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中考物理重难点精讲讲练(全国通用)电学专项突破4:图象信息问题专题练习(原卷版+解析)
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这是一份中考物理重难点精讲讲练(全国通用)电学专项突破4:图象信息问题专题练习(原卷版+解析),共20页。试卷主要包含了75~1,4W等内容,欢迎下载使用。
1.弄清图象横纵坐标各自表示的物理量。
2.分析图象的起点、交点、拐点、终点的意义。
3.利用图中获取的信息结合串并联电路特点、欧姆定律、电功率知识综合解答。
要特别注意如果图象是曲线,则意味着需要的物理量在随时变化,只能从图象中获取不同时刻的对应数据。个别判断图象是否正确的题,还需要找出横纵坐标的函数关系去判定。
1.(2022•张家界)如图所示,电源电压保持不变,R1=10Ω,当闭合开关S,滑动变阻器滑片P从a端移到b端,两电表示数变化关系用图乙中线段AB表示,则电源电压和滑动变阻器的最大值分别为( )
A.6V 20ΩB.4V 20ΩC.6V 10ΩD.4V 10Ω
2.(2022•安徽)图示为电阻R1和R2的I﹣U图像,由图可知( )
A.R1的阻值为5Ω
B.R1的阻值小于R2的阻值
C.将R1、R2串联接入电路,通电后R1两端的电压大于R2两端的电压
D.将R1、R2并联接入电路,通电后通过R1的电流大于通过R2的电流
3.(2022•淮安)如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器R2的滑片P,由最右端移到最左端,得到两电表示数的U﹣I图像。有关说法正确的是( )
A.电源电压为4V
B.R1的阻值30Ω
C.滑动变阻器R2的最大阻值20Ω
D.电路总功率最大值1.2W
4.(2022•鄂尔多斯)在图甲电路中,电源电压恒定,R1为滑动变阻器,R2为定值电阻。开关闭合后,将滑动变阻器的滑片从一端移至另一端的过程中,变阻器的电功率P随其阻值R1的变化关系如图乙所示。下列对电路的表述中,正确的是( )
A.R2的阻值为5Ω
B.电源电压为6V
C.滑动变阻器的最大功率为9W
D.电流表示数的变化范围为0.75~1.5A
5.(2022•河池)如图甲所示的电路,R0为定值电阻,闭合开关,调节滑动变阻器R的阻值,记录电压表、电流表的示数,作出U﹣I关系图象如图乙①所示。已知某小灯泡的U﹣I图象如图乙②所示,现用该小灯泡替换图甲中的滑动变阻器,电路其他元件不变。则此时小灯泡的实际功率为( )
A.0.1WB.0.2WC.0.3WD.0.75W
6.(2022•济宁)如图是额定电压均为220V的灯泡L1和L2的U﹣I图像。下列分析不正确的是( )
A.当L1两端的电压为100V时,其实际功率为20W
B.当通过L2的电流为0.45A时,其1min消耗的电能为4320J
C.将L1、L2串联,若L1两端的电压为40V,则L2的功率为8W
D.将L1、L2并联,若通过L2的电流为0.5A,则L1的功率为66W
(多选)7.(2021•盘锦)如图甲所示的电路中,电源电压6V,小灯泡L的规格为“6V 3W”,其电流与电压关系如图乙所示。只闭合开关S1、S3时,电流表的示数为1.2A;只闭合开关S2时,调节滑片P,使R2的电功率为灯泡的2倍,保持滑片位置不动。下列判断正确的是( )
A.灯泡L的额定电流是0.5A
B.定值电阻R1的阻值是10Ω
C.只闭合开关S2时,10s内R2消耗的电能是10J
D.只闭合开关S1时,小灯泡的实际功率是1.6W
(多选)8.(2021•营口)如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,R0为定值电阻,R为滑动变阻器。闭合开关S,移动滑片P,滑动变阻器消耗的电功率与电流关系的图像如图乙所示。则( )
A.滑动变阻器的最大阻值是20Ω
B.滑动变阻器消耗的电功率最大时,变阻器的阻值是10Ω
C.电源电压为8V
D.电路消耗的最大电功率为14.4W
