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17. 图12(a)是小明设计的调光灯电路图，他将粗细均匀的电阻丝AB通过滑片P连入电路，小灯泡L的额定电压为6 V。闭合开关S后，滑片P从最左端A滑到最右端B的过程中，小灯泡的I-U关系图像如图12(b)所示(设电阻丝AB的阻值不随温度变化)。下列说法中正确的是(
A.滑片在A端时通过灯泡的电流是1 A
B.电阻丝AB的阻值为6 Ω
C.电路消耗的最小功率是3 W
D.电压表的最大示数是6 V
C
)。A.滑片在A端时通过灯泡的电流是1 A
B.电阻丝AB的阻值为6 Ω
C.电路消耗的最小功率是3 W
D.电压表的最大示数是6 V
答案
17. C
解析
【分析】
首先分析电路：当滑片P滑到B端时，电阻丝AB接入电路的电阻为0，电路只有小灯泡L，此时灯泡两端电压等于电源电压，结合图(b)可知，电源电压为6V，对应电流为1A；当滑片P滑到A端时，电阻丝AB全部接入电路，电路总电阻最大、电流最小，结合图(b)可知，此时电流为0.5A，灯泡两端电压为1.5V。接下来逐一分析选项，判断各说法的正误。
【解析】
解：由图(a)可知，滑片在B端时，AB接入电阻为0，电路为灯泡的简单电路，电源电压U=6V；滑片在A端时，AB全部接入，电路电流最小，I最小=0.5A，灯泡电压U_L=1.5V。
选项A：滑片在A端时，电流为0.5A，不是1A，A错误；
选项B：AB两端电压U_AB=U - U_L=6V -1.5V=4.5V，根据欧姆定律，AB的阻值R_AB=U_AB/I最小=4.5V/0.5A=9Ω，不是6Ω，B错误；
选项C：电路最小功率P最小=U×I最小=6V×0.5A=3W，C正确；
选项D：电压表测PB段电压，滑片在A端时，PB段为整个AB，电压为4.5V，不是6V，D错误。
【答案】
C
【知识点】
欧姆定律、电功率、动态电路分析
【点评】
本题结合I-U图像和动态电路分析，需明确滑片不同位置的电路状态，从图像提取对应电压、电流值，利用公式计算，是中等难度的电路综合题。
【难度系数】
0.5
首先分析电路：当滑片P滑到B端时，电阻丝AB接入电路的电阻为0，电路只有小灯泡L，此时灯泡两端电压等于电源电压，结合图(b)可知，电源电压为6V，对应电流为1A；当滑片P滑到A端时，电阻丝AB全部接入电路，电路总电阻最大、电流最小，结合图(b)可知，此时电流为0.5A，灯泡两端电压为1.5V。接下来逐一分析选项，判断各说法的正误。
【解析】
解：由图(a)可知，滑片在B端时，AB接入电阻为0，电路为灯泡的简单电路，电源电压U=6V；滑片在A端时，AB全部接入，电路电流最小，I最小=0.5A，灯泡电压U_L=1.5V。
选项A：滑片在A端时，电流为0.5A，不是1A，A错误；
选项B：AB两端电压U_AB=U - U_L=6V -1.5V=4.5V，根据欧姆定律，AB的阻值R_AB=U_AB/I最小=4.5V/0.5A=9Ω，不是6Ω，B错误；
选项C：电路最小功率P最小=U×I最小=6V×0.5A=3W，C正确；
选项D：电压表测PB段电压，滑片在A端时，PB段为整个AB，电压为4.5V，不是6V，D错误。
【答案】
C
【知识点】
欧姆定律、电功率、动态电路分析
【点评】
本题结合I-U图像和动态电路分析，需明确滑片不同位置的电路状态，从图像提取对应电压、电流值，利用公式计算，是中等难度的电路综合题。
【难度系数】
0.5
18. 某小区最近一段时间由于路灯的供电系统电压偏高，所用的路灯灯丝经常熔断。已知路灯规格为“220 V，40 W”，在电压暂时无法改变的情况下，为了延长路灯的使用寿命，小明所采取的下列方法中切实可行的是（
