沪科版九年级物理 第16章 电流做功与电功率 专题训练试题(含解析)

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沪科版九年级物理第十六章电流做功与电功率专题训练
考试时间：90分钟；命题人：物理教研组
考生注意：
1、本卷分第I卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，满分100分，考试时间90分钟
2、答卷前，考生务必用0.5毫米黑色签字笔将自己的姓名、班级填写在试卷规定位置上
3、答案必须写在试卷各个题目指定区域内相应的位置，如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案；不准使用涂改液、胶带纸、修正带，不按以上要求作答的答案无效。
第I卷（选择题 30分）
一、单选题（10小题，每小题3分，共计30分）
1、人们把处于超导状态的导体称为超导体，超导体电阻为零，它适合做（　　）
A．电炉丝 B．电熨斗 C．输电导线 D．变阻器
2、如图甲所示，电源电压恒定，R为定值电阻，滑动变阻器R′标有“20Ω 1A”，电流表量程为0~0.6A，电压表量程为0~15V。只闭合开关S和S1，滑片从最右端滑动到a点时，灯泡L恰好正常发光；只闭合开关S和S2，滑片从a点向某一方向移动，直到电压表示数与灯泡L的额定电压相同，两次调节过程中两电表示数关系如图乙所示，下列说法正确的是（　　）
①电源电压为6V
②灯泡L的额定功率为2.16W
③滑片在a点时，滑动变阻器接入阻值为6Ω
④任意闭合开关和移动滑片，在电路安全的情况下，电路工作时消耗的最小功率为1.44W
⑤任意闭合开关和移动滑片，在电路安全的情况下，电路工作时消耗的最大功率为4.48W
A．①③ B．②③ C．②④⑤ D．②③④
3、下列家用电器中，主要利用电流热效应工作的是（　　）
A．洗衣机 B．电风扇 C．电饭锅 D．电视机
4、下列数据符合实际的是（　　）
A．某家用电饭锅的额定功率为70W
B．家用台灯工作时的电流约为0.15A
C．小明将一只铅笔从地上捡到课桌面上做的功约为1J
D．某新型起重机的机械效率约为98%
5、将一台标有“220V 1000W”的取暖器单独接在家庭电路中，正常工作1小时后，电能表示数如图所示，下列说法中正确的是（ ）
A．电能表主要用来测量用电器的电功率
B．这段时间内电能表转盘转了2500转
C．其他家用电器和取暖器一起正常工作时，电能表转盘转速不变
D．这段时间内取暖器消耗了31.6kw·h的电能
6、根据你对生活中物理量的认识，你认为最接近实际的是（　　）
A．手机电池的电压一般为36V
B．电水壶的功率为50W
C．教室内照明用的日光灯正常工作电流约为1A
D．1度电能使电脑工作约5h
7、某学习小组设计了一种预防校园踩踏事故的压力传感报警装置，当停留在楼梯弯道处的人流对地面的压力达到一定值时，电阻式报警器R0即发出报警信号，（此时电路安全，R0为定值电阻）提醒学生要注意安全，其工作电路如图甲所示。在实验室进行模拟实验获得相关信息，并画出压敏电阻Rx随所受压力F的变化图像如图乙所示，电源电压不变，下列说法正确的是（　　）
A．当踏板压力F变大时，压敏电阻Rx变大
B．当踏板压力F变大时，通过压敏电阻Rx电流变大
C．当踏板压力F变小时，电路总功率变大
D．当踏板压力F变小时，R0两端电压变大
8、如图所示的家用电器中，利用电流热效应工作的是（　　）
A．电风扇 B．电饭锅
C．电冰箱 D．笔记本电脑
9、下列估值符合实际的是（　　）
A．流过空调的电流大约为50mA
B．电视机的功率大约为1000W
C．一个苹果制成的水果电池的电压大约为36V
D．小灯泡的电阻大约为5Ω~8Ω
10、如图所示的电路，闭合开关后，当滑片P向右移动时，下列说法正确的是（　　）
A．灯泡L变暗