(多选)9.(2021•通辽)如图甲所示,电源电压不变,小灯泡的额定电压为3V。第一次只闭合S1、S3,将滑动变阻器R的滑片从最下端滑到最上端,第二次只闭合开关S2,将滑动变阻器R的滑片从最下端向上滑到中点时,电压表V2的示数为1.5V,滑到最上端时,小灯泡正常发光。图乙是两次实验中电流表A与电压表V1、V2示数关系图象,下列说法正确的是( )
A.小灯泡的额定功率为0.75W
B.定值电阻R0的阻值为12Ω
C.滑动变阻器R的最大阻值15Ω
D.两次实验中,电路最小功率为0.36W
10.(2022•巴中)在如图甲所示的电路中,灯泡L1标有“6V 3W”,灯泡L2标有“6V 6W”,两灯泡的U﹣I图像如图乙所示。在a、b间接入电源,为保证两灯均不损坏,则允许接入的最大电源电压为 V,此时电压表V2的示数为 V。
11.(2022•内江)如图甲所示的电路中,电源电压恒定,R1、R2是定值电阻,R3是滑动变阻器。闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P由a端移到b端,两电压表示数随电流表示数变化的关系如图乙所示,则 (选填“AB”或“BC”)段是电压表V2示数变化的图像,电源电压为 V。
12.(2022•自贡)如图甲所示,电源电压恒定,定值电阻R0的阻值为8Ω。将滑动变阻器的滑片从a端滑到中点的过程中,电压表示数U与电流表示数I之间的关系图象如图乙所示。滑动变阻器R的最大阻值为 Ω。电源电压为 V。
13.(2021•鞍山)如图甲所示的电路中,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,电源电压不变。闭合开关S后,滑动变阻器的滑片P从最左端移动到最右端的过程中,电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示,则R2的最大阻值为 Ω,电路的最大总功率为 W,滑动变阻器的最大功率为 W。
14.(2021•达州)灯L1、L2分别标有“3V 0.75W”和“3V 1.5W”字样,通过L1、L2的电流随其两端电压变化的图象如图所示。若将L1、L2并联接在3V电源两端,则电路消耗的总功率为 W;若将L1、L2串联,要使L1正常发光,则电源电压应为 V;若将灯L1与滑动变阻器串联接在6V电源两端,调节滑片,当滑动变阻器的功率是L1功率的2倍时,L1的功率为P1;若将灯L2与滑动变阻器串联接在6V电源两端,调节滑片,当滑动变阻器的功率是L2功率的3倍时,L2的功率为P2,则P1:P2= 。
15.(2021•岳阳)如图甲所示,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P从最右端滑至灯正常发光的位置,电流表示数与两电压表示数的关系如图乙所示。则电源电压为 V,灯的额定功率为 W。
电学专项突破4:图象信息问题
方法点拨:
1.弄清图象横纵坐标各自表示的物理量。
2.分析图象的起点、交点、拐点、终点的意义。
3.利用图中获取的信息结合串并联电路特点、欧姆定律、电功率知识综合解答。
要特别注意如果图象是曲线,则意味着需要的物理量在随时变化,只能从图象中获取不同时刻的对应数据。个别判断图象是否正确的题,还需要找出横纵坐标的函数关系去判定。
1.(2022•张家界)如图所示,电源电压保持不变,R1=10Ω,当闭合开关S,滑动变阻器滑片P从a端移到b端,两电表示数变化关系用图乙中线段AB表示,则电源电压和滑动变阻器的最大值分别为( )
A.6V 20ΩB.4V 20ΩC.6V 10ΩD.4V 10Ω
【答案】A
【解答】解:当滑片P在a端时,滑动变阻器接入的电阻最大,
由图乙可知,此时电压表的示数为4V,电流表示数为0.2A,
RP最大==,
当滑片P在b端时,滑动变阻器接入的电阻为0,
此时电压表的示数为0,电流表示数为0.6A,
电源电压:U=IbR1=0.6A×10Ω=6V。
故选:A。
2.(2022•安徽)图示为电阻R1和R2的I﹣U图像,由图可知( )
A.R1的阻值为5Ω
B.R1的阻值小于R2的阻值
C.将R1、R2串联接入电路,通电后R1两端的电压大于R2两端的电压
D.将R1、R2并联接入电路,通电后通过R1的电流大于通过R2的电流
【答案】C
【解答】解:
