第6章　电功率 评估测试卷 （含解析） 2025-2026学年物理教科版九年级上册

第6章　电功率 测试卷
(时间:60分钟　满分:100分)
一、选择题(本大题共10小题,每小题3分,共30分。在每小题给出的四个选项中,只有一项最符合题意)
1.下列说法中不正确的是 (　　)
A.电流做功的过程是电能转化为其他形式能的过程
B.做功多的用电器消耗的电能多
C.电功率大的用电器消耗的电能多
D.电功率表示电流做功的快慢
2.(2025北京房山区期末)如图所示,给电炉通电后,电炉丝热得发红,而用手触摸与之连接的导线却不觉得烫手,下列解释正确的是 (　　)
A.通过导线的电流比通过电炉丝的电流小得多
B.导线的电阻比电炉丝的电阻大得多
C.导线的电功率比电炉丝的电功率小得多
D.电流通过导线时没有产生热效应
3.已知一台直流电动机两端的电压为9 V,通过电动机的电流为2 A,线圈的电阻为0.5 Ω,则在1 min内电动机消耗的电能及产生的热量分别为 (　　)
A.120 J;120 J B.1 080 J;120 J
C.1 080 J;1 080 J D.900 J;120 J
4.下列事例中,属于防止电流热效应产生危害而采取的措施是 (　　)
A.用家用电饭锅煮米饭
B.电视机后盖上有很多小孔
C.用电热孵卵器孵小鸡
D.用电烙铁对电线进行焊接
5.(2025榆林期末)2024年上半年,陕西分布式光伏新增装机规模跃居全国前三,计划到2025年新建公共机构建筑、新建厂房屋顶光伏覆盖率力争达到50%,推动既有公共建筑屋顶加装太阳能光伏系统。下列说法正确的是 (　　)
A.太阳能板可以将接收到的太阳能全部转化为电能
B.将太阳能板并联起来可以提高总输出功率
C.将太阳能板串联起来可以提高其输出电压
D.太阳能板无法将灯光中的光能转化为电能
6.图甲是热敏电阻R2的阻值随温度变化的关系图像。根据这种材料特性,某同学设计了一个电路,如图乙所示,可以测定某一环境温度。已知定值电阻R1阻值为10 Ω,当环境温度为20 ℃时,电流表的读数为0.1 A,电源电压恒定不变。下列分析不正确的是 (　　)
A.环境温度越高,电流表的示数越小
B.电源电压为6 V
C.当电流表的读数为0.2 A时,环境温度为40 ℃
D.当R1的电功率为0.9 W时,R2的阻值为10 Ω
7.将额定电压相同的两个灯泡L1、L2串联后接入电路中,如图所示,接通电路后发现L1要亮一些,则下列判断正确的是 (　　)
A.L1的实际电功率要大一些
B.L2的实际电功率要大一些
C.通过L1的电流要大一些
D.通过L2的电流要大一些
8.许多汽车的后视镜配备了如图甲所示的加热装置,该装置有“低温”除雾和“高温”除霜功能,保持镜面清晰,确保驾驶安全。其内部电路如图乙所示,R1和R2为加热电阻。下列分析正确的是
(　　)
A.除雾状态,电路中只有R1工作
B.除霜状态,电路中只有R2工作
C.除雾状态,电路的总电流最大
D.除霜状态,电路的总功率最大
9.小明家原有用电器的总功率是3 800 W,又新购买了电热水器和空调各一台,热水器的铭牌上标有“220 V　2 200 W”字样,空调的铭牌上标有“220 V　1 900 W”字样,他家的电能表如图所示。下列说法不正确的是 (　　)
A.电热水器是利用电流热效应工作的
B.单独使用空调比单独使用热水器电能表表盘转速快
C.正常使用相同时间,热水器比空调消耗的电能多
D.小明家现有的用电器可以同时使用
10.(2024南通中考)图甲是灯泡L的I-U图像,灯泡的额定电压为2.5 V。将灯泡L接入图乙电路,已知电阻R0的阻值为5 Ω,电流表测量范围为0~0.6 A,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(提示:可在图甲中作出电阻R0的I-U图像) (　　)