B．电压表示数不变
C．电流表A2示数变小
D．电路的总功率变大
第Ⅱ卷（非选择题 70分）
二、填空题（5小题，每小题3分，共计15分）
1、走进温馨的物理考场，请写出你学过的两个电学物理定律的表达式：______和______。
2、如图所示，是晨晨同学探究焦耳定律的部分实验装置。已知R甲=5Ω，R乙=10Ω，在探究电流通过导体产生的热量与电阻大小的关系时，应将两电阻丝___________联在电路。该实验用到的研究方法是___________（写出一种方法即可）。
3、如图所示，电源电压及灯泡电阻保持不变，小灯泡的规格为“6V 3W”，电流表的量程为“0~0.6A”。当开关S1闭合、S2断开， R2滑片移到中点时，电路中电流为I1，灯泡L两端的电压为U1；当开关S1断开、S2闭合，电路中的电流为I2=0.5A，灯泡L1两端的电压为U2；己知U1:U2=2:5，R2max: R1=20:1，则I1=_____A； 当开关S1闭合、S2断开，调节滑动变阻器的滑片，滑动变阻器的最大电功率为_____W。
4、一台电动机正常工作时线圈两端的电压为380V，线圈的电阻为2Ω，线圈中通过的电流为10A。这台电动机工作10s消耗___________J的电能，产生___________J的热量。
5、小强关闭家中其他用电器，只用一个电水壶烧水，使质量为lkg、初温为20℃的水被烧开（1个标准大气压下），用时5min，如图所示的电能表刚好转过300r。则水吸收的热量是______J，电水壶的实际电功率为______W，电水壶的效率是______（保留整数）。[水的比热容为4.2103J/（kg·℃）]
三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）
1、如图所示电路，电源电压恒定不变。灯泡L标有“3V·1.5W”字样（忽略灯丝电阻的变化），滑动变阻器R标有“30Ω 1A”字样。电压表量程为0~3V，电流表量程为0~0.6A。求：
（1）灯泡L正常工作时的电流为多少？
（2）闭合开关S，滑片调节到某一位置时，电压表示数为2.7V，电流表示数为0.3A，此时电路总功率为多少？
（3）闭合开关S，在确保电路安全的情况下，滑动变阻器R的取值范围为多少？
2、小亮家新买了一台美的电饭锅，它有加热和保温两种功能，电饭锅的原理简图如图所示，电饭锅的铭牌内容如下表。求：
（1）电饭锅处于保温状态时，电路中的电流；
（2）电饭锅处于加热状态时，30min消耗的电能为多少kW·h？
（3）R2的阻值。
额定电压 220V
加热功率 1100W
保温功率 44W
最大容积 3L
3、如图电路，电源电压保持不变，灯L标有“6V 3W”字样（灯丝电阻不随温度变化）。当闭合开关S、断开开关S1、S2时，灯L正常工作，电压表的示数为U，电流表的示数为I；当闭合开关S、S1，断开开关S2时，电压表的示数为U’，电流表的示数为I’。已知U∶U’ = 2∶3，I∶I’ = 1∶6，求：
（1）灯L正常工作时的电流；
（2）灯丝电阻；
（3）R1的电阻值；
（4）通过控制开关的通断，R2可达到的最大功率。
4、在如图甲所示的电路中，电源电压U=6V保持不变，小灯泡L标有“6V 0.5A”字样，灯泡的电流与电压的关系如图乙所示。当闭合开关S1、S2，断开S3，将R2的滑片置于距左端处。移动R1的滑片，当R1的滑片在最右端时，电压表V1的示数为2V；当闭合开关S3，断开S1、S2，在电路安全的前提下移动R2的滑片，当R2的滑片在距左端处时，电压表V2的示数为3V。电流表的量程为0~3A，电压表V1的量程为0~15V，电压表V2的量程为0~3V。
（1）求小灯泡正常工作时的电阻；
（2）只闭合S3，为保证安全，求滑动变阻器的取值范围；
（3）所有开关可以任意闭合或断开，在保证电路安全且电路中有电流的情况下，求电路消耗的总功率的最大值和最小值。
