二．小燈泡實際功率的比較（共4小題）
三．電功率多檔位問題（共4小題）
四．電功率范圍值問題（共5小題）
五．結(jié)合圖像計算電功率（共4小題）
六．電功率的綜合計算（共18小題）
一．電功率的比例計算（共4小題）
1．如圖所示的電路中，電源電壓恒定；當開關(guān)S1、S3閉合，S2斷開，滑動變阻器滑片調(diào)到最左端時，電流表示數(shù)為I1，電壓表示數(shù)為U1；當開關(guān)S2、S3閉合，S1斷開，滑動變阻器滑片調(diào)到中間時，電流表示數(shù)為I2；電壓表示數(shù)為U2；I1：I2＝2：3，U1：U2＝4：9．當開關(guān)S1、S2、S3全部閉合，滑動變阻器滑片調(diào)到最右端時，電阻R1與電阻R2消耗的電功率之比為（ ）
A．8：27B．3：2C．2：3D．3：8
【答案】B
【解答】解：當開關(guān)S1、S3閉合，S2斷開，滑動變阻器滑片調(diào)到最右端時，等效電路圖如圖甲所示；
當開關(guān)S2、S3閉合，S1斷開，滑動變阻器滑片調(diào)到中間時，等效電路圖如圖乙所示；
當開關(guān)S1、S2、S3全部閉合，滑動變阻器滑片調(diào)到最右端時，等效電路圖如圖丙所示：
由I＝可得，圖甲中R1的阻值R1＝，圖乙中R2的阻值R2＝，
因I1：I2＝2：3，U1：U2＝4：9，
所以，＝＝×＝×＝，
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，
所以，圖丙中電阻R1與電阻R2消耗的電功率之比：
＝＝＝。
故選：B。
2．（多選）如圖所示，電源電壓保持不變，R1阻值為15Ω，滑動變阻器R2標有“20Ω 1A”字樣，電流表A1、A所用量程分別為0～0.6A、0～3A。閉合開關(guān)S、S1，將滑動變阻器滑片P滑至右端時，電流表A1的示數(shù)為0.3A，此時R1的功率為P1。下列說法正確的是（ ）
A．將電流表A與電壓表V互換，閉合S、斷開S1，滑片P滑至中點時R1的功率為P，則P1與P2之比為25：9
B．移動滑片P，在保證電路安全的情況下，電流表A示數(shù)的變化范圍是0.7～1.4A
C．電流表A1與電流表A示數(shù)之比為3：7
D．電源電壓為4.5V
【答案】AC
【解答】解：A、將電流表A與電壓表V互換，閉合S、斷開S1，此時R1與R2串聯(lián)，滑片P滑至中點時，電路中的電流為I'＝＝＝0.24A，此時R1的功率P2＝I'2R1＝（0.24A）2×15Ω＝0.864W，P1：P2＝25：9，故A正確；
B、電源電壓不變，通過R1 的電流始終不變，R2阻值全部接入電路時，通過R2的電流最小為0.3A，電流表A1所用量程為0～0.6A，則通過R2的最大電流為0.6A，所以在保證電路安全的情況下，電流表A示數(shù)的變化范圍是0.7～1A，故B錯誤；
C、通過R1支路的電流為 I1＝＝0.4A，R1的功率P1＝UI1＝6V×0.4A＝2.4W，電流表A的示數(shù)為 I干＝I1+I＝0.4A+0.3A＝0.7A，I：I干＝3：7，故C正確；
D、閉合開關(guān)S、S1，將滑動變阻器滑片P滑至右端時，R2阻值全部接入電路，R1與R2并聯(lián)，電流表A1測量R2所在支路的電流，此時A1的示數(shù)為 I＝0.3A，則電源電壓為U＝IR2＝0.3A×20Ω＝6V，故D錯誤。
故選：AC。
3．如圖甲所示電路，電源電壓保持不變。閉合開關(guān)S，電流表A和電壓表V1的示數(shù)均為0，電壓表V2的示數(shù)為U0。排除故障后，滑動變阻器取四個不同阻值時，可以得出電流表A和電壓表V2的四組對應(yīng)的值。這四組對應(yīng)的值在圖乙的U﹣I坐標系中分別用a、b、c、d四個點表示。由這四個點作出的U﹣I關(guān)系圖像為一條直線，延長直線交縱軸（U軸）于M點，交橫軸（I軸）于N點。其中a點為滑動變阻器的一個端點，對應(yīng)的電壓值為Ua，定值電阻的阻值為R0。請解答如下問題：
（1）N點表示的電壓值和電流值各為多少？此時電路處于什么狀態(tài)？
（2）在圖乙所示的坐標系中，畫出滑動變阻器的滑片從右端移動到左端的整個過程中，定值電阻的U﹣I關(guān)系圖像，并標出端點的坐標，并直接寫出兩條直線的夾角的度數(shù)；
（3）電路消耗的最大總功率與最小總功率之比k的值。
【答案】（1）N點表示的電壓值為0V，電流為；此時電路是通路，電路中開關(guān)S閉合，滑動變阻器的滑片滑到最左端；
（2）滑動變阻器的滑片從右端移動到左端的整個過程中，定值電阻的U﹣I關(guān)系圖像：
（3）電路消耗的最大總功率與最小總功率的比值為。
【解答】解：（1）由圖甲知，定值電阻與滑動變阻器串聯(lián)，電壓表V1測定值電阻兩端電壓，電壓表V2測滑動變阻器兩端電壓，電流表測整個電路的電流，閉合開關(guān)S，電流表A和電壓表V1的示數(shù)均為0，電壓表V2的示數(shù)為U0，此時電路為斷路，電源電壓為U0。
由圖乙知，N點位于橫坐標軸上，即電壓表的示數(shù)為0，此時電路中的電流不等于零，說明電路是通路，即S閉合。由此可知，滑動變阻器沒有接入電路，此時只有R0接入電路，所以電路中的電流為：IN＝；
（2）由歐姆定律可知U定＝R0I；滑動變阻器的滑片移動到左端時，滑動變阻器阻值為0，此時定值電阻單獨接入電路，定值電阻兩端電壓最大，為電源電壓，分析圖乙可知電源電壓值是U0，此時電路的電流為I＝；即最左端時坐標為（，U0）
當滑動變阻器在最右端時，電路阻值最大，電流最小，定值電阻兩端的電壓U'定＝U0﹣Ua，此時電流Ia＝，則坐標為（，U0﹣Ua），連接這兩個端點即可得到定值電阻的U﹣I關(guān)系圖像如下圖所示，兩直線的夾角為90°：
（3）當滑動變阻器在左端時，只有定值電阻R0接入電路，此時電路消耗的最大總功率P最大＝；
當滑動變阻器在右端時，滑動變阻器和定值電阻串聯(lián)，此時電路消耗的最小總功率P最?。経0Ia＝
故電路消耗的最大總功率與最小總功率之比＝＝。
答：（1）N點表示的電壓值為0V，電流為；此時電路是通路，電路中開關(guān)S閉合，滑動變阻器的滑片滑到最左端；
（2）滑動變阻器的滑片從右端移動到左端的整個過程中，定值電阻的U﹣I關(guān)系圖像，兩直線的夾角為90°：
（3）電路消耗的最大總功率與最小總功率的比值為。
4．在如圖所示的電路中，電源電壓12V，燈L上標有“12V，12W”字樣（燈絲阻值不變），R1為定值電阻，滑動變阻器R2上標有“2A”字樣，且Rab＝Rbc＝Rcd，電流表量程0～3A，電壓表量程0～9V。只閉合開關(guān)S2，移動滑片P至b點時，R1兩端電壓為U①，電流表示數(shù)為0.4A；移動滑片P至c點時，R1兩端電壓為U②，U①：U②＝3：2。
（1）燈泡電阻是多大？
（2）只閉合開關(guān)S1，移動滑片P至a點時，1min時間內(nèi)燈L消耗的電能是多少？
（3）R1的阻值和R2的最大值各是多少？
（4）保證電路安全的條件下，電路可實現(xiàn)的是最大功率和最小功率之比是多少？.
【答案】（1）燈泡電阻是12Ω；（2）只閉合開關(guān)S1，移動滑片P至a點時，1min時間內(nèi)燈L消耗的電能是720J；（3）R1的阻值和R2的最大值各是15Ω和45Ω；（4）保證電路安全的條件下，電路可實現(xiàn)的是最大功率和最小功率之比是9：1。
【解答】解：（1）由P＝UI得：；
由歐姆定律可得燈泡的電阻：；
（2）只閉合開關(guān)S1，移動滑片P至a點時，燈泡正常工作，t＝1min＝60s，
1min內(nèi)燈L消耗的電能：W＝Pt＝12W×60s＝720J；
（3）設(shè)滑動變阻器的最大阻值為R，則滑片在b、c兩點時，滑動變阻器連入電路的電阻分別是和，
只閉合開關(guān)S2，R1與R2串聯(lián)，
滑片P至b點時，由歐姆定律可得：，即①；
滑片P至b點時，R1兩端的電壓：，
滑片P滑至c點時，R1兩端的電壓：，
由已知，和上面兩式可得：②；
解①、②兩式可得：R1＝15Ω，R＝45Ω；
（4）當三個開關(guān)同時閉合時，電路中電阻最小，此時功率最大，電路可實現(xiàn)的是最大功率為：；
當只閉合S2，且滑動變阻器的滑片在d點時，電路中電阻最大，總功率最小，此時：，
電壓表測滑動變阻器的電壓為：U＝IR＝0.2A×45Ω＝9V，未超電壓表量程，安全；
所以可得：Pmin＝UI＝12V×0.2A＝2.4W；
電路可實現(xiàn)的是最大功率和最小功率之比：
。
故答案為：（1）燈泡電阻是12Ω；
（2）只閉合開關(guān)S1，移動滑片P至a點時，1min時間內(nèi)燈L消耗的電能是720J；
（3）R1的阻值和R2的最大值各是15Ω和45Ω；
（4）保證電路安全的條件下，電路可實現(xiàn)的是最大功率和最小功率之比是9：1。
二．小燈泡實際功率的比較（共4小題）
5．（多選）在電路安全的前提下，把標有“12V，6W”的燈泡L1和“6V，12W”的燈泡L2串聯(lián)起來接在電源上，其中一只燈泡恰能正常發(fā)光（不考慮燈絲電阻隨溫度的變化）。下列分析正確的是（ ）
A．電源電壓為18V
B．燈泡L1能正常發(fā)光，且比燈泡L2亮
C．L1、L2兩燈泡消耗的功率比為1：2
D．若把它們并聯(lián)，允許消耗的最大總功率為13.5W
【答案】BD
【解答】解：
（1）由P＝UI可得，兩燈的正常發(fā)光電流分別為：
I1額＝＝＝0.5A，I2額＝＝＝2A，
由I＝可得，兩燈的電阻分別為：
R1＝＝＝24Ω，R2＝＝＝3Ω，
因串聯(lián)電路中電流處處相等，L1的額定電流小于L2的額定電流，所以兩燈泡串聯(lián)時，L1正常發(fā)光，且電路中電流為I＝0.5A，
由I＝可得，電源的電壓為U＝I（R1+R2）＝0.5A×（24Ω+3Ω）＝13.5V，故A錯誤；
串聯(lián)電路中電流相等，L2的電阻大，由P＝I2R可知，L2的實際功率大，L2比燈泡L1亮，故B正確；
兩燈的實際功率之比為：＝＝＝＝，故C錯誤；
（2）因U1額＞U2額，若把它們并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路各支路兩端的電壓相等可知允許加的最大電源電壓為：U最大＝U2額＝6V，
則通過燈泡的電流分別為：I1＝＝＝0.25A，I2＝I2額＝2A，干路電流為：I＝I1+I2＝0.25A+2A＝2.25A，
所以允許消耗的最大總功率為：P＝UI＝6V×2.25A＝13.5W，故D正確。
故選：BD。
6．（多選）在如圖所示的電路中，電源電壓U＝18V，電流表的量程為0～3A，R3＝36Ω，小燈泡上標有6V 3.6W，R2的最大電阻為50Ω，下列分析正確的是（ ）
A．滑片移到最右端，只閉合S1，滑片左移，小燈泡變亮
B．只閉合S2，小燈泡正常發(fā)光
C．同時閉合S1、S2、S3，R2的滑片向右移動，電路的總功率變大
D．只閉合S1，保證所有元件安全，電路總功率范圍為10.8W～5.4W
【答案】AD
【解答】解：
A、只閉合S1，燈泡R1與R2串聯(lián)；滑片由最右端向左移，連入電路的電阻變小，總電阻變小，根據(jù)歐姆定律可知電流變大，所以，燈泡變亮；故A正確；
B、根據(jù)P＝可得：燈泡電阻R1＝＝＝10Ω，
根據(jù)P＝UI可得：燈泡正常工作時的電流I1＝＝＝0.6A；
只閉合S2，燈泡R1與R3串聯(lián)，則R串＝R1+R3＝10Ω+36Ω＝46Ω，
則電路中的電流I＝＝≈0.39A≠0.6A，
所以燈泡不能正常工作，故B錯誤；
C、同時閉合S1、S2、S3，R2與R3并聯(lián)，R2的滑片向右移動，連入電路的電阻變大，則總電阻變大，根據(jù)P＝可知總功率的變??；故C錯誤；
D、只閉合S1，燈泡R1與R2串聯(lián)，由于燈泡的正常工作電流為0.6A，電流表的量程為0～3A，則電路中的最大電流為0.6A，所以，最大總功率P最大＝UI最大＝18V×0.6A＝10.8W；
滑動變阻器的電阻全部連入電路，電路中的電流最小，總功率最小，則最大總電阻R最大＝R1+R2＝10Ω+50Ω＝60Ω，則最小總功率P最小＝＝＝5.4W，
所以保證所有元件安全，電路總功率范圍為10.8W～5.4W；故D正確。
故選：AD。
7．將A、B兩個燈泡，按如圖甲、乙兩種方式連接，已知RA＝10Ω，RB＝5Ω（燈泡電阻不變），電源電壓相同，圖甲中A燈比B燈 亮 （選“亮”或“暗”）；圖甲中A燈的電壓與圖乙中A燈的電壓之比為 2：3 ，功率之比為 4：9 。
【答案】亮；2：3；4：9。
【解答】解：
（1）圖甲中，兩燈泡串聯(lián)，因串聯(lián)電路中各處的電流相等，且燈泡的亮暗取決于實際功率的大小，已知RA＝10Ω，RB＝5Ω（燈泡電阻不變），則A燈的電阻較大，由P＝UI＝I2R可知，A燈的實際功率較大，即A燈比B燈亮；
（2）圖甲中電路的電流：I甲＝＝＝，
此時A燈的兩端的電壓：U甲A＝I甲RA＝×10Ω＝U，
圖乙中兩燈泡并聯(lián)，兩圖中電源電壓相同，則此時A燈的兩端的電壓：U乙A＝U，
圖甲中A燈的電壓與圖乙中A燈的電壓之比為：
U甲A：U乙A＝U：U＝2：3；
則圖甲中A燈的功率與圖乙中A燈的功率之比：
＝＝＝（）2＝（）2＝。
故答案為：亮；2：3；4：9。
8．學(xué)?？萍蓟顒又埽蠋熃o同學(xué)們展示了一個如圖1所示的“黑盒子”，絕緣外殼上有A、B、C三個接線柱。盒內(nèi)電路由兩個定值電阻Ra和Rb連接而成。小明同學(xué)想要用如圖2所示的電路探究黑盒子的相關(guān)物理量。已知電源電壓U恒為3.6V，定值電阻R0＝3Ω，R1是滑動變阻器。問：

