初中物理2021考前突击训练24电路安全问题
文档属性
| 名称 | 初中物理2021考前突击训练24电路安全问题 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.3MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-04-23 17:41:18 | ||
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文档简介
初中物理2021考前突击训练24:电路安全问题
姓名：__________ 班级：__________考号：__________
一、计算题（共11题；共126分）
1.如图所示电路中， R0=30Ω，滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”电流表的量程为“0~0.6A”，小灯泡上标有“2.5V 1.25W”字样，不考虑灯丝电阻变化，并保证长时间电路安全工作，求：
（1）当S闭合，S1、S2都断开时，滑动变阻器的滑片移到最右端时，小灯泡在1min内消耗的电能为17.28J。则电源为多少伏。
（2）当S闭合，S1、S2都断开时，电路消耗的最大功率。
（3）当S、S1、S2都闭合时，滑动变阻器接入电路的最小阻值。
2.如图所示，电源电压为 12V 且保持不变，定值电阻 R0 为 10Ω ，滑动变阻器的规格为“ 20Ω 1A ”，电流表的量程为“0~ 3A ”，小灯泡上标有“ 12V6W ”字样，不考虑灯丝电阻变化，并保证电路能长时间安全工作，求：
（1）小灯泡正常工作时的电阻。
（2）当S、 S1 、 S2 都闭合时，滑动变阻器接入电路的最小阻值。
（3）当S闭合， S1 、 S2 都断开时，电路的最小功率和最大功率。
3.如图所示，电源电压为6V且保持不变，定值电阻R0的阻值为10Ω，滑动变阻器R1上标有“20Ω 0．5A"字样，电流表量程为“0~0．6A”，电压表量程为“0~3V"，闭合开关，移动滑片P的过程中，为保证电路安全：
（1）电路允许通过的最大电流是________A；
（2）滑动变阻器的R1接入电路的最小阻值是多少欧姆？
（3）电路总功率的变化范围是多少？
4.用如图所示的电路测量小灯泡的功率，电源电压恒定为12V，电压表量程为0~ 15V，电流表量程为0 ~ 0.6A，滑动变阻器规格为“44Ω，1A”，灯泡L标有“8V ，0.5A”字样，不考虑灯丝电阻的变化，电路中各元件都在安全的条件下，求：
（1）灯泡L的电阻值；
（2）滑动变阻器允许的取值范围；
（3）电流表示数的变化范围；
（4）电压表示数的变化范围。
5.如图所示电路中，电源电压为6V且保持不变，R0=30Ω，滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”，电流表的量程为“0~0.6A”，小灯泡上标有“2.5V 1.25W”字样，不考虑灯丝电阻变化，并保证长时间电路安全工作，计算：
（1）当S闭合，S1、S2都断开，滑动变阻器的滑片移到最右端时，小灯泡在1min内消耗的电能；
（2）当S闭合，S1、S2都断开时，电路消耗的最大功率；
（3）当S、S1、S2都闭合时，滑动变阻器接入电路的最小阻值。
6.如图所示电路，电源电压为5V不变，定值电阻R0阻值为5Ω，滑动变阻器R上标有“20Ω 1A”字样，灯L标有“3V 1.2W”，电压表量程为0～3V．（不考虑灯丝电阻的变化，且保证各元件均安全）求：
（1）当S1闭合、S2接b，灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的阻值是多少？
（2）保持滑动变阻器滑片位置不动，当S1闭合、S2接a时，R0的电功率是多少？
（3）当S1闭合、S2接a时，R0的最小电功率是多少？
7.如图所示电路，电源电压为12伏且不变，R1的阻值为10欧，滑动变阻器R2上标有“50Ω 1A”字样。闭合电键S后，通过R1的电流为0.2安，
①求R1两端的电压U1
②求10秒内电流通过电阻R1做的功W1。
③在电路安全工作的情况下，移动变阻器的滑片P到某位置，使R1消耗的功率与R2消耗的功率之比最大，求此时变阻器连入电路的阻值R2
8.如图所示，电源电压为12V，R1为定值电阻，R2为标有“100Ω 5A”字样的滑动变阻器，R3为标有“3V 0.9W”字样的定值电阻。闭合S、S1、S2时，电流表的示数为0.3A，求R1的阻值及这种情况下整个电路消耗的最小功率；闭合S，断开S1、S2时，为保证整个电路安全，求滑动变阻器接入电路的阻值范围。
?
9.“全民拒酒驾，安全你我他”，天门市公安局在宣传交通规则的同时，也加大了对酒驾的查处，如图甲是呼气式酒精测试仪的电路原理图，R1为气敏电阻，它的阻值随酒精气体浓度的变化曲线如图乙，R2为定值电阻，电源电压为9V且保持不变，当酒精气体的浓度为0时，电压表的示数为3V，求：
（1）此时电路中的电流是多少？
（2）R2的阻值是多少？
（3）某驾驶员对着测试仪吹气10s，若电压表示数达到4.5V，就表明驾驶员饮酒驾驶，此时酒精气体的浓度达到多少？
10.如图，电源电压为6V，电阻R0=10Ω，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～3V，滑动变阻器R上标有“20Ω 0.5A”字样．求：
①? 当电路中电流最小时，1min内电流通过电阻R0做的功．
②? 为了保证电路安全，滑动变阻器R接入电路的最小阻值.
