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5.(双选)如图所示，电源电压为6 V保持不变，$R_1=3\ \Omega$，$R_2=18\ \Omega$，灯泡L标有“6 V 3 W”字样，假定灯丝电阻不变。下列说法正确的是
(
A.灯泡L正常工作时的电阻为12 Ω
B.当只闭合开关$S_1$时，电阻$R_1$的电功率为1.2 W
C.如果开关$S_1$、$S_2$和$S_3$同时闭合，电流表示数为0.83 A
D.此电路的最大电功率为2.4 W
(
AC
)A.灯泡L正常工作时的电阻为12 Ω
B.当只闭合开关$S_1$时，电阻$R_1$的电功率为1.2 W
C.如果开关$S_1$、$S_2$和$S_3$同时闭合，电流表示数为0.83 A
D.此电路的最大电功率为2.4 W
答案
AC
解析
【分析】
要判断各选项的正误，需先明确不同开关状态下的电路连接方式，结合电功率、欧姆定律的相关公式逐步计算分析：
1. 选项A：利用灯泡额定电压和额定功率，通过公式推导计算正常工作时的电阻；
2. 选项B：判断只闭合S₁时的电路为L与R₁串联，计算总电阻、电路电流，再求R₁的电功率；
3. 选项C：判断S₁、S₂、S₃同时闭合时的电路为L与R₂并联（R₁被短路），分别计算两支路电流后求和得总电流；
4. 选项D：分析电路总功率最大的情况（并联时总电阻最小，总功率最大），计算该状态下的总功率，与选项对比。
【解析】
选项A：灯泡正常工作时，电压$U_L=6\ \mathrm{V}$，功率$P_L=3\ \mathrm{W}$，由$P=\frac{U^2}{R}$变形得，灯泡正常工作的电阻$R_L=\frac{U_L^2}{P_L}=\frac{(6\ \mathrm{V})^2}{3\ \mathrm{W}}=12\ \Omega$，故A正确；
选项B：只闭合$S_1$时，L与$R_1$串联，总电阻$R_{\mathrm{总}}=R_L+R_1=12\ \Omega+3\ \Omega=15\ \Omega$，电路电流$I=\frac{U}{R_{\mathrm{总}}}=\frac{6\ \mathrm{V}}{15\ \Omega}=0.4\ \mathrm{A}$，$R_1$的电功率$P_1=I^2R_1=(0.4\ \mathrm{A})^2×3\ \Omega=0.48\ \mathrm{W}≠1.2\ \mathrm{W}$，故B错误；
选项C：$S_1$、$S_2$、$S_3$同时闭合时，$R_1$被$S_3$短路，L与$R_2$并联，电源电压6V等于灯泡额定电压，故L正常工作，通过L的电流$I_L=\frac{P_L}{U_L}=\frac{3\ \mathrm{W}}{6\ \mathrm{V}}=0.5\ \mathrm{A}$；通过$R_2$的电流$I_2=\frac{U}{R_2}=\frac{6\ \mathrm{V}}{18\ \Omega}\approx0.33\ \mathrm{A}$，总电流$I=I_L+I_2=0.5\ \mathrm{A}+0.33\ \mathrm{A}\approx0.83\ \mathrm{A}$，故C正确；
选项D：电路总功率最大时总电阻最小，即L与$R_2$并联时，总功率$P=UI=6\ \mathrm{V}×0.83\ \mathrm{A}\approx5\ \mathrm{W}≠2.4\ \mathrm{W}$，故D错误。
【答案】
AC
【知识点】
电功率计算、串并联电路特点、欧姆定律应用
【点评】
本题为电路动态分析的双选题，需准确判断不同开关状态下的电流路径，明确短路、串并联的特点，结合公式计算各物理量，易错点是开关闭合时电路的连接方式判断，需仔细分析。
【难度系数】
0.5
要判断各选项的正误，需先明确不同开关状态下的电路连接方式，结合电功率、欧姆定律的相关公式逐步计算分析：
1. 选项A：利用灯泡额定电压和额定功率，通过公式推导计算正常工作时的电阻；
2. 选项B：判断只闭合S₁时的电路为L与R₁串联，计算总电阻、电路电流，再求R₁的电功率；
