2023年福建省中考物理复习专题练：15电功率

这是一份2023年福建省中考物理复习专题练：15电功率，共44页。
2023年福建省中考物理复习专题练：15电功率
一．选择题（共6小题）
1．（2022•鼓楼区校级模拟）如图所示的电路中，电源电压保持不变，滑动变阻器R2最大阻值为10Ω，小灯泡L的阻值为20Ω（忽略温度对灯丝电阻的影响），电阻R1不等于零，闭合开关S，当滑片位于b端时，小灯泡的实际功率为1.8W，当滑片位于a端时，小灯泡的实际功率可能是（　　）

A．1W B．3W C．5W D．7W
2．（2022•厦门一模）如图电路中，电源电压恒为6V，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～3V，定值电阻R1的规格为“10Ω 0.5A”，滑动变阻器R2的规格为“20Ω 1A”。为保证电路安全，闭合开关S，调节滑动变阻器的过程中，下列说法正确的是（　　）

A．电流表的最大示数为0.5A
B．滑动变阻器R2接入电路的最小阻值为2Ω
C．电阻R1消耗电功率的最大值为3.6W
D．电路消耗总电功率的最大值为1.8W
3．（2022•延平区模拟）一台“220V 60W”的电扇，一只“220V 60W”的电动机，一只“220V 60W”的电热器，将它们同时接在220V的电压下，在相同的时间内，它们消耗电能（　　）
A．电扇最多 B．电动机最多 C．电热器最多 D．都一样多
4．（2021•泉港区模拟）如图甲是测量江水高于警戒水位装置的原理图。长方柱形绝缘容器A内部左右两面插有竖直薄金属板并与电路连接，底部有一小孔与江水相通，且容器底面低于警戒水位1m。已知电源电压恒为6V，小灯泡标有“4V 2W”字样（设灯丝工作电阻不变）。两金属板间的江水电阻R与x的关系如图乙所示（x为容器内水柱高度的倒数）。以下说法正确的是（　　）


A．当江水水位升高时，电压表示数减小
B．当江水水位高于警戒水位4m时，小灯泡正常工作
C．当容器内水柱高度是2.5m时，容器内江水消耗的电功率是2.25W
D．当江水水位升高到警戒线时，电压表示数刚好为6V
5．（2022•惠安县模拟）如图所示的电路中，电源电压恒为5V，灯泡标有“2.5V 1.25W”字样，滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”，电压表（量程0﹣3V）和电流表（量程0﹣0.6A）。闭合开关后，若要保证电路安全，不考虑灯丝电阻的变化，则下列说法正确的是（　　）

A．滑动变阻器的电阻允许调节的范围是5Ω～6Ω
B．灯泡的最小功率为1W
C．电流表示数的变化范围是0.4A～0.5A
D．整个电路的最大功率是3W
6．（2022•泉港区模拟）如图所示电路，电源电压不变，灯泡规格为“6V 1.8W”，滑动变阻器R2规格为“50Ω 1.5A”，电流表量程为“0～0.6A”，电压表量程为“0～3V”。闭合开关S1、S2，滑动变阻器滑片P移至a端，电流表示数为0.5A，灯泡L正常发光。为了保证电路安全，只闭合开关S1，移动滑动变阻器滑片过程中，下列物理量变化范围正确的是（　　）

A．滑动变阻器R2阻值的变化范围0～20Ω
B．电流表的示数变化范围为0.15A～0.2A
C．电阻R2消耗电功率变化范围为0.3W～1.2W
D．电路消耗总电功率变化范围为0.6W～1.2W
二．填空题（共10小题）
7．（2023•平潭县校级模拟）如图所示，电源电压保持不变，开关S断开后，灯L1、L2都能正常发光，甲、乙两个电表的示数之比是5：4，由此判断甲电表是 　 　（选填“电压表”或“电流表”），灯L1与灯L2的电功率之比是 　 　。

8．（2022•宁德模拟）如图所示是小飞家的电能表，他家同时使用的用电器总功率不能超过 　 　W。让电暖器单独接入电路工作1min，电能表转盘转了10转，电暖器的实际功率为 　 　W。

9．（2022•南安市模拟）如图甲的电路，电源电压保持不变，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片，使其从最右端向左滑动到a点时，小灯泡恰好正常发光。如图乙是绘制出的电流表与两电压表示数关系的图象。则电源电压为 　 　V，小灯泡的额定电功率为 　 　W。

10．（2022•思明区校级二模）2022年北京冬奥会选用二氧化碳跨临界直接制冰系统是目前世界上最先进、最环保、也是最节能的制冷技术，该馆每年仅制冰部分就能节省至少2×106度电。若标准煤释放燃烧的热电转化效率为30%，那节省的电相当于节约 　 　千克煤（煤的热值是3×107J/kg），这些节约的电可供一个“220V 10W”的LED灯正常工作 　 　小时。
11．（2022•翔安区二模）如图甲所示的电路中，电源电压保持不变。闭合开关S，滑动变阻器滑片从b点向左移动到某点的过程中，两个电压表的示数随电流表示数变化的图象如图乙所示，则电源电压为 　 　V；当滑片在a点时，通电10s，R0消耗的电能为 　 　J。

12．（2022•鼓楼区校级二模）如图甲所示电路中，电源电压为6V不变，R1是定值电阻，滑动变阻器标有“50Ω 2A”的字样，电流表所选量程为0～0.6A，电压表所选量程为0～3V。图乙是R1和小灯泡L的电流随电压变化的图象，当闭合开关S1、S2，断开S3时，小灯泡正常发光，小灯泡的额定功率为 　 　W；闭合S2，断开S1、S3时，电压表 　 　（填“会”或“不会”）超过量程；整个电路消耗的最小功率为 　 　W。
13．（2022•鼓楼区校级模拟）小聪和小明学完电功率一章后，到家楼下看到电能表上的参数跟书上讲的不一样，为“imp/（kW•h）”，他们在网上查询得知imp/（kW•h）表示接在该电能表上的用电器每消耗1kW•h电能，指示灯闪烁的次数。他们发现参数前的数字模糊不清了，于是小聪上楼断开家中其它用电器，只将功率为1500W的电热水壶接入电路，小明在楼下站了4min发现指示灯闪了120次，则他们测得的参数应为 　 　imp/（kW•h），测量过程中电热水壶消耗的电能为 　 　J。
14．（2022•洛江区模拟）灯泡L1标有“12V 12W”，L2标有“12V 6W”，当它们串联时，电路两端允许加的最大电压是 　 　。如果把两灯泡分别串联或并联接入同一电源下（电源电压不变），L1和L2串联时两灯泡的总功率记为P1，并联时两灯泡的总功率记为P2，那么P1：P2＝　 　。（忽略灯丝电阻的变化，灯泡的实际电压不能超过额定电压）
15．（2022•湖里区校级模拟）如图甲所示，电源电压可调。R为标有“0.5A”字样的滑动变阻器，电流表量程为0～0.6A，L1、L2是额定电压均为3V的小灯泡，其电流与电压的关系如图乙所示。只闭合S1，电源电压调节为5V时，滑片P滑至中点，灯泡正常发光，则滑动变阻器的最大阻值为 　 　Ω。若改变开关状态，保证电路中至少有一只灯泡始终能正常发光，调节电源电压，同时移动滑片且保证电路安全，该电路能达到的最大功率为 　 　W。

16．（2021•台江区校级模拟）在如图所示电路中，电源电压9V恒定，电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～3V，灯泡的规格分别为L1“9V 1.8W”和L2“9V 0.9W”，滑动变阻器R的规格为“50Ω 1.5A”，不计温度对灯丝电阻的影响。当L1和L2都正常发光时，电流表的示数是 　 　A；若两灯中只允许一盏灯工作，且要求电路元件安全使用，在滑片移动过程中，整个电路消耗的最小电功率是 　 　W。

三．实验探究题（共5小题）
17．（2023•平潭县校级模拟）“测小灯泡额定电功率”的实验中，提供的器材有：电压恒为4.5V的电源，额定电压为2.5V的待测小灯泡（电阻约为10Ω），电流表（0～0.6A，0～3A），电压表（0～3V，0～15V），开关和导线若干。还有标有“5Ω，1A”字样的滑动变阻器A和标有“10Ω，2A”字样的滑动变阻器B。