11.在如图甲的电路中，电源电压为9V且保持不变，电流表的是量程为0～0.6A，电压表的量程为0～15V，灯泡上标有“6V? 6W”字样，灯泡电流随电压变化关系如图乙所示．
（1）灯泡正常发光时的电阻是多少？
（2）当电流表示数为0.4A时，电压表的示数是多少？
（3）为了保证电路安全，滑动变阻器接入电路中的最小阻值是多少？
答案解析部分
一、计算题
1.【答案】 （1）解：当S闭合，S1、S2都断开，滑动变阻器的滑片移到最右端时，滑动变阻器的最大电阻与L串联，灯泡电阻为 RL=UL2PL=(2.5V)21.25W=5Ω
小灯泡在1min内消耗的电能为17.28J，电流为 I1=WRLt=17.28J5Ω×60s=0.24A
所以电源电压为 U=I(RL+R)=0.24A×(5Ω+20Ω)=6V
答：电源为6V；
（2）解：S闭合，S1、S2都断开，滑动变阻器与L串联，为保证长时间电路安全工作，当灯泡正常发光时，电路中电流最大，最大电流为 I最大=IL=PLUL=1.25W2.5V=0.5A
则电路消耗最大功率 P最大=UI最大=6V×0.5A=3W
答：当S闭合，S1、S2都断开时，电路消耗的最大功率3W
（3）解：当S、S1、S2都闭合，滑动变阻器与R0并联，通过R0的电流 I0=UR0=6V30Ω=0.2A
由电流表的量程可知，干路中的最大电流为0.6A，根据并联电路干路电流等于各支路电流之和可得，通过滑动变阻器的最大电流为 I2=I?I0=0.6A?0.2A=0.4A
滑动变阻器的最小值 R1=UI2=6V0.4A=15Ω
答：当S、S1、S2都闭合时，滑动变阻器接入电路的最小阻值15Ω。
【分析】（1）利用电压和电功率，可以计算电阻；根据消耗的电能和电阻、时间，可以计算电流大小；电流和电阻的乘积计算电压大小；（2）根据电功率和电压的比值计算电流；电压和电流的乘积计算电功率；（3）电压和电阻的比值计算电流；电压和电流的比值计算电阻。
2.【答案】 （1）解：小灯泡正常工作的电流是 IL=PLUL=6W12V=0.5A
小灯泡正常工作时的电阻 RL=ULIL=12V0.5A=24Ω
答：小灯泡正常工作时的电阻 24Ω
（2）解：当S、 S1 、 S2 都闭合时， R0 被短路，滑动变阻器和灯泡并联，因为滑动变阻器允许通过的最大电流是1A，所以滑动变阻器接入电路的最小阻值是 R小=UI大=12V1A=12Ω
答：当S、 S1 、 S2 都闭合时，滑动变阻器接入电路的最小阻值是 12Ω
（3）解：当S闭合， S1 、 S2 都断开时，定值电阻 R0 和滑动变阻器串联，滑动变阻器连入电路电阻最大时电路的功率最小 P小=U2R总=U2R0+R大=(12V)210Ω+20Ω=4.8W
当滑动变阻器阻值减小时，电路中的最大电流是1A，此时电路的功率最大 P大=UI大=12V×1A=12W
答：当S闭合， S1 、 S2 都断开时，电路的最小功率是4.8W，最大功率是12W。
【分析】（1）结合用电器的额定功率和额定电压，利用功率的变形公式I=P/U求解用电器的电流即可；结合小灯泡的电流和电压，利用欧姆定律求解灯泡的电阻即可；
（2）当S、 S1 、 S2 都闭合时，小灯泡和滑动变阻器并联，利用并联电流规律求解滑动变阻器的电流，结合欧姆定律求解最小电阻；
（3）当S闭合， S1 、 S2 都断开时，定值电阻和滑动变阻器串联，利用功率公式P=U2/R求解功率即可。
3.【答案】 （1）0.3
（2）解：定值电阻R0允许通过的最大电流： I0大=U0大/R0=3V/10Ω=0．3A
为了保证电路各元件安全，电路中的最大电流： I大=0.3A
I大=U/( R0+ R滑小)
0．3A=6V/ ( 10Ω+R滑小)
R滑小=10Ω
（3）解：电路中电阻最大时，电流最小： I小=U/( R0+R滑大) =6V/ ( 10Ω+20Ω) =0.2A
电路最大功率为： P大=UI大=6V×0．3A=1．8W
电路最小功率为： P小=UI小=6V×0．2A=1．2W
电路功率变化范围为： 1．2W~1．8W
答：滑动变阻器的R1接入电路的最小阻值是10Ω，电路总功率的变化范围是1.2W~ 1.8W
（1）根据电压表的最大示数和对应电阻计算电流，在串联电路中，电路的最大电流不能超过安全电流，判断电路中的最大电流；（2）根据总电压和最大电流的比值计算总电阻，结合串联电路电阻规律，计算滑动变阻器的最小电阻；（3）当串联电路中电阻最大时，电流最小，根据电源电压和最大电流的乘积计算电路的最大电功率，利用电源电压和最小电流的乘积计算最小电功率。
4.【答案】 （1）解：根据公式 R=UI 可算出灯泡L的电阻值为 R灯=U灯I灯=8V0.5A=16Ω
（2）解：灯泡承受的最大电流为0.5A，因此总电阻最小为 R总=U总I灯=12V0.5A=24Ω
滑动变阻器接入最小阻值为 R滑=R总?R灯=24Ω?16Ω=8Ω
滑动变阻器接入的范围为 8Ω?44Ω 。
（3）解：当滑动变阻器接入阻值44Ω时，电流表的示数为 Imin=U总Rmax=12V16Ω+44Ω=0.2A
电流表的示数范围为 0.2A?0.5A 。
（4）解：当电流最小时，电压表示数最小为 Umin=IminR灯=0.2A×16Ω=3.2V
