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8. (2024·包头中考)许多汽车的后视镜配备了如图甲所示的加热装置，该装置有“低温”除雾和“高温”除霜功能，保持镜面清晰，确保驾驶安全。其内部电路如图乙所示，$R_1$和$R_2$为加热电阻。下列分析正确的是 (
A.除雾状态，电路中只有$R_1$工作
B.除霜状态，电路中只有$R_2$工作
C.除雾状态，电路的总电流最大
D.除霜状态，电路的总功率最大
D
)A.除雾状态，电路中只有$R_1$工作
B.除霜状态，电路中只有$R_2$工作
C.除雾状态，电路的总电流最大
D.除霜状态，电路的总功率最大
答案
D 解析:AC.当开关S闭合,$\mathrm{S}_1$断开时,电路中只有$R_2$工作,此时电路中的总电阻最大,总电流最小,总功率最小,后视镜处于“低温”除雾状态,故AC错误;BD.当开关S、$\mathrm{S}_1$均闭合时,电路中$R_1$与$R_2$并联,此时电路中的总电阻最小,总电流最大,总功率最大,后视镜处于“高温”除霜状态,故B错误,D正确。故选D。
解析
【分析】
首先明确电路结构：开关S为总开关，S₁控制电阻R₁，R₁与R₂为并联关系。根据电功率公式$P=\frac{U^2}{R}$（电源电压U恒定），电路总电阻越大，总功率越小，对应“低温”状态；总电阻越小，总功率越大，对应“高温”状态。需先判断除雾（低温）、除霜（高温）对应的电路状态，再逐一分析选项。
【解析】
1. 分析电路工作状态：
当开关S闭合、S₁断开时，只有R₂接入电路，总电阻$R_总=R_2$，总功率$P=\frac{U^2}{R_2}$，电阻较大、功率较小，对应“低温”除雾状态。
当开关S、S₁均闭合时，R₁与R₂并联，总电阻$R_总=\frac{R_1R_2}{R_1+R_2}$，比$R_2$小，总功率$P=\frac{U^2}{R_总}$，电阻较小、功率较大，对应“高温”除霜状态。
2. 逐一分析选项：
A选项：除雾为低温状态，电路中只有R₂工作，不是R₁，错误。
B选项：除霜为高温状态，电路中R₁与R₂并联，不是只有R₂工作，错误。
C选项：除雾时总电阻大，总电流$I=\frac{U}{R_总}$，电流较小，错误。
D选项：除霜时总电阻小，总功率$P=\frac{U^2}{R_总}$，功率最大，正确。
【答案】
D
【知识点】
电功率、并联电路特点
【点评】
本题结合生活中的汽车后视镜加热装置，考查并联电路的特点和电功率的计算，核心是判断不同开关状态下的电路连接方式，利用$P=\frac{U^2}{R}$分析功率大小，是中考常见的应用型题目，难度适中。
【难度系数】
0.6
首先明确电路结构：开关S为总开关，S₁控制电阻R₁，R₁与R₂为并联关系。根据电功率公式$P=\frac{U^2}{R}$（电源电压U恒定），电路总电阻越大，总功率越小，对应“低温”状态；总电阻越小，总功率越大，对应“高温”状态。需先判断除雾（低温）、除霜（高温）对应的电路状态，再逐一分析选项。
【解析】
1. 分析电路工作状态：
当开关S闭合、S₁断开时，只有R₂接入电路，总电阻$R_总=R_2$，总功率$P=\frac{U^2}{R_2}$，电阻较大、功率较小，对应“低温”除雾状态。
当开关S、S₁均闭合时，R₁与R₂并联，总电阻$R_总=\frac{R_1R_2}{R_1+R_2}$，比$R_2$小，总功率$P=\frac{U^2}{R_总}$，电阻较小、功率较大，对应“高温”除霜状态。
2. 逐一分析选项：
A选项：除雾为低温状态，电路中只有R₂工作，不是R₁，错误。
B选项：除霜为高温状态，电路中R₁与R₂并联，不是只有R₂工作，错误。
C选项：除雾时总电阻大，总电流$I=\frac{U}{R_总}$，电流较小，错误。
D选项：除霜时总电阻小，总功率$P=\frac{U^2}{R_总}$，功率最大，正确。
【答案】
D
【知识点】
电功率、并联电路特点
【点评】
本题结合生活中的汽车后视镜加热装置，考查并联电路的特点和电功率的计算，核心是判断不同开关状态下的电路连接方式，利用$P=\frac{U^2}{R}$分析功率大小，是中考常见的应用型题目，难度适中。
【难度系数】
0.6
9. (2024·重庆中考)小刘同学利用如图所示的电路测量电阻R的阻值。闭合开关S,将滑片P移至某一位置时,电压表示数为2 V,电流表示数为0.4 A。下列说法正确的是 (
A.图中的甲是电压表、乙是电流表
B.将滑片P向左移时,R的功率增大
C.一次实验就能精确测出R的阻值
D.电流为0.4 A时,R一分钟发热0.8 J
B
)A.图中的甲是电压表、乙是电流表
B.将滑片P向左移时,R的功率增大
C.一次实验就能精确测出R的阻值
D.电流为0.4 A时,R一分钟发热0.8 J
答案