（1）本实验选择的滑动变阻器是 　 　（填“A”或“B”）。
（2）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，发现小灯泡始终不亮，电流表有示数，电压表无示数，原因可能是 　 　。
（3）当滑动变阻器的滑片P移到某一位置时，观察到电压表示数如图乙所示，根据所选正确量程，其示数为 　 　V。
（4）移动滑片使灯泡正常发光，电流表示数如图丙，则小灯泡的额定功率为 　 　W。
【拓展】完成上述测量后，不用电压表，用如图丁所示的电路也可测量已知额定电流的小灯泡的额定功率，已知小灯泡的额定电流为I额，定值电阻阻值为R0，实验步骤如下，请补充完整：
①闭合开关 　 　，断开开关 　 　，移动滑动变阻器滑片，使电流表的示数为 　 　。
②闭合S、S1，断开S2，保持滑动变阻器滑片位置不变，记录下此时电流表的示数为I。
③小灯泡的额定功率的表达式为P额＝　 　。
18．（2022•龙岩模拟）小龙和小岩想测量两只标有“2.5V”和“0.5A”的小灯泡L1和L2的额定功率。

（1）图甲是小龙测量小灯泡L1额定功率时连接的实物图。
①图中有一根导线连接错误，请在这根导线上打“×”，并在图甲中改正；
②闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应位于 　 　端；
③闭合开关后，电压表示数为2V，应向 　 　移动滑片P，使电压表示数为 　 　V，小灯泡正常发光，电流表的示数如图乙，则小灯泡L1的额定功率为 　 　W。
（2）小岩利用图丙所示的电路测出了小灯泡L2的额定功率，请在图丙虚线框内补上小灯泡、电流表和定值电阻R（阻值已知）这三个元件的符号，使电路图完整。
19．（2022•晋江市二模）如图所示，在“测量小灯泡额定功率”的实验中，备选器材有：电源（恒为6V）、小灯泡（额定电压2.5V、阻值约8Ω）、两个滑动变阻器（A.“10Ω 1A”、B.“20Ω 0.5A”）、电流表、电压表、开关、导线若干。

（1）本实验应选择的滑动变阻器是 　 　（填代号）；
（2）请用笔画线代替导线将图甲的实验电路补充完整（要求：滑动变阻器的滑片向右移动时小灯泡变亮）；
（3）电路连接正确后，闭合开关，小红发现小灯泡不亮，但电流表有示数，接下来应进行的操作是 　 　（填序号）；
A.更换小灯泡
B.检查电路是否断路
C.移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光
（4）问题解决后，小红移动滑动变阻器的滑片到某一位置，电压表的示数如图乙所示，要测量小灯泡的额定功率，应将滑片适当向 　 　（选填“左”或“右”）滑动；
（5）小红移动滑片P，根据实验数据绘制出了小灯泡的I﹣U图像。根据图丙所给信息，计算出小灯泡的额定功率是 　 　W；进一步分析图丙可知，实验过程中小灯泡的电阻发生变化，电阻变化的主要原因是 　 　；
（6）物理兴趣小组想利用该实验装置探究其他电学规律，不能完成的实验是 　 　（填字母序号）；
A.探究串联电路中的电流规律
B.探究串联电路中的电压规律
C.探究电流与电压的关系

（7）若实验室电压表损坏，某同学用一个已知阻值为R0的定值电阻代替电压表，并设计了如图2所示电路，在电源电压保持不变情况下，也正确地测出了一个额定电流为I额的小灯泡的额定功率，其实验步骤如下：
①闭合S2，断开S1，移动滑动变阻器R的滑片至最左端，记下电流表的示数为I1；
②闭合S1，断开S2，调节滑动变阻器R的滑片使小灯泡正常发光，电流表示数为I额；
③保持滑动变阻器R的滑片不动，闭合S2，断开S1，记下电流表的示数为I2；
④则小灯泡额定功率的表达式为P额＝　 　。（用I额、I1、L2和R0等符号表示）
20．（2022•三明模拟）在测量“2.5V”小灯泡电功率实验中，使用的电源电压恒为4.5V。

（1）用笔画线代替导线将图1电路连接完整，要求滑动变阻器滑片向右移动时灯泡变亮。
（2）正确连接电路后，闭合开关，缓慢移动滑动变阻器滑片，发现小灯泡不亮，电压表无示数，电流表示数有变化，则电路的故障是 　 　。
（3）某同学测出了三组正确的数据，但粗心的他并没有把数据填入对应的表格中，而是将数据随手写在草稿纸上（如图2）。分析数据可知：实验测得的小灯泡额定功率为 　 　W；三次实验中，滑动变阻器连入电路的最大阻值是 　 　Ω。
21．（2022•集美区模拟）小莹利用图甲所示的电路测量额定电压为3.8V的小灯泡正常发光时的电阻。

（1）连接电路，闭合开关S后，小莹发现电流表和电压表的指针均不动，小灯泡 　 　（选填“发光”或“不发光”）。她断开开关S，检查线路连接无误后，把电压表与b点相连的那根导线改接到c点，再次闭合开关S时，发现电流表的指针仍不动，但电压表的指针有明显的偏转。若电路中只有一处故障，则故障是 　 　。
（2）排除故障后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡正常发光。此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡正常发光时的电阻是 　 　Ω。实验仅一次数据存在误差，接下来应通过 　 　的方法来减小误差。
（3）小莹测量了小灯泡在不同电压下的电流，并绘制了图丙图像。图像中，横轴应该表示的物理量是 　 　（选填“电压”或“电流”）。小莹进一步分析：考虑到电压表中也有电流通过，该电路测得的Rx的测量值与真实值相比 　 　（选填“偏大”或“偏小”）。
（4）小莹又设计了图丁所示的电路，只用电压表测量额定电压为2.5V小灯泡的额定功率。电源电压恒定，滑动变阻器R最大阻值为15Ω，其测量过程如下：
①闭合开关S1、S2，断开S3，将滑动变阻器的滑片移到右端，电压表示数为4.5V；
②　 　（填三个开关闭合与断开情况），移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数为 　 　V，这时小灯泡正常发光；
③闭合开关S1、S2，断开S3，保持滑动变阻器滑片的位置不变，此时电压表示数为3V；
④小灯泡的额定功率P额＝　 　W。
四．计算题（共6小题）
22．（2022•思明区二模）如图所示电路中，电源电压6V，电流表A、A1量程均为0～3A，滑动变阻器R2允许通过最大电流3A。将滑动变阻器调至最大阻值处，闭合开关，电流表A1示数为0.3A，A示数为1.5A。求：
（1）R1的阻值。
（2）此时通过R2的电流。
（3）在电路安全工作的前提下，滑动变阻器R2消耗的最小电功率与最大电功率之比。

23．（2022•漳州模拟）电动车已成为大众化的一种交通工具。小明家里的电动车和说明书上相关参数如图1所示。小明骑该车在平直的路面上由静止开始运动，通过测试获得如图2甲、乙所示的速度随时间变化的关系图象与牵引力随时间变化的关系图象。

电动车质量
75kg
电池电压
48V
电动机最大电功率
400W
（1）在该测试过程中7～12s内，电动车行驶的距离。
（2）该测试过程中的2～7s内电动车以最大功率行驶时，求这段时间内电动车消耗的电能。
24．（2022•尤溪县模拟）如图是高压电饭锅的简化电路图，R1和R2均为发热电阻且阻值保持不变，R1＝48.4Ω，S为温控开关，1、2是开关连接的触点，加热盘温度达到103℃时，自动切换到保温挡，其额定保温功率为220W。该高压电饭锅将初温为23℃、质量为1.5kg的水正常加热10min后自动切换到保温挡。求：[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
（1）加热挡的额定功率；
（2）发热电阻R2的阻值；
（3）高压电饭锅的加热效率。

25．（2022•尤溪县模拟）电梯的部分工作原理如图甲所示（踏板质量及电磁铁线圈的电阻不计），控制电路的电源电压恒为6V，R是压敏电阻，其阻值随压力的变化关系如图乙所示。当控制电路中的电流达到0.03A时，电梯超载，电铃报警。

（1）报警电铃刚好响起时，求此时压敏电阻R的阻值及这部电梯设计的最大载重。
（2）若电动机M的额定功率为880W，内部线圈的电阻为5Ω，正常工作5min，内部线圈产生的热量是多少？
（3）若电梯质量为300kg，当电梯载重500kg时，中途匀速运行10s内上升了10m，求此过程电动机M所做机械功的功率。
26．（2022•福州模拟）某兴趣小组自制电吹风，需测量电热丝R1的阻值。小明设计如图甲所示的电路进行测量。电源两端电压保持不变，已知电阻R0的阻值为20Ω。

（1）用导线连接图甲中的A和B，闭合开关S，电流表示数为0.3A，求电源电压；
（2）将电热丝R1接入图甲的A、B间，闭合开关S，电流表示数为0.1A，求R1的阻值；
（3）将电热丝R1与铭牌标有“220V 60W”的电动机制作成电吹风，电路如图乙所示。求吹热风时的功率。
27．（2022•泉州模拟）如图，电源电压恒为3V，定值电阻R1的阻值为5Ω，滑动变阻器R2标有“20Ω 3A”字样，电流表的量程为0～3A。闭合开关S，电流表示数为0.9A。求：
（1）此时通过电阻R2的电流；
（2）此时滑动变阻器R2消耗的电功率；
（3）R2接入电路中的最小阻值。