5、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。
四、实验探究（3小题，每小题5分，共计15分）
1、如图甲所示为某同学“测量小灯泡在不同电压下的电功率”的实验电路，其中小灯泡的额定电压为2.5V。
（1）实验前将滑动变阻器的滑片P滑到A端，闭合开关后，发现灯泡不亮，无论如何调节滑片P，电流表都没有示数，电压表示数几乎等于电源电压，则电路可能出现的故障为______；
（2）排除故障后继续实验，发现电压表和电流表的示数分别如图乙和丙所示，则此时小灯泡的实际功率为______W；
（3）该同学将测量出的多组电流和电压值绘成如图丁所示的I-U图像，已知小灯泡的电阻随着温度升高而增大，则能正确反映小灯泡的I-U图像的是______（选填①、②或③）。
2、小聪同学在“测量小灯泡电功率”的实验中，已知电源电压为6V，小灯泡的额定电压为3.8V，电阻约为8Ω；
（1）请用笔画线代替导线将实物电路连接完整______（要求：闭合开关前，变阻器滑片放在最左端）；
（2）小聪同学调节滑动变阻器，进行了几次实验，得到部分U和I的数据如下表所示；
实验次数 1 2 3 4 5
U/V 1.0 2.0 3.0 3.8 4.2
I/A 0.20 0.40 0.47 0.50 0.52
亮度 不亮 不亮 很暗 正常 很亮
分析数据可知，该小灯泡的额定功率为______W；
（3）小聪同学继续调节滑动变阻器时，把灯丝烧断了（其他器材均完好），则他会观察到电压表______和电流表的示数情况是______。
3、小亮用图甲所示的电路来测量小灯泡的电功率，已知电源电压6V恒定不变，小灯泡的额定电压是3.8V，电阻约为8Ω。
（1）按图甲连接电路时，应___________开关，并将滑动变阻器的滑片P移到_________（选填“A”或“B”）端；
（2）闭合开关后，调节滑动变阻器滑片P至某一位置时，电流表示数如图乙所示，此时通过小灯泡的电流为___________A。实验中，小亮发现滑动变阻器接入电路部分的电阻丝较热，这是因为电流的___________效应；
（3）小亮同学调节滑动变阻器，进行了几次实验，得到部分U和I的数据如下表所示：
实验次数 1 2 3 4 5
U/V 1.00 2.00 3.00 3.80 4.20
I/A 0.20 0.40 0.47 0.5 0.51
灯泡亮度 不亮 不亮 偏暗 正常 很亮
分析实验数据可知：灯泡正常发光时，灯泡的额定功率为__________W。小亮同学在实验室借了甲：“10Ω 1.5A”、乙：“20Ω 1.2A”和丙：“30Ω 1A”三个滑动变阻器，你认为他完成上表实验所使用的滑动变阻器是__________（选填：“甲”或“乙”、“丙”）；
（4）如果把灯光调暗，使小灯泡两端的电压为3V，小灯泡的实际功率占电路总功率的百分比是________%；
（5）若小灯泡的额定功率P0与某次工作时的实际功率P1满足P0=4P1的关系，则小灯泡的额定电流I0与实际电流I1的大小关系应该是I0___________2I1。（选填“>”“=”或“<”）。
-参考答案-
一、单选题
1、C
【详解】
A．电炉丝是利用电能转化为内能工作的，需要电阻比较大，产生的热量多，故A不符合题意；
B．电熨斗是利用电能转化为内能工作的，需要电阻比较大，产生的热量多，故B不符合题意；
C．输电导线为了减小电能的损耗，电阻越小越好，故超导体适合做导线，故C符合题意；
D．变阻器需要电阻稍微大一定的材料，故D不符合题意。
故选C。
2、B
【详解】
