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1[2026安徽淮南质检,中]下图是“220 V 15 W”的LED灯和“220 V 15 W”的白炽灯正常工作时将电能转化为内能和光能的情况。当两灯在同等情况下均正常工作时,下列说法正确的是 (
A.相同时间消耗的电能:LED灯少于白炽灯
B.两灯的光亮程度:LED灯高于白炽灯
C.相同时间产生的内能:LED灯多于白炽灯
D.两灯获得的实际电压:LED灯低于白炽灯
B
)A.相同时间消耗的电能:LED灯少于白炽灯
B.两灯的光亮程度:LED灯高于白炽灯
C.相同时间产生的内能:LED灯多于白炽灯
D.两灯获得的实际电压:LED灯低于白炽灯
答案
1.B
【解析】因为两灯的额定功率相同,根据$W=Pt$可知,当两灯均正常工作时,相同时间内,两灯消耗的电能相等,故A错误;由图可知,白炽灯把大部分电能转化为内能,LED灯把大部分电能转化为光能,因此相同时间内LED灯产生的内能小于白炽灯,说明LED灯电能转化为光能的效率高,LED灯的光亮程度高于白炽灯,故B正确,C错误;当两灯均正常工作时,灯两端的实际电压均等于其额定电压,即LED灯两端的实际电压等于白炽灯两端的实际电压,故D错误。
【解析】因为两灯的额定功率相同,根据$W=Pt$可知,当两灯均正常工作时,相同时间内,两灯消耗的电能相等,故A错误;由图可知,白炽灯把大部分电能转化为内能,LED灯把大部分电能转化为光能,因此相同时间内LED灯产生的内能小于白炽灯,说明LED灯电能转化为光能的效率高,LED灯的光亮程度高于白炽灯,故B正确,C错误;当两灯均正常工作时,灯两端的实际电压均等于其额定电压,即LED灯两端的实际电压等于白炽灯两端的实际电压,故D错误。
解析
【分析】
要解决本题，需结合额定功率、电能计算公式、能量转化比例及额定电压的特点分析各选项：首先明确两灯额定功率相同，正常工作时实际电压等于额定电压；再根据饼图中内能、光能的转化比例，判断电能消耗、光能和内能的多少，进而逐一分析选项。
【解析】
1. 分析选项A：两灯额定功率均为15W，正常工作时实际功率等于额定功率，根据电能公式$ W=Pt $，相同时间$ t $内，两灯消耗的电能$ W=Pt $，因$ P $和$ t $均相同，故消耗的电能相等，A错误。
2. 分析选项B：灯的光亮程度由转化的光能多少决定。由图可知，LED灯将90%的电能转化为光能，白炽灯仅将20%的电能转化为光能，相同时间内LED灯转化的光能更多，因此光亮程度更高，B正确。
3. 分析选项C：相同时间内，LED灯转化的内能占比为10%，白炽灯转化的内能占比为80%，故LED灯产生的内能少于白炽灯，C错误。
4. 分析选项D：两灯正常工作时，实际电压等于各自的额定电压，两灯额定电压均为220V，因此实际电压相等，D错误。
【答案】
B
【知识点】
电能计算、能量转化效率、额定电压
【点评】
本题结合生活中的常见灯具，考查电能计算、能量转化及额定电压的基础知识点，需学生准确理解额定功率、能量转化比例的含义，逐一分析选项即可得出结论，难度适中。
【难度系数】
0.6
要解决本题，需结合额定功率、电能计算公式、能量转化比例及额定电压的特点分析各选项：首先明确两灯额定功率相同，正常工作时实际电压等于额定电压；再根据饼图中内能、光能的转化比例，判断电能消耗、光能和内能的多少，进而逐一分析选项。
【解析】
1. 分析选项A：两灯额定功率均为15W，正常工作时实际功率等于额定功率，根据电能公式$ W=Pt $，相同时间$ t $内，两灯消耗的电能$ W=Pt $，因$ P $和$ t $均相同，故消耗的电能相等，A错误。
2. 分析选项B：灯的光亮程度由转化的光能多少决定。由图可知，LED灯将90%的电能转化为光能，白炽灯仅将20%的电能转化为光能，相同时间内LED灯转化的光能更多，因此光亮程度更高，B正确。
3. 分析选项C：相同时间内，LED灯转化的内能占比为10%，白炽灯转化的内能占比为80%，故LED灯产生的内能少于白炽灯，C错误。
4. 分析选项D：两灯正常工作时，实际电压等于各自的额定电压，两灯额定电压均为220V，因此实际电压相等，D错误。
【答案】
B
【知识点】
电能计算、能量转化效率、额定电压
【点评】
本题结合生活中的常见灯具，考查电能计算、能量转化及额定电压的基础知识点，需学生准确理解额定功率、能量转化比例的含义，逐一分析选项即可得出结论，难度适中。
【难度系数】
0.6
2[2025安徽马鞍山模拟,中]如图所示的电路中,电源电压保持不变,R为定值电阻。当在电路中a、b两点间接入一个标有“6 V 2 W”的小灯泡时,闭合开关S,它恰好正常发光;若在a、b两点间换接一个标有“6 V 3 W”的小灯泡,闭合开关S,它实际消耗的电功率将(
A.小于3 W