3. 选项C：判断S₁、S₂、S₃同时闭合时的电路为L与R₂并联（R₁被短路），分别计算两支路电流后求和得总电流；
4. 选项D：分析电路总功率最大的情况（并联时总电阻最小，总功率最大），计算该状态下的总功率，与选项对比。
【解析】
选项A：灯泡正常工作时，电压$U_L=6\ \mathrm{V}$，功率$P_L=3\ \mathrm{W}$，由$P=\frac{U^2}{R}$变形得，灯泡正常工作的电阻$R_L=\frac{U_L^2}{P_L}=\frac{(6\ \mathrm{V})^2}{3\ \mathrm{W}}=12\ \Omega$，故A正确；
选项B：只闭合$S_1$时，L与$R_1$串联，总电阻$R_{\mathrm{总}}=R_L+R_1=12\ \Omega+3\ \Omega=15\ \Omega$，电路电流$I=\frac{U}{R_{\mathrm{总}}}=\frac{6\ \mathrm{V}}{15\ \Omega}=0.4\ \mathrm{A}$，$R_1$的电功率$P_1=I^2R_1=(0.4\ \mathrm{A})^2×3\ \Omega=0.48\ \mathrm{W}≠1.2\ \mathrm{W}$，故B错误；
选项C：$S_1$、$S_2$、$S_3$同时闭合时，$R_1$被$S_3$短路，L与$R_2$并联，电源电压6V等于灯泡额定电压，故L正常工作，通过L的电流$I_L=\frac{P_L}{U_L}=\frac{3\ \mathrm{W}}{6\ \mathrm{V}}=0.5\ \mathrm{A}$；通过$R_2$的电流$I_2=\frac{U}{R_2}=\frac{6\ \mathrm{V}}{18\ \Omega}\approx0.33\ \mathrm{A}$，总电流$I=I_L+I_2=0.5\ \mathrm{A}+0.33\ \mathrm{A}\approx0.83\ \mathrm{A}$，故C正确；
选项D：电路总功率最大时总电阻最小，即L与$R_2$并联时，总功率$P=UI=6\ \mathrm{V}×0.83\ \mathrm{A}\approx5\ \mathrm{W}≠2.4\ \mathrm{W}$，故D错误。
【答案】
AC
【知识点】
电功率计算、串并联电路特点、欧姆定律应用
【点评】
本题为电路动态分析的双选题，需准确判断不同开关状态下的电流路径，明确短路、串并联的特点，结合公式计算各物理量，易错点是开关闭合时电路的连接方式判断，需仔细分析。
【难度系数】
0.5
6.科技小组制作了一个小的“灯光秀”玩具,其电路图如图所示。电源电压保持不变,其中$R_1=20\ \Omega$,小灯泡L的规格为“3 V 0.75 W”。当开关$S_1$、$S_2$都断开时,小灯泡L正常发光;当开关$S_1$、$S_2$都闭合时,电流表的示数变为0.6 A。(不考虑灯丝电阻变化)求：
(1)电源电压。
(2)$R_2$的阻值。
(3)电路的最小电功率。
(1)电源电压。
(2)$R_2$的阻值。
(3)电路的最小电功率。
答案
(1)由图可知,当开关$S_1$、$S_2$都断开时,电阻$R_1$与小灯泡L串联,此时小灯泡L正常发光,其两端电压:$U_L=3\ \mathrm{V}$
根据电功率公式$P=UI$,可得此时电路中的电流:
$I=I_\mathrm{L}=\dfrac{P_\mathrm{L}}{U_\mathrm{L}}=\dfrac{0.75\ \mathrm{W}}{3\ \mathrm{V}}=0.25\ \mathrm{A}$
根据欧姆定律可得,电阻$R_1$两端的电压:
$U_1=IR_1=0.25\ \mathrm{A}×20\ \Omega=5\ \mathrm{V}$
根据串联电路中电压的规律可得,电源电压:
$U=U_\mathrm{L}+U_1=3\ \mathrm{V}+5\ \mathrm{V}=8\ \mathrm{V}$