当电流最大时，电压表示数最大为 Umax=ImaxR灯=0.5A×16Ω=8V
电压表示数范围为 3.2V?8V
【分析】（1）利用电压和电流的比值计算电阻；（2）根据分压和电流的比值计算电阻；结合串联电路的电阻规律求电阻大小；（3）根据电压和电阻的比值求电流；（4）结合电流的最大、最小值，结合电阻计算电压的取值范围。
5.【答案】 （1）解：当S闭合，S1、S2都断开，滑动变阻器的滑片移到最右端时，灯泡L与滑动变阻器R串联，滑动变阻器以最大阻值20Ω接入电路，不考虑灯丝电阻变化，根据 P=U2R 可得灯泡电阻 RL=U额2P额=(2.5V)21.25W=5Ω
串联电路中总电阻等于各分电阻之和，则电路总电阻为 R总=RL+Rmax=5Ω+20Ω=25Ω
则通过电路电流为 I=UR总=6V25Ω=0.24A
串联电路中电流处处相等，由 W=I2Rt 小灯泡在1min内消耗的电能 WL=I2RLt=(0.24A)2×5Ω×60s=17.28J
答：当S闭合，S1、S2都断开，滑动变阻器的滑片移到最右端时，小灯泡在1min内消耗的电能是17.28J
（2）解：由P=UI可得，灯泡正常工作时的电流为 IL=P额U额=1.25W2.5V=0.5A
当S闭合，S1、S2都断开时，滑动变阻器以最小阻值0接入电路时，保证电路安全的情况下，电路电流最大为0.5A，此时电路消耗的功率最大为 P大=UI大=6V×0.5A=3W
答：当S闭合，S1、S2都断开时，电路消耗的最大功率是3W
（3）解：当S、S1、S2都闭合时，灯泡L被短路，定值电阻R0与滑动变阻器R并联，通过定值电阻R0的电流为 I0=UR0=6V30Ω=0.2A
滑动变阻器接入电路阻值最小时，通过的电流最大，根据并联电路干路电流等于各支路电流之和的规律，以及考虑电流表的路程，干路电流应为0.6A，则通过滑动变阻器R的最大电流为 IR=I′?I0=0.6A?0.2A=0.4A
根据 I=UR 可得滑动变阻器接入电路的最小阻值 R小=UIR=6V0.4A=15Ω
答：当S、S1、S2都闭合时，滑动变阻器接入电路的最小阻值是15Ω。
【分析】（1）根据灯泡的电压和电功率计算电阻，利用电压和电阻的比值计算电流，结合电流、电阻和时间计算消耗的电能；（2）根据灯泡的电压和电功率计算电流，利用电源电压和电流的乘积计算最大电功率；（3）根据电压和电阻的比值计算电流，利用并联电路电流规律，利用干路的最大电流计算支路电流，电压和最大电流的比值计算最小电阻。
6.【答案】 （1）解：当S1闭合、S2接b时，灯泡L与变阻器R串联，电压表测R两端的电压，
因串联电路中各处的电流相等，且灯泡正常发光，
所以，由P＝UI可得，电路中的电流：
I =PLUL=1.2W3V= 0.4A，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，滑动变阻器两端的电压：
UR＝U﹣UL＝5V﹣3V＝2V，
由I =UR 可得，滑动变阻器接入电路的阻值：
R =URI=2V0.4A= 5Ω
答：当S1闭合、S2接b，灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的阻值是5Ω。
（2）解：保持滑动变阻器滑片位置不动，当S1闭合、S2接a时，定值电阻R0与变阻器R串联，
因串联电路中总电阻等于各分电压之和，
所以，电路中的电流：
I′ =UR0+R=5V5Ω+5Ω= 0.5A，
则R0的电功率：
P0＝（I′）2R0＝（0.5A）2×5Ω＝1.25W
答：保持滑动变阻器滑片位置不动，当S1闭合、S2接a时，R0的电功率是1.25W。
（3）解：当S1闭合、S2接a时，定值电阻R0与变阻器R串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流，
当电压表的示数UR′＝3V时，R0两端的电压：
U0＝U﹣UR′＝5V﹣3V＝2V，
此时电路中的电流：
I″ =U0R0=2V5Ω= 0.4A，
此时变阻器接入电路中的电阻：
R′ =UR'I″=3V0.4A= 7.5Ω，
所以，电路中的最小电流为0.4A，此时R0的电功率最小，则
P0小＝（I″）2R0＝（0.4A）2×5Ω＝0.8W
答：当S1闭合、S2接a时，R0的最小电功率是0.8W。
【分析】（1）结合电路图，理清开关处于不同状态时元件的连接方式及电表的测量对象，根据串联电路的电流特点和P=UI求出电路中的电流，利用串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压，根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的阻值.
（2）根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流，利用P=UI=I2R求出R0的电功率.
（3）根据串联电路的电压特点求出电压表的示数最大时R0两端的电压，根据欧姆定律求出此时电路中的电流，再根据欧姆定律求出此时变阻器接入电路中的电阻，据此得出电路中的最小电流，根据P=UI=I2R求出R0的最小电功率.