A.两条支路中的电流不可能相同 B.灯泡实际功率总比电阻功率大
C.电路总功率最大可达到1.5 W D.电源可调的最大电压为1.8 V
二、填空题(本大题共5小题,每空2分,共24分)
11.某教室共有20盏“220 V　40 W”的普通照明灯泡,一盏灯泡的电阻为　　　　 Ω;如果改用20盏“220 V　13 W”的LED灯,不仅亮度相当,而且可以省电,若该教室平均每天用电5 h,则一天可节约　　　　度电。
12.如图所示,电源电压恒定,闭合S1。当S2闭合,甲、乙两表为电压表时,两表示数之比U甲∶U乙=3∶4;当S2断开,甲、乙两表为电流表时,电流通过R1、R2做功之比W1∶W2=　　　　,两表示数之比I甲∶I乙=　　　　。
13.把标有“6 V　3 W”和“6 V　6 W”的两个灯泡串联接入电路中,在保证安全使用的情况下,让其中一个灯泡正常发光,忽略温度对灯丝电阻的影响,则电源两端电压是　　　　V,此时两灯消耗的总功率为　　　　　W。
14.如图所示,是小明家月初和月末电能表的示数,若每度电的电费是0.5元,则这个月小明家要交
　　　　元的电费。若单独使用电熨斗时,消耗电能0.3 kW·h,则该电能表的转盘转过　　　　转。该电能表允许接入用电器的最大总功率是　　　　W。
15.(2024河北中考)如图所示为某储水式电热水器的铭牌,它表明该热水器的额定电压为　　　V。若该热水器正常工作3 000 s,可将一箱装有额定容量的水从25 ℃加热到50 ℃,则这个过程中水吸收的热量为　　　　J,热水器的效率为　　　　%(结果保留整数)。水的密度为1.0×103 kg/m3,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)。
型号 额定电压 220 V
额定容量 80 L 额定频率 50 Hz
额定最高温度 75 ℃ 额定功率 3 000 W
防水等级 IP×4 额定内压 0.8 MPa
出厂编号
三、实验探究题(本大题共3小题,每空2分。第16小题10分,第17小题8分,第18小题12分,共30分)
16.如图是探究电流通过导体时产生热量与哪些因素有关的实验装置,两个透明容器中密封着等量的空气。
(1)实验中通过观察U形管两侧液面高度的变化来比较电流通过导体产生热量的多少,这种方法叫　　　　(选填“转换法”或“等效替代法”)。
(2)图甲可探究电流产生的热量与　　　　的关系,图乙可探究电流产生的热量与　　 　　的关系。
(3)接好甲电路,闭合开关,通电一段时间后,　　　　(选填“左”或“右”)侧U形管中两侧液面高度变化大。此实验现象表明,在电流和通电时间相同的情况下,　　　　越大,所产生的热量越多。
17.(2024哈尔滨中考)小洋设计实验探究电功率跟电流、电压的关系。
(1)他设计图甲所示电路图探究电功率与电流的关系,实验中选择L1和L2两只灯泡并联的目的是　 。
(2)他想用图乙器材探究电功率与电压的关系。
①请你用笔画线代替导线完成图乙实物电路的连接。
②连好电路,闭合开关,发现L1不亮、L2亮、电压表无示数,则故障原因可能是　　　　　　　　。
(3)前面实验中用灯泡亮暗反映电功率大小,用到了转换法。请你仿照方案一,再设计一个比较电功率大小的方案二(填写④处的内容)。
方案一 方案二
项目 内容 项目 内容
能量转化 电能转化为内能和光能 能量转化 ①电能转化为机械能
器材 两个阻值不同发光原理相同的小灯泡 替代灯泡的器材(或器材组合) ②两个不同的电动机、钩码
现象 灯泡的亮暗不同 现象 ③相同时间,吊起钩码相同的高度,吊起钩码的质量 不同