B.大于3 W
C.等于3 W
D.都有可能
A
)A.小于3 W
B.大于3 W
C.等于3 W
D.都有可能
答案
2.A
【解析】接入小灯泡后,题图为灯与定值电阻串联的电路,两个小灯泡的额定电压相等,根据$P=\frac{U^2}{R}$可得,$R=\frac{U_额^2}{P_额}$,标有“6 V 3 W”的小灯泡的电阻小于标有“6 V 2 W”的小灯泡的电阻,闭合开关S,标有“6 V 2 W”的小灯泡恰好正常发光,说明此时a、b两点间电压是额定电压6 V;根据串联分压原理,当在a、b两点间换接一个标有“6 V 3 W”的小灯泡时,a、b两点间接入的电阻减小,此时小灯泡两端的实际电压减小,将小于6 V,小灯泡两端的实际电压小于额定电压,则实际功率小于额定功率,因此它实际消耗的电功率将小于3 W,故A正确。
【解析】接入小灯泡后,题图为灯与定值电阻串联的电路,两个小灯泡的额定电压相等,根据$P=\frac{U^2}{R}$可得,$R=\frac{U_额^2}{P_额}$,标有“6 V 3 W”的小灯泡的电阻小于标有“6 V 2 W”的小灯泡的电阻,闭合开关S,标有“6 V 2 W”的小灯泡恰好正常发光,说明此时a、b两点间电压是额定电压6 V;根据串联分压原理,当在a、b两点间换接一个标有“6 V 3 W”的小灯泡时,a、b两点间接入的电阻减小,此时小灯泡两端的实际电压减小,将小于6 V,小灯泡两端的实际电压小于额定电压,则实际功率小于额定功率,因此它实际消耗的电功率将小于3 W,故A正确。
解析
【分析】
首先明确电路为定值电阻R与a、b间用电器串联，解题思路：①根据额定电压和额定功率，利用公式$R=\frac{U_{额}^2}{P_{额}}$计算两个小灯泡的电阻，比较电阻大小；②结合串联分压原理，分析换接不同灯泡时，灯泡两端实际电压的变化；③根据实际电压与额定电压的关系，判断实际功率与额定功率的关系。
【解析】
电路中定值电阻R与a、b间的灯泡串联。根据电功率公式$P=\frac{U^2}{R}$，变形得$R=\frac{U_{额}^2}{P_{额}}$。
已知两灯泡额定电压均为6V，“6V 2W”灯泡的电阻$R_1=\frac{(6V)^2}{2W}=18Ω$，“6V 3W”灯泡的电阻$R_2=\frac{(6V)^2}{3W}=12Ω$，因此$R_2＜R_1$。
当接入“6V 2W”灯泡时，它正常发光，说明此时a、b两点间电压（灯泡两端电压）为额定电压6V。换接“6V 3W”灯泡后，a、b间接入的电阻变小，根据串联分压规律：串联电路中各电阻两端电压与电阻成正比，总电压不变，定值电阻R阻值不变，接入的灯泡电阻变小，故灯泡分得的实际电压小于6V。
由于灯泡实际电压小于额定电压，根据$P=\frac{U^2}{R}$，灯泡电阻不变，实际电压小于额定电压，因此实际功率小于额定功率3W。
【答案】
A
【知识点】
电功率计算、串联分压原理
【点评】
本题结合串联电路特点与电功率知识，考查学生对电阻、电压、功率关系的应用，关键是利用额定功率计算电阻，再通过串联分压分析电压变化，难度适中，需掌握相关公式和规律的结合运用。
【难度系数】
0.5
首先明确电路为定值电阻R与a、b间用电器串联，解题思路：①根据额定电压和额定功率，利用公式$R=\frac{U_{额}^2}{P_{额}}$计算两个小灯泡的电阻，比较电阻大小；②结合串联分压原理，分析换接不同灯泡时，灯泡两端实际电压的变化；③根据实际电压与额定电压的关系，判断实际功率与额定功率的关系。
【解析】
电路中定值电阻R与a、b间的灯泡串联。根据电功率公式$P=\frac{U^2}{R}$，变形得$R=\frac{U_{额}^2}{P_{额}}$。
已知两灯泡额定电压均为6V，“6V 2W”灯泡的电阻$R_1=\frac{(6V)^2}{2W}=18Ω$，“6V 3W”灯泡的电阻$R_2=\frac{(6V)^2}{3W}=12Ω$，因此$R_2＜R_1$。
当接入“6V 2W”灯泡时，它正常发光，说明此时a、b两点间电压（灯泡两端电压）为额定电压6V。换接“6V 3W”灯泡后，a、b间接入的电阻变小，根据串联分压规律：串联电路中各电阻两端电压与电阻成正比，总电压不变，定值电阻R阻值不变，接入的灯泡电阻变小，故灯泡分得的实际电压小于6V。
由于灯泡实际电压小于额定电压，根据$P=\frac{U^2}{R}$，灯泡电阻不变，实际电压小于额定电压，因此实际功率小于额定功率3W。
【答案】
A
【知识点】
电功率计算、串联分压原理
【点评】
本题结合串联电路特点与电功率知识，考查学生对电阻、电压、功率关系的应用，关键是利用额定功率计算电阻，再通过串联分压分析电压变化，难度适中，需掌握相关公式和规律的结合运用。
【难度系数】
0.5
