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1. 如图所示,电源电压恒为6 V,电流表测量范围为0~0.6 A,电压表测量范围为0~3 V,滑动变阻器R的规格为“20 Ω 1 A”,定值电阻$R_0$的规格为“10 Ω 0.5 A”。在保证电路安全的情况下,闭合开关后,滑动变阻器滑片在允许的最大范围内移动的过程中,下列说法正确的是 (
A.滑动变阻器R接入电路的阻值的变化范围为2~20 Ω
B.电流表示数的变化范围是0.2~0.5 A
C.电路消耗的最小电功率为1.2 W
D.电阻$R_0$消耗的最小电功率为0.9 W
1题图 2题图
D
)。A.滑动变阻器R接入电路的阻值的变化范围为2~20 Ω
B.电流表示数的变化范围是0.2~0.5 A
C.电路消耗的最小电功率为1.2 W
D.电阻$R_0$消耗的最小电功率为0.9 W
1题图 2题图
答案
1. D
解析
【分析】
本题为串联电路的动态分析题，定值电阻$R_0$与滑动变阻器$R$串联，电流表测电路电流，电压表测滑动变阻器两端电压。解题核心是结合电流表、$R_0$、滑动变阻器的额定值，以及电压表的量程限制，确定电路允许的最大电流和最小电流，进而推导滑动变阻器阻值范围、电流范围、电路功率及$R_0$的功率，逐一判断选项。
【解析】
1. 确定电路允许的最大电流：
各元件安全限制：电流表量程0~0.6A，$R_0$额定电流0.5A，滑动变阻器允许最大电流1A，电压表测滑动变阻器电压（量程0~3V）。
最大电流由$R_0$的额定电流决定（若电流超过0.5A，$R_0$损坏），即$I_{\mathrm{max}}=0.5A$。此时总电阻$R_{\mathrm{总}}=\frac{U}{I_{\mathrm{max}}}=\frac{6V}{0.5A}=12Ω$，滑动变阻器最小阻值$R_{\mathrm{min}}=R_{\mathrm{总}}-R_0=12Ω-10Ω=2Ω$，验证电压表：$U_{\mathrm{滑}}=I_{\mathrm{max}}×R_{\mathrm{min}}=0.5A×2Ω=1V$，未超量程，安全。
2. 确定电路允许的最小电流：
最小电流由电压表量程限制决定：滑动变阻器两端最大电压$U_{\mathrm{滑max}}=3V$，则$R_0$两端电压$U_0=6V-3V=3V$，电路最小电流$I_{\mathrm{min}}=\frac{U_0}{R_0}=\frac{3V}{10Ω}=0.3A$。此时滑动变阻器最大阻值$R_{\mathrm{max}}=\frac{U_{\mathrm{滑max}}}{I_{\mathrm{min}}}=\frac{3V}{0.3A}=10Ω$，验证电流：$I_{\mathrm{min}}=0.3A$，小于各元件最大允许电流，安全。
3. 逐一分析选项：
A选项：滑动变阻器阻值范围为2Ω~10Ω，非2~20Ω，错误。
B选项：电流范围为0.3A~0.5A，非0.2~0.5A，错误。
C选项：电路最小功率$P_{\mathrm{min}}=U×I_{\mathrm{min}}=6V×0.3A=1.8W$，非1.2W，错误。
D选项：$R_0$消耗的最小功率$P_{0\mathrm{min}}=I_{\mathrm{min}}^2R_0=(0.3A)^2×10Ω=0.9W$，正确。
【答案】
D
【知识点】
串联电路规律、欧姆定律应用、电功率计算
【点评】
本题需结合多元件的安全限制确定电路参数，易因忽略电压表量程或$R_0$额定电流导致错误，关键是理清各物理量的约束条件，属于中等难度的电路动态分析题。
【难度系数】
0.5
本题为串联电路的动态分析题，定值电阻$R_0$与滑动变阻器$R$串联，电流表测电路电流，电压表测滑动变阻器两端电压。解题核心是结合电流表、$R_0$、滑动变阻器的额定值，以及电压表的量程限制，确定电路允许的最大电流和最小电流，进而推导滑动变阻器阻值范围、电流范围、电路功率及$R_0$的功率，逐一判断选项。
