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8.「2026黑龙江大庆期末，★★★」如图所示电路，电源电压恒为12 V，小灯泡L的规格为“6 V 3 W”（阻值不变），滑动变阻器的最大阻值为24 Ω，电流表的量程为0~3 A。当只闭合S₃时，小灯泡L恰能正常发光，则下列说法正确的是（
A.当只闭合S₃时，在1 min内电流通过R₁所产生的热量是1.8×10³ J
B.当只闭合S₁时，小灯泡L消耗的最小功率为1.5 W
C.当三个开关都闭合时，要使电流表能安全使用，R₂接入电路的阻值不得小于5 Ω
D.当三个开关都闭合时，R₂消耗的电功率的变化范围是6~24 W
D
）A.当只闭合S₃时，在1 min内电流通过R₁所产生的热量是1.8×10³ J
B.当只闭合S₁时，小灯泡L消耗的最小功率为1.5 W
C.当三个开关都闭合时，要使电流表能安全使用，R₂接入电路的阻值不得小于5 Ω
D.当三个开关都闭合时，R₂消耗的电功率的变化范围是6~24 W
答案
8.D 当只闭合S₃时,R₁与L串联,小灯泡恰能正常发光,则小灯泡两端的电压U_L=6 V,小灯泡的电功率P_L=3 W;由于串联电路电流处处相等,由P=UI可知,电路中的电流I=I_L=P_L/U_L=3 W/6 V=0.5 A;由于串联电路总电压等于各部分电路两端电压之和,所以定值电阻R₁两端的电压U₁=U-U_L=12 V-6 V=6 V,在1 min内电流通过R₁所产生的热量Q₁=U₁It=6 V×0.5 A×1×60 s=180 J,故A错误;由P=U²/R可知,小灯泡的电阻R_L=U_L²/P_L=(6 V)²/3 W=12 Ω;当只闭合S₁时,R₂与L串联,当滑动变阻器接入电路的阻值最大时,电路中的电流最小,为I'=U/R总=U/(R_L+R2大)=12 V/(12 Ω+24 Ω)=1/3 A,此时灯泡消耗的功率最小,为P_L小=I'²R_L=(1/3 A)²×12 Ω≈1.33 W,故B错误;当只闭合S₃时,R₁与L串联,R₁两端的电压为6 V,通过R₁的电流为0.5 A,则R₁=U₁/I=6 V/0.5 A=12 Ω;当三个开关都闭合时,小灯泡L被短路,R₁与R₂并联,电流表测量干路电流,此时通过R₁的电流I₁=U/R₁=12 V/12 Ω=1 A,要使电流表能安全使用,则通过电流表的最大电流I大=3 A,通过R₂的最大电流I₂=I大-I₁=3 A-1 A=2 A,R₂接入电路的最小阻值R2小=U/I₂=12 V/2 A=6 Ω,故C错误;当三个开关都闭合时,R₁与R₂并联,由P=U²/R可知,滑动变阻器接入电路中的阻值最大时,R₂消耗的电功率最小,则R₂消耗的最小功率P2小=U²/R2大=(12 V)²/24 Ω=6 W;由于R₂接入电路的阻值不能小于6 Ω,所以当R₂接入电路的阻值是6 Ω时,R₂消耗的功率最大,为P2大=U²/R2小=(12 V)²/6 Ω=24 W,即R₂消耗的电功率的变化范围是6~24 W,故D正确。
解析
【分析】
要解决本题，需分开关闭合的不同情况分析电路连接方式，结合串并联电路规律、欧姆定律、电功率及电热公式逐一判断选项：
1. 先明确小灯泡的额定参数，再分析只闭合S₃时R₁与L串联的情况，判断选项A；
2. 分析只闭合S₁时R₂与L串联的情况，计算L的最小功率，判断选项B；
3. 求出R₁的阻值后，分析三个开关都闭合时R₁与R₂并联的情况，结合电流表量程判断选项C；
4. 最后根据并联电路中R₂的功率公式，确定其功率变化范围，判断选项D。
【解析】
1. 计算小灯泡的额定电流和电阻：
由$P=UI$得，小灯泡额定电流$I_L=\frac{P_L}{U_L}=\frac{3W}{6V}=0.5A$；
由$P=\frac{U^2}{R}$得，小灯泡电阻$R_L=\frac{U_L^2}{P_L}=\frac{(6V)^2}{3W}=12Ω$。
2. 分析只闭合S₃时的情况（选项A）：
此时$R_1$与$L$串联，$L$正常发光，电路电流$I=I_L=0.5A$；
串联电路总电压等于各部分电压之和，$R_1$两端电压$U_1=U-U_L=12V-6V=6V$；
1min内$R_1$产生的热量$Q_1=U_1It=6V×0.5A×60s=180J≠1.8×10^3J$，故A错误。
3. 分析只闭合S₁时的情况（选项B）：
此时$R_2$与$L$串联，当$R_2$接入最大阻值24Ω时，电路总电阻最大，电流最小：
$I'=\frac{U}{R_L+R_{2大}}=\frac{12V}{12Ω+24Ω}=\frac{1}{3}A$；
