2022-2023学年教科版九年级上册物理期末模拟卷
参考答案与试题解析
一．选择题（共10小题）
1．如图所示电路，电源两端电压U保持不变，闭合开关S。当开关S1闭合时，电路消耗的电功率为P，电压表V1、V2的示数分别为U1和U2；开关S1断开时，电路消耗的电功率为P'，电压表V1、V2的示数分别为U1'和U2'，电阻R3消耗的电功率为6W。已知电阻R1＝2Ω，U1：U1'＝3：2，U2：U2'＝15：16。则下列判断正确的是（ ）
A．R3＝10Ω，R1：R2＝1：5 B．R2＝10Ω，R2：R3＝3：5
C．U＝18V，P'＝18W D．P＝27W，P：P'＝3：1
【考点】电功率的计算；欧姆定律的应用．
【分析】闭合开关S，当开关S1闭合时，R1和R2串联接入电路，电压表V1测电阻R1两端的电压，电压表V2测电阻R2两端的电压，设此时通过电路的电流为I1；
开关S1断开时，三个电阻串联接入电路，电压表V1测电阻R1两端的电压，电压表V2测电阻R2和R3两端的电压，设此时通过电路的电流为I2，
根据前后两次电压表V1的示数之比和欧姆定律求出两电路中电流之比，再根据前后两次电压表V2的示数之比求出电阻R2、R3之间的关系，再根据电源的电压不变和R1的阻值求出其它电阻的阻值，从而可知三电阻之间的关系；再根据欧姆定律结合图2求出电源的电压，图2中电阻R3消耗的电功率为6W，根据P＝I2R求出图2中的电流以及图1中的电流，最后根据P＝UI求出两种情况下电路的总功率和它们的比值。
【解答】解：闭合开关S，当开关S1闭合时，R1和R2串联接入电路，电压表V1测电阻R1两端的电压，电压表V2测电阻R2两端的电压，设此时通过电路的电流为I1；
开关S1断开时，三个电阻串联接入电路，电压表V1测电阻R1两端的电压，电压表V2测电阻R2和R3两端的电压，设此时通过电路的电流为I2，
由欧姆定律可得：＝＝，则＝﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①，
＝＝﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②可得：＝，故B错误；
由上式可得R2＝R3﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
因电源的电压不变，由欧姆定律和串联电路的电阻规律可得：U＝I1（R1+R2）＝I2（R1+R2+R3），
整理可得可得＝＝﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣④，
把R1＝2Ω和③式代入④式可得：＝，
解得：R3＝6Ω，故A错误；
将R3＝6Ω代入③式可得R2＝10Ω，
当S闭合，S1断开时，电阻R3消耗的电功率为6W，即I22R3＝I22×6Ω＝6W，
解得I2＝1A，
将I2＝1A代入①式得I1＝1.5A，
电源的电压：U＝I2（R1+R2+R3）＝1A×（2Ω+10Ω+6Ω）＝18V；
前后两次电路的总功率分别为：
P＝UI1＝18V×1.5A＝27W，P'＝UI2＝18V×1A＝18W，
所以P：P'＝27W：18W＝3：2．故C正确，D错误。
故选：C。
2．如图所示的电路中，电源电压恒定不变，电压表的量程为0～15V，电流表的量程为0～0.6A，灯L上标有“6V 3W”字样（不考虑灯丝电阻随温度的变化），定值电阻R2的阻值为30Ω，当只闭合开关S1、S2，调节滑片P使滑动变阻器连入电路的阻值为其最大电阻的时，灯L正常工作；当只闭合开关S1、S3，调节滑片P至中点处时，电流表示数为0.3A，下列说法中（ ）
①灯泡的电阻是12Ω
②电源电压为18V
③滑动变阻器的最大阻值为30Ω
④只闭合开关S1、S3时，定值电阻R2的最小功率为1.2W
A．只有①②正确 B．只有①③正确
C．只有②③正确 D．只有①②④正确
【考点】电功率的计算；欧姆定律的应用．
【分析】（1）知道灯泡的额定电压和额定功率，根据P＝UI＝求出灯泡的电阻；
（2）当只闭合开关S1、S2，调节滑片P至距B端一处 时，R1与L串联，根据串联电路的电流特点和P＝UI求出电路中的电流，根据电阻的串联和欧姆定律表示出电源的电压；当只闭合开关S1、S3，调节滑片P至中点处时，R2与 R1串联，电流表测电路中的电流，根据电阻的串联和欧姆定律表示出电源的电压，然后联立等式即可求出电源电压；
（3）同时闭合开关S1，S3，R2与 R1串联，当滑动变阻器的电阻最大时，电流最小，定值电阻R2的最小功率，根据欧姆定律算出此时的电流，根据P2＝I″2R2算出定值电阻R2的最小功率。
【解答】解：（1）由P＝UI＝可得，灯泡的电阻：RL＝＝＝12Ω，故①正确；
（2）当只闭合开关S1、S2，调节滑片P至距B端一处时，R1与L串联，
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：I1＝IL＝＝＝0.5A，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，由I＝可得，电源的电压：U＝I1（RL+R1）＝0.5A×（12Ω+R1）﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
当只闭合开关S1、S3，调节滑片P至中点处时，R2与 R1串联，电流表测电路中的电流，则电源的电压：U＝I2×（R2+R1）＝0.3A×（30Ω+
1
2
R1）﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②可得：U＝18V，R1＝60Ω，故②正确，③错误；
（3）同时闭合开关S1，S3，R2与 R1串联，当滑动变阻器的电阻最大时，电流最小，定值电阻R2的最小功率，
此时的电流为：I″＝＝＝0.2A，
定值电阻R2的最小功率：P2＝I″2R2＝（0.2A）2×30Ω＝1.2W，故④正确。
故选：D。
3．如图所示的电路中，定值电阻R0和电源电压保持不变，滑片P位于滑动变阻器的中点时，定值电阻的电功率为16W，当滑片从中点向b端移动距离s后，定值电阻的电功率为9W；滑片从中点向a端移动距离s，定值电阻的电功率为（ ）
A．36W B．25W C．23W D．18W
【考点】电功率的计算．
【分析】如图所示的电路中，定值电阻R0和滑动变阻器R串联，电流表测串联电路电流且电源电压保持不变；
第1次操作：根据题意，由P＝得出定值电阻的电压；同理，在第2次操作得出定值电阻的电压，由欧姆定律求出第1次电路的电流；
由I＝可知，在R不变时，电流与电压成正比，对定值电阻来说得出第1、2次电流之比；由电阻的串联规律，从而得出得出第1、2次操作中的滑动变阻器连入电路的电阻之比；
第3次操作：
根据串联电阻的规律，得出电路的总电阻，同理得出第2次操作中变阻器的总电阻，从而得出第2、3次实验电路的总电阻之比；
由欧姆定律可知，电压不变时，电流与电阻成反比，从而得出第2次实验与第3次实验电路的电流关系；
根据P＝I2R可知，在电阻不变时，电功率与电流的平方成正比，进而得出滑片从中点向a端移动距离L后，R0的电功率大小。
【解答】解：第1次操作：
定值电阻与变阻器串联，定值电阻R0，滑片P位于滑动变阻器的中点时，R0的电功率为16W，
根据P＝可得，定值电阻的电压为：
U1＝＝＝4；
第2次操作：
当滑片从中点向b端移动距离s后，R0的电功率为9W，同理，定值电阻的电压为：
U2＝＝＝3；
由I＝，在R不变时，电流与电压成正比，两种情况下，对定值电阻来说，电流之比：
＝＝＝；
设变阻器的最大电阻为R，滑片从中点向b端移动距离s后增大电阻为R′，由电阻的串联规律可知，两种情况下的滑动变阻器连入电路的电阻之比为：
，
由欧姆定律可知，电压不变时，电流与电阻成反比，第1、2次操作中，对应的电流之比：
＝，
故R′＝，
第3次操作：
根据串联电阻的规律，滑片从中点向a端移动距离s后，此时电路的总电阻：
R总3＝R0+0.5R﹣＝﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②，
第2次操作中，滑片从中点向b端移动距离s后变阻器的电阻为：
R滑2＝0.5R+R′＝0.5R+，