【解析】
1. 确定电路允许的最大电流：
各元件安全限制：电流表量程0~0.6A，$R_0$额定电流0.5A，滑动变阻器允许最大电流1A，电压表测滑动变阻器电压（量程0~3V）。
最大电流由$R_0$的额定电流决定（若电流超过0.5A，$R_0$损坏），即$I_{\mathrm{max}}=0.5A$。此时总电阻$R_{\mathrm{总}}=\frac{U}{I_{\mathrm{max}}}=\frac{6V}{0.5A}=12Ω$，滑动变阻器最小阻值$R_{\mathrm{min}}=R_{\mathrm{总}}-R_0=12Ω-10Ω=2Ω$，验证电压表：$U_{\mathrm{滑}}=I_{\mathrm{max}}×R_{\mathrm{min}}=0.5A×2Ω=1V$，未超量程，安全。
2. 确定电路允许的最小电流：
最小电流由电压表量程限制决定：滑动变阻器两端最大电压$U_{\mathrm{滑max}}=3V$，则$R_0$两端电压$U_0=6V-3V=3V$，电路最小电流$I_{\mathrm{min}}=\frac{U_0}{R_0}=\frac{3V}{10Ω}=0.3A$。此时滑动变阻器最大阻值$R_{\mathrm{max}}=\frac{U_{\mathrm{滑max}}}{I_{\mathrm{min}}}=\frac{3V}{0.3A}=10Ω$，验证电流：$I_{\mathrm{min}}=0.3A$，小于各元件最大允许电流，安全。
3. 逐一分析选项：
A选项：滑动变阻器阻值范围为2Ω~10Ω，非2~20Ω，错误。
B选项：电流范围为0.3A~0.5A，非0.2~0.5A，错误。
C选项：电路最小功率$P_{\mathrm{min}}=U×I_{\mathrm{min}}=6V×0.3A=1.8W$，非1.2W，错误。
D选项：$R_0$消耗的最小功率$P_{0\mathrm{min}}=I_{\mathrm{min}}^2R_0=(0.3A)^2×10Ω=0.9W$，正确。
【答案】
D
【知识点】
串联电路规律、欧姆定律应用、电功率计算
【点评】
本题需结合多元件的安全限制确定电路参数，易因忽略电压表量程或$R_0$额定电流导致错误，关键是理清各物理量的约束条件，属于中等难度的电路动态分析题。
【难度系数】
0.5
2.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”,电流表的测量范围为0~0.6 A,电压表的测量范围为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 ~3 V
B.电流表的示数变化范围为0.3 ~0.6 A
C.滑动变阻器允许接入电路的阻值范围为4 ~20 Ω
D.灯泡L消耗的电功率的范围为0.45 ~1.25 W
D
)。A.电压表的示数变化范围为1.5 ~3 V
B.电流表的示数变化范围为0.3 ~0.6 A
C.滑动变阻器允许接入电路的阻值范围为4 ~20 Ω
D.灯泡L消耗的电功率的范围为0.45 ~1.25 W
答案
2. D
解析
【分析】
本题为串联电路的动态分析题，解题思路如下：①先根据灯泡的额定参数计算其额定电流和灯丝电阻；②结合滑动变阻器额定电流、电流表量程、电压表量程，确定电路允许的最大电流；③根据电压表量程确定滑动变阻器允许的最大阻值，进而确定电路的最小电流；④最后分析各选项中物理量的范围，判断正确答案。
【解析】
1. 计算灯泡的额定电流和灯丝电阻：
灯泡额定电流 $ I_{额} = \frac{P_{额}}{U_{额}} = \frac{1.8\ \mathrm{W}}{3\ \mathrm{V}} = 0.6\ \mathrm{A} $，
灯丝电阻 $ R_L = \frac{U_{额}}{I_{额}} = \frac{3\ \mathrm{V}}{0.6\ \mathrm{A}} = 5\ \Omega $。
2. 确定电路的最大电流：