7.【答案】 解：①由电路图知，R1与R2串联，闭合电键S后，通过R1的电流为0.2A，
由I＝ UR 可得：U1＝I1R1＝0.2A×10Ω＝2V；
②10秒内电流通过R1做的功：W1＝U1I1t＝2V×0.2A×10s＝4J；
③由串联电路中电流处处相等和P＝I2R有： P1P2 ＝ I2R1I2R2 ＝ R1R2 ，
R1为定值电阻，所以R2连入电路的阻值越小，两电阻的功率比越大，
由变阻器的规格和串联电路的电流特点可知，电路中的最大电流为1A，此时电路总电阻最小，变阻器连入阻值最小，所以：R2min＝Rmin﹣R1＝ UImax ﹣R1＝ 12V1A ﹣10Ω＝2Ω。
答：①R1两端的电压为2V；
②10秒内电流通过R1做的功为4J；
③在电路安全工作的情况下，变阻器连入电路的阻值为2Ω时，R1消耗的功率与R2消耗的功率之比最大
【分析】（1）利用电流和电阻的乘积计算电压的大小；（2）根据电压、电流和时间的乘积计算消耗的电能；（3）若使电功率最大，可以使电路中的电流最大，此时滑动变阻器接入电路的电阻最小。
8.【答案】 解：当闭合S、S1、S2时，R1、R2并联，电流表测R1支路的电流，等效电路如图所示：
则R1的阻值 R1=UI1=12V0.3A=40Ω
当滑动变阻器接入电路的电阻最大时整个电路消耗的最小功率，R1消耗的电功率 P1=UI1=12V×0.3A=3.6W
R2消耗的最小为 P2=U2R2=(12V)2100Ω=1.44W
电路的总功率 P=P1+P2=3.6W+1.44W=5.04W
当闭合S，断开S1、S2时，等效电路如图所示：
R3允许通过的最大电流 I=P3U3=0.9W3V=0.3A
R2允许通过的最大电流为0.5A，所以为保证整个电路安全，电路中的电流为0.3A，则R3的阻值 R3=U3I3=3V0.3A=10Ω
电路的最小电阻 R总=UI3=12V0.3A=40Ω
则滑动变阻器接入的最小阻值 R2min=R总?R3=40Ω?10Ω=30Ω
所以滑动变阻器接入电路的阻值范围30Ω?100Ω。
答：R1的阻值为40Ω，整个电路消耗的最小功率为5.04W；当闭合S，断开S1、S2时，为保证整个电路安全，滑动变阻器接入电路的阻值范围为30Ω?100Ω。
【分析】当闭合S、S1、S2时，R1、R2并联，根据欧姆定律求出R1的阻值，当滑动变阻器接入电路的电阻最大时整个电路消耗的最小功率，根据 P=UI 求出R1消耗的电功率，根据 P=U2R 求出R2消耗的电功率，进一步求出整个电路消耗的最小功率；根据 I=PU 求出R3允许通过的电流，然后结合滑动变阻器允许通过的最大电流确定串联电流的最大电流，根据欧姆定律求出R3的阻值，根据欧姆定律求出电路的最小电阻，根据电阻的串联求出滑动变阻器接入电路的最小阻值，进一步得出滑动变阻器接入电路的阻值范围。
9.【答案】 （1）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，
当酒精气体的浓度为0时，电压表的示数为3V，
由图像可知，此时R1=60Ω，
串联电路中总电压等于各分电压之和，R1两端的电压U1=U-U2=9V-3V=6V，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，电路中的电流： I=I2=I1=U1R1=6V60Ω=0.1A
（2）解：R2的阻值： R2=U2I2=3V0.1A=30Ω
（3）解：电压表示数达到4.5V时，此时R1两端的电压： U1'=U?U2'=9V?4.5V=4.5V ，
此时电路中的电流： I′=U1'R1'=U2'R2 ?
解得：R1′=30Ω，
由图象可知，此时酒精气体的浓度为0.2mg/m3
【分析】理清电路的连接方式及电表的测量对象，从图象中获取有用的信息.
（1）根据串联电路的电压特点求出R1两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电路中的电流；
（2）根据欧姆定律求出R2的阻值；
（3）根据串联电路的电压特点求出R1两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律得出等式求出R1的阻值，然后由图象得出此时酒精气体的浓度.
10.【答案】①由图R与R0 串联，当滑片在左端最大处时电路总电阻最大，电流最小，此时电路中电流：
I=U/R0+R=6V/10Ω+20Ω=0.2A，
W=UIt=I2 Rt
1min内电流通过电阻R0 做的功：W0 =I2 R0 t=（0.2A）2 ×10Ω×60s=24J
②由题电流表量程为0～0.6A，滑动变阻器R规格为“20Ω? 0.5A”，为保证电路安全，电路中最大电流为0.5A，
所以：U/R0+R≤0.5A，即：6V/10Ω+R≤0.5A，解得R≥2Ω，
为保证电路安全，电压表示数（R0 两端电压）不超过3V，
所以：U/R0+R×R0 ≤3V，即：6V/10Ω+R×10Ω≤3V，解得R≥10Ω，
由上可知：为了保证电路安全，滑动变阻器R接入电路的最小阻值为10Ω。
【分析】（1）由图R与R0 串联，当滑片在左端最大处时电路总电阻最大，电流最小，此时电路中电流：I=U/R0+R=6V/10Ω+20Ω=0.2A，W=UIt=I2 Rt1min内电流通过电阻R0 做的功：W0 =I2 R0 t=（0.2A）2 ×10Ω×60s=24J；（2）由题电流表量程为0～0.6A，滑动变阻器R规格为“20Ω? 0.5A”，为保证电路安全，电路中最大电流为0.5A，所以：U/R0+R≤0.5A，即：6V/10Ω+R≤0.5A，解得R≥2Ω，
为保证电路安全，电压表示数（R0 两端电压）不超过3V，
所以：U/R0+R×R0 ≤3V，即：6V/10Ω+R×10Ω≤3V，解得R≥10Ω，
由上可知：为了保证电路安全，滑动变阻器R接入电路的最小阻值为10Ω。
11.【答案】 解：（1）灯泡正常发光时的电压UL=6V，由乙图可知正常发光时的电流IL=1.0A，
由I=UR可得，此时灯泡的电阻：
RL=ULIL=6V1.0A=6Ω；
（2）由图可知，灯泡和滑动变阻器串联，当电路中的电流为0.4A时，其两端的电压为1V，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，滑动变阻器两端的电压：