根据串联电阻的规律可得，此时电路的总电阻：
R总2＝R滑2+R0＝0.5R++R0＝﹣﹣﹣﹣﹣①；
①÷②得：＝，
由欧姆定律可知，电压不变时，电流与电阻成反比，
故根据串联电阻的规律可得，滑片从中点向b端移动距离s后的电流与滑片从中点向a端移动距离s后的电流之比为：＝＝，
根据P＝I2R可知，在电阻不变时，电功率与电流的平方成正比，
故在第2、3次操作中，＝（）2＝，
滑片从中点向a端移动距离s后，R0的电功率为：
P3＝4P2＝4×9W＝36W，只有A正确。
故选：A。
4．如图所示的电路，电源电压不变，R1为热敏电阻，其阻值随温度的升高而增大。闭合开关S，当监控区的温度升高时，电压表示数与热敏电阻R1的关系图象可能是（ ）
A． B．
C． D．
【考点】欧姆定律的应用．
【分析】由电路图可知，R1与R2串联，电压表测R1两端的电压，电流表测电路中的电流。由题意可知温度升高时热敏电阻阻值的变化，根据欧姆定律可知电路中的电流和R2两端的电压变化，根据串联电路的电压特点可知电压表示数的变化，进而分析可得图象。
【解答】解：由电路图可知，R1与R2串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流。
因热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，所以，当温度升高时，热敏电阻R1的阻值变大，电路中的总电阻变大，根据串联电路的电压特点和I＝可知，R2两端的电压，即为电压表的示数：U2＝IR2＝×R2＝×R2＝，
电源电压U、R2是定值，则由上式可知电压表示数U2与R2不是正比例函数或一次函数，故AC图象错误；
由上式结合数学知识可知，R1的阻值增大时，电压表的示数减小，且变化是先快后慢（接近反比例函数图象），故B图象正确，D图象错误。
故选：B。
5．在如图所示的电路中，电源电压恒定不变，R0为定值电阻。闭合开关S，调节滑动变阻器R的阻值到r或4r时，变阻器的电功率均等于P。当电路的总功率为P时，必须调节滑动变阻器R的阻值到（ ）
A．3r B．5r C．7r D．9r
【考点】电功率的计算；欧姆定律的应用．
【分析】由图知，R0与R串联，根据P＝I2R分别表示出调节滑动变阻器到r或4r时变阻器的电功率，从而得到R0与r的电阻关系；
由P＝表示电路的总功率，从而计算滑动变阻器R连入电路的阻值。
【解答】解：由电路图可知，R0与R串联，
由P＝I2R可知，当滑动变阻器连入电阻的阻值为r时，变阻器的功率：P＝I2R＝×r，
同理，当滑动变阻器连入阻值为4r时，变阻器功率：P＝×4r，
由题可得：×r＝×4r
解得：R0＝2r，
根据串联电路的分压原理，当滑动变阻器连入阻值为r时，＝＝，
串联电路中，电源电压等于各部分电路两端电压之和，所以Ur＝U，
则有：P＝＝×，
由P＝可得电路的总功率：P＝，
所以：×＝，
解得：R滑＝7r。
故选：C。
6．如图甲所示，电源电压不变，闭合开关S，当变阻器R2的滑片P从b端滑到a端的过程中，电流表示数I与电压表示数U的关系如图乙所示。则下列选项正确的是（ ）
①R1的阻值为10Ω
②变阻器R2的最大阻值为25Ω
③电源电压为3V
④电压表示数为2V时，R2的阻值为5Ω
A．只有①②③正确 B．只有①②④正确
C．只有①③④正确 D．只有②③④正确
【考点】欧姆定律的应用．
【分析】由甲电路图可知，R1与R2串联，电压表测R1两端的电压，电流表测电路中的电流。
（1）当滑片位于a端时，接入电路中的电阻为零，电路为R1的简单电路，电压表测电源两端的电压，其示数最大，根据图乙读出电源的电压和电路中的电流，根据欧姆定律求出R1的阻值；
（2）当滑片位于b端时，接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，电压表的示数最小，根据图乙读出示数，根据串联电路的电压特点求出R2两端的电压，利用欧姆定律求出变阻器R2的最大阻值；
（3）电压表示数为2V时，根据图象读出电路中的电流，根据欧姆定律求出电路中的总电阻，利用电阻的串联求出R2的阻值。
【解答】解：由甲电路图可知，R1与R2串联，电压表测R1两端的电压，电流表测电路中的电流。
（1）当滑片位于a端时，接入电路中的电阻为零，电路为R1的简单电路，电压表测电源两端的电压，其示数最大，
由图乙可知，电压表的最大示数为3V，则电源的电压U＝3V，故③正确；
此时电路中的电流I最大＝0.3A，
由I＝可得，R1的阻值：R1＝＝＝10Ω，故①正确；
（2）当滑片位于b端时，接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，电压表的示数最小，
由图乙可知，电压表的示数U1＝1V，电路中的电流I最小＝0.1A，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，R2两端的电压：U2＝U﹣U1＝3V﹣1V＝2V，
则变阻器R2的最大阻值：R2＝＝＝20Ω，故②错误；
（3）电压表示数为2V时，根据图象可知此时电路中的电流为0.2A，
由I＝可得，电路中的总电阻：R＝＝＝15Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，R2的连入电路的阻值为：R2′＝R﹣R1＝15Ω﹣10Ω＝5Ω，故④正确，
综上可知，①③④均正确。
故选：C。
7．小林同学利用如图所示的电路先进行“测量定值电阻阻值”的实验，再利用这个实验电路做了“探究电流与电压的关系”的实验。测出通过定值电阻R1的不同电流和对应的电压值如表所示。实验时，准备了以下器材：两节新干电池、电流表（0～0.6安）、电压表（0～3伏）、滑动变阻器（20欧）。下列有关叙述正确的是（ ）
实验次数 1 2 3 4 5 6
电压U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
电流I/A 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
A．第1、6次实验数据是错误的
B．可以将定值电阻换成小灯泡
C．两个实验通过滑动变阻器调节进行多次测量的目的是相同的
D．由表可知，通过定值电阻R1的电流与其两端电压成正比
【考点】欧姆定律的应用．
【分析】（1）由电路图可知，定值电阻与滑动变阻器串联，电压表测定值电阻两端的电压，根据串联电路的电压规律和欧姆定律计算出第1次实验时滑动变阻器接入电路的阻值，与它的最大值相比，从而判断数据的对错；
（2）探究一个量与几个因素的关系，要用控制变量法；
（3）测量型实验和探究型实验中多次实验的目的不同；
（4）根据实验数据进行分析得出结论。
【解答】解：A、由电路图可知，定值电阻与滑动变阻器串联，电压表测定值电阻两端的电压，
在第1次实验中，因为电源由两节新干电池组成，即电源电压为3V，
当电压表示数为0.5V时，电路中电流为0.1A，
根据串联电路的电压规律可知，滑动变阻器两端电压为：U′＝U﹣UR＝3V﹣0.5V＝2.5V，
由欧姆定律可得：R＝＝＝25Ω，而滑动变阻器最大阻值才20欧，所以第1次实验数据是错误的；
当滑动变阻器滑片移到a端时，滑动变阻器接入电路的电阻为0，且电源电压为3V，故可以得到第6次实验数据，故A错误。
B、本实验是做“探究电流与电压的关系”，需要控制导体的电阻不变，而小灯泡的电阻受温度影响较大，不符合实验要求，故B错误。
C、“测量定值电阻阻值”的实验中多次测量的目的是取平均值，减小误差；
“探究电流与电压的关系”的实验多次测量的目的是寻找普遍规律，两个实验中多次测量的目的是不同的，故C错误。
D、由表中数据可知，电压与电流的比值不变，即通过定值电阻R1的电流与其两端电压成正比，故D正确。
故选：D。
8．某电热水器的工作原理如图甲所示，用电磁继电器控制加热和保温状态的转换。R1、R2为电热丝，且R2＝3R1，R3为滑动变阻器，R0为热敏电阻（置于电热水器内），R0阻值随温度的变化规律如图乙所示。电源E的电压为6V，当R0中的电流I＞15mA时，衔铁被吸下，电磁继电器线圈电阻不计，下列说法正确的是（ ）
A．热水器的加热功率是保温功率的3倍