此时$L$的最小功率$P_{L小}=I'^2R_L=(\frac{1}{3}A)^2×12Ω≈1.33W≠1.5W$，故B错误。
4. 求$R_1$的阻值：
只闭合S₃时，$R_1=\frac{U_1}{I}=\frac{6V}{0.5A}=12Ω$。
5. 分析三个开关都闭合时的情况（选项C、D）：
此时$L$被短路，$R_1$与$R_2$并联，电流表测干路电流：
通过$R_1$的电流$I_1=\frac{U}{R_1}=\frac{12V}{12Ω}=1A$；
电流表量程0~3A，故干路最大电流$I_{大}=3A$，通过$R_2$的最大电流$I_{2大}=I_{大}-I_1=3A-1A=2A$；
$R_2$最小阻值$R_{2小}=\frac{U}{I_{2大}}=\frac{12V}{2A}=6Ω≠5Ω$，故C错误；
由$P=\frac{U^2}{R}$，$R_2$功率：
当$R_2$最大（24Ω）时，功率最小：$P_{2小}=\frac{U^2}{R_{2大}}=\frac{(12V)^2}{24Ω}=6W$；
当$R_2$最小（6Ω）时，功率最大：$P_{2大}=\frac{U^2}{R_{2小}}=\frac{(12V)^2}{6Ω}=24W$；
故$R_2$的功率范围是6~24W，D正确。
【答案】
D
【知识点】
欧姆定律、电功率计算、电热计算
【点评】
本题是电学综合题，考查串并联电路特点及相关公式的应用，需准确分析不同开关状态下的电路结构，逐步推导计算，对学生的电路分析能力要求较高。
【难度系数】
0.5
要解决本题，需分开关闭合的不同情况分析电路连接方式，结合串并联电路规律、欧姆定律、电功率及电热公式逐一判断选项：
1. 先明确小灯泡的额定参数，再分析只闭合S₃时R₁与L串联的情况，判断选项A；
2. 分析只闭合S₁时R₂与L串联的情况，计算L的最小功率，判断选项B；
3. 求出R₁的阻值后，分析三个开关都闭合时R₁与R₂并联的情况，结合电流表量程判断选项C；
4. 最后根据并联电路中R₂的功率公式，确定其功率变化范围，判断选项D。
【解析】
1. 计算小灯泡的额定电流和电阻：
由$P=UI$得，小灯泡额定电流$I_L=\frac{P_L}{U_L}=\frac{3W}{6V}=0.5A$；
由$P=\frac{U^2}{R}$得，小灯泡电阻$R_L=\frac{U_L^2}{P_L}=\frac{(6V)^2}{3W}=12Ω$。
2. 分析只闭合S₃时的情况（选项A）：
此时$R_1$与$L$串联，$L$正常发光，电路电流$I=I_L=0.5A$；
串联电路总电压等于各部分电压之和，$R_1$两端电压$U_1=U-U_L=12V-6V=6V$；
1min内$R_1$产生的热量$Q_1=U_1It=6V×0.5A×60s=180J≠1.8×10^3J$，故A错误。
3. 分析只闭合S₁时的情况（选项B）：
此时$R_2$与$L$串联，当$R_2$接入最大阻值24Ω时，电路总电阻最大，电流最小：
$I'=\frac{U}{R_L+R_{2大}}=\frac{12V}{12Ω+24Ω}=\frac{1}{3}A$；
此时$L$的最小功率$P_{L小}=I'^2R_L=(\frac{1}{3}A)^2×12Ω≈1.33W≠1.5W$，故B错误。
4. 求$R_1$的阻值：
只闭合S₃时，$R_1=\frac{U_1}{I}=\frac{6V}{0.5A}=12Ω$。
5. 分析三个开关都闭合时的情况（选项C、D）：
此时$L$被短路，$R_1$与$R_2$并联，电流表测干路电流：
通过$R_1$的电流$I_1=\frac{U}{R_1}=\frac{12V}{12Ω}=1A$；
电流表量程0~3A，故干路最大电流$I_{大}=3A$，通过$R_2$的最大电流$I_{2大}=I_{大}-I_1=3A-1A=2A$；
$R_2$最小阻值$R_{2小}=\frac{U}{I_{2大}}=\frac{12V}{2A}=6Ω≠5Ω$，故C错误；
由$P=\frac{U^2}{R}$，$R_2$功率：
当$R_2$最大（24Ω）时，功率最小：$P_{2小}=\frac{U^2}{R_{2大}}=\frac{(12V)^2}{24Ω}=6W$；
当$R_2$最小（6Ω）时，功率最大：$P_{2大}=\frac{U^2}{R_{2小}}=\frac{(12V)^2}{6Ω}=24W$；
故$R_2$的功率范围是6~24W，D正确。
【答案】
D
【知识点】