（1）把BC兩個接線柱接到MN之間，閉合開關(guān)S，將R1的滑片移至最左時，電壓表示數(shù)為1.8V，電流表示數(shù)為0.6A，則Ra為多少歐？
（2）把AC兩個接線柱接到MN之間，閉合開關(guān)S，小明發(fā)現(xiàn)將R1的滑片從某位置移至最左端或最右端時，電壓表的示數(shù)均變化了0.45V，電路的總功率均變化了0.18W，則Rb為多少歐？
（3）滑動變阻器R1的最大阻值為多少歐？
（4）MN與暗箱的哪兩個接線柱相連接時，滑動變阻器R可獲得最大功率？最大功率值為多少瓦？（寫出判斷過程）
【答案】（1）把BC兩個接線柱接到MN之間，閉合開關(guān)S，將R1的滑片移至最左端時，電壓表示數(shù)為1.8V，電流表示數(shù)為0.6A，則Ra為3Ω；
（2）Rb為6Ω；
（3）滑動變阻器R1的最大阻值為6Ω；
（4）MN與暗箱的BC兩個接線柱相連接時，滑動變阻器R可獲得最大功率，最大功率值為0.54W。
【解答】解：（1）把BC兩個接線柱接到MN之間，只閉合開關(guān)S，電阻a、定值電阻R0以及滑動變阻器串聯(lián)，將R1的滑片移至最左端時，滑動變阻器接入電路的電阻為0，電壓表測BC兩端的電壓，電流表測電路中的電流，
由歐姆定律可得BC間的電阻為：Ra＝＝＝3Ω；
（2）把AC兩個接線柱接到MN之間，此時電阻a、b、定值電阻R0以及滑動變阻器串聯(lián)，
由P＝UI可得，電路中電流的變化量：ΔI＝＝＝0.05A，
此時黑匣子的電阻：RAC＝＝＝9Ω，
因為Ra＝3Ω，根據(jù)串聯(lián)電路電阻的規(guī)律知Rb＝RAC﹣Ra＝9Ω﹣3Ω＝6Ω；
（3）把AC兩個接線柱接到MN之間，只閉合開關(guān)S，
當滑動變阻器接入電路中的電阻為零時，電路中的電流：I1＝＝＝0.3A，
因?qū)1的滑片從某位置移至最左端或最右端時，電路中電流的變化均為0.05A，
所以，當滑動變阻器接入電路中的電阻最大時，電路中的電流最小，最小電流為：I2＝I1﹣0.05A×2＝0.3A﹣0.1A＝0.2A，
此時電路的總電阻：R總＝＝＝18Ω，
則滑動變阻器的最大阻值：R1＝R總﹣R0﹣RAC＝18Ω﹣3Ω﹣9Ω＝6Ω；
（4）定值電阻、滑動變阻器、黑盒子串聯(lián)接入電路，滑動變阻器的電功率：P＝UI﹣I2R＝3.6V×I﹣I2R，
根據(jù)拋物線的性質(zhì)可知滑動變阻器的最大電功率P＝＝，
分析可知R越小，滑動變阻器的電功率越大，
串聯(lián)電路總電阻等于各部分電阻之和，所以比較可知把BC兩個接線柱接到MN之間，只閉合開關(guān)S，電阻a、定值電阻R0以及滑動變阻器串聯(lián)時電路總電阻最小，滑動變阻器的電功率最大，最大電功率P＝＝＝＝＝0.54W。
答：（1）把BC兩個接線柱接到MN之間，閉合開關(guān)S，將R1的滑片移至最左端時，電壓表示數(shù)為1.8V，電流表示數(shù)為0.6A，則Ra為3Ω；
（2）Rb為6Ω；
（3）滑動變阻器R1的最大阻值為6Ω；
（4）MN與暗箱的BC兩個接線柱相連接時，滑動變阻器R可獲得最大功率，最大功率值為0.54W。
三．電功率多檔位問題（共4小題）
9．如圖所示電路，電源電壓U恒定。當A、B間接入標有“3V 1.5W”字樣的燈泡L（忽略燈絲電阻變化），閉合S、S1、S2，斷開S3，滑片P移到某一位置時電流表示數(shù)為I，再向上移動一段距離，R的阻值變化了5Ω，電流表示數(shù)變化了0.1A，L恰好正常發(fā)光；當A、B間換接為R3，閉合S、S3，斷開S1、S2，電壓表示數(shù)為U2，R1的功率為P1，R2的功率為P2，P1≠P2，電路的總功率為5W，R1、R2、R3均為定值電阻，每個電阻的阻值只有2Ω、5Ω、7Ω、9Ω這四種可能。下列說法中（ ）
①I＝0.5A
②U＝10V
③U2可能是4.5V
④P1可能是5W
A．只有①②正確B．只有①③正確
C．只有②④正確D．只有②③正確
【答案】D
【解答】解：①②．閉合S、S1、S2，斷開S3時，L與R串聯(lián)，電壓表測的是滑動變阻器R的兩端電壓，電流表測電路中的電流，設(shè)滑片移到某一位置時接入電路的電阻為R，此時電流表示數(shù)為I，再向上移動一段距離，R的阻值變化了5Ω，電流表示數(shù)變化了0.1A，則變阻器接入電路的電阻為（R﹣5Ω），電路中的電流為（I+0.1A），因此時L恰好正常發(fā)光，所以由P＝UI可得
解得I＝0.4A；
燈泡的電阻為
電源電壓不變，則電源電壓為
U＝I（R+RL）＝（I+0.1A）[（R﹣5Ω）+RL]
即
0.4A×（R+6Ω）＝（0.4A+0.1A）[（R﹣5Ω）+6Ω]
解得R＝19Ω，U＝10V
故①錯誤，②正確；
③④．當A、B間換接為R3，閉合S、S3，斷開S1、S2，R1、R2、R3串聯(lián)，電壓表測的是R2的兩端電壓，因串聯(lián)電路中電流處處相等，且P1≠P2，根據(jù)P＝I2R可知，R1≠R2，且電路中電流為
利用歐姆定律可知此時電路的總電阻為
因每個電阻的阻值只有2Ω、5Ω、7Ω、9Ω這四種可能，所以R1、R2、R3的阻值依次可能為2Ω、9Ω、9Ω；也可能是9Ω、2Ω、9Ω；R2的兩端電壓可能是
U2＝I′R2＝0.5A×9Ω＝4.5V
R2的兩端電壓也可能是
U2′＝I′R2′＝0.5A×2Ω＝1V
電阻R1的功率可能為
電阻R1的功率也可能為
故③正確，④錯誤。
故選：D。
10．媽媽買了個帶調(diào)溫的養(yǎng)生壺，如圖所示，R1、R2為加熱電阻，電磁鐵控制電路中的R3為熱敏電阻，R4為定值電阻。若電水壺高溫擋功率為1000W，低溫擋功率為80W，則R1的阻值為 48.4 Ω，R2的阻值為 556.6 Ω。當設(shè)置溫度為50℃煲湯時，養(yǎng)生壺先使用加熱擋工作，此時動觸點D與 上 （上/下）方兩個觸點相接觸。將水加熱至100℃后切換成保溫擋，水溫逐漸降低到50℃時再次切換到加熱擋將水溫提高，如此往復(fù)，若控制電路的電源電壓為8V，R3的阻值與溫度成反比，繼電器線圈電阻忽略不計。當電磁鐵線圈電流大于等于0.02A時繼電器吸合，則電阻R4的阻值為 800 Ω。
【答案】484.4；556.6；上；800。
【解答】解：當S1閉合，動觸點D與上方兩個觸點相接觸時，R2被短路，此時工作電路電阻最小，功率最大，電水壺處于加熱狀態(tài)，由P＝可知，
R1的阻值：R1＝＝＝48.4Ω；
當S1閉合，動觸點D與下方兩個觸點相接觸時，R1和R2串聯(lián)，此時工作電路電阻最大，功率最小，電水壺處于保溫狀態(tài)，由P＝可知，R1、R2串聯(lián)的總電阻：
R總＝＝＝605Ω，
根據(jù)串聯(lián)電路的電阻特點可知，R2的阻值：R2＝R總﹣R1＝605Ω﹣48.4Ω＝556.6Ω；
當設(shè)置50℃煲湯時，養(yǎng)生壺先使用加熱擋工作，由以上分析可知，此時動觸點D應(yīng)與上方兩個觸點相接觸；
電水壺處于加熱狀態(tài)時，動觸點D與上方兩個觸點相接觸，控制電路只有熱敏電阻R3接入電路，此時線圈中的電流小于等于0.02A，已知控制電路的電源電壓為8V，則熱敏電阻R3的阻值R3≥＝＝400Ω；
當水加熱至100℃后切換保溫加熱，銜鐵被吸下，線圈中的電流等于0.02A，此時R3的阻值為400Ω；
水溫逐漸降低到50℃時，由于R3的阻值與溫度成反比，
則有＝，即＝，
解得R3'＝800Ω；
此時控制電路R3與R4并聯(lián)，要再次切換到加熱擋，線圈中的電流應(yīng)小于等于0.02A，即控制電路的總電阻應(yīng)大于等于400Ω，當控制電路的總電阻等于400Ω時，根據(jù)并聯(lián)電路的電阻關(guān)系，電阻R4的阻值為800Ω。
故答案為：484.4；556.6；上；800。
11．某款家用儲水式電熱水器額定電壓為220V，額定功率為3000W，額定容量為60L，圖甲是其電路原理圖。插上插頭，電熱水器儲滿水后，閉合開關(guān)S，溫控器開關(guān)K接觸點1，對水進行加熱，當加熱溫度達到設(shè)定溫度時，K跳轉(zhuǎn)接觸點2，保溫指示燈L亮起，停止加熱；當水溫下降，低于設(shè)定溫度時，K再次接觸點1進行加熱。R1、R2、R3為加熱電阻，其中R2＝2R1。該電熱水器的加熱模式有四個擋位，選擇“一擋”，S1、S2均斷開，選擇“二擋”，S1閉合、S2斷開；選擇“三擋”，S1斷開、S2閉合，“三擋”加熱時的功率是“二擋”加熱時功率的1.5倍。選擇“四擋”，S1、S2均閉合，此時電熱水器在額定功率下工作。溫控器開關(guān)K的結(jié)構(gòu)如圖乙所示，繞O點轉(zhuǎn)動的杠桿OAB和繞O1點轉(zhuǎn)動的杠桿O1DE通過彈簧相連。溫包內(nèi)充滿熱脹冷縮的感溫液體，置于水中，溫度與水溫一致。水溫升高，感溫液體膨脹使膜盒頂端在A位置推杠桿OAB，當水溫達到設(shè)定溫度，動觸點C與觸點2相接，電熱水器停止加熱。調(diào)溫旋鈕為凹輪結(jié)構(gòu)，繞固定軸M轉(zhuǎn)動，順時針轉(zhuǎn)動調(diào)溫旋鈕，ME距離減小。[c水＝4.2×103J/（kg?℃），ρ水＝1×103kg/m3]
（1）該電熱水器儲滿60L水后，若選擇“四擋”加熱，加熱效率為84%，將水從30℃加熱到45℃需要的時間為多少？
（2）電阻R2的阻值為 96.8 Ω，該電熱水器在“一擋”工作時的電流為 1.2 A（保留1位小數(shù)）。
（3）為提高所設(shè)定的加熱溫度，應(yīng)如何旋轉(zhuǎn)調(diào)溫旋鈕？請寫出做法并說明理由。
【答案】（1）將水從30℃加熱到45℃需要的時間為1.5×103s。
（2）96.8；1.2；
（3）提高所設(shè)定的加熱溫度，應(yīng)該逆時針轉(zhuǎn)動調(diào)溫旋鈕。溫度升高，溫包內(nèi)感溫液體溫度升高。感溫液體膨脹，使膜盒頂端A位置推杠桿OAB向左運動。動觸點C與觸點2相接，電熱水器停止加熱。逆時針旋轉(zhuǎn)調(diào)溫旋鈕，ME距離會增大，推動杠桿O1DE向右轉(zhuǎn)動，通過彈簧拉動杠桿OAB向右，阻礙杠桿OAB向左運動，從而提高水的溫度。
【解答】解：（1）60L水從30℃加熱到45℃所吸收的熱量Q＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×1×103kg/m3×60×10﹣3m3×（45℃﹣30℃）＝3.78×106J。消耗的電能W＝＝＝4.5×106J。
選擇“四擋”加熱，需要的時間t＝＝＝1.5×103s。
（2）由題意可知，二擋時，S1閉合、S2斷開，只有R1工作，P2＝；三擋時S1斷開、S2閉合，只有R3工作，P3＝；三擋功率是二擋功率的1.5倍，P3＝1.5P2，則可得R3＝R1①。
四擋時S1、S2均閉合，三電阻并聯(lián)，再根據(jù)R2＝2R1②，則P＝++③，①②③聯(lián)立解得R1＝48.4Ω，R3≈32.3Ω，R2＝96.8Ω。
S1、S2均斷開，三個電阻串聯(lián)，為一擋，此時工作時的電流為I＝＝＝1.2A。
（3）提高所設(shè)定的加熱溫度，應(yīng)該逆時針轉(zhuǎn)動調(diào)溫旋鈕。溫度升高，溫包內(nèi)感溫液體溫度升高。感溫液體膨脹，使膜盒頂端A位置推杠桿OAB向左運動。動觸點C與觸點2相接，電熱水器停止加熱。逆時針旋轉(zhuǎn)調(diào)溫旋鈕，ME距離會增大，推動杠桿O1DE向右轉(zhuǎn)動，通過彈簧拉動杠桿OAB向右，阻礙杠桿OAB向左運動，從而提高水的溫度。
答：（1）將水從30℃加熱到45℃需要的時間為1.5×103s。
（2）96.8；1.2；
（3）提高所設(shè)定的加熱溫度，應(yīng)該逆時針轉(zhuǎn)動調(diào)溫旋鈕。溫度升高，溫包內(nèi)感溫液體溫度升高。感溫液體膨脹，使膜盒頂端A位置推杠桿OAB向左運動。動觸點C與觸點2相接，電熱水器停止加熱。逆時針旋轉(zhuǎn)調(diào)溫旋鈕，ME距離會增大，推動杠桿O1DE向右轉(zhuǎn)動，通過彈簧拉動杠桿OAB向右，阻礙杠桿OAB向左運動，從而提高水的溫度。
12．某型號的電加熱器有高、低兩擋調(diào)溫功能，其額定電壓為220V，內(nèi)部電路由發(fā)熱電阻R1、R2和開關(guān)S1組成，其中R1＝55Ω。在不拆解電加熱器內(nèi)部電路的情況下，小華用圖甲電路對其進行測試：先閉合開關(guān)S，電流表的示數(shù)為0.8A。再閉合S1，電流表的示數(shù)變?yōu)?A。
（1）求該電加熱器低溫擋和高溫擋的功率；
（2）求R2的阻值；
（3）小華增加了一個單刀雙擲開關(guān)S2，利用原有元件對該電加熱器的內(nèi)部電路進行改裝，使改裝后的電路（如圖乙，圖中的虛線框內(nèi)分別是R1和R2）符合以下兩點要求：
a．具有高、中、低三擋調(diào)溫功能。
b．低溫擋功率不變，中溫擋功率與原高溫擋功率相同。
通過計算說明，改裝后的高溫擋功率將為多少？
【答案】（1）該電加熱器低溫擋的功率為176W；高溫擋的功率為880W；
（2）R2的阻值為220Ω；
（3）改裝后的高溫擋功率為1100W。
【解答】解：（1）R1單獨接入電路中時，通過的電流：
I1＝＝＝4A，
因先閉合開關(guān)S時電流表的示數(shù)為0.8A，再閉合S1時電流表的示數(shù)變?yōu)?A，
所以，低溫擋時，R1與R2串聯(lián)，電路中的電流為0.8A，高溫擋時電路為R1的簡單電路，
則該電加熱器低溫擋的功率P低＝UI＝220V×0.8A＝176W；
高溫擋的功率：P高＝UI′＝220V×4A＝880W；
（2）低溫擋時電路中的總電阻：