电路中各元件的允许电流：灯泡额定电流0.6A，滑动变阻器额定电流0.5A，电流表量程0~0.6A，因此电路允许的最大电流 $ I_{max} = 0.5\ \mathrm{A} $（取各允许电流的最小值）。
此时滑动变阻器两端电压 $ U_{滑min} = U - I_{max}R_L = 4.5\ \mathrm{V} - 0.5\ \mathrm{A} × 5\ \Omega = 2\ \mathrm{V} $，未超过电压表量程0~3V，符合要求。
3. 确定电路的最小电流：
电压表量程为0~3V，因此滑动变阻器两端最大电压 $ U_{滑max} = 3\ \mathrm{V} $，此时灯泡两端电压 $ U_{Lmin} = U - U_{滑max} = 4.5\ \mathrm{V} - 3\ \mathrm{V} = 1.5\ \mathrm{V} $，
电路最小电流 $ I_{min} = \frac{U_{Lmin}}{R_L} = \frac{1.5\ \mathrm{V}}{5\ \Omega} = 0.3\ \mathrm{A} $，符合电流表量程要求。
4. 分析各选项：
选项A：电压表（测滑动变阻器电压）的示数范围为 $ 2\ \mathrm{V} ∼ 3\ \mathrm{V} $，而非1.5~3V，错误；
选项B：电流表示数范围为 $ 0.3\ \mathrm{A} ∼ 0.5\ \mathrm{A} $，而非0.3~0.6A，错误；
选项C：滑动变阻器接入阻值范围：最小阻值 $ R_{滑min} = \frac{U_{滑min}}{I_{max}} = \frac{2\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}} = 4\ \Omega $，最大阻值 $ R_{滑max} = \frac{U_{滑max}}{I_{min}} = \frac{3\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}} = 10\ \Omega $，范围为4~10Ω，而非4~20Ω，错误；
选项D：灯泡功率范围：最小功率 $ P_{Lmin} = I_{min}^2 R_L = (0.3\ \mathrm{A})^2 × 5\ \Omega = 0.45\ \mathrm{W} $，最大功率 $ P_{Lmax} = I_{max}^2 R_L = (0.5\ \mathrm{A})^2 × 5\ \Omega = 1.25\ \mathrm{W} $，范围为0.45~1.25W，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的动态分析，需同时兼顾滑动变阻器额定电流、电流表量程、电压表量程、灯泡额定参数等多个安全限制条件，是易错题，解题时需逐一验证各元件的安全性，避免遗漏限制条件。
【难度系数】
0.5
本题为串联电路的动态分析题，解题思路如下：①先根据灯泡的额定参数计算其额定电流和灯丝电阻；②结合滑动变阻器额定电流、电流表量程、电压表量程，确定电路允许的最大电流；③根据电压表量程确定滑动变阻器允许的最大阻值，进而确定电路的最小电流；④最后分析各选项中物理量的范围，判断正确答案。
【解析】
1. 计算灯泡的额定电流和灯丝电阻：
灯泡额定电流 $ I_{额} = \frac{P_{额}}{U_{额}} = \frac{1.8\ \mathrm{W}}{3\ \mathrm{V}} = 0.6\ \mathrm{A} $，
灯丝电阻 $ R_L = \frac{U_{额}}{I_{额}} = \frac{3\ \mathrm{V}}{0.6\ \mathrm{A}} = 5\ \Omega $。
2. 确定电路的最大电流：
电路中各元件的允许电流：灯泡额定电流0.6A，滑动变阻器额定电流0.5A，电流表量程0~0.6A，因此电路允许的最大电流 $ I_{max} = 0.5\ \mathrm{A} $（取各允许电流的最小值）。
