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14. 如图所示的电路中，电源两端电压不变，定值电阻的电阻分别为$R_1$、$R_2$。当仅闭合开关$\mathrm{S}_1$时，电流表示数为$I$，电压表示数为$U$，电路中的总电阻为$R$，电路的总功率为$P$；再闭合开关$\mathrm{S}_2$后，电流表示数为$I'$，电压表示数为$U'$，电路中的总电阻为$R'$，电路的总功率为$P'$。下列判断正确的是（）。
A.$I＞I'$
B.$R＜R'$
C.$U＞U'$
D.$P＞P'$
A.$I＞I'$
B.$R＜R'$
C.$U＞U'$
D.$P＞P'$
答案
C
解析
【分析】
首先明确开关不同状态下的电路结构：仅闭合$\mathrm{S}_1$时，$\mathrm{S}_2$断开，$R_1$与$R_2$串联，电流表测串联电路的电流，电压表测$R_2$两端的电压；再闭合$\mathrm{S}_2$后，$R_2$被短路，电路为只有$R_1$的简单电路，电流表测$R_1$的电流，电压表测短路部分（$\mathrm{S}_2$两端）的电压。结合欧姆定律、串联电路规律分析各物理量的变化，逐一判断选项。
【解析】
1. 仅闭合$\mathrm{S}_1$时，$R_1$与$R_2$串联：
总电阻$R = R_1 + R_2$，电流$I = \frac{U_{\mathrm{总}}}{R_1+R_2}$，电压表示数$U = I · R_2 = \frac{U_{\mathrm{总}} R_2}{R_1+R_2}$，总功率$P = U_{\mathrm{总}} · I$。
2. 闭合$\mathrm{S}_2$后，$R_2$被短路，电路为$R_1$的简单电路：
总电阻$R' = R_1$，电流$I' = \frac{U_{\mathrm{总}}}{R_1}$，电压表示数$U' = 0$（电压表测导线电压），总功率$P' = U_{\mathrm{总}} · I'$。
3. 选项判断：
A选项：因$R_1+R_2 ＞ R_1$，故$I = \frac{U_{\mathrm{总}}}{R_1+R_2} ＜ I' = \frac{U_{\mathrm{总}}}{R_1}$，A错误；
B选项：总电阻$R = R_1+R_2 ＞ R' = R_1$，B错误；
C选项：$U = \frac{U_{\mathrm{总}} R_2}{R_1+R_2} ＞ 0 = U'$，故$U ＞ U'$，C正确；
D选项：因$I' ＞ I$，电源电压$U_{\mathrm{总}}$不变，故$P' = U_{\mathrm{总}} I' ＞ P = U_{\mathrm{总}} I$，D错误。
【答案】
C
【知识点】
欧姆定律、串联电路特点、电路动态分析
【点评】
本题为初中电路动态分析基础题，核心是明确开关通断时的电路连接方式，结合欧姆定律推导各物理量的变化，难度适中。
【难度系数】
0.4
首先明确开关不同状态下的电路结构：仅闭合$\mathrm{S}_1$时，$\mathrm{S}_2$断开，$R_1$与$R_2$串联，电流表测串联电路的电流，电压表测$R_2$两端的电压；再闭合$\mathrm{S}_2$后，$R_2$被短路，电路为只有$R_1$的简单电路，电流表测$R_1$的电流，电压表测短路部分（$\mathrm{S}_2$两端）的电压。结合欧姆定律、串联电路规律分析各物理量的变化，逐一判断选项。
【解析】
1. 仅闭合$\mathrm{S}_1$时，$R_1$与$R_2$串联：
总电阻$R = R_1 + R_2$，电流$I = \frac{U_{\mathrm{总}}}{R_1+R_2}$，电压表示数$U = I · R_2 = \frac{U_{\mathrm{总}} R_2}{R_1+R_2}$，总功率$P = U_{\mathrm{总}} · I$。