2023年福建省中考物理复习专题练：15电功率
参考答案与试题解析
一．选择题（共6小题）
1．（2022•鼓楼区校级模拟）如图所示的电路中，电源电压保持不变，滑动变阻器R2最大阻值为10Ω，小灯泡L的阻值为20Ω（忽略温度对灯丝电阻的影响），电阻R1不等于零，闭合开关S，当滑片位于b端时，小灯泡的实际功率为1.8W，当滑片位于a端时，小灯泡的实际功率可能是（　　）

A．1W B．3W C．5W D．7W
【解答】解：（1）当滑动变阻器滑片P置于b端时，灯泡L和定值电阻R1、滑动变阻器R2的最大阻值串联，根据欧姆定律I=UR和电功率的公式P＝I2R可得：PL=(U总R1+R2+RL)2RL；
（2）当滑动变阻器滑片P在a端时，滑动变阻器接入电路中的电阻为0，灯泡L与R1串联，根据欧姆定律I=UR和电功率的公式P＝I2R可得：PL'=(U总R1+RL)2RL；
则PL’PL=(R1+R2+RLR1+RL)2=(R1+10Ω+20ΩR1+20Ω)2；
PL’=(1+10ΩR1+20Ω)2PL
由上式知，当R1为无穷大时，灯泡功率有最小值PL'＝PL＝1.8W；
当R1为零时，灯泡功率有最大值PL'=94PL=94×1.8W＝4.05W。
综上可得：1.8W＜PL＜4.05W。
故B正确，ACD错误。
故选：B。
2．（2022•厦门一模）如图电路中，电源电压恒为6V，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～3V，定值电阻R1的规格为“10Ω 0.5A”，滑动变阻器R2的规格为“20Ω 1A”。为保证电路安全，闭合开关S，调节滑动变阻器的过程中，下列说法正确的是（　　）

A．电流表的最大示数为0.5A
B．滑动变阻器R2接入电路的最小阻值为2Ω
C．电阻R1消耗电功率的最大值为3.6W
D．电路消耗总电功率的最大值为1.8W
【解答】解：由电路图可知，R1与R2串联，电压表测R1两端的电压，电流表测电路中的电流。
电压表量程为0～3V，当电压表示数最大为U1＝3V时，电路中的电流：I=U1R1=3V10Ω=0.3A，
因串联电路中各处的电流相等，且R1允许通过的最大电流为0.5A，电流表的量程为0～0.6A，滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，
所以，电路中的最大电流为0.3A（即电流表的最大示数为0.3A），此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小，R1消耗的电功率最大；
则R1消耗的最大功率：P1大＝I大2R1＝（0.3A）2×10Ω＝0.9W，故AC错误；
电路消耗总电功率的最大值为：P总大＝UI大＝6V×0.3A＝1.8W，故D正确；
电路中的最小总电阻：R总小=UI大=6V0.3A=20Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，滑动变阻器接入电路中的最小阻值：R2小＝R总小﹣R1＝20Ω﹣10Ω＝10Ω，故B错误。
故选：D。
3．（2022•延平区模拟）一台“220V 60W”的电扇，一只“220V 60W”的电动机，一只“220V 60W”的电热器，将它们同时接在220V的电压下，在相同的时间内，它们消耗电能（　　）
A．电扇最多 B．电动机最多 C．电热器最多 D．都一样多
【解答】解：因它们都在额定电压下工作，所以实际功率P＝P额，即实际功率P相同，由W＝Pt可知，工作时间相同时，三个用电器消耗的电能一样多。
故选：D。
4．（2021•泉港区模拟）如图甲是测量江水高于警戒水位装置的原理图。长方柱形绝缘容器A内部左右两面插有竖直薄金属板并与电路连接，底部有一小孔与江水相通，且容器底面低于警戒水位1m。已知电源电压恒为6V，小灯泡标有“4V 2W”字样（设灯丝工作电阻不变）。两金属板间的江水电阻R与x的关系如图乙所示（x为容器内水柱高度的倒数）。以下说法正确的是（　　）


A．当江水水位升高时，电压表示数减小
B．当江水水位高于警戒水位4m时，小灯泡正常工作
C．当容器内水柱高度是2.5m时，容器内江水消耗的电功率是2.25W
D．当江水水位升高到警戒线时，电压表示数刚好为6V
【解答】解：闭合开关，灯泡和两金属板间的江水电阻R串联，电压表测量灯泡两端的电压。
A、由乙图可知水位升高即容器内水柱高度h的倒数减小时，江水电阻变小，电路中的总电阻变小，
根据欧姆定律可知，电路中的电流变大，灯泡两端的电压变大即电压表的示数变大，故A错误；
D、当江水水位升高到警戒线时，电路是通路，x＝1m，
从图中可知两金属板间的江水电阻R的阻值不为0，根据串联分压特点可知，灯泡两端的电压小于电源电压，故电压表的示数小于6V，故D错误；
C、由P=U2R可得，灯泡的电阻：
RL=UL额2PL额=(4V)22W=8Ω，
由乙图读出当湖水过超警戒水位2.5m即x＝0.4m﹣1时，R＝8Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，电路中的电流：
I=UR+R0=6V8Ω+8Ω=38A，
容器内江水消耗的电功率：
PR＝I2R＝（38A）2×8Ω＝1.125W，故C错误；
B、灯泡正常发光时，通过灯泡的电流：
I′=UL额RL=4V8Ω=0.5A，
由于A内湖水电阻R与L串联，则
R′=URI'=U-UL额I'=6V-4V0.5A=4Ω，
由图象可知，R与x时正比例函数设为R＝kx，且x＝0.5m﹣1时，R＝10Ω则
k=Rx=10Ω0.5m-1=20Ω•m，
当R＝4Ω时，
x=4Ω20Ω⋅m=0.2m﹣1，即h＝5m，
则湖水水位高于警戒水位5m﹣1m＝4m，故B正确。
故选：B。
5．（2022•惠安县模拟）如图所示的电路中，电源电压恒为5V，灯泡标有“2.5V 1.25W”字样，滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”，电压表（量程0﹣3V）和电流表（量程0﹣0.6A）。闭合开关后，若要保证电路安全，不考虑灯丝电阻的变化，则下列说法正确的是（　　）

A．滑动变阻器的电阻允许调节的范围是5Ω～6Ω
B．灯泡的最小功率为1W
C．电流表示数的变化范围是0.4A～0.5A
D．整个电路的最大功率是3W
【解答】解：由电路图可知，闭合开关后，灯泡与滑动变阻器串联，电压表V1测灯泡两端的电压，电压表V2测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流。
由P＝UI=U2R可得，灯泡的电阻：RL=UL2PL=(2.5V)21.25W=5Ω，灯泡正常发光时的电流IL=ULRL=2.5V5Ω=0.5A。
（1）电路中的电流最大时，滑动变阻器接入电路中的电阻最小，此最大电流等于灯泡正常发光的电流0.5A，此时灯泡两端电压为2.5V，根据串联电路的电压特点可知滑动变阻器两端的电压U2＝5V﹣2.5V＝2.5V，此时滑动变阻器接入电路的阻值为R滑小=U滑I=2.5V0.5A=5Ω；
电源电压不变，根据P＝UI可知电路的总功率最大，为P总＝UI＝5V×0.5A＝2.5W，故D错误；
（2）电压表V2的示数为3V时，滑动变阻器接入电路的阻值最大，此时灯泡两端的电压UL′＝5V﹣3V＝2V，
电路中的电流I′=UL'RL=2V5Ω=0.4A，
则滑动变阻器接入电路的最大值R滑大=U滑'I'=3V0.4A=7.5Ω，
故滑动变阻器的电阻允许调节的范围是5Ω～7.5Ω，故A错误；
电流表示数的变化范围是0.4A～0.5A，故C正确；
灯泡的最小功率PL小＝I′2RL＝（0.4A）2×5Ω＝0.8W，故B错误。
故选：C。
6．（2022•泉港区模拟）如图所示电路，电源电压不变，灯泡规格为“6V 1.8W”，滑动变阻器R2规格为“50Ω 1.5A”，电流表量程为“0～0.6A”，电压表量程为“0～3V”。闭合开关S1、S2，滑动变阻器滑片P移至a端，电流表示数为0.5A，灯泡L正常发光。为了保证电路安全，只闭合开关S1，移动滑动变阻器滑片过程中，下列物理量变化范围正确的是（　　）

