2026年南通小题课时作业本九年级物理上册苏科版第141页答案
4 如图所示电路,电源电压保持不变,已知定值电阻$R_2$的阻值为$10\ \Omega$,滑动变阻器$R_3$上标有“$30\ \Omega\ 1\ \mathrm{A}$”字样。当滑动变阻器$R_3$的滑片$P$调到最左端,闭合开关$S_1$、$S_2$时,电压表的示数为$3\ \mathrm{V}$,电流表的示数为$0.5\ \mathrm{A}$。问:
(1)定值电阻$R_1$的阻值是多少?
(2)只闭合开关$S_1$,滑动变阻器$R_3$的滑片$P$调到最右端时,电压表的示数是多少?
(3)只闭合开关$S_2$,电路中最大电流是多少?

答案

4.(1)当滑动变阻器$R_3$的滑片$P$调到最左端,闭合开关$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_2$时,电阻$R_1$、$R_2$并联,电压表测量电源电压,即电源电压为$3\ \mathrm{V}$,电流表测量干路的电流;
因为并联电路各支路电压相等且等于电源电压,所以$U_1=U_2=U=3\ \mathrm{V},$
通过$R_2$的电流为$I_2=\displaystyle\frac{U_2}{R_2}=\displaystyle\frac{3\ \mathrm{V}}{10\ \Omega}=0.3\ \mathrm{A},$
根据并联电路干路电流等于各支路电流之和可知,通过$R_1$的电流
$I_1=I-I_2=0.5\ \mathrm{A}-0.3\ \mathrm{A}=0.2\ \mathrm{A},$
$R_1$的阻值$R_1=\displaystyle\frac{U_1}{I_1}=\displaystyle\frac{3\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=15\ \Omega.$
(2)只闭合开关$\mathrm{S}_1$,滑动变阻器$R_3$的滑片$P$调到最右端时,$R_1$与$R_3$(最大电阻连入电路)串联,电压表测$R_1$两端的电压,此时电路中的电流
$I'=\displaystyle\frac{U}{R_1+R_3}=\displaystyle\frac{3\ \mathrm{V}}{15\ \Omega+30\ \Omega}=\displaystyle\frac{1}{15}\ \mathrm{A},$
$R_1$两端的电压$U'_1=I'R_1=\displaystyle\frac{1}{15}\ \mathrm{A}×15\ \Omega=1\ \mathrm{V},$即电压表的示数为$1\ \mathrm{V}.$
(3)只闭合开关$\mathrm{S}_2$,$R_2$与$R_3$串联,当滑动变阻器$R_3$接入电路的电阻最小为$0$时,电路中电流最大,
最大电流为$I_{\mathrm{最大}}=\displaystyle\frac{U}{R_2}=\displaystyle\frac{3\ \mathrm{V}}{10\ \Omega}=0.3\ \mathrm{A}.$