3[中]标有“6 V 4.8 W”的小灯泡L和标有“6 V 3.6 W”字样的小型电加热器R，它们电流与电压变化的关系如图甲所示。现将它们连入电源电压可调的图乙所示电路中，闭合开关S，在确保用电器安全的情况下，下列说法正确的是 (
A.灯泡L的电阻等于电压表和电流表示数之比
B.电路中允许通过的最大电流为0.8 A
C.若电加热器R的实际功率为2.5 W，则此时灯泡L的电阻为4 Ω
D.若通过灯泡L的电流为0.3 A，则电加热器R的实际功率为0.3 W
C
)A.灯泡L的电阻等于电压表和电流表示数之比
B.电路中允许通过的最大电流为0.8 A
C.若电加热器R的实际功率为2.5 W，则此时灯泡L的电阻为4 Ω
D.若通过灯泡L的电流为0.3 A，则电加热器R的实际功率为0.3 W
答案
3.C
【解析】根据图乙可知,闭合开关S后,R和灯泡L串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流,根据欧姆定律可知R的阻值等于电压表和电流表示数之比,故A错误;串联电路电流处处相等,根据$P=UI$可得,标有“6 V 4.8 W”的小灯泡L允许通过的最大电流$I_L=\frac{P_L}{U_L}=\frac{4.8\ \mathrm{W}}{6\ \mathrm{V}}=0.8\ \mathrm{A}$,标有“6 V 3.6 W”的小型电加热器R允许通过的最大电流$I_R=\frac{P_R}{U_R}=\frac{3.6\ \mathrm{W}}{6\ \mathrm{V}}=0.6\ \mathrm{A}$,所以电路中允许通过的最大电流为0.6 A,故B错误;如果电加热器R的实际功率为2.5 W,根据图甲可知电加热器R的电阻不变,则$R=\frac{U_R}{I_R}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.6\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$,由$P_实=I_实^2R$可得:$I_实=\sqrt{\frac{P_实}{R}}=\sqrt{\frac{2.5\ \mathrm{W}}{10\ \Omega}}=0.5\ \mathrm{A}$,因R与灯泡串联,则通过灯泡的电流也是0.5 A,根据图甲可知,此时灯泡两端的电压为2 V,此时灯泡的电阻$R_{灯}=\frac{U_{灯}}{I_实}=\frac{2\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}}=4\ \Omega$,故C正确;如果通过灯泡L的电流为0.3 A,则通过电加热器R的电流也是0.3 A,再根据图甲找出此时R对应的电压值是3 V,则电加热器R的实际功率为$P'_R=U'_RI'=3\ \mathrm{V}×0.3\ \mathrm{A}=0.9\ \mathrm{W}$,故D错误。
【解析】根据图乙可知,闭合开关S后,R和灯泡L串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流,根据欧姆定律可知R的阻值等于电压表和电流表示数之比,故A错误;串联电路电流处处相等,根据$P=UI$可得,标有“6 V 4.8 W”的小灯泡L允许通过的最大电流$I_L=\frac{P_L}{U_L}=\frac{4.8\ \mathrm{W}}{6\ \mathrm{V}}=0.8\ \mathrm{A}$,标有“6 V 3.6 W”的小型电加热器R允许通过的最大电流$I_R=\frac{P_R}{U_R}=\frac{3.6\ \mathrm{W}}{6\ \mathrm{V}}=0.6\ \mathrm{A}$,所以电路中允许通过的最大电流为0.6 A,故B错误;如果电加热器R的实际功率为2.5 W,根据图甲可知电加热器R的电阻不变,则$R=\frac{U_R}{I_R}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.6\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$,由$P_实=I_实^2R$可得:$I_实=\sqrt{\frac{P_实}{R}}=\sqrt{\frac{2.5\ \mathrm{W}}{10\ \Omega}}=0.5\ \mathrm{A}$,因R与灯泡串联,则通过灯泡的电流也是0.5 A,根据图甲可知,此时灯泡两端的电压为2 V,此时灯泡的电阻$R_{灯}=\frac{U_{灯}}{I_实}=\frac{2\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}}=4\ \Omega$,故C正确;如果通过灯泡L的电流为0.3 A,则通过电加热器R的电流也是0.3 A,再根据图甲找出此时R对应的电压值是3 V,则电加热器R的实际功率为$P'_R=U'_RI'=3\ \mathrm{V}×0.3\ \mathrm{A}=0.9\ \mathrm{W}$,故D错误。