(2)当开关$S_1$、$S_2$都闭合时,电阻$R_1$与$R_2$并联,小灯泡L被短路,电流表测量干路电流,示数为$I_\mathrm{总}=0.6\ \mathrm{A}$,并联电路中各支路电压等于电源电压,由欧姆定律可得通过电阻$R_1$的电流:
$I_1'=\dfrac{U}{R_1}=\dfrac{8\ \mathrm{V}}{20\ \Omega}=0.4\ \mathrm{A}$
根据并联电路中干路电流等于各支路电流之和的规律,通过电阻$R_2$的电流:$I_2=I_\mathrm{总}-I_1'=0.6\ \mathrm{A}-0.4\ \mathrm{A}=0.2\ \mathrm{A}$
所以电阻$R_2$的阻值:$R_2=\dfrac{U}{I_2}=\dfrac{8\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=40\ \Omega$
(3)电源电压$U$保持不变,根据电功率公式$P=\dfrac{U^2}{R}$可知,当电路的总电阻最大时,电路的总电功率最小。由题可知,电路的四种状态:
① 当开关$S_1$、$S_2$都闭合,电阻$R_1$与$R_2$并联,总电阻最小。
② $S_1$闭合、$S_2$断开,$R_1$与$R_2$并联后与L串联。
③ $S_1$断开、$S_2$闭合,$R_2$断路,$R_1$接入电路(L被短路),总电阻为$R=R_1=20\ \Omega$。
④ $S_1$、$S_2$都断开,$R_1$与L串联。
由题意可知:$R_\mathrm{L}=\dfrac{U_\mathrm{L}}{I_\mathrm{L}}=\dfrac{3\ \mathrm{V}}{0.25\ \mathrm{A}}=12\ \Omega$
结合串并联电路电阻规律可知,当$R_1$与L串联时,电路的总电阻最大。
此状态即为第(1)问中的情况,电路总电阻最大,总电流最小,为$0.25\ \mathrm{A}$。
因此,电路的最小电功率:$P=UI=8\ \mathrm{V}×0.25\ \mathrm{A}=2\ \mathrm{W}$
根据电功率公式$P=UI$,可得此时电路中的电流:
$I=I_\mathrm{L}=\dfrac{P_\mathrm{L}}{U_\mathrm{L}}=\dfrac{0.75\ \mathrm{W}}{3\ \mathrm{V}}=0.25\ \mathrm{A}$
根据欧姆定律可得,电阻$R_1$两端的电压:
$U_1=IR_1=0.25\ \mathrm{A}×20\ \Omega=5\ \mathrm{V}$
根据串联电路中电压的规律可得,电源电压:
$U=U_\mathrm{L}+U_1=3\ \mathrm{V}+5\ \mathrm{V}=8\ \mathrm{V}$
(2)当开关$S_1$、$S_2$都闭合时,电阻$R_1$与$R_2$并联,小灯泡L被短路,电流表测量干路电流,示数为$I_\mathrm{总}=0.6\ \mathrm{A}$,并联电路中各支路电压等于电源电压,由欧姆定律可得通过电阻$R_1$的电流:
$I_1'=\dfrac{U}{R_1}=\dfrac{8\ \mathrm{V}}{20\ \Omega}=0.4\ \mathrm{A}$
根据并联电路中干路电流等于各支路电流之和的规律,通过电阻$R_2$的电流:$I_2=I_\mathrm{总}-I_1'=0.6\ \mathrm{A}-0.4\ \mathrm{A}=0.2\ \mathrm{A}$
所以电阻$R_2$的阻值:$R_2=\dfrac{U}{I_2}=\dfrac{8\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=40\ \Omega$
(3)电源电压$U$保持不变,根据电功率公式$P=\dfrac{U^2}{R}$可知,当电路的总电阻最大时,电路的总电功率最小。由题可知,电路的四种状态:
① 当开关$S_1$、$S_2$都闭合,电阻$R_1$与$R_2$并联,总电阻最小。