B．S1闭合，当衔铁吸下后，热水器处于加热状态
C．当热水温度设置为55℃时，R3连入电路的阻值为250Ω
D．若提高热水设置温度，应向左移动R3滑片
【考点】欧姆定律的应用；电功率的计算．
【分析】（1）衔铁与上触点接触时工作电路为R1的简单电路，衔铁与下触点接触时工作电路为R1、R2串联，根据电阻的串联比较两种情况下电路的总电阻关系，电源的电压一定时，根据P＝可知，工作电路的电阻小，处于加热状态，反之处于保温状态；根据电阻的串联和P＝求出热水器的加热功率和保温功率的比值即可得出两者的功率关系；
（2）当热水温度设置为55℃时，电路中的电流为15mA，此时衔铁被吸下，工作电路处于保温状态，根据欧姆定律求出电路的总电阻，根据图乙读出此时热敏电阻的阻值，电磁继电器线圈电阻不计，利用电阻的串联求出R3连入电路的阻值；
（3）电磁铁被吸下时控制电路的电流为15mA不变，此时控制电路的总电阻不变，根据图乙可知温度越高时热敏电阻的阻值越小，利用电阻的串联可知提高热水设置温度时R3的阻值变化，从而得出滑片移动的方向。
【解答】解：AB.衔铁与上触点接触时工作电路为R1的简单电路，衔铁与下触点接触时工作电路为R1、R2串联，
因串联电路中总电阻大于任何一个分电阻，
所以，衔铁与上触点接触时电路的总电阻小，由P＝可知，工作电路的总功率大，处于加热状态，
同理可知，衔铁与下触点接触时，处于保温状态，故B错误；
热水器的加热功率和保温功率的比值：
＝＝＝＝＝，即热水器的加热功率是保温功率的4倍，故A错误；
C.当热水温度设置为55℃时，电路中的电流I＝15mA＝0.015A，此时衔铁被吸下，工作电路处于保温状态，
由欧姆定律可得，电路的总电阻：R总′＝＝＝400Ω，
由图乙可知，此时热敏电阻的阻值R0＝150Ω，
因继电器线圈电阻不计，
所以，R3＝R总′﹣R0＝400Ω﹣150Ω＝250Ω，故C正确；
D.因电磁铁被吸下时控制电路的电流为15mA不变，即此时控制电路的总电阻不变，
所以，若提高热水设置温度（即R0的阻值更小），应增大R3的阻值，则滑片应向右移动，故D错误。
故选：C。
9．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
【考点】电功率的计算；欧姆定律的应用．
【分析】（1）闭合开关S和S1，断开开关S2，灯泡和变阻器串联，电流表测量电路电流，电压表测量灯泡两端的电压，在保障电路元件安全的情况下，将滑动变阻器的滑片从最右端滑动到a点，由于灯泡电阻随温度变化，故可知此过程中电流表与电压表示数变化关系图乙中的曲线，则另一次调节过程中电流表与电压表示数变化关系图像为图乙中的直线，滑动变阻器的滑片在最右端时，电路中总电阻最大，根据欧姆定律可知，电路中电流最小，从图中可知通过电路的最小电流和此时灯泡两端电压，根据欧姆定律求出滑动变阻器两端的电压，根据串联电路的电压特点求出电源电压；
（2）再断开开关S1闭合开关S2，电阻R和变阻器串联，电流表测量电路电流，电压表测量R两端的电压，由图乙可知，两条图像中电压相等时（等于灯泡额定电压）电路中的电流，和变阻器滑片在a点时电路中的电流，以及此时电阻R两端的电压，根据串联电路电压规律和欧姆定律计算变阻器的滑片在a点时接入电路的电阻和R的电阻；当电路中的电流为0.36A时，R两端的电压等于灯泡的额定电压，据此结合欧姆定律得出灯的额定电压，在闭合开关S和S1，断开开关S2，且滑片在a点时，根据欧姆定律得出通过变阻器的电流，即为灯泡的额定电流，根据P＝UI得出灯泡的额定功率；
（3）先根据欧姆定律得出灯泡正常发光时的电阻，并分析此电阻和R的大小关系。
根据P＝UI＝可知，电路中电阻最大时，功率最小，故可知当闭合开关S和S2，断开开关S1，且变阻器接入电路中阻值最大时，电路的总功率最小，最后根据P＝UI＝求出电路的最小功率；
（4）闭合开关S和S1，L和R′串联，电路中允许通过的最大电流等于灯泡的额定电流，为0.6A，根据P＝UI计算电路允许的最大功率。
【解答】解：（1）闭合开关S和S1，断开开关S2，灯泡和变阻器串联，电流表测量电路电流，电压表测量灯泡两端的电压，在保障电路元件安全的情况下，将滑动变阻器的滑片从最右端滑动到a点，由于灯泡电阻随温度变化，故可知此过程中电流表与电压表示数变化关系图乙中的曲线，则另一次调节过程中电流表与电压表示数变化关系图像为图乙中的直线，滑动变阻器的滑片在最右端时，电路中总电阻最大，根据欧姆定律可知，电路中电流最小，从图乙中可知最小电流是0.3A，灯泡两端电压为1.2V，变阻器两端电压为UP＝IR′＝0.3A×20Ω＝6V，
根据串联电路的电压特点可知电源电压U＝UL′+UP＝1.2V+6V＝7.2V，故①错误；
（2）再断开开关S1闭合开关S2，电阻R和变阻器串联，电流表测量电路电流，电压表测量R两端的电压，由图乙可知，两条图像中电压相等时（等于灯泡额定电压）电路中的电流为I′＝0.36A，且变阻器滑片在a点时，电路中的电流为0.45A，电阻R两端的电压为4.5V，
此时变阻器接入电路中的电阻Ra＝＝＝＝6Ω，故③正确；
R的阻值R＝＝＝10Ω，
当电路中的电流为0.36A时，R两端的电压等于灯泡的额定电压，即UL＝I′R＝0.36A×10Ω＝3.6V，
在闭合开关S和S1，断开开关S2，且滑片在a点时，灯泡的额定电流IL＝Ia＝＝＝＝0.6A，
灯泡的额定功率PL＝ULIL＝3.6V×0.6A＝2.16W，故②正确；
（3）灯泡正常工作时的电阻RL＝＝＝6Ω＜R，根据P＝UI＝可知，电路中电阻最大时，功率最小，
故可知当闭合开关S和S2，断开开关S1，且变阻器接入电路中阻值最大时，
电路的总功率最小，为P小＝＝＝1.728W，故④错误；
（4）闭合开关S和S1，L和R′串联，电路中允许通过的最大电流等于灯泡的额定电流，为0.6A，电路允许的最大功率P大＝UI大＝7.2V×0.6A＝4.32W，故⑤错误。
故选：B。
10．如图所示电路中，电源电压保持不变，将滑动变阻器滑片P从某处移到另一处，电压表示数由7V变为4V，电流表示数相应由0.2A变为0.5A，则定值电阻R0消耗的电功率改变了（ ）
A．2.8W B．2.1W C．1.2W D．0.9W
【考点】电功率的计算．
【分析】由电路图可知，定值电阻R0与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测得串联电路的电流。
设电源电压为U，根据串联电路电压规律和欧姆定律列关于电压U的方程，计算得电源电压U；继而由欧姆定律计算得定值电阻R0的阻值，然后由公式P＝I2R得前后两次定值电阻R0消耗的电功率，从而求得定值电阻R0消耗的电功率改变了多少。
【解答】解：由电路图可知，定值电阻R0与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测得串联电路的电流。
设电源电压为U，串联电路总电压等于各部分电压之和，
因定值电阻R0的阻值不变，根据串联电路电压规律和欧姆定律可得：＝，
解得：U＝9V；
由欧姆定律得定值电阻R0的阻值为：R0＝＝＝10Ω；
由公式P＝I2R得定值电阻R0两次消耗的电功率：
P1＝I12R0＝（0.2A）2×10Ω＝0.4W；
P2＝I22R0＝（0.5A）2×10Ω＝2.5W；
所以定值电阻R0消耗的电功率改变了ΔP＝P2﹣P1＝2.5W﹣0.4W＝2.1W；
故选：B。
二．作图题（共2小题）
11．如图甲所示电路，闭合开关后将滑动变阻器的滑片从a端移动到b端的过程中，电压表示数U随滑动变阻器阻值R变化关系的图象如图乙所示，请你在答题卡的坐标系中画出滑片移动过程中滑动变阻器消耗的功率P随其阻值R变化关系的图象。（提示：当R1＝R2时，滑动变阻器的功率最大）
【考点】电功率的计算．
【分析】用图乙中的信息计算出电源电压和R1的阻值，得出滑动变阻器消耗的功率P随其阻值R变化的关系式。
【解答】解：从图中看出，当U1＝2V时，R2＝5Ω，此时电流I1＝＝＝0.4A；
当U2＝4V时，R2′＝20Ω，此时电流I2＝＝＝0.2A。
设电源电压为U，则
U＝U1+I1×R1＝2V+0.4A×R1； ①
U＝U2+I2×R1＝4V×0.2A×R1； ②
由①②得：U＝6V.R1＝10Ω.