U滑=U﹣UL′=9V﹣1V=8V；
（3）因灯泡正常发光时的电流为1.0A，电流表的量程为0～0.6A，
所以，电路中的最大电流I大=0.6A，
由图乙可知，灯泡两端的电压UL″=2V，
滑动变阻器两端的电压：
U滑′=U﹣UL″=9V﹣2V=7V，
滑动变阻器接入电路中的最小阻值：
R滑′=?≈11.7Ω．
答：（1）灯泡正常发光时的电阻是6Ω；
（2）当电流表示数为0.4A时，电压表的示数是8V；
（3）为了保证电路安全，滑动变阻器接入电路中的最小阻值是11.7Ω．
【分析】（1）灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，根据图乙读出通过灯泡的电流，根据根据欧姆定律求出此时灯泡的电阻；
（2）根据图象读出电流表示数为0.4A时灯泡两端的电压，根据串联电路的电压特点求出电压表的示数；
（3）根据灯泡正常发光时的电流和电流表的量程确定电路中的最大电流，此时滑动变阻器接入电路中的阻值最小，根据图乙读出灯泡两端的电压，根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压，根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的最小阻值．
12528557702550
姓名：__________ 班级：__________考号：__________
一、计算题（共11题；共126分）
1.如图所示电路中， R0=30Ω，滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”电流表的量程为“0~0.6A”，小灯泡上标有“2.5V 1.25W”字样，不考虑灯丝电阻变化，并保证长时间电路安全工作，求：
（1）当S闭合，S1、S2都断开时，滑动变阻器的滑片移到最右端时，小灯泡在1min内消耗的电能为17.28J。则电源为多少伏。
（2）当S闭合，S1、S2都断开时，电路消耗的最大功率。
（3）当S、S1、S2都闭合时，滑动变阻器接入电路的最小阻值。
2.如图所示，电源电压为 12V 且保持不变，定值电阻 R0 为 10Ω ，滑动变阻器的规格为“ 20Ω 1A ”，电流表的量程为“0~ 3A ”，小灯泡上标有“ 12V6W ”字样，不考虑灯丝电阻变化，并保证电路能长时间安全工作，求：
（1）小灯泡正常工作时的电阻。
（2）当S、 S1 、 S2 都闭合时，滑动变阻器接入电路的最小阻值。
（3）当S闭合， S1 、 S2 都断开时，电路的最小功率和最大功率。
3.如图所示，电源电压为6V且保持不变，定值电阻R0的阻值为10Ω，滑动变阻器R1上标有“20Ω 0．5A"字样，电流表量程为“0~0．6A”，电压表量程为“0~3V"，闭合开关，移动滑片P的过程中，为保证电路安全：
（1）电路允许通过的最大电流是________A；
（2）滑动变阻器的R1接入电路的最小阻值是多少欧姆？
（3）电路总功率的变化范围是多少？
4.用如图所示的电路测量小灯泡的功率，电源电压恒定为12V，电压表量程为0~ 15V，电流表量程为0 ~ 0.6A，滑动变阻器规格为“44Ω，1A”，灯泡L标有“8V ，0.5A”字样，不考虑灯丝电阻的变化，电路中各元件都在安全的条件下，求：
（1）灯泡L的电阻值；
（2）滑动变阻器允许的取值范围；
（3）电流表示数的变化范围；
（4）电压表示数的变化范围。
5.如图所示电路中，电源电压为6V且保持不变，R0=30Ω，滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”，电流表的量程为“0~0.6A”，小灯泡上标有“2.5V 1.25W”字样，不考虑灯丝电阻变化，并保证长时间电路安全工作，计算：
（1）当S闭合，S1、S2都断开，滑动变阻器的滑片移到最右端时，小灯泡在1min内消耗的电能；
（2）当S闭合，S1、S2都断开时，电路消耗的最大功率；
（3）当S、S1、S2都闭合时，滑动变阻器接入电路的最小阻值。
6.如图所示电路，电源电压为5V不变，定值电阻R0阻值为5Ω，滑动变阻器R上标有“20Ω 1A”字样，灯L标有“3V 1.2W”，电压表量程为0～3V．（不考虑灯丝电阻的变化，且保证各元件均安全）求：
（1）当S1闭合、S2接b，灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的阻值是多少？
（2）保持滑动变阻器滑片位置不动，当S1闭合、S2接a时，R0的电功率是多少？
（3）当S1闭合、S2接a时，R0的最小电功率是多少？
7.如图所示电路，电源电压为12伏且不变，R1的阻值为10欧，滑动变阻器R2上标有“50Ω 1A”字样。闭合电键S后，通过R1的电流为0.2安，
①求R1两端的电压U1
②求10秒内电流通过电阻R1做的功W1。
③在电路安全工作的情况下，移动变阻器的滑片P到某位置，使R1消耗的功率与R2消耗的功率之比最大，求此时变阻器连入电路的阻值R2
8.如图所示，电源电压为12V，R1为定值电阻，R2为标有“100Ω 5A”字样的滑动变阻器，R3为标有“3V 0.9W”字样的定值电阻。闭合S、S1、S2时，电流表的示数为0.3A，求R1的阻值及这种情况下整个电路消耗的最小功率；闭合S，断开S1、S2时，为保证整个电路安全，求滑动变阻器接入电路的阻值范围。
?
9.“全民拒酒驾，安全你我他”，天门市公安局在宣传交通规则的同时，也加大了对酒驾的查处，如图甲是呼气式酒精测试仪的电路原理图，R1为气敏电阻，它的阻值随酒精气体浓度的变化曲线如图乙，R2为定值电阻，电源电压为9V且保持不变，当酒精气体的浓度为0时，电压表的示数为3V，求：
（1）此时电路中的电流是多少？
（2）R2的阻值是多少？
（3）某驾驶员对着测试仪吹气10s，若电压表示数达到4.5V，就表明驾驶员饮酒驾驶，此时酒精气体的浓度达到多少？
10.如图，电源电压为6V，电阻R0=10Ω，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～3V，滑动变阻器R上标有“20Ω 0.5A”字样．求：
①? 当电路中电流最小时，1min内电流通过电阻R0做的功．
②? 为了保证电路安全，滑动变阻器R接入电路的最小阻值.