2. 闭合$\mathrm{S}_2$后，$R_2$被短路，电路为$R_1$的简单电路：
总电阻$R' = R_1$，电流$I' = \frac{U_{\mathrm{总}}}{R_1}$，电压表示数$U' = 0$（电压表测导线电压），总功率$P' = U_{\mathrm{总}} · I'$。
3. 选项判断：
A选项：因$R_1+R_2 ＞ R_1$，故$I = \frac{U_{\mathrm{总}}}{R_1+R_2} ＜ I' = \frac{U_{\mathrm{总}}}{R_1}$，A错误；
B选项：总电阻$R = R_1+R_2 ＞ R' = R_1$，B错误；
C选项：$U = \frac{U_{\mathrm{总}} R_2}{R_1+R_2} ＞ 0 = U'$，故$U ＞ U'$，C正确；
D选项：因$I' ＞ I$，电源电压$U_{\mathrm{总}}$不变，故$P' = U_{\mathrm{总}} I' ＞ P = U_{\mathrm{总}} I$，D错误。
【答案】
C
【知识点】
欧姆定律、串联电路特点、电路动态分析
【点评】
本题为初中电路动态分析基础题，核心是明确开关通断时的电路连接方式，结合欧姆定律推导各物理量的变化，难度适中。
【难度系数】
0.4
15. 关于规格为“2.5 V 10 W”的灯$L_1$和规格为“3.8 V 3.6 W”的灯$L_2$，下列说法不正确的是（）。
A.两灯的电阻$R_1 ＜ R_2$
B.正常工作时，通过两灯的电流$I_1 ＞ I_2$
C.两灯串联时，实际功率$P_1 ＜ P_2$
D.两灯并联时，实际功率$P_1 ＜ P_2$
A.两灯的电阻$R_1 ＜ R_2$
B.正常工作时，通过两灯的电流$I_1 ＞ I_2$
C.两灯串联时，实际功率$P_1 ＜ P_2$
D.两灯并联时，实际功率$P_1 ＜ P_2$
答案
AD
解析
【分析】
要解决这道题，需先利用电功率相关公式计算两灯的电阻、额定电流，再结合串并联电路的特点分析各选项：首先根据公式$R=\frac{U^2}{P}$计算两灯电阻，根据$I=\frac{P}{U}$计算额定电流；串联时电流相同，用$P=I^2R$比较实际功率；并联时电压相同，用$P=\frac{U^2}{R}$比较实际功率，最终判断各选项对错，选出不正确的选项。
【解析】
1. 计算两灯电阻：
根据公式$R=\frac{U^2}{P}$，
$L_1$的电阻：$R_1=\frac{U_1^2}{P_1}=\frac{(2.5V)^2}{10W}=0.625Ω$；
$L_2$的电阻：$R_2=\frac{U_2^2}{P_2}=\frac{(3.8V)^2}{3.6W}\approx4.01Ω$，故$R_1＜R_2$，A选项说法正确。
2. 计算额定电流：
根据公式$I=\frac{P}{U}$，
$L_1$的额定电流：$I_1=\frac{P_1}{U_1}=\frac{10W}{2.5V}=4A$；
$L_2$的额定电流：$I_2=\frac{P_2}{U_2}=\frac{3.6W}{3.8W}\approx0.95A$，故$I_1＞I_2$，B选项说法正确。
3. 串联时实际功率：
串联电路电流处处相等，根据$P=I^2R$，电流$I$相同，因$R_1＜R_2$，则$P_1=I^2R_1 ＜ P_2=I^2R_2$，C选项说法正确。
4. 并联时实际功率：
并联电路各支路电压相等，根据$P=\frac{U^2}{R}$，电压$U$相同，因$R_1＜R_2$，则$P_1=\frac{U^2}{R_1} ＞ P_2=\frac{U^2}{R_2}$，故D选项说法错误。
综上，不正确的是AD。
【答案】
AD
【知识点】
电功率计算、串并联电路特点
【点评】