①由图甲可知，只闭合开关S和S1时，小灯泡与滑动变阻器串联，电流表测电路中电流，电压表测小灯泡两端电压，因灯丝的电阻会随温度变化，故此时小灯泡两端的电压与流过小灯泡的电流的关系图像是曲线，只闭合开关S和S2时，定值电阻与滑动变阻器串联，电流表测电路中电流，电压表测定值电阻两端电压，因定值电阻的阻值不变，故可知此时定值电阻两端的电压与流过定值电阻的电流的关系图像是直线。只闭合开关S和S1，滑片从最右端滑动到a点时，由串联电路电阻等比例分压可知，小灯泡两端电压逐渐增大，当滑片在最右端时，此时小灯泡两端电压与流过小灯泡的电流最小，由图乙可知，此时电路中电流为
Imin=0.3A，此时小灯泡两端电压为UL=1.2V，由滑动变阻器的规格及欧姆定律可知，此时滑动变阻器两端的电压为
UR′=Imin×R′=0.3A×20Ω=6V
故由串联电路的电压规律可知，电源电压为
U源=UL+UR′=1.2V+6V=7.2V
故①错误；
②③由题意可知，只闭合开关S和S2，电压表测定值电阻两端电压，滑片从a点向某一方向移动，直到电压表示数与灯泡L的额定电压相同，故由图乙可知，滑片是从a点向右滑动，滑片从a点向右滑的过程中，滑动变阻器接入电路中的阻值逐渐变大，故电压表与电流表的示数逐渐变小，由图乙可知，当电压表示数等于灯泡L的额定电压时，此时电路中的电流为I′=0.36A，且滑片在a点时，电路中的电流为I′′=0.45A，此时定值电阻两端电压为UR=4.5V，由欧姆定律可知，此时滑动变阻器接入阻值为
解得定值电阻的阻值为
由题意可知，当电路中的电流为0.36A时，此时定值电阻两端电压等于小灯泡的额定电压，即
U额=I′R=0.36A×10Ω=3.6V
闭合开关S和S1，断开开关S2，且滑片在a点时，可知灯泡的额定电流为
故灯泡的额定功率为
P额=U额I额=3.6V×0.6A=2.16W
故②③正确；
④由欧姆定律可知，灯泡正常工作时的电阻为
由可知，电路中的电阻最大时，功率最小，故可知当闭合开关S和S2，断开开关S1，且滑动变阻器接入电路中的阻值最大时，电路的总功率最小，为
故④错误；
⑤由P=UI可知，电路中的电流越大，功率越大，因电流表的量程为0~0.6A，可知电路的最大电流为Imax=0.6A，故可知电路的最大功率为
P大=U源Imax=7.2V×0.6A=4.32W
故⑤错误。
由以上分析可知，ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
3、C
【详解】
A．洗衣机工作时将电能主要转化为机械能，没有利用电流的热效应工作，故A不符合题意；
B．电风扇工作时将电能主要转化为机械能，没有利用电流的热效应工作，故B不符合题意；
C．电饭锅主要是利用电流的热效应将饭煮熟的，故C符合题意；
D．电视机工作时，电能主要转化为声能和光能，不是利用电流的热效应工作的，故D不符合题意。
故选C。
4、B
【详解】
A．家用电饭锅的额定功率在700W左右。故A不符合题意；
B．家用台灯正常工作时的电流约为0.15A左右，故B符合题意；
C．课桌的高度在0.8m左右，一支铅笔重约0.1N，将一支铅笔从地上拣到课桌上，做的功约为0.08J，故C不符合题意；
D．起重机虽然能够提起很重的货物，但由于机械结构复杂，其中自身重力、摩擦都很大，所以机械效率不高，达不到98%，故D不符合题意。
故选B。
5、B
【详解】
A．电能表是用来测量用电器消耗的电能的，故A错误；
BD．根据公式可知，标有“220V 1000W”的取暖器单独接在家庭电路中，正常工作1小时消耗的电能
W=Pt=1kW×1h=1kW·h
由电能表盘参数可知，用电器每消耗1kW·h电能，电能表转盘转2500转，这段时间取暖器消耗了1kW·h电能，因此电能表转盘转了2500转，故B正确，D错误；
C．电能表转速越快，表明消耗电能的速度越快，即电功率越大。其他家用电器和取暖器一起正常工作时总功率比较大，因此电能表转盘转速会较快。故C错误。
故选B。
6、D
【详解】
A．手机电池的电压一般为3.7V，故A不符合题意；
B．电水壶为大功率用电器，它的功率为500W以上，故B不符合题意；
