1. 如图所示电路，电源电压保持6 V不变，滑动变阻器的最大阻值为15 Ω，定值电阻$R_2$为5 Ω，电压表示数为$U_1$，$R_2$的电功率为$P_2$，电流表示数为$I$，闭合开关后，移动滑片$P$，下列图像可能正确的是（）

A.[图]
B.
C.[图]
D.[图]

1. D 解析:如题图所示,两个电阻串联,电压表测滑动变阻器$R_1$两端的电压,电流表测电路中的电流。AB. 滑动变阻器$R_1$接入电路的阻值为15 Ω时,电流最小,$I_{\min}=\frac{U}{R_1+R_2}=\frac{6\ \mathrm{V}}{15\ \Omega+5\ \Omega}=0.3\ \mathrm{A}$,对应电压表的读数$U_1=I_{\min}× R_1=0.3\ \mathrm{A}×15\ \Omega=4.5\ \mathrm{V}$,图中对应的点应该为(0.3 A,4.5 V);当滑动变阻器阻值为0时,电流最大,$I_{\max}=\frac{U}{R_2}=\frac{6\ \mathrm{V}}{5\ \Omega}=1.2\ \mathrm{A}$,在图中对应的点应该为(1.2 A,0 V);A图中对应点(0 A,6 V)不应在图像上,故A错误;根据串联电路的电压规律可知$U_1=U-U_2=U-IR_2=6\ \mathrm{V}-I×5\ \Omega$,所以$U_1-I$图像为一条直线,故B错误;CD.$R_2$的最小功率$P_{2\min}=(I_{\min})^2× R_2=(0.3\ \mathrm{A})^2×5\ \Omega=0.45\ \mathrm{W}$,$R_2$的最大功率$P_{2\max}=(I_{\max})^2× R_2=(1.2\ \mathrm{A})^2×5\ \Omega=7.2\ \mathrm{W}$,以上图像上的点均正确,由公式$P=I^2R$可知,$P$与$I^2$成正比,$P_2-I$图像应为二次函数图像的一部分,故C错误,D正确。故选D。

2. 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，已知定值电阻$R_0$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:可在图甲中作出定值电阻$R_0$的I-U图像) ()

A.两条支路中的电流不可能相同
B.灯泡实际功率总比定值电阻功率大
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

2. D 解析:定值电阻$R_0$与灯泡L并联接入电路,电流表可视为导线,在$I-U$图中画出定值电阻$R_0$的$I-U$图像,如图,与曲线交于(1 V,0.2 A),则当电源电压为1 V时,两条支路中的电流相同,故A错误;由图像可知,当电源电压大于1 V时,灯泡的实际功率小于定值电阻功率,故B错误;当电源电压为1.8 V时,通过定值电阻的电流为0.36 A,通过灯泡的电流为0.24 A,干路中的总电流为0.36 A+0.24 A=0.6 A,达到电流表的最大测量范围,此时电路的总功率最大,为$P=UI=1.8\ \mathrm{V}×0.6\ \mathrm{A}=1.08\ \mathrm{W}＜1.5\ \mathrm{W}$,故C错误,D正确。故选D。
难点突破
灯泡与定值电阻并联,则灯泡与定值电阻两端的电压都是电源电压,通过灯泡和定值电阻的$I-U$曲线比较和计算它们的电流和功率,电源电压越大,干路电流越大,则电路的总功率越大,所以当电流大小达到电流表的最大测量范围时,电路总功率达到最大。

3. 图甲中，电源电压为12 V、电流表(0~0.6 A)、电压表(0~15 V)、滑动变阻器标有“？Ω 1 A”字样，虚线框内是一个定值电阻或是一个小灯泡(6 V 0.5 A)。闭合开关，在元件安全的情况下，使滑片P移动范围最大，得到滑动变阻器的I-U图像如图乙。则：①虚线框内是小灯泡；②电路的最大功率为6 W；③虚线框内元件和滑动变阻器的功率相等时，滑动变阻器的阻值为10 Ω；④滑动变阻器最大阻值为20 Ω。以上结论正确的有 ()

A.③④
B.②③
C.①②
D.①④

3. A 解析:分析电路可知,虚线框内元件和变阻器串联,电压表测变阻器电压,电流表测电路电流。由图乙可知,变阻器的电流和电压也成一次函数线性关系,根据串联分压规律可知虚线框内元件的电流和电压也成一次函数线性关系,而灯泡的电阻是变化的,所以虚线框内是定值电阻,故①错误;当电压表示数最大,为8 V时,电流为0.4 A,滑动变阻器阻值最大为$R_{\mathrm{滑max}}=\frac{8\ \mathrm{V}}{0.4\ \mathrm{A}}=20\ \Omega$,故④正确;此时定值电阻分得的电压为4 V,则定值电阻的阻值为$R=\frac{4\ \mathrm{V}}{0.4\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$,根据$P=I^2R$,变阻器与定值电阻串联,电流相等,当定值电阻与滑动变阻器功率相等时,$R_{\mathrm{滑}}=R=10\ \Omega$,故③正确;由图乙可知,当电流最大时,滑动变阻器的电压为6 V,则定值电阻的电压也为6 V,此时电流为$I_{\max}=\frac{U_R}{R}=\frac{6\ \mathrm{V}}{10\ \Omega}=0.6\ \mathrm{A}$,电路的最大功率$P_{\max}=UI_{\max}=12\ \mathrm{V}×0.6\ \mathrm{A}=7.2\ \mathrm{W}$,故②错误。故选A。
难点突破
本题关键在于根据滑动变阻器电压和电流的一次函数关系,得到另一个元件的电压和电流也需要满足一次函数关系,故为定值电阻,再通过图像中“8 V 0.4 A”确定滑动变阻器的最大阻值和定值电阻阻值。