A．滑动变阻器R2阻值的变化范围0～20Ω
B．电流表的示数变化范围为0.15A～0.2A
C．电阻R2消耗电功率变化范围为0.3W～1.2W
D．电路消耗总电功率变化范围为0.6W～1.2W
【解答】解：（1）闭合开关S1、S2，滑片P滑至a端，电路为R1、L的并联电路，电流表测量干路电流；
由于灯泡L正常发光，则电源电压U＝U额＝6V；
根据P＝UI可知灯泡正常工作的电流：
IL=P额U额=1.8W6V=0.3A，
根据并联电路的干路电流等于各支路电流之和可知：
通过R1的电流I1＝I﹣IL＝0.5A﹣0.3A＝0.2A，
根据I=UR可得：
R1=UI1=6V0.2A=30Ω；
（2）由于电压表量程为“0～3V”，则当电压表示数为3V时，滑动变阻器连入电路的电阻最大，电路中电流最小；
根据串联电路的总电压等于各分电阻两端的电压之和可得：
R1两端的电压为U1＝U﹣U2＝6V﹣3V＝3V，
此时电路中的最小电流为：I最小＝I1′=U1R1=3V30Ω=0.1A，
电路的最小电功率为：
P最小＝UI最小＝6V×0.1A＝0.6W；
滑动变阻器的最大电阻为：
R2大=UV大I最小=3V0.1A=30Ω；
（3）当滑动变阻器的电阻最小（为0）时电路的电流最大，
最大电流为：I大=UR1=6V30Ω=0.2A＜0.6A，没有超过电流表的量程，所以滑动变阻器R2阻值的变化范围0～30Ω，电流表的示数变化范围为0.1A～0.2A，故AB错误；
电路的最大电功率为：
P最大＝UI最大＝6V×0.2A＝1.2W，
电路消耗总电功率变化范围为0.6W～1.2W，故D正确；
（4）因为滑动变阻器的最小电阻为零，此时滑动变阻器的功率为0，
因为滑动变阻器接入电路中的最大电阻和定值电阻的阻值相同，此时滑动变阻器的电功率最大，即当滑动变阻器的电阻最大为30Ω时，滑动变阻器的电功率最大，最大为：
P2大=(I最小)2R2＝（0.1A）2×30Ω＝0.3W，所以电阻R2消耗电功率变化范围为0W～0.3W，故C错误；
故选：D。
二．填空题（共10小题）
7．（2023•平潭县校级模拟）如图所示，电源电压保持不变，开关S断开后，灯L1、L2都能正常发光，甲、乙两个电表的示数之比是5：4，由此判断甲电表是 　电流表　（选填“电压表”或“电流表”），灯L1与灯L2的电功率之比是 　1：4　。

【解答】解：电源电压保持不变，开关S断开后，灯L1、L2都能正常发光，由此判断甲、乙两个电表都是电流表；
甲测量干路电流，乙测量L2所在支路电流，并联电路干路电流等于各支路电流之和，甲、乙两个电表的示数之比是5：4，假设通过甲的电流是5I，通过乙的电流是4I，那么通过L1支路的电流I1＝I总﹣I2＝5I﹣4I＝I，
灯L1的电功率P1＝UI1＝UI，灯L2的电功率P2＝UI2＝4UI，故P1：P2＝1：4。
故答案是：电流表；1：4。
8．（2022•宁德模拟）如图所示是小飞家的电能表，他家同时使用的用电器总功率不能超过 　1.1×104　W。让电暖器单独接入电路工作1min，电能表转盘转了10转，电暖器的实际功率为 　1000　W。

【解答】解：（1）由图知，电能表的工作电压是220V，电能表允许通过的最大电流为50A，
小飞家同时使用的用电器最大总功率：P最大＝UI最大＝220×50A＝1.1×104W；
（2）电能表的转盘转10r，电暖器工作1min消耗的电能：W=10r600r/kW⋅h=160kW⋅h，
电暖器的实际电功率：P=Wt=160kW⋅h160h=1000W。
故答案为：1.1×104；1000。
9．（2022•南安市模拟）如图甲的电路，电源电压保持不变，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片，使其从最右端向左滑动到a点时，小灯泡恰好正常发光。如图乙是绘制出的电流表与两电压表示数关系的图象。则电源电压为 　9　V，小灯泡的额定电功率为 　4.8　W。

【解答】解：由图甲可知，L和滑动变阻器串联，电流表测电路中的电流，电压表V1测滑动变阻器两端的电压，电压表V2测L两端的电压；
由串联电路的电压特点可知电源电压等于两个电压表示数之和，
由图乙可知，当电流为0.2A时，两个电压表的示数分别为1V和8V，
则电源电压：U＝1V+8V＝9V；
当滑动变阻器的滑片在a端时，接入电路阻值最小，由串联电路分压规律可知，其两端电压最小，由欧姆定律可知电路中的电流最大，即通过滑动变阻器的电流随两端的电压增加而减小；
由图乙可知，当滑片在a端时，电流最大为0.8A，滑动变阻器两端电压为3V，
此时灯泡L正常发光，则灯泡两端的额定电压：UL＝U﹣UR＝9V﹣3V＝6V，
则灯泡的额定功率为：PL＝IUL＝0.8A×6V＝4.8W。
故答案为：9；4.8。
10．（2022•思明区校级二模）2022年北京冬奥会选用二氧化碳跨临界直接制冰系统是目前世界上最先进、最环保、也是最节能的制冷技术，该馆每年仅制冰部分就能节省至少2×106度电。若标准煤释放燃烧的热电转化效率为30%，那节省的电相当于节约 　8×105　千克煤（煤的热值是3×107J/kg），这些节约的电可供一个“220V 10W”的LED灯正常工作 　2×108　小时。
【解答】解：（1）节约的电能：W＝2×106度＝2×106kW•h＝7.2×1012J；
由η=WQ放可知，标准煤完全燃烧需要放出的热量：Q放=Wη=7.2×1012J30%=2.4×1013J；
由Q放＝mq可知，节约标准煤的质量：m=Q放q=2.4×1013J3×107J/kg=8×105kg；
（2）LED灯的额定功率P＝10W＝0.01kW，
由P=Wt可知，LED灯正常工作的时间：t=WP=2×106kW⋅h0.01kW=2×108h。
故答案为：（1）8×105；（2）2×108。
11．（2022•翔安区二模）如图甲所示的电路中，电源电压保持不变。闭合开关S，滑动变阻器滑片从b点向左移动到某点的过程中，两个电压表的示数随电流表示数变化的图象如图乙所示，则电源电压为 　6　V；当滑片在a点时，通电10s，R0消耗的电能为 　180　J。