AB、由图像可知,当I=0.2A时,U1=2.0V,U2=1.0V,根据欧姆定律可知R1===10Ω,R2===5Ω<R1,故AB错误;
C、将R1、R2串联接入电路,串联电路的电流处处相等,且R1>R2,根据U=IR可知通电后R1两端的电压大于R2两端的电压,故C正确;
D、将R1、R2并联接入电路,根据并联电路的电压特点可知R1、R2两端的电压相等,且R1>R2,根据I=可知通电后通过R1的电流小于通过R2的电流,故D错误。
故选C。
3.(2022•淮安)如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器R2的滑片P,由最右端移到最左端,得到两电表示数的U﹣I图像。有关说法正确的是( )
A.电源电压为4V
B.R1的阻值30Ω
C.滑动变阻器R2的最大阻值20Ω
D.电路总功率最大值1.2W
【答案】C
【解答】解:由图1可知,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时,电路为R1的简单电路,电路中的电流最大,
由图乙可知,电路中的电流I1=0.6A,
由I=可得,电源的电压:U=I1R1=0.6A×R1,
当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小,
由图乙可知,电路中的电流I2=0.2A,R2两端的电压U2=4V,
则滑动变阻器的最大阻值:R2===20Ω,故C正确;
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,电源的电压:U=I2(R1+R2)=0.2A×(R1+20Ω),
因电源的电压不变,
所以有:0.6A×R1=0.2A×(R1+20Ω),
解得:R1=10Ω,故B错误;
电源的电压:U=I1R1=0.6A×10Ω=6V,故A错误;
(2)由(1)可知,电路中的最大电流为0.6A,因此电路总功率最大值:P=UI1=6V×0.6A=3.6W,故D错误。
故选:C。
4.(2022•鄂尔多斯)在图甲电路中,电源电压恒定,R1为滑动变阻器,R2为定值电阻。开关闭合后,将滑动变阻器的滑片从一端移至另一端的过程中,变阻器的电功率P随其阻值R1的变化关系如图乙所示。下列对电路的表述中,正确的是( )
A.R2的阻值为5Ω
B.电源电压为6V
C.滑动变阻器的最大功率为9W
D.电流表示数的变化范围为0.75~1.5A
【答案】B
【解答】解:由电路图可知,R1、R2串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流;
(1)由图乙可知,当R1接入电路的阻值为2Ω时,变阻器的电功率为2W,
由P=UI=I2R可知,此时电路中的电流:I1===1A,
由串联电路的电阻特点和欧姆定律可知,电源电压:U=I1(R1+R2)=1A×(2Ω+R2)﹣﹣﹣﹣﹣①
当R1接入电路的阻值为8Ω时,变阻器的电功率为2W,
此时电路中的电流:I2===0.5A,
电源电压:U=I2(R1′+R2)=0.5A×(8Ω+R2)﹣﹣﹣﹣﹣②
联立①②解得:R2=4Ω,U=6V,故A错误、B正确;
(2)由图乙可知,变阻器的最大阻值为8Ω,
滑动变阻器消耗的电功率:P=I2R1=()2R1===,
所以,当R1=R2=4Ω时,滑动变阻器消耗的电功率最大;
则滑动变阻器消耗电功率的最大值:P最大===2.25W,故C错误;
(3)当变阻器接入电路的电阻为零时,电路中的电流最大,
由欧姆定律可知,电路中的最大电流:I最大===1.5A,
当变阻器接入电路的电阻最大为8Ω时,电路中的电流最小,由(1)可知,最小电流:I最小=I2=0.5A,
因此电流表示数的变化范围为0.5A~1.5A,故D错误。
故选:B。
5.(2022•河池)如图甲所示的电路,R0为定值电阻,闭合开关,调节滑动变阻器R的阻值,记录电压表、电流表的示数,作出U﹣I关系图象如图乙①所示。已知某小灯泡的U﹣I图象如图乙②所示,现用该小灯泡替换图甲中的滑动变阻器,电路其他元件不变。则此时小灯泡的实际功率为( )
A.0.1WB.0.2WC.0.3WD.0.75W
【答案】B