C．教室内照明用的日光灯约40W左右，正常工作电流约为0.2A，故C不符合题意；
D．电脑功率大约200W，1度电能使电脑工作时间
故D符合题意。
故选D。
7、B
【详解】
由图甲可知，R0和Rx串联，电流表测电路中的电流。
AB．由图乙可知， Rx的阻值随所受压力F的增大而减小，当压力增大时， Rx的阻值减小， R0不变，电路中的总电阻减小， 电源电压不变，由欧姆定律可知，电路中的电流增大，即通过压敏电阻Rx电流变大，故A错误，B正确；
CD．由图乙可知，当踏板压力F变小时，Rx的阻值增大， R0不变，电路中的总电阻增大， 电源电压不变，由欧姆定律可知，电路中的电流减小，根据U=IR可知，R0两端电压变小，根据P=UI可知，电路总功率变小，故CD错误。
故选B。
8、B
【详解】
A．电风扇工作时主要把电能转化为机械能，故A不符合题意；
B．电饭锅工作时电能全部转化为内能，是利用电流的热效应工作的，故B符合题意；
C．电冰箱工作时，主要将电能转化为机械能，故C不符合题意；
D．笔记本电脑工作时主要将电能转化为声能、光能等，故D不符合题意。
故选B。
9、D
【详解】
A．空调的功率大概是1000W~3000W，额定电压为220V，因此电流约4.5A~14A左右，故A不符合题意；
B．电视机的功率大约为150W左右，故B不符合题意；
C．一个苹果制成的水果电池的电压约为1V，故C不符合题意；
D．小灯泡的额定电压大约为1.5V~4V，额定电流约为0.3A左右，小灯泡的电阻大约为5Ω~8Ω符合实际，故D符合题意。
故选D。
10、B
【详解】
根据图中信息可知，灯泡L和滑动变阻器并联，电流表A1测的是干路电流，电流表A2测的是通过灯泡L的电流，电压表测的是灯泡L两端的电压。
D．当滑片P向右移动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，则电路的总电阻变大，根据欧姆定律可知，电路总电压不变，电阻变大，则干路电流变小，所以根据公式P=UI可知，电路的总功率变小，故D错误；
ABC．由于灯泡L与滑动变阻器并联，灯泡L两端的电压始终等于电源电压（即电压表示数不变），故通过灯泡L的电流不变（即电流表A2示数不变），所以根据公式P=UI可知，灯泡L的功率不变，亮度不变，故AC错误，B正确。
故选B。
二、填空题
1、
【详解】
[1]欧姆定律：通过导体的电流与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比，定律表达式：。
[2]焦耳定律：导体产生的热量与通过导体电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比，定律表达式：。
2、串 控制变量法或转换法
【详解】
[1]已知R甲=5Ω，R乙=10Ω，在探究电流通过导体产生的热量与电阻大小的关系时，应控制电流和通电时间相同，即需要将两个电阻丝串联接入电路即可。
[2]电流产生的热量跟电流大小、电阻大小、通电时间有关，实验中采用的是控制变量法；实验中通过温度计升高的示数的大小判定吸收热量的多少，采用的是转换法。
3、0.2 1.08
【详解】
[1]当S1闭合、S2断开，R1被短路，L与R2串联，此时滑动变阻器接入电路的电阻为，电路中电流为I1，滑动变阻器两端电压为，；
当S1断开、S2闭合时， R2被短路，L与R1串联，此时R1两端电压为，。
因为U1:U2=2:5，所以；R2max: R1=20:1，则R2max = 20R1。
由灯泡参数可得
则
[2]因为电源电压不变，所以
解得
，，
当S1闭合、S2断开，R1被短路，L与R2串联，则电路中的电流
滑动变阻器功率为
所以当R2与R灯相等时，P2最大，即
4、38000 2000
【详解】
[1]电动机工作10s消耗的电能
[2]电动机工作10s产生的热量
5、 1200 93 %
【详解】
[1]水吸收的热量是