A.用一个“220 V，60 W”的灯泡替换原来的灯泡接入原电路中使用
B.用一个“220 V，15 W”的灯泡替换原来的灯泡接入原电路中使用
C.用两个“220 V，40 W”的灯泡并联后替换原来的灯泡接入原电路中使用
D.用两个“220 V，40 W”的灯泡串联后替换原来的灯泡接入原电路中使用
D
）。A.用一个“220 V，60 W”的灯泡替换原来的灯泡接入原电路中使用
B.用一个“220 V，15 W”的灯泡替换原来的灯泡接入原电路中使用
C.用两个“220 V，40 W”的灯泡并联后替换原来的灯泡接入原电路中使用
D.用两个“220 V，40 W”的灯泡串联后替换原来的灯泡接入原电路中使用
答案
18. D
解析
【分析】
本题需解决供电电压偏高导致路灯灯丝熔断的问题，核心是让接入电路的灯泡两端电压等于其额定电压220V以延长寿命。解题思路：先明确单个灯泡接在电压偏高的电路中会因实际电压超额定电压熔断，再结合串并联电路的电压规律分析各选项：并联时支路电压等于电源电压，无法降压；串联时相同电阻的用电器分压相等，可将总电压平分，使每个灯泡两端电压为额定电压，符合要求。
【解析】
已知路灯额定电压为220V，供电电压偏高，需使每个灯泡两端电压为220V。根据公式$R=\frac{U^2}{P}$，相同规格的灯泡电阻相同：
选项A、B：单个灯泡接入电路，两端电压等于偏高的电源电压，实际电压超额定电压，灯丝会熔断，不可行；
选项C：两个灯泡并联，并联电路各支路电压等于电源电压，灯泡两端电压仍偏高，灯丝会熔断，不可行；
选项D：两个相同规格的灯泡串联，串联电路中电阻相等时分压相等，每个灯泡两端电压为电源电压的一半，可使每个灯泡两端电压等于额定电压220V，避免灯丝熔断，切实可行。
【答案】
D
【知识点】
串联分压、电功率计算
【点评】
本题考查串联分压规律在实际生活中的应用，需结合用电器额定电压与实际电压的关系分析，关键是理解串联电路中相同电阻的用电器平分电压，解决电压偏高导致的灯丝熔断问题，属于基础应用题。
【难度系数】
0.6
本题需解决供电电压偏高导致路灯灯丝熔断的问题，核心是让接入电路的灯泡两端电压等于其额定电压220V以延长寿命。解题思路：先明确单个灯泡接在电压偏高的电路中会因实际电压超额定电压熔断，再结合串并联电路的电压规律分析各选项：并联时支路电压等于电源电压，无法降压；串联时相同电阻的用电器分压相等，可将总电压平分，使每个灯泡两端电压为额定电压，符合要求。
【解析】
已知路灯额定电压为220V，供电电压偏高，需使每个灯泡两端电压为220V。根据公式$R=\frac{U^2}{P}$，相同规格的灯泡电阻相同：
选项A、B：单个灯泡接入电路，两端电压等于偏高的电源电压，实际电压超额定电压，灯丝会熔断，不可行；
选项C：两个灯泡并联，并联电路各支路电压等于电源电压，灯泡两端电压仍偏高，灯丝会熔断，不可行；
选项D：两个相同规格的灯泡串联，串联电路中电阻相等时分压相等，每个灯泡两端电压为电源电压的一半，可使每个灯泡两端电压等于额定电压220V，避免灯丝熔断，切实可行。
【答案】
D
【知识点】
串联分压、电功率计算
【点评】
本题考查串联分压规律在实际生活中的应用，需结合用电器额定电压与实际电压的关系分析，关键是理解串联电路中相同电阻的用电器平分电压，解决电压偏高导致的灯丝熔断问题，属于基础应用题。
【难度系数】
0.6
19. 一盏电灯接在恒定电压的电源上，其功率为100 W。若将该灯先接在一段很长的导线后，再接在同一电源上，已知导线上损失功率是9 W，那么此时电灯实际消耗的功率是(
A.91 W
B.小于 91 W
C.大于 91 W
D.条件不足，无法确定
B
)。A.91 W
B.小于 91 W
C.大于 91 W
D.条件不足，无法确定
