2027年通成学典课时作业本九年级物理下册苏科版江苏专版第11页答案
7 新素养 科学思维 如图甲所示,电源电压保持不变,灯泡的额定电压为 12 V。闭合开关 S 后,当滑片 P 从最右端滑到最左端的过程中,灯泡的 I-U 关系图像如图乙所示,则灯泡的额定功率为
24
W,电源电压为
12
V,滑动变阻器的最大阻值为
9
Ω。

答案

7. 24 12 9

解析

【分析】
首先明确电路为灯泡与滑动变阻器串联,电压表测灯泡电压,电流表测电路电流。解题思路:1. 找灯泡额定功率:利用额定电压对应图乙的电流,通过P=UI计算;2. 求电源电压:滑片在最左端时滑动变阻器阻值为0,此时灯泡电压等于电源电压;3. 算滑动变阻器最大阻值:滑片在最右端时电流最小,结合串联电路电压规律算出滑动变阻器两端电压,再用欧姆定律R=U/I计算。
【解析】
1. 灯泡额定功率:由图乙可知,当灯泡两端电压为额定电压12V时,对应的电流I额=2.0A,根据电功率公式P=UI,可得额定功率P额=U额I额=12V×2.0A=24W。
2. 电源电压:当滑片P滑到最左端时,滑动变阻器接入电阻为0,电路中只有灯泡,此时灯泡两端电压等于电源电压,由图乙可知该状态下灯泡电压为12V,故电源电压U=12V。
3. 滑动变阻器最大阻值:当滑片P在最右端时,滑动变阻器接入电阻最大,电路电流最小,由图乙可知此时电流I小=1.0A,灯泡两端电压U灯=3V,根据串联电路电压规律,滑动变阻器两端电压U滑=U - U灯=12V - 3V=9V,再由欧姆定律得滑动变阻器最大阻值R滑=U滑/I小=9V/1.0A=9Ω。
【答案】24 12 9
【知识点】电功率计算、欧姆定律应用、串联电路电压规律
【点评】本题结合I-U图像考查电学综合计算,需从图像中提取对应状态的电压和电流值,运用串联电路规律和公式解题,考查图像分析与综合应用能力。
【难度系数】0.3
8 [2026 南通模拟]如图所示,电源电压为9 V,定值电阻$R_1$为6 Ω,电流表的量程为0~3 A,电压表的量程为0~15 V,滑动变阻器$R_2$标有“20 Ω 2 A”字样。闭合开关S,在不损坏电路元件的情况下,下列判断正确的是(
D
)

A.通过电阻$R_1$的电流为1.0 A
B.滑动变阻器$R_2$接入电路的最小阻值为4.5 Ω
C.电压表示数的变化范围为4.5~9 V
D.滑动变阻器$R_2$功率的变化范围为4.05~13.5 W

答案

8. D 【解析】$R_1$与滑动变阻器$R_2$并联,电流表测干路电流。$R_1$两端的电压$U_1=U=9\ \mathrm{V}$,通过电阻$R_1$的电流$I_1=\dfrac{U_1}{R_1}=\dfrac{9\ \mathrm{V}}{6\ \Omega}=1.5\ \mathrm{A}$,故A错误;电流表的量程为0~3 A,则电路中的电流最大为3 A时,滑动变阻器接入电路的电阻最小,此时滑动变阻器的最大电流$I_{2\mathrm{大}}=I-I_1=3\ \mathrm{A}-1.5\ \mathrm{A}=1.5\ \mathrm{A}$,$R_2$两端的电压$U_2=U=9\ \mathrm{V}$,滑动变阻器$R_2$接入电路的最小阻值$R_{2\mathrm{小}}=\dfrac{U_2}{I_{2\mathrm{大}}}=\dfrac{9\ \mathrm{V}}{1.5\ \mathrm{A}}=6\ \Omega$,故B错误;由于并联电路各用电器工作互不影响,且并联电路各支路两端电压与电源电压相等,在不损坏电路元件的情况下,无论滑动变阻器接入电路的阻值为多少,电压表的示数不变,故C错误;滑动变阻器两端的电压为9 V,当滑动变阻器接入电路的阻值最小为6 Ω时,滑动变阻器的功率最大,最大功率$P_{2\mathrm{大}}=\dfrac{U_2^2}{R_{2\mathrm{小}}}=\dfrac{(9\ \mathrm{V})^2}{6\ \Omega}=13.5\ \mathrm{W}$,当滑动变阻器接入电路的阻值最大为20 Ω时,滑动变阻器的功率最小,最小功率$P_{2\mathrm{小}}=\dfrac{U_2^2}{R_{2\mathrm{大}}}=\dfrac{(9\ \mathrm{V})^2}{20\ \Omega}=4.05\ \mathrm{W}$,则滑动变阻器$R_2$功率的变化范围为4.05~13.5 W,故D正确。