判断方法 灯泡亮的比暗的功率大 判断方法 ④　　　　　　　　　
18.在探究电阻一定时电流与电压关系的实验中,小明把电源、定值电阻、滑动变阻器、电压表、电流表和开关连成电路进行实验。
(1)图甲是小明连接的部分电路,请你用笔画线代替导线将电路补充完整。
(2)连接好电路后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,电压表和电流表的指针都不偏转。图中a为电源的正极,b、c分别为滑动变阻器上电阻丝右端的接线柱和金属杆右端的接线柱,用一条导线的两端分别连接a和b、a和c进行检测,结果如表一所示。发生故障的元件是　　　　。
表一
导线连接点 a和b a和c
电压表指针是否偏转 否 是
电流表指针是否偏转 否 是
(3)排除故障后进行实验。某次实验时,电压表的示数如图乙所示,示数为　　　　V。移动滑动变阻器的滑片,记录多组数据填入表二。
(4)小明根据表二中的数据画出图像,如图丙所示。从图像可以看出,第　　　　(填数据序号)组数据明显是错误的,分析时需要把它剔除掉。
表二
数据序号 1 2 3 4 5 6
电压U/V 1.0 1.2 1.4 1.8 2.0 2.4
电流I/A 0.10 0.12 0.14 0.28 0.20 0.24
根据以上数据,小明得出结论:电阻两端的电压与通过电阻的电流之比为定值。
(5)小红按图丁连接电路,测量并记录几组电压和电流值,如表三所示,其中R1=10 Ω、R2=5 Ω,U1、U2、I分别表示电压表V1、V2和电流表A的示数。
表三
数据序号 1 2 3 4 5
电压U1/V 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
电压U2/V 1.5 3.0 4.5 6.0 7.5
电流I/A 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50
小红在与小明的交流中,发现用图像法处理数据可以更直观地看出两个量之间的变化关系,于是她也利用表三中的数据在坐标系中画出了三条直线①②③,如图戊所示,其中　　　　是由表三中的I和U2的数据画出的。小明认为小红的实验相当于探究了三个定值电阻的电流与电压的关系,证据更充分。交流评估后得出结论:在电阻一定的情况下,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
【拓展】某小灯泡L的额定电流是I0,但额定电压的标识模糊不清,为测定L正常发光时的电阻,小明设计了如图所示的电路,其中定值电阻R0和滑动变阻器的最大阻值R已知,但电源电压未知。为保证电路安全,滑动变阻器均不能调到最小阻值。实验时各电路中的小灯泡L都能调至正常发光。以下电路中,不能够达到目的的是　　　　。
四、计算应用题(本大题共2小题,第19小题7分,第20小题9分,共16分。解答时,要求有必要的文字说明、公式和计算步骤等,只写最后结果不得分)
19.(2024苏州中考)某电饭锅的电路如图所示,发热盘内有发热电阻R1和分压电阻R2,S是温控开关,当S接a时,电饭锅处于高温挡,通过的电流为4 A;当温度达到一定值时,开关S自动切换到b,电饭锅处于保温挡,通过的电流为0.25 A。求:
(1)R1的阻值。
(2)电饭锅高温挡的功率。
(3)保温16 min,分压电阻R2产生的热量。
20.如图甲所示的电路中,电源电压恒定,灯L标有“12 V　3.6 W”的字样,R为标有“100 Ω　0.5 A”字样的滑动变阻器,定值电阻R1的I-U图像如图乙所示。当开关都闭合时,灯L恰好正常发光。求:
(1)小灯泡L正常发光时的电阻。
(2)开关都闭合时,电路总功率的最小值。