欧姆定律、电功率计算、电热计算
【点评】
本题是电学综合题，考查串并联电路特点及相关公式的应用，需准确分析不同开关状态下的电路结构，逐步推导计算，对学生的电路分析能力要求较高。
【难度系数】
0.5
9. 跨学科实践 日常生活「2026江西南昌期末，★☆」如图所示，某扫地机器人的电池输出电压为14 V，电池容量为3 000 mA·h，其正常工作时的电流恒为1.5 A。则该扫地机器人理论上可连续正常工作的最长时间为
2
h。若该扫地机器人以正常工作电流连续工作了5 min，则在此过程中，它消耗的电能为6300
J。答案
9.答案 2 6 300
解析 由题意可知,该扫地机器人理论上可连续正常工作的最长时间t=3 000 mA·h / 1 500 mA =2 h;该扫地机器人以正常工作电流连续工作了5 min消耗的电能W=UIt=14 V×1.5 A×5×60 s=6 300 J。
解析 由题意可知,该扫地机器人理论上可连续正常工作的最长时间t=3 000 mA·h / 1 500 mA =2 h;该扫地机器人以正常工作电流连续工作了5 min消耗的电能W=UIt=14 V×1.5 A×5×60 s=6 300 J。
解析
【分析】
要解决这道题，需明确两个核心：一是电池容量的含义，电池容量（单位mA·h）是指电池能提供的电荷量，计算工作时间时需统一电流单位；二是消耗电能的公式$ W=UIt $，计算时要注意时间单位换算为秒。首先，计算最长工作时间时，将正常工作电流的单位换算为mA，再用电池容量除以电流得到时间；计算5min消耗的电能时，把时间换算为秒，代入电功公式即可。
【解析】
1. 计算连续正常工作的最长时间：
电池容量为$ 3000\ \mathrm{mA·h} $，正常工作电流$ I=1.5\ \mathrm{A}=1500\ \mathrm{mA} $，根据公式$ t=\frac{Q}{I} $，代入数据得：
$ t=\frac{3000\ \mathrm{mA·h}}{1500\ \mathrm{mA}}=2\ \mathrm{h} $。
2. 计算连续工作5 min消耗的电能：
先将时间换算为秒：$ 5\ \mathrm{min}=5×60\ \mathrm{s}=300\ \mathrm{s} $，已知电压$ U=14\ \mathrm{V} $，电流$ I=1.5\ \mathrm{A} $，根据电功公式$ W=UIt $，代入数据得：
$ W=14\ \mathrm{V}×1.5\ \mathrm{A}×300\ \mathrm{s}=6300\ \mathrm{J} $。
【答案】
2；6300
【知识点】
电功的计算；电流单位换算；电池容量的应用
【点评】
本题结合生活中的扫地机器人，属于跨学科实践题，考查电功和工作时间的计算，关键在于单位的统一，难度较低，是基础应用类题目，能联系生活实际考查物理知识的应用。
【难度系数】
0.7
要解决这道题，需明确两个核心：一是电池容量的含义，电池容量（单位mA·h）是指电池能提供的电荷量，计算工作时间时需统一电流单位；二是消耗电能的公式$ W=UIt $，计算时要注意时间单位换算为秒。首先，计算最长工作时间时，将正常工作电流的单位换算为mA，再用电池容量除以电流得到时间；计算5min消耗的电能时，把时间换算为秒，代入电功公式即可。
【解析】
1. 计算连续正常工作的最长时间：
电池容量为$ 3000\ \mathrm{mA·h} $，正常工作电流$ I=1.5\ \mathrm{A}=1500\ \mathrm{mA} $，根据公式$ t=\frac{Q}{I} $，代入数据得：
$ t=\frac{3000\ \mathrm{mA·h}}{1500\ \mathrm{mA}}=2\ \mathrm{h} $。
2. 计算连续工作5 min消耗的电能：
先将时间换算为秒：$ 5\ \mathrm{min}=5×60\ \mathrm{s}=300\ \mathrm{s} $，已知电压$ U=14\ \mathrm{V} $，电流$ I=1.5\ \mathrm{A} $，根据电功公式$ W=UIt $，代入数据得：
$ W=14\ \mathrm{V}×1.5\ \mathrm{A}×300\ \mathrm{s}=6300\ \mathrm{J} $。
【答案】
2；6300
【知识点】
电功的计算；电流单位换算；电池容量的应用
【点评】
本题结合生活中的扫地机器人，属于跨学科实践题，考查电功和工作时间的计算，关键在于单位的统一，难度较低，是基础应用类题目，能联系生活实际考查物理知识的应用。