解析

【分析】
首先明确电路为R₁与R₂并联,电流表测干路电流,电压表测电源电压。解题时需利用并联电路“各支路电压等于电源电压、干路电流等于各支路电流之和”的特点,结合欧姆定律、电功率公式,以及电流表量程、滑动变阻器规格的限制,逐一分析各选项的正误。
【解析】
1. 电路特点:R₁与R₂并联,电源电压U=9V,因此电压表始终测电源电压,示数保持9V不变,故选项C错误。
2. 分析选项A:根据欧姆定律,通过R₁的电流I₁=U/R₁=9V/6Ω=1.5A≠1.0A,故A错误。
3. 分析选项B:电流表量程为0~3A,干路最大电流I总最大=3A;并联电路干路电流等于各支路电流之和,因此通过R₂的最大电流I₂最大=I总最大 - I₁=3A -1.5A=1.5A;此时R₂接入的最小阻值R₂最小=U/I₂最大=9V/1.5A=6Ω≠4.5Ω,故B错误。
4. 分析选项D:滑动变阻器两端电压等于电源电压9V,根据电功率公式P=U²/R,当R₂最大为20Ω时,功率最小:P₂最小=(9V)²/20Ω=4.05W;当R₂最小为6Ω时,功率最大:P₂最大=(9V)²/6Ω=13.5W,因此滑动变阻器功率变化范围为4.05~13.5W,故D正确。
【答案】
D
【知识点】
并联电路特点、欧姆定律、电功率计算
【点评】
本题考查并联电路的综合计算,需熟练掌握并联电路的电流、电压规律,结合欧姆定律和电功率公式,同时注意各电路元件的量程限制,是电路动态分析的典型应用。
【难度系数】
0.5
9 某同学在做“调节灯泡亮度”电学实验时,电路如图所示。电源电压恒为6 V,电流表的量程为0~0.6 A,电压表的量程为0~3 V,滑动变阻器的规格为“20 Ω 2 A”,灯泡L标有“3 V 0.9 W”字样(忽略灯丝电阻变化)。在实验过程中为了保证所有元件的安全,下列判断正确的是 (
C
)

A.该电路中,滑动变阻器R接入电路的阻值变化范围是0~20 Ω
B.该电路中,电流表示数的变化范围是0.2~0.6 A
C.该电路中,电压表示数的变化范围是2~3 V
D.该电路中,灯泡消耗功率的变化范围是0.4~3.6 W