本题考查电功率公式的应用及串并联电路的规律，需熟练运用$R=\frac{U^2}{P}$、$P=I^2R$、$P=\frac{U^2}{R}$等公式，区分额定与实际情况，是基础的电学综合题。
【难度系数】
0.5
要解决这道题，需先利用电功率相关公式计算两灯的电阻、额定电流，再结合串并联电路的特点分析各选项：首先根据公式$R=\frac{U^2}{P}$计算两灯电阻，根据$I=\frac{P}{U}$计算额定电流；串联时电流相同，用$P=I^2R$比较实际功率；并联时电压相同，用$P=\frac{U^2}{R}$比较实际功率，最终判断各选项对错，选出不正确的选项。
【解析】
1. 计算两灯电阻：
根据公式$R=\frac{U^2}{P}$，
$L_1$的电阻：$R_1=\frac{U_1^2}{P_1}=\frac{(2.5V)^2}{10W}=0.625Ω$；
$L_2$的电阻：$R_2=\frac{U_2^2}{P_2}=\frac{(3.8V)^2}{3.6W}\approx4.01Ω$，故$R_1＜R_2$，A选项说法正确。
2. 计算额定电流：
根据公式$I=\frac{P}{U}$，
$L_1$的额定电流：$I_1=\frac{P_1}{U_1}=\frac{10W}{2.5V}=4A$；
$L_2$的额定电流：$I_2=\frac{P_2}{U_2}=\frac{3.6W}{3.8W}\approx0.95A$，故$I_1＞I_2$，B选项说法正确。
3. 串联时实际功率：
串联电路电流处处相等，根据$P=I^2R$，电流$I$相同，因$R_1＜R_2$，则$P_1=I^2R_1 ＜ P_2=I^2R_2$，C选项说法正确。
4. 并联时实际功率：
并联电路各支路电压相等，根据$P=\frac{U^2}{R}$，电压$U$相同，因$R_1＜R_2$，则$P_1=\frac{U^2}{R_1} ＞ P_2=\frac{U^2}{R_2}$，故D选项说法错误。
综上，不正确的是AD。
【答案】
AD
【知识点】
电功率计算、串并联电路特点
【点评】
本题考查电功率公式的应用及串并联电路的规律，需熟练运用$R=\frac{U^2}{P}$、$P=I^2R$、$P=\frac{U^2}{R}$等公式，区分额定与实际情况，是基础的电学综合题。
【难度系数】
0.5
三、实验题
16. 在测量小灯泡额定功率的过程中，已知电源电压为4.5 V，小灯泡的额定电压为3.8 V。
乙
（1）请在图甲中用笔画线表示导线完成电路连接，导线不要交叉。
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于（选填“A”或“B”）端。
（3）闭合开关后，电压表示数是2.5 V，应将滑片向（选填“A”或“B”）端移动，直至电压表示数为V。此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为W。
16. 在测量小灯泡额定功率的过程中，已知电源电压为4.5 V，小灯泡的额定电压为3.8 V。
乙
（1）请在图甲中用笔画线表示导线完成电路连接，导线不要交叉。
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于（选填“A”或“B”）端。
（3）闭合开关后，电压表示数是2.5 V，应将滑片向（选填“A”或“B”）端移动，直至电压表示数为V。此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为W。
答案
(1)
（图略，连接方式为：电源正极→开关→滑动变阻器（下方右接线柱，即B端所在接线柱）→滑动变阻器（上方任一接线柱）→电流表“−”接线柱→电流表“0.6”接线柱→小灯泡右接线柱→小灯泡左接线柱→电压表“15”接线柱→电压表“−”接线柱→电源负极，使小灯泡与滑动变阻器串联，电压表与小灯泡并联）
(2) B