【难度系数】
0.7
10.「2026山西太原晋源期末，★☆」小伟家的电能表表盘如图所示，他家同时工作的用电器总功率不能超过
4400
W；他家一台标有“220 V 1 000 W”的电饭煲单独工作1 min转盘转过45 r，则电饭煲消耗的电能为0.015
kW·h，电饭煲的实际功率为900
W，电饭煲工作时两端的实际电压小于
（选填“大于”“小于”或“等于”）额定电压。（忽略温度对电阻的影响）答案
10.答案 4 400 0.015 900 小于
解析 由题意可知,小伟家同时工作的用电器的最大总功率P最大=UI最大=220 V×20 A=4 400 W;电能表的转盘转过45 r,该电饭煲消耗的电能W=45 r / 3 000 r/(kW·h) =0.015 kW·h,电饭煲的实际功率P实=W/t=0.015 kW·h / (1/60 h) =0.9 kW=900 W＜1 000 W;由于电饭煲的实际功率P实＜P额,所以电饭煲两端的实际电压小于额定电压。
解析 由题意可知,小伟家同时工作的用电器的最大总功率P最大=UI最大=220 V×20 A=4 400 W;电能表的转盘转过45 r,该电饭煲消耗的电能W=45 r / 3 000 r/(kW·h) =0.015 kW·h,电饭煲的实际功率P实=W/t=0.015 kW·h / (1/60 h) =0.9 kW=900 W＜1 000 W;由于电饭煲的实际功率P实＜P额,所以电饭煲两端的实际电压小于额定电压。
解析
【分析】
要解决这道题，需先明确电能表各参数的含义：220V是家庭电路额定电压，10(20)A中20A是允许通过的最大电流，3000r/(kW·h)表示每消耗1kW·h电能转盘转3000转。再结合电功率公式逐步计算：先算总功率最大值，再根据转盘转数算消耗的电能，接着算实际功率，最后通过实际功率与额定功率的关系判断实际电压大小。
【解析】
1. 计算同时工作的用电器最大总功率：
电能表额定电压U=220V，允许的最大电流I最大=20A，根据公式P=UI，最大总功率P最大=U×I最大=220V×20A=4400W。
2. 计算电饭煲消耗的电能：
电能表参数3000r/(kW·h)，转盘转45r时，消耗的电能W=45r / 3000r/(kW·h)=0.015kW·h。
3. 计算电饭煲的实际功率：
工作时间t=1min=1/60h，根据公式P=W/t，实际功率P实=0.015kW·h ÷ (1/60h)=0.9kW=900W。
4. 判断实际电压与额定电压的关系：
电饭煲额定功率P额=1000W，实际功率P实=900W＜P额，忽略温度对电阻的影响，由P=U²/R可知，电阻不变时，功率越小电压越小，因此实际电压小于额定电压。
【答案】
4400；0.015；900；小于
【知识点】
电能表参数应用、电功率计算、实际电压与额定电压关系
【点评】
本题考查电能表相关计算及电功率的实际应用，核心是理解电能表参数的物理意义，灵活运用电功率公式，属于基础题型，难度不大。
【难度系数】
0.3
要解决这道题，需先明确电能表各参数的含义：220V是家庭电路额定电压，10(20)A中20A是允许通过的最大电流，3000r/(kW·h)表示每消耗1kW·h电能转盘转3000转。再结合电功率公式逐步计算：先算总功率最大值，再根据转盘转数算消耗的电能，接着算实际功率，最后通过实际功率与额定功率的关系判断实际电压大小。
【解析】
1. 计算同时工作的用电器最大总功率：
电能表额定电压U=220V，允许的最大电流I最大=20A，根据公式P=UI，最大总功率P最大=U×I最大=220V×20A=4400W。
2. 计算电饭煲消耗的电能：
电能表参数3000r/(kW·h)，转盘转45r时，消耗的电能W=45r / 3000r/(kW·h)=0.015kW·h。
3. 计算电饭煲的实际功率：
工作时间t=1min=1/60h，根据公式P=W/t，实际功率P实=0.015kW·h ÷ (1/60h)=0.9kW=900W。
4. 判断实际电压与额定电压的关系：
电饭煲额定功率P额=1000W，实际功率P实=900W＜P额，忽略温度对电阻的影响，由P=U²/R可知，电阻不变时，功率越小电压越小，因此实际电压小于额定电压。
【答案】
4400；0.015；900；小于
【知识点】
电能表参数应用、电功率计算、实际电压与额定电压关系
【点评】
本题考查电能表相关计算及电功率的实际应用，核心是理解电能表参数的物理意义，灵活运用电功率公式，属于基础题型，难度不大。
【难度系数】
0.3