B 解析:A.由于使用电流表时,电流表应与被测电路串联,所以甲表为电流表;使用电压表时,电压表应与被测电路并联,所以乙表为电压表,故A错误;B.分析电路图可知,滑动变阻器与电阻R串联,将滑片P向左移时,滑动变阻器接入电路的阻值减小,由$I=\frac{U}{R}$可知,电路中电流增大,由$P=I^2R$可知,R的功率增大,故B正确;C.为了减小测量误差,应多次测量R的电阻,求平均值,故C错误;D.将滑片P移至某一位置时,电压表示数为2 V,电流表示数为0.4 A,R一分钟发热$Q=W=UIt=2\ \mathrm{V} × 0.4\ \mathrm{A} × 60\ \mathrm{s}=48\ \mathrm{J}$,故D错误。故选B。
解析
【分析】
要解决本题，需先根据电流表、电压表的使用规则判断电表类型，再分析电路连接方式，结合欧姆定律、电功率公式、电热公式及电阻测量的实验要求逐一判断选项。首先明确：电流表串联在电路中，电压表并联在被测电路两端；滑动变阻器与定值电阻串联时，滑片移动会改变接入电阻，进而影响电路电流；测量电阻需多次测量减小误差；电热计算要注意时间单位换算。
【解析】
1. 分析选项A：电流表需串联在电路中，电压表需并联在被测电路两端。甲表位于干路，与电路串联，故甲是电流表；乙表与电阻R并联，故乙是电压表，因此A错误。
2. 分析选项B：由电路图可知，滑动变阻器R'与电阻R串联。滑片P向左移动时，滑动变阻器接入电路的阻值减小，电路总电阻减小，电源电压不变，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R_{\mathrm{总}}}$，电路电流I增大。电阻R的功率$P=I^2R$，R为定值电阻，电流I增大，所以R的功率增大，故B正确。
3. 分析选项C：为减小实验误差，测量电阻阻值时应多次测量求平均值，仅一次实验无法精确测出R的阻值，故C错误。
4. 分析选项D：电流为0.4A时，R一分钟（60s）产生的热量$Q=W=UIt=2\ \mathrm{V}×0.4\ \mathrm{A}×60\ \mathrm{s}=48\ \mathrm{J}$，并非0.8J，故D错误。
综上，正确答案为B。
【答案】
B
【知识点】
电流表与电压表的使用、电功率计算、电热计算
【点评】
本题综合考查电路分析、电学公式应用及实验操作要求，需熟练掌握电表使用规则、串联电路特点、电功率与电热的计算，以及电阻测量的基本方法，是中考常见的中等难度题型。
【难度系数】
0.6
要解决本题，需先根据电流表、电压表的使用规则判断电表类型，再分析电路连接方式，结合欧姆定律、电功率公式、电热公式及电阻测量的实验要求逐一判断选项。首先明确：电流表串联在电路中，电压表并联在被测电路两端；滑动变阻器与定值电阻串联时，滑片移动会改变接入电阻，进而影响电路电流；测量电阻需多次测量减小误差；电热计算要注意时间单位换算。
【解析】
1. 分析选项A：电流表需串联在电路中，电压表需并联在被测电路两端。甲表位于干路，与电路串联，故甲是电流表；乙表与电阻R并联，故乙是电压表，因此A错误。
2. 分析选项B：由电路图可知，滑动变阻器R'与电阻R串联。滑片P向左移动时，滑动变阻器接入电路的阻值减小，电路总电阻减小，电源电压不变，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R_{\mathrm{总}}}$，电路电流I增大。电阻R的功率$P=I^2R$，R为定值电阻，电流I增大，所以R的功率增大，故B正确。
3. 分析选项C：为减小实验误差，测量电阻阻值时应多次测量求平均值，仅一次实验无法精确测出R的阻值，故C错误。
4. 分析选项D：电流为0.4A时，R一分钟（60s）产生的热量$Q=W=UIt=2\ \mathrm{V}×0.4\ \mathrm{A}×60\ \mathrm{s}=48\ \mathrm{J}$，并非0.8J，故D错误。
综上，正确答案为B。
【答案】
B
【知识点】
电流表与电压表的使用、电功率计算、电热计算
【点评】
本题综合考查电路分析、电学公式应用及实验操作要求，需熟练掌握电表使用规则、串联电路特点、电功率与电热的计算，以及电阻测量的基本方法，是中考常见的中等难度题型。
【难度系数】
0.6
10. 核心素养 科学态度与责任（2024·东营中考）
图甲是某酒精测试仪的简化电路图，$R_0$为定值电阻，$R$为酒精气体传感器，其阻值随酒精浓度变化的图像如图乙所示。若电源电压不变，闭合开关，当$R$周围酒精浓度增加时，下列判断正确的是（
A.电流表示数变小
B.电压表示数变大
C.电压表与电流表示数的比值不变
D.电路消耗的总功率变大
图甲是某酒精测试仪的简化电路图，$R_0$为定值电阻，$R$为酒精气体传感器，其阻值随酒精浓度变化的图像如图乙所示。若电源电压不变，闭合开关，当$R$周围酒精浓度增加时，下列判断正确的是（
D
）A.电流表示数变小
B.电压表示数变大
C.电压表与电流表示数的比值不变
D.电路消耗的总功率变大
答案