此时滑动变阻器两端电压 $ U_{滑min} = U - I_{max}R_L = 4.5\ \mathrm{V} - 0.5\ \mathrm{A} × 5\ \Omega = 2\ \mathrm{V} $，未超过电压表量程0~3V，符合要求。
3. 确定电路的最小电流：
电压表量程为0~3V，因此滑动变阻器两端最大电压 $ U_{滑max} = 3\ \mathrm{V} $，此时灯泡两端电压 $ U_{Lmin} = U - U_{滑max} = 4.5\ \mathrm{V} - 3\ \mathrm{V} = 1.5\ \mathrm{V} $，
电路最小电流 $ I_{min} = \frac{U_{Lmin}}{R_L} = \frac{1.5\ \mathrm{V}}{5\ \Omega} = 0.3\ \mathrm{A} $，符合电流表量程要求。
4. 分析各选项：
选项A：电压表（测滑动变阻器电压）的示数范围为 $ 2\ \mathrm{V} ∼ 3\ \mathrm{V} $，而非1.5~3V，错误；
选项B：电流表示数范围为 $ 0.3\ \mathrm{A} ∼ 0.5\ \mathrm{A} $，而非0.3~0.6A，错误；
选项C：滑动变阻器接入阻值范围：最小阻值 $ R_{滑min} = \frac{U_{滑min}}{I_{max}} = \frac{2\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}} = 4\ \Omega $，最大阻值 $ R_{滑max} = \frac{U_{滑max}}{I_{min}} = \frac{3\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}} = 10\ \Omega $，范围为4~10Ω，而非4~20Ω，错误；
选项D：灯泡功率范围：最小功率 $ P_{Lmin} = I_{min}^2 R_L = (0.3\ \mathrm{A})^2 × 5\ \Omega = 0.45\ \mathrm{W} $，最大功率 $ P_{Lmax} = I_{max}^2 R_L = (0.5\ \mathrm{A})^2 × 5\ \Omega = 1.25\ \mathrm{W} $，范围为0.45~1.25W，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的动态分析，需同时兼顾滑动变阻器额定电流、电流表量程、电压表量程、灯泡额定参数等多个安全限制条件，是易错题，解题时需逐一验证各元件的安全性，避免遗漏限制条件。
【难度系数】
0.5
3.小明自制了一个卡通龙舟,用亮度可调节的红、绿灯做它的眼睛,他用规格为“12 V 6 W”的红灯、“12 V 12 W”的绿灯及“24 Ω 2 A”的滑动变阻器等元件,设计了如图所示电路。当闭合开关S、S₁、S₂,滑动变阻器的滑片P移至最右端时,两灯都正常发光。电源电压不变,不考虑灯丝电阻的变化,下列说法不正确的是 (
A.电源电压为12 V
B.红灯的电阻为12 Ω
C.该电路工作时的最小电流为0.25 A
D.该电路工作时最大电功率与最小电功率之比为6:1
B
)。A.电源电压为12 V
B.红灯的电阻为12 Ω
C.该电路工作时的最小电流为0.25 A
D.该电路工作时最大电功率与最小电功率之比为6:1
答案
3. B
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，结合串并联电路特点、欧姆定律和电功率公式逐一判断选项：
1. 当闭合S、S₁、S₂，滑片P移至最右端时，滑动变阻器接入电阻为0，红灯与绿灯并联，两灯正常发光，此时并联电压等于电源电压，可先确定电源电压；
2. 利用电功率公式P=U²/R计算红灯、绿灯的电阻，判断选项B；
3. 分析电路最小电流：总电阻最大时电流最小，需找到总电阻最大的电路状态，计算最小电流，判断选项C；