R＝＝＝275Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，R2的阻值：
R2＝R﹣R1＝275Ω﹣55Ω＝220Ω；
（3）①由電路圖可知，開關(guān)S閉合、S1斷開且S2接b時，R1與R2串聯(lián)，電路的總電阻最大，總功率最小，電加熱器處于低溫擋；
開關(guān)S、S1閉合且S2接a時，R1與R2并聯(lián)，電路的總電阻最小，總功率最大，電加熱器處于高溫擋，
則開關(guān)S、S1閉合且S2接b時，應(yīng)處于中溫擋，且中溫擋功率與原高溫擋功率相同，所以R1位于左下方虛線框內(nèi)，如下圖所示：
②因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，且電路的總功率等于各用電器功率之和，
所以，改裝后的高溫擋功率：
P高＝+＝+＝1100W。
答：（1）該電加熱器低溫擋的功率為176W；高溫擋的功率為880W；
（2）R2的阻值為220Ω；
（3）改裝后的高溫擋功率為1100W。
四．電功率范圍值問題（共5小題）
13．如圖甲所示電路，電源電壓恒為6V，滑動變阻器R的規(guī)格為“25Ω，1A”，電流表量程選擇“0～0.6A”，電壓表量程選擇“0～3V”，小燈泡上標有“4.5V，0.3A”字樣，其I﹣U圖象如圖乙所示，閉合開關(guān)S，為保證電路安全，在移動滑片P的過程中，下列選項不正確的是（ ）
A．電路的最大功率是3.6W
B．小燈泡的功率變化范圍是0.75W﹣1.35W
C．電流表的示數(shù)范圍是0.25A﹣0.3A
D．滑動變阻器接入的阻值為5Ω﹣12Ω
【答案】A
【解答】解：A.由圖甲可知，小燈泡與滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測量滑動變阻器兩端的電壓，電流表測量電路中的電流；為保證電路安全，電路中允許通過的最大電流是I″＝0.3A，即電流表的最大示數(shù)是0.3A，由P＝UI可得，電路的最大功率是：Pmax＝UI″＝6V×0.3A＝1.8W，故A錯誤；
BC.由串聯(lián)電路的分壓特點可知，當滑動變阻器接入電路的電阻最大時，滑動變阻器兩端的電壓最大時，燈泡兩端的電壓最小，而且此時流過小燈泡的電流也最小，即電流表的示數(shù)最小，即當電壓表的示數(shù)為3V時，小燈泡的電功率最小，此時小燈泡兩端的電壓為：UL小＝U﹣U滑＝6V﹣3V＝3V，
由圖乙可知，此時流過小燈泡的最小電流是IL?。?.25A，小燈泡的最小功率是PL?。経L小IL?。?V×0.25A＝0.75W；
由圖乙可知，此時流過小燈泡的最大電流是IL大＝0.3A，小燈泡的最大功率是PL大＝ULIL大＝4.5V×0.3A＝1.35W，故B正確；
根據(jù)上面的分析，電路中的電流范圍是0.25A﹣0.3A，故C正確。
D、當電壓表的示數(shù)為3V時，燈泡L兩端的電壓UL＝U﹣U滑＝6V﹣3V＝3V，由圖乙可知，此時電路中的電流I′＝IL小＝0.25A；由歐姆定律知，滑動變阻器的最大電阻；
當滑動變阻器接入電路的電阻最小時，電路中的電流I＝0.3A，由串聯(lián)電路電壓的特點知，滑動變阻器兩端的電壓U?。経﹣UL＝6V﹣4.5V＝1.5V；由歐姆定律知，滑動變阻器的最小電阻；則滑動變阻器接入的阻值為5Ω﹣12Ω，故D正確。
故選：A。
14．電動輪椅為殘障人士出行提供了方便。如圖是某型號電動輪椅工作原理示意圖。開關(guān)S1和S2由絕緣操縱桿控制，能同時接“1”或接“2”，向前推操縱桿時輪椅前進且能調(diào)速，向后拉操縱桿時輪椅以恒定速度后退。已知蓄電池的電壓為24V保持不變，R2的阻值為10Ω，電動機的額定功率為120W，額定電壓為24V。當電動輪椅后退時，電流表示數(shù)為1A；當前進時，電流表示數(shù)變化范圍為1A～5A。下列說法正確的是（ ）
A．當開關(guān)S1和S2同時接2時，電動輪椅前進
B．滑動變阻器R1的最大阻值為20Ω
C．當電動輪椅前進時，電動機的功率范圍是24W～120W
D．當電動輪椅后退時，電動機的實際功率是14W
【答案】D
【解答】解：
A．由圖知，當開關(guān)S1和S2同時接2時，電動機與定值電阻R2串聯(lián)，此時電路中的電流不變，電動機的轉(zhuǎn)速不變，根據(jù)題意可知此時電動輪椅后退，故A錯誤；
B．根據(jù)上述分析和題意可知，電動輪椅后退時，電動機和電阻R2串聯(lián)，電流表示數(shù)為1A；而電動輪椅前進時，若滑動變阻器R1的最大電阻和電動機串聯(lián)，此時電流最小為1A，且電源電壓一定，兩種情況等效，所以，滑動變阻器的最大阻值為R1大＝R2＝10Ω，故B錯誤；
C.由圖知，當開關(guān)S1和S2同時接1時，電動機和滑動變阻器R1串聯(lián)，此時電動輪椅前進，由題可知此時電路中的電流最小為1A，則此時電動機的功率最小，
因電路的總功率等于各用電器消耗電功率之和，
所以，當電動輪椅前進時，電動機的最小功率：
PM小＝P總小﹣P滑＝UI小﹣I小2R1大＝24V×1A﹣（1A）2×10Ω＝14W；
由P＝UI可得電動機的額定電流：I額＝＝＝5A，
由題意可知，電動輪椅前進時電路中的電流最大為5A（等于電動機的額定電流），說明此時變阻器接入的阻值為0，所以，電動機的最大功率為PM大＝P額＝120W，
由此可知，當電動輪椅前進時，電動機的功率范圍是14W～120W，故C錯誤；
D．當電動輪椅后退時，電動機和電阻R2串聯(lián)，
由串聯(lián)電路的電壓特點和歐姆定律可知電動機分得的電壓為：UM＝U﹣IR2＝24V﹣1A×10Ω＝14V，
則此時電動機的實際功率：PM＝UMI＝14V×1A＝14W，故D正確。
故選：D。
15．如圖甲所示，電源電壓恒定不變，R2的銘牌上標有“20Ω，0.5A”字樣，滑動變阻器的規(guī)格為“50Ω，1A”，電壓表量程為“0～15V”。斷開開關(guān)S2，閉合開關(guān)S、S1時，滑動變阻器電功率隨其電壓變化圖像如圖乙所示。下列說法正確的是（ ）
A．電源電壓為12V
B．R1的阻值為5Ω
C．電路總功率的變化范圍為2.4W～14.4W
D．斷開開關(guān)S1，閉合開關(guān)S、S2時，滑動變阻器阻值變化范圍為14Ω～50Ω
【答案】A
【解答】解：AB、斷開開關(guān)S2，閉合開關(guān)S、S1時，滑動變阻器與定值電阻R1串聯(lián)；電源電壓恒定不變，由圖乙可知：當滑動變阻器電壓為4V時，其功率為3.2W，此時電路電流為，則電源電壓U＝I1R1+U1＝0.8A×R1+4V；當滑動變阻器電壓為9V時，其功率為2.7W，此時電路電流為，則電源電壓U＝I2R1+U2＝0.3A×R1+9V；即0.8A×R1+4V＝0.3A×R1+9V，解得：R1＝10Ω，U＝12V，故A正確、B錯誤；
C、由于R1＜R2，故當滑動變阻器與R2串聯(lián)時，電路總功率最小。電路總電阻R總＝R2+R滑max＝20Ω+50Ω＝70Ω，此時電路總功率P總min＝為最小值；當滑動變阻器接入阻值最小使得電路電流較大時，電流的最大值不能超過滑動變阻器允許通過的最大電流即1A，故總功率最大值為P總max＝U總I＝12V×1A＝12W。故C選項錯誤。
D、當斷開開關(guān)S1，閉合開關(guān)S、S2時，電路中滑動變阻器和R2串聯(lián)，此時電路中允許通過最大電流為0.5A，對應(yīng)滑動變阻器接入阻值最小。此時R2的電壓U2＝IR2＝0.5A×20Ω＝10V，則滑動變阻器的電壓U滑＝U總﹣U2＝12V﹣10V＝2V，接入阻值為，故D選項錯誤。
故選：A。
16．（多選）如圖所示的電路中，電源電壓恒為15V，小燈泡L標有“3V 1.8W”的字樣，滑動變阻器R1的規(guī)格為“60Ω 1A”，電流表的量程為0～3A，電壓表的量程為0～15V、當只閉合S0、S2、S3，將滑動交阻器R1的滑片P調(diào)到中點時，電流表示數(shù)為1A。不考慮燈絲電阻的變化，在保證電路中各元件安全的情況下，則下列說法正確的是（ ）
A．定值電阻R2的阻值為30Ω
B．只閉合S1、S2，斷開S0、S3，R1的最大功率是11.25W
C．只閉合S1、S2，斷開S0、S3，小燈泡L的電功率的取值范圍是0.324W～1.8W
D．閉合開關(guān)S0、S2、S3，斷開S1，整個電路消耗的電功率的取值范圍是11.25W～22.5W
【答案】AD
【解答】解：A、根據(jù)電路圖可知，當只閉合S0、S2和S3時，R1、R2并聯(lián)，電流表測量干路電流，并且滑動變阻器R1的滑片P在中點；
通過R1的電流：I1＝＝＝0.5A，
因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，所以通過R2的電流：I2＝I﹣I1＝1A﹣0.5A＝0.5A，
由I＝可得，R2的阻值：R2＝＝＝30Ω，故A正確；
B、閉合S1、S2，斷開S0、S3時，燈泡與滑動變阻器R1串聯(lián)，電壓表測量滑動變阻器R1兩端的電壓，電流表測量電路中的電流；
小燈泡L標有“3V 1.8W”的字樣，由P＝可得，燈泡的阻值：RL＝＝＝5Ω，
當滑動變阻器的電阻等于小燈泡電阻時滑動變阻器的功率最大，但當小燈泡兩端的電壓與滑動變阻器兩端的電壓相同時，小燈泡兩端的電壓為7.5V，大于小燈泡的額定電壓，所以小燈泡會被燒壞，故滑動變阻器的電阻不能與小燈泡的電阻相等，為了保證小燈泡正常發(fā)光，當電流為小燈泡的額定電流時，電阻R1的功率最大，由P＝UI可得，燈泡的額定電流：IL＝＝＝0.6A，
滑動變阻器兩端的電壓為：
U滑＝U﹣UL＝15V﹣3V＝12V，
滑動變阻器的最大的功率為：
P滑＝U滑IL＝12V×0.6A＝7.2W，故B錯誤；
C、因串聯(lián)電路中各處的電流相等，電流表量程為0～3A，
所以為保證電路安全，電路中的最大電流為0.6A，即小燈泡的最大電流為0.6A，最大功率為1.8W；
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，電流表量程為0～3A，
所以為保證電路安全，電路中的最大電流為0.6A，此時電壓表示數(shù)為15V，
因串聯(lián)電路兩端電壓等于各部分電路兩端的電壓之和，所以滑動變阻器的阻值可以全部連入電路，此時電路中電流最小，
則電路中的最小電流：Imin＝＝＝A，
此時燈泡消耗的最小功率：Pmin＝RL＝（A）2×5Ω≈0.27W；
因此小燈泡L的電功率的取值范圍是0.27W～1.8W，故C錯誤；
D、閉合開關(guān)S0、S2、S3，斷開S1，R1、R2并聯(lián)，電流表測量干路電流；
因為滑動變阻器允許通過的最大電流為1A，而并聯(lián)電路中，各支路互不影響，因此通過R2的電流仍然是0.5A，
又因為并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，再結(jié)合電流表量程可知，
所以干路最大電流為Imax′＝I滑大+I2＝1A+0.5A＝1.5A，
則電路消耗的最大功率：Pmax＝UImax′＝15V×1.5A＝22.5W，
當滑動變阻器接入電路的阻值最大時，電路電流最小，
則Imin′＝+I2＝+0.5A＝0.75A，
電路消耗的最小功率：Pmin＝UImin′＝15V×0.75A＝11.25W，
故閉合開關(guān)S0、S2、S3，斷開S1時，整個電路消耗的電功率的取值范圍是11.25W～22.5W，故D正確。
故選：AD。
17．如圖甲所示，設(shè)電源電壓U恒定不變，R0為定值電阻，R為滑動變阻器，閉合開關(guān)S后，移動滑動變阻器滑片P改變變阻器阻值，滑片P從a端移動到b端過程中，電壓表示數(shù)U與電流表示數(shù)I的變化關(guān)系如圖乙所示。求：
（1）當電路中的電流最小時，1min內(nèi)電流通過電阻R做的功；
（2）電源的恒定電壓和定值電阻R0的大?。?br>（3）若電壓表量程為0～15V，電流表量程為0～1A，為保證電表正常工作，定值電阻R0消耗的功率范圍。
【答案】（1）電路中電流最小時，1min內(nèi)電流通過電阻R做的功為240J；
（2）電源電壓為24V，定值電阻R0為20Ω；
（3）定值電阻R0消耗的功率范圍為4.05W～20W。
【解答】解：由電路圖可知，R與R0串聯(lián)，電壓表測R兩端的電壓，電流表測電路中的電流。
（1）由圖乙可知，電路中的最小電流I?。?.2A，R兩端的電壓UR＝20V，
1min內(nèi)電流通過電阻R做的功：
WR＝URI小t＝20V×0.2A×60s＝240J；
（2）當滑動變阻器接入電路中的電阻最大時電路中的電流最小，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，電源的電壓：
U＝I小R0+UR＝0.2A×R0+20V，
當滑動變阻器接入電路中的電阻為零時，電路中的電流最大，
由圖象可知，電路中的最大電流I大＝1.2A，
則電源的電壓：
U＝I大R0＝1.2A×R0，
因電源的電壓不變，
所以，0.2A×R0+20V＝1.2A×R0，
解得：R0＝20Ω，
電源的電壓U＝I大R0＝1.2A×20Ω＝24V；
（3）當電路中的電流最大為1A時，定值電阻R0消耗的功率最大，則R0消耗的最大功率：
P0大＝（I大）2R0＝（1A）2×20Ω＝20W，
當電壓表的示數(shù)最大時電路中的電流最小，R0消耗的電功率最小，
此時R0兩端的電壓：
U0?。経﹣UR大＝24V﹣15V＝9V，
R0消耗的最小功率：
P0?。剑剑?.05W，
定值電阻R0消耗的功率范圍為4.05W～20W。
答：（1）電路中電流最小時，1min內(nèi)電流通過電阻R做的功為240J；
（2）電源電壓為24V，定值電阻R0為20Ω；