D 解析:由图甲可知,$R_0$与R并联,电流表测干路电流,电压表测电源电压。A.由图乙可知,当R周围酒精浓度增加时,R的阻值变小,根据欧姆定律可知,通过R的电流变大,而通过$R_0$的电流不变,则干路电流变大,即电流表示数变大,故A错误;B.由于并联电路的总电压与各支路两端的电压相等,电源电压不变,则电压表示数不变,故B错误;C.电压表示数不变,电流表示数变大,则电压表与电流表示数的比值变小,故C错误;D.电源电压不变,干路电流变大,根据$P=UI$可知,电路消耗的总功率变大,故D正确。故选D。
解析
【分析】首先明确电路连接方式：图甲中$R_0$与$R$并联，电流表测干路电流，电压表测电源电压。解题时，先根据图乙判断酒精浓度增加时$R$的阻值变化，再结合并联电路的特点（各支路电压等于电源电压、干路电流等于各支路电流之和），利用欧姆定律和电功率公式分析各选项的变化情况。
【解析】由图甲可知，$R_0$与$R$并联，电流表测干路电流，电压表测电源电压，因此电压表示数始终等于电源电压，保持不变。当$R$周围酒精浓度增加时，由图乙可知，酒精气体传感器$R$的阻值变小。根据并联电路的电压规律，各支路两端电压等于电源电压，即$U_0=U_R=U$（电源电压），定值电阻$R_0$的阻值不变，由欧姆定律$I=\frac{U}{R}$可知，通过$R_0$的电流$I_0=\frac{U}{R_0}$不变；$R$的阻值变小，通过$R$的电流$I_R=\frac{U}{R}$变大。干路电流$I=I_0+I_R$，因此干路电流变大，即电流表示数变大，故A错误；电压表测电源电压，示数不变，故B错误；电压表与电流表示数的比值为$\frac{U}{I}$，$U$不变，$I$变大，所以该比值变小，故C错误；电路总功率$P=UI$，电源电压$U$不变，干路电流$I$变大，因此电路消耗的总功率变大，故D正确。
【答案】D
【知识点】并联电路特点、欧姆定律应用、电功率计算
【点评】本题结合酒精测试仪的实际场景，考查动态电路的分析，需准确判断电表测量对象，熟练运用并联电路规律、欧姆定律和电功率公式，是中考常见题型，注重知识的实际应用。
【难度系数】0.6
【解析】由图甲可知，$R_0$与$R$并联，电流表测干路电流，电压表测电源电压，因此电压表示数始终等于电源电压，保持不变。当$R$周围酒精浓度增加时，由图乙可知，酒精气体传感器$R$的阻值变小。根据并联电路的电压规律，各支路两端电压等于电源电压，即$U_0=U_R=U$（电源电压），定值电阻$R_0$的阻值不变，由欧姆定律$I=\frac{U}{R}$可知，通过$R_0$的电流$I_0=\frac{U}{R_0}$不变；$R$的阻值变小，通过$R$的电流$I_R=\frac{U}{R}$变大。干路电流$I=I_0+I_R$，因此干路电流变大，即电流表示数变大，故A错误；电压表测电源电压，示数不变，故B错误；电压表与电流表示数的比值为$\frac{U}{I}$，$U$不变，$I$变大，所以该比值变小，故C错误；电路总功率$P=UI$，电源电压$U$不变，干路电流$I$变大，因此电路消耗的总功率变大，故D正确。
【答案】D
【知识点】并联电路特点、欧姆定律应用、电功率计算
【点评】本题结合酒精测试仪的实际场景，考查动态电路的分析，需准确判断电表测量对象，熟练运用并联电路规律、欧姆定律和电功率公式，是中考常见题型，注重知识的实际应用。
【难度系数】0.6
11. (2024·马鞍山期末)如图所示的电路,电源电压恒定,忽略温度对灯丝电阻的影响,只闭合开关S时,灯$\mathrm{L}_1$的电功率为$16\ \mathrm{W}$;断开开关S,闭合$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_2$时,灯$\mathrm{L}_1$的电功率为$36\ \mathrm{W}$。则$\mathrm{L}_1$、$\mathrm{L}_2$两灯灯丝电阻之比是 (
A.$2:1$
B.$1:2$
C.$2:3$
D.$4:9$
A
)A.$2:1$
B.$1:2$
C.$2:3$
D.$4:9$
答案
A 解析:断开开关S,闭合$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_2$时,$\mathrm{L}_1$与$\mathrm{L}_2$并联,灯泡两端的电压等于电源电压,即$U_1=U$,灯$\mathrm{L}_1$的功率$P_1=36\ \mathrm{W}$,则$P_1=\frac{U_1^2}{R_1}=\frac{U^2}{R_1}··· ①$,只闭合开关S时,灯$\mathrm{L}_1$的功率$P_1'=16\ \mathrm{W}$,此时$\mathrm{L}_1$与$\mathrm{L}_2$串联,总电压等于各部分电压之和,且电压的分配与电阻成正比,即$U=U_1'+U_2'··· ②$,$\frac{U_1'}{U_2'}=\frac{R_1}{R_2}··· ③$,由②③两式得$U_1'=\frac{R_1}{R_1+R_2}U$,则此时灯$\mathrm{L}_1$的功率$P_1'=\frac{U_1'^2}{R_1}=\frac{(\frac{R_1}{R_1+R_2}U)^2}{R_1}··· ④$,由①④可得$\frac{P_1'}{P_1}=(\frac{R_1}{R_1+R_2})^2$,由题知$P_1=36\ \mathrm{W}$,$P_1'=16\ \mathrm{W}$,代入上式得$\frac{16\ \mathrm{W}}{36\ \mathrm{W}}=(\frac{R_1}{R_1+R_2})^2$,整理得$R_1:R_2=2:1$,故A符合题意,BCD不符合题意。故选A。