滑动变阻器消耗的功率P＝I2R2＝R2＝
根据得出的表达式，计算出电阻R2从0至20Ω的变化过程中，对应的电功率P的不同数值，在坐标图上描点连线，画出滑片移动过程中滑动变阻器消耗的功率P随其阻值R变化关系的图象，如下图。
12．如图是用滑动变阻器改变电流大小的电路图及有关元件示意图，用笔画线代替导线，按电路图连接对应的实物图。
【考点】实物的电路连接．
【分析】分析电路的连接，根据电路图连接实物图，注意各元件顺序与电路图一一对应。
【解答】解：由电路图可知，灯与滑动变阻器串联，滑动变阻器按“一上一下”原则接入电路中，电流表可选用小量程串联在电路中测通过灯的电流，根据电路图连接实物图，如下所示：
三．实验探究题（共2小题）
13．小林在“测定小灯泡电阻”的实验中，所用小灯泡正常发光时的电压为2.5V，电阻约为10Ω，小林的实验过程如下：
（1）如图甲所示是小林连接的实验电路，其中有一根导线连接错误，请你在错误的导线上画“×”，并用笔画线代替导线，将图甲的实验电路连接完整；
（2）连接电路时，应注意闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到最 右 （选填“左”或“右”）端；闭合开关，发现小灯泡不亮，电压表的示数为0，电流表有示数，产生这种现象的原因是 小灯泡短路 。
（3）以上故障排除后，再闭合开关，发现小灯泡仍不亮，但电流表和电压表均有示数，接下来他应进行的操作是 向左移动变阻器的滑片，观察灯的发光情况 。
（4）实验中当滑动变阻器的滑片移到某一位置时，电流表指针如图乙所示，为了测量小灯泡正常发光时的电阻，应将图甲中滑动变阻器的滑片向 右 （选填“左”或“右”）端移动。
（5）小林根据实验数据绘制成的I﹣U图像如图丙，根据图像提供的信息，可计算出小灯泡1.2V时的电阻是 3 Ω。
【考点】实验 伏安法测电阻．
【分析】（1）原电路中，灯与变阻器并联，电压表串联在电路中是错误的，灯应与变阻器串联，电压表与灯并联；
（2）电路连接正确后，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处；
闭合开关，电流表有示数，则电路为通路，根据小灯泡不亮，电压表的示数为0，分析产生这种现象的原因；
（3）以上故障排除后，再闭合开关，电流表和电压表均有示数，则电路为通路，电流较小，据此分析；
（4）根据电流表选用小量程确定分度值，然后读出示数；
根据欧姆定律求出灯泡正常发光时的电流，与此时电路中电流比较，然后根据电流的大小变化判断出变阻器连入电路中的电阻大小变化，据此可知滑片的移动方向；
（5）根据图像找到对应数据，由欧姆定律求出灯泡1.2V时的电阻。
【解答】解：（1）原电路中，灯与变阻器并联，电压表串联在电路中是错误的，灯应与变阻器串联，电压表与灯并联，如下图所示：
（2）电路连接正确后，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处，即最右端；
闭合开关，电流表有示数，则电路为通路，发现小灯泡不亮，电压表的示数为0，产生这种现象的原因是小灯泡短路；
（3）以上故障排除后，再闭合开关，发现小灯泡仍不亮，但电流表和电压表均有示数，则电路为通路，电流较小，电路的电阻较大，故接下来他应进行的操作是向左移动变阻器的滑片，观察灯的发光情况；
（4）由图乙可知，电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.3A，即通过小灯泡的电流是0.3A；
灯泡正常发光时的电流约为：，由于此时电路中电流大于灯泡正常发光时的电流，则若要测量小灯泡正常发光时的电阻，应减小电流，所以应增大变阻器连入电路中的电阻大小，故滑片向右移动；
（5）由U﹣I图象可知，小灯泡在1.2V电压下的电流为0.4A，由欧姆定律得，小灯泡1.2V时的电阻：。
故答案为：（1）见解答；（2）右；小灯泡短路；（3）向左移动变阻器的滑片，观察灯的发光情况；（4）右；（5）3。
14．在探究并联电路电流规律的实验中，如图1所示是实验的电路图。
（1）若要测量通过灯泡L1的电流，请将图2实物图用线正确连接。
（2）小明同学在测量A处的电流时，连接好电路，闭合开关，发现电流表的指针偏转如图3所示，原因是 电流表正、负接线柱接反了 ；在排除故障后，电流表的示数如图4所示，则电流表的示数为 0.24 A。
（3）同学们在解决了以上问题后，将电流表分别接入A、B、C三处，闭合开关，测出了电流并记录在如表格中，并立即得出了并联电路的电流规律。他们在实验中的不足之处是 只测一组实验数据就得出结论，具有偶然性 ，改进方法是 换用不同规格的灯泡再进行多次实验 。
A点电流IA/A 0.16
B点电流IB/A 0.24
C点电流IC/A 0.40
（4）小海利用原有的实验器材，添加一个开关，又设计了一个电路。利用这个电路，不用更换电流表的位置，就可以直接测出A、B、C三处的电流，同样可以得出三处电流的关系。请在图5虚线框内画出电路图。
（5）实验结束后，小明又利用已知阻值的电阻R0和电流表，设计了如图6所示的电路来测量小灯泡L发光时的阻值。请你把下列实验步骤补充完整：
A.当开关S断开S1闭合时，读出电流表A的示数为I1；
B. 当开关S1断开S闭合时 ，读出电流表A的示数为I2；
C.请你用已知电阻R0和测得的数值I1、I2，把灯泡的阻值表示出来：RL＝ 。
【考点】探究并联电路中干路电流与各支路电流的关系．
【分析】（1）根据题意判断两灯泡并联，电流表与灯泡L1串联后与灯泡L2并联，开关在干路上，据此连接电路；
（2）电流表正负接线柱接反了，指针会反向偏转；电流表连的正接线柱是0.6A，电流表读下边的数值，分度值是0.02A；
（3）换用不同规格的小灯泡，进行多次实验，才能得到普遍规律；一次测量数据，得到的结论具有偶然性；
（4）在不更换电流表位置的情况下，在支路上各接一个开关即可完成实验要求；
（5）开关S断开S1闭合时，电流表测量R0的电流，根据欧姆定律计算两端的电压，开关S1闭合S断开，电流表测量灯泡的电流，根据并联电路电压的特点结合欧姆定律，计算灯泡的电阻。
【解答】解：（1）由题意可知两灯泡并联，电流表测干路电流，开关S控制干路，从电源正极出发，先把开关S、灯L1和电流表串联起来，回到电源负极，然后把灯L2并联在灯L1和电流表两端，如下图所示：
；
（2）闭合开关．由图3可知，电流表指针反向偏转，这是由于电流表正负接线柱接反造成的；如图4可知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.24A；
（3）为得出普遍结论，应换用不同规格的器材进行多次实验，仅根据一次测量就得出实验结论，实验结论不具有普遍性，结论不可靠；改进方法是：换用不同规格的小灯泡，进行多次实验；
（4）在不更换电流表位置的情况下，在支路上各接一个开关即可完成实验要求，电路如下图所示：
；
（5）开关S断开S1闭合时，电流表测量R0的电流，则R0两端的电压为U0＝I1R0，
根据并联电路的特点，灯泡两端的电压等于R0两端的电压为UL＝U0＝I1R0，
开关S1闭合S断开，电流表测量灯泡的电流，则灯泡的电阻为RL＝＝。
故答案为：（1）实物图见解析；
（2）电流表正、负接线柱接反了；0.24；
（3）只测一组实验数据就得出结论，具有偶然性；换用不同规格的灯泡再进行多次实验；