（3）定值電阻R0消耗的功率范圍為4.05W～20W。
五．結(jié)合圖像計算電功率（共4小題）
18．如圖甲電路，電源電壓保持不變。當閉合開關(guān)時，將變阻器的滑片從一端移動到另一端的過程中，兩電壓表V1、V2示數(shù)與電流表示數(shù)的變化關(guān)系如圖乙，下列說法正確的是（ ）
A．圖像a表示V1示數(shù)變化
B．電源電壓為12V
C．滑片移至最左端時R1的功率為0.6W
D．電路消耗的最大功率為3.6W
【答案】C
【解答】解：A.由電路圖可知，電阻R1、電阻R2、滑動變阻器串聯(lián)在電路中，電壓表V1測量R2兩端的電壓，電壓表V2測量R2和變阻器兩端的總電壓。所以電壓表V2的示數(shù)大于電壓表V1的示數(shù)，由乙圖可知，電流相同時，a的電壓大于b的電壓，所以圖像a表示V2示數(shù)變化，故A錯誤；
B.由于電阻R1、電阻R2、滑動變阻器串聯(lián)，
則由乙圖可知當I＝0.2A時（滑片在最左端時），U＝12V，R＝＝＝60Ω，U總＝0.2A×（60Ω+R1）；
則由乙圖可知當I＝0.6A時（滑片在最右端時），U＝6V，R＝＝＝10Ω，U總＝0.6A×（10Ω+R1）；
解上面的方程組得：U總＝15V，R1＝15Ω，故B錯誤；
C.當滑片在最左端時，電阻最大，電流最小，R1的功率P＝UI＝I2R1＝（0.2A）2×15Ω＝0.6W，故C正確；
D.當滑片在最右端時，電阻最小，電流最大，電路消耗的最大功率P＝U總I＝15V×0.6A＝9W，故D錯誤。
故選：C。
19．（多選）如圖甲所示，小燈泡L2上標有“2V”字樣，電流表量程為0～3A，燈泡L1和L2的I～U圖象如圖乙所示，當只閉合開關(guān)S1時，L2正常發(fā)光，當開關(guān)S1、S2、S3都閉合，且滑動變阻器滑片P滑到最右端時，燈泡L1正常發(fā)光，電流表示數(shù)為0.72A，則下列說正確的是（ ）
A．電源電壓為6V
B．小燈泡L1的額定功率為3.6W
C．小燈泡L2的額定功率為2W
D．當開關(guān)S1、S2、S3都閉合時，為保證原件安全，滑動變阻器可調(diào)節(jié)范圍2.5Ω～50Ω
【答案】ABD
【解答】解：A．根據(jù)電路圖可知，當只閉合開關(guān)S1時，L1、L2串聯(lián)，小燈泡L2正常發(fā)光，可知燈泡L2兩端的電壓為2V，從圖象中可知電路中的電流為0.5A，則通過L1的電流也為0.5A，從圖象中可知此時L1兩端的電壓為4V，電源電壓為：U＝U1+U2＝4V+2V＝6V，故A正確；
B．由電路圖可知，閉合開關(guān)S1、S2、S3，滑片P置于最右端時，滑動變阻器的最大阻值與燈泡L1并聯(lián)，電流表測干路電流，小燈泡L1正常發(fā)光，則小燈泡L1的額定電壓：U額＝U＝6V；
由圖象可知，L1正常工作的電流：I1＝0.6A；則小燈泡L1的額定功率為：P1＝U額I1＝6V×0.6A＝3.6W，故B正確；
C．小燈泡L2上標有“2V”字樣，由圖象可知，當L2兩端電壓為2V時，電流為0.5A，可得小燈泡L2的額定功率為：P2＝U2I2＝2V×0.5A＝1W，故C錯誤；
D．由電路圖可知，閉合開關(guān)S1、S2、S3，滑片P置于最右端時，滑動變阻器的最大阻值與燈泡L1并聯(lián)，電流表測干路電流，并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，且小燈泡L1正常發(fā)光，則通過L1的電流I1＝0.6A，則通過滑動變阻器的電流：I滑＝I﹣I1＝0.72A﹣0.6A＝0.12A；
由可得，滑動變阻器的最大阻值為：；
電流表量程為0～3A，為保護電路電路中電流最大為3A，所以通過滑動變阻器的最大電流：I滑'＝I′﹣I1＝3A﹣0.6A＝2.4A；
由歐姆定律可得，滑動變阻器接入電路的最小阻值：，綜上所述，為保證原件安全，滑動變阻器可調(diào)節(jié)范圍2.5Ω～50Ω，故D正確。
故選：ABD。
20．（多選）如圖甲所示，電源電壓保持不變，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)電阻值，電壓表示數(shù)與電流表示數(shù)關(guān)系圖象如圖乙所示，其中I0是電阻箱阻值為零時的電流，則下列說法不正確的是（ ）
A．定值電阻R0阻值大小為
B．電阻箱兩端電壓隨電流增大而增大
C．電路消耗的總功率最大值在數(shù)值上等于圖形S3與S4的面積之和
D．電阻箱消耗的電功率最大值在數(shù)值上等于圖形S1的面積
【答案】ABC
【解答】解：A、電壓表與定值電阻并聯(lián)，測量的電壓為R0兩端的電壓，由圖乙可知，電阻箱阻值為零時，電源電壓等于電壓表的讀數(shù)U0，歐姆定律可得，R0＝＝，故A錯誤；
B、由圖甲可知，定值電阻和電阻箱串聯(lián)，則有UR+U0′＝U電源＝U0；
由歐姆定律可知，定值電阻兩端的電壓U0′＝IR0，則UR＝U0﹣IR0，可見，隨I的增大，UR減小，故B錯誤；
C、當電路中的總電流最大時，電路消耗的總功率最大，且P總＝U電源I總，依據(jù)題意可知，當電阻箱的阻值為零時，電路中的總電流最大為I0，所以電路消耗的總功率P總＝U0I0，在數(shù)值上對應(yīng)圖形中的總面積S＝S1+S2+S3+S4+S5，故C錯誤；
D、由串聯(lián)電路的電阻特點和歐姆定律可得，電路的總電流I＝，則電阻箱消耗的功率PR＝I2R＝（）2R＝×R＝；
可見當R＝R0時，PR有最大值，且PRmax＝＝×＝×，所以，在數(shù)值上等于矩形的面積S1，故D正確。
故選：ABC。
21．圖甲是某型號能設(shè)定加熱溫度的家用空氣炸鍋，其簡化電路如圖乙所示，它是通過電熱絲Rt來加熱空氣，從而加熱食物，達到設(shè)定加熱溫度后，斷開開關(guān)。求：
（1）將5×10﹣3kg的空氣從20℃加熱到200℃需要吸收的熱量。c空氣取1.0×103J/（kg?℃）；
（2）工作電路中電熱絲Rt與指示燈支路并聯(lián)。已知Rt的額定電壓為220V，額定功率為1210W。正常工作時，工作電路的總電流為5.55A，此時指示燈支路消耗的功率；
（3）控制電路電源電壓恒定，通過調(diào)節(jié)變阻器R3接入電路的阻值來設(shè)置加熱溫度，電阻R2置于溫度監(jiān)測區(qū)域，它的阻值隨溫度變化的關(guān)系如圖丙所示。當加熱溫度設(shè)定為150℃，即R3的阻值調(diào)為100Ω時，閉合開關(guān)S，電磁繼電器（不計線圈的電阻）的銜鐵被吸下，工作電路接通，開始加熱；直到溫度達到150℃時，銜鐵向上彈起，停止加熱。則當R3的阻值調(diào)為80Ω時，對應(yīng)的加熱溫度設(shè)定為多少？
【答案】（1）將5×10﹣3kg的空氣從20℃加熱到200℃需要吸收的熱量是900J；
（2）指示燈支路消耗的功率是11W；
（3）當R3的阻值調(diào)為80Ω時，對應(yīng)的加熱溫度設(shè)定為200℃
【解答】解：（1）將5×10﹣3kg的空氣從20℃加熱到200℃需要吸收的熱量Q＝cmΔt＝1.0×103J/（kg?℃）×5×10﹣3kg×（200℃﹣20℃）＝900J；
（2）Rt的額定電流I額＝＝＝5.5A；
指示燈支路的電流I指＝I﹣I額＝5.55A﹣5.5A＝0.05A；
指示燈支路消耗的功率P指＝UI指＝220V×0.05A＝11W；
（3）R3的阻值調(diào)為100Ω，加熱溫度設(shè)定為150℃，R2的阻值是30Ω，銜鐵向上彈起，停止加熱。此時的總電阻R＝R2+R3＝30Ω+100Ω＝130Ω；
當R3的阻值調(diào)為80Ω時，由于銜鐵被吸下時的電流不變，電源電壓也不變，則總電阻不變。
所以此時R′2＝R﹣R′3＝130Ω﹣80Ω＝50Ω；
由圖丙可知，溫度為200℃；
答：（1）將5×10﹣3kg的空氣從20℃加熱到200℃需要吸收的熱量是900J；
（2）指示燈支路消耗的功率是11W；
（3）當R3的阻值調(diào)為80Ω時，對應(yīng)的加熱溫度設(shè)定為200℃。
六．電功率的綜合計算（共18小題）
22．如圖所示電源電壓U保持不變，滑動變阻器的規(guī)格為“20Ω 1A”。當閉合S1、斷開S2、S3時，將滑片置于最上端，電流表的示數(shù)為I1，定值電阻R1的電功率為P1，滑動變阻器的電功率為P；當閉合S1、S2、S3時，將滑片置于最下端，此時電流表的示數(shù)為I2，R1的電功率為P1′，R3的電功率為P2；當閉合S3、斷開S1、S2時，將滑片置于最下端，此時電路中的電流為0.1A，R3的電功率為P2′。已知I1：I2＝1：4，P1：P1′＝1：9，P＝0.8W。下列結(jié)果不正確的是（ ）
A．U＝6VB．I1＝0.2A
C．R3＝30ΩD．P2：P2′＝2：1
【答案】D
【解答】解：AB、當閉合S1、斷開S2、S3時，將滑片置于最上端，電阻R1與滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測量電阻R1的電壓，電流表測量電路的電流，根據(jù)串聯(lián)電路特點表示出電源電壓U＝I1（R1+R4）；
定值電阻R1的電功率為P1＝R1；滑動變阻器的電功率為P＝R4；
根據(jù)P＝0.8W解得I1＝0.2A；
當閉合S1、S2、S3時，將滑片置于最下端，滑動變阻器接入電路中的電阻為0，電阻R1、R2和R3并聯(lián)，
根據(jù)并聯(lián)電路特點表示出電源電壓U＝I1′R1；
R1的電功率為P1′＝I1′2R1；
根據(jù)P1：P1′＝1：9，解得I1：I1′＝1：3；
電壓不變，U＝I1（R1+R4）＝I1′R1；
解得：R1＝10Ω；
I1′＝0.6A；
U＝I1′R1＝0.6A×10Ω＝6V；故AB正確；
CD、根據(jù)I1：I2＝1：4，I2＝0.8A；
通過R3的電流I3＝I2﹣I1’＝0.8A﹣0.6A＝0.2A；
＝0.2A，解得R3＝30Ω；
R3的電功率為P2＝R3＝（0.2A）2×30Ω＝1.2W；
當閉合S3、斷開S1、S2時，將滑片置于最下端，滑動變阻器接入電路中的電阻為0，電阻R1、R2、R3串聯(lián)，串聯(lián)電路中電流處處相等，則通過R3的電流I′3＝0.1A；
此時R3的電功率為P′2＝I′32R3＝（0.1A）2×30Ω＝0.3W；
則P2：P′2＝4：1；
故C正確，D錯誤。
故選：D。
23．如圖甲所示，電源電壓恒為18V，燈泡L上標有“10V，5W”字樣，電流表量程為0﹣0.6A，電壓表量程為0﹣15V，滑動變阻器R的最大阻值為200Ω，當只閉合S和S1，移動滑動變阻器的滑片P時，它兩端的電壓與其接入電路的電阻關(guān)系如圖乙所示。當滑動變阻器接入電路的阻值由R1增大到4R1時，定值電阻R0的電功率變化了5.4W．（忽略燈泡電阻隨溫度的變化），則下列說法中錯誤的是（ ）
A．燈泡L正常發(fā)光時通過的電流為0.5A
B．只閉合S和S2，且滑動變阻器的滑片P置于中點位置時，燈泡的實際功率為0.45W
C．定值電阻R0的阻值為40Ω
D．只閉合S和S1，在保證電路安全的情況下，當電阻R0消耗電功率最小時，滑動變阻器R消耗的電功率為2.25W
【答案】C
【解答】解：（1）由P＝可得，燈泡正常發(fā)光時的電阻：
RL＝＝＝20Ω，
燈泡L正常發(fā)光時的電流：
IL＝＝＝0.5A，故A正確；
（2）只閉合S和S2，且滑動變阻器的滑片P置于中點位置時，L與R串聯(lián)，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，電路中的電流：
I＝＝＝0.15A，
燈泡的實際功率：
PL′＝I2RL＝（0.15A）2×20Ω＝0.45W，故B正確；
（3）當只閉合S和S1時，R0與R串聯(lián)，電壓表測R兩端的電壓，電流表測電路中的電流，
則變阻器接入電路中的為R1和4R1時，電路中的電路中的電流分別為：
I1＝＝，I2＝＝，
由圖乙可知，變阻器接入電路中的為R1和4R1時對應(yīng)電壓表的示數(shù)分別為U、2U，
則兩次電壓表的示數(shù)之比：
＝＝×＝×＝×＝＝，
解得：R1＝R0，
由P＝I2R可得，定值電阻R0的電功率：
ΔP0＝R0﹣R0＝（）2R0﹣（）2R0＝（）2R0﹣（）2R0＝5.4W，
解得：R0＝20Ω，故C錯誤；
當電壓表的示數(shù)為15V時，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，R0兩端的電壓：
U0＝U總﹣UR大＝18V﹣15V＝3V，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，電路中的電流：
I′＝＝＝0.15A＜0.6A，
所以，此時電阻R0消耗的電功率最小，則滑動變阻器R消耗的電功率：
PR＝UR大I′＝15V×0.15A＝2.25W，故D正確。
故選：C。
24．（多選）如圖所示電路，電源電壓U恒定不變，小燈泡L標有“6V 0.4A”字樣（不考慮溫度對燈絲電阻的影響），滑動變阻器R1標有“40Ω 2A”字樣，R2是定值電阻，電壓表量程為0～3V，電流表量程為0～0.6A。閉合S1、S2，斷開S3，L恰好正常發(fā)光。只閉合S3，將滑片移至最左端，此時電壓表示數(shù)為U1。R1消耗的功率為P1；向右移動滑片至某點，此時電壓表示數(shù)為U2，R1消耗的功率為P2；改變滑片位置，為保障電路安全，電流表的最大示數(shù)為Imax。當三個開關(guān)處于不同狀態(tài)，改變滑片位置，在保障電路安全的情況下，電路工作的最大功率為Pmax。已知U1：U2＝2：3，P1：P2＝8：9，下列計算正確的是（ ）