11.在如图甲的电路中，电源电压为9V且保持不变，电流表的是量程为0～0.6A，电压表的量程为0～15V，灯泡上标有“6V? 6W”字样，灯泡电流随电压变化关系如图乙所示．
（1）灯泡正常发光时的电阻是多少？
（2）当电流表示数为0.4A时，电压表的示数是多少？
（3）为了保证电路安全，滑动变阻器接入电路中的最小阻值是多少？
答案解析部分
一、计算题
1.【答案】 （1）解：当S闭合，S1、S2都断开，滑动变阻器的滑片移到最右端时，滑动变阻器的最大电阻与L串联，灯泡电阻为 RL=UL2PL=(2.5V)21.25W=5Ω
小灯泡在1min内消耗的电能为17.28J，电流为 I1=WRLt=17.28J5Ω×60s=0.24A
所以电源电压为 U=I(RL+R)=0.24A×(5Ω+20Ω)=6V
答：电源为6V；
（2）解：S闭合，S1、S2都断开，滑动变阻器与L串联，为保证长时间电路安全工作，当灯泡正常发光时，电路中电流最大，最大电流为 I最大=IL=PLUL=1.25W2.5V=0.5A
则电路消耗最大功率 P最大=UI最大=6V×0.5A=3W
答：当S闭合，S1、S2都断开时，电路消耗的最大功率3W
（3）解：当S、S1、S2都闭合，滑动变阻器与R0并联，通过R0的电流 I0=UR0=6V30Ω=0.2A
由电流表的量程可知，干路中的最大电流为0.6A，根据并联电路干路电流等于各支路电流之和可得，通过滑动变阻器的最大电流为 I2=I?I0=0.6A?0.2A=0.4A
滑动变阻器的最小值 R1=UI2=6V0.4A=15Ω
答：当S、S1、S2都闭合时，滑动变阻器接入电路的最小阻值15Ω。
【分析】（1）利用电压和电功率，可以计算电阻；根据消耗的电能和电阻、时间，可以计算电流大小；电流和电阻的乘积计算电压大小；（2）根据电功率和电压的比值计算电流；电压和电流的乘积计算电功率；（3）电压和电阻的比值计算电流；电压和电流的比值计算电阻。
2.【答案】 （1）解：小灯泡正常工作的电流是 IL=PLUL=6W12V=0.5A
小灯泡正常工作时的电阻 RL=ULIL=12V0.5A=24Ω
答：小灯泡正常工作时的电阻 24Ω
（2）解：当S、 S1 、 S2 都闭合时， R0 被短路，滑动变阻器和灯泡并联，因为滑动变阻器允许通过的最大电流是1A，所以滑动变阻器接入电路的最小阻值是 R小=UI大=12V1A=12Ω
答：当S、 S1 、 S2 都闭合时，滑动变阻器接入电路的最小阻值是 12Ω
（3）解：当S闭合， S1 、 S2 都断开时，定值电阻 R0 和滑动变阻器串联，滑动变阻器连入电路电阻最大时电路的功率最小 P小=U2R总=U2R0+R大=(12V)210Ω+20Ω=4.8W
当滑动变阻器阻值减小时，电路中的最大电流是1A，此时电路的功率最大 P大=UI大=12V×1A=12W
答：当S闭合， S1 、 S2 都断开时，电路的最小功率是4.8W，最大功率是12W。
【分析】（1）结合用电器的额定功率和额定电压，利用功率的变形公式I=P/U求解用电器的电流即可；结合小灯泡的电流和电压，利用欧姆定律求解灯泡的电阻即可；
（2）当S、 S1 、 S2 都闭合时，小灯泡和滑动变阻器并联，利用并联电流规律求解滑动变阻器的电流，结合欧姆定律求解最小电阻；
（3）当S闭合， S1 、 S2 都断开时，定值电阻和滑动变阻器串联，利用功率公式P=U2/R求解功率即可。
3.【答案】 （1）0.3
（2）解：定值电阻R0允许通过的最大电流： I0大=U0大/R0=3V/10Ω=0．3A
为了保证电路各元件安全，电路中的最大电流： I大=0.3A
I大=U/( R0+ R滑小)
0．3A=6V/ ( 10Ω+R滑小)
R滑小=10Ω
（3）解：电路中电阻最大时，电流最小： I小=U/( R0+R滑大) =6V/ ( 10Ω+20Ω) =0.2A
电路最大功率为： P大=UI大=6V×0．3A=1．8W
电路最小功率为： P小=UI小=6V×0．2A=1．2W
电路功率变化范围为： 1．2W~1．8W
答：滑动变阻器的R1接入电路的最小阻值是10Ω，电路总功率的变化范围是1.2W~ 1.8W
（1）根据电压表的最大示数和对应电阻计算电流，在串联电路中，电路的最大电流不能超过安全电流，判断电路中的最大电流；（2）根据总电压和最大电流的比值计算总电阻，结合串联电路电阻规律，计算滑动变阻器的最小电阻；（3）当串联电路中电阻最大时，电流最小，根据电源电压和最大电流的乘积计算电路的最大电功率，利用电源电压和最小电流的乘积计算最小电功率。
4.【答案】 （1）解：根据公式 R=UI 可算出灯泡L的电阻值为 R灯=U灯I灯=8V0.5A=16Ω
（2）解：灯泡承受的最大电流为0.5A，因此总电阻最小为 R总=U总I灯=12V0.5A=24Ω
滑动变阻器接入最小阻值为 R滑=R总?R灯=24Ω?16Ω=8Ω
滑动变阻器接入的范围为 8Ω?44Ω 。
（3）解：当滑动变阻器接入阻值44Ω时，电流表的示数为 Imin=U总Rmax=12V16Ω+44Ω=0.2A
电流表的示数范围为 0.2A?0.5A 。