【解答】解:由图甲可知,定值电阻R0与滑动变阻器R串联,电压表测量滑动变阻器R两端的电压,电流表测量电路中的电流;
当滑动变阻器滑片移到最左端时,滑动变阻器被短路,电压表示数为0,由图乙可知,此时电路中的电流I=0.3A,根据欧姆定律可得,电源电压U=IR0=0.3A×R0——————①
由图乙可知,当电流表示数为I1=0.2A时,电压表示数为UR=1V,
根据欧姆定律和串联电路的电压特点可得,电源电压U=UR+I1R0=1V+0.2A×R0——————②
联立①②两式可得,电源电压U=3V,定值电阻R0=10Ω;
用小灯泡替换图甲中的滑动变阻器,电路其他元件不变,则小灯泡与定值电阻R0串联,
根据串联电路特点结合图乙可知,当电路中的电流I′=0.2A,小灯泡两端电压为UL=1V时,电源电压U=UL+I′R0=1V+0.2A×10Ω=3V,满足要求;
此时小灯泡的实际功率PL=ULI′=1V×0.2A=0.2W。
故选:B。
6.(2022•济宁)如图是额定电压均为220V的灯泡L1和L2的U﹣I图像。下列分析不正确的是( )
A.当L1两端的电压为100V时,其实际功率为20W
B.当通过L2的电流为0.45A时,其1min消耗的电能为4320J
C.将L1、L2串联,若L1两端的电压为40V,则L2的功率为8W
D.将L1、L2并联,若通过L2的电流为0.5A,则L1的功率为66W
【答案】C
【解答】解:
A、当L1两端的电压为100V时,根据图像可知,通过L1的电流为0.2A,其实际功率为:P1=U1I1=100V×0.2A=20W,故A正确;
B、当通过L2的电流为0.45A时,L2两端的电压为160V,其1min消耗的电能为W=U2I2t=160V×0.45A×60s=4320J,故B正确;
C、将L1、L2串联,若L1两端的电压为40V,由图像可知,通过灯泡L1的电流:I'1=0.1A,根据串联电路电流规律可知,通过灯泡L2的电流I'2=I'1=0.1A;
由图像可知,此时灯泡L2两端的电压为U'2=20V,L2的功率为:P2=U2I'2=20V×0.1A=2W,故C错误;
D、将L1、L2并联,若通过L2的电流为0.5A,由图像可知,L2两端的电压为:U''2=220V,根据并联电路电压规律可知,灯泡L1两端的电压:U''1=U''2=220V;
由图像可知,通过L1的电流I''1=0.3A,L1的功率为:P1=U''1I''1=220V×0.3A=66W,故D正确。
故选:C。
(多选)7.(2021•盘锦)如图甲所示的电路中,电源电压6V,小灯泡L的规格为“6V 3W”,其电流与电压关系如图乙所示。只闭合开关S1、S3时,电流表的示数为1.2A;只闭合开关S2时,调节滑片P,使R2的电功率为灯泡的2倍,保持滑片位置不动。下列判断正确的是( )
A.灯泡L的额定电流是0.5A
B.定值电阻R1的阻值是10Ω
C.只闭合开关S2时,10s内R2消耗的电能是10J
D.只闭合开关S1时,小灯泡的实际功率是1.6W
【答案】ACD
【解答】解:A、灯泡L的规格为“6V 3W”,由P=UI可得灯泡L的额定电流:IL===0.5A,故A正确;
B、由图甲可得,当S1、S3闭合,S2断开时,灯L被短路、滑动变阻器没有连入电路,电路中只有R1,由欧姆定律可得:R1===5Ω,故B错误;
C、只闭合开关S2时,灯L与滑动变阻器串联,串联电路各处电流相等,调节滑片P,使R2的电功率为灯泡的2倍,
由P=UI可知:R2两端的电压、灯L两端电压之比:U2:UL′=2:1,
串联电路总电压等于各部分电压之和,即U2+UL′=U=6V,
所以R2两端的电压为4V、灯L两端电压为2V,
由图乙可知此时通过灯的电流,即电路中的电流:I′=0.25A,
10s内R2消耗的电能是:W=U2I′t=4V×0.25A×10s=10J,故C正确;
D、只闭合开关S1时,灯泡和定值电阻串联接入电路,串联电路各处电流相等,当通过电路的电流为0.4A时,由乙图可知灯泡两端的电压为4V,
由欧姆定律可得定值电阻两端的电压:U1=I1′R1=0.4A×5Ω=2V,灯泡电压和电阻电压之和正好等于电源电压(4V+2V=6V),
此时小灯泡的实际功率:PL′=UL′I1′=4V×0.4A=1.6W,故D正确。
