9.连接如图所示的电路，闭合开关后，调节滑动变阻器，观察到小灯泡$\mathrm{L}_1$比$\mathrm{L}_2$亮。下列说法中正确的是（）


A.灯泡$\mathrm{L}_1$的实际功率比$\mathrm{L}_2$大
B.灯泡$\mathrm{L}_1$对应的电压表示数比$\mathrm{L}_2$小
C.灯泡$\mathrm{L}_1$、$\mathrm{L}_2$规格是相同的
D.可以验证电功率与电流大小的关系

A

由实物电路可知，小灯泡L₁、L₂串联，串联电路各处电流相等。
1. 灯泡亮度由实际功率决定，L₁比L₂亮，说明L₁的实际功率比L₂大，A正确。
2. 根据公式P=UI，串联电路电流I相等，P₁＞P₂，可得U₁＞U₂，即L₁对应的电压表示数比L₂大，B错误。
3. 由P=I²R，串联电流I相等，P₁＞P₂，可知R₁＞R₂，两灯电阻不同，规格不相同，C错误。
4. 串联电路电流处处相等，实验中电流为不变量，无法改变电流大小，不能验证电功率与电流大小的关系，D错误。

10.(10分)在“探究小灯泡电功率跟电流和电压的关系”实验中，小金设计了如图甲、乙、丙所示的三个电路。

(1)研究电功率和电流的关系，选择图甲的原因是，灯泡L₁、L₂应选择规格（选填“相同”或“不同”）的灯泡。
(2)图甲、乙、丙三个电路中，图丙电路不能达到实验目的的原因是。
(3)利用图乙研究时，闭合开关，发现灯L₁亮、灯L₂不亮，电压表V₂无示数，则电路发生的故障是。
(4)排除故障后，利用图乙电路继续实验，实验数据如表所示，则可以得到的结论是。

解：
(1) 两灯并联，可控制灯泡两端电压相等，满足探究电功率与电流关系的控制变量要求；不同
(2) 无法控制灯泡两端电压相等来探究电功率与电流的关系，也无法控制通过灯泡的电流相等来探究电功率与电压的关系
(3) 灯$\mathrm{L}_{2}$短路
(4) 当通过小灯泡的电流相同时，小灯泡两端的电压越大，小灯泡的实际电功率越大，灯泡亮度越亮

11.(7分)糖画是我国的一种传统民间手工艺,它亦糖亦画,可观可食,深受小朋友的喜爱。图甲是使用某款3D糖画打印笔进行绘画的场景,将糖装入打印笔,通电后笔内电热丝发热,糖受热后挤出,在空气中迅速冷却,最后凝固成型。图乙是打印笔的内部简化电路,电源电压为220 V, $ R_1 $ 和 $ R_2 $ 为发热电阻丝(电阻丝的电阻随温度变化忽略不计)。图丙是某次打印糖画时,打印笔的电功率与时间的关系图像。

(1)若要使用3D糖画打印笔快速打印(高功率挡),需要闭合开关。
(2)(3分)求 $ R_2 $ 的阻值。
(3)(2分)计算该次打印糖画消耗的电能。

解：
(1) $\boldsymbol{S_1、S_2}$
(2) 高功率挡时，$R_2$被短路，电路中只有$R_1$工作，功率$P_1=22\ \mathrm{W}$
根据$P=\frac{U^2}{R}$，可得$R_1$的阻值：
$R_1=\frac{U^2}{P_1}=\frac{(220\ \mathrm{V})^2}{22\ \mathrm{W}}=2200\ \Omega$
低功率挡时，$R_1$与$R_2$串联，总功率$P_{\mathrm{总}}=10\ \mathrm{W}$
此时电路总电阻：
$R_{\mathrm{总}}=\frac{U^2}{P_{\mathrm{总}}}=\frac{(220\ \mathrm{V})^2}{10\ \mathrm{W}}=4840\ \Omega$
$R_2$的阻值：
$R_2=R_{\mathrm{总}}-R_1=4840\ \Omega-2200\ \Omega=2640\ \Omega$
(3) 由图丙可知，高功率工作时间$t_1=10\ \mathrm{min}=600\ \mathrm{s}$，低功率工作时间$t_2=20\ \mathrm{min}-10\ \mathrm{min}=10\ \mathrm{min}=600\ \mathrm{s}$
该次打印消耗的总电能：
$W=W_1+W_2=P_1t_1+P_{\mathrm{总}}t_2=22\ \mathrm{W}×600\ \mathrm{s}+10\ \mathrm{W}×600\ \mathrm{s}=19200\ \mathrm{J}$
答：(2) $R_2$的阻值为$2640\ \Omega$；(3) 该次打印糖画消耗的电能为$19200\ \mathrm{J}$。