(3)当只闭合开关S时,若电压表的测量范围为0~3 V,电流表的测量范围为0~0.6 A,为保证整个电路安全,滑动变阻器接入电路的阻值范围。
【详解答案】
1.C　解析:电流做功的过程是电能转化为其他形式能的过程,故A正确;做功多的电器消耗的电能多,故B正确;电功率大的用电器消耗的电能快,故C错误;电功率表示电流做功的快慢,故D正确。故选C。
2.C　解析:串联电路电流处处相等,电炉在使用时,电炉丝和导线串联,通过它们的电流相等,故A错误;给电炉通电后,电炉丝热得发红,而用手触摸与之连接的导线却不觉得烫手,可知,在相同时间内,相等电流通过电炉丝产生的热量大于通过导线产生的热量,根据Q=I2Rt可知,电炉丝的电阻比导线的电阻大得多,故B错误;由于电炉丝的电阻比导线的电阻大得多,且通过电炉丝的电流等于通过导线的电流,根据P=I2R可知,导线的电功率比电炉丝的电功率小得多,故C正确;由于导线有电阻,电流通过导线时,导线会发热,产生热效应,故D错误。故选C。
3.B　解析:电动机1 min消耗的电能为W=UIt=9 V×2 A×60 s=1 080 J,产生的热量为Q=I2Rt=(2 A)2×0.5 Ω×
60 s=120 J,故选B。
4.B　解析:用家用电饭锅煮米饭、用电热孵卵器孵小鸡、用电烙铁对电线进行焊接,都是利用电流的热效应进行工作的,故ACD不符合题意;电视机后盖上有很多小孔,是为了把各电器元件产生的热量及时散失掉,是防止电流热效应而采取的措施,故B符合题意。故选B。
5.C　解析:太阳能板只能将接收到的太阳能部分转化为电能,其余的会被装置吸收,转化为内能,故A错误;功率表示做功的快慢,做功是能量转化的过程,效率一定、板数一定,串、并联不影响转化的发电功率,故B错误;根据串联电路电压特点可知,太阳能板串联起来可以提高其输出电压,故C正确;灯光也具有能量,所以太阳能板也能将灯光中的光能转化为电能,故D错误。故选C。
6.A　解析:由电路图可知,R1与R2串联,电流表测电路中的电流,由图甲可知,环境温度越高,热敏电阻R2的阻值越小,电路的总电阻越小,由欧姆定律I=可知,电路中的电流越大,故A错误;当环境温度为20 ℃时,电流表的读数为0.1 A,由图甲可知,此时R2的阻值为50 Ω,则电源电压U=I(R1+R2)=0.1 A×(10 Ω+50 Ω)=6 V,故B正确;当电流表的读数为0.2 A时,电路的总电阻为R总===30 Ω,此时R2的阻值为R'2=R总-R1=30 Ω-10 Ω=20 Ω,由图甲可知,当R2的阻值为20 Ω时,环境温度为40 ℃,故C正确;当R1的电功率为0.9 W时,由P=I2R可知,电路的电流为I″===0.3 A,电路的总电阻为R'总===20 Ω,此时R2的阻值为R″2=R'总-R1=20 Ω-10 Ω=10 Ω,故D正确。故选A。
7.A　解析:灯泡的亮度由灯泡的实际功率决定,实际功率越大,灯泡越亮;L1亮一些,说明L1的实际功率要大一些,故A正确,B错误;L1、L2串联后接入电路中,根据串联电路的电流特点可知,通过L1、L2的电流相等,故CD错误。故选A。
8.D　解析:当开关S闭合,S1断开时,电路中只有R2工作,此时电路中的总电阻最大,总电流最小,总功率最小,后视镜处于“低温”除雾状态,故A、C错误;当开关S、S1均闭合时,电路中R1与R2并联,此时电路中的总电阻最小,总电流最大,总功率最大,后视镜处于“高温”除霜状态,故B错误,D正确。故选D。
9.B　解析:电热水器消耗电路中的电能,转化为内能,所以是利用电流热效应工作的,故A正确,不符合题意;由题意可知,电热水器的额定功率为2 200 W,空调的额定功率为1 900 W,则电热水器的额定功率大于空调的额定功率,所以单独使用空调比单独使用电热水器电能表表盘转速慢,故B错误,符合题意;由题意可知,电热水器的额定功率大于空调的额定功率,由W=Pt可知,正常使用相同时间,电热水器比空调消耗的电能多,故C正确,不符合题意;由电能表上标识“10(40)A”可知,电路中允许通过的最大电流为40 A,小明家原有用电器的总功率是