A．U＝9VB．R2＝20Ω
C．Imax＝0.15AD．Pmax＝5.4W
【答案】BC
【解答】解：A、由電路圖可知，當閉合開關(guān)S1、S2，斷開開關(guān)S3，電路中只有小燈泡L工作，此時小燈泡L恰好正好發(fā)光，所以電源電壓U＝U額＝6V，故A錯誤；
B、當閉合開關(guān)S3，斷開開關(guān)S1、S2時，電阻R2與滑動變阻器R1串聯(lián)，電壓表測R2兩端的電壓，當將R1的滑片P移至最右端時，變阻器接入電路中的電阻最大，由歐姆定律I＝得：
U1：U2＝I1R2：I2R2＝I1：I2＝2：3，由P＝I2R得：P1：P2＝I21R1max：I22R1＝22R1max：32R1＝4R1max：9R1＝8：9，所以R1＝R1max＝×40Ω＝20Ω
又因為I1：I2＝：＝2：3 得：R2＝20Ω，故B正確；
C、當只閉合開關(guān)S3，電阻R2與滑動變阻器R1串聯(lián)，電壓表測R2兩端的電壓，為保障電路安全，電壓表的量程是0～3V，所以移動滑片，R2兩端的最大電壓為3V，又因為R2＝20Ω，所以此時電路中的最大電流為：Imax＝＝＝0.15A，即電流表的最大示數(shù)為0.15A，故C正確；
D、在保障電路安全的情況下，由P＝UI可知，電源電壓一定時，電流越大，電功率越大，所以當開關(guān)S3、S1、S2 閉合時，燈泡與滑動變阻器并聯(lián)，電阻R1被短路，且電流表的示數(shù)最大為0.6A時，電路總功率最大，此時電流表測干路電流，可得：Imax＝0.6A，即Pmax＝UImax＝6V×0.6A＝3.6W，故D錯誤。
故選：BC。
25．（多選）如圖所示，電源電壓保持不變，滑動變阻器最大阻值為R，R1、R2為定值電阻，R1＝10Ω，滑動變阻器的滑片P置于中點，閉合開關(guān)S、S1、S2，電流表A1示數(shù)為1.5A；保持滑片P位置不變，閉合開關(guān)S，斷開開關(guān)S1、S2，電流表A2示數(shù)為I1，電路總功率為4.5W，將滑片P移到最右端，電流表A2示數(shù)為I2，且I1：I2＝3：5，通過開關(guān)和變阻器調(diào)整電路，電路的最大功率為P。下列說法正確的是（ ）
A．U＝15VB．R＝20ΩC．R2＝30ΩD．P＝30W
【答案】ACD
【解答】解：滑片P置于中點，閉合開關(guān)S、S1、S2時，電流表A2、和滑動變阻器被短路，此時，R1與R2并聯(lián)，R1的電壓等于電源電壓，故電源電壓為：U＝IR1＝1.5A×10Ω＝15V，故A正確。
滑片P置于中點，閉合開關(guān)S，斷開開關(guān)S1、S2，R2與R串聯(lián)，此時，電路總功率為：①。
滑片P移到最右端，閉合開關(guān)S，斷開開關(guān)S1、S2，電路中只有R2與A2串聯(lián)，根據(jù)電源電壓保持不變，可得：②。
聯(lián)立①②，代入數(shù)字，解得：R2＝30Ω，R＝40Ω，故B錯誤，C正確。
根據(jù)公式可知，要使電路中功率最大，電路中總電阻應(yīng)該最小。因此，當滑片P移到最右端，閉合開關(guān)S、S1時，電路功率最大，最大功率為：＝30W，故D正確。
故選：ACD。
26．如圖所示電路中，電源電壓為18V且保持不變，R1為定值電阻，滑動變阻器R2上標有“20Ω 1A”字樣，所用電流表量程為“0～0.6A”和“0～3A”，電壓表量程為“0～3V”和“0～15V”。閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，當電壓表示數(shù)為9V時，電流表示數(shù)為0.6A，則電阻R1的阻值為 15 Ω；選擇合適的電表量程，移動滑片P，使R2的功率占電路總功率的比值最小，此時R2的功率為 3 W；在電路安全的前提下，選擇合適的電表量程，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P，使電流表和電壓表偏轉(zhuǎn)角度相同，則此時電路總功率的大小為 16.2 W。
【答案】15；3；16.2。
【解答】解：（1）閉合開關(guān)S時，R1與R2串聯(lián)，電壓表測R2兩端的電壓，電流表測電路中的電流，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，當電壓表示數(shù)為9V時，R1兩端的電壓：
U1＝U﹣U2＝18V﹣9V＝9V，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，則由I＝可得，電阻R1的阻值：
R1＝＝＝15Ω；
（2）R2的功率與電路總功率的比值為：＝，
由于電源電壓不變，則使R2的功率占電路總功率的比值最小時是滑動變阻器兩端的電壓最小時，
根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點可知：當滑動變阻器連入電路的電阻最小時滑動變阻器兩端的電壓最小，
此時電路中電流最大，
已知滑動變阻器R2上標有“20Ω 1A”字樣，電流表量程為“0～0.6A”和“0～3A”，
所以，電路中電流最大為1A，
則由I＝可得，電阻R1兩端的電壓：
U1最大＝I最大R1＝1A×15Ω＝15V；
根據(jù)串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和可得滑動變阻器兩端的電壓：
U2最?。経﹣U1最大＝18V﹣15V＝3V，
所以，R2的功率為：P＝U2最小I最大＝3V×1A＝3W；
（3）因滑片在某一位置時，電流表和電壓表的偏轉(zhuǎn)角度相同，且整個電路能正常工作，
所以，可設(shè)兩電表指針偏轉(zhuǎn)的格數(shù)均為n，
①若電流表的量程為0～0.6A、電壓表的量程為0～3V，
則電流表的示數(shù)為0.02A×n，電壓表的示數(shù)為0.1V×n，
此時滑動變阻器接入電路中的電阻R2＝＝＝5Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，此時電路中的電流I2＝＝＝0.9A＞0.6A，故此種情況不可能；
②若電流表的量程為0～0.6A、電壓表的量程為0～15V，
則電流表的示數(shù)為0.02A×n，電壓表的示數(shù)為0.5V×n，
此時滑動變阻器接入電路中的電阻R2＝＝＝25Ω＞20Ω，故此種情況不可能；
③若電流表的量程為0～3A、電壓表的量程為0～3V，
則電流表的示數(shù)為0.1A×n，電壓表的示數(shù)為0.1V×n，
此時滑動變阻器接入電路中的電阻R2＝＝＝1Ω，
此時電路中的電流I2＝＝＝1.125A＞1A，故此種情況不可能；
④若電流表的量程為0～3A、電壓表的量程為0～15V，
則電流表的示數(shù)為0.1A×n，電壓表的示數(shù)為0.5V×n，
此時滑動變阻器接入電路中的電阻R2＝＝＝5Ω，
此時電路中的電流I2＝＝＝0.9A＜3A，故此種情況可能；
則整個電路的總功率：
P＝UI2＝18V×0.9A＝16.2W；
綜上可知，整個電路的總功率為16.2W。
故答案為：15；3；16.2。
27．家庭電路的引線均有一定的電阻（約幾歐），因此，當家中空調(diào)、電爐等大功率用電器工作時，家中原來開著的電燈會變暗。某小組同學(xué)在“創(chuàng)新素質(zhì)實踐行”活動中，通過測試就可以估算出家庭電路引線部分的電阻。如圖所示，用r表示家庭電路引線部分的總電阻，L為一只普通家用白熾燈泡，M是一臺空調(diào)。在測試時，先斷開開關(guān)S，接通燈泡L，測得燈泡U1，燈泡的功率為P1；再閉合開關(guān)S，測得燈泡兩端的電壓為U2，空調(diào)的功率為P2（P2＞＞P1，即P2遠大于P1）．寫出估算r的表達式 r＝ （只用U1、U2和P2表示，設(shè)電源電壓恒定）。
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】解：開關(guān)斷開時，燈泡與導(dǎo)線串聯(lián)，燈泡電阻遠遠大于導(dǎo)線電阻，導(dǎo)線電阻忽略不計，所以電源電壓為U1。
開關(guān)閉合時，燈泡與空調(diào)并聯(lián)，空調(diào)電流為：I＝，
由R＝得，空調(diào)電阻很小，把燈泡短路，空調(diào)電阻與導(dǎo)線電阻相差不大，空調(diào)與導(dǎo)線電阻串聯(lián)在電路中。
所以導(dǎo)線電阻兩端電壓為：U＝U1﹣U2，
所以，r＝＝＝。
故答案為：。
28．如圖，電源電壓為25V且保持不變，R1為定值電阻，R2為滑動變阻器，其上標有“50Ω 2A”的字樣，電流表A1的量程為0～0.6A，電流表A2的量程為0～3A，燈泡L標有“5V 1W”的字樣。
（1）燈泡L正常工作時的電流是多大？
（2）閉合S，斷開S1、S2，燈泡恰好正常工作，求R1的阻值。
（3）S、S1、S2均閉合，滑動變阻器R2連入電路的阻值為多大時電路功率最大？并求出最大功率。
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】解：（1）由P＝UI可得，I額＝＝＝0.2A；
（2）閉合S、斷開S1、S2，R1與L串聯(lián)，燈泡正常工作，則UL＝5V，IL＝0.2A，
R1兩端的電壓U1＝U﹣UL＝25V﹣5V＝20V；
由I＝得，定值電阻的電阻大小為：R1＝＝＝100Ω；
（3）S、S1、S2均閉合時，電路電壓為25V，L短路，R1與R2并聯(lián)，此時通過R1的電流是一個定值，大小為：
IR1＝＝＝0.25A，
R1的電功率為PR1＝UR1IR1＝25V×0.25A＝6.25W，
如果電路干路中的電流為電流表A2允許通過的最大電流3A，而R1的電流為0.25A，這時R2通過的電流為：
IR2＝I總﹣IR1＝3A﹣0.25A＝2.75A＞2A，超過了變阻器允許通過的最大電流，所以R2中能通過的最大電流為2A，于是此時滑動變阻器R2連入電路的阻值為：
R2＝＝＝12.5Ω；
R2最大功率為PR2大＝UIR2大＝25V×2A＝50W
則電路中最大功率為P總大＝PR1+PR2大＝6.25W+50W＝56.25W；
答：（1）燈泡L正常工作時的電流是0.2A；
（2）R1的阻值為100Ω；
（3）S、S1、S2均閉合，滑動變阻器R2連入電路的阻值為12.5Ω時電路功率最大；最大功率為56.25W。
29．在綜合實踐活動課上，小明設(shè)計了一個如圖所示的調(diào)光燈電路。已知電源電壓不變，燈泡L標有“6V 3W”字樣，定值電阻R1的阻值為6Ω．閉合開關(guān)，將滑動變阻器R2的滑片P從最右端逐漸滑至最左端，記下多組對應(yīng)的電壓表和電流表示數(shù)，描繪出的I﹣U圖線如圖乙所示。求：
（1）燈泡L正常發(fā)光時的電流和電阻；
（2）電源電壓；
（3）滑動變阻器R2的滑片P在最右端時，燈泡L的實際功率。
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】解：（1）根據(jù)P＝UI得正常工作得電流I＝I額＝＝＝0.5A，
由I＝得燈泡正常發(fā)光時的電阻RL＝＝＝12Ω；
（2）當滑片在最左端時，R2＝0Ω，此時燈泡與R1串聯(lián)，電路中的電流最大，由圖象可知：I最大＝0.5A，此時燈乙發(fā)光；
由串聯(lián)電路的總電阻等于各電阻之和得：
R總＝RL+R1＝12Ω+6Ω＝18Ω，
由I＝得：電源電壓U＝I最大R總＝0.5A×18Ω＝9V；
（3）當滑片在最右端時，R2最大，此時電路中的電流最小，由圖象可知I最?。?.3A，U2＝6V；
由I＝得：U1′＝I最小R1＝0.3A×6Ω＝1.8V，
U實＝U﹣U1′+U2＝9V﹣1.8V﹣6V＝1.2V，
P實＝U實I′＝1.2V×0.3A＝0.36W。
答：（1）燈泡L正常發(fā)光時的電流和電阻分別為0.5A、12Ω；
（2）電源電壓為9V；
（3）滑動變阻器R2的滑片P在最右端時，燈泡L的實際功率為0.36W。
30．如圖為某品牌電飯煲的工作電路示意圖，開關(guān)S可以同時與a、b相連，或只與c相連（紅燈，綠燈為指示打，不計電阻）。該電飯煲具有加熱、保溫功能，在加熱擋時總功率為1540W，在保溫擋時的總功率為55W．請根據(jù)以上信息解答下列問題：
（1）將開關(guān)S與a、b相連時， 紅燈 發(fā)光（選填“紅燈”或“綠燈”），此時電飯煲處于 加熱 狀態(tài)（選填“加熱”或“保溫”）
（2）電飯煲處于加熱狀態(tài)時，R的電功率為P1；處于保溫狀態(tài)時，R的電功率為P2，P1：P2＝400：1．請計算電阻R1的阻值。
（3）如果在不改變原來保溫擋和加熱擋電功率的基礎(chǔ)上，要增加一個更大功率的擋位來迅速加熱物體，請設(shè)計出1種方案，并用簡要的文字說明（也可配合作圖說明）
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】解：（1）由電路圖可知，將開關(guān)S與a、b相連時，R1與紅色指示燈并聯(lián)后再與R并聯(lián)，此時電路的總電阻最小，則此時紅色指示燈發(fā)光；
電源的電壓一定時，由P＝UI＝可知，此時電路的總功率最大，電飯煲處于加熱狀態(tài)；
（2）由電路圖可知，將開關(guān)S與c相連時，R與R2串聯(lián)，電飯煲處于保溫狀態(tài)，
由P＝UI可得，電路中的電流：
I保＝＝＝0.25A，
因電飯煲處于加熱狀態(tài)時，R的電功率為P1；處于保溫狀態(tài)時，R的電功率為P2，且P1：P2＝400：1，
所以，由P＝I2R可得，兩種情況下通過R的電流之比：
＝＝＝＝，
則加熱時，通過R的電流：