（4）解：当电流最小时，电压表示数最小为 Umin=IminR灯=0.2A×16Ω=3.2V
当电流最大时，电压表示数最大为 Umax=ImaxR灯=0.5A×16Ω=8V
电压表示数范围为 3.2V?8V
【分析】（1）利用电压和电流的比值计算电阻；（2）根据分压和电流的比值计算电阻；结合串联电路的电阻规律求电阻大小；（3）根据电压和电阻的比值求电流；（4）结合电流的最大、最小值，结合电阻计算电压的取值范围。
5.【答案】 （1）解：当S闭合，S1、S2都断开，滑动变阻器的滑片移到最右端时，灯泡L与滑动变阻器R串联，滑动变阻器以最大阻值20Ω接入电路，不考虑灯丝电阻变化，根据 P=U2R 可得灯泡电阻 RL=U额2P额=(2.5V)21.25W=5Ω
串联电路中总电阻等于各分电阻之和，则电路总电阻为 R总=RL+Rmax=5Ω+20Ω=25Ω
则通过电路电流为 I=UR总=6V25Ω=0.24A
串联电路中电流处处相等，由 W=I2Rt 小灯泡在1min内消耗的电能 WL=I2RLt=(0.24A)2×5Ω×60s=17.28J
答：当S闭合，S1、S2都断开，滑动变阻器的滑片移到最右端时，小灯泡在1min内消耗的电能是17.28J
（2）解：由P=UI可得，灯泡正常工作时的电流为 IL=P额U额=1.25W2.5V=0.5A
当S闭合，S1、S2都断开时，滑动变阻器以最小阻值0接入电路时，保证电路安全的情况下，电路电流最大为0.5A，此时电路消耗的功率最大为 P大=UI大=6V×0.5A=3W
答：当S闭合，S1、S2都断开时，电路消耗的最大功率是3W
（3）解：当S、S1、S2都闭合时，灯泡L被短路，定值电阻R0与滑动变阻器R并联，通过定值电阻R0的电流为 I0=UR0=6V30Ω=0.2A
滑动变阻器接入电路阻值最小时，通过的电流最大，根据并联电路干路电流等于各支路电流之和的规律，以及考虑电流表的路程，干路电流应为0.6A，则通过滑动变阻器R的最大电流为 IR=I′?I0=0.6A?0.2A=0.4A
根据 I=UR 可得滑动变阻器接入电路的最小阻值 R小=UIR=6V0.4A=15Ω
答：当S、S1、S2都闭合时，滑动变阻器接入电路的最小阻值是15Ω。
【分析】（1）根据灯泡的电压和电功率计算电阻，利用电压和电阻的比值计算电流，结合电流、电阻和时间计算消耗的电能；（2）根据灯泡的电压和电功率计算电流，利用电源电压和电流的乘积计算最大电功率；（3）根据电压和电阻的比值计算电流，利用并联电路电流规律，利用干路的最大电流计算支路电流，电压和最大电流的比值计算最小电阻。
6.【答案】 （1）解：当S1闭合、S2接b时，灯泡L与变阻器R串联，电压表测R两端的电压，
因串联电路中各处的电流相等，且灯泡正常发光，
所以，由P＝UI可得，电路中的电流：
I =PLUL=1.2W3V= 0.4A，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，滑动变阻器两端的电压：
UR＝U﹣UL＝5V﹣3V＝2V，
由I =UR 可得，滑动变阻器接入电路的阻值：
R =URI=2V0.4A= 5Ω
答：当S1闭合、S2接b，灯泡正常发光时，滑动变阻器接入电路的阻值是5Ω。
（2）解：保持滑动变阻器滑片位置不动，当S1闭合、S2接a时，定值电阻R0与变阻器R串联，
因串联电路中总电阻等于各分电压之和，
所以，电路中的电流：
I′ =UR0+R=5V5Ω+5Ω= 0.5A，
则R0的电功率：
P0＝（I′）2R0＝（0.5A）2×5Ω＝1.25W
答：保持滑动变阻器滑片位置不动，当S1闭合、S2接a时，R0的电功率是1.25W。
（3）解：当S1闭合、S2接a时，定值电阻R0与变阻器R串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流，
当电压表的示数UR′＝3V时，R0两端的电压：
U0＝U﹣UR′＝5V﹣3V＝2V，
此时电路中的电流：
I″ =U0R0=2V5Ω= 0.4A，
此时变阻器接入电路中的电阻：
R′ =UR'I″=3V0.4A= 7.5Ω，
所以，电路中的最小电流为0.4A，此时R0的电功率最小，则
P0小＝（I″）2R0＝（0.4A）2×5Ω＝0.8W
答：当S1闭合、S2接a时，R0的最小电功率是0.8W。
【分析】（1）结合电路图，理清开关处于不同状态时元件的连接方式及电表的测量对象，根据串联电路的电流特点和P=UI求出电路中的电流，利用串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压，根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的阻值.
（2）根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流，利用P=UI=I2R求出R0的电功率.
（3）根据串联电路的电压特点求出电压表的示数最大时R0两端的电压，根据欧姆定律求出此时电路中的电流，再根据欧姆定律求出此时变阻器接入电路中的电阻，据此得出电路中的最小电流，根据P=UI=I2R求出R0的最小电功率.