解析
【分析】
首先明确两种开关状态对应的电路连接方式：①只闭合开关S时，$\mathrm{L}_1$与$\mathrm{L}_2$串联，此时$\mathrm{L}_1$两端电压为电源电压的一部分；②断开开关S，闭合$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_2$时，$\mathrm{L}_1$与$\mathrm{L}_2$并联，此时$\mathrm{L}_1$两端电压等于电源电压。利用电功率公式$P=\frac{U^2}{R}$，结合串联电路的分压规律，通过两次$\mathrm{L}_1$的功率之比，推导得出两灯的电阻之比。
【解析】
1. 分析电路状态：
断开开关S，闭合$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_2$时，$\mathrm{L}_1$与$\mathrm{L}_2$并联，$\mathrm{L}_1$两端电压等于电源电压$U$，此时$\mathrm{L}_1$的功率：
$ P_1 = \frac{U^2}{R_1} = 36\ \mathrm{W} $ ①
只闭合开关S时，$\mathrm{L}_1$与$\mathrm{L}_2$串联，总电压$U$等于两灯电压之和，即$U = U_1' + U_2'$；串联电路中电压与电阻成正比，故$\frac{U_1'}{U_2'} = \frac{R_1}{R_2}$，联立得$U_1' = \frac{R_1}{R_1+R_2}U$。
此时$\mathrm{L}_1$的功率：
$ P_1' = \frac{(U_1')^2}{R_1} = \frac{( \frac{R_1}{R_1+R_2}U )^2}{R_1} = \frac{U^2 R_1}{(R_1+R_2)^2} = 16\ \mathrm{W} $ ②
2. 联立①②求电阻比：
将①式除以②式，消去$U^2$和$R_1$：
$ \frac{P_1'}{P_1} = \frac{\frac{U^2 R_1}{(R_1+R_2)^2}}{\frac{U^2}{R_1}} = ( \frac{R_1}{R_1+R_2} )^2 $
代入功率值：$ \frac{16}{36} = ( \frac{R_1}{R_1+R_2} )^2 $
化简得：$ \frac{2}{3} = \frac{R_1}{R_1+R_2} $，交叉相乘整理得$R_1 = 2R_2$，故$R_1:R_2 = 2:1$。
【答案】
A
【知识点】
电功率计算、串并联电路特点、串联分压规律
【点评】
本题结合开关状态变化考查串并联电路分析与电功率公式的应用，核心是区分两种电路连接方式，利用功率与电阻、电压的关系推导电阻比，需熟练掌握电路分析和公式变形能力，属于中等难度的电路计算题。
【难度系数】
0.5
首先明确两种开关状态对应的电路连接方式：①只闭合开关S时，$\mathrm{L}_1$与$\mathrm{L}_2$串联，此时$\mathrm{L}_1$两端电压为电源电压的一部分；②断开开关S，闭合$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_2$时，$\mathrm{L}_1$与$\mathrm{L}_2$并联，此时$\mathrm{L}_1$两端电压等于电源电压。利用电功率公式$P=\frac{U^2}{R}$，结合串联电路的分压规律，通过两次$\mathrm{L}_1$的功率之比，推导得出两灯的电阻之比。
【解析】
1. 分析电路状态：
断开开关S，闭合$\mathrm{S}_1$、$\mathrm{S}_2$时，$\mathrm{L}_1$与$\mathrm{L}_2$并联，$\mathrm{L}_1$两端电压等于电源电压$U$，此时$\mathrm{L}_1$的功率：
$ P_1 = \frac{U^2}{R_1} = 36\ \mathrm{W} $ ①
只闭合开关S时，$\mathrm{L}_1$与$\mathrm{L}_2$串联，总电压$U$等于两灯电压之和，即$U = U_1' + U_2'$；串联电路中电压与电阻成正比，故$\frac{U_1'}{U_2'} = \frac{R_1}{R_2}$，联立得$U_1' = \frac{R_1}{R_1+R_2}U$。
