常发光，则电路中总电阻为
此时滑动变阻器接入电路中的电阻为
则可得滑动变阻器接入电路中与原来相比变小，滑片P的位置与前一次相比较应向右移动；此时滑动变阻器消耗的电功率为
则
15． 18 2400
[1]由题意，白炽灯发光效率15%左右，日光灯发光效率50%左右，因日光灯与学校普通照明灯泡亮度相当，即有用功率相等，所以
P1η1=P2η2
即
60W×15%=P2×50%
解得
P2=18W
[2]由得，该校一年可节约的电能
W= Pt=(60×10-3kW-40×10-3kW)×4h×100×300=2400kW h=2400度
16． 正常 不会
[1]白炽灯L与熔断的熔丝并联后，闭合开关S、S1时，灯L发出暗红色光，说明灯L1所在支路正常，因为此时L与L1串联，所以灯L发光偏暗。若L1支路短路，则L正常发光，若L1所在支路断路，则L不发光。
[2] 所有故障排除后，更换了新的熔丝，当闭合开关S、S2时，220V的电压由灯L2分担，A点与零线之间电压为0，站在地面上的人用手接触电路中的A点，加在人身上的电压为0，不会触电。
17． 45 600
[1]由图甲知，此家庭月初电能表的示数为1627.2kW h。由图乙知，此家庭月末电能表的示数为1717.2kW h。则这个月消耗的电能为
W=W月末-W月初=1717.2kW h-1627.2kW h=90kW h=90度
这个月应缴纳的电费为
90度×0.5元/度=45元
[2]由电能表的参数知，指示灯闪烁3200次用电器消耗1kW h的电能，则电能表指示灯闪烁160次，消耗的电能
则用电器的实际功率
18． 10 7.2
[1]闭合开关S时，此时滑动变阻器处于断路状态，电路为L的简单电路，电流表测量电路电流，由图甲知道，当小灯泡实际功率为5.4W时，此时电源电压U=6V，流过小灯泡的电流大小I1=0.9A；闭合开关S1时，滑动变阻器和灯泡L并联，电流表示数变化0.6A，由并联电路的特点知道，流过滑动变阻器的电流大小I2=0.6A；由欧姆定律知道，此时接入滑动变阻器的阻值为
[2]当滑动变阻器接入阻值最大时，总电阻最大，电源电压不变，由知道，电路的总功率最小，由[1]知道，滑动变阻器的最大值为
R2=2R1=20Ω
小灯泡的功率P1=5.4W，滑动变阻器的功率
电路最小总功率为
P=P1+P2=5.4W+1.8W=7.2W
电路在1秒内消耗的最少电能
W=Pt=7.2W×1s=7.2J
19． 25 6 1.8
[1]由电路图知道，R0与R1串联，电压表测R1两端的电压，电流表测电路中的电流。由图像知道，当电路中的电流I=0.2A时，R1的电功率P1=1W，由P=UI=I2R知道，R1接入电路的电阻为
此时电路中电流最小，滑动变阻器接入电路中的阻值最大，故滑动变阻器的最大阻值是25Ω。
[2]由图像知道，当电路中的电流I′=0.4A时，R1的电功率P1′=1.6W，此时R1接入电路的电阻为
由于串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以电源的电压
U=I′（R0+R1′）=0.4A×（R0+10Ω）-----①
当电路中的电流I=0.2A时，电源的电压
U=I（R0+R1）=0.2A×（R0+25Ω）-----②
①②两式联立，解得R0=5Ω，电源的电压
U=I（R0+R1）=0.2A×（5Ω+25Ω）=6V
[3]电路中的电流
滑动变阻器消耗的电功率
当R1=5Ω时，变阻器消耗的电功率最大，即
20． 加热 110
[1]由可知，电源电压不变时，电路中的总电阻越小，电路的总功率越大，当开关与a、b相连时，此时电阻R与R2并联接入电路，总电阻较小，故此时电饭煲处于加热状态。
[2]由电路图可知，开关与c相连时，电饭煲处于保温状态，由P=UI可得，电路中的电流为
因电饭煲处于加热状态时，R的电功率为P1，处于保温状态时，R的电功率为P2，且
P1:P2=400:1
故由P=I2R可得，两种情况下通过R的电流之比为
解得加热时，通过R的电流为
又因加热时，电路的总电流为
故加热时通过R1的电流为
解得电阻R1的阻值为
21． 6 4.4
由甲图可知，变阻器R与灯泡L串联，电压表V1测R两端的电压，电压表V2测L两端的电压，电流表测电路中的电流。
（1）[1]滑动变阻器上标有“20Ω 1A”字样，表示滑动变阻器的最大电阻为20Ω，当滑片位于最右端时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，此时电路中的电流最小，由图乙可知，电路中的最小电流
