7[难]如图所示,灯$\mathrm{L}_1$、$\mathrm{L}_2$的电阻分别为$R_1$、$R_2$,变阻器的最大阻值为$R_0$,灯的电阻保持不变,闭合开关,在变阻器的滑片$P$由$a$端向$b$端移动的过程中,灯$\mathrm{L}_1$、$\mathrm{L}_2$的亮度变化情况是 ()


A.当$R_2＞R_0$时,$\mathrm{L}_1$变暗,$\mathrm{L}_2$变暗
B.当$R_2＞R_0$时,$\mathrm{L}_1$先变暗后变亮,$\mathrm{L}_2$先变亮后变暗
C.当$R_2＜R_0$时,$\mathrm{L}_1$先变暗后变亮,$\mathrm{L}_2$先变亮后变暗
D.当$R_2＜R_0$时,$\mathrm{L}_1$先变暗后变亮,$\mathrm{L}_2$不断变亮

D 【解析】由题图可知,Pb 部分的电阻与 L₂ 串联后再与 Pa 部分的电阻并联,然后整体再与 L₁ 串联,当滑片在 a 端时,电路中只有 L₁,此时 L₁ 最亮,L₂ 不发光。设变阻器 Pa 部分的电阻为 Rₐ,Pb 部分的电阻为 R_b,则 Rₐ+R_b=R₀,由串联电路中总电阻等于各分电阻之和得,R_b 与灯 L₂ 串联后的电阻为 R_b+R₂,并联部分的电阻$R_{\mathrm{并}}=\frac{(R_b+R_2)× R_a}{R_b+R_2+R_a}=\frac{(R_b+R_2)× R_a}{R_0+R_2}$。当 R₂＜R₀ 时,变阻器的滑片 P 由 a 端向 b 端移动,R_b 减小,Rₐ 增大,当(R_b+R₂)=Rₐ 时,R_并 最大,电路的总电阻最大,则滑片 P 由 a 端向 b 端移动时,电路的总电阻先变大后变小,由$I=\frac{U}{R}$可知,通过 L₁ 的电流先变小后变大,即 L₁ 先变暗后变亮;移动滑片 P 从 a 点到并联部分电阻最大的过程中,并联部分电阻一直变大,并联部分分得的电压变大,而 R_b+R₂ 的总电阻一直变小,则通过 L₂ 的电流变大,移动滑片 P 从并联部分电阻最大到 b 点的过程中,总电阻一直变小,电路的总电流变大,而并联部分分得的电压变小,此时 Rₐ 部分的电阻变大,通过 Rₐ 的电流变小,由并联电路中干路电流等于各支路电流之和可知,通过 L₂ 的电流变大,综上可知,在变阻器的滑片 P 由 a 端向 b 端移动的过程中,通过 L₂ 的电流一直变大,L₂ 不断变亮,故 C 错误,D 正确。当 R₂＞R₀ 时,变阻器的滑片 P 由 a 端向 b 端移动的过程中,R_b 减小,Rₐ 增大,当滑片 P 位于 b 端时,并联部分的电阻最大,电路的总电阻最大,故电路中的电流一直变小,则通过 L₁ 的电流一直变小,L₁ 一直变暗;由串联电路的分压特点可知,并联部分的电压一直变大,而 R_b+R₂ 的总电阻一直变小,则通过 L₂ 的电流变大,L₂ 一直变亮,故 A、B 错误。故选 D。

二、填空题(共16分)
8[2026浙江杭州模拟,中]如图,将一个铁质圆盘放在一个塑料瓶上,在盘中放入彩色的碎纸屑。然后用一个高压静电棒去接触圆盘,发现彩色的纸屑像礼花一样向上散开。纸屑和圆盘带有(填“同种”或“异种”)电荷;若静电棒带正电,当它接触圆盘时,(填“正”或“负”)电荷发生移动,电流方向为(填“从圆盘到静电棒”或“从静电棒到圆盘”)。

同种 负 从静电棒到圆盘 【解析】用一个高压静电棒去接触圆盘,发现彩色的纸屑像礼花一样向上散开,说明纸屑和圆盘相互排斥,由于同种电荷相互排斥,所以纸屑和圆盘带有同种电荷;若静电棒带正电,当它接触圆盘时,圆盘也带正电,所以圆盘失去了电子,电子的定向移动方向为从圆盘到静电棒,由于电子带负电,则电流的方向与电子定向移动的方向相反,所以电流方向为从静电棒到圆盘。

9[2025浙江温州期末,中]如图所示的电路,电源电压不变,$R_1=20\ \Omega$,$R_2=10\ \Omega$,灯泡L正常发光时两端电压是4 V,通过它的电流是0.2 A。当开关$S_1$闭合,$S_2$、$S_3$断开时,电流表的示数为0.6 A,则电源电压是V;要使灯泡L正常发光,只需闭合开关。