此时$\mathrm{L}_1$的功率：
$ P_1' = \frac{(U_1')^2}{R_1} = \frac{( \frac{R_1}{R_1+R_2}U )^2}{R_1} = \frac{U^2 R_1}{(R_1+R_2)^2} = 16\ \mathrm{W} $ ②
2. 联立①②求电阻比：
将①式除以②式，消去$U^2$和$R_1$：
$ \frac{P_1'}{P_1} = \frac{\frac{U^2 R_1}{(R_1+R_2)^2}}{\frac{U^2}{R_1}} = ( \frac{R_1}{R_1+R_2} )^2 $
代入功率值：$ \frac{16}{36} = ( \frac{R_1}{R_1+R_2} )^2 $
化简得：$ \frac{2}{3} = \frac{R_1}{R_1+R_2} $，交叉相乘整理得$R_1 = 2R_2$，故$R_1:R_2 = 2:1$。
【答案】
A
【知识点】
电功率计算、串并联电路特点、串联分压规律
【点评】
本题结合开关状态变化考查串并联电路分析与电功率公式的应用，核心是区分两种电路连接方式，利用功率与电阻、电压的关系推导电阻比，需熟练掌握电路分析和公式变形能力，属于中等难度的电路计算题。
【难度系数】
0.5
12. (2025·广安中考)如图所示,电源电压为4.5 V,灯泡L标有“3 V,1.8 W”字样(不考虑灯丝电阻的变化),滑动变阻器R的规格为“20 Ω,0.5 A”,电流表的量程为0~0.6 A,电压表的量程为0~3 V。保证电路安全,在移动滑动变阻器滑片过程中,下列说法正确的是 (
A.电压表的示数变化范围为1.5 V~3 V
B.电流表的示数变化范围为0.3 A~0.6 A
C.滑动变阻器允许接入电路的阻值范围为4 Ω~20 Ω
D.灯泡L消耗电功率的范围为0.45 W~1.25 W
D
)A.电压表的示数变化范围为1.5 V~3 V
B.电流表的示数变化范围为0.3 A~0.6 A
C.滑动变阻器允许接入电路的阻值范围为4 Ω~20 Ω
D.灯泡L消耗电功率的范围为0.45 W~1.25 W
答案
D 解析:由图可知,灯泡L与滑动变阻器串联;由$P=UI$可得灯泡正常发光时的电流:$I_{\mathrm{L}}=\frac{P_{\mathrm{额}}}{U_{\mathrm{额}}}=\frac{1.8\ \mathrm{W}}{3\ \mathrm{V}}=0.6\ \mathrm{A}$;由题知,滑动变阻器允许通过的最大电流为0.5 A,电流表量程为0~0.6 A,故电路中最大电流为0.5 A;灯泡正常发光时的电阻为:$R_{\mathrm{L}}=\frac{U_{\mathrm{额}}}{I_{\mathrm{L}}}=\frac{3\ \mathrm{V}}{0.6\ \mathrm{A}}=5\ \Omega$;当电压表示数最大时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,此时电路中电流最小,根据串联电路电压规律可知,灯泡两端电压为:$U_{\mathrm{L小}}=U-U_{R\mathrm{最大}}=4.5\ \mathrm{V}-3\ \mathrm{V}=1.5\ \mathrm{V}$,电路中最小电流为:$I_{\mathrm{小}}=\frac{U_{\mathrm{L小}}}{R_{\mathrm{L}}}=\frac{1.5\ \mathrm{V}}{5\ \Omega}=0.3\ \mathrm{A}$,电流表的示数变化范围为0.3 A~0.5 A,选项B错误;电路中最大电流为0.5 A,灯泡两端最大电压:$U_{\mathrm{L大}}=I_{\mathrm{大}}R_{\mathrm{L}}=0.5\ \mathrm{A} × 5\ \Omega=2.5\ \mathrm{V}$,滑动变阻器两端最小电压:$U_{R\mathrm{最小}}=U-U_{\mathrm{L大}}=4.5\ \mathrm{V}-2.5\ \mathrm{V}=2\ \mathrm{V}$;电压表量程为0~3 V,电压表示数最大为3 V,则电压表的示数变化范围为2 V~3 V,选项A错误;当电压表示数最大时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,此时电路中电流最小,则滑动变阻器接入电路的最大阻值:$R_{\mathrm{滑大}}=\frac{U_{R\mathrm{最大}}}{I_{\mathrm{小}}}=\frac{3\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$;当电路中电流最大时,滑动变阻器接入电路的阻值最小,根据欧姆定律可知,此时电路的总电阻:$R_{\mathrm{总}}=\frac{U}{I_{\mathrm{大}}}=\frac{4.5\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}}=9\ \Omega$,滑动变阻器接入电路的最小电阻:$R_{\mathrm{小}}=R_{\mathrm{总}}-R_{\mathrm{L}}=9\ \Omega-5\ \Omega=4\ \Omega$,即滑动变阻器允许接入电路的阻值范围为4 Ω~10 Ω,选项C错误;电路中最小电流为0.3 A,灯泡最小功率:$P_{\mathrm{小}}={I_{\mathrm{小}}}^2R_{\mathrm{L}}=(0.3\ \mathrm{A})^2 × 5\ \Omega=0.45\ \mathrm{W}$;电路中最大电流为0.5 A,灯泡最大功率:$P_{\mathrm{大}}={I_{\mathrm{大}}}^2R_{\mathrm{L}}=(0.5\ \mathrm{A})^2 × 5\ \Omega=1.25\ \mathrm{W}$,即灯泡L消耗电功率的范围为0.45 W~1.25 W,选项D正确。
解析
【分析】
要解决这道题，需先明确电路连接方式：灯泡L与滑动变阻器R串联，电流表测电路电流，电压表测R两端电压。解题时需结合各元件的安全限制（滑动变阻器额定电流、电流表量程、灯泡额定电流、电压表量程），确定电路的最大电流和最小电流，再利用串联电路规律、欧姆定律和电功率公式，计算各物理量的范围，逐一判断选项。
【解析】
1. 计算灯泡的额定电流和电阻：
由$P=UI$得，灯泡正常发光时的电流：$I_{\mathrm{L}}=\frac{P_{\mathrm{额}}}{U_{\mathrm{额}}}=\frac{1.8\ \mathrm{W}}{3\ \mathrm{V}}=0.6\ \mathrm{A}$；
灯泡电阻：$R_{\mathrm{L}}=\frac{U_{\mathrm{额}}}{I_{\mathrm{L}}}=\frac{3\ \mathrm{V}}{0.6\ \mathrm{A}}=5\ \Omega$。
2. 确定电路的最大电流：
滑动变阻器允许的最大电流为0.5 A，电流表量程为0~0.6 A，灯泡额定电流为0.6 A，为保证所有元件安全，电路的最大电流取三者中的最小值，即$I_{\mathrm{大}}=0.5\ \mathrm{A}$。
3. 确定电路的最小电流：
当电压表示数最大（3 V）时，滑动变阻器接入阻值最大，电路电流最小。此时灯泡两端电压：$U_{\mathrm{L小}}=U - U_{R\mathrm{最大}}=4.5\ \mathrm{V} - 3\ \mathrm{V}=1.5\ \mathrm{V}$；
电路最小电流：$I_{\mathrm{小}}=\frac{U_{\mathrm{L小}}}{R_{\mathrm{L}}}=\frac{1.5\ \mathrm{V}}{5\ \Omega}=0.3\ \mathrm{A}$。
4. 分析各选项：
选项A：电压表测R两端电压，最小电压$U_{R\mathrm{最小}}=U - I_{\mathrm{大}}R_{\mathrm{L}}=4.5\ \mathrm{V} - 0.5\ \mathrm{A}×5\ \Omega=2\ \mathrm{V}$，故电压表示数范围为2 V~3 V，A错误；
选项B：电流表的示数范围为0.3 A~0.5 A，B错误；
选项C：滑动变阻器最大阻值$R_{\mathrm{滑大}}=\frac{U_{R\mathrm{最大}}}{I_{\mathrm{小}}}=\frac{3\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$，最小阻值$R_{\mathrm{滑小}}=\frac{U_{R\mathrm{最小}}}{I_{\mathrm{大}}}=\frac{2\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}}=4\ \Omega$，故阻值范围为4 Ω~10 Ω，C错误；
选项D：灯泡最小功率$P_{\mathrm{小}}=I_{\mathrm{小}}^2R_{\mathrm{L}}=(0.3\ \mathrm{A})^2×5\ \Omega=0.45\ \mathrm{W}$，最大功率$P_{\mathrm{大}}=I_{\mathrm{大}}^2R_{\mathrm{L}}=(0.5\ \mathrm{A})^2×5\ \Omega=1.25\ \mathrm{W}$，故功率范围为0.45 W~1.25 W，D正确。
【答案】
D
【知识点】
串联电路特点、欧姆定律、电功率计算
【点评】
本题综合考查串联电路规律及欧姆定律、电功率公式的应用，关键是根据各元件安全限制确定电路的最大和最小电流，需多条件综合分析，避免遗漏限制因素，属于中等难度的电路动态分析题。
【难度系数】