IR＝20I保＝20×0.25A＝5A，
加熱時，電路的總電流：
I加＝＝＝7A，
因并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和，
所以，加熱時通過R1的電流：
I1＝I加﹣IR＝7A﹣5A＝2A，
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，
所以，由I＝可得，電阻R1的阻值：
R1＝＝＝110Ω；
（3）如果在不改變原來保溫擋和加熱當電功率的基礎(chǔ)上，要增加一個更大功率的擋位來迅速加熱物體，
應(yīng)使三電阻并聯(lián)，如下圖所示：
由電路圖可知，閉合開關(guān)S、S2、S3時，斷開S1時，R、R1、R2并聯(lián)，電路的總電阻最小，電飯煲快速加熱；
閉合開關(guān)S2、S3，斷開S、S1時，R、R1并聯(lián)，電飯煲處于原加熱狀態(tài)；
閉合開關(guān)S1、斷開S、S2、S3時，R與R2串聯(lián)，電飯煲處于原保溫狀態(tài)。
答：（1）紅燈；加熱；
（2）電阻R1的阻值為110Ω；
（3）如解答所示。
31．如圖所示，電源電壓恒為18V，小燈泡L標有“6V 3W”字樣，滑動變阻器R標有“100Ω 1A”字樣，電壓表使用量程為0～15V，電流表使用的量程為0～0.6A，R0為定值電阻，不計溫度對燈絲電阻的影響。
（1）閉合開關(guān)S1，斷開S2時，燈泡L恰好正常發(fā)光，求定值電阻R0的功率。
（2）閉合開關(guān)S2，斷開S1時，為保證電表不超量程、燈泡L兩端電壓不超額定電壓，求滑動變阻器接入電路的阻值范圍。
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】解：（1）閉合開關(guān)S1，斷開S2時，R0與L串聯(lián)，電流表測電路中的電流，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，且燈泡正常發(fā)光，
所以，R0兩端的電壓：
U0＝U﹣UL＝18V﹣6V＝12V，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，由P＝UI可得，電路中的電流：
I＝IL＝＝＝0.5A，
定值電阻R0的功率：
P0＝U0I＝12V×0.5A＝6W；
（2）由I＝可得，燈泡的電阻：
RL＝＝＝12Ω，
閉合開關(guān)S2，斷開S1時，燈泡L與變阻器R串聯(lián)，電壓表測變阻器R兩端的電壓，電流表測電路中的電流，
因燈泡正常發(fā)光時的電流0.5A小于電流表允許通過的最大電流0.6A，
所以，電路中的最大電流I大＝0.5A，
此時電路中的總電阻：
R總＝＝＝36Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，滑動變阻器接入電路中的最小阻值：
R?。絉總﹣RL＝36Ω﹣12Ω＝24Ω，
當電壓表的示數(shù)U滑＝15V時，滑動變阻器接入電路中的電阻最大，
此時燈泡兩端的電壓：
UL′＝U﹣U滑＝18V﹣15V＝3V，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，電路中的電流：
I?。剑?，即＝，
解得：R大＝60Ω，
所以，滑動變阻器接入電路的阻值范圍為24Ω～60Ω。
答：（1）定值電阻R0的功率為6W；
（2）閉合開關(guān)S2，斷開S1時，滑動變阻器接入電路的阻值范圍為24Ω～60Ω。
32．如圖所示的電路中，電源電壓保持不變，當開關(guān)S閉合，滑片P置于滑動變阻器b端時，電壓表V1示數(shù)為12V，電流表A示數(shù)為0.4A；當滑片P移至滑動變阻器中點時，電壓表V2的示數(shù)恰好等于V1示數(shù)的一半（滑片P處于任何位置燈泡均可發(fā)光，燈絲電阻不隨溫度而改變）．求：
（1）滑動變阻器的最大阻值為多少？
（2）滑片P由滑動變阻器b端移至中點過程中，燈泡L消耗的電功率變化了多少？
（3）當開關(guān)S閉合，在任意移動滑片P的過程中，電路消耗的最大功率為多少？
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】解：（1）有圖示電路圖可知，當開關(guān)S閉合，滑片P置于滑動變阻器的b端時，
燈泡與滑動變阻器的最大阻值串聯(lián)，電壓表V1測電源的電壓，電壓表V2測燈泡兩端電壓，
由題意可知，電壓表V1示數(shù)為12V，電流表A示數(shù)為0.4A，則：電源的電壓U＝12V，電路中的電流I＝0.4A，
由I＝可知，電路總電阻：R總＝RL+R＝＝＝30Ω﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
當滑片P移至滑動變阻器的中點時，燈泡與滑動變阻器阻值的一半串聯(lián)，
由題意可知，電壓表V2的示數(shù)恰等于V1示數(shù)的一半，即：UL＝U＝×12V＝6V，
此時滑動變阻器兩端電壓：UR＝U﹣UL＝12V﹣6V＝6V，
串聯(lián)電路中各處的電流相等，燈泡電阻：RL＝R﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
把②式代入①式可得：RL＝10Ω，R＝20Ω；
（2）滑片P置于滑動變阻器的b端時燈泡消耗的電能：
PL＝I2RL＝（0.4A）2×10Ω＝1.6W，
當滑片P移至滑動變阻器的中點時消耗的電功率：
PL′＝＝＝3.6W，
滑片P的由變阻器的b端移至中點過程中，燈泡E消耗的電功率變化：
ΔP＝PL′﹣PL＝3.6W﹣1.6W＝2W。
（3）當滑片P在a端時，滑動變阻器接入電路的阻值為零，
只有燈泡接入電路，此時電路消耗的總功率最大，
電路消耗的最大功率：P＝＝＝14.4W；
答：（1）滑動變阻器的最大阻值為20Ω。
（2）滑片P由滑動變阻器b端移至中點過程中，燈泡L消耗的電功率變化了2W。
（3）當開關(guān)S閉合，在任意移動滑片P的過程中，電路消耗的最大功率為14.4W。
33．如圖所示，電路中電源電壓保持不變，小燈泡L的規(guī)格為“12V 18W”（不考慮燈絲電阻受溫度的影響），滑動變阻器的最大阻值為R2，將滑動變阻器的滑片P置于A端，只閉合開關(guān)S1時，電壓表V1的示數(shù)為U1，電路中的總電流為I1，電壓表V2的示數(shù)為U2；將滑動變阻器的滑片P置于B端，仍只閉合開關(guān)S1，電壓表V1的示數(shù)為U1'，電路中的總電流為I2，電壓表V2的示數(shù)為U2'，R1消耗的電功率為1.08W。已知U1：U1'＝3：4，U2：U2'＝2：1。試求：
（1）小燈泡L的電阻；
（2）I1和I2的比值；
（3）電源電壓；
（4）若電源電壓可調(diào)，閉合開關(guān)S1、S2和S3，電流表量程為0～3A，滑動變阻器的阻值變化范圍為3Ω～15Ω，要求電流表最大值和最小值的差值不小于電流表量程的，求可調(diào)電源電壓的范圍。
【答案】（1）小燈泡L的電阻為8Ω：
（2）I1和I2的比值為2：1：
（3）電源電壓為12V；
（4）可調(diào)電源電壓的范圍為3.75V～7.2V。
【解答】解：（1）由根據(jù)P＝UI＝可得，小燈泡L的電阻：
RL＝＝＝8Ω；
（2）將滑動變阻器的滑片P置于A端，只閉合開關(guān)S1時，等效電路圖如圖1所示；
將滑動變阻器的滑片P置于B端，仍只閉合開關(guān)S1時，等效電路圖如圖2所示：
因U2：U2'＝2：1，所以，根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路的特點可得：
＝＝＝；
（3）因電源的電壓保持不變，所以，
＝＝＝；
整理可得：R2＝R1+8Ω﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
因U1：U1′＝3：4，所以，根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路的特點可得：
＝＝×＝×＝；
整理可得：3R2＝5R1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②可得：R1＝12Ω，R2＝20Ω，
因圖2中，R1消耗的電功率為1.08W，
所以，由P＝UI＝I2R可得，電路中的電流：
I2＝＝＝0.3A，
則電源的電壓：
U＝I2（R1+R2+RL）＝0.3A×（12Ω+20Ω+8Ω）＝12V；
（4）閉合開關(guān)S1、S2和S3時，等效電路圖如下圖所示：
因滑動變阻器的阻值變化范圍為3Ω～15Ω，且電流表量程為0～3A，
所以，當滑動變阻器接入電路中的電阻為3Ω時，電路中的電流不能超過3A，
因并聯(lián)電路中總電阻的倒數(shù)等于各分電阻倒數(shù)之和，
所以，當R2′＝3Ω時R1與變阻器的總電阻：
R＝＝＝2.4Ω，
則電流表的示數(shù)：IA＝≤3A，即：≤3A，
解得：U′≤7.2V，
因并聯(lián)電路中各支路獨立工作、互不影響，
所以，滑片移動時通過R1的電流不變，
又因電流表最大值和最小值的差值不小于電流表指針偏轉(zhuǎn)的，
所以，（+）﹣（+）＝﹣＝﹣≥×3A，
解得：U′≥3.75V，
所以，可調(diào)電源電壓的范圍為3.75V～7.2V。
答：（1）小燈泡L的電阻為8Ω：
（2）I1和I2的比值為2：1：
（3）電源電壓為12V；
（4）可調(diào)電源電壓的范圍為3.75V～7.2V。
34．甲、乙兩地相距40km，在甲、乙兩地之間沿直線架設(shè)了兩條輸電線，已知每條輸電線每千米的電阻為0.2Ω，現(xiàn)輸電線在某處發(fā)生了短路，為確定短路位置，檢修員在甲地利用電壓表、電流表和電源接成如圖所示電路進行測量。當電壓表的示數(shù)為0.3V時，電流表的示數(shù)為0.6A，若只考慮輸電線的電阻。求：
（1）甲、乙兩地單根輸電線的電阻；
（2）短路位置到甲地的距離s；
（3）測量時電路消耗的電功率。
【答案】（1）甲、乙兩地單根輸電線的電阻為8Ω；
（2）短路位置到甲地的距離為1.25km；
（3）測量時電路消耗的電功率為0.18W。
【解答】解：（1）甲、乙兩地單根輸電線的長度：
L＝40km，
因每條輸電線每千米的電阻為0.2Ω，
所以，甲、乙兩地單根輸電線的電阻：
R＝40km×0.2Ω/km＝8Ω；
（2）由I＝可得，電路中的總電阻：
R′＝＝＝0.5Ω，
輸電線的總長度：
L′＝＝2.5km，
則短路位置到甲地的距離：
s＝＝＝1.25km；
（3）測量時電路消耗的電功率：
P＝UI＝0.3V×0.6A＝0.18W。
答：（1）甲、乙兩地單根輸電線的電阻為8Ω；
（2）短路位置到甲地的距離為1.25km；
（3）測量時電路消耗的電功率為0.18W。
35．如圖所示，電源電壓U保持不變，滑動變阻器R0標有“90Ω 0.8A”字樣，燈泡R3的銘牌標有“6V 3.6W”字樣（不考慮溫度對燈泡電阻的影響），當開關(guān)S1閉合、S2和S3斷開，滑動變阻器的滑片距離左端三分之一的位置時，R1的功率是P1；當開關(guān)S1、S2和S3都閉合，滑動變阻器的滑片在最左端時，R1的功率是P1′；當開關(guān)S2閉合、S1和S3斷開，滑動變阻器的滑片在最左端時，通過燈泡的電流為0.5A。已知R2：R3＝8：5，P1：P1′＝1：16，電流表的量程為0～3A，電壓表V的量程為0～15V。求：
（1）小燈泡正常工作時的電流；
（2）電源電壓；
（3）只閉合開關(guān)S3，斷開S1、S2，為保證電路安全，求滑動變阻器的取值范圍；
（4）只閉合開關(guān)S1，斷開S2、S3，當滑動變阻器的電功率為7.2W時，求電壓表的示數(shù)。
【答案】（1）小燈泡正常工作時的電流是0.6A；
（2）電源電壓是18V；
（3）只閉合開關(guān)S3，斷開S1、S2，為保證電路安全，滑動變阻器的取值范圍是20～50Ω；
（4）只閉合開關(guān)S1，斷開S2、S3，當滑動變阻器的電功率為7.2W時，電壓表的示數(shù)是12V。
【解答】解：（1）小燈泡正常工作時的電流為：
I3＝＝＝0.6A；
（2）當開關(guān)S1閉合、S2和S3斷開，滑動變阻器的滑片距離左端三分之一的位置時，此時電阻R1和滑動變阻器R0串聯(lián)接入電路，電壓表測量電阻R0兩端的電壓，R1的功率為：
P1＝，
當開關(guān)S1、S2和S3都閉合，滑動變阻器的滑片在最左端時，此時電阻R1、R2、R3并聯(lián)接入電路，滑動變阻器R0接入電路的阻值為0，電流表測量電阻R1、R2的總電流，R1的功率為：
，
則：
，
所以，
當開關(guān)S1閉合、S2和S3斷開，滑動變阻器的滑片距離左端三分之一的位置時，此時電阻R1和滑動變阻器R0串聯(lián)接入電路，變阻器連入電路的電阻為：
，
由串聯(lián)電路的分壓規(guī)律可知：
，
即：
，
所以：
R1＝10Ω，
燈泡的電阻為：
，
當開關(guān)S2閉合、S1和S3斷開，滑動變阻器的滑片在最左端時，R1、R2、R3串聯(lián)，通過燈泡的電流為0.5A，因為：
R2：R3＝8：5
R2：10Ω＝8：5
所以：
R2＝16Ω
電源電壓為：
U＝IR總＝I（R1+R2+R3）＝0.5A×（10Ω+16Ω+10Ω）＝18V；
（3）只閉合開關(guān)S3，斷開S1、S2，燈泡和變阻器串聯(lián)，小燈泡正常工作時的電流是0.6A，滑動變阻器R0的最大電流是0.8A，由串聯(lián)電路電流的規(guī)律可知，電路中的最大電流是0.6A，由歐姆定律可知此時變阻器連入電路的電阻最小，變阻器連入電路的最小電阻為：
，
