2026年能力素养与学力提升九年级物理下册苏科版第28页答案
12. 如图所示,灯泡 L 标有“$12\ \mathrm{V}\ \ 6\ \mathrm{W}$”的字样. 当开关 S 闭合时,灯泡 L 正常发光;当开关 S 断开时,流过灯泡 L 的电流为$0.25\ \mathrm{A}$. 求:(设灯泡 L 的电阻不变)
(1)开关 S 断开时,灯泡 L 的实际功率.
(2)电阻$R$的阻值.

答案

解:
(1)灯泡的电阻:$R_{\mathrm{L}}=\frac{U^{2}}{P}=\frac{(12\ \mathrm{V})^{2}}{6\ \mathrm{W}}=24\ \Omega$
灯泡的实际功率:$P_{\mathrm{L}}=I^{2}R_{\mathrm{L}}=(0.25\ \mathrm{A})^{2} × 24\ \Omega=1.5\ \mathrm{W}$
(2)当开关$\mathrm{S}$闭合时,灯泡正常发光,电源电压$U=U_{\mathrm{L}}=12\ \mathrm{V}$
当开关$\mathrm{S}$断开时,R与$\mathrm{L}$串联,电路总电阻:$R_{\mathrm{总}}=\frac{U}{I}=\frac{12\ \mathrm{V}}{0.25\ \mathrm{A}}=48\ \Omega$
电阻R的阻值:$R=R_{\mathrm{总}}-R_{\mathrm{L}}=48\ \Omega-24\ \Omega=24\ \Omega$

解析

【分析】
1. 对于问题(1):首先根据灯泡的额定电压和额定功率,利用公式$R_{\mathrm{L}}=\frac{U^{2}}{P}$计算出灯泡的电阻,题目说明灯泡电阻不变,已知开关S断开时流过灯泡的电流,再利用$P=I^2R_{\mathrm{L}}$即可求出灯泡的实际功率。
2. 对于问题(2):开关S闭合时,电阻R被短路,电路为灯泡L的简单电路,此时灯泡正常发光,说明电源电压等于灯泡的额定电压;开关S断开时,灯泡L与电阻R串联,已知此时电路中的电流和电源电压,利用$R_{总}=\frac{U}{I}$算出总电阻,再根据串联电路电阻的规律$R=R_{总}-R_{\mathrm{L}}$求出电阻R的阻值。
【解析】
(1) 计算灯泡的电阻:
由$P=\frac{U^2}{R}$可得,灯泡的电阻:
$R_{\mathrm{L}}=\frac{U_{\mathrm{额}}^{2}}{P_{\mathrm{额}}}=\frac{(12\ \mathrm{V})^{2}}{6\ \mathrm{W}}=24\ \Omega$
开关S断开时,流过灯泡L的电流为$0.25\ \mathrm{A}$,根据$P=I^2R$,灯泡的实际功率:
$P_{\mathrm{L实}}=I^{2}R_{\mathrm{L}}=(0.25\ \mathrm{A})^{2} × 24\ \Omega=1.5\ \mathrm{W}$
(2) 当开关S闭合时,电阻R被短路,灯泡L正常发光,因此电源电压:
$U=U_{\mathrm{额}}=12\ \mathrm{V}$
当开关S断开时,灯泡L与电阻R串联,此时电路中的电流$I=0.25\ \mathrm{A}$,根据$I=\frac{U}{R}$可得,电路的总电阻:
$R_{总}=\frac{U}{I}=\frac{12\ \mathrm{V}}{0.25\ \mathrm{A}}=48\ \Omega$
根据串联电路的电阻规律$R_{总}=R_{\mathrm{L}}+R$,可得电阻R的阻值:
$R=R_{总}-R_{\mathrm{L}}=48\ \Omega-24\ \Omega=24\ \Omega$
【答案】
(1) 开关S断开时,灯泡L的实际功率为$1.5\ \mathrm{W}$;
(2) 电阻$R$的阻值为$24\ \Omega$。
【知识点】
1. 电功率计算
2. 欧姆定律应用
3. 串联电路电阻规律
【点评】
本题考查了串联电路的特点、欧姆定律和电功率公式的应用,关键是知道灯泡正常发光时的电压等于其额定电压,以及灵活选用电功率的计算公式。
【难度系数】
0.6
13. 如图所示,电源电压恒定不变,$R_0$为定值电阻,小灯泡标有“$6\ \mathrm{V}\ \ 3\ \mathrm{W}$”字样(不考虑温度对灯丝电阻的影响).只闭合开关$S_1$时,小灯泡正常发光.
(1)求电源电压.
(2)求小灯泡正常发光时的电阻.
(3)当开关$S_1$、$S_2$均闭合,通电$10\ \mathrm{s}$电路消耗的总功率为$9\ \mathrm{W}$时,求电流表示数和$10\ \mathrm{s}$内电流通过定值电阻$R_0$所做的功.