0.5
要解决这道题，需先明确电路连接方式：灯泡L与滑动变阻器R串联，电流表测电路电流，电压表测R两端电压。解题时需结合各元件的安全限制（滑动变阻器额定电流、电流表量程、灯泡额定电流、电压表量程），确定电路的最大电流和最小电流，再利用串联电路规律、欧姆定律和电功率公式，计算各物理量的范围，逐一判断选项。
【解析】
1. 计算灯泡的额定电流和电阻：
由$P=UI$得，灯泡正常发光时的电流：$I_{\mathrm{L}}=\frac{P_{\mathrm{额}}}{U_{\mathrm{额}}}=\frac{1.8\ \mathrm{W}}{3\ \mathrm{V}}=0.6\ \mathrm{A}$；
灯泡电阻：$R_{\mathrm{L}}=\frac{U_{\mathrm{额}}}{I_{\mathrm{L}}}=\frac{3\ \mathrm{V}}{0.6\ \mathrm{A}}=5\ \Omega$。
2. 确定电路的最大电流：
滑动变阻器允许的最大电流为0.5 A，电流表量程为0~0.6 A，灯泡额定电流为0.6 A，为保证所有元件安全，电路的最大电流取三者中的最小值，即$I_{\mathrm{大}}=0.5\ \mathrm{A}$。
3. 确定电路的最小电流：
当电压表示数最大（3 V）时，滑动变阻器接入阻值最大，电路电流最小。此时灯泡两端电压：$U_{\mathrm{L小}}=U - U_{R\mathrm{最大}}=4.5\ \mathrm{V} - 3\ \mathrm{V}=1.5\ \mathrm{V}$；
电路最小电流：$I_{\mathrm{小}}=\frac{U_{\mathrm{L小}}}{R_{\mathrm{L}}}=\frac{1.5\ \mathrm{V}}{5\ \Omega}=0.3\ \mathrm{A}$。
4. 分析各选项：
选项A：电压表测R两端电压，最小电压$U_{R\mathrm{最小}}=U - I_{\mathrm{大}}R_{\mathrm{L}}=4.5\ \mathrm{V} - 0.5\ \mathrm{A}×5\ \Omega=2\ \mathrm{V}$，故电压表示数范围为2 V~3 V，A错误；
选项B：电流表的示数范围为0.3 A~0.5 A，B错误；
选项C：滑动变阻器最大阻值$R_{\mathrm{滑大}}=\frac{U_{R\mathrm{最大}}}{I_{\mathrm{小}}}=\frac{3\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$，最小阻值$R_{\mathrm{滑小}}=\frac{U_{R\mathrm{最小}}}{I_{\mathrm{大}}}=\frac{2\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}}=4\ \Omega$，故阻值范围为4 Ω~10 Ω，C错误；
选项D：灯泡最小功率$P_{\mathrm{小}}=I_{\mathrm{小}}^2R_{\mathrm{L}}=(0.3\ \mathrm{A})^2×5\ \Omega=0.45\ \mathrm{W}$，最大功率$P_{\mathrm{大}}=I_{\mathrm{大}}^2R_{\mathrm{L}}=(0.5\ \mathrm{A})^2×5\ \Omega=1.25\ \mathrm{W}$，故功率范围为0.45 W~1.25 W，D正确。
【答案】
D
【知识点】
串联电路特点、欧姆定律、电功率计算
【点评】
本题综合考查串联电路规律及欧姆定律、电功率公式的应用，关键是根据各元件安全限制确定电路的最大和最小电流，需多条件综合分析，避免遗漏限制因素，属于中等难度的电路动态分析题。
【难度系数】
0.5
三、实验题
13. 核心素养 科学探究（2024·无锡中考）用如图所示的装置探究影响电流热效应的因素。
甲、乙、丙三个相同的容器内均装有质量相等的煤油，电阻丝$R_1$、$R_2$、$R_3$浸没在煤油中，其中$R_1=R_2=5\ \Omega$，$R_3=10\ \Omega$。闭合开关前，记录下煤油的初温度$t_0$，开关S接a、调节滑动变阻器滑片P，使电流表的示数为1 A，记录下第100 s和第200 s时甲容器中煤油的末温度t；开关S接b，调节滑片P，使电流表的示数为0.5 A，记录下第200 s时乙、丙容器中煤油的末温度t，断开开关，结果如下表，比较序号①②可得：当通过导体的电流和导体的
|序号|电阻|$I$/A|时间/s|$t_0$/℃|$t$/℃|
|----|----|-----|------|-------|-----|
|①|$R_1$|1|100|20|34|
|②|$R_1$|1|200|20|48|
|③|$R_2$|0.5|200|20|27|
|④|$R_3$|0.5|200|20|34|
13. 核心素养 科学探究（2024·无锡中考）用如图所示的装置探究影响电流热效应的因素。