答案

9. C 【解析】由$P=UI$得,灯泡正常发光时的电流$I_\mathrm{额}=\dfrac{P_\mathrm{额}}{U_\mathrm{额}}=\dfrac{0.9\ \mathrm{W}}{3\ \mathrm{V}}=0.3\ \mathrm{A}$,灯泡的电阻值$R_\mathrm{L}=\dfrac{U_\mathrm{额}}{I_\mathrm{额}}=\dfrac{3\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$。电流表的量程为0~0.6 A,灯泡的额定电流为0.3 A,滑动变阻器允许通过的最大电流为2 A,由串联电路特点可知,电路中允许通过的最大电流为0.3 A,此时灯泡两端电压为3 V,未超过电压表的量程;滑动变阻器连入电路的电阻最小时,电流最大,所以滑动变阻器连入的最小阻值$R_\mathrm{最小}=\dfrac{U_\mathrm{滑}}{I_\mathrm{最大}}=\dfrac{U-U_\mathrm{额}}{I_\mathrm{额}}=\dfrac{6\ \mathrm{V}-3\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$,由此可得滑动变阻器接入电路的阻值变化范围为10~20 Ω,故A错误。当滑动变阻器的阻值最大时,电路中总电阻最大,电路中的电流最小,$I_\mathrm{最小}=\dfrac{U}{R_\mathrm{最大}+R_\mathrm{L}}=\dfrac{6\ \mathrm{V}}{20\ \Omega+10\ \Omega}=0.2\ \mathrm{A}$,此时灯泡两端的电压最小,$U_\mathrm{最小}=I_\mathrm{最小}R_\mathrm{L}=0.2\ \mathrm{A}×10\ \Omega=2\ \mathrm{V}$,所以电路中电流的变化范围为0.2~0.3 A,故B错误;电压表示数的变化范围为2~3 V,故C正确。电路的最小电流为0.2 A,灯泡的最小功率$P_{\mathrm{L小}}=(I_\mathrm{最小})^2R_\mathrm{L}=(0.2\ \mathrm{A})^2×10\ \Omega=0.4\ \mathrm{W}$,灯泡的最大功率等于0.9 W,所以灯泡的功率范围为0.4~0.9 W,故D错误。

解析

【分析】
本题是串联电路的安全范围分析题,需先明确电路为灯泡L与滑动变阻器R串联,电流表测总电流,电压表测灯泡两端电压。解题思路:先根据灯泡额定参数算出其额定电流和电阻,再结合电流表、电压表量程及滑动变阻器规格确定电路允许的最大电流,进而算出滑动变阻器的最小阻值;再计算滑动变阻器阻值最大时的最小电流和灯泡两端电压,最后逐一判断选项对错。
【解析】
1. 计算灯泡的额定电流和电阻:
由$P=UI$得,灯泡额定电流$I_{\mathrm{额}}=\frac{P_{\mathrm{额}}}{U_{\mathrm{额}}}=\frac{0.9\ \mathrm{W}}{3\ \mathrm{V}}=0.3\ \mathrm{A}$;
灯泡电阻$R_{\mathrm{L}}=\frac{U_{\mathrm{额}}}{I_{\mathrm{额}}}=\frac{3\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$。
2. 确定电路的最大电流及滑动变阻器最小阻值:
电流表量程0~0.6A,灯泡额定电流0.3A,滑动变阻器允许最大电流2A,因此电路允许的最大电流$I_{\mathrm{最大}}=0.3\ \mathrm{A}$(由最小限制决定)。
此时滑动变阻器两端电压$U_{\mathrm{滑}}=U_{\mathrm{总}}-U_{\mathrm{额}}=6\ \mathrm{V}-3\ \mathrm{V}=3\ \mathrm{V}$,
滑动变阻器最小阻值$R_{\mathrm{最小}}=\frac{U_{\mathrm{滑}}}{I_{\mathrm{最大}}}=\frac{3\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$,故滑动变阻器阻值范围为10~20Ω,A选项错误。
3. 确定电路的最小电流及电压表示数范围:
当滑动变阻器阻值最大(20Ω)时,总电阻$R_{\mathrm{总}}=R_{\mathrm{L}}+R_{\mathrm{最大}}=10\ \Omega+20\ \Omega=30\ \Omega$,
电路最小电流$I_{\mathrm{最小}}=\frac{U_{\mathrm{总}}}{R_{\mathrm{总}}}=\frac{6\ \mathrm{V}}{30\ \Omega}=0.2\ \mathrm{A}$,因此电流表示数范围为0.2~0.3A,B选项错误;
此时灯泡两端最小电压$U_{\mathrm{最小}}=I_{\mathrm{最小}}R_{\mathrm{L}}=0.2\ \mathrm{A}×10\ \Omega=2\ \mathrm{V}$,故电压表示数范围为2~3V,C选项正确。
4. 确定灯泡功率范围:
灯泡最小功率$P_{\mathrm{最小}}=I_{\mathrm{最小}}^2R_{\mathrm{L}}=(0.2\ \mathrm{A})^2×10\ \Omega=0.4\ \mathrm{W}$,最大功率为额定功率0.9W,因此灯泡功率范围为0.4~0.9W,D选项错误。
【答案】
C
【知识点】
欧姆定律应用、电功率计算、串联电路特点
【点评】
本题综合考查串联电路的安全分析,需结合多元件的限制条件确定各物理量的范围,易错点是忽略各元件的安全约束,导致判断偏差,需仔细梳理各物理量的关联关系。
【难度系数】
0.3
10 新趋势 学科融合 [2025 徐州沛县一模]如图所示电路,电源电压保持$9\ \mathrm{V}$且不变,$R_1$是定值电阻,$R_2$是最大阻值为$60\ \Omega$的滑动变阻器。闭合开关S,当$R_2$的滑片P位于最左端时,电路中的电流为$0.6\ \mathrm{A}$。求:
(1) 电阻$R_1$的阻值。
(2) 滑片P从最左端移到最右端的过程中,滑动变阻器的最大功率。