I＝0.3A
根据欧姆定律，滑片在最右端时电压表V1的示数为
UR=IR滑大=0.3A×20Ω=6V
[2]根据乙图可知，滑片在最右端时，灯泡和滑动变阻器两端的电压相等，因串联电路的总电压等于各分电压之和，电源的电压
U＝UL+UR＝2UR＝2×6V＝12V
当滑片从最右端向左滑动到a点时，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，电路中的电流变大，由串联电路的分压特点可知，R两端的电压变小，由乙图可知，变阻器的电压为1V，根据串联电路电压的规律，灯泡的电压为
U灯＝U-UR1＝12V-1V=11V
由图乙可知，灯泡正常发光时的电流
I′＝0.4A
滑片在a点时，小灯泡消耗的电功率为
PL＝U灯I′＝11V×0.4A＝4.4W
22．（1）；（2）2.25A；（3）24:1
解：（1）由L1标有“6V 3W”可得其电阻为
（2）若闭合所有开关，滑片P移至a端时为两灯泡的并联电路，由电源电压和L2的参数可知此时灯L2正常发光，其电流为
灯L1的电流为
电流表测干路电流，其示数为
（3）灯泡L2的电阻为
当S、S1闭合，S2断开，滑动变阻器滑片滑到b端时，电路为灯L1和滑动变阻器的串联电路，此时电路总电阻最大，电路的电流最小，电流值为
闭合所有开关，滑片P移至a端时为两灯泡的并联电路，此时电路总电流最大，为I=2.25A。电路消耗的功率最大值与最小值之比为
答：（1）灯泡L1的电阻是；
（2）闭合所有开关，滑片P移至a端时电流表的示数是2.25A；
（3）该电路消耗功率的最大值与最小值之比为24:1。
23．（1）900J；（2）18V；（3）6.75W~43.2W
解：（1）小灯泡L标有“6V 3W”字样，小灯泡正常工作5min消耗的电能
W=Pt=3W×5×60s=900J
（2）当开关S闭合，S1、S2断开，R与L串联，滑动变阻器的滑片P在b端时，滑动变阻器接入电路的阻值最大，此时通过电路的电流最小为I1，滑动变阻器的滑片P从b端滑动到某一位置时，滑动变阻器接入电路中的阻值减小了24Ω，电流表示数变化了0.2A，此时小灯泡恰好正常发光，此时通过电路的电流为I2，则
I1=I2-ΔI=0.5A-0.2A=0.3A
灯泡的电阻
串联电路总电阻等于各分电阻之和，由欧姆定律可得电源电压
U=I1(R+RL)=0.3A×(R+12Ω)------①
U=I2(R-24Ω+RL)=0.5A×(R-24Ω+12Ω）------②
①②两式联立解得
R=48Ω，U=18V
（3）当开关S、S1、S2都闭合时，滑动变阻器R和定值电阻R0并联接入电路，灯泡被短路，并联电路各支路两端电压相等，等于电源电压，通过定值电阻R0的电流
并联电路干路电流等于各支路电流之和，电流表测干路电流，电流表量程为0~3A，当电流表示数达到最大时，通过滑动变阻器的电流最大，则通过滑动变阻器的最大电流
I′=I-I0=3A-0.6A=2.4A
滑动变阻器的最大功率为
P最大=UI′=18V×2.4A=43.2W
当滑动变阻器阻值最大时，通过的电流最小，此时滑动变阻器的电功率最小，则最小功率为
在保证电路安全的前提下，滑动变阻器R的功率变化范围为6.75W~43.2W。
答：（1）小灯泡正常工作一分钟消耗的电能为900J；
（2）电源电压是18V；
（3）在保证电路安全的前提下，滑动变阻器R的功率变化范围为6.75W~43.2W。
24．（1）6V，10Ω；（2）1.2W~3.6W
（1）当R1=10Ω时，P1=0.9W
此时电流
可得
U=0.3A（10Ω+R）①
当R2=20Ω时，P2=0.8W
此时电流
可得：
U=0.2A（20Ω+R）②
①②联立，解得U=6V，R=10Ω。
（2）电源电压不变，滑片滑到最右端时，电流最大，此时电功率最大
滑片滑到最左端时，电阻最大，电流最小，此时电功率最小
所以整个电路总功率变化范围是1.2W～3.6W。
答：（1）电源电压U和定值电阻R的大小分别为6V，10Ω；
（2）整个电路总电功率变化的范围为1.2W~3.6W。
25．（1）10V；（2）；（3）2.4W；（4）30W，2W
解：（1）只闭合开关S1时，只有定值电阻R0=10Ω接入，电流表示数I1=1A，电源电压