解析

【分析】
要解决这三个问题,需先分析不同开关状态和滑片位置下的电路连接方式,再结合串并联电路的电流、电压规律,以及欧姆定律逐步计算:
1. 第(1)问:先确定S₁、S₂闭合且滑片在最左端时,R₃接入电阻为0,R₁与R₂并联,电压表测电源电压,电流表测干路电流。利用并联电路电压相等算出R₂的电流,再通过干路电流与支路电流的关系得到R₁的电流,最后由欧姆定律求R₁阻值。
2. 第(2)问:只闭合S₁且滑片在最右端时,R₁与R₃最大阻值串联,电压表测R₁两端电压。先算总电阻,再求电路电流,最后用欧姆定律计算R₁两端电压(即电压表示数)。
3. 第(3)问:只闭合S₂时,R₂与R₃串联,滑动变阻器接入电阻越小,电路电流越大,当R₃接入电阻为0时电流最大,用电源电压除以R₂阻值即可得到最大电流。
【解析】
(1)求定值电阻$R_1$的阻值
当滑动变阻器滑片$P$调到最左端,闭合开关$S_1$、$S_2$时,$R_3$接入电阻为0,$R_1$与$R_2$并联,电压表测电源电压,故电源电压$U=3\ \mathrm{V}$;电流表测干路电流$I=0.5\ \mathrm{A}$。
根据并联电路电压规律,$U_1=U_2=U=3\ \mathrm{V}$。
通过$R_2$的电流:$I_2=\frac{U_2}{R_2}=\frac{3\ \mathrm{V}}{10\ \Omega}=0.3\ \mathrm{A}$。
根据并联电路电流规律,通过$R_1$的电流:$I_1=I-I_2=0.5\ \mathrm{A}-0.3\ \mathrm{A}=0.2\ \mathrm{A}$。
由欧姆定律得:$R_1=\frac{U_1}{I_1}=\frac{3\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=15\ \Omega$。
(2)求只闭合$S_1$、滑片在最右端时电压表的示数
只闭合$S_1$,滑动变阻器滑片$P$调到最右端时,$R_1$与$R_3$的最大阻值($30\ \Omega$)串联,电压表测$R_1$两端电压。
电路总电阻:$R_{\mathrm{总}}=R_1+R_{3\mathrm{最大}}=15\ \Omega+30\ \Omega=45\ \Omega$。
电路电流:$I'=\frac{U}{R_{\mathrm{总}}}=\frac{3\ \mathrm{V}}{45\ \Omega}=\frac{1}{15}\ \mathrm{A}$。
电压表的示数($R_1$两端电压):$U_1'=I'R_1=\frac{1}{15}\ \mathrm{A}×15\ \Omega=1\ \mathrm{V}$。
(3)求只闭合$S_2$时电路的最大电流
只闭合$S_2$时,$R_2$与$R_3$串联,当滑动变阻器接入电阻为0时,电路总电阻最小,电流最大。
最大电流:$I_{\mathrm{最大}}=\frac{U}{R_2}=\frac{3\ \mathrm{V}}{10\ \Omega}=0.3\ \mathrm{A}$。
【答案】
(1)$15\ \Omega$;(2)$1\ \mathrm{V}$;(3)$0.3\ \mathrm{A}$
【知识点】
欧姆定律、并联电路特点、串联电路特点
【点评】
本题结合开关状态和滑动变阻器滑片位置变化分析电路连接方式,综合考查串并联电路的电流、电压规律及欧姆定律的应用,是电路计算的基础题型,需熟练掌握电路分析方法和公式应用。
【难度系数】
0.6
5(2025 宿迁宿城期中)如图所示,电源电压恒为18 V不变,小灯泡L上标有“6 V 0.5 A”字样(假设灯丝电阻不变),定值电阻$R_0=20\ \Omega$,滑动变阻器R的最大阻值为100 Ω,电流表的量程为“0~0.6 A”,电压表的量程为“0~15 V”.求:
(1)小灯泡的电阻;
(2)断开$S_2$,闭合$S$、$S_1$,移动滑片P,当电压表示数为10 V时,求滑动变阻器的阻值;
(3)断开$S_1$,闭合$S$、$S_2$,为了电路安全,滑动变阻器接入电路的阻值范围.

答案

5.(1)根据$I=\displaystyle\frac{U}{R}$可得灯泡的电阻
$R_\mathrm{L}=\displaystyle\frac{U_\mathrm{额}}{I_\mathrm{额}}=\displaystyle\frac{6\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}}=12\ \Omega.$
(2)断开$\mathrm{S}_2$,闭合$\mathrm{S}$、$\mathrm{S}_1$时,$R_0$与$R$串联,电压表测$R$两端的电压,电流表测电路中的电流,
移动滑片$\mathrm{P}$,当电压表示数为$10\ \mathrm{V}$时,根据串联电路的总电压等于各用电器两端的电压之和可得
$U_0=U-U_\mathrm{滑}=18\ \mathrm{V}-10\ \mathrm{V}=8\ \mathrm{V},$
电路中的电流为$I=\displaystyle\frac{U_0}{R_0}=\displaystyle\frac{8\ \mathrm{V}}{20\ \Omega}=0.4\ \mathrm{A},$
滑动变阻器的电阻为$R_\mathrm{滑}=\displaystyle\frac{U_\mathrm{滑}}{I}=\displaystyle\frac{10\ \mathrm{V}}{0.4\ \mathrm{A}}=25\ \Omega.$
(3)断开$\mathrm{S}_1$,闭合$\mathrm{S}$、$\mathrm{S}_2$,$\mathrm{L}$与$R$串联,因电流表的量程为“0~0.6 A”、灯泡的额定电流为$0.5\ \mathrm{A}$,则为了确保电路安全,电路中的最大电流为
$I_\mathrm{最大}=I_\mathrm{额}=0.5\ \mathrm{A},$
根据$I=\displaystyle\frac{U}{R}$可得电路的最小总阻值为
$R_\mathrm{最小}=\displaystyle\frac{U}{I_\mathrm{最大}}=\displaystyle\frac{18\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}}=36\ \Omega;$
根据串联电路的总电阻等于各用电器的电阻之和可得,滑动变阻器的电阻最小值为
$R_{\mathrm{滑小}}=R_\mathrm{最小}-R_\mathrm{L}=36\ \Omega-12\ \Omega=24\ \Omega;$
已知电压表的量程为$0~15\ \mathrm{V}$,当滑动变阻器电阻最大时分得电压最大,最大为$15\ \mathrm{V};$
根据串联电路的总电压等于各用电器两端的电压之和可得,此时灯泡的电压为
$U_{\mathrm{L小}}=U-U_{\mathrm{滑大}}=18\ \mathrm{V}-15\ \mathrm{V}=3\ \mathrm{V},$
电路中的最小电流为
$I_\mathrm{最小}=\displaystyle\frac{U_{\mathrm{L小}}}{R_\mathrm{L}}=\displaystyle\frac{3\ \mathrm{V}}{12\ \Omega}=0.25\ \mathrm{A};$
根据$I=\displaystyle\frac{U}{R}$ 可得$R_{\mathrm{滑大}}=\displaystyle\frac{U_{\mathrm{滑大}}}{I_\mathrm{最小}}=\displaystyle\frac{15\ \mathrm{V}}{0.25\ \mathrm{A}}=60\ \Omega,$
滑动变阻器允许调节的范围是$24~60\ \Omega.$