② $S_1$闭合、$S_2$断开,$R_1$与$R_2$并联后与L串联。
③ $S_1$断开、$S_2$闭合,$R_2$断路,$R_1$接入电路(L被短路),总电阻为$R=R_1=20\ \Omega$。
④ $S_1$、$S_2$都断开,$R_1$与L串联。
由题意可知:$R_\mathrm{L}=\dfrac{U_\mathrm{L}}{I_\mathrm{L}}=\dfrac{3\ \mathrm{V}}{0.25\ \mathrm{A}}=12\ \Omega$
结合串并联电路电阻规律可知,当$R_1$与L串联时,电路的总电阻最大。
此状态即为第(1)问中的情况,电路总电阻最大,总电流最小,为$0.25\ \mathrm{A}$。
因此,电路的最小电功率:$P=UI=8\ \mathrm{V}×0.25\ \mathrm{A}=2\ \mathrm{W}$
解析
【分析】
要解决本题，需先分析不同开关状态下的电路结构：
1. 当S₁、S₂都断开时，R₁与小灯泡L串联，L正常发光，可利用其额定参数算出电路电流，结合欧姆定律和串联电压规律求电源电压；
2. 当S₁、S₂都闭合时，L被短路，R₁与R₂并联，电流表测干路电流，利用并联电流规律和欧姆定律求R₂的阻值；
3. 电路总功率P=U²/R，电源电压不变，总电阻越大功率越小，需找出总电阻最大的电路状态，计算最小电功率。
【解析】
(1) 当开关S₁、S₂都断开时，R₁与小灯泡L串联，小灯泡L正常发光，故其两端电压U_L=3V，功率P_L=0.75W。
根据电功率公式P=UI，可得此时电路电流：
I=I_L=P_L/U_L=0.75W/3V=0.25A。
根据欧姆定律，R₁两端的电压：
U₁=IR₁=0.25A×20Ω=5V。
串联电路总电压等于各部分电压之和，因此电源电压：
U=U_L+U₁=3V+5V=8V。
(2) 当开关S₁、S₂都闭合时，小灯泡L被短路，R₁与R₂并联，电流表测干路电流，示数I总=0.6A。
并联电路各支路电压等于电源电压，因此通过R₁的电流：
I₁'=U/R₁=8V/20Ω=0.4A。
根据并联电路电流规律，干路电流等于各支路电流之和，故通过R₂的电流：
I₂=I总-I₁'=0.6A-0.4A=0.2A。
根据欧姆定律，R₂的阻值：
R₂=U/I₂=8V/0.2A=40Ω。
(3) 电源电压U保持不变，由电功率公式P=U²/R可知，电路总电阻越大，总电功率越小。
先计算小灯泡的电阻：
R_L=U_L/I_L=3V/0.25A=12Ω。
分析各开关状态的总电阻：
S₁、S₂都闭合时，R₁与R₂并联，总电阻最小；
S₁断开、S₂闭合时，只有R₁接入电路，总电阻为20Ω；
S₁、S₂都断开时，R₁与L串联，总电阻R总=R₁+R_L=20Ω+12Ω=32Ω，为最大总电阻。
此时电路电流为0.25A，电路的最小电功率：
P最小=UI=8V×0.25A=2W。
【答案】
(1) 电源电压为8V；(2) R₂的阻值为40Ω；(3) 电路的最小电功率为2W。
【知识点】
欧姆定律、电功率计算、串并联电路规律
【点评】
本题考查动态电路分析，需根据开关状态判断电路连接方式，结合串并联电路特点和欧姆定律、电功率公式逐步求解，综合性较强，需理清各状态的电路结构。
【难度系数】
0.5
要解决本题，需先分析不同开关状态下的电路结构：
1. 当S₁、S₂都断开时，R₁与小灯泡L串联，L正常发光，可利用其额定参数算出电路电流，结合欧姆定律和串联电压规律求电源电压；
2. 当S₁、S₂都闭合时，L被短路，R₁与R₂并联，电流表测干路电流，利用并联电流规律和欧姆定律求R₂的阻值；
3. 电路总功率P=U²/R，电源电压不变，总电阻越大功率越小，需找出总电阻最大的电路状态，计算最小电功率。
【解析】
(1) 当开关S₁、S₂都断开时，R₁与小灯泡L串联，小灯泡L正常发光，故其两端电压U_L=3V，功率P_L=0.75W。
根据电功率公式P=UI，可得此时电路电流：
I=I_L=P_L/U_L=0.75W/3V=0.25A。
根据欧姆定律，R₁两端的电压：
U₁=IR₁=0.25A×20Ω=5V。