【解答】解：由电路图知，滑动变阻器R和电阻R0串联，电压表V1测R0两端电压，V2测R两端电压，电流表测电路中电流。
当滑动变阻器的滑片P从b点滑到某点的过程中，滑动变阻器R连入电路的电阻变小，电路中的电流变大，
根据串联电路的分压原理可知：滑动变阻器两端的电压变小，R0两端的电压变大；所以图乙中5V～3V是表示电压表V2的示数随电流表示数变化的图线，1V～3V是表示电压表V1的示数随电流表示数变化的图线；
由电路图知，P在b点时，电路中电阻最大，电流最小，
由图象可以看出，滑片P在b点时电流Ib＝0.5A，U1＝1V、U2＝5V，
所以电源电压：U＝U1+U2＝1V+5V＝6V，
电阻R0的阻值：R0=U1Ib=1V0.5A=2Ω，
滑片P在a点时，电路中电阻最小，电流最大，此时通过电路的电流Ia=UR0=6V2Ω=3A，
通电10s，R0消耗的电能：W＝Ia2R0t＝（3A）2×2Ω×10s＝180J。
故答案为：6；180。
12．（2022•鼓楼区校级二模）如图甲所示电路中，电源电压为6V不变，R1是定值电阻，滑动变阻器标有“50Ω 2A”的字样，电流表所选量程为0～0.6A，电压表所选量程为0～3V。图乙是R1和小灯泡L的电流随电压变化的图象，当闭合开关S1、S2，断开S3时，小灯泡正常发光，小灯泡的额定功率为 　3　W；闭合S2，断开S1、S3时，电压表 　会　（填“会”或“不会”）超过量程；整个电路消耗的最小功率为 　0.6　W。
【解答】解：当闭合开关S1、S2，断开S3时，只有小灯泡工作，小灯泡正常发光，小灯泡两端的电压就是电源电压，由图象读出电压为6V时小灯泡的电流为0.5A，
小灯泡的额定功率为：P额＝UIL＝6V×0.5A＝3W；
由图象知R1的电流为0.2A时，其两端的电压为2V，
由欧姆定律I=UR知，
定值电阻R1的电阻为：
R1=U1I1=2V0.2A=10Ω；
闭合S2，断开S1、S3时，小灯泡和定值电阻R1串联，电压表测量定值电阻R1两端的电压，
由图乙知当电流为0.4A时，小灯泡两端的电压为2V，定值电阻R1两端的电压为4V，2V+4V＝6V，等于电源电压，
此时电压表的示数为4V，会超过电压表的量程；
只闭合S3时，定值电阻R1和滑动变阻器R2串联，当滑动变阻器的电阻最大时，电路的电流最小，功率最小，
最小功率为：
P最小=U2R1+R2最大=(6V)210Ω+50Ω=0.6W。
故答案为：3；会；0.6。
13．（2022•鼓楼区校级模拟）小聪和小明学完电功率一章后，到家楼下看到电能表上的参数跟书上讲的不一样，为“imp/（kW•h）”，他们在网上查询得知imp/（kW•h）表示接在该电能表上的用电器每消耗1kW•h电能，指示灯闪烁的次数。他们发现参数前的数字模糊不清了，于是小聪上楼断开家中其它用电器，只将功率为1500W的电热水壶接入电路，小明在楼下站了4min发现指示灯闪了120次，则他们测得的参数应为 　1200　imp/（kW•h），测量过程中电热水壶消耗的电能为 　3.6×105　J。
【解答】解：功率为1500W的电热水壶消耗的电能：
W＝Pt＝1.5kW×4×160h＝0.1kW•h＝3.6×105J，
根据W=120impnimp/(kW⋅h)，代入数据：
0.1kW•h=120impnimp/(kW⋅h)，
解得：n＝1200，
则测得的参数为1200imp/（kW•h）。
故答案为：1200；3.6×105。
14．（2022•洛江区模拟）灯泡L1标有“12V 12W”，L2标有“12V 6W”，当它们串联时，电路两端允许加的最大电压是 　18V　。如果把两灯泡分别串联或并联接入同一电源下（电源电压不变），L1和L2串联时两灯泡的总功率记为P1，并联时两灯泡的总功率记为P2，那么P1：P2＝　2：9　。（忽略灯丝电阻的变化，灯泡的实际电压不能超过额定电压）
【解答】解：由P＝UI=U2R可得，两灯泡的电阻分别为：R1=U12P1=(12V)212W=12Ω，R2=U22P2=(12V)26W=24Ω；
（1）由P＝UI可得，两灯的额定电流分别为：I1=P1U1=12W12V=1A，I2=P2U2=6W12V=0.5A，
因为I1＞I2，所以串联时电路中最大电流为I2＝0.5A，
由I=UR可得，串联时，电路两端允许加的最大电压：U＝I2（R1+R2）＝0.5A×（12Ω+24Ω）＝18V；
（2）两灯泡串联接在电源电压为U的两端，电路消耗的总功率：P1=U2R1+R2=U212Ω+24Ω=U236Ω，
两灯泡并联接在该电源上时，电路消耗的总功率：P2=U2R1+U2R2=U212Ω+U224Ω=U28Ω，
则串并联电路消耗的总功率之比：P1：P2=U236Ω：U28Ω=2：9。
故答案为：18V；2：9。
15．（2022•湖里区校级模拟）如图甲所示，电源电压可调。R为标有“0.5A”字样的滑动变阻器，电流表量程为0～0.6A，L1、L2是额定电压均为3V的小灯泡，其电流与电压的关系如图乙所示。只闭合S1，电源电压调节为5V时，滑片P滑至中点，灯泡正常发光，则滑动变阻器的最大阻值为 　10　Ω。若改变开关状态，保证电路中至少有一只灯泡始终能正常发光，调节电源电压，同时移动滑片且保证电路安全，该电路能达到的最大功率为 　3.2　W。

【解答】解：（1）由电路图可知，只闭合S1时，灯L2与变阻器串联，
因灯正常发光，则灯的电压为UL2＝3V，由图乙可知，电流为IL2＝0.4A，
根据串联电路的规律及I=UR可得，变阻器连入电路中的电阻：R滑中=U滑中I滑=U-UL2IL2=5V-3V0.4A=5Ω，
则滑动变阻器的最大阻值为R滑大＝2R滑中＝2×5Ω＝10Ω；
（2）由图乙可知，灯泡L1的额定为0.6A；
因灯L1的额定电流为0.6A大于0.5A，灯L2的额定电流为0.4A小于0.5A，故不能使L1正常发光，只能使L2正常发光；
由I=UR可得，灯L2正常发光时的电阻：RL2=UL2IL2=3V0.4A=7.5Ω；
①只闭合S1时，灯L2与变阻器串联，因灯L2正常发光，I＝0.4A，
因串联电路的总电阻等于各分电阻之和，所以电路的最大电阻：R串大＝7.5Ω+10Ω＝17.5Ω，
电路的最大功率：P大＝I2R串大＝（0.4A）2×17.5Ω＝2.8W；
②只闭合S3时，两灯串联后再与变阻器串联，灯L2正常发光，I′＝0.4A；
由图知，此时灯L1的电压为1V，由欧姆定律，灯L1的实际电阻：RL1=UL1IL1=1V0.4A=2.5Ω，
电路的最大电阻：R′串大＝7.5Ω+10Ω+2.5Ω＝20Ω，
电路的最大功率：P′大＝I′2R′串大＝（0.4A）2×20Ω＝3.2W；
综合上述分析可得，电路最大总功率为3.2W。
故答案为：10；3.2。
16．（2021•台江区校级模拟）在如图所示电路中，电源电压9V恒定，电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～3V，灯泡的规格分别为L1“9V 1.8W”和L2“9V 0.9W”，滑动变阻器R的规格为“50Ω 1.5A”，不计温度对灯丝电阻的影响。当L1和L2都正常发光时，电流表的示数是 　0.3　A；若两灯中只允许一盏灯工作，且要求电路元件安全使用，在滑片移动过程中，整个电路消耗的最小电功率是 　0.6　W。

【解答】解：（1）由电路图可知，三开关均闭合且R接入电路中的电阻为零时，L1与L2并联，电流表测干路电流，
因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，由U1＝U2＝U＝9V可知，此时两灯泡均正常发光，
由P＝UI可得，L1和L2都正常发光时，通过的电流分别为：
I1=P1U1=1.8W9V=0.2A，I2=P2U2=0.9W9V=0.1A，
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以，当L1和L2都正常发光时，电流表的示数：I＝I1+I2＝0.2A+0.1A＝0.3A；
（2）由I=UR可得，两灯泡的电阻分别为：R1=U1I1=9V0.2A=45Ω，R2=U2I2=9V0.1A=90Ω，
若两灯中只允许一盏灯工作，且要求电路元件安全使用，
由R1＜R2可知，当闭合S1、S2且电压表的示数为3V时，电路的电流最小，电路的总功率最小，
此时滑动变阻器R和L2串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，灯泡L2两端的电压：U2′＝U﹣UR＝9V﹣3V＝6V，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，电路中的电流：I′=U2'R2=6V90Ω=115A，
此时滑动变阻器接入电路中的电阻：R=URI'=3V115A=45Ω＜50Ω，
整个电路消耗的最小电功率：P小＝UI′＝9V×115A＝0.6W。
故答案为：0.3；0.6。
三．实验探究题（共5小题）
17．（2023•平潭县校级模拟）“测小灯泡额定电功率”的实验中，提供的器材有：电压恒为4.5V的电源，额定电压为2.5V的待测小灯泡（电阻约为10Ω），电流表（0～0.6A，0～3A），电压表（0～3V，0～15V），开关和导线若干。还有标有“5Ω，1A”字样的滑动变阻器A和标有“10Ω，2A”字样的滑动变阻器B。