4. 计算电路最大总功率（两灯并联时）和最小总功率，求比值判断选项D，最终选出不正确的选项。
【解析】
1. 判断电源电压（选项A）：当闭合S、S₁、S₂，滑片P移至最右端时，滑动变阻器接入电阻为0，红灯L红与绿灯L绿并联，两灯正常发光，说明并联电压等于各自额定电压，即电源电压U=U额=12V，故A正确。
2. 计算红灯电阻（选项B）：根据公式P=U²/R，可得红灯电阻R红=U额²/P红=(12V)²/6W=24Ω≠12Ω，故B错误。
3. 计算最小电流（选项C）：电路电流最小时，总电阻最大。当滑动变阻器接入最大电阻24Ω，且仅与红灯串联时，总电阻R总=R滑最大+R红=24Ω+24Ω=48Ω，此时电流I最小=U/R总=12V/48Ω=0.25A，故C正确。
4. 计算最大与最小电功率之比（选项D）：电路最大总功率为两灯并联时的总功率，P最大=P红+P绿=6W+12W=18W；最小总功率P最小=UI最小=12V×0.25A=3W，故比值P最大:P最小=18W:3W=6:1，D正确。
综上，不正确的选项为B。
【答案】
B
【知识点】
电功率计算、串并联电路特点、欧姆定律
【点评】
本题为电学综合题，需准确分析不同开关状态下的电路结构，结合串并联电路规律、欧姆定律和电功率公式进行计算，重点考查学生对电路动态分析和公式应用的能力，易错点在于电阻计算和最小电流的电路状态判断。
【难度系数】
0.4
要解决本题，需先分析不同开关状态下的电路结构，结合串并联电路特点、欧姆定律和电功率公式逐一判断选项：
1. 当闭合S、S₁、S₂，滑片P移至最右端时，滑动变阻器接入电阻为0，红灯与绿灯并联，两灯正常发光，此时并联电压等于电源电压，可先确定电源电压；
2. 利用电功率公式P=U²/R计算红灯、绿灯的电阻，判断选项B；
3. 分析电路最小电流：总电阻最大时电流最小，需找到总电阻最大的电路状态，计算最小电流，判断选项C；
4. 计算电路最大总功率（两灯并联时）和最小总功率，求比值判断选项D，最终选出不正确的选项。
【解析】
1. 判断电源电压（选项A）：当闭合S、S₁、S₂，滑片P移至最右端时，滑动变阻器接入电阻为0，红灯L红与绿灯L绿并联，两灯正常发光，说明并联电压等于各自额定电压，即电源电压U=U额=12V，故A正确。
2. 计算红灯电阻（选项B）：根据公式P=U²/R，可得红灯电阻R红=U额²/P红=(12V)²/6W=24Ω≠12Ω，故B错误。
3. 计算最小电流（选项C）：电路电流最小时，总电阻最大。当滑动变阻器接入最大电阻24Ω，且仅与红灯串联时，总电阻R总=R滑最大+R红=24Ω+24Ω=48Ω，此时电流I最小=U/R总=12V/48Ω=0.25A，故C正确。
4. 计算最大与最小电功率之比（选项D）：电路最大总功率为两灯并联时的总功率，P最大=P红+P绿=6W+12W=18W；最小总功率P最小=UI最小=12V×0.25A=3W，故比值P最大:P最小=18W:3W=6:1，D正确。
综上，不正确的选项为B。
【答案】
B
【知识点】
电功率计算、串并联电路特点、欧姆定律
【点评】
本题为电学综合题，需准确分析不同开关状态下的电路结构，结合串并联电路规律、欧姆定律和电功率公式进行计算，重点考查学生对电路动态分析和公式应用的能力，易错点在于电阻计算和最小电流的电路状态判断。
【难度系数】
0.4
4.如图甲所示电路,电源电压保持不变,电流表的测量范围为0~0.6 A,电压表的测量范围为0~15 V,滑动变阻器$R_1$的阻值变化范围为0~20 Ω,$R_2$为定值电阻。闭合开关S,滑片P在某两点间移动时电流表示数与电压表示数的变化关系图像如图乙所示。在保证电路安全的情况下,下列说法正确的是
(
A.$R_2$的阻值为5 Ω
B.$R_1$消耗的最大电功率为4.05 W
C.电源电压为7 V
D.电压表的最小示数与最大示数之比为13:14
(
A
)。A.$R_2$的阻值为5 Ω
B.$R_1$消耗的最大电功率为4.05 W
C.电源电压为7 V
D.电压表的最小示数与最大示数之比为13:14
答案
4. A
解析