解析
【分析】
首先明确图乙中电阻R与灯泡L串联，电流表测电路电流，电压表测R两端电压。解题时需结合串联电路电流处处相等的特点，运用欧姆定律、电功率公式，以及图甲的I-U图像来逐一分析选项：先计算两元件的额定电流确定电路最大电流，再根据R是定值电阻的特性，结合实际功率求电流，进而找到对应灯泡的电压计算电阻，最后根据电流找到R的电压计算实际功率，判断各选项正误。
【解析】
根据图乙可知，R与L串联，电流表测电路电流，电压表测R两端电压。
选项A：由欧姆定律，定值电阻R的阻值等于电压表和电流表示数之比，但灯泡L的电阻随温度变化，不是电压与电流的比值，故A错误。
选项B：计算两元件的额定电流：$I_L=\frac{P_L}{U_L}=\frac{4.8\ \mathrm{W}}{6\ \mathrm{V}}=0.8\ \mathrm{A}$，$I_R=\frac{P_R}{U_R}=\frac{3.6\ \mathrm{W}}{6\ \mathrm{V}}=0.6\ \mathrm{A}$。串联电路电流处处相等，为确保用电器安全，电路最大电流取较小的额定电流，即0.6 A，故B错误。
选项C：R是定值电阻，其阻值$R=\frac{U_R}{I_R}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.6\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$。当R实际功率为2.5 W时，由$P=I^2R$得电路电流$I=\sqrt{\frac{P_{\mathrm{实}}}{R}}=\sqrt{\frac{2.5\ \mathrm{W}}{10\ \Omega}}=0.5\ \mathrm{A}$。串联电流相同，L的电流也为0.5 A，从图甲可知此时L两端电压为2 V，故L的电阻$R_L=\frac{U_L}{I}=\frac{2\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}}=4\ \Omega$，故C正确。
选项D：当电路电流为0.3 A时，从图甲可知R两端电压为3 V，R的实际功率$P'_R=U'_R I=3\ \mathrm{V}×0.3\ \mathrm{A}=0.9\ \mathrm{W}$，不是0.3 W，故D错误。
【答案】
C
【知识点】
串联电路特点、欧姆定律、电功率计算、I-U图像应用
【点评】
本题结合I-U图像考查串联电路的综合计算，需注意定值电阻与灯泡电阻的差异（灯泡电阻随温度变化），解题时要准确提取图像数据，熟练运用相关公式分析各选项，是中等难度的电路综合题。
【难度系数】
0.5
首先明确图乙中电阻R与灯泡L串联，电流表测电路电流，电压表测R两端电压。解题时需结合串联电路电流处处相等的特点，运用欧姆定律、电功率公式，以及图甲的I-U图像来逐一分析选项：先计算两元件的额定电流确定电路最大电流，再根据R是定值电阻的特性，结合实际功率求电流，进而找到对应灯泡的电压计算电阻，最后根据电流找到R的电压计算实际功率，判断各选项正误。
【解析】
根据图乙可知，R与L串联，电流表测电路电流，电压表测R两端电压。
选项A：由欧姆定律，定值电阻R的阻值等于电压表和电流表示数之比，但灯泡L的电阻随温度变化，不是电压与电流的比值，故A错误。
选项B：计算两元件的额定电流：$I_L=\frac{P_L}{U_L}=\frac{4.8\ \mathrm{W}}{6\ \mathrm{V}}=0.8\ \mathrm{A}$，$I_R=\frac{P_R}{U_R}=\frac{3.6\ \mathrm{W}}{6\ \mathrm{V}}=0.6\ \mathrm{A}$。串联电路电流处处相等，为确保用电器安全，电路最大电流取较小的额定电流，即0.6 A，故B错误。
选项C：R是定值电阻，其阻值$R=\frac{U_R}{I_R}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.6\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$。当R实际功率为2.5 W时，由$P=I^2R$得电路电流$I=\sqrt{\frac{P_{\mathrm{实}}}{R}}=\sqrt{\frac{2.5\ \mathrm{W}}{10\ \Omega}}=0.5\ \mathrm{A}$。串联电流相同，L的电流也为0.5 A，从图甲可知此时L两端电压为2 V，故L的电阻$R_L=\frac{U_L}{I}=\frac{2\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}}=4\ \Omega$，故C正确。