3 800 W,电热水器的额定功率为2 200 W,空调的额定功率为1 900 W,所以现有的用电器同时使用,电路中的电流I==≈35.9 A<40 A,所以小明家现有的用电器可以同时使用,故D正确,不符合题意。故选B。
10.D　解析:电流表在干路,干路最大电流为0.6 A,由图甲可知,若灯泡正常发光,灯泡电流为0.26 A,则定值电阻的电流为I0===0.5 A,此时干路电流为0.26 A+0.5 A=0.76 A,0.76 A大于0.6 A,说明该电路最大电压不为2.5 V。由图甲可知,电压为1.8 V时,灯泡电流为0.24 A,定值电阻的电流为I'0===0.36 A,此时干路电流为0.24 A+0.36 A=0.6 A,则该电路最大电压为1.8 V,故D正确。由图甲中最左边一个点算出灯泡电阻为R1==≈1.67 Ω,由图甲可知,电压为1.8 V时,灯泡电流为0.24 A,此时灯泡电阻为R2===7.5 Ω,灯泡电阻变化范围为1.67~7.5 Ω,当灯泡电阻与R0相等时,电流相等,灯泡电阻可以达到5 Ω,故两支路电流可能相等,故A错误;并联电路中,灯泡与定值电阻两端电压相等,根据公式P=可知,电阻越大,实际功率越小,灯泡最大电阻为7.5 Ω,大于R0,此时灯泡实际功率小于电阻功率,故B错误;干路电流最大为0.6 A,此时电源电压为1.8 V,电路总电功率最大,为P=U'I=1.8 V×0.6 A=1.08 W,故最大功率为1.08 W,达不到1.5 W,故C错误。故选D。
11.1 210　2.7
解析:一盏灯泡的电阻为R===1 210 Ω。20盏“220 V　40 W”的普通照明灯泡照明5 h,消耗的电能为
W总1=20 W0=20P1t=20×40×10-3 kW×5 h=4 kW·h,改用20盏“220 V　13 W”的LED灯,消耗的电能为W总2=
20WL=20P2t=20×13×10-3 kW×5 h=1.3 kW·h,则一天可节约电能为ΔW=W总1-W总2=4 kW·h-1.3 kW·h=2.7 kW·h。
12.3∶1　4∶1
解析:由题图可知,当两开关都闭合且甲、乙两表都为电压表时,两电阻串联,甲表测R2两端电压,乙表测R1和R2两端总电压,两表示数之比U甲∶U乙=3∶4,则有=,根据串联分压可知==;当S2断开,甲、乙两表为电流表时,两电阻并联,甲表测干路电流,乙表测通过电阻R2的电流,则有==,电流通过R1、R2做功之比为==,则两表示数之比为==。
13.9　4.5
解析:根据公式P=可求出灯泡L1的电阻为R1===12 Ω,所以灯泡L1正常发光时的电流为I1===0.5 A;灯泡L2的电阻为R2===6 Ω,所以灯泡L2正常发光时的电流为I2===1 A;因为两灯泡串联,在保证安全使用的情况下让其中一个灯泡正常发光,所以电路中的电流I=I1=0.5 A,所以此时的电源电压为U电=U1+U2=IR1+IR2=0.5 A×12 Ω+0.5 A×6 Ω=6 V+3 V=9 V;根据P=UI可得,此时两灯消耗的总功率,即电路消耗的功率为P=U电I=9 V×0.5 A=4.5 W。
14.81　180　8 800
解析:电能表读数,最后一位为小数位,因此月初读数为1 120.9 kW·h,月末读数为1 282.9 kW·h,因此这个月用电量为W=1 282.9 kW·h-1 120.9 kW·h=162 kW·h=162度,要交电费为162度×0.5元/度=81元。电能表参数为600 r/(kW·h),因此消耗电能0.3 kW·h,该电能表的转盘转过的转数为n=×600 r=180 r。由电能表的参数知,该电能表允许接入用电器的最大总功率P=UI=220 V×40 A=8 800 W。