串联电路总电压等于各部分电压之和，因此电源电压：
U=U_L+U₁=3V+5V=8V。
(2) 当开关S₁、S₂都闭合时，小灯泡L被短路，R₁与R₂并联，电流表测干路电流，示数I总=0.6A。
并联电路各支路电压等于电源电压，因此通过R₁的电流：
I₁'=U/R₁=8V/20Ω=0.4A。
根据并联电路电流规律，干路电流等于各支路电流之和，故通过R₂的电流：
I₂=I总-I₁'=0.6A-0.4A=0.2A。
根据欧姆定律，R₂的阻值：
R₂=U/I₂=8V/0.2A=40Ω。
(3) 电源电压U保持不变，由电功率公式P=U²/R可知，电路总电阻越大，总电功率越小。
先计算小灯泡的电阻：
R_L=U_L/I_L=3V/0.25A=12Ω。
分析各开关状态的总电阻：
S₁、S₂都闭合时，R₁与R₂并联，总电阻最小；
S₁断开、S₂闭合时，只有R₁接入电路，总电阻为20Ω；
S₁、S₂都断开时，R₁与L串联，总电阻R总=R₁+R_L=20Ω+12Ω=32Ω，为最大总电阻。
此时电路电流为0.25A，电路的最小电功率：
P最小=UI=8V×0.25A=2W。
【答案】
(1) 电源电压为8V；(2) R₂的阻值为40Ω；(3) 电路的最小电功率为2W。
【知识点】
欧姆定律、电功率计算、串并联电路规律
【点评】
本题考查动态电路分析，需根据开关状态判断电路连接方式，结合串并联电路特点和欧姆定律、电功率公式逐步求解，综合性较强，需理清各状态的电路结构。
【难度系数】
0.5
7.小灯泡L和定值电阻R接在如图甲所示的电路中,两者的I-U关系图像如图乙所示,下列说法中正确的是 (
A.图乙中曲线A表示电阻R的I-U关系图像
B.当电源电压为4 V时,电流表示数为0.5 A
C.当电源电压为4 V时,小灯泡L的实际功率为1.6 W
D.如果将小灯泡L和电阻R串联接在电压为10 V的电源两端,电路的总功率为2 W
D
)A.图乙中曲线A表示电阻R的I-U关系图像
B.当电源电压为4 V时,电流表示数为0.5 A
C.当电源电压为4 V时,小灯泡L的实际功率为1.6 W
D.如果将小灯泡L和电阻R串联接在电压为10 V的电源两端,电路的总功率为2 W
答案
D
解析
【分析】
首先明确图甲为小灯泡L和定值电阻R的并联电路，电流表测干路电流；定值电阻阻值不变，其I-U图像为正比例直线，小灯泡电阻随温度变化，I-U图像为曲线，据此判断乙图中A、B对应的元件。再结合串并联电路的电流、电压规律，逐一分析各选项。
【解析】
1. 判断曲线对应元件：定值电阻的阻值不变，由I=U/R可知，其I-U图像是过原点的直线，因此曲线B是定值电阻R的I-U关系图像；小灯泡的电阻随温度升高而增大，I-U图像为曲线，故曲线A是小灯泡L的I-U关系图像，选项A错误。
2. 分析电源电压为4V的情况：并联电路中各支路电压等于电源电压，即U_L=U_R=4V。从乙图可知，电压为4V时，小灯泡L的电流I_L=0.3A，定值电阻R的电流I_R=0.1A，干路电流I=I_L+I_R=0.3A+0.1A=0.4A≠0.5A，选项B错误；此时小灯泡的实际功率P_L=U_L×I_L=4V×0.3A=1.2W≠1.6W，选项C错误。
3. 分析串联接10V电源的情况：串联电路中电流处处相等，总电压等于各部分电压之和，即U_L'+U_R'=10V，且I_L'=I_R'=I'。从乙图查找：当电流I'=0.2A时，小灯泡L的电压U_L'=6V，定值电阻R的电压U_R'=4V，满足6V+4V=10V，符合条件。此时电路总功率P=U总×I'=10V×0.2A=2W，选项D正确。
【答案】
D
【知识点】
并联电路特点、串联电路特点、电功率计算
【点评】
本题结合I-U图像考查串并联电路规律及电功率计算，关键是区分定值电阻和小灯泡的I-U图像，熟练运用串并联电路的特点分析选项，需注意小灯泡电阻随温度变化的特性，整体难度适中。
【难度系数】
0.5
首先明确图甲为小灯泡L和定值电阻R的并联电路，电流表测干路电流；定值电阻阻值不变，其I-U图像为正比例直线，小灯泡电阻随温度变化，I-U图像为曲线，据此判断乙图中A、B对应的元件。再结合串并联电路的电流、电压规律，逐一分析各选项。