【分析】
首先明确电路结构：图甲中滑动变阻器$R_1$与定值电阻$R_2$串联，电流表测电路总电流，电压表测$R_1$两端电压。电源电压恒定，根据串联电路电压规律$U = U_V + IR_2$，结合图乙的两组电流-电压数据可求出$R_2$和电源电压，再逐一分析选项判断正误。
【解析】
1. 求$R_2$和电源电压：
串联电路中，电源电压$U = U_V + IR_2$。
取图乙两组数据：
当$I_1=0.4A$时，$U_{V1}=7V$，得：$U = 7V + 0.4A×R_2$ ①
当$I_2=0.5A$时，$U_{V2}=6.5V$，得：$U = 6.5V + 0.5A×R_2$ ②
联立①②：$7 + 0.4R_2 = 6.5 + 0.5R_2$，解得$R_2=5Ω$，代入①得电源电压$U=7V + 0.4A×5Ω=9V$，故A选项正确，C选项错误。
2. 分析B选项：$R_1$的最大电功率
电流表量程为0~0.6A，电路最大电流$I_{max}=0.6A$。
$R_1$的功率$P_1=I^2R_1=(U - IR_2)I=9I -5I^2$，当$I=0.6A$时，$P_1=9×0.6 -5×(0.6)^2=3.6W≠4.05W$，故B错误。
3. 分析D选项：电压表最小示数与最大示数之比
电压表最大示数：当$R_1$取最大值20Ω时，总电阻$R_{总}=20Ω+5Ω=25Ω$，电流$I_{min}=\frac{U}{R_{总}}=\frac{9V}{25Ω}=0.36A$，$U_{Vmax}=I_{min}R_1=0.36A×20Ω=7.2V$；
电压表最小示数：当电流最大为0.6A时，$U_{Vmin}=U - I_{max}R_2=9V -0.6A×5Ω=6V$；
比值$U_{Vmin}:U_{Vmax}=6V:7.2V=5:6≠13:14$，故D错误。
【答案】
A
【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，核心是利用电源电压不变建立方程求解定值电阻，需结合电路安全条件（电流表量程）分析各物理量的范围，难度中等。
【难度系数】
0.5
首先明确电路结构：图甲中滑动变阻器$R_1$与定值电阻$R_2$串联，电流表测电路总电流，电压表测$R_1$两端电压。电源电压恒定，根据串联电路电压规律$U = U_V + IR_2$，结合图乙的两组电流-电压数据可求出$R_2$和电源电压，再逐一分析选项判断正误。
【解析】
1. 求$R_2$和电源电压：
串联电路中，电源电压$U = U_V + IR_2$。
取图乙两组数据：
当$I_1=0.4A$时，$U_{V1}=7V$，得：$U = 7V + 0.4A×R_2$ ①
当$I_2=0.5A$时，$U_{V2}=6.5V$，得：$U = 6.5V + 0.5A×R_2$ ②
联立①②：$7 + 0.4R_2 = 6.5 + 0.5R_2$，解得$R_2=5Ω$，代入①得电源电压$U=7V + 0.4A×5Ω=9V$，故A选项正确，C选项错误。
2. 分析B选项：$R_1$的最大电功率
电流表量程为0~0.6A，电路最大电流$I_{max}=0.6A$。
$R_1$的功率$P_1=I^2R_1=(U - IR_2)I=9I -5I^2$，当$I=0.6A$时，$P_1=9×0.6 -5×(0.6)^2=3.6W≠4.05W$，故B错误。
3. 分析D选项：电压表最小示数与最大示数之比
电压表最大示数：当$R_1$取最大值20Ω时，总电阻$R_{总}=20Ω+5Ω=25Ω$，电流$I_{min}=\frac{U}{R_{总}}=\frac{9V}{25Ω}=0.36A$，$U_{Vmax}=I_{min}R_1=0.36A×20Ω=7.2V$；
电压表最小示数：当电流最大为0.6A时，$U_{Vmin}=U - I_{max}R_2=9V -0.6A×5Ω=6V$；
比值$U_{Vmin}:U_{Vmax}=6V:7.2V=5:6≠13:14$，故D错误。
【答案】
A