[2]用时5min，如图所示的电能表刚好转过300r，消耗的电能为
电水壶的实际电功率为
[3]电水壶的效率是
三、计算题
1、（1）；（2）；（3）
【详解】
解：（1）灯泡L标有“3V·1.5W”字样，所以，，小灯泡正常工作电流
（2）闭合开关S，电压表测滑动变阻器电压，电路中电流，灯泡的电阻为
此时小灯泡两端电压为
电源电压为
此时电路总功率为
（3）闭合开关S，根据欧姆定律可知滑动变阻器阻值越小，电路中断电流越大，最大电流为小灯泡的额定电流，此时电路中的最小总电阻为
滑动变阻器的最小电阻为
滑动变阻器阻值越大，其两端电压越大，不能超过电压表最大量程，这时灯泡两端电压为
电路中电流为
电路中最大电阻为
滑动变阻器最大阻值
答：（1）灯泡L正常工作时的电流为；
（2）此时电路总功率为；
（3）滑动变阻器R的取值范围为。
2、（1）0.2A；（2）0.55kW·h；（3）1056Ω
【详解】
解：（1）当开关S闭合时，电路为R1的简单电路，电路的电阻最小，由可知，电路的总电功率最大，处于加热状态，当开关S断开时，两电阻串联，电路的总电阻最大，由可知，电路的总功率最小，电饭锅处于保温状态，此时电路中的电流为
（2）当电饭锅处于加热状态时，30min消耗的电能为
（3）加热时，电路为R1的简单电路，R1的阻值
保温时，两电阻串联，电路的总电阻
R2的阻值
R2=R总-R1=1100Ω-44Ω=1056Ω
答：（1）电饭锅处于保温状态时，电路中的电流为0.2A；
（2）电饭锅处于加热状态时，30min消耗的电能为0.55kW·h；
（3）R2的阻值为1056Ω。
3、（1）0.5A；（2）12Ω；（3）4Ω；（4）8W
【详解】
解：（1）灯L正常工作时的电流
（2）灯丝电阻
（3）当闭合开关S、断开开关S1、S2时，R1、L、R2串联，灯L正常工作，所以电路中电流
I=I额=0.5A——①
灯泡两端电压
UL=U额=6V——②
电压表测R1和L两端电压，电压表示数
U=IR1+ UL=0.5A×R1+6V——③
当闭合开关S、S1，断开开关S2时，只有R1接入电路中，电流表的示数为I’，电压表测电源电压，电压表示数
U’= I’ R1——④
又因为
U∶U’ = 2∶3——⑤
I∶I’ = 1∶6——⑥
由①②③④⑤⑥解得
I’=3A，R1=4Ω，U=8V，U’=12V
（4）当闭合开关S、断开开关S1、S2时，R1、L、R2串联，则R2的阻值
当S、S2闭合，S1断开时，R1、R2串联，R2可达到最大功率，此时电路中最大电流
R2最大功率
答：（1）灯L正常工作时的电流为0.5A；
（2）灯丝电阻为12Ω；
（3）R1的电阻值为4Ω；
（4）当S、S2闭合，S1断开时，R2可达到的最大功率为8W。
4、（1）12Ω；（2）0~7.5Ω；（3）5.4W，1.2W
【详解】
解：（1）小灯泡正常工作时的电阻
（2）只闭合S3，灯泡和变阻器R2串联，电压表V2测量R2两端的电压，电压表V2的量程为0~3V，当R2的滑片在距左端处时，电压表V2的示数为3V，由串联分压可知，此时R2的阻值较大，由串联电路电压的规律可知灯泡两端的电压
UL=U-U2=6V-3V=3V
由图乙可知，灯泡的电压是3V时，通过它的电流是0.4A，灯泡的电阻
灯泡和R2两端的电压相等，由串联分压可知，灯泡和R2的阻值相等，所以此时R2的接入电路的最大阻值
R2=7.5Ω
电流表的量程为0~3A，R2的滑片移动到最左端，R2连入电路的电阻为零，只有灯泡的简单电路，电源电压是6V，灯泡两端的电压是6V，此时灯泡的电流是0.5A，没有超过量程，所以滑动变阻器的取值范围是0~7.5Ω。
（3）当闭合开关S3，断开S1、S2，当R2的滑片在距左端处时，电压表V2的示数为3V，由（2）可知R2=7.5Ω，则R2的最大阻值
R2最大=4R2=4×7.5Ω=30Ω