由串聯(lián)電路的分壓規(guī)律可知，當電壓表的最大示數(shù)是15V時，變阻器連入電路的電阻最大，燈泡兩端的電壓為：
U′3＝U﹣U0大＝18V﹣15V＝3V，
由串聯(lián)電路的分壓規(guī)律可知：
，
所以：
，
則：
R0大＝50Ω，
所以滑動變阻器的取值范圍是20～50Ω；
（4）只閉合開關(guān)S1，斷開S2、S3，電阻R1和變阻器串聯(lián)，電壓表測量變阻器兩端的電壓，
該串聯(lián)電路的電流為：
I＝，
滑動變阻器的電功率為7.2W，由電功率的公式P＝I2R得到：
，
即：
，
所以：
R′0＝5Ω、R0''＝20Ω
當R′0＝5Ω時，
變阻器兩端的電壓為：
U0'＝＝＝6V，
則電壓表的示數(shù)是6V，
此時通過滑動變阻器的電流為：
I0'＝＝＝1.2A，大于滑動變阻器允許通過的最大電流0.8A，故不合題意，應(yīng)舍去，
當R0''＝20Ω時，
變阻器兩端的電壓為：
U0''＝＝＝12V，
則電壓表的示數(shù)是12V，
此時通過滑動變阻器的電流為：
I0''＝＝＝0.6A，小于滑動變阻器允許通過的最大電流0.8A，符合題意，
所以電壓表的示數(shù)為12V。
答：（1）小燈泡正常工作時的電流是0.6A；
（2）電源電壓是18V；
（3）只閉合開關(guān)S3，斷開S1、S2，為保證電路安全，滑動變阻器的取值范圍是20～50Ω；
（4）只閉合開關(guān)S1，斷開S2、S3，當滑動變阻器的電功率為7.2W時，電壓表的示數(shù)是12V。
36．定值電阻R0和燈泡L的U﹣I圖像如甲所示。
（1）求定值電阻R0的阻值。
（2）將R0與燈L串聯(lián)接在6V的電源兩端時，求燈絲的實際電阻值。
（3）將R0與燈L并聯(lián)接入電路并調(diào)節(jié)電源電壓，當R0消耗的電功率為4.9W時，燈L恰好正常發(fā)光，求燈L的額定電功率。
（4）把R0、L及滑動變阻器組成如圖乙所示電路后，將開關(guān)S與接線柱a接通，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)為5V；再將S與接線柱b接通，保持滑動變阻器的滑片位置不變，此時電壓表的示數(shù)為6V。則電源電壓為多大？
【答案】（1）定值電阻R0的阻值為10Ω；
（2）將R0與燈L串聯(lián)接在6V的電源兩端時，燈絲的實際電阻值為5Ω；
（3）燈L的額定電功率為5.25W；
（4）電源電壓為18V。
【解答】解：（1）由圖象可知，當定值電阻兩端的電壓U0＝4V時，通過的電流I0＝0.4A，
由I＝可得，定值電阻R0的阻值：
R0＝＝＝10Ω；
（2）將R0與燈L串聯(lián)接在6V的電源兩端時，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，且總電壓等于各分電壓之和，
所以，由圖象可知，當電路中的電流為0.4A、燈泡兩端的電壓為2V、R0兩端的電壓為4V時符合，
則燈絲的實際電阻值：
UL＝＝＝5Ω；
（3）將R0與燈L并聯(lián)接入電路并調(diào)節(jié)電源電壓，當R0消耗的電功率為4.9W時，
因并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，且燈泡正常發(fā)光，
所以，由P＝可得，燈泡的額定電壓：
UL′＝U0′＝＝＝7V，
由圖象可知，通過燈泡的電流IL′＝0.75A，
則燈泡的額定功率：
PL＝UL′IL′＝7V×0.75A＝5.25W；
（4）將開關(guān)S與接線柱a接通，燈泡L與滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測L兩端的電壓，
UL″＝5V，
由圖象可知，電路中的電流I1＝IL″＝0.65A，
所以，電源的電壓：
U＝UL″+I1R滑＝5V+0.65A×R滑，
再將S與接線柱b接通，保持滑動變阻器的滑片位置不變，R0與滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測R0兩端的電壓，即U0＝6V，
由圖像可知，此時電路中的電流：I2＝0.6A
所以，電源的電壓：
U＝U0+I2R滑＝6V+0.6A×R滑，
因電源的電壓不變，
所以，5V+0.65A×R滑＝6V+0.6A×R滑，
解得：R滑＝20Ω，
則電源的電壓U＝6V+0.6A×R滑＝6V+0.6A×20Ω＝18V。
答：（1）定值電阻R0的阻值為10Ω；
（2）將R0與燈L串聯(lián)接在6V的電源兩端時，燈絲的實際電阻值為5Ω；
（3）燈L的額定電功率為5.25W；
（4）電源電壓為18V。
37．如圖甲所示，燈泡L標有“6V 3W”字樣，電源電壓及燈絲電阻保持不變，電流表量程為0﹣0.6A，電壓表量程為0﹣15V，變阻器R的最大阻值為80Ω。只閉合開關(guān)S、S1，移動滑片P的過程中，電流表示數(shù)與變阻器連入電路的阻值變化關(guān)系如圖乙所示，當滑片P在a點時，電壓表示數(shù)為10V，電流表示數(shù)為Ia；只閉合開關(guān)S、S2，滑片P置于b點時，變阻器連入電路的電阻為Rb，電流表的示數(shù)為Ib，已知Rb：R0＝7：3，Ia：Ib＝5：4。（請畫出等效電路圖）求：
（1）只閉合S、S2，滑片P在b點時，畫出等效電路圖，求此時電流表的示數(shù)Ib；
（2）電源電壓；
（3）小燈泡的最小功率。
【答案】（1）等效電路圖如上圖，只閉合S、S2，滑片P在b點時，電流表的示數(shù)0.4A；
（2）電源電壓為16V；
（3）小燈泡的最小功率為0.1W。
【解答】解：（1）只閉合S、S2，滑片P在b點時，等效電路圖如下：
由P＝可得，小燈泡正常工作時的電阻：RL＝＝＝12Ω；
只閉合開關(guān)S、S1，R與R0串聯(lián)，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓，滑片P在a點時，電壓表示數(shù)為10V，此時電流表示數(shù)為Ia；
由圖像乙可知，當電流表示數(shù)為Ia時，滑動變阻器連入電路的阻值為20Ω，
根據(jù)歐姆定律可得：
Ia＝＝＝0.5A，
已知Ia：Ib＝5：4，
所以只閉合S、S2，滑片P在b點時，電流表的示數(shù)Ib＝Ia＝×0.5A＝0.4A；
（2）只閉合開關(guān)S、S1，滑片P在a點時，R與R0串聯(lián)，U滑＝10V，
根據(jù)串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和以及歐姆定律可得電源電壓：
U＝U滑+IaR0＝10V+0.5A×R0﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
只閉合開關(guān)S、S2，滑片P置于b點時，Rb與L串聯(lián)，
根據(jù)串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和以及歐姆定律可得電源電壓：
U＝Ib（Rb+RL）＝0.4A×（Rb+12Ω）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
已知Rb：R0＝7：3﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
聯(lián)立由①②③解得：R0＝12Ω，
則電源電壓：U＝10V+0.5A×R0＝10V+0.5A×12Ω＝16V。
（3）由于電源電壓及燈絲電阻保持不變，由P＝可知，要使小燈泡的功率最小，則要小燈泡兩端電壓要最小，因此，當S、S1、S2均閉合且滑動變阻器全部連入電路，定值電阻R0與小燈泡L并聯(lián)后再與滑動變阻器串聯(lián)，所以燈L與R0并聯(lián)后的總電阻為：R并＝＝＝6Ω；
所以此時電路中的總電阻為：R總＝R并+R滑max＝6Ω+80Ω＝86Ω；
由分壓關(guān)系可得：＝；
代入數(shù)據(jù)則有：＝；
解得：UL'＝V；
所以小燈泡的最小功率為：PLmin＝＝≈0.1W。
答：（1）等效電路圖如上圖，只閉合S、S2，滑片P在b點時，電流表的示數(shù)0.4A；
（2）電源電壓為16V；
（3）小燈泡的最小功率為0.1W。
38．在物理課外實驗探究活動中，某小組設(shè)計了一個能反映水平風力大小的裝置，如圖甲所示，電源電壓恒為16V，R0為定值電阻，L為額定電壓是2.5V的小燈泡，其I﹣U關(guān)系的部分數(shù)據(jù)如圖乙所示，AB為長14cm、阻值60Ω粗細均勻的電阻絲（電阻絲的阻值與長度成正比），OP為質(zhì)量、電阻均不計的金屬細桿，下端連接一個重2N的圓球P．閉合開關(guān)S，無風時，OP下垂并與A端接觸，此時電流表示數(shù)為0.2A；有風時，OP繞懸掛點O轉(zhuǎn)動，風對球的作用力F方向始終水平向右，已知OA為10cm，OP始終與AB接觸良好且無摩擦；求：
（1）電流表示數(shù)為0.2A時，燈泡的電阻為多少？
（2）無風時R0消耗的電功率？
（3）有風時，為防止燈泡燒壞，求電阻絲AB接入電路中的最小阻值？
（4）此時允許風對球施加的最大作用力為多少？（OP可看做以O(shè)為支點的杠桿）
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】解：（1）由電路圖可知，燈泡L、定值電阻R0和電阻絲串聯(lián)，電流表測電路中的電流，
當電流表示數(shù)為0.2A時，由圖乙可知此時燈泡兩端的電壓為1V，
由I＝可得，燈泡的電阻：
RL＝＝＝5Ω；
（2）無風時，OP下垂并與A端接觸，電阻絲接入阻值最大為60Ω，
電阻絲兩端的電壓：
UAB＝IRAB＝0.2A×60Ω＝12V，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，R0兩端的電壓：
U0＝U﹣UL﹣UAB＝16V﹣1V﹣12V＝3V，
則此時R0消耗的電功率：
P0＝U0I＝3V×0.2A＝0.6W；
（3）R0的阻值：
R0＝＝＝15Ω，
為防止燈泡燒壞，燈泡兩端的電壓UL額＝2.5V，
由圖乙可知，電路的最大電流I′＝0.3A，此時風對球的壓力最大，OP繞O轉(zhuǎn)動的角度最大，設(shè)此時OP與AB的接觸點為C，
R0兩端的電壓：
U0′＝I′R0＝0.3A×15Ω＝4.5V，
RBC兩端的電壓：
UBC＝U﹣UL額﹣U0′＝16V﹣2.5V﹣4.5V＝9V，
此時電阻絲連入電路的電阻：
RBC＝＝＝30Ω，
即電阻絲AB接入電路中的最小阻值為30Ω；
（4）因電阻絲的電阻與電阻絲的長度成正比，
所以，BC＝×AB＝×14cm＝7cm，
則AC＝AB﹣BC＝14cm﹣7cm＝7cm，
如圖，把OP視為杠桿，F(xiàn)的力臂為OD，G的力臂等于PD，
根據(jù)杠桿平衡條件可得：F×OD＝G×PD，
則：＝，
根據(jù)相似三角形的知識可得：
＝，
所以，＝，
則：F＝×G＝×2N＝1.4N。
答：（1）電流表示數(shù)為0.2A時，燈泡的電阻為5Ω；
（2）無風時R0消耗的電功率為0.6W；
（3）有風時，為防止燈泡燒壞，電阻絲AB接入電路中的最小阻值為30Ω；
（4）此時允許風對球施加的最大作用力為1.4N。
39．在如圖所示的電路中，電源兩端的電壓U保持不變。將滑動變阻器的滑片P置于某位置a，其接入電路的電阻值為Ra，閉合開關(guān)S1，斷開開關(guān)S2、S3，電阻R1消耗的電功率P1＝3W，電壓表V1的示數(shù)為U1，電流表A的示數(shù)為I1，再將滑動變阻器的滑片P置于最右端，電阻R2消耗的電功率P′1＝1.5W，電流表A的示數(shù)為I2，電壓表V2的示數(shù)為U2，U1：U2＝2：7；只閉合開關(guān)S1和S3，電路消耗的總功率為P；只閉合開關(guān)S1和S2，電路消耗的總功率為P′，P：P′＝1：2．求：
（1）R1與R2的比值；
（2）I1與I2的比值；
（3）閉合開關(guān)S1、S2和S3，左右移動滑動變阻器的滑片，電路的總功率會發(fā)生變化，求這個過程中電路總功率的最小值。
【答案】（1）R1與R2的比值為；
（2）I1與I2的比值為2；
（3）這個過程中電路總功率的最小值為81.6 W。
【解答】解：（1）只閉合開關(guān)S1和S3，等效電路如答圖1所示；只閉合開關(guān)S1和S2，等效電路如答圖2所示；
根據(jù)P＝可得：
＝＝＝；
（2）閉合開關(guān)S1、斷開S2、S3時，將滑動變阻器的滑片P置于某位置a，等效電路如答圖3所示；再將滑動變阻器的滑片P置于最右端，等效電路如答圖4所示；
則根據(jù)P＝I2R可得：
＝＝＝＝；
（3）根據(jù)＝可得：R2＝2R1，根據(jù)＝可得：I1＝2I2，
圖3和圖4中根據(jù)I＝可得：
＝＝＝，
所以，R＝5R1；
因為：＝＝＝；
即：＝，
解得：Ra＝R1；
將滑動變阻器的滑片P置于某位置a，其接入電路的電阻值為Ra，閉合開關(guān)S1、斷開開關(guān)S2、S3時，R1、Ra、R2三個電阻串聯(lián)，
則它們阻值的比為：R1：Ra：R2＝R1：R1：2R1＝1：1：2，
根據(jù)串聯(lián)電路的電壓分配原理可知：
U1＝U＝U＝U；
P1＝＝＝×，
即：3W＝×，
所以，＝48W，
閉合開關(guān)S1、S2和S3，三個電阻并聯(lián)，滑動變阻器的滑片P置于最右端時，電路中的總功率最小，最小的總功率為：
P＝++＝++＝×＝×48W＝81.6W。
答：（1）R1與R2的比值為；
（2）I1與I2的比值為2；
（3）這個過程中電路總功率的最小值為81.6 W。