选项D：当电路电流为0.3 A时，从图甲可知R两端电压为3 V，R的实际功率$P'_R=U'_R I=3\ \mathrm{V}×0.3\ \mathrm{A}=0.9\ \mathrm{W}$，不是0.3 W，故D错误。
【答案】
C
【知识点】
串联电路特点、欧姆定律、电功率计算、I-U图像应用
【点评】
本题结合I-U图像考查串联电路的综合计算，需注意定值电阻与灯泡电阻的差异（灯泡电阻随温度变化），解题时要准确提取图像数据，熟练运用相关公式分析各选项，是中等难度的电路综合题。
【难度系数】
0.5
4 [2026 辽宁鞍山调研,中]已知甲、乙两灯的额定电压分别是12 V和6 V,两灯的U-I关系图像如图所示。在确保电路安全的前提下,两灯串联,电路两端的最大电压是
16
V;两灯分别串联与并联时,电路消耗的最大电功率之比为40:27
。答案
4.16 40:27
【解析】甲灯两端电压为额定电压12 V时,通过甲的额定电流为0.75 A;乙灯两端电压为额定电压6 V时,通过乙的额定电流为0.90 A;两灯串联时,电路中的最大电流$I=I_甲=0.75\ \mathrm{A}$,此时甲灯正常发光(其两端电压为12 V),当通过乙灯的电流为0.75 A时,乙灯两端电压为4 V,电路两端允许加的最大电压$U_串=U_甲+U'_乙=12\ \mathrm{V}+4\ \mathrm{V}=16\ \mathrm{V}$,此时电路消耗的最大电功率$P=U_串I=16\ \mathrm{V}×0.75\ \mathrm{A}=12\ \mathrm{W}$;并联电路两端可加的最大电压为6 V,甲、乙两端电压为6 V时,$I'_甲=0.45\ \mathrm{A}$,$I_乙=0.90\ \mathrm{A}$,干路允许通过的最大电流$I_并=I'_甲+I_乙=0.45\ \mathrm{A}+0.90\ \mathrm{A}=1.35\ \mathrm{A}$,此时电路的最大电功率$P'=U_并I_并=6\ \mathrm{V}×1.35\ \mathrm{A}=8.1\ \mathrm{W}$,两灯分别串联与并联时,电路消耗的最大电功率之比$P:P'=12\ \mathrm{W}:8.1\ \mathrm{W}=40:27$。
【解析】甲灯两端电压为额定电压12 V时,通过甲的额定电流为0.75 A;乙灯两端电压为额定电压6 V时,通过乙的额定电流为0.90 A;两灯串联时,电路中的最大电流$I=I_甲=0.75\ \mathrm{A}$,此时甲灯正常发光(其两端电压为12 V),当通过乙灯的电流为0.75 A时,乙灯两端电压为4 V,电路两端允许加的最大电压$U_串=U_甲+U'_乙=12\ \mathrm{V}+4\ \mathrm{V}=16\ \mathrm{V}$,此时电路消耗的最大电功率$P=U_串I=16\ \mathrm{V}×0.75\ \mathrm{A}=12\ \mathrm{W}$;并联电路两端可加的最大电压为6 V,甲、乙两端电压为6 V时,$I'_甲=0.45\ \mathrm{A}$,$I_乙=0.90\ \mathrm{A}$,干路允许通过的最大电流$I_并=I'_甲+I_乙=0.45\ \mathrm{A}+0.90\ \mathrm{A}=1.35\ \mathrm{A}$,此时电路的最大电功率$P'=U_并I_并=6\ \mathrm{V}×1.35\ \mathrm{A}=8.1\ \mathrm{W}$,两灯分别串联与并联时,电路消耗的最大电功率之比$P:P'=12\ \mathrm{W}:8.1\ \mathrm{W}=40:27$。
解析
【分析】
要解决该问题，需结合串并联电路的电流、电压规律，从U-I图像中提取额定电流、对应电流/电压下的物理量：
1. 先从图像找到甲、乙两灯的额定电流：甲额定电压12V时的电流，乙额定电压6V时的电流；
2. 串联时电流处处相等，为保证两灯安全，最大电流取额定电流较小值，再根据该电流从图像找乙灯的电压，串联总电压为两灯电压之和；
3. 并联时各支路电压相等，最大电压取额定电压较小值，再根据该电压从图像找两灯的电流，干路电流为两灯电流之和，分别计算串、并联的总电功率，最后求比值。
【解析】
1. 确定额定电流：由U-I图像可知，甲灯额定电压12V时，额定电流$I_{甲额}=0.75\ \mathrm{A}$；乙灯额定电压6V时，额定电流$I_{乙额}=0.90\ \mathrm{A}$。