当闭合开关S1、S2，断开S3，R1和R2串联，将R2的滑片置于距左端处，移动R1的滑片，当R1的滑片在最右端时，电压表V1测量R2两端的电压，示数为2V，由串联分压得到
R1=15Ω
当开关S2和S3都闭合，R2的滑片在最左端，R1和L并联，由串并联电路电阻的规律可知电路的总电阻最小，由可知，电路的总功率最大，电路消耗的总功率的最大值
由（1）可知小灯泡正常发光时的电阻是12Ω，由图乙可知，RL=12Ω是它的最大阻值，灯泡的电阻小于R1的阻值，所以闭合S2，R1和R2串联，电压表为3V时，R2接入电路的电阻最大，此时电路的总电阻最大，由可知，电路的总功率最小，由串联电路电压的规律和欧姆定律得到通过电路的电流
最小功率
P最小=UI′=6V×0.2A=1.2W
答：（1）小灯泡正常工作时的电阻是12Ω；
（2）只闭合S3，为保证安全，滑动变阻器的取值范围是0~7.5Ω；
（3）所有开关可以任意闭合或断开，在保证电路安全且电路中有电流的情况下，电路消耗的总功率的最大值是5.4W，最小值是1.2W。
5、（1）900J；（2）18V；（3）6.75W~43.2W
【详解】
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。
四、实验探究
1、小灯泡断路 0.45 ③
【详解】
（1）[1]由图甲可知，滑动变阻器与灯泡、电流表串联，电压表与小灯泡并联，滑动变阻器的滑片P滑到A端时，滑动变阻器接入电路阻值最大，闭合开关后，发现小灯泡不亮，无论如何调节滑片P，电流表都没有示数，电压表示数几乎等于电源电压，即电压表串联在电路中，则电路可能出现的故障为小灯泡断路。
（2）[2]电压表示数如图乙所示为1.5V，电流表的示数如图丙所示为0.3A，小灯泡功率为
（3）[3]小灯泡的电阻随着温度升高而增大，其I-U曲线偏向于U轴，故为③。
2、 1.9W 电压表示数接近6V 电流表示数为0
【详解】
（1）[1]为保护电路，闭合开关前要将滑动变阻器调到最大阻值处，若滑片在最左端，则接入右下接线柱，阻值才能最大，如下图所示
（2）[2]由题意可知小灯泡的额定电压为3.8V，由表格中数据可知，小灯泡的电压为3.8V时，电流为0.5A，可得小灯泡的额定功率
P=UI=3.8V×0.5A=1.9W
（3）[3][4]灯丝烧断后，电压表就串联在了电路中，由于电压表的内阻远远大于电路中滑动变阻器的电阻，因此根据串联电路的分压原理，电源电压几乎全部分配到电压表上，故电压表示数接近电源电压，此时由于电路中电阻非常大，故电流极小，使电流表示数为0。
3、断开 B 0.24 热 1.9 丙 50 ＜
【详解】
（1）[1][2]在连接电路时，为了保护电路，开关应处于断开状态，闭合开关前滑动变阻器接入电路的阻值最大，即滑动变阻器的滑片应在B端。
（2）[3]由图乙可知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.24A。
[4]小亮发现滑动变阻器接入电路部分的电阻丝较热，由于电能转化为内能，产生电流的热效应。
（3）[5]由表中数据可知，灯泡的额定电压是3.8V，额定电流是0.5A，灯泡的额定功率为
PL=ULIL=3.8V×0.5A=1.9W
[6]根据第1次实验的数据，由串联电路的规律及欧姆定律，变阻器连入电路的电阻
完成上表实验所使用的滑动变阻器是丙。
（4）[7]如果把灯光调暗，使小灯泡两端的电压为3V，小灯泡的实际功率占电路总功率的百分比
（5）[8]若小灯泡的额定功率P0与某次工作时的实际功率P1满足P0=4P1，若灯的电阻不变，根据P=I2R可得I0=2I1，但因灯的电阻随温度的升高而变大，故灯正常发光时的电阻大于此时灯的实际电阻，即R0＞R1，根据P=I2R可知I0＜2I1。
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