答案

10. (1) 闭合开关S,当$R_2$的滑片P位于最左端时,电路中只有$R_1$接入电路,则电阻$R_1$的阻值$R_1=\dfrac{U}{I}=\dfrac{9\ \mathrm{V}}{0.6\ \mathrm{A}}=15\ \Omega$
(2) 在滑片P从最左端移到最右端的过程中,滑动变阻器的功率$P_2=(\dfrac{U}{R_1+R_2})^2R_2=\dfrac{U^2R_2}{(R_1-R_2)^2+4R_1R_2}$,当$R_2=R_1=15\ \Omega$时,滑动变阻器的功率最大,即最大功率$P_{2\mathrm{max}}=\dfrac{U^2}{4R_1}=\dfrac{(9\ \mathrm{V})^2}{4×15\ \Omega}=1.35\ \mathrm{W}$

解析

【分析】
首先明确电路为R₁与R₂串联,电流表测电路电流。第(1)问中,滑片在最左端时滑动变阻器接入阻值为0,电路仅R₁工作,已知电源电压和电流,直接用欧姆定律即可求R₁;第(2)问需推导滑动变阻器功率的表达式,结合数学极值知识,当滑动变阻器阻值等于定值电阻阻值时,其功率最大,代入数值计算即可。
【解析】
(1) 当滑片P位于最左端时,滑动变阻器R₂接入电路的阻值为0,电路为R₁的简单电路,根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$,可得电阻$R_1=\frac{U}{I}=\frac{9\ \mathrm{V}}{0.6\ \mathrm{A}}=15\ \Omega$。
(2) 电路中R₁与R₂串联,电路电流$I=\frac{U}{R_1+R_2}$,滑动变阻器的功率$P_2=I^2R_2=(\frac{U}{R_1+R_2})^2R_2=\frac{U^2R_2}{(R_1-R_2)^2+4R_1R_2}$。根据数学知识,当$R_2=R_1$时,$P_2$取得最大值,此时$R_2=15\ \Omega$,最大功率$P_{2\mathrm{max}}=\frac{U^2}{4R_1}=\frac{(9\ \mathrm{V})^2}{4×15\ \Omega}=1.35\ \mathrm{W}$。
【答案】
(1) $15\ \Omega$;(2) $1.35\ \mathrm{W}$
【知识点】
欧姆定律、电功率计算、串联电路特点
【点评】
本题结合串联电路考查欧姆定律与电功率计算,第二问需结合数学极值分析滑动变阻器功率的最大值,综合性较强,是电路动态分析的典型题型。
【难度系数】
0.4