答案
19. B
解析
【分析】
要解决该问题，需结合电功率公式和串联电路特点分析：首先明确电灯单独接电源时的功率由电源电压和电灯电阻决定；串联导线后总电阻变大，总功率会随之减小；再根据串联电路总功率等于各部分功率之和，推导电灯实际功率的范围。
【解析】
设电源电压为$ U $，电灯电阻为$ R_{\mathrm{灯}} $。
1. 电灯单独接电源时，功率公式为$ P_{\mathrm{灯原}} = \frac{U^2}{R_{\mathrm{灯}}} = 100\ \mathrm{W} $。
2. 串联导线后，总电阻$ R_{\mathrm{总}} = R_{\mathrm{灯}} + R_{\mathrm{线}} $，总电阻变大，电源电压$ U $不变，根据总功率公式$ P_{\mathrm{总}} = \frac{U^2}{R_{\mathrm{总}}} $，可得总功率$ P_{\mathrm{总}} ＜ P_{\mathrm{灯原}} = 100\ \mathrm{W} $。
3. 串联电路中总功率等于各用电器功率之和，即$ P_{\mathrm{总}} = P_{\mathrm{灯实}} + P_{\mathrm{线损}} $，已知导线损失功率$ P_{\mathrm{线损}} = 9\ \mathrm{W} $，因此$ P_{\mathrm{灯实}} = P_{\mathrm{总}} - 9\ \mathrm{W} $。
4. 结合$ P_{\mathrm{总}} ＜ 100\ \mathrm{W} $，推出$ P_{\mathrm{灯实}} ＜ 100\ \mathrm{W} - 9\ \mathrm{W} = 91\ \mathrm{W} $。
【答案】
B
【知识点】
电功率计算、串联电路特点
【点评】
本题考查电功率与串联电路的综合应用，核心是理解“串联导线后总电阻变大，总功率小于原电灯功率”，易错点是直接用原功率减去导线损失功率，忽略总功率减小的规律，需理清总功率与各部分功率的关系。
【难度系数】
0.5
要解决该问题，需结合电功率公式和串联电路特点分析：首先明确电灯单独接电源时的功率由电源电压和电灯电阻决定；串联导线后总电阻变大，总功率会随之减小；再根据串联电路总功率等于各部分功率之和，推导电灯实际功率的范围。
【解析】
设电源电压为$ U $，电灯电阻为$ R_{\mathrm{灯}} $。
1. 电灯单独接电源时，功率公式为$ P_{\mathrm{灯原}} = \frac{U^2}{R_{\mathrm{灯}}} = 100\ \mathrm{W} $。
2. 串联导线后，总电阻$ R_{\mathrm{总}} = R_{\mathrm{灯}} + R_{\mathrm{线}} $，总电阻变大，电源电压$ U $不变，根据总功率公式$ P_{\mathrm{总}} = \frac{U^2}{R_{\mathrm{总}}} $，可得总功率$ P_{\mathrm{总}} ＜ P_{\mathrm{灯原}} = 100\ \mathrm{W} $。
3. 串联电路中总功率等于各用电器功率之和，即$ P_{\mathrm{总}} = P_{\mathrm{灯实}} + P_{\mathrm{线损}} $，已知导线损失功率$ P_{\mathrm{线损}} = 9\ \mathrm{W} $，因此$ P_{\mathrm{灯实}} = P_{\mathrm{总}} - 9\ \mathrm{W} $。
4. 结合$ P_{\mathrm{总}} ＜ 100\ \mathrm{W} $，推出$ P_{\mathrm{灯实}} ＜ 100\ \mathrm{W} - 9\ \mathrm{W} = 91\ \mathrm{W} $。