（1）本实验选择的滑动变阻器是 　B　（填“A”或“B”）。
（2）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，发现小灯泡始终不亮，电流表有示数，电压表无示数，原因可能是 　小灯泡短路（或电压表短路）　。
（3）当滑动变阻器的滑片P移到某一位置时，观察到电压表示数如图乙所示，根据所选正确量程，其示数为 　2　V。
（4）移动滑片使灯泡正常发光，电流表示数如图丙，则小灯泡的额定功率为 　0.5　W。
【拓展】完成上述测量后，不用电压表，用如图丁所示的电路也可测量已知额定电流的小灯泡的额定功率，已知小灯泡的额定电流为I额，定值电阻阻值为R0，实验步骤如下，请补充完整：
①闭合开关 　S、S2　，断开开关 　S1　，移动滑动变阻器滑片，使电流表的示数为 　I额　。
②闭合S、S1，断开S2，保持滑动变阻器滑片位置不变，记录下此时电流表的示数为I。
③小灯泡的额定功率的表达式为P额＝　（I﹣I额）R0I额　。
【解答】解：（1）灯泡正常发光时，电路中的电流约为：
I'=ULRL=2.5V10Ω=0.25A；
根据串联电路电压规律，滑动变阻器两端的电压为U滑＝U﹣UL＝4.5V﹣2.5V＝2V；
此时滑动变阻器接入电路的阻值为：
R滑=U滑I'=2V0.25A=8Ω＞5Ω，因此应选B规格“10Ω 2A”的滑动变阻器；
（2）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，发现小灯泡始终不亮，电流表有示数，说明电路是通路；电压表无示数，说明电压表并联的电路短路或电压表短路，故原因可能是小灯泡短路（或电压表短路）；
（3）由图甲可知，电压表选用小量程；当滑动变阻器的滑片P移到某一位置时，观察到电压表示数如图乙所示，电压表分度值0.1V，其示数为2V；
（4）由图甲可知，电流表选用小量程，移动滑片使灯泡正常发光，电流表示数如图丙，电流表分度值0.02A，其示数为0.2A，小灯泡额定功率为：
PL＝ULIL＝2.5V×0.2A＝0.5W；
【拓展】实验步骤：
①闭合开关S、S2，断开开关S1，移动滑动变阻器滑片，使电流表的示数为I额；
②闭合S、S1，断开S2，保持滑动变阻器滑片位置不变，记录下此时电流表的示数为I；
③在步骤①中，R0和L并联之后，与滑动变阻器串联，电流表测量通过灯泡的电流，调节滑动变阻器R的滑片P，使电流表示数I额，此时灯泡正常发光；
在步骤②中，R0和L并联之后，与滑动变阻器串联，电流表测量干路电流，因电路的连接关系没有改变，各电阻的大小和通过的电流不变，灯仍正常发光，根据并联电路的电流特点可知通过R0的电流I0＝I﹣I额，根据欧姆定律可知定值电阻两端电压为U0＝I0R0＝（I﹣I额）R0，由并联电路电压规律可知，
小灯泡两端电压为U＝U0＝（I﹣I额）R0，则小灯泡的额定功率的表达式为：
P额＝UI额＝（I﹣I额）R0I额。
故答案为：（1）B；（2）小灯泡短路（或电压表短路）；（3）2；（4）0.5；【拓展】①S、S2；S1；I额；③（I﹣I额）R0I额。
18．（2022•龙岩模拟）小龙和小岩想测量两只标有“2.5V”和“0.5A”的小灯泡L1和L2的额定功率。

（1）图甲是小龙测量小灯泡L1额定功率时连接的实物图。
①图中有一根导线连接错误，请在这根导线上打“×”，并在图甲中改正；
②闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应位于 　B　端；
③闭合开关后，电压表示数为2V，应向 　左　移动滑片P，使电压表示数为 　2.5　V，小灯泡正常发光，电流表的示数如图乙，则小灯泡L1的额定功率为 　0.75　W。
（2）小岩利用图丙所示的电路测出了小灯泡L2的额定功率，请在图丙虚线框内补上小灯泡、电流表和定值电阻R（阻值已知）这三个元件的符号，使电路图完整。
【解答】解：（1）①根据实物图可知，电压表测量的是电源的电压，测量灯泡两端电压时，电压表应并联在灯泡的两端，如图所示：
；
②闭合开关前，为了保护电路，滑动变阻器的滑片P应位于阻值最大的B端；
③当电压表示数为2V时，电压表测灯泡两端的电压，说明此时灯泡两端的电压低于灯泡的额定电压2.5V，要想灯泡正常发光，应增大小灯泡两端的电压，减小滑动变阻器两端电压，根据分压原理，应减小滑动变阻器接入电路的阻值，应将滑片P向左移动；
如乙图所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流表的示数为0.3A，灯泡的额定电压为2.5V，额定功率为P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W；
（2）由题意可知，由于没有电压表，故需要用电流表和定值电阻求出电压，故定值电阻应与灯泡并联；
小灯泡L2标有“0.5A”字样，则通过灯泡的电流为0.5A时，该灯泡正常发光；所以电流表应该与灯泡串联，然后利用两个开关的断开和闭合，测出总电流，从而可以求出电阻R的电流，根据U＝IR求出定值电阻R两端的电压，根据并联电路的电压规律可知，该电压为灯泡的额定电压，然后根据公式P＝UI可以求出灯泡的额定功率。如图所示：
。
故答案为：（1）①见解析；②B；③左；2.5；0.75；（3）见解析。
19．（2022•晋江市二模）如图所示，在“测量小灯泡额定功率”的实验中，备选器材有：电源（恒为6V）、小灯泡（额定电压2.5V、阻值约8Ω）、两个滑动变阻器（A.“10Ω 1A”、B.“20Ω 0.5A”）、电流表、电压表、开关、导线若干。

（1）本实验应选择的滑动变阻器是 　R2　（填代号）；
（2）请用笔画线代替导线将图甲的实验电路补充完整（要求：滑动变阻器的滑片向右移动时小灯泡变亮）；
（3）电路连接正确后，闭合开关，小红发现小灯泡不亮，但电流表有示数，接下来应进行的操作是 　C　（填序号）；
A.更换小灯泡
B.检查电路是否断路
C.移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光
（4）问题解决后，小红移动滑动变阻器的滑片到某一位置，电压表的示数如图乙所示，要测量小灯泡的额定功率，应将滑片适当向 　右　（选填“左”或“右”）滑动；
（5）小红移动滑片P，根据实验数据绘制出了小灯泡的I﹣U图像。根据图丙所给信息，计算出小灯泡的额定功率是 　0.75　W；进一步分析图丙可知，实验过程中小灯泡的电阻发生变化，电阻变化的主要原因是 　温度　；
（6）物理兴趣小组想利用该实验装置探究其他电学规律，不能完成的实验是 　C　（填字母序号）；
A.探究串联电路中的电流规律
B.探究串联电路中的电压规律
C.探究电流与电压的关系

（7）若实验室电压表损坏，某同学用一个已知阻值为R0的定值电阻代替电压表，并设计了如图2所示电路，在电源电压保持不变情况下，也正确地测出了一个额定电流为I额的小灯泡的额定功率，其实验步骤如下：
①闭合S2，断开S1，移动滑动变阻器R的滑片至最左端，记下电流表的示数为I1；
②闭合S1，断开S2，调节滑动变阻器R的滑片使小灯泡正常发光，电流表示数为I额；
③保持滑动变阻器R的滑片不动，闭合S2，断开S1，记下电流表的示数为I2；
④则小灯泡额定功率的表达式为P额＝　I额2（I1R0I额-I1R0I2+R0）　。（用I额、I1、L2和R0等符号表示）
【解答】解：（1）小灯泡的额定电压为2.5V，电阻大约为8Ω，由欧姆定律，灯的额定电流：
I=ULR=2.5V8Ω=0.3125A，
根据串联电路电压的规律，灯正常发光时，滑动变阻器分得的电压为：U滑＝6V﹣2.5V＝3.5V，
由欧姆定律，滑动变阻器接入电路的电阻：R滑=U滑I=3.5V0.3125A=11.2Ω＞10Ω，故应选用R2“20Ω 0.5A”的滑动变阻器；
（2）滑动变阻器的滑片向右移动时小灯泡变亮，说明电路中电流变大，滑动变阻器阻值变小，故滑动变阻器应选右下接线柱与开关串联在电路中，如下图所示：
；
（3）电流表有示数，说明电路是通路；小灯泡不亮，可能通过灯泡的电流太小，小灯泡实际功率太小，所以接下来应进行的操作是：移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光，故选C；
（4）问题解决后，小红移动滑动变阻器的滑片到某一位置，电压表的示数如图乙所示，电压表选用小量程，分度值0.1V，其示数为1.8V，小于灯泡额定电压2.5V，要测量小灯泡的额定功率，应增大灯泡两端的电压，根据串联电路电压规律，应减小滑动变阻器两端的电压，根据分压原理，应减小滑动变阻器接入电路的阻值，故应将滑片适当向右滑动；
（5）由图丙可知，当灯泡两端电压为2.5V时，通过灯泡的额定电流为0.3A，小灯泡额定功率为：
P＝UI＝2.5V×0.3A＝0.75W；
小灯泡的电阻不是一定值，会随温度的变化而变化；
（6）A、将电流表分别串联在电路中的不同位置，可以测出不同位置的电流，故可探究串联电路中的电流规律；
B、用电压表分别测量灯与滑动变阻器两端的电压以及电路两端的总电压，故可探究串联电路中的电压规律；
C、探究电流与电压的关系，要控制电阻大小不变，而灯的电阻随温度的变化而变化，故不能探究电流与电压的关系；
故选：C；
（7）①闭合S2，断开S1，移动滑动变阻器R的滑片至最左端，电路为定值电阻R0的简单电路，电流表的示数为I1，由欧姆定律可得电源电压：U总＝I1R0；
②闭合S1，断开S2，滑动变阻器和灯泡串联接入电路，调节滑动变阻器R的滑片使小灯泡正常发光，电流表示数为I额，该电路的总电阻为RL+RH=U总I额=I1R0I额；
③保持滑动变阻器R的滑片不动，闭合S2，断开S1，定值电阻R0和滑动变阻器串联接入电路，记下电流表的示数为I2，此时该电路的总电阻：R总=U总I2=I1R0I2，
串联电路总电阻等于各分电阻之和，则滑动变阻器接入电路的电阻：RH＝R总﹣R0=I1R0I2-R0，
在②中电路的总电阻为RL+RH=I1R0I额，则灯泡电阻：RL=I1R0I额-RH=I1R0I额-（I1R0I2-R0）=I1R0I额-I1R0I2+R0，
④则小灯泡额定功率的表达式为P额＝I额2RL＝I额2（I1R0I额-I1R0I2+R0）。
故答案为：（1）R2；（2）见解答图；（3）C；（4）右；（5）0.75；温度；（6）C；（7）I额2（I1R0I额-I1R0I2+R0）。
20．（2022•三明模拟）在测量“2.5V”小灯泡电功率实验中，使用的电源电压恒为4.5V。