2. 串联电路分析：串联时电路电流处处相等，为确保两灯安全，电路最大电流取较小的额定电流，即$I=I_{甲额}=0.75\ \mathrm{A}$。此时甲灯正常发光，两端电压$U_{甲}=12\ \mathrm{V}$；由图像得，电流为0.75A时乙灯两端电压$U_{乙}'=4\ \mathrm{V}$。因此串联电路最大电压：$U_{串}=U_{甲}+U_{乙}'=12\ \mathrm{V}+4\ \mathrm{V}=16\ \mathrm{V}$；串联总功率：$P_{串}=U_{串}I=16\ \mathrm{V}×0.75\ \mathrm{A}=12\ \mathrm{W}$。
3. 并联电路分析：并联时各支路电压相等，为确保两灯安全，电路最大电压取较小的额定电压，即$U_{并}=6\ \mathrm{V}$；由图像得，电压为6V时，甲灯电流$I_{甲}'=0.45\ \mathrm{A}$，乙灯电流$I_{乙}=0.90\ \mathrm{A}$，干路最大电流$I_{并}=I_{甲}'+I_{乙}=0.45\ \mathrm{A}+0.90\ \mathrm{A}=1.35\ \mathrm{A}$；并联总功率：$P_{并}=U_{并}I_{并}=6\ \mathrm{V}×1.35\ \mathrm{A}=8.1\ \mathrm{W}$。
4. 功率比计算：$\frac{P_{串}}{P_{并}}=\frac{12\ \mathrm{W}}{8.1\ \mathrm{W}}=\frac{40}{27}$，即比值为$40:27$。
【答案】16；40:27
【知识点】U-I图像应用、串并联电路规律、电功率计算
【点评】本题结合U-I图像考查串并联电路的综合计算，核心是利用串并联电路的电流、电压特点，选取安全的电流和电压值，难度中等，需注意图像信息与电路规律的结合。
【难度系数】0.5
要解决该问题，需结合串并联电路的电流、电压规律，从U-I图像中提取额定电流、对应电流/电压下的物理量：
1. 先从图像找到甲、乙两灯的额定电流：甲额定电压12V时的电流，乙额定电压6V时的电流；
2. 串联时电流处处相等，为保证两灯安全，最大电流取额定电流较小值，再根据该电流从图像找乙灯的电压，串联总电压为两灯电压之和；
3. 并联时各支路电压相等，最大电压取额定电压较小值，再根据该电压从图像找两灯的电流，干路电流为两灯电流之和，分别计算串、并联的总电功率，最后求比值。
【解析】
1. 确定额定电流：由U-I图像可知，甲灯额定电压12V时，额定电流$I_{甲额}=0.75\ \mathrm{A}$；乙灯额定电压6V时，额定电流$I_{乙额}=0.90\ \mathrm{A}$。
2. 串联电路分析：串联时电路电流处处相等，为确保两灯安全，电路最大电流取较小的额定电流，即$I=I_{甲额}=0.75\ \mathrm{A}$。此时甲灯正常发光，两端电压$U_{甲}=12\ \mathrm{V}$；由图像得，电流为0.75A时乙灯两端电压$U_{乙}'=4\ \mathrm{V}$。因此串联电路最大电压：$U_{串}=U_{甲}+U_{乙}'=12\ \mathrm{V}+4\ \mathrm{V}=16\ \mathrm{V}$；串联总功率：$P_{串}=U_{串}I=16\ \mathrm{V}×0.75\ \mathrm{A}=12\ \mathrm{W}$。
3. 并联电路分析：并联时各支路电压相等，为确保两灯安全，电路最大电压取较小的额定电压，即$U_{并}=6\ \mathrm{V}$；由图像得，电压为6V时，甲灯电流$I_{甲}'=0.45\ \mathrm{A}$，乙灯电流$I_{乙}=0.90\ \mathrm{A}$，干路最大电流$I_{并}=I_{甲}'+I_{乙}=0.45\ \mathrm{A}+0.90\ \mathrm{A}=1.35\ \mathrm{A}$；并联总功率：$P_{并}=U_{并}I_{并}=6\ \mathrm{V}×1.35\ \mathrm{A}=8.1\ \mathrm{W}$。
4. 功率比计算：$\frac{P_{串}}{P_{并}}=\frac{12\ \mathrm{W}}{8.1\ \mathrm{W}}=\frac{40}{27}$，即比值为$40:27$。
【答案】16；40:27
【知识点】U-I图像应用、串并联电路规律、电功率计算
【点评】本题结合U-I图像考查串并联电路的综合计算，核心是利用串并联电路的电流、电压特点，选取安全的电流和电压值，难度中等，需注意图像信息与电路规律的结合。
【难度系数】0.5
5[2025 四川泸州模拟,中]小明测量小灯泡的额定功率(额定电压为3.8 V)的实验电路图如图所示,电源电压约为4.5 V且恒定不变,由于电压表只有0~3 V量程可用,聪明的小明调整实验方法后,仍然准确测出了小灯泡的额定功率。他连接好电路后,闭合开关,调节滑动变阻器滑片,使电压表的示数为3 V,然后断开开关,将电压表并联在滑动变阻器两端,再次闭合开关后,观察电压表示数并记录,然后移动滑动变阻器滑片,直至电压表示数