答案

解:
(1)只闭合$\mathrm{S}_{1}$时,小灯泡正常发光,电源电压$U=U_{\mathrm{额}}=6\ \mathrm{V}$
(2)小灯泡正常发光时的电阻:$R_{\mathrm{L}}=\frac{U_{\mathrm{额}}^{2}}{P_{\mathrm{额}}}=\frac{(6\ \mathrm{V})^{2}}{3\ \mathrm{W}}=12\ \Omega$
(3)当$\mathrm{S}_{1}$、$\mathrm{S}_{2}$均闭合时,$R_{0}$与$\mathrm{L}$并联,电路总电流:$I_{\mathrm{总}}=\frac{P_{\mathrm{总}}}{U}=\frac{9\ \mathrm{W}}{6\ \mathrm{V}}=1\ \mathrm{A}$,即电流表示数为$1\ \mathrm{A}$
通过小灯泡的电流:$I_{\mathrm{L}}=\frac{P_{\mathrm{额}}}{U_{\mathrm{额}}}=\frac{3\ \mathrm{W}}{6\ \mathrm{V}}=0.5\ \mathrm{A}$
通过$R_{0}$的电流:$I_{0}=I_{\mathrm{总}}-I_{\mathrm{L}}=1\ \mathrm{A}-0.5\ \mathrm{A}=0.5\ \mathrm{A}$
$ 10\ \mathrm{s}$内电流通过$R_{0}$做的功:$W_{0}=UI_{0}t=6\ \mathrm{V} × 0.5\ \mathrm{A} × 10\ \mathrm{s}=60\ \mathrm{J}$