（2）闭合开关S1，将开关S2接“a”，滑动变阻器与定值电阻R0并联，则滑动变阻器的电流为
移动滑片P置于其中点，则此时滑动变阻器的阻值为
则滑动变阻器的最大阻值
（3）当开关S1断开，开关S2接“b”时，灯泡与滑动变阻器串联，移动滑动变阻器滑片P，使灯泡L正常发光，则灯泡两端的电压为4V，则滑动变阻器两端的电压为
电路中的电流为
滑动变阻器消耗的电功率
（4）当闭合开关S1，将开关S2接“a”，电阻R0与滑动变阻器并联时，总电阻最小，而此时的电流表在干路上，根据电流表的量程可知，最大的电流为3A，则电路中最大电功率为
当开关S1断开，开关S2接“b”时，灯泡与滑动变阻器串联，当滑片位于阻值最大处，电流最小，灯泡L的阻值为
最小电流为
电路中最小电功率为
答：（1）电源电压为10V；
（2）滑动变阻器的最大阻值；
（3）滑动变阻器消耗的电功率；
（4）此电路的最大功率为30W和最小功率2W。
26．（1）80cm；（2）15V，；（3）50cm
解：（1）由图可知，定值电阻R0与电阻丝R串联，电流表测电路电流，电压表测电阻丝R两端电压。根据题意由欧姆定律可得身高为170cm时R的阻值为
根据题意可知R接入电路的长度为
该测量仪可测量的身高最小值
（2）由乙图可知，当电压为5V时R接入的长度为
R此时的阻值为
此时电路中的电流为
根据串联电路的分压规律有
①
②
联立①②解得
，
（3）小南和小开测量身高时，两电表示数乘积均为9，即R的两次功率值均为9W，由欧姆定律及得
解得
或
故小南和小开的身高差为
答：（1）该测量仪可测量的身高最小值h0为80cm；
（2）电源电压U为15V，定值电阻R0的阻值是；
（3）小南和小开的身高差是50cm。
27．（1）48.4Ω，32.3Ω；（2）48min；（3）1.20元，每天二十四小时开启电热水器不合适。
解：（1）由图知，只闭合S1时，只有R1连入电路中；只闭合S2时，只有R2连入电路中；两开关都闭合时两电阻并联。电源电压一定，由知，两开关都闭合时电路中电阻最小，功率最大为P=2500W；因为
R1＞R2
所以只闭合S1时，电路中电阻最大，由知，功率最小为P1=1000W；只闭合S2时，电路功率为P2=1500W，则R1的阻值
R2的阻值
（2）由表中数据知，当电热水器装满水正常工作时，水的体积
V=50L=50dm3=0.05m3
水的质量
m=ρV=1.0×103kg/m3×0.05m3=50kg
水吸收的热量
Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×50kg×(50℃-20℃)=6.3×106J
热水器的效率为87.5%，电热水器消耗的电能
所以提前加热时间至少为
（3）电热水器消耗的电能
W= 7.2×106J=2kW·h
消费的电费
2kW·h×0.6元/(kW·h)=1.2元
由题知，当水箱中水温低于4℃时，热水器将自动加热至设定温度，如此反复直至手动停止加热。此过程同样消耗的电能，所以全天24小时开启热水器不合适。
答：（1）加热电阻R1的阻值为48.4Ω，R2的阻值为32.3Ω；
（2）妈妈至少要提前48min开启电热水器给水加热；
（3）以上加热过程消费的电费为1.20元，每天二十四小时开启电热水器不合适，因为热水器在温度低于4℃时自动加热到设定温度会消耗电能。
28．（1）；（2）40Ω；（3）4132s
解：（1）用该电热水器把水加热到最高温度，水需要吸收的热量
（2）开关S1闭合，S2接b，电热水器处于慢加热工作状态，R2被短路，只有R1接入，此时电热水器处于慢加热工作状态，功率为1210W，则电阻R1的阻值为
（3）当开关S1断开时，两电阻串联，此时的总电阻最大，根据可知，此时功率最小，为保温档，故此时总电阻为
则电阻R2的阻值为
当开关S1闭合，S2接a时，两电阻并联，此时总电阻最小，电功率最大，最大的电功率为
加热电阻产生的热量有84%被水吸收，则加热电阻产生的热量为
慢加热需要的时间为
快加热需要的时间为
用快加热比用慢加热节约
答：（1）用该电热水器把水加热到最高温度，水需要吸收的热量为；
（2）开关S1闭合，S2接b，电热水器处于慢加热工作状态，R1的阻值为；
（3）若加热电阻产生的热量有84%被水吸收，用该电热水器把原有的水加热到最高温度，用快加热比用慢加热节约。
答案第1页，共2页
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