【解析】
1. 判断曲线对应元件：定值电阻的阻值不变，由I=U/R可知，其I-U图像是过原点的直线，因此曲线B是定值电阻R的I-U关系图像；小灯泡的电阻随温度升高而增大，I-U图像为曲线，故曲线A是小灯泡L的I-U关系图像，选项A错误。
2. 分析电源电压为4V的情况：并联电路中各支路电压等于电源电压，即U_L=U_R=4V。从乙图可知，电压为4V时，小灯泡L的电流I_L=0.3A，定值电阻R的电流I_R=0.1A，干路电流I=I_L+I_R=0.3A+0.1A=0.4A≠0.5A，选项B错误；此时小灯泡的实际功率P_L=U_L×I_L=4V×0.3A=1.2W≠1.6W，选项C错误。
3. 分析串联接10V电源的情况：串联电路中电流处处相等，总电压等于各部分电压之和，即U_L'+U_R'=10V，且I_L'=I_R'=I'。从乙图查找：当电流I'=0.2A时，小灯泡L的电压U_L'=6V，定值电阻R的电压U_R'=4V，满足6V+4V=10V，符合条件。此时电路总功率P=U总×I'=10V×0.2A=2W，选项D正确。
【答案】
D
【知识点】
并联电路特点、串联电路特点、电功率计算
【点评】
本题结合I-U图像考查串并联电路规律及电功率计算，关键是区分定值电阻和小灯泡的I-U图像，熟练运用串并联电路的特点分析选项，需注意小灯泡电阻随温度变化的特性，整体难度适中。
【难度系数】
0.5
8.如图甲所示,电路中的电源电压保持不变,闭合开关S后,将滑动变阻器的滑片P从左端滑到右端的过程中,定值电阻$R_1$、滑动变阻器$R_2$的$U-I$关系图像如图乙所示。下列说法正确的是（
A.滑片P滑动过程中,电压表$V_1$示数变大,电流表A示数变小
B.滑片P滑动过程中,滑动变阻器$R_2$电功率不变
C.电源电压为14 V
D.电路最大功率为16.2 W
D
）A.滑片P滑动过程中,电压表$V_1$示数变大,电流表A示数变小
B.滑片P滑动过程中,滑动变阻器$R_2$电功率不变
C.电源电压为14 V
D.电路最大功率为16.2 W
答案
D
解析
【分析】
首先明确电路结构：图甲中定值电阻$R_1$与滑动变阻器$R_2$串联，电流表测电路电流，电压表$\mathrm{V}_1$测$R_2$两端电压，$\mathrm{V}_2$测$R_1$两端电压。串联电路的核心规律是电流处处相等、总电压等于各部分电压之和。对于$U-I$图像，定值电阻的电压随电流增大而增大，滑动变阻器的电压随电流增大而减小，据此区分两图像对应电阻；再结合欧姆定律、电功率公式逐一分析选项。
【解析】
解：
1. 区分$U-I$图像：定值电阻$R_1$的电压满足$U=IR_1$，电流越大电压越大，因此图乙中上升的直线为$R_1$的$U-I$图像；滑动变阻器$R_2$的电压满足$U_2=U_{\mathrm{总}}-IR_1$，电流越大电压越小，因此下降的直线为$R_2$的$U-I$图像。
2. 计算电源电压和$R_1$阻值：取电流$I=0.2\,\mathrm{A}$时，$R_1$两端电压$U_1=4\,\mathrm{V}$，$R_2$两端电压$U_2=14\,\mathrm{V}$，根据串联电路电压规律，电源电压$U_{\mathrm{总}}=U_1+U_2=4\,\mathrm{V}+14\,\mathrm{V}=18\,\mathrm{V}$；$R_1$的阻值$R_1=\frac{U_1}{I}=\frac{4\,\mathrm{V}}{0.2\,\mathrm{A}}=20\,\Omega$。
3. 分析选项：
选项A：滑片$P$向右滑动时，$R_2$接入电阻减小，总电阻减小，电路电流$I$增大，电流表$\mathrm{A}$示数变大；$\mathrm{V}_1$测$R_2$电压，$U_2=U_{\mathrm{总}}-IR_1$，$I$增大则$U_2$减小，故$\mathrm{V}_1$示数变小，A错误。