解析

【分析】
(1)只闭合开关$\mathrm{S}_{1}$时,电路为小灯泡$\mathrm{L}$的简单电路,小灯泡正常发光,根据小灯泡正常发光时两端电压等于额定电压,可直接得出电源电压。
(2)已知小灯泡的额定电压和额定功率,利用公式$R=\frac{U^2}{P}$即可计算出小灯泡正常发光时的电阻(不考虑温度对电阻的影响)。
(3)当开关$\mathrm{S}_{1}$、$\mathrm{S}_{2}$均闭合时,$R_0$与$\mathrm{L}$并联,电源电压不变。首先根据总功率公式$P=UI$的变形公式求出电路总电流,即电流表示数;再根据小灯泡的额定参数求出其工作电流,结合并联电路的电流特点得到通过$R_0$的电流;最后利用电功公式$W=UIt$计算$10\ \mathrm{s}$内电流通过$R_0$所做的功。
【解析】
(1) 只闭合开关$\mathrm{S}_{1}$时,电路为小灯泡$\mathrm{L}$的简单电路,小灯泡正常发光,此时小灯泡两端电压等于额定电压,因此电源电压:
$U=U_{\mathrm{额}}=6\ \mathrm{V}$
(2) 由电功率公式$P=\frac{U^2}{R}$变形可得,小灯泡正常发光时的电阻:
$R_{\mathrm{L}}=\frac{U_{\mathrm{额}}^{2}}{P_{\mathrm{额}}}=\frac{(6\ \mathrm{V})^{2}}{3\ \mathrm{W}}=12\ \Omega$
(3) 当开关$\mathrm{S}_{1}$、$\mathrm{S}_{2}$均闭合时,$R_0$与$\mathrm{L}$并联,电源电压$U=6\ \mathrm{V}$。
① 根据$P=UI$,电路总电流(即电流表示数):
$I_{\mathrm{总}}=\frac{P_{\mathrm{总}}}{U}=\frac{9\ \mathrm{W}}{6\ \mathrm{V}}=1\ \mathrm{A}$
② 小灯泡正常发光时的电流:
$I_{\mathrm{L}}=\frac{P_{\mathrm{额}}}{U_{\mathrm{额}}}=\frac{3\ \mathrm{W}}{6\ \mathrm{V}}=0.5\ \mathrm{A}$
根据并联电路“干路电流等于各支路电流之和”的特点,通过$R_0$的电流:
$I_{0}=I_{\mathrm{总}}-I_{\mathrm{L}}=1\ \mathrm{A}-0.5\ \mathrm{A}=0.5\ \mathrm{A}$
③ $10\ \mathrm{s}$内电流通过$R_0$所做的功:
$W_{0}=UI_{0}t=6\ \mathrm{V} × 0.5\ \mathrm{A} × 10\ \mathrm{s}=60\ \mathrm{J}$
【答案】
(1) 电源电压为$\boldsymbol{6\ \mathrm{V}}$;
(2) 小灯泡正常发光时的电阻为$\boldsymbol{12\ \Omega}$;
(3) 电流表示数为$\boldsymbol{1\ \mathrm{A}}$,$10\ \mathrm{s}$内电流通过定值电阻$R_0$所做的功为$\boldsymbol{60\ \mathrm{J}}$。
【知识点】
1. 电功率的计算
2. 并联电路的电流规律
3. 电功的计算
【点评】
本题考查了并联电路的特点、欧姆定律、电功率公式与电功公式的综合应用,解题关键是正确分析不同开关状态下的电路连接方式,明确灯泡正常发光时的电压等于额定电压。
【难度系数】
0.6
14. 甲、乙两盏灯分别标有“$220\ \mathrm{V}\ \ 40\ \mathrm{W}$”和“$220\ \mathrm{V}\ \ 60\ \mathrm{W}$”的字样.若同时接入电路且都正常工作$1\ \mathrm{h}$,它们一共消耗的电能为
0.1
$\mathrm{kW· h}$.把它们串联接在$220\ \mathrm{V}$的电源上,假设灯丝电阻不变,则甲灯两端的电压
大于
乙灯两端的电压,两盏灯的总功率
小于
$40\ \mathrm{W}$.(后两空选填“大于”“等于”或“小于”)