【答案】
B
【知识点】
电功率计算、串联电路特点
【点评】
本题考查电功率与串联电路的综合应用，核心是理解“串联导线后总电阻变大，总功率小于原电灯功率”，易错点是直接用原功率减去导线损失功率，忽略总功率减小的规律，需理清总功率与各部分功率的关系。
【难度系数】
0.5
20. 下列单位中，不 属 于 电能单位的是（
A.$\mathrm{kW} · \mathrm{h}$
B.$\mathrm{W} · \mathrm{s}$
C.$\mathrm{V} · \mathrm{A} · \mathrm{s}$
D.$\mathrm{A}^2 · \Omega$
D
）。A.$\mathrm{kW} · \mathrm{h}$
B.$\mathrm{W} · \mathrm{s}$
C.$\mathrm{V} · \mathrm{A} · \mathrm{s}$
D.$\mathrm{A}^2 · \Omega$
答案
20. D
解析
【分析】
要判断哪个选项不属于电能单位，需先明确电能的单位（国际单位为焦耳J，常用单位有kW·h等），再结合电能、电功率的公式推导各选项对应的物理量：电能的公式有W=Pt、W=UIt、W=I²Rt等，电功率的公式有P=UI、P=I²R等，通过公式将选项中的单位转化为对应物理量的单位，即可判断是否为电能单位。
【解析】
逐个分析选项：
选项A：kW·h（千瓦时）是电能的常用单位，属于电能单位，不符合题意；
选项B：功率的单位是W（瓦特），由公式W=Pt可知，电能W=功率P×时间t，因此单位W·s（瓦特·秒）=焦耳（J），是电能单位，不符合题意；
选项C：电压单位是V（伏特），电流单位是A（安培），时间单位是s（秒），由公式W=UIt可知，电能W=电压×电流×时间，因此单位V·A·s=焦耳（J），是电能单位，不符合题意；
选项D：电流单位是A，电阻单位是Ω，由公式P=I²R可知，电功率P=电流²×电阻，因此单位A²·Ω是电功率的单位（瓦特），不属于电能单位，符合题意。
【答案】
D
【知识点】
电能单位、电功率公式、电功公式
【点评】
本题考查电能单位的判断，核心是掌握电能、电功率的公式，通过公式推导单位对应的物理量，区分电能与电功率的单位，属于基础题，难度不大。
【难度系数】
0.6
要判断哪个选项不属于电能单位，需先明确电能的单位（国际单位为焦耳J，常用单位有kW·h等），再结合电能、电功率的公式推导各选项对应的物理量：电能的公式有W=Pt、W=UIt、W=I²Rt等，电功率的公式有P=UI、P=I²R等，通过公式将选项中的单位转化为对应物理量的单位，即可判断是否为电能单位。
【解析】
逐个分析选项：
选项A：kW·h（千瓦时）是电能的常用单位，属于电能单位，不符合题意；
选项B：功率的单位是W（瓦特），由公式W=Pt可知，电能W=功率P×时间t，因此单位W·s（瓦特·秒）=焦耳（J），是电能单位，不符合题意；
选项C：电压单位是V（伏特），电流单位是A（安培），时间单位是s（秒），由公式W=UIt可知，电能W=电压×电流×时间，因此单位V·A·s=焦耳（J），是电能单位，不符合题意；
选项D：电流单位是A，电阻单位是Ω，由公式P=I²R可知，电功率P=电流²×电阻，因此单位A²·Ω是电功率的单位（瓦特），不属于电能单位，符合题意。
【答案】
D
【知识点】
电能单位、电功率公式、电功公式
【点评】
本题考查电能单位的判断，核心是掌握电能、电功率的公式，通过公式推导单位对应的物理量，区分电能与电功率的单位，属于基础题，难度不大。
【难度系数】
0.6
21. 在“探究影响电流热效应的因素”活动中，小洋同学为了研究通电导体电阻的大小对产生热量多少的影响，设计的正确方案是：选择两个阻值