（1）用笔画线代替导线将图1电路连接完整，要求滑动变阻器滑片向右移动时灯泡变亮。
（2）正确连接电路后，闭合开关，缓慢移动滑动变阻器滑片，发现小灯泡不亮，电压表无示数，电流表示数有变化，则电路的故障是 　灯泡短路　。
（3）某同学测出了三组正确的数据，但粗心的他并没有把数据填入对应的表格中，而是将数据随手写在草稿纸上（如图2）。分析数据可知：实验测得的小灯泡额定功率为 　0.7　W；三次实验中，滑动变阻器连入电路的最大阻值是 　10　Ω。
【解答】解：（1）电压表与小灯泡并联，当滑动变阻器的滑片向右移动时小灯泡变亮，说明电路中的电流变大，即滑动变阻器阻值变小，故接右下接线柱，如图所示：
；
（2）闭合开关，电流表有示数为零，则电路不是断路，可能短路，而电压表无示数，灯泡不亮，说明可能与电压表并联的灯泡短路；
（3）灯在2.5V的电压下正常发光，灯的电流随电压的增大而变大，故2.5V时的电流应为0.28A，小灯泡的额定功率为：
P＝ULIL＝2.5V×0.28A＝0.7W；由表2数据，最电路中电流最小为0.25A时，根据电阻的串联和欧姆定律，滑动变阻器连入电路的最大阻值为：
R滑=U-U3I3=4.5V-2.0V0.25A=10Ω。
故答案为：（1）见解析图；（2）灯泡短路；（3）0.7；10。
21．（2022•集美区模拟）小莹利用图甲所示的电路测量额定电压为3.8V的小灯泡正常发光时的电阻。

（1）连接电路，闭合开关S后，小莹发现电流表和电压表的指针均不动，小灯泡 　不发光　（选填“发光”或“不发光”）。她断开开关S，检查线路连接无误后，把电压表与b点相连的那根导线改接到c点，再次闭合开关S时，发现电流表的指针仍不动，但电压表的指针有明显的偏转。若电路中只有一处故障，则故障是 　滑动变阻器断路　。
（2）排除故障后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡正常发光。此时电流表示数如图乙所示，则小灯泡正常发光时的电阻是 　9.5　Ω。实验仅一次数据存在误差，接下来应通过 　改变电源电压进行多次测量　的方法来减小误差。
（3）小莹测量了小灯泡在不同电压下的电流，并绘制了图丙图像。图像中，横轴应该表示的物理量是 　电压　（选填“电压”或“电流”）。小莹进一步分析：考虑到电压表中也有电流通过，该电路测得的Rx的测量值与真实值相比 　偏小　（选填“偏大”或“偏小”）。
（4）小莹又设计了图丁所示的电路，只用电压表测量额定电压为2.5V小灯泡的额定功率。电源电压恒定，滑动变阻器R最大阻值为15Ω，其测量过程如下：
①闭合开关S1、S2，断开S3，将滑动变阻器的滑片移到右端，电压表示数为4.5V；
②　闭合开关S1、S3，断开S2　（填三个开关闭合与断开情况），移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数为 　2　V，这时小灯泡正常发光；
③闭合开关S1、S2，断开S3，保持滑动变阻器滑片的位置不变，此时电压表示数为3V；
④小灯泡的额定功率P额＝　0.5　W。
【解答】解：（1）连接电路，闭合开关S后，电流表指针不动，说明电路中无电流，所以小灯泡不发光；
电流表指针不动，说明电路中可能存在断路故障，如图甲所示，电压表测小灯泡两端的电压，电压表的指针不动，说明不能是小灯泡断路；
把电压表与b点相连的那根导线改接到c点，电压表测电源电压，再次闭合开关S时，发现电流表的指针仍不动，说明电路中无电流，电路中可能存在断路故障，但电压表的指针有明显的偏转，说明与电压表并联的部分电路断路，因此故障是滑动变阻器断路；
（2）电流表的量程为0～0.6A，则分度值为0.02A，则电流表读数为0.4A；此时小灯泡正常发光，则电压为3.8V，故灯的电阻R=UI=3.8V0.4A=9.5Ω；
实验仅一次数据存在误差，接下来应通过改变电源电压进行多次测量的方法来减小误差。
（3）灯丝的电阻随温度升高会增大，根据欧姆定律，电压变化量要大于电流变化量，所以在丙图中，横轴应该表示的物理量是电压；
考虑到电压表中也有电流通过，电压表和电阻并联，由并联电路电流的规律可知电流表的示数偏大，电压表的示数准确，由R=UI可知测得的Rx的测量值与真实值偏小；
（4）①闭合开关S1、S2，断开S3，将滑动变阻器的滑片移到右端，电压表示数为4.5V，即为电源电压；
②闭合开关S1、S3，断开S2，灯泡和滑动变阻器串联，电压表测变阻器两端的电压；
电源电压为4.5V，当灯泡正常发光时，灯泡两端的电压为2.5V，由串联电路的电压特点可知此时变阻器两端的电压（电压表示数）为4.5V﹣2.5V＝2V，所以，应移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数为2V，此时灯泡正常发光；
③闭合开关S1、S2，断开S3，此时滑动变阻器接入最大阻值，保持滑动变阻器滑片的位置不变，此时电压测量的电压为滑动变阻器最左端到滑片P之间电阻的电压；则滑动变阻器的滑片到最右端的电压为：4.5V﹣3V＝1.5V；根据串联分压特点，则滑片分割的两部分电阻为：R左＝10Ω，R右＝5Ω；由于③中滑片的位置和②中滑片位置相同，则②中滑片接入电阻中的阻值为10Ω，则②中的电流I=UR=2V10Ω=0.2A；小灯泡的额定功率P额＝U额I＝2.5V×0.2A＝0.5W。
故答案为：（1）不发光；滑动变阻器断路；（2）9.5；改变电源电压进行多次测量；（3）电压；偏小；（4）②闭合开关S1、S3，断开S2；2；④0.5。
四．计算题（共6小题）
22．（2022•思明区二模）如图所示电路中，电源电压6V，电流表A、A1量程均为0～3A，滑动变阻器R2允许通过最大电流3A。将滑动变阻器调至最大阻值处，闭合开关，电流表A1示数为0.3A，A示数为1.5A。求：
（1）R1的阻值。
（2）此时通过R2的电流。
（3）在电路安全工作的前提下，滑动变阻器R2消耗的最小电功率与最大电功率之比。