比上一次减小0.8 V
,读出此时电流表示数为0.3 A,则小灯泡的额定功率为1.14
W。答案
5.比上一次减小0.8 V 1.14
【解析】由题知,电源电压约为4.5 V且恒定不变,但电源电压的具体值未知;小明连接好电路后,闭合开关,调节滑动变阻器滑片,使电压表的示数为3 V(即灯泡两端的电压为3 V),如图甲所示;然后断开开关,将电压表并联在滑动变阻器两端,再次闭合开关后,因滑片位置不变,则灯泡两端的电压仍然为3 V,观察并记录此时电压表的示数,如图乙所示;再移动滑动变阻器的滑片,使灯泡两端的电压为3.8 V,此时灯泡正常发光。
移动滑片前后,灯泡两端的电压增大了0.8 V,由于电源电压恒定不变,则由串联电路的电压特点可知,变阻器两端的电压(电压表的示数)减小了0.8 V,所以观察到移动滑动变阻器滑片后的电压表示数比上一次减小0.8 V时,灯泡正常发光;当小灯泡正常发光时,电流表示数为0.3 A,则小灯泡的额定功率为$P_额=U_LI_L=3.8\ \mathrm{V}×0.3\ \mathrm{A}=1.14\ \mathrm{W}$。
解析
【分析】
本题需利用串联电路电压规律解决电压表量程不足的问题，间接测量小灯泡额定功率。由于电压表仅0~3V量程，无法直接测量额定电压3.8V的小灯泡，因此借助“串联电路总电压等于各部分电压之和”的特点：先让电压表测灯泡电压为3V，再改测滑动变阻器电压，当灯泡电压升至额定电压时，滑动变阻器电压的变化量等于灯泡电压的变化量，据此确定电压表示数的变化，进而计算额定功率。
【解析】
1. 已知电源电压约为4.5V，小灯泡额定电压为3.8V，电压表仅0~3V量程可用，无法直接测灯泡额定电压，故采用间接测量法：
2. 闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电压表测小灯泡电压，示数为3V；断开开关，将电压表改接在滑动变阻器两端，闭合开关，记录此时电压表示数为$ U_{滑1} $；
3. 当小灯泡正常发光时，其两端电压为额定电压$ U_{额}=3.8V $，根据串联电路电压规律，此时滑动变阻器两端电压$ U_{滑}=U_{电源}-U_{额}=4.5V-3.8V=0.7V $；
4. 移动滑片前后，灯泡电压变化量$ \Delta U_L=3.8V-3V=0.8V $，因电源电压恒定，滑动变阻器电压变化量$ \Delta U_{滑}=\Delta U_L=0.8V $，即电压表（测滑动变阻器）的示数比上一次记录的$ U_{滑1} $减小0.8V时，小灯泡正常发光；
5. 此时电流表示数为0.3A，小灯泡额定功率$ P_{额}=U_{额}I=3.8V×0.3A=1.14W $。
【答案】
比上一次减小0.8 V；1.14 W
【知识点】
串联电路电压规律；额定功率计算
【点评】
本题是利用串联电路特点突破实验器材量程限制的典型题，考查学生对串联电路规律和额定功率计算的应用能力，体现了物理实验中灵活变通的思想，属于中等难度的实验题。
【难度系数】
0.5
本题需利用串联电路电压规律解决电压表量程不足的问题，间接测量小灯泡额定功率。由于电压表仅0~3V量程，无法直接测量额定电压3.8V的小灯泡，因此借助“串联电路总电压等于各部分电压之和”的特点：先让电压表测灯泡电压为3V，再改测滑动变阻器电压，当灯泡电压升至额定电压时，滑动变阻器电压的变化量等于灯泡电压的变化量，据此确定电压表示数的变化，进而计算额定功率。
【解析】
1. 已知电源电压约为4.5V，小灯泡额定电压为3.8V，电压表仅0~3V量程可用，无法直接测灯泡额定电压，故采用间接测量法：
2. 闭合开关，调节滑动变阻器滑片，使电压表测小灯泡电压，示数为3V；断开开关，将电压表改接在滑动变阻器两端，闭合开关，记录此时电压表示数为$ U_{滑1} $；
3. 当小灯泡正常发光时，其两端电压为额定电压$ U_{额}=3.8V $，根据串联电路电压规律，此时滑动变阻器两端电压$ U_{滑}=U_{电源}-U_{额}=4.5V-3.8V=0.7V $；
4. 移动滑片前后，灯泡电压变化量$ \Delta U_L=3.8V-3V=0.8V $，因电源电压恒定，滑动变阻器电压变化量$ \Delta U_{滑}=\Delta U_L=0.8V $，即电压表（测滑动变阻器）的示数比上一次记录的$ U_{滑1} $减小0.8V时，小灯泡正常发光；
5. 此时电流表示数为0.3A，小灯泡额定功率$ P_{额}=U_{额}I=3.8V×0.3A=1.14W $。
【答案】
比上一次减小0.8 V；1.14 W
【知识点】
串联电路电压规律；额定功率计算
【点评】