15.220　8.4×106　93
解析:由表中数据可得,该热水器的额定电压为220 V。由题意可得,额定容量的水的质量为m=ρV=1.0×
103 kg/m3×80×10-3 m3=80 kg,该过程中水吸收的热量为Q吸=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×80 kg×(50 ℃-25 ℃)=8.4×106 J,过程中所消耗的电能为W=Pt=3 000 W×3 000 s=9×106 J,则热水器的效率为η=×100%=×100%≈93%。
16.(1)转换法　(2)电阻　电流　(3)右　电阻
解析:(1)电流产生的热量不便于用眼睛直接观察和测量,通过U形管内液柱的高度差来反映,这种方法是转换法。(2)由图甲可知,两个容器中的电阻丝串联,通过两电阻丝的电流和通电时间相同,而两电阻丝的阻值不同,可探究电流产生的热量与导体电阻大小的关系。由图乙可知,两个相同的电阻串联在电路中,通电时间和电阻相同,当给其中一个并联一个电阻时,容器内电阻的电流改变,可探究电流产生的热量与电流的关系。(3)图甲中,两电阻串联,电流和通电时间相同,左侧电阻小于右侧电阻,接好电路,闭合开关,由Q=I2Rt知,通电一段时间后右侧容器内电阻丝产生的热量多,右侧U形管中两侧液面高度变化大。此实验现象表明,在电流和通电时间均相同的情况下,电阻越大,所产生的热量越多。
17.(1)保持两只电泡两端的电压相同
(2)①如图所示:
②灯泡L1短路　(3)电动机吊起钩码质量大的功率大
解析:(1)探究电功率与电流的关系,保持电压相同,电流不同,实验中选择L1和L2两只灯泡并联是为了保持两只灯泡两端的电压相同。(2)①探究电功率与电压的关系,保持电流不变,改变电压,两个灯泡串联。②连好电路,闭合开关,发现L1不亮、L2亮,说明电路是通路,电压表无示数,可能灯泡L1被短路。(3)④电动机吊起钩码质量大的功率大。
18.(1)如图所示:
(2)滑动变阻器　(3)1.2　(4)4　(5)③　【拓展】B
解析:(1)要探究电流与电压的关系,需要用电压表测量定值电阻两端的电压,电压表并联在定值电阻两端。(2)实验所用电路是串联连接,闭合开关,调节滑片,电压表和电流表的指针都不偏转,则电路出现了断路。导线接在a和b间,两电表指针仍不偏转,则是a、b以外的电路出现了断路,导线连接在a和c间,两电表指针都偏转,则出现断路的是滑动变阻器。(3)由图乙知,电压表选用小测量范围,分度值为0.1 V,示数为1.2 V。(4)由图丙知,电压为1.8 V,电流为0.28 A,这一组数据离所作出的图线较远,所以第4组数据有误。(5)由表格数据知,每组对应的U2与I的比值是一定值,为15 Ω。图戊中,图线①,当电压为2.5 V时,电流为0.50 A,比值为5 Ω;图线②,当电压为5.0 V时,电流为0.50 A,比值为10 Ω;图线③,当电压为7.5 V时,电流为0.50 A,比值为15 Ω。所以图线③是由表三中的I与U2数据画出的。【拓展】A.由图示知,只闭合开关S1,R0、L、R串联连接,电流表测电路中的电流,调节滑片,让电流表的示数为I0,小灯泡正常发光,此时R0两端的电压为U0=I0R0;保持滑片的位置不变,两个开关都闭合,小灯泡短路,两个电阻串联,此时电流表的示数为I1,滑动变阻器接入电路的阻值为Rx,移动滑片,让滑动变阻器接入电路的阻值最大,电流表的示数为I2,则电源电压U=I2(R0+R),且I1(R0+Rx)=I2(R0+R),所以Rx=-R0,小灯泡正常发光时,滑动变阻器两端的电压Ux=I0Rx,此时小灯泡两端的电压UL=U-U0-Ux=I2(R0+R)-I0R0-I0,根据R=可测得小灯泡正常发光的电阻,故A不符合题意;B.