(3) A；3.8；1.14
（图略，连接方式为：电源正极→开关→滑动变阻器（下方右接线柱，即B端所在接线柱）→滑动变阻器（上方任一接线柱）→电流表“−”接线柱→电流表“0.6”接线柱→小灯泡右接线柱→小灯泡左接线柱→电压表“15”接线柱→电压表“−”接线柱→电源负极，使小灯泡与滑动变阻器串联，电压表与小灯泡并联）
(2) B
(3) A；3.8；1.14
解析
【分析】
本题是测量小灯泡额定功率的实验题，解题思路如下：
1. 电路连接：需将滑动变阻器、电流表、小灯泡串联，电压表并联在小灯泡两端；根据小灯泡额定电压3.8V选电压表0~15V量程，电流不超0.6A选电流表0~0.6A量程，滑动变阻器按“一上一下”接线，保证导线不交叉。
2. 闭合开关前，滑动变阻器滑片要置于最大阻值处，保护电路，需根据滑动变阻器接入的下接线柱确定滑片位置。
3. 当电压表示数低于额定电压时，需减小滑动变阻器接入电阻，让小灯泡两端电压升至额定电压；额定功率用公式P=UI计算，读取电流表示数后代入计算。
【解析】
（1）电路连接：电压表并联在小灯泡两端，选0~15V量程，正接线柱接小灯泡右端，负接线柱接小灯泡左端；电流表串联在电路中，选0~0.6A量程；滑动变阻器接一上一下接线柱，使电路为串联，导线不交叉。
（2）闭合开关前，滑动变阻器滑片应置于最大阻值端，图中滑动变阻器接入的是A端下接线柱，故滑片在B端时接入电阻最大，填B。
（3）电压表示数2.5V小于额定电压3.8V，需减小滑动变阻器接入电阻，滑片向A端移动，直至电压表示数为3.8V；图乙中电流表量程0~0.6A，分度值0.02A，示数为0.3A，额定功率P=UI=3.8V×0.3A=1.14W。
【答案】
(1) （图略，按上述连接方式）
(2) B
(3) A；3.8；1.14
【知识点】
测量小灯泡额定功率、滑动变阻器使用、电功率计算
【点评】
本题为电学基础实验题，考查测量小灯泡额定功率的电路连接、滑动变阻器操作及电功率计算，是初中电学实验的核心题型，需掌握实验基本原理和操作规范。
【难度系数】
0.6
本题是测量小灯泡额定功率的实验题，解题思路如下：
1. 电路连接：需将滑动变阻器、电流表、小灯泡串联，电压表并联在小灯泡两端；根据小灯泡额定电压3.8V选电压表0~15V量程，电流不超0.6A选电流表0~0.6A量程，滑动变阻器按“一上一下”接线，保证导线不交叉。
2. 闭合开关前，滑动变阻器滑片要置于最大阻值处，保护电路，需根据滑动变阻器接入的下接线柱确定滑片位置。
3. 当电压表示数低于额定电压时，需减小滑动变阻器接入电阻，让小灯泡两端电压升至额定电压；额定功率用公式P=UI计算，读取电流表示数后代入计算。
【解析】
（1）电路连接：电压表并联在小灯泡两端，选0~15V量程，正接线柱接小灯泡右端，负接线柱接小灯泡左端；电流表串联在电路中，选0~0.6A量程；滑动变阻器接一上一下接线柱，使电路为串联，导线不交叉。
（2）闭合开关前，滑动变阻器滑片应置于最大阻值端，图中滑动变阻器接入的是A端下接线柱，故滑片在B端时接入电阻最大，填B。
（3）电压表示数2.5V小于额定电压3.8V，需减小滑动变阻器接入电阻，滑片向A端移动，直至电压表示数为3.8V；图乙中电流表量程0~0.6A，分度值0.02A，示数为0.3A，额定功率P=UI=3.8V×0.3A=1.14W。
【答案】
(1) （图略，按上述连接方式）
(2) B
(3) A；3.8；1.14
【知识点】
测量小灯泡额定功率、滑动变阻器使用、电功率计算
【点评】
本题为电学基础实验题，考查测量小灯泡额定功率的电路连接、滑动变阻器操作及电功率计算，是初中电学实验的核心题型，需掌握实验基本原理和操作规范。
【难度系数】
0.6
17. 某同学想探究电流通过导体产生的热量与电流、导体的电阻、通电时间是否有关，他设计了如图所示的电路进行实验，其中两个烧瓶完全相同，瓶内装有质量和初温均相同的煤油，相同的温度计A和B，电阻分别为$R_1$和$R_2$的电阻丝。