选项B：滑动变阻器功率$P_2=U_2I=(U_{\mathrm{总}}-IR_1)I=18I-20I^2$，是关于$I$的二次函数，随电流变化而改变，功率不是定值，B错误。
选项C：由上述计算，电源电压为$18\,\mathrm{V}$，不是$14\,\mathrm{V}$，C错误。
选项D：电路最大功率出现在电流最大时（$R_2$接入电阻为$0$），此时最大电流$I_{\mathrm{最大}}=\frac{U_{\mathrm{总}}}{R_1}=\frac{18\,\mathrm{V}}{20\,\Omega}=0.9\,\mathrm{A}$，最大功率$P_{\mathrm{最大}}=U_{\mathrm{总}}I_{\mathrm{最大}}=18\,\mathrm{V}×0.9\,\mathrm{A}=16.2\,\mathrm{W}$，D正确。
【答案】
D
【知识点】
串联电路规律；欧姆定律；电功率计算
【点评】
本题结合$U-I$图像考查串联电路的综合计算，关键是区分两图像对应的电阻，利用串联电路规律和相关公式分析各选项，需掌握电功率的动态分析方法。
【难度系数】
0.4
首先明确电路结构：图甲中定值电阻$R_1$与滑动变阻器$R_2$串联，电流表测电路电流，电压表$\mathrm{V}_1$测$R_2$两端电压，$\mathrm{V}_2$测$R_1$两端电压。串联电路的核心规律是电流处处相等、总电压等于各部分电压之和。对于$U-I$图像，定值电阻的电压随电流增大而增大，滑动变阻器的电压随电流增大而减小，据此区分两图像对应电阻；再结合欧姆定律、电功率公式逐一分析选项。
【解析】
解：
1. 区分$U-I$图像：定值电阻$R_1$的电压满足$U=IR_1$，电流越大电压越大，因此图乙中上升的直线为$R_1$的$U-I$图像；滑动变阻器$R_2$的电压满足$U_2=U_{\mathrm{总}}-IR_1$，电流越大电压越小，因此下降的直线为$R_2$的$U-I$图像。
2. 计算电源电压和$R_1$阻值：取电流$I=0.2\,\mathrm{A}$时，$R_1$两端电压$U_1=4\,\mathrm{V}$，$R_2$两端电压$U_2=14\,\mathrm{V}$，根据串联电路电压规律，电源电压$U_{\mathrm{总}}=U_1+U_2=4\,\mathrm{V}+14\,\mathrm{V}=18\,\mathrm{V}$；$R_1$的阻值$R_1=\frac{U_1}{I}=\frac{4\,\mathrm{V}}{0.2\,\mathrm{A}}=20\,\Omega$。
3. 分析选项：
选项A：滑片$P$向右滑动时，$R_2$接入电阻减小，总电阻减小，电路电流$I$增大，电流表$\mathrm{A}$示数变大；$\mathrm{V}_1$测$R_2$电压，$U_2=U_{\mathrm{总}}-IR_1$，$I$增大则$U_2$减小，故$\mathrm{V}_1$示数变小，A错误。
选项B：滑动变阻器功率$P_2=U_2I=(U_{\mathrm{总}}-IR_1)I=18I-20I^2$，是关于$I$的二次函数，随电流变化而改变，功率不是定值，B错误。
选项C：由上述计算，电源电压为$18\,\mathrm{V}$，不是$14\,\mathrm{V}$，C错误。
选项D：电路最大功率出现在电流最大时（$R_2$接入电阻为$0$），此时最大电流$I_{\mathrm{最大}}=\frac{U_{\mathrm{总}}}{R_1}=\frac{18\,\mathrm{V}}{20\,\Omega}=0.9\,\mathrm{A}$，最大功率$P_{\mathrm{最大}}=U_{\mathrm{总}}I_{\mathrm{最大}}=18\,\mathrm{V}×0.9\,\mathrm{A}=16.2\,\mathrm{W}$，D正确。
【答案】
D
【知识点】
串联电路规律；欧姆定律；电功率计算
【点评】
本题结合$U-I$图像考查串联电路的综合计算，关键是区分两图像对应的电阻，利用串联电路规律和相关公式分析各选项，需掌握电功率的动态分析方法。
【难度系数】
0.4