由图示知,电路为串联连接,小灯泡正常发光时,R0两端的电压为U0=I0R0;调节滑片的位置,只闭合开关S1、S2,电压表示数为U1,断开S2,闭合S3,电压表测滑动变阻器两端的电压,使U1-U2=U0,但无法测得电源电压,则小灯泡正常发光的电压无法测量,无法据此求得小灯泡正常发光的电阻,故B符合题意;C.只闭合S1,小灯泡与滑动变阻器串联连接,调节滑片位置,让电流表的示数为I0,小灯泡正常发光,此时滑动变阻器接入电路的阻值为Rx,其两端的电压为Ux=I0Rx;只闭合S2,滑片位置不变,电流表的示数为I1,移动滑片,让滑动变阻器接入电路的阻值最大,电流表的示数为I2,电源电压U=I2(R0+R),且U=I1(R0+Rx),所以Rx的阻值可求,那么小灯泡正常发光时,滑动变阻器两端的电压可求,小灯泡两端的电压可求,其电阻可求,故C不符合题意;D.仅闭合开关S1,电路串联连接,电压表测R0两端的电压,调节滑片,使电压表的示数U0=I0R0;保持滑片的位置不变,同时闭合两个开关,小灯泡短路,两个电阻串联连接,电压表测R0两端的电压,此时电压表示数为U1,设滑动变阻器接入电路的阻值为Rx,根据串联电路的分压特点有U1∶U=R0∶(R0+Rx),调节滑片,让滑动变阻器接入电路的阻值最大,电压表示数为U2,根据串联电路的分压特点有U2∶U=R0∶(R+R0),解以上两式得电源电压及小灯泡正常发光时滑动变阻器接入电路的阻值分别为U=,Rx=-R0=-R0=-R0,小灯泡正常发光时,滑动变阻器两端的电压可求,此时小灯泡两端的电压也可求,根据R=可求小灯泡的电阻,故D不符合题意。
19.解:(1)当S接a时,电路为R1的简单电路,电饭锅处于高温挡,通过的电流为4 A,根据欧姆定律可得,R1的阻值为
R1===55 Ω。
(2)根据P=UI可得,电饭锅高温挡的功率为
P高=UI高=220 V×4 A=880 W。
(3)当温度达到一定值时,开关S自动切换到b,此时两电阻串联,电饭锅处于保温挡,通过的电流为0.25 A。根据串联电路特点和欧姆定律可得,分压电阻R2的阻值为
R2=-R1=-55 Ω=825 Ω,保温16 min,分压电阻R2产生的热量为
Q2=R2t=(0.25 A)2×825 Ω×16×60 s=4.95×104 J。
20.解:(1)由P=UI,可知灯泡正常发光时的电流为
I额===0.3 A,
则灯泡正常发光时的电阻为
RL===40 Ω。
(2)当开关都闭合时,R、L并联,灯L恰好正常发光,根据并联电路电压的特点,可知电源电压U=12 V;当滑动变阻器接入电路的电阻最大时,电功率最小,则滑动变阻器的最小功率为
P滑小===1.44 W,
故电路消耗的总功率最小为
P小=P额+P滑小=3.6 W+1.44 W=5.04 W。
(3)只闭合开关S,滑动变阻器R与R1串联,电压表测R1电压,电流表测电路电流。当滑动变阻器的阻值变大时,总电阻变大,根据I=可知电流减小,根据U=IR可知电压表的示数也减小,电路安全,所以R滑大=100 Ω;当滑动变阻器接入电路的阻值变小时,电流表、电压表的示数均变大。由图乙可知,R1电压为3.0 V时,电流为0.3 A,则R1阻值为
R1===10 Ω,
当电压表示数最大为3 V时,电流为
I===0.3 A<0.5 A,
所以电路中的最大电流为0.3 A,此时滑动变阻器接入电路的阻值最小,为
R滑小===30 Ω。
所以滑动变阻器接入电路的阻值范围为30~100 Ω。