本题是利用串联电路特点突破实验器材量程限制的典型题，考查学生对串联电路规律和额定功率计算的应用能力，体现了物理实验中灵活变通的思想，属于中等难度的实验题。
【难度系数】
0.5
6[2025山西晋城调研,中]小梦家网购了一台小太阳取暖器,她想测量这台取暖器高温挡的实际功率与铭牌上高温挡的额定功率是否相符,请你设计实验帮助小梦解决问题。
(1)实验器材:
(2)实验步骤:
(3)实验结论:
(1)实验器材:
电能表、秒表、小太阳取暖器
。(2)实验步骤:
①关闭家中其他用电器,只让取暖器在高温挡单独工作,记录电能表指示灯闪烁n次所用时间t;②利用电能表的参数,求出取暖器这段时间内消耗的电能W;③根据$P=\frac{W}{t}$求出其实际功率
。(3)实验结论:
若计算出的实际功率等于铭牌上高温挡的额定功率,则相符,否则不相符
。答案
6.见解析(合理即可)
【解析】(1)实验器材:电能表、秒表、小太阳取暖器。(2)实验步骤:①关闭家中其他用电器,只让取暖器在高温挡单独工作,记录电能表指示灯闪烁n次所用时间t;②利用电能表的参数,求出取暖器这段时间内消耗的电能W;③根据$P=\frac{W}{t}$求出其实际功率。(3)实验结论:若计算出的实际功率等于铭牌上高温挡的额定功率,则相符,否则不相符。
【解析】(1)实验器材:电能表、秒表、小太阳取暖器。(2)实验步骤:①关闭家中其他用电器,只让取暖器在高温挡单独工作,记录电能表指示灯闪烁n次所用时间t;②利用电能表的参数,求出取暖器这段时间内消耗的电能W;③根据$P=\frac{W}{t}$求出其实际功率。(3)实验结论:若计算出的实际功率等于铭牌上高温挡的额定功率,则相符,否则不相符。
解析
【分析】要测量取暖器高温挡的实际功率，需依据电功率公式$P=\frac{W}{t}$，测量取暖器工作时消耗的电能和对应时间。实验中需保证仅取暖器工作，避免其他用电器干扰，因此需要电能表测消耗的电能、秒表测时间，以及待测的取暖器。实验时先断开家中其他用电器，让取暖器高温挡单独工作，记录电能表闪烁次数和时间，再计算电能，最后求出实际功率并与铭牌额定功率对比即可判断是否相符。
【解析】(1)实验器材：电能表、秒表、小太阳取暖器。(2)实验步骤：①关闭家中所有其他用电器，只让小太阳取暖器在高温挡单独工作，记录电能表指示灯闪烁$n$次所用的时间$t$；②根据电能表参数（设为$N\ \mathrm{imp}/(\mathrm{kW·h})$，表示每消耗$1\ \mathrm{kW·h}$电能指示灯闪烁$N$次），计算取暖器消耗的电能$W=\frac{n}{N}\ \mathrm{kW·h}$；③将时间$t$换算为国际单位（秒），根据$P=\frac{W}{t}$计算实际功率。(3)实验结论：若计算出的实际功率等于铭牌上高温挡的额定功率，则实际功率与额定功率相符；若不相等，则不相符。
【答案】(1)电能表、秒表、小太阳取暖器；(2)①关闭家中其他用电器，只让取暖器在高温挡单独工作，记录电能表指示灯闪烁$n$次所用时间$t$；②利用电能表参数计算取暖器消耗的电能$W$；③根据$P=\frac{W}{t}$求出实际功率；(3)若实际功率等于铭牌上高温挡的额定功率，则相符，否则不相符。
【知识点】电功率的测量、电能表的使用
【点评】本题考查间接测量用电器实际功率的实验设计，核心是利用$P=\frac{W}{t}$的原理，关键是控制其他用电器不工作以保证测量准确，属于基础实验设计题，注重对实验原理的应用。
【难度系数】0.5
【解析】(1)实验器材：电能表、秒表、小太阳取暖器。(2)实验步骤：①关闭家中所有其他用电器，只让小太阳取暖器在高温挡单独工作，记录电能表指示灯闪烁$n$次所用的时间$t$；②根据电能表参数（设为$N\ \mathrm{imp}/(\mathrm{kW·h})$，表示每消耗$1\ \mathrm{kW·h}$电能指示灯闪烁$N$次），计算取暖器消耗的电能$W=\frac{n}{N}\ \mathrm{kW·h}$；③将时间$t$换算为国际单位（秒），根据$P=\frac{W}{t}$计算实际功率。(3)实验结论：若计算出的实际功率等于铭牌上高温挡的额定功率，则实际功率与额定功率相符；若不相等，则不相符。
【答案】(1)电能表、秒表、小太阳取暖器；(2)①关闭家中其他用电器，只让取暖器在高温挡单独工作，记录电能表指示灯闪烁$n$次所用时间$t$；②利用电能表参数计算取暖器消耗的电能$W$；③根据$P=\frac{W}{t}$求出实际功率；(3)若实际功率等于铭牌上高温挡的额定功率，则相符，否则不相符。
【知识点】电功率的测量、电能表的使用
【点评】本题考查间接测量用电器实际功率的实验设计，核心是利用$P=\frac{W}{t}$的原理，关键是控制其他用电器不工作以保证测量准确，属于基础实验设计题，注重对实验原理的应用。
【难度系数】0.5