（4）电路图见解析；
（5）当开关S1断开S闭合时；。
四．计算题（共2小题）
15．新冠疫情期间，电子体温计是方便快捷的测温仪器，小华与小明从网上查阅说明书得知，电子体温计的探测是热敏电阻，他们买来两个相同的热敏电阻Rx，放入各自准备的恒温箱内（虚线所示），通过调节恒温箱内的温度，测量热敏电阻在不同温度时的阻值，小华使用R1＝100Ω设计了甲所示电路，并将实验数据记录于表一中，小华对表一中的数据深感疑惑，老师告诉他，小华使用的是恒流电源（提供恒定电流的电源），小明则利用恒压电源（提供恒定电压的电源）和定值电阻R2设计了如图乙所示的电路，并将实验数据记录于表二中，回到教室，才发现没有记录电源的电压和R2的阻值。
表一：
t/℃ 32 42
U1/V 2 2
U/V 14 10
表二：
t/℃ 32 42
Ux/V 9 8
（1）热敏电阻在32℃时电阻为 600 Ω，42℃时阻值为 400 Ω；
（2）在表格中记录的温度围内，小华设计的电路消耗电功率的最大值为 0.28 W；
（3）小明设计的电路中恒压电源的电压为 12 V，定值电阻R2的阻值为 200 Ω。
【考点】电功率的计算；欧姆定律的应用．
【分析】（1）图甲中，电阻R1和Rx串联，根据串联电路分压规律，结合表一的数据，可分别计算出热敏电阻在32℃和42℃时的阻值；
（2）由题知，小华使用的是恒流电源，根据P＝UI可知，当电流I一定时，电压U越大，电路的总功率越大，结合表一的数据可计算出小华设计的电路消耗电功率的最大值；
（3）图乙中，当温度为32℃时，根据I＝，结合表二中的数据，可计算出电路中的电流，根据I＝变形公式计算出电阻R2对应的电压，根据串联电路电压规律，可列出电路中的电压关系式，同理，当温度为42℃时，可列出电路中的电压关系式，联立两个电压关系式，可计算出电源的电压和R2的阻值。
【解答】解：（1）图甲中，电阻R1和Rx串联，电压表V1测量的是R1的电压，电压表V测量的是电源电压，
由表一知，当温度为32℃时，电阻R1两端的电压为2V，电源电压为14V，根据串联电路分压规律得，
＝，整理得，Rx＝R1＝×100Ω＝600Ω，
当温度为42℃时，电阻R1两端的电压为2V，电源电压为10V，根据串联电路分压规律得，
＝，整理得，Rx′＝R1＝×100Ω＝400Ω；
（2）由题知，小华使用的是恒流电源，根据P＝UI可知，当电流I一定时，电压U越大，电路的总功率越大，
由表一的数据知，当温度为32℃时，电源电压最大值为14V，根据串联电路电阻规律知，此时电路中的总电阻为：
R总＝R1+Rx＝100Ω+600Ω＝700Ω，
则小华设计的电路消耗电功率的最大值为：
P＝＝＝0.28W；
（3）由第1问知，当温度为32℃时，电阻Rx＝600Ω，根据表二知，此时电阻Rx两端的电压为9V，则电路中的电流为：
I＝＝＝0.015A，
根据I＝得，电阻R2两端的电压为：
U2＝IR2＝（0.015A）R2，
根据串联电路电压规律得，U乙＝U2+UX＝（0.015A）R2+9V，①
当温度为42℃时，电阻Rx＝400Ω，根据表二知，此时电阻Rx两端的电压为8V，则电路中的电流为：
I′＝＝＝0.02A，
根据I＝得，电阻R2两端的电压为：
U2′＝I′R2＝（0.012A）R2，
根据串联电路电压规律得，U乙＝U2′+UX′＝（0.012A）R2+8V，②
联合①②式，解得，
U乙＝12V，R2＝200Ω。
故答案为：（1）600；400；（2）0.28；（3）12；200。
16．如图所示的电路中，电源电压保持不变，R0、R1均为定值电阻，R2为滑动变阻器（a、b是R2的两个端点）。当闭合S1和S2时，移动滑动变阻器滑片在某一位置，电压表V1示数为12V，电流表示数为0.25A，当只闭合S1时，使滑动变阻器滑片在某两点（不是端点）移动过程中，电压表V1和电压表V2示数变化量之比为4：1，当只闭合S1，滑动变阻器滑片在a端时，电压表V1示数为U1，当移动滑动变阻器滑片至b端时，电压表V2的示数为U2，U1：U2＝8：9，且移动过程中，电路总功率变化了2.7W。求：
（1）定值电阻R1的阻值；
（2）定值电阻R0的阻值；
（3）若电压表V1和V2均有量程为0～15V，求当闭合S1时，移动滑动变阻器，保证电路安全时，电路中的最小功率。
【考点】电功率的计算；欧姆定律的应用．
【分析】（1）当闭合S1和S2时，电阻R1、R2串联，电压表V1测R1两端的电压，电流表测电路中的电流，根据欧姆定律求出R1的阻值；
（2）当只闭合S1时，R0、R1、R2串联，电压表V1测R1两端的电压，电压表V2测R1、R2两端的总电压，电流表测电路中的电流；根据欧姆定律和串联电路的电压特点表示出电压表V1和电压表V2示数变化量，进而求出R0与R1的关系，并解出R0的阻值；
（3）当只闭合S1，滑动变阻器滑片在a端时，滑动变阻器接入电路的电阻为零，电阻R0、R1串联，电压表V1、V2都测电阻R1两端电压，电流表测电路中的电流；根据欧姆定律和串联电路的电压特点表示出此时电源电压，结合U1：U2＝8：9求出电压表V2的示数U2与电源电压U之间的关系；
当只闭合S1，滑动变阻器滑片在b端时，滑动变阻器接入电路的电阻达最大，电阻R0、R1、R2串联，电压表V1测电阻R1两端电压，电压表V2测R1、R2两端的总电压，电流表测电路中的电流；根据欧姆定律和串联电路的电压特点表示出此时电源电压，解方程求出滑动变阻器的最大阻值R2；
根据串联电路的电阻特点和P＝UI＝结合滑动变阻器滑片由a端移动到b端的过程中，电路总功率变化量列方程求解电源电压；
由P＝UI可知，在电源电压一定时，电路中的电流最小时，电路的电功率最小，此时滑动变阻器接入电路的电阻最大，根据串联电路的分压原理可知，当此时V2的示数达最大值，根据电压表的量程确定V2示数的最大值，根据串联电路的电压特点和欧姆定律求出电路中的最小，并根据串联的电阻特点和欧姆定律验证电路中的电流能否达到该最小值，最后根据P＝UI求出电路中的最小功率。
【解答】解：（1）当闭合S1和S2时，电阻R1、R2串联，电压表V1电阻R1两端的电压，电流表测量串联电路中电流：
根据欧姆定律可知，定值电阻R1的阻值：R1＝＝＝48Ω；
（2）当只闭合S1时，R0、R1、R2串联，电压表V1测R1两端的电压，电压表V2测R1、R2两端的总电压，电流表测电路中的电流；
由欧姆定律可知，R1两端的电压：U1''＝IR1，
R0两端的电压：U0''＝IR0，
由串联电路的电压特点可知，R1、R2两端的电压：U2''＝U﹣IR0，
则电压表V1示数变化量：|ΔU1|＝|IR1﹣I'R1|＝|（I﹣I'）R1|，
电压表V2示数变化量：|ΔU2|＝|U﹣IR0﹣（U﹣I'R0）|＝|（I﹣I'）R0|，
由题意可知，电压表V1和电压表V2示数变化量之比：＝＝＝，
则R0＝R1＝×48Ω＝12Ω；
（3）当只闭合S1，滑动变阻器滑片在a端时，滑动变阻器接入电路的电阻为零，电阻R0、R1串联，电压表V1、V2都测电阻R1两端电压，电流表测电路中的电流；
此时电路中的电流Ia＝，
则电源电压：U＝U1+U0＝U1+ R0＝U1+×R1＝U1，即U＝U1，
因为U1：U2＝8：9，所以U＝U1＝×U2＝U2……①
当只闭合S1，滑动变阻器滑片在b端时，滑动变阻器接入电路的电阻达最大，电阻R0、R1、R2串联，电压表V1测电阻R1两端电压，电压表V2测R1、R2两端的总电压，电流表测电路中的电流；