答案

0.1
大于
小于

解析

【分析】
1. 计算总消耗电能:两灯正常工作时实际功率等于额定功率,先求出总功率,再利用公式$W=Pt$计算总电能;
2. 比较串联时甲乙灯的电压:根据额定电压和额定功率,用$R=\frac{U^2}{P}$判断电阻大小,串联电路电流处处相等,结合$U=IR$可知,电阻大的两端电压大;
3. 判断串联总功率与40W的关系:串联总电阻大于甲灯电阻,电源电压不变,根据$P=\frac{U^2}{R}$,电阻越大功率越小,因此总功率小于甲灯的额定功率40W。
【解析】
1. 计算总电能:
甲灯额定功率$P_甲=40\ \mathrm{W}=0.04\ \mathrm{kW}$,乙灯额定功率$P_乙=60\ \mathrm{W}=0.06\ \mathrm{kW}$,
两灯正常工作的总功率$P_总=P_甲+P_乙=0.04\ \mathrm{kW}+0.06\ \mathrm{kW}=0.1\ \mathrm{kW}$,
根据电能公式$W=Pt$,工作1h消耗的总电能$W=P_总t=0.1\ \mathrm{kW}×1\ \mathrm{h}=0.1\ \mathrm{kW·h}$。
2. 比较串联时甲乙灯的电压:
由$R=\frac{U^2}{P}$可知,额定电压$U$相同,$P_甲<P_乙$,则$R_甲>R_乙$;
两灯串联时电路中电流$I$处处相等,根据$U=IR$,因为$R_甲>R_乙$,所以$U_甲>U_乙$。
3. 判断串联总功率与40W的关系:
串联总电阻$R_{总}=R_甲+R_乙$,因此$R_{总}>R_甲$,
电源电压为220V,根据$P=\frac{U^2}{R}$,电压$U$不变,电阻越大功率越小,
所以总功率$P_{总}'=\frac{U^2}{R_{总}}<\frac{U^2}{R_甲}=P_甲=40\ \mathrm{W}$。
【答案】
0.1;大于;小于
【知识点】
电能的计算;串联电路电压规律;电功率的计算
【点评】
本题考查电能、电功率的计算及串联电路的特点,关键是灵活运用电功率的变形公式,理解用电器正常工作时实际功率等于额定功率是解题的基础。
【难度系数】
0.6
15. 如图甲所示是一种新型插座,它能即时显示接在该插座上的用电器的工作电压和所耗电费等.小明将电水壶插在该插座上,这时插座屏幕上的显示如图乙所示,当水烧开至$100\ °\mathrm{C}$时,插座屏幕上的显示如图丙所示,则电水壶的实际功率为
2
$\mathrm{kW}$;已知电能表参数为$3\ 200\ \mathrm{imp/(kW· h)}$,则这段时间内电能表指示灯闪烁
1280
次.[已知电费单价:$0.5\ \mathrm{元/(kW· h)}$,$c_{水}=4.2×10^{3}\ \mathrm{J/(kg· ° C)}$]

答案

2
1280

解析

【分析】
要解决这道题,我们可以分两步进行:首先通过插座显示的电费和单价计算消耗的电能,结合工作时间求出电水壶的实际功率;然后根据电能表参数计算指示灯闪烁次数。先计算电水壶的工作时间,再由电费和单价算出消耗的电能,利用功率公式$P=\frac{W}{t}$得到实际功率;最后根据电能表每消耗$1\ \mathrm{kW·h}$电能闪烁的次数,乘以消耗的电能得到总闪烁次数。
【解析】
1. 计算电水壶工作时间:
从图乙和丙可知,工作时间$ t = 14:32_{23} - 14:20_{23} = 12\ \mathrm{min} = 0.2\ \mathrm{h} $。
2. 计算消耗的电能:
已知电费为$0.20\ \mathrm{元}$,电费单价为$ 0.5\ \mathrm{元/(kW·h)} $,则消耗的电能$ W = \frac{0.20\ \mathrm{元}}{0.5\ \mathrm{元/(kW·h)}} = 0.4\ \mathrm{kW·h} $。
3. 计算实际功率:
根据功率公式$ P = \frac{W}{t} $,代入数据得$ P = \frac{0.4\ \mathrm{kW·h}}{0.2\ \mathrm{h}} = 2\ \mathrm{kW} $。
4. 计算电能表指示灯闪烁次数:
已知电能表参数为$ 3200\ \mathrm{imp/(kW·h)} $,则闪烁次数$ n = 3200\ \mathrm{imp/(kW·h)} × 0.4\ \mathrm{kW·h} = 1280\ \mathrm{次} $。
【答案】
2;1280
【知识点】
电功率计算;电能计算
【点评】
本题结合新型插座的显示信息,考查了电能、电功率的计算,关键是从图中获取有效信息,理解电能表参数的含义,贴近生活实际,注重知识的实际应用。
【难度系数】
0.6