【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，核心是利用电源电压不变建立方程求解定值电阻，需结合电路安全条件（电流表量程）分析各物理量的范围，难度中等。
【难度系数】
0.5
5.如图,甲电路中电源电压保持不变,闭合开关后,在将变阻器的滑片由a端向b端移动的过程中,两电压表的示数与电流表的示数变化关系如图乙Ⅰ、Ⅱ所示,则 (
A.Ⅱ是灯泡的$I-U$关系图像
B.灯泡最小功率为1 W
C.$R$的最大阻值为25 Ω
D.电路的最大功率为3 W
C
)。A.Ⅱ是灯泡的$I-U$关系图像
B.灯泡最小功率为1 W
C.$R$的最大阻值为25 Ω
D.电路的最大功率为3 W
答案
5. C [解析]由图甲可知,小灯泡与滑动变阻器R串联,电压表V₁测小灯泡两端的电压,电压表V₂测R两端的电压,电流表测电路中的电流。当滑片从a端向b端滑动时,滑动变阻器接入电路的阻值变小,电路总电阻变小,电路电流变大,根据串联分压的规律可知,小灯泡两端的电压变大,滑动变阻器两端的电压变小,因此Ⅱ为滑动变阻器R的I-U关系图像,Ⅰ为小灯泡的I-U关系图像,故A错误;由图像Ⅰ可知,小灯泡的电流随其两端电压的增大而增大,故当小灯泡两端的电压最小时,通过小灯泡的电流最小,小灯泡两端的最小电压为$U_{\mathrm{灯小}}=1\ \mathrm{V}$,此时通过小灯泡的电流为$I_{\mathrm{灯小}}=0.2\ \mathrm{A}$,小灯泡的最小电功率为$P_{\mathrm{灯最小}}=U_{\mathrm{灯小}}I_{\mathrm{灯小}}=1\ \mathrm{V} × 0.2\ \mathrm{A}=0.2\ \mathrm{W}$,故B错误;当R接入电路的阻值最大时,电路电流最小,分析图像Ⅱ可知,此时R两端电压为$U_R=5\ \mathrm{V}$,通过R的电流为$I_R=0.2\ \mathrm{A}$,故R的最大阻值为$R_{\mathrm{最大}}=\frac{U_R}{I_R}=\frac{5\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=25\ \Omega$,故C正确;根据串联电路的电压规律结合图像可知,电源电压为$U=U_{\mathrm{灯小}}+U_R=1\ \mathrm{V}+5\ \mathrm{V}=6\ \mathrm{V}$,电路中的最大电流为$I_{\mathrm{最大}}=0.6\ \mathrm{A}$,故电路的最大功率为$P_{\mathrm{最大}}=UI_{\mathrm{最大}}=6\ \mathrm{V} × 0.6\ \mathrm{A}=3.6\ \mathrm{W}$,故D错误。故选C。
解析
【分析】首先明确图甲的电路结构：灯泡与滑动变阻器R串联，电流表测电路电流，V₁测灯泡两端电压，V₂测R两端电压。当滑片从a端向b端移动时，R接入阻值减小，总电阻减小，电路电流增大；根据串联分压，灯泡电压随电流增大而增大，R两端电压随电流增大而减小，因此图乙中，电流随电压增大而增大的Ⅰ是灯泡的I-U图像，电流随电压增大而减小的Ⅱ是R的I-U图像。接下来逐一分析选项：A判断Ⅱ对应的元件是否正确；B计算灯泡最小功率，需找到灯泡电压、电流最小的点计算；C计算R最大阻值，利用电流最小时R的电压和电流结合欧姆定律；D计算电路最大功率，需先求电源电压，再找最大电流计算总功率。
【解析】由图甲可知，小灯泡与滑动变阻器R串联，电流表测电路中的电流，电压表V₁测小灯泡两端的电压，电压表V₂测R两端的电压。当滑片从a端向b端滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值变小，电路总电阻变小，电路电流变大；根据串联分压规律，小灯泡两端的电压随电流增大而增大，滑动变阻器两端的电压随电流增大而减小，因此Ⅰ为小灯泡的I-U关系图像，Ⅱ为滑动变阻器R的I-U关系图像，故A错误。