7.【答案】 解：①由电路图知，R1与R2串联，闭合电键S后，通过R1的电流为0.2A，
由I＝ UR 可得：U1＝I1R1＝0.2A×10Ω＝2V；
②10秒内电流通过R1做的功：W1＝U1I1t＝2V×0.2A×10s＝4J；
③由串联电路中电流处处相等和P＝I2R有： P1P2 ＝ I2R1I2R2 ＝ R1R2 ，
R1为定值电阻，所以R2连入电路的阻值越小，两电阻的功率比越大，
由变阻器的规格和串联电路的电流特点可知，电路中的最大电流为1A，此时电路总电阻最小，变阻器连入阻值最小，所以：R2min＝Rmin﹣R1＝ UImax ﹣R1＝ 12V1A ﹣10Ω＝2Ω。
答：①R1两端的电压为2V；
②10秒内电流通过R1做的功为4J；
③在电路安全工作的情况下，变阻器连入电路的阻值为2Ω时，R1消耗的功率与R2消耗的功率之比最大
【分析】（1）利用电流和电阻的乘积计算电压的大小；（2）根据电压、电流和时间的乘积计算消耗的电能；（3）若使电功率最大，可以使电路中的电流最大，此时滑动变阻器接入电路的电阻最小。
8.【答案】 解：当闭合S、S1、S2时，R1、R2并联，电流表测R1支路的电流，等效电路如图所示：
则R1的阻值 R1=UI1=12V0.3A=40Ω
当滑动变阻器接入电路的电阻最大时整个电路消耗的最小功率，R1消耗的电功率 P1=UI1=12V×0.3A=3.6W
R2消耗的最小为 P2=U2R2=(12V)2100Ω=1.44W
电路的总功率 P=P1+P2=3.6W+1.44W=5.04W
当闭合S，断开S1、S2时，等效电路如图所示：
R3允许通过的最大电流 I=P3U3=0.9W3V=0.3A
R2允许通过的最大电流为0.5A，所以为保证整个电路安全，电路中的电流为0.3A，则R3的阻值 R3=U3I3=3V0.3A=10Ω
电路的最小电阻 R总=UI3=12V0.3A=40Ω
则滑动变阻器接入的最小阻值 R2min=R总?R3=40Ω?10Ω=30Ω
所以滑动变阻器接入电路的阻值范围30Ω?100Ω。
答：R1的阻值为40Ω，整个电路消耗的最小功率为5.04W；当闭合S，断开S1、S2时，为保证整个电路安全，滑动变阻器接入电路的阻值范围为30Ω?100Ω。
【分析】当闭合S、S1、S2时，R1、R2并联，根据欧姆定律求出R1的阻值，当滑动变阻器接入电路的电阻最大时整个电路消耗的最小功率，根据 P=UI 求出R1消耗的电功率，根据 P=U2R 求出R2消耗的电功率，进一步求出整个电路消耗的最小功率；根据 I=PU 求出R3允许通过的电流，然后结合滑动变阻器允许通过的最大电流确定串联电流的最大电流，根据欧姆定律求出R3的阻值，根据欧姆定律求出电路的最小电阻，根据电阻的串联求出滑动变阻器接入电路的最小阻值，进一步得出滑动变阻器接入电路的阻值范围。
9.【答案】 （1）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，
当酒精气体的浓度为0时，电压表的示数为3V，
由图像可知，此时R1=60Ω，
串联电路中总电压等于各分电压之和，R1两端的电压U1=U-U2=9V-3V=6V，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，电路中的电流： I=I2=I1=U1R1=6V60Ω=0.1A
（2）解：R2的阻值： R2=U2I2=3V0.1A=30Ω
（3）解：电压表示数达到4.5V时，此时R1两端的电压： U1'=U?U2'=9V?4.5V=4.5V ，
此时电路中的电流： I′=U1'R1'=U2'R2 ?
解得：R1′=30Ω，
由图象可知，此时酒精气体的浓度为0.2mg/m3
【分析】理清电路的连接方式及电表的测量对象，从图象中获取有用的信息.
（1）根据串联电路的电压特点求出R1两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电路中的电流；
（2）根据欧姆定律求出R2的阻值；
（3）根据串联电路的电压特点求出R1两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律得出等式求出R1的阻值，然后由图象得出此时酒精气体的浓度.
10.【答案】①由图R与R0 串联，当滑片在左端最大处时电路总电阻最大，电流最小，此时电路中电流：
I=U/R0+R=6V/10Ω+20Ω=0.2A，
W=UIt=I2 Rt
1min内电流通过电阻R0 做的功：W0 =I2 R0 t=（0.2A）2 ×10Ω×60s=24J
②由题电流表量程为0～0.6A，滑动变阻器R规格为“20Ω? 0.5A”，为保证电路安全，电路中最大电流为0.5A，
所以：U/R0+R≤0.5A，即：6V/10Ω+R≤0.5A，解得R≥2Ω，
为保证电路安全，电压表示数（R0 两端电压）不超过3V，
所以：U/R0+R×R0 ≤3V，即：6V/10Ω+R×10Ω≤3V，解得R≥10Ω，
由上可知：为了保证电路安全，滑动变阻器R接入电路的最小阻值为10Ω。
【分析】（1）由图R与R0 串联，当滑片在左端最大处时电路总电阻最大，电流最小，此时电路中电流：I=U/R0+R=6V/10Ω+20Ω=0.2A，W=UIt=I2 Rt1min内电流通过电阻R0 做的功：W0 =I2 R0 t=（0.2A）2 ×10Ω×60s=24J；（2）由题电流表量程为0～0.6A，滑动变阻器R规格为“20Ω? 0.5A”，为保证电路安全，电路中最大电流为0.5A，所以：U/R0+R≤0.5A，即：6V/10Ω+R≤0.5A，解得R≥2Ω，
为保证电路安全，电压表示数（R0 两端电压）不超过3V，
所以：U/R0+R×R0 ≤3V，即：6V/10Ω+R×10Ω≤3V，解得R≥10Ω，
由上可知：为了保证电路安全，滑动变阻器R接入电路的最小阻值为10Ω。
11.【答案】 解：（1）灯泡正常发光时的电压UL=6V，由乙图可知正常发光时的电流IL=1.0A，
由I=UR可得，此时灯泡的电阻：
RL=ULIL=6V1.0A=6Ω；
（2）由图可知，灯泡和滑动变阻器串联，当电路中的电流为0.4A时，其两端的电压为1V，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，滑动变阻器两端的电压：
U滑=U﹣UL′=9V﹣1V=8V；
（3）因灯泡正常发光时的电流为1.0A，电流表的量程为0～0.6A，
所以，电路中的最大电流I大=0.6A，
由图乙可知，灯泡两端的电压UL″=2V，
滑动变阻器两端的电压：
U滑′=U﹣UL″=9V﹣2V=7V，
滑动变阻器接入电路中的最小阻值：
R滑′=?≈11.7Ω．
答：（1）灯泡正常发光时的电阻是6Ω；
（2）当电流表示数为0.4A时，电压表的示数是8V；
（3）为了保证电路安全，滑动变阻器接入电路中的最小阻值是11.7Ω．
【分析】（1）灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，根据图乙读出通过灯泡的电流，根据根据欧姆定律求出此时灯泡的电阻；
（2）根据图象读出电流表示数为0.4A时灯泡两端的电压，根据串联电路的电压特点求出电压表的示数；
（3）根据灯泡正常发光时的电流和电流表的量程确定电路中的最大电流，此时滑动变阻器接入电路中的阻值最小，根据图乙读出灯泡两端的电压，根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压，根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的最小阻值．
12528557702550
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