相關(guān)試卷

人教版（2024）九年級全冊第4節(jié) 焦耳定律精品同步訓(xùn)練題：

這是一份人教版（2024）九年級全冊第4節(jié) 焦耳定律精品同步訓(xùn)練題，文件包含專題12《焦耳定律》壓軸培優(yōu)題型訓(xùn)練原卷版docx、專題12《焦耳定律》壓軸培優(yōu)題型訓(xùn)練解析版docx等2份試卷配套教學(xué)資源，其中試卷共69頁， 歡迎下載使用。

人教版（2024）九年級全冊第十八章 電功率第3節(jié) 測量小燈泡的電功率精品課時作業(yè)：

這是一份人教版（2024）九年級全冊第十八章 電功率第3節(jié) 測量小燈泡的電功率精品課時作業(yè)，文件包含專題11《測量小燈泡的電功率》壓軸培優(yōu)題型訓(xùn)練原卷版docx、專題11《測量小燈泡的電功率》壓軸培優(yōu)題型訓(xùn)練解析版docx等2份試卷配套教學(xué)資源，其中試卷共85頁， 歡迎下載使用。

人教版（2024）九年級全冊第1節(jié) 電能 電功精品練習：

這是一份人教版（2024）九年級全冊第1節(jié) 電能 電功精品練習，文件包含專題09《電能電功》壓軸培優(yōu)題型訓(xùn)練原卷版docx、專題09《電能電功》壓軸培優(yōu)題型訓(xùn)練解析版docx等2份試卷配套教學(xué)資源，其中試卷共62頁， 歡迎下載使用。

英語朗讀寶

相關(guān)試卷 更多

初中物理第十三章 內(nèi)能第2節(jié) 內(nèi)能精品綜合訓(xùn)練題

初中物理第十三章 內(nèi)能第2節(jié) 內(nèi)能精品綜合訓(xùn)練題
專題06 《電功與電功率》壓軸培優(yōu)題型訓(xùn)練【七大題型】-九年級全一冊物理《壓軸挑戰(zhàn)》培優(yōu)專題訓(xùn)練（人教版）試卷

專題06 《電功與電功率》壓軸培優(yōu)題型訓(xùn)練【七大題型】-九年級全一冊物理《壓軸挑戰(zhàn)》培優(yōu)專題訓(xùn)練（人教版）試卷
人教版九年級全一冊物理《壓軸挑戰(zhàn)》培優(yōu)專題訓(xùn)練 專題11 電功率壓軸培優(yōu)專題訓(xùn)練（原卷版+解析）

人教版九年級全一冊物理《壓軸挑戰(zhàn)》培優(yōu)專題訓(xùn)練 專題11 電功率壓軸培優(yōu)專題訓(xùn)練（原卷版+解析）
專題11 電功率壓軸培優(yōu)專題訓(xùn)練- 2022-2023 九年級全一冊物理《壓軸挑戰(zhàn)》培優(yōu)專題訓(xùn)練（人教版）

專題11 電功率壓軸培優(yōu)專題訓(xùn)練- 2022-2023 九年級全一冊物理《壓軸挑戰(zhàn)》培優(yōu)專題訓(xùn)練（人教版）
資料下載及使用幫助
版權(quán)申訴
版權(quán)申訴
若您為此資料的原創(chuàng)作者，認為該資料內(nèi)容侵犯了您的知識產(chǎn)權(quán)，請掃碼添加我們的相關(guān)工作人員，我們盡可能的保護您的合法權(quán)益。
入駐教習網(wǎng)，可獲得資源免費推廣曝光，還可獲得多重現(xiàn)金獎勵，申請 精品資源制作， 工作室入駐。
版權(quán)申訴二維碼
初中物理人教版（2024）九年級全冊電子課本

第2節(jié) 電功率

版本： 人教版（2024）

年級： 九年級全冊

切換課文
  • 課件
  • 教案
  • 試卷
  • 學(xué)案
  • 更多
所有DOC左下方推薦
歡迎來到教習網(wǎng)
  • 900萬優(yōu)選資源，讓備課更輕松
  • 600萬優(yōu)選試題，支持自由組卷
  • 高質(zhì)量可編輯，日均更新2000+
  • 百萬教師選擇，專業(yè)更值得信賴
微信掃碼注冊
qrcode
二維碼已過期
刷新

微信掃碼，快速注冊

手機號注冊
手機號碼

手機號格式錯誤

手機驗證碼 獲取驗證碼

手機驗證碼已經(jīng)成功發(fā)送，5分鐘內(nèi)有效

設(shè)置密碼

6-20個字符，數(shù)字、字母或符號

注冊即視為同意教習網(wǎng)「注冊協(xié)議」及「隱私條款」
QQ注冊
手機號注冊
微信注冊

注冊成功

返回
頂部