由串联电路的电阻特点和欧姆定律可知，此时电路中的电流Ib＝，
则电源电压：U＝U2+U0'＝U2+ R0……②
由①②解得：R2＝9R0﹣R1＝9×12Ω﹣48Ω＝60Ω；
由串联电路的电阻特点和P＝UI＝可知，滑动变阻器滑片由a端移动到b端的过程中，电路总功率变化量：ΔP＝Pa﹣Pb＝﹣＝﹣＝＝2.7W，
解得：U＝18V，
由P＝UI可知，在电源电压一定时，电路中的电流最小时，电路的电功率最小，此时滑动变阻器接入电路的电阻最大，根据串联电路的分压原理可知，当此时V2的示数达最大值，
因为电压表V1和V2的量程均为0～15V，所以保证电路安全时，V2的示数为15V，
此时R0两端的电压：U0小＝U﹣U2大＝18V﹣15V＝3V，
则电路中的电流：I小＝＝＝0.25A，
由欧姆定律可知，此时电路中的总电阻：R总＝＝＝72Ω，
滑动变阻器接入电路的电阻：R2大＝R总﹣R0﹣R1＝72Ω﹣12Ω﹣48Ω＝12Ω＜60Ω，
因此电路中的最小电流能达到0.25A，
因此电路中的最小功率：P小＝UI小＝18V×0.25A＝4.5W。
答：（1）定值电阻R1的阻值为48Ω；
（2）定值电阻R0的阻值为12Ω；
（3）电路中的最小功率为4.5W。
五．综合能力题（共3小题）
17．小明在乘飞机时了解到商务舱乘客的免费托运行李最多重300N，而经济舱的乘客最多允许携带免费托运行李要轻一些。如图所示是小明设计的模拟飞机行李超重的报警装置，杠杆OP始终处于水平位置，电源电压U恒为15V，R1是电阻箱，R2是力敏电阻，它的阻值随压力F变化的关系如表。当电压表的示数大于或等于3V时，电路外的检测装置会自动报警。
压力F/N 50 100 150 200 250 300
阻值R2/Ω 50 30 24 20 17 16
（1）当电阻箱R1的电阻调为6Ω，电压表的示数为2.4V时，通过R1的电流多大？
（2）当电阻箱R1的电阻调为20Ω，R2受到的压力为100N时，R1消耗的电功率多大？
（3）如图所示的杠杆上有两个行李托盘，O为支点，A、B是杠杆上的两个承重点，已知OA和OB的长度分别为0.9m和0.6m。小明闭合开关，把电阻箱R1的电阻调为6Ω，将300N重的模拟行李放在某一个托盘上时，检测装置恰好报警；当他将模拟经济舱乘客的行李放在另一个托盘上时，检测装置也恰好报警，则模拟经济舱乘客的行李重多少牛顿（杠杆、支架及托盘的重力均忽略不计）？
（4）第（3）问中，若R2受更小的压力，电路外的检测装置就自动报警，则电阻箱R1的阻值应 调大 （选填“调大”或“调小”）。
【考点】电功率的计算；杠杆的平衡条件；欧姆定律的应用．
【分析】（1）已知的R1阻值和两端的电压，根据欧姆定律可求出通过R1的电流；
（2）利用欧姆定律求出电路中的总电流，在根据P＝I2R求出R1消耗的电功率；
（3）利用欧姆定律和串联电路的电压特点，求出报警时力敏电阻R2的阻值，根据表中数据可知P点支持力，再根据杠杆的平衡条件求解；
（4）若R2受更小的压力，R2的阻值更大，利用串联电路的特点和欧姆定律分析R1接入电路的阻值变化。
【解答】解：（1）由图可知，电阻箱R1和力敏电阻R2串联，电压表测量R1两端的电压。由欧姆定律可知，当电阻箱R1的电阻调为6Ω，电压表的示数为2.4V时，通过R1的电流：
，
（2）由表中数据可知，R2受到的压力为100N时，R2的电阻值为30Ω，此时电路电流：
由P＝I2R可知，R1消耗的电功率：
（3）恰好报警时通过R1和R2的电流：
，
力敏电阻R2两端的电压
U2″＝U﹣U1″＝15V﹣3V＝12V
所以此时力敏电阻R2的阻值：
，
由杠杆平衡条件可知，FPLP＝G行L行，在FP和LP一定时，G行越大，L行就越小。
由示意图可知，A托盘离支点远，应为经济舱乘客的行李托盘，B托盘离支点近，为商务舱乘客的行李托盘。
由表中数据可知，报警时P点杠杆对R2的压力为150N，由力的相互作用可知，P点受到的支持力FP为150N，当两次杠杆水平平衡时，FPLP＝GALA＝GBLB，代入数据得
150N×（0.9m+LAB）＝GA×0.9m……①
150N×（0.9m+LAB）＝300N×0.6m……②
由①②可知，模拟经济舱乘客的行李重力：GA＝200N，
（4）第（3）问中，若R2受更小的压力，R2的阻值更大，电路外的检测装置就自动报警，根据分析可知，此时可减小电路电流，而R1的电压不变，则要调大R1接入电路的阻值。
答：（1）当电阻箱R1的电阻调为6Ω，电压表的示数为2.4V时，通过R1的电流0.4A；
（2）当电阻箱R1的电阻调为20Ω，R2受到的压力为100N时，R1消耗的电功率为1.8W；
（3）模拟经济舱乘客的行李重300N；
（4）调大。
18．某兴趣小组在利用伏安法测电阻Rx的阻值时设计了如图甲所示三种电路连接方案，电源电压恒定，滑动变阻器最大阻值为20Ω，电压表量程0﹣3V，电流表量程0﹣0.6A。
（1）该小组同学选用其中一种方案连接电路，闭合开关S后，将滑片P从靠近a端某位置向右移动过程中，电流表示数变小，电压表示数变大，由此判断他们选择的是 b 图来连接电路的。
（2）该小组同学移动滑片P记录下多组电流和电压值，并作出U﹣I图像如图乙，根据图乙可以求得待测电阻Rx的阻值为 5 Ω。
（3）为保证移动滑片P的过程中电路的安全，滑动变阻器连入电路的阻值范围应该为 1.7～15Ω 。
（4）在移动滑片过程中，待测电阻Rx消耗的最大功率为 1.8 W。
【考点】实验 伏安法测电阻；电功率的计算．
【分析】（1）闭合开关S后，滑动变阻器和待测电阻串联接入电路，将滑片P从靠近a端某位置向右移动过程中，滑动变阻器接入电路的电阻变大，根据串联分压原理可知滑动变阻器两端的电压变大，据此分析；
（2）由图乙可知通过电路的电流为0.2A时，滑动变阻器两端的电压为3V，通过电路的电流为0.5A时，滑动变阻器两端的电压为1.5V，
根据串联电路电流特点、电压规律结合欧姆定律可表示电源电压，列出方程可解得Rx的值；
（3）根据电源电压关系式计算电源电压，根据电流表的量程确定通过电路的最大电流，由欧姆定律和串联电路电阻规律可知此时滑动变阻器接入电路的电阻最小，进一步计算滑动变阻器接入电路的最小阻值，由串联分压原理可知滑动变阻器两端的电压最大时，滑动变阻器接入电路的电阻最大，电压表测滑动变阻器两端的电压，所以当电压表示数最大时，滑动变阻器接入电路的电阻最大，根据图乙读取对应的电压和电流值，根据欧姆定律计算滑动变阻器接入电路的最大电阻，最后确定滑动变阻器接入电路的电阻范围；
（4）由P＝I2R可知当通过电路的电流最大时，待测电阻的电功率最大，通过电路的最大电流为0.6A，进一步计算待测电阻的最大功率。
【解答】解：（1）闭合开关S后，滑动变阻器和待测电阻串联接入电路，将滑片P从靠近a端某位置向右移动过程中，滑动变阻器接入电路的电阻变大，根据串联分压原理可知滑动变阻器两端的电压变大，电流表示数变小，电压表示数变大，所以电压表测滑动变阻器两端的电压，则电压表与滑动变阻器并联接入电路，所以他们选择的是b图；
（2）由图乙可知通过电路的电流为0.2A时，滑动变阻器两端的电压为3V，通过电路的电流为0.5A时，滑动变阻器两端的电压为1.5V，
串联电路各处电流相等，串联电路总电压等于各部分电压之和，根据欧姆定律可得电源电压：U＝IRx+UH，