的电阻丝分别绕制成两个外形相同、长度不同的电阻圈，将其串联在电路中，同时将火柴分别插入两个电阻圈中，如图13所示。他想通过火柴被点燃的先后来比较产生热量多少，当电路接通后，他发现两根火柴几乎同时被点燃，于是得到电阻大小对产生热量多少没有影响的结论。你根据掌握的知识，判断他的结论是
不等
（选填“相等”或“不等”）的电阻丝。控制通过两个电阻丝的电流相等
（选填“相等”或“不等”），通电时间相等，比较产生热量的多少。于是他找来两段材料、粗细相同，长短不同的电阻丝分别绕制成两个外形相同、长度不同的电阻圈，将其串联在电路中，同时将火柴分别插入两个电阻圈中，如图13所示。他想通过火柴被点燃的先后来比较产生热量多少，当电路接通后，他发现两根火柴几乎同时被点燃，于是得到电阻大小对产生热量多少没有影响的结论。你根据掌握的知识，判断他的结论是
错误
（选填“正确”或“错误”）的。请分析他实验时火柴被同时点燃的主要原因是：两电阻圈与火柴接触部分长度相等，所以接触电阻相等，串联时在相同的时间内产生的热量相等，所以同时点燃
。答案
21. 不等 相等 错误 两电阻圈与火柴接触部分长度相等，所以接触电阻相等，串联时在相同的时间内产生的热量相等，所以同时点燃
解析
【分析】
要研究通电导体电阻对产生热量的影响，需运用控制变量法：控制电流和通电时间相同，改变电阻大小，因此要选择阻值不等的电阻丝，且通过电阻丝的电流需相等（串联电路可保证电流处处相等）。分析实验结论时，需结合焦耳定律和实验实际情况，判断结论是否正确，再分析火柴同时被点燃的原因。
【解析】
1. 探究电阻对电流产生热量的影响，根据控制变量法，应控制电流和通电时间相同，改变电阻，所以选择阻值不等的电阻丝，控制通过的电流相等（串联电路中电流处处相等，满足电流相同的条件）。
2. 他的结论错误。根据焦耳定律$Q=I^2Rt$，电流$I$、时间$t$相同时，热量$Q$与电阻$R$成正比。但实验中两根电阻圈与火柴接触部分的接触电阻相等，串联时电流相同、通电时间相同，接触部分产生的热量相等，所以火柴几乎同时被点燃，并非电阻对产生热量无影响。
【答案】
不等；相等；错误；两电阻圈与火柴接触部分长度相等，所以接触电阻相等，串联时在相同的时间内产生的热量相等，所以同时点燃
【知识点】
电流的热效应；焦耳定律；控制变量法
【点评】
本题考查控制变量法在探究电流热效应实验中的应用，需掌握实验设计的控制条件，同时能分析实验中异常现象的原因，侧重考查实验探究与分析能力。
【难度系数】
0.5
要研究通电导体电阻对产生热量的影响，需运用控制变量法：控制电流和通电时间相同，改变电阻大小，因此要选择阻值不等的电阻丝，且通过电阻丝的电流需相等（串联电路可保证电流处处相等）。分析实验结论时，需结合焦耳定律和实验实际情况，判断结论是否正确，再分析火柴同时被点燃的原因。
【解析】
1. 探究电阻对电流产生热量的影响，根据控制变量法，应控制电流和通电时间相同，改变电阻，所以选择阻值不等的电阻丝，控制通过的电流相等（串联电路中电流处处相等，满足电流相同的条件）。
2. 他的结论错误。根据焦耳定律$Q=I^2Rt$，电流$I$、时间$t$相同时，热量$Q$与电阻$R$成正比。但实验中两根电阻圈与火柴接触部分的接触电阻相等，串联时电流相同、通电时间相同，接触部分产生的热量相等，所以火柴几乎同时被点燃，并非电阻对产生热量无影响。
【答案】
不等；相等；错误；两电阻圈与火柴接触部分长度相等，所以接触电阻相等，串联时在相同的时间内产生的热量相等，所以同时点燃
【知识点】
电流的热效应；焦耳定律；控制变量法
【点评】
本题考查控制变量法在探究电流热效应实验中的应用，需掌握实验设计的控制条件，同时能分析实验中异常现象的原因，侧重考查实验探究与分析能力。
【难度系数】
0.5