（1）该实验电路探究的问题是电流通过导体产生的热量与是否有关。
（2）该实验采用串联电路，可以控制电流相同和相同。
（3）在此实验中，电流通过导体产生热量的多少用来反映。
（4）若闭合开关一段时间后，温度计A的示数明显高于温度计B的示数，则可判断两电阻丝的电阻大小关系为$R_1$（选填“＞”“＜”或“=”）$R_2$。
（1）该实验电路探究的问题是电流通过导体产生的热量与是否有关。
（2）该实验采用串联电路，可以控制电流相同和相同。
（3）在此实验中，电流通过导体产生热量的多少用来反映。
（4）若闭合开关一段时间后，温度计A的示数明显高于温度计B的示数，则可判断两电阻丝的电阻大小关系为$R_1$（选填“＞”“＜”或“=”）$R_2$。
答案
(1)电阻
(2)通电时间
(3)温度计示数的变化量
(4)＞
(2)通电时间
(3)温度计示数的变化量
(4)＞
解析
【分析】
要解决这道题，需结合焦耳定律实验的设计思路、串联电路特点及转换法来分析：首先观察电路，R₁与R₂串联，串联电路电流处处相等，且通电时间由开关控制，两者相同；实验中两电阻阻值不同，因此控制了电流和通电时间相同，改变电阻，探究热量与电阻的关系；电流产生的热量无法直接观察，通过煤油温度变化（温度计示数变化）间接反映，即转换法；根据焦耳定律Q=I²Rt，当电流和通电时间相同时，热量与电阻成正比，温度高的对应电阻大。
【解析】
（1）由图可知，R₁与R₂串联，电路中电流I相同，通电时间t相同，仅电阻R不同，因此探究的是电流通过导体产生的热量与电阻的关系；
（2）串联电路的特点是电流处处相等，且开关闭合后，R₁和R₂的通电时间一致，所以串联电路可控制电流和通电时间相同；
（3）电流通过导体产生的热量被煤油吸收，煤油温度会升高，产生的热量越多，温度计示数变化量越大，因此用温度计示数的变化量反映热量多少；
（4）根据焦耳定律Q=I²Rt，当I和t相同时，Q与R成正比。温度计A示数更高，说明R₁产生的热量更多，因此R₁＞R₂。
【答案】
(1)电阻；(2)通电时间；(3)温度计示数的变化量；(4)＞
【知识点】
焦耳定律、串联电路特点、转换法
【点评】
本题考查焦耳定律实验的核心知识点，需掌握控制变量法和转换法在实验中的应用，是电学热学结合的基础实验题，难度适中。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需结合焦耳定律实验的设计思路、串联电路特点及转换法来分析：首先观察电路，R₁与R₂串联，串联电路电流处处相等，且通电时间由开关控制，两者相同；实验中两电阻阻值不同，因此控制了电流和通电时间相同，改变电阻，探究热量与电阻的关系；电流产生的热量无法直接观察，通过煤油温度变化（温度计示数变化）间接反映，即转换法；根据焦耳定律Q=I²Rt，当电流和通电时间相同时，热量与电阻成正比，温度高的对应电阻大。
【解析】
（1）由图可知，R₁与R₂串联，电路中电流I相同，通电时间t相同，仅电阻R不同，因此探究的是电流通过导体产生的热量与电阻的关系；
（2）串联电路的特点是电流处处相等，且开关闭合后，R₁和R₂的通电时间一致，所以串联电路可控制电流和通电时间相同；
（3）电流通过导体产生的热量被煤油吸收，煤油温度会升高，产生的热量越多，温度计示数变化量越大，因此用温度计示数的变化量反映热量多少；
（4）根据焦耳定律Q=I²Rt，当I和t相同时，Q与R成正比。温度计A示数更高，说明R₁产生的热量更多，因此R₁＞R₂。
【答案】
(1)电阻；(2)通电时间；(3)温度计示数的变化量；(4)＞
【知识点】
焦耳定律、串联电路特点、转换法
【点评】
本题考查焦耳定律实验的核心知识点，需掌握控制变量法和转换法在实验中的应用，是电学热学结合的基础实验题，难度适中。
【难度系数】
0.6