代入数据可得：0.2A×Rx+3V＝0.5A×Rx+1.5V，解得：Rx＝5Ω；
（3）电源电压：U＝IRx+UH＝0.2A×5Ω+3V＝4V，电压表量程0﹣3V，电流表量程0﹣0.6A，
当通过电路的电流最大为0.6A时，滑动变阻器接入电路的阻值最小，
由欧姆定律可得此时电路的总电阻：R＝＝≈6.7Ω，
串联电路总电阻等于各部分电阻之和，此时滑动变阻器接入电路的电阻：R小R﹣Rx＝6.7Ω﹣5Ω＝1.7Ω，
由串联分压原理可知当电压表示数最大时，滑动变阻器接入电路的电阻最大，电压表示数最大为3V，
此时滑动变阻器接入电路的阻值：R大＝＝＝15Ω，所以滑动变阻器接入电路的电阻范围为1.7～15Ω；
（4）由P＝I2R可知当通过电路的电流最大时，待测电阻的电功率最大，通过电路的最大电流为0.6A，
则待测电阻的最大功率为：Px＝Rx＝（0.6A）2×5Ω＝1.8W。
故答案为：（1）b；（2）5；（3）1.7～15Ω；（4）1.8。
19．现要测量阻值约为500Ω的电阻Rx的具体阻值，提供的器材如下：待测电阻，两节旧干电池（不计电池内阻），两个开关S1、S2，导线若干。另外，还有可供选择的以下器材：
A.电流表A（量程：0～0.6A）
B.电压表V（量程：0～3V）
C.定值电阻R1（阻值：50Ω）
D.定值电阻R2（阻值：300Ω）
E.定值电阻R3（阻值：5Ω）
为进行较准确的测量，请你从A、B、C、D、E五个实验器材中再选择两个器材，并根据要求解答下列问题：
（1）请将实验电路图画在虚线框中，并标明所选用定值电阻的符号；
（2）写出主要的实验步骤和需要测量的物理量；
（3）写出待测电阻Rx的数学表达式（用已知量和测量量表示）。
【考点】实验 伏安法测电阻．
【分析】（1）待选器材中选用电压表和已知电阻起到电流表的测量作用，将待测电阻和已知电阻串联，画出电路图；
（2）先测量出电源电压，再测量出两电阻串联时定值电阻的电压；
（3）根据串联电路的规律和欧姆定律得出待测电阻Rx的字母表达式。
【解答】解：2节旧干电池，电源电压小于3V，故选用电压表V1（0～3V），测量时要求电表示数必须超过量程的一半，因待测电阻约为500Ω，根据串联电路的分压原理，故选用电压表V1（0～3V）与较小的电阻R2并联；为测量出电源电压，将开关S1与待测电阻并联，故选用的器材是B、D；
（1）待测电阻与R2串联，开关S1与待测电阻并联，开关S2控制整个电路，电压表与待测电阻并联，如下图所示：
；
（2）①闭合S1、S2，记下电压表示数U；②再断开S1，记下电压表示数U2；
（3）闭合S1、S2，待测电阻短路，故电源电压为U；再断开S1，两电阻串联，根据欧姆定律可得电路中的电流为：I＝，
根据串联电路的规律和欧姆定律可得待测电阻为：Rx＝＝＝×300Ω；
故答案为：（1）如上图所示；（2）①闭合S1、S2，记下电压表示数U；②再断开S1，记下电压表示数U2；（3）Rx＝×300Ω。2022-2023学年教科版九年级上册物理期末模拟卷
一．选择题（共10小题）
1．如图所示电路，电源两端电压U保持不变，闭合开关S。当开关S1闭合时，电路消耗的电功率为P，电压表V1、V2的示数分别为U1和U2；开关S1断开时，电路消耗的电功率为P'，电压表V1、V2的示数分别为U1'和U2'，电阻R3消耗的电功率为6W。已知电阻R1＝2Ω，U1：U1'＝3：2，U2：U2'＝15：16。则下列判断正确的是（ ）
A．R3＝10Ω，R1：R2＝1：5 B．R2＝10Ω，R2：R3＝3：5
C．U＝18V，P'＝18W D．P＝27W，P：P'＝3：1
2．如图所示的电路中，电源电压恒定不变，电压表的量程为0～15V，电流表的量程为0～0.6A，灯L上标有“6V 3W”字样（不考虑灯丝电阻随温度的变化），定值电阻R2的阻值为30Ω，当只闭合开关S1、S2，调节滑片P使滑动变阻器连入电路的阻值为其最大电阻的时，灯L正常工作；当只闭合开关S1、S3，调节滑片P至中点处时，电流表示数为0.3A，下列说法中（ ）
①灯泡的电阻是12Ω
②电源电压为18V
③滑动变阻器的最大阻值为30Ω
④只闭合开关S1、S3时，定值电阻R2的最小功率为1.2W
A．只有①②正确 B．只有①③正确
C．只有②③正确 D．只有①②④正确
3．如图所示的电路中，定值电阻R0和电源电压保持不变，滑片P位于滑动变阻器的中点时，定值电阻的电功率为16W，当滑片从中点向b端移动距离s后，定值电阻的电功率为9W；滑片从中点向a端移动距离s，定值电阻的电功率为（ ）
A．36W B．25W C．23W D．18W
4．如图所示的电路，电源电压不变，R1为热敏电阻，其阻值随温度的升高而增大。闭合开关S，当监控区的温度升高时，电压表示数与热敏电阻R1的关系图象可能是（ ）
A． B．
C． D．
5．在如图所示的电路中，电源电压恒定不变，R0为定值电阻。闭合开关S，调节滑动变阻器R的阻值到r或4r时，变阻器的电功率均等于P。当电路的总功率为P时，必须调节滑动变阻器R的阻值到（ ）
A．3r B．5r C．7r D．9r
6．如图甲所示，电源电压不变，闭合开关S，当变阻器R2的滑片P从b端滑到a端的过程中，电流表示数I与电压表示数U的关系如图乙所示。则下列选项正确的是（ ）
①R1的阻值为10Ω
②变阻器R2的最大阻值为25Ω
③电源电压为3V
④电压表示数为2V时，R2的阻值为5Ω
A．只有①②③正确 B．只有①②④正确
C．只有①③④正确 D．只有②③④正确
7．小林同学利用如图所示的电路先进行“测量定值电阻阻值”的实验，再利用这个实验电路做了“探究电流与电压的关系”的实验。测出通过定值电阻R1的不同电流和对应的电压值如表所示。实验时，准备了以下器材：两节新干电池、电流表（0～0.6安）、电压表（0～3伏）、滑动变阻器（20欧）。下列有关叙述正确的是（ ）
实验次数 1 2 3 4 5 6
电压U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
电流I/A 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
A．第1、6次实验数据是错误的
B．可以将定值电阻换成小灯泡
C．两个实验通过滑动变阻器调节进行多次测量的目的是相同的
D．由表可知，通过定值电阻R1的电流与其两端电压成正比
8．某电热水器的工作原理如图甲所示，用电磁继电器控制加热和保温状态的转换。R1、R2为电热丝，且R2＝3R1，R3为滑动变阻器，R0为热敏电阻（置于电热水器内），R0阻值随温度的变化规律如图乙所示。电源E的电压为6V，当R0中的电流I＞15mA时，衔铁被吸下，电磁继电器线圈电阻不计，下列说法正确的是（ ）
A．热水器的加热功率是保温功率的3倍
B．S1闭合，当衔铁吸下后，热水器处于加热状态
C．当热水温度设置为55℃时，R3连入电路的阻值为250Ω
D．若提高热水设置温度，应向左移动R3滑片
9．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
10．如图所示电路中，电源电压保持不变，将滑动变阻器滑片P从某处移到另一处，电压表示数由7V变为4V，电流表示数相应由0.2A变为0.5A，则定值电阻R0消耗的电功率改变了（ ）
A．2.8W B．2.1W C．1.2W D．0.9W