6 S₂ 【解析】当开关 S₁ 闭合,S₂、S₃ 断开时,电路为 R₂ 的简单电路,电源电压 U = U₂ = IR₂ = 0.6 A×10 Ω = 6 V;电源电压大于灯泡 L 正常发光时两端的电压 4 V,因此需要串联一个电阻分压;电路中的电流是 0.2 A 时,总电阻$R=\frac{U}{I_L}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=30\ \Omega$,灯泡正常发光时的电阻$R_L=\frac{U_L}{I_L}=\frac{4\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=20\ \Omega$,需要串联的电阻 Rₓ = R - R_L = 30 Ω - 20 Ω = 10 Ω,与电阻 R₂ 的阻值相同,因此只需闭合开关 S₂,使灯泡与 R₂ 串联,灯泡 L 正常发光。

10[2026浙江绍兴质检,中]电阻$R_1$、$R_2$的$U-I$图像如图甲所示,则$R_1$两端电压为0 V时,该导体的电阻为$\Omega$;将$R_1$、$R_2$接入电源电压不变的电路中,如图乙所示,开关S断开时,通过$R_1$与$R_2$的电流之比为;开关S闭合前后,电压表两次的示数之比为。

6 1:1 2:3 【解析】根据图像可知通过 R₁、R₂ 的电流与它们两端的电压成正比,即 R₁ 和 R₂ 为定值电阻。根据图像数据和欧姆定律可得,R₁ 和 R₂ 的阻值分别为$R_1=\frac{U}{I_1}=\frac{6\ \mathrm{V}}{1\ \mathrm{A}}=6\ \Omega$,$R_2=\frac{U}{I_2}=\frac{6\ \mathrm{V}}{2\ \mathrm{A}}=3\ \Omega$,导体的电阻是导体本身的一种性质,与导体的材料、长度、横截面积和温度有关,与导体两端的电压无关,所以 R₁ 两端电压为 0 V 时,该导体的电阻不变,仍为 6 Ω;由题图乙可知,开关 S 断开时,电阻 R₁ 与 R₂ 串联,电压表测 R₁ 两端的电压,根据串联电路电流规律可知通过 R₁ 与 R₂ 的电流相等,即通过 R₁ 与 R₂ 的电流之比为 1:1;根据串联电路的分压原理和电阻规律可知,开关 S 断开时,电压表示数与电源电压之比为$U_1:U=R_1:R_{\mathrm{总}}=6\ \Omega:(6\ \Omega+3\ \Omega)=2:3$;开关 S 闭合后,电路为 R₁ 的简单电路,电压表测电源电压,所以开关闭合前后,电压表两次的示数之比为 2:3。

三、实验与探究题(共35分)
11[2025浙江绍兴期末,中]某兴趣小组的同学开展“探究盐水电阻大小与哪些因素有关”的实验,他们提出了以下猜想:
A.可能与盐水的浓度有关。
B.可能与盐水的液柱横截面积有关。
C.可能与盐水的液柱长度有关。
他们利用玻璃管(管中带有接线柱的金属活塞可以左右移动)、电源、开关、小灯泡、导线等器材,组装成如图所示的电路进行实验。

(1)兴趣小组同学通过注水口向玻璃管内注满盐水,闭合开关后灯泡发光;根据小灯泡的亮度可以判断盐水的电阻大小,下面实例中也是运用这种研究方法的是。
A.学习电流时,将电流比作水流
B.用压强计研究液体压强
(2)探究猜想A时,为了增加盐水的浓度,可向玻璃管中添加(填“盐”或“清水”)并搅拌均匀。
(3)在探究猜想B时用注射器缓慢地从玻璃管中抽取部分盐水,保持活塞不动,之后观察小灯泡亮暗,接着探究猜想C时,兴趣小组调节活塞使之(填“向中间”或“向外侧”)移动到合适位置时,观察小灯泡的亮度变化,请问何为合适位置?。

(1)B (2)盐 (3)向中间 使玻璃管中仍充满盐水
【解析】(1)盐水的电阻不同,灯泡的亮度不同,可以根据灯泡的亮度判断盐水电阻的大小,运用了转换法;学习电流时,将电流比作水流,采用的是类比法;用压强计研究液体压强,采用了转换法;故选 B。(2)探究猜想 A 时,为了增加盐水的浓度,应向玻璃管中添加盐,并搅拌均匀,观察灯泡的亮度变化。(3)探究猜想 B 时,用注射器缓慢地从玻璃管中抽取部分盐水,保持活塞位置不变,此时液柱的长度不变,横截面积变小,观察小灯泡亮暗;接着探究猜想 C 时,即盐水电阻大小与盐水液柱长度的关系,需要控制盐水浓度、液柱横截面积不变,改变液柱的长度,所以调节活塞使之向中间移动到合适的位置时,使玻璃管中仍充满盐水。