甲、乙、丙三个相同的容器内均装有质量相等的煤油，电阻丝$R_1$、$R_2$、$R_3$浸没在煤油中，其中$R_1=R_2=5\ \Omega$，$R_3=10\ \Omega$。闭合开关前，记录下煤油的初温度$t_0$，开关S接a、调节滑动变阻器滑片P，使电流表的示数为1 A，记录下第100 s和第200 s时甲容器中煤油的末温度t；开关S接b，调节滑片P，使电流表的示数为0.5 A，记录下第200 s时乙、丙容器中煤油的末温度t，断开开关，结果如下表，比较序号①②可得：当通过导体的电流和导体的
电阻
相等时，导体产生的热量与通电时间
有关。比较序号②和③
可知导体产生的热量与电流大小有关。实验中，电阻$R_2$产生的热量为250
J。|序号|电阻|$I$/A|时间/s|$t_0$/℃|$t$/℃|
|----|----|-----|------|-------|-----|
|①|$R_1$|1|100|20|34|
|②|$R_1$|1|200|20|48|
|③|$R_2$|0.5|200|20|27|
|④|$R_3$|0.5|200|20|34|
答案
电阻 时间 ③ 250 解析:比较序号①②,电阻和导体中的电流不变,通电时间越长,升高的温度越高,可以得到当通过导体的电流和导体的电阻相等时,导体产生的热量与通电时间有关。探究导体产生的热量与电流大小的关系时,保持电阻和通电时间相同,改变电流大小,$R_1$和$R_2$的阻值相等,所以比较序号②和③得到导体产生的热量与电流大小有关。开关S接b,$R_2$和$R_3$串联,电路中的电流是0.5 A,通电时间是200 s,电阻$R_2$产生的热量为$Q=I^2R_2t=(0.5\ \mathrm{A})^2 × 5\ \Omega × 200\ \mathrm{s}=250\ \mathrm{J}$。
解析
【分析】
本题考查焦耳定律实验的控制变量法应用及热量计算。解题思路：探究导体产生热量与某一因素的关系时，需采用控制变量法，保持其他因素不变，仅改变要探究的因素；根据实验数据对比，确定控制变量和改变的量，得出对应结论；最后利用焦耳定律公式计算电阻产生的热量。
【解析】
1. 对比序号①②：电阻均为$R_1=5\ \Omega$，电流均为1 A，仅通电时间不同，因此可得：当通过导体的电流和导体的电阻相等时，导体产生的热量与通电时间有关，故前两空依次为电阻、时间。
2. 探究导体产生的热量与电流大小的关系，需控制电阻和通电时间相同，改变电流。序号②中电阻为$R_1=5\ \Omega$、时间200 s、电流1 A；序号③中电阻为$R_2=5\ \Omega$、时间200 s、电流0.5 A，符合控制变量要求，故比较序号②和③。
3. 计算$R_2$产生的热量：已知电流$I=0.5\ \mathrm{A}$，电阻$R_2=5\ \Omega$，通电时间$t=200\ \mathrm{s}$，根据焦耳定律$Q=I^2Rt$，代入得$Q=(0.5\ \mathrm{A})^2×5\ \Omega×200\ \mathrm{s}=250\ \mathrm{J}$。
【答案】
电阻；时间；③；250
【知识点】
焦耳定律；电流的热效应；热量计算
【点评】
本题结合实验考查焦耳定律的应用，核心是控制变量法在实验中的运用，以及焦耳定律公式的计算，属于基础实验题，注重对实验方法和公式的掌握。
【难度系数】
0.6
本题考查焦耳定律实验的控制变量法应用及热量计算。解题思路：探究导体产生热量与某一因素的关系时，需采用控制变量法，保持其他因素不变，仅改变要探究的因素；根据实验数据对比，确定控制变量和改变的量，得出对应结论；最后利用焦耳定律公式计算电阻产生的热量。
【解析】
1. 对比序号①②：电阻均为$R_1=5\ \Omega$，电流均为1 A，仅通电时间不同，因此可得：当通过导体的电流和导体的电阻相等时，导体产生的热量与通电时间有关，故前两空依次为电阻、时间。
2. 探究导体产生的热量与电流大小的关系，需控制电阻和通电时间相同，改变电流。序号②中电阻为$R_1=5\ \Omega$、时间200 s、电流1 A；序号③中电阻为$R_2=5\ \Omega$、时间200 s、电流0.5 A，符合控制变量要求，故比较序号②和③。
3. 计算$R_2$产生的热量：已知电流$I=0.5\ \mathrm{A}$，电阻$R_2=5\ \Omega$，通电时间$t=200\ \mathrm{s}$，根据焦耳定律$Q=I^2Rt$，代入得$Q=(0.5\ \mathrm{A})^2×5\ \Omega×200\ \mathrm{s}=250\ \mathrm{J}$。
【答案】
电阻；时间；③；250
【知识点】
焦耳定律；电流的热效应；热量计算
【点评】
本题结合实验考查焦耳定律的应用，核心是控制变量法在实验中的运用，以及焦耳定律公式的计算，属于基础实验题，注重对实验方法和公式的掌握。
【难度系数】
0.6