二．作图题（共2小题）
11．如图甲所示电路，闭合开关后将滑动变阻器的滑片从a端移动到b端的过程中，电压表示数U随滑动变阻器阻值R变化关系的图象如图乙所示，请你在答题卡的坐标系中画出滑片移动过程中滑动变阻器消耗的功率P随其阻值R变化关系的图象。（提示：当R1＝R2时，滑动变阻器的功率最大）
12．如图是用滑动变阻器改变电流大小的电路图及有关元件示意图，用笔画线代替导线，按电路图连接对应的实物图。
三．实验探究题（共2小题）
13．小林在“测定小灯泡电阻”的实验中，所用小灯泡正常发光时的电压为2.5V，电阻约为10Ω，小林的实验过程如下：
（1）如图甲所示是小林连接的实验电路，其中有一根导线连接错误，请你在错误的导线上画“×”，并用笔画线代替导线，将图甲的实验电路连接完整；
（2）连接电路时，应注意闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到最 （选填“左”或“右”）端；闭合开关，发现小灯泡不亮，电压表的示数为0，电流表有示数，产生这种现象的原因是 。
（3）以上故障排除后，再闭合开关，发现小灯泡仍不亮，但电流表和电压表均有示数，接下来他应进行的操作是 。
（4）实验中当滑动变阻器的滑片移到某一位置时，电流表指针如图乙所示，为了测量小灯泡正常发光时的电阻，应将图甲中滑动变阻器的滑片向 （选填“左”或“右”）端移动。
（5）小林根据实验数据绘制成的I﹣U图像如图丙，根据图像提供的信息，可计算出小灯泡1.2V时的电阻是 Ω。
14．在探究并联电路电流规律的实验中，如图1所示是实验的电路图。
（1）若要测量通过灯泡L1的电流，请将图2实物图用线正确连接。
（2）小明同学在测量A处的电流时，连接好电路，闭合开关，发现电流表的指针偏转如图3所示，原因是 ；在排除故障后，电流表的示数如图4所示，则电流表的示数为 A。
（3）同学们在解决了以上问题后，将电流表分别接入A、B、C三处，闭合开关，测出了电流并记录在如表格中，并立即得出了并联电路的电流规律。他们在实验中的不足之处是 ，改进方法是 。
A点电流IA/A 0.16
B点电流IB/A 0.24
C点电流IC/A 0.40
（4）小海利用原有的实验器材，添加一个开关，又设计了一个电路。利用这个电路，不用更换电流表的位置，就可以直接测出A、B、C三处的电流，同样可以得出三处电流的关系。请在图5虚线框内画出电路图。
（5）实验结束后，小明又利用已知阻值的电阻R0和电流表，设计了如图6所示的电路来测量小灯泡L发光时的阻值。请你把下列实验步骤补充完整：
A.当开关S断开S1闭合时，读出电流表A的示数为I1；
B. ，读出电流表A的示数为I2；
C.请你用已知电阻R0和测得的数值I1、I2，把灯泡的阻值表示出来：RL＝ 。
四．计算题（共2小题）
15．新冠疫情期间，电子体温计是方便快捷的测温仪器，小华与小明从网上查阅说明书得知，电子体温计的探测是热敏电阻，他们买来两个相同的热敏电阻Rx，放入各自准备的恒温箱内（虚线所示），通过调节恒温箱内的温度，测量热敏电阻在不同温度时的阻值，小华使用R1＝100Ω设计了甲所示电路，并将实验数据记录于表一中，小华对表一中的数据深感疑惑，老师告诉他，小华使用的是恒流电源（提供恒定电流的电源），小明则利用恒压电源（提供恒定电压的电源）和定值电阻R2设计了如图乙所示的电路，并将实验数据记录于表二中，回到教室，才发现没有记录电源的电压和R2的阻值。
表一：
t/℃ 32 42
U1/V 2 2
U/V 14 10
表二：
t/℃ 32 42
Ux/V 9 8
（1）热敏电阻在32℃时电阻为 Ω，42℃时阻值为 Ω；
（2）在表格中记录的温度围内，小华设计的电路消耗电功率的最大值为 W；
（3）小明设计的电路中恒压电源的电压为 V，定值电阻R2的阻值为 Ω。
16．如图所示的电路中，电源电压保持不变，R0、R1均为定值电阻，R2为滑动变阻器（a、b是R2的两个端点）。当闭合S1和S2时，移动滑动变阻器滑片在某一位置，电压表V1示数为12V，电流表示数为0.25A，当只闭合S1时，使滑动变阻器滑片在某两点（不是端点）移动过程中，电压表V1和电压表V2示数变化量之比为4：1，当只闭合S1，滑动变阻器滑片在a端时，电压表V1示数为U1，当移动滑动变阻器滑片至b端时，电压表V2的示数为U2，U1：U2＝8：9，且移动过程中，电路总功率变化了2.7W。求：
（1）定值电阻R1的阻值；
（2）定值电阻R0的阻值；
（3）若电压表V1和V2均有量程为0～15V，求当闭合S1时，移动滑动变阻器，保证电路安全时，电路中的最小功率。
五．综合能力题（共3小题）
17．小明在乘飞机时了解到商务舱乘客的免费托运行李最多重300N，而经济舱的乘客最多允许携带免费托运行李要轻一些。如图所示是小明设计的模拟飞机行李超重的报警装置，杠杆OP始终处于水平位置，电源电压U恒为15V，R1是电阻箱，R2是力敏电阻，它的阻值随压力F变化的关系如表。当电压表的示数大于或等于3V时，电路外的检测装置会自动报警。
压力F/N 50 100 150 200 250 300
阻值R2/Ω 50 30 24 20 17 16
（1）当电阻箱R1的电阻调为6Ω，电压表的示数为2.4V时，通过R1的电流多大？
（2）当电阻箱R1的电阻调为20Ω，R2受到的压力为100N时，R1消耗的电功率多大？
（3）如图所示的杠杆上有两个行李托盘，O为支点，A、B是杠杆上的两个承重点，已知OA和OB的长度分别为0.9m和0.6m。小明闭合开关，把电阻箱R1的电阻调为6Ω，将300N重的模拟行李放在某一个托盘上时，检测装置恰好报警；当他将模拟经济舱乘客的行李放在另一个托盘上时，检测装置也恰好报警，则模拟经济舱乘客的行李重多少牛顿（杠杆、支架及托盘的重力均忽略不计）？
（4）第（3）问中，若R2受更小的压力，电路外的检测装置就自动报警，则电阻箱R1的阻值应 （选填“调大”或“调小”）。
18．某兴趣小组在利用伏安法测电阻Rx的阻值时设计了如图甲所示三种电路连接方案，电源电压恒定，滑动变阻器最大阻值为20Ω，电压表量程0﹣3V，电流表量程0﹣0.6A。
（1）该小组同学选用其中一种方案连接电路，闭合开关S后，将滑片P从靠近a端某位置向右移动过程中，电流表示数变小，电压表示数变大，由此判断他们选择的是 图来连接电路的。
（2）该小组同学移动滑片P记录下多组电流和电压值，并作出U﹣I图像如图乙，根据图乙可以求得待测电阻Rx的阻值为 Ω。
（3）为保证移动滑片P的过程中电路的安全，滑动变阻器连入电路的阻值范围应该为 。
（4）在移动滑片过程中，待测电阻Rx消耗的最大功率为 W。
19．现要测量阻值约为500Ω的电阻Rx的具体阻值，提供的器材如下：待测电阻，两节旧干电池（不计电池内阻），两个开关S1、S2，导线若干。另外，还有可供选择的以下器材：
A.电流表A（量程：0～0.6A）
B.电压表V（量程：0～3V）
C.定值电阻R1（阻值：50Ω）
D.定值电阻R2（阻值：300Ω）
E.定值电阻R3（阻值：5Ω）
为进行较准确的测量，请你从A、B、C、D、E五个实验器材中再选择两个器材，并根据要求解答下列问题：
（1）请将实验电路图画在虚线框中，并标明所选用定值电阻的符号；
（2）写出主要的实验步骤和需要测量的物理量；
（3）写出待测电阻Rx的数学表达式（用已知量和测量量表示）。