解析

【分析】
本题分三小问,解题思路如下:
(1)已知小灯泡的额定电压和额定电流,根据欧姆定律的变形公式可直接计算小灯泡的电阻;
(2)断开$S_2$,闭合$S$、$S_1$时,$R_0$与滑动变阻器$R$串联,电压表测$R$两端电压,电流表测电路电流。利用串联电路电压规律算出$R_0$两端电压,结合欧姆定律求出电路电流,再计算滑动变阻器的阻值;
(3)断开$S_1$,闭合$S$、$S_2$时,$L$与$R$串联,电路安全需考虑电流表量程、灯泡额定电流确定最大电流,进而算出滑动变阻器最小阻值;再根据电压表量程确定滑动变阻器两端最大电压,算出电路最小电流,进而得到滑动变阻器最大阻值,最终确定其阻值范围。
【解析】
(1)根据欧姆定律 $ I = \frac{U}{R} $,可得小灯泡的电阻:
$ R_L = \frac{U_{额}}{I_{额}} = \frac{6\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}} = 12\ \Omega $;
(2)断开$S_2$,闭合$S$、$S_1$时,$R_0$与$R$串联,电压表测$R$两端电压,电流表测电路电流。
串联电路总电压等于各部分电压之和,所以$R_0$两端电压:
$ U_0 = U - U_{滑} = 18\ \mathrm{V} - 10\ \mathrm{V} = 8\ \mathrm{V} $;
电路中的电流:
$ I = \frac{U_0}{R_0} = \frac{8\ \mathrm{V}}{20\ \Omega} = 0.4\ \mathrm{A} $;
滑动变阻器的阻值:
$ R_{滑} = \frac{U_{滑}}{I} = \frac{10\ \mathrm{V}}{0.4\ \mathrm{A}} = 25\ \Omega $;
(3)断开$S_1$,闭合$S$、$S_2$时,$L$与$R$串联。
① 电路最大电流:电流表量程为0~0.6A,灯泡额定电流为0.5A,所以最大电流$ I_{最大} = I_{额} = 0.5\ \mathrm{A} $;
电路最小总阻值:
$ R_{总最小} = \frac{U}{I_{最大}} = \frac{18\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}} = 36\ \Omega $;
滑动变阻器最小阻值:
$ R_{滑小} = R_{总最小} - R_L = 36\ \Omega - 12\ \Omega = 24\ \Omega $;
② 电路最小电流:电压表量程为0~15V,当滑动变阻器两端电压最大为15V时,灯泡两端电压最小:
$ U_{L小} = U - U_{滑大} = 18\ \mathrm{V} - 15\ \mathrm{V} = 3\ \mathrm{V} $;
电路最小电流:
$ I_{最小} = \frac{U_{L小}}{R_L} = \frac{3\ \mathrm{V}}{12\ \Omega} = 0.25\ \mathrm{A} $;
滑动变阻器最大阻值:
$ R_{滑大} = \frac{U_{滑大}}{I_{最小}} = \frac{15\ \mathrm{V}}{0.25\ \mathrm{A}} = 60\ \Omega $;
所以滑动变阻器接入电路的阻值范围是$ 24\ \Omega ∼ 60\ \Omega $。
【答案】
(1)小灯泡的电阻为$12\ \Omega$;(2)滑动变阻器的阻值为$25\ \Omega$;(3)滑动变阻器接入电路的阻值范围是$24\ \Omega ∼ 60\ \Omega$。
【知识点】
欧姆定律、串联电路的特点
【点评】
本题是电学综合题,考查串联电路的电压、电流规律及欧姆定律的应用,解题关键是结合各元件的量程和额定值分析电路安全条件,确定电流和电压的极值,进而计算滑动变阻器的阻值范围,需注意分析全面,避免遗漏安全限制。
【难度系数】
0.5