由图像Ⅰ可知，小灯泡两端的最小电压$U_{\mathrm{灯小}}=1\ \mathrm{V}$，对应的最小电流$I_{\mathrm{灯小}}=0.2\ \mathrm{A}$，小灯泡的最小电功率$P_{\mathrm{灯最小}}=U_{\mathrm{灯小}}I_{\mathrm{灯小}}=1\ \mathrm{V} × 0.2\ \mathrm{A}=0.2\ \mathrm{W}$，故B错误。
当滑动变阻器R接入阻值最大时，电路电流最小，由图像Ⅱ可知，此时R两端电压$U_R=5\ \mathrm{V}$，通过R的电流$I_R=0.2\ \mathrm{A}$，根据欧姆定律，R的最大阻值$R_{\mathrm{最大}}=\frac{U_R}{I_R}=\frac{5\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=25\ \Omega$，故C正确。
根据串联电路电压规律，电源电压$U=U_{\mathrm{灯小}}+U_R=1\ \mathrm{V}+5\ \mathrm{V}=6\ \mathrm{V}$；电路最大电流$I_{\mathrm{最大}}=0.6\ \mathrm{A}$，电路的最大功率$P_{\mathrm{最大}}=UI_{\mathrm{最大}}=6\ \mathrm{V} × 0.6\ \mathrm{A}=3.6\ \mathrm{W}$，故D错误。综上，答案为C。
【答案】C
【知识点】串联电路规律、欧姆定律、电功率计算
【点评】本题结合串联电路特点与I-U图像分析，需要先区分两个图像对应的元件，再利用欧姆定律和电功率公式计算，考查学生的电学综合分析能力，是典型的电学综合题。
【难度系数】0.5
【解析】由图甲可知，小灯泡与滑动变阻器R串联，电流表测电路中的电流，电压表V₁测小灯泡两端的电压，电压表V₂测R两端的电压。当滑片从a端向b端滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值变小，电路总电阻变小，电路电流变大；根据串联分压规律，小灯泡两端的电压随电流增大而增大，滑动变阻器两端的电压随电流增大而减小，因此Ⅰ为小灯泡的I-U关系图像，Ⅱ为滑动变阻器R的I-U关系图像，故A错误。
由图像Ⅰ可知，小灯泡两端的最小电压$U_{\mathrm{灯小}}=1\ \mathrm{V}$，对应的最小电流$I_{\mathrm{灯小}}=0.2\ \mathrm{A}$，小灯泡的最小电功率$P_{\mathrm{灯最小}}=U_{\mathrm{灯小}}I_{\mathrm{灯小}}=1\ \mathrm{V} × 0.2\ \mathrm{A}=0.2\ \mathrm{W}$，故B错误。
当滑动变阻器R接入阻值最大时，电路电流最小，由图像Ⅱ可知，此时R两端电压$U_R=5\ \mathrm{V}$，通过R的电流$I_R=0.2\ \mathrm{A}$，根据欧姆定律，R的最大阻值$R_{\mathrm{最大}}=\frac{U_R}{I_R}=\frac{5\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=25\ \Omega$，故C正确。
根据串联电路电压规律，电源电压$U=U_{\mathrm{灯小}}+U_R=1\ \mathrm{V}+5\ \mathrm{V}=6\ \mathrm{V}$；电路最大电流$I_{\mathrm{最大}}=0.6\ \mathrm{A}$，电路的最大功率$P_{\mathrm{最大}}=UI_{\mathrm{最大}}=6\ \mathrm{V} × 0.6\ \mathrm{A}=3.6\ \mathrm{W}$，故D错误。综上，答案为C。
【答案】C
【知识点】串联电路规律、欧姆定律、电功率计算
【点评】本题结合串联电路特点与I-U图像分析，需要先区分两个图像对应的元件，再利用欧姆定律和电功率公式计算，考查学生的电学综合分析能力，是典型的电学综合题。
【难度系数】0.5