【解答】解：由图知，电路为定值电阻R1和滑动变阻器R2组成的并联电路；电流表A测量干路电流；电流表A1测量R1支路电流。
（1）已知电源电压6V，根据并联电路各支路两端电压相等，等于电源电压可得：U1＝U2＝U总＝6V。
已知电流表A1的示数是0.3A，故I1＝0.3A；
由欧姆定律I=UR得R1=U1I1=6V0.3A=20Ω。
（2）已知当滑动变阻器调至最大阻值处时，电流表A示数为1.5A，根据并联电路干路电流等于各支路电流之和可得：I2＝I﹣I1＝1.5A﹣0.3A＝1.2A。
（3）滑动变阻器与电源两极直接相连，其两端电压始终不变，U2＝U总＝6V。由第二问已知滑动变阻器连入电路中的电阻最大时，通过R2的电流最小为1.2A；则R2消耗的最小电功率P2＝U2×I2＝6V×1.2A＝7.2W；
当滑动变阻器连入电路中的电阻最小时，干路中的电流最大。已知电流表A的量程为0～3A，所以干路电流最大为3A，通过滑动变阻器的最大电流I2＝I﹣I1＝3A﹣0.3A＝2.7A。滑动变阻器R2消耗的最大电功率P2′＝U2×I2＝6V×2.7A＝16.2W。
滑动变阻器消耗的最小电功率与最大电功率之比P2：P2'＝7.2W：16.2W＝4：9
23．（2022•漳州模拟）电动车已成为大众化的一种交通工具。小明家里的电动车和说明书上相关参数如图1所示。小明骑该车在平直的路面上由静止开始运动，通过测试获得如图2甲、乙所示的速度随时间变化的关系图象与牵引力随时间变化的关系图象。

电动车质量
75kg
电池电压
48V
电动机最大电功率
400W
（1）在该测试过程中7～12s内，电动车行驶的距离。
（2）该测试过程中的2～7s内电动车以最大功率行驶时，求这段时间内电动车消耗的电能。
【解答】解：（1）由图2可知测试过程中7～12s内，电动车的速度为12m/s，则电动车行驶的距离：s＝vt＝12m/s×（12s﹣7s）＝60m；
（2）由表格数据可知电动机最大电功率为400W，测试过程中的2～7s内电动车以最大功率行驶时，这段时间内电动车消耗的电能：W＝Pt＝400W×（7s﹣2s）＝2000J；
答：（1）在该测试过程中7～12s内，电动车行驶的距离为60m；
（2）该测试过程中的2～7s内电动车以最大功率行驶时，这段时间内电动车消耗的电能为2000J。
24．（2022•尤溪县模拟）如图是高压电饭锅的简化电路图，R1和R2均为发热电阻且阻值保持不变，R1＝48.4Ω，S为温控开关，1、2是开关连接的触点，加热盘温度达到103℃时，自动切换到保温挡，其额定保温功率为220W。该高压电饭锅将初温为23℃、质量为1.5kg的水正常加热10min后自动切换到保温挡。求：[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
（1）加热挡的额定功率；
（2）发热电阻R2的阻值；
（3）高压电饭锅的加热效率。

【解答】解：（1）当温控开关S接1时，只有R1工作，当温控开关S接2时，R1、R2串联；
根据串联电路的电阻特点可知，串联的总电阻大于任一分电阻，
则温控开关S接1时，只有R1工作，电路中的电阻最小，根据P=U2R可知，此时的电功率最大，高压电饭锅处于加热挡，
加热挡的额定功率：P加热=U2R1=(220V)248.4Ω=1000W；
（2）当温控开关S接2时，R1、R2串联，电路中总电阻最大，根据P=U2R可知，此时的电功率最小，高压电饭锅处于保温挡，
由P=U2R可知，R1、R2串联的总电阻：R=U2P保温=(220V)2220W=220Ω，
根据串联电路的电阻特点可知，R2的阻值：R2＝R﹣R1＝220Ω﹣48.4Ω＝171.6Ω；
（3）水吸收的热量：用Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×1.5kg×（103℃﹣23℃）＝5.04×105J，
由P=Wt可知，电饭锅消耗的电能：W＝P加热t′＝1000W×10×60s＝6×105J，
高压电饭锅的加热效率：η=Q吸W×100%=5.04×105J6×106J×100%＝84%。
答：（1）加热挡的额定功率为1000W；
（2）发热电阻R2的阻值为171.6Ω；
（3）高压电饭锅的加热效率为84%。
25．（2022•尤溪县模拟）电梯的部分工作原理如图甲所示（踏板质量及电磁铁线圈的电阻不计），控制电路的电源电压恒为6V，R是压敏电阻，其阻值随压力的变化关系如图乙所示。当控制电路中的电流达到0.03A时，电梯超载，电铃报警。

（1）报警电铃刚好响起时，求此时压敏电阻R的阻值及这部电梯设计的最大载重。
（2）若电动机M的额定功率为880W，内部线圈的电阻为5Ω，正常工作5min，内部线圈产生的热量是多少？
（3）若电梯质量为300kg，当电梯载重500kg时，中途匀速运行10s内上升了10m，求此过程电动机M所做机械功的功率。
【解答】解：（1）由图甲可知，控制电路的电源电压U′＝6V，控制电路中的电流达到I′＝0.03A时，
由I=UR可知，此时压敏电阻的阻值：R=U'I'=6V0.03A=200Ω，
由图乙可知，当压敏电阻R＝200Ω时，踏板受到的压力F＝10000N，即电梯的最大载重10000N；
（2）由P＝UI可知，通过线圈的电流：I=PU=880W220V=4A，
正常工作5min，内部线圈产生的热量：Q＝I2R线圈t＝（4A）2×5Ω×5×60s＝24000J；
（3）电梯和电梯载重的总重力：G总＝m总g＝（300kg+500kg）×10N/kg＝8000N，
出此过程电动机M所做机械功：W＝G总h＝8000N×10m＝80000J，
出此过程电动机M所做机械功的功率：P=Wt'=80000J10s=8000W。
答：（1）报警电铃刚好响起时，此时压敏电阻R的阻值为200Ω；这部电梯设计的最大载重为10000N；
（2）若电动机M的额定功率为880W，内部线圈的电阻为5Ω，正常工作5min，内部线圈产生的热量是24000J；
（3）此过程电动机M所做机械功的功率为8000W。
26．（2022•福州模拟）某兴趣小组自制电吹风，需测量电热丝R1的阻值。小明设计如图甲所示的电路进行测量。电源两端电压保持不变，已知电阻R0的阻值为20Ω。

（1）用导线连接图甲中的A和B，闭合开关S，电流表示数为0.3A，求电源电压；
（2）将电热丝R1接入图甲的A、B间，闭合开关S，电流表示数为0.1A，求R1的阻值；
（3）将电热丝R1与铭牌标有“220V 60W”的电动机制作成电吹风，电路如图乙所示。求吹热风时的功率。
【解答】解：（1）用导线连接图甲中的A和B，闭合开关S，电路为R0的简单电路，电流表示数为0.3A，则电源电压为：
U＝I1R0＝0.3A×20Ω＝6V；
（2）将电热丝R1接入图甲的A、B间，闭合开关S，R1与R0串联，电流表示数为0.1A，则电路中总电阻为：
R总=UI2=6V0.1A=60Ω，
则R1的阻值为：
R1＝R总﹣R0＝60Ω﹣20Ω＝40Ω；
（3）由图可知，电动机M与电阻R1并联，吹热风时的R1的功率为：
P1=U2R1=(220V)240Ω=1210W，
吹热风时的总功率为：
P总＝P1+PM＝1210W+60W＝1270W。
答：（1）用导线连接图甲中的A和B，闭合开关S，电流表示数为0.3A，电源电压为6V；
（2）将电热丝R1接入图甲的A、B间，闭合开关S，电流表示数为0.1A，R1的阻值为40Ω；
（3）将电热丝R1与铭牌标有“220V 60W”的电动机制作成电吹风，电路如图乙所示。吹热风时的功率为1270W。
27．（2022•泉州模拟）如图，电源电压恒为3V，定值电阻R1的阻值为5Ω，滑动变阻器R2标有“20Ω 3A”字样，电流表的量程为0～3A。闭合开关S，电流表示数为0.9A。求：
（1）此时通过电阻R2的电流；
（2）此时滑动变阻器R2消耗的电功率；
（3）R2接入电路中的最小阻值。

【解答】解：（1）闭合开关S，定值电阻R1与滑动变阻器R2并联，电流表在干路上，测电路中的总电流I＝0.9A，根据并联电路电压规律可知
U1＝U2＝U＝3V，
此时通过R1的电流为
I1=UR1=3V5Ω=0.6A，
根据并联电路的电流规律可知，通过R2的电流为
I2＝I﹣I1＝0.9A﹣0.6A＝0.3A；
（2）此时滑动变阻器R2消耗的电功率
P＝UI2＝3V×0.3A＝0.9W；
（3）因为电流表的量程为0～3A，则通过R2的最大电流为
I2max＝Imax﹣I1＝3A﹣0.6A＝2.4A，没有超过滑动变阻器的最大限定电流，
R2接入电路中的最小阻值为
R2min=UI2max=3V2.4A=1.25Ω。
答：（1）此时通过电阻R2的电流为0.3A；
（2）此时滑动变阻器R2消耗的电功率为0.9W；
（3）R2接入电路中的最小阻值为1.25Ω。