故选:ACD。
(多选)8.(2021•营口)如图甲所示的电路中,电源电压保持不变,R0为定值电阻,R为滑动变阻器。闭合开关S,移动滑片P,滑动变阻器消耗的电功率与电流关系的图像如图乙所示。则( )
A.滑动变阻器的最大阻值是20Ω
B.滑动变阻器消耗的电功率最大时,变阻器的阻值是10Ω
C.电源电压为8V
D.电路消耗的最大电功率为14.4W
【答案】ABD
【解答】解:(1)当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,R的最大阻值和R0串联,电流表测电路中的电流,
由图乙可知,电路中的最小电流I最小=0.4A,滑动变阻器的功率P1=3.2W,
由P=I2R可得,滑动变阻器的最大阻值:
R最大===20Ω,故A正确;
(2)因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,由I=可得,电源的电压:
U=I最小(R最大+R0)=0.4A×(20Ω+R0),
由图乙可知,当电路中的电流I′=0.6A时,滑动变阻器的功率最大,最大为P1′=3.6W,
则滑动变阻器接入电路中的电阻:
R′===10Ω,故B正确;
电源的电压:
U=I′(R′+R0)=0.6A×(10Ω+R0),
因电源的电压不变,
所以,0.4A×(20Ω+R0)=0.6A×(10Ω+R0),
解得:R0=10Ω,
电源的电压:
U=I最小(R+R0)=0.4A×(20Ω+10Ω)=12V,故C错误;
(3)当滑动变阻器的电阻最小时,电路的电流最大,总电功率最大,最大为:
P最大===14.4W,故D正确。
故选:ABD。
(多选)9.(2021•通辽)如图甲所示,电源电压不变,小灯泡的额定电压为3V。第一次只闭合S1、S3,将滑动变阻器R的滑片从最下端滑到最上端,第二次只闭合开关S2,将滑动变阻器R的滑片从最下端向上滑到中点时,电压表V2的示数为1.5V,滑到最上端时,小灯泡正常发光。图乙是两次实验中电流表A与电压表V1、V2示数关系图象,下列说法正确的是( )
A.小灯泡的额定功率为0.75W
B.定值电阻R0的阻值为12Ω
C.滑动变阻器R的最大阻值15Ω
D.两次实验中,电路最小功率为0.36W
【答案】ACD
【解答】解:
第一次只闭合开关S1、S3,定值电阻与变阻器串联,电压表V1测电源电压,电流表测电路的电流,当变阻器R的滑片滑至最上端时,为定值电阻的简单电路,因电压表V1测电源电压,故V1示数保持不变;第二次只闭合开关S2,灯与变阻器串联,电压表V1测电源电压,V2测灯的电压,电流表测电路的电流,将滑动变阻器R的滑片从最下端向上滑至中点再滑至最上端时,变阻器连入电路的电阻逐渐变小,最后为0,由欧姆定律,电路的电流变大,灯的电压变大,故图中左边的曲线表示电流表A与电压表V2示数关系的图像,竖线表示电流表A与电压表V1示数的关系:
A、小灯泡的额定电压为3V,在第二次操作中,滑片滑至最上端时,因灯正常发光,故电源电压为3V,由图知,此时的电流最大为0.25A,故灯的额定功率:
P=UI=3V×0.25A=0.75W,A正确;
B、在第一次操作中,滑片从最下端滑至最上端时,V1的示数不变,为定值电阻的简单电路,此时电路的电流应最大,由图中竖线可知,电路的最大电流为0.3A,由欧姆定律,
R0===10Ω,B错误;
C、在第二次操作中,滑片在中点时,由串联电路的规律及欧姆定律,变阻器连入电路的电阻:
R滑中===7.5Ω,故滑动变阻器R的最大阻值为15Ω,C正确;
D、由乙图知,第一次操作中电路的最小电流小于第二次操作中电路的最小电流,在第一次操作中,当滑片滑到最下端时,电路的电阻最大,由串联电阻的规律和欧姆定律,电路的最小电流:
I小1===0.12A,
两次实验中,电路的最小功率为:
P小1=I小1×U=0.12A×3V=0.36W,D正确。
故选:ACD。
10.(2022•巴中)在如图甲所示的电路中,灯泡L1标有“6V 3W”,灯泡L2标有“6V 6W”,两灯泡的U﹣I图像如图乙所示。在a、b间接入电源,为保证两灯均不损坏,则允许接入的最大电源电压为 V,此时电压表V2的示数为 V。
【解答】解:由电路图可知,两灯泡串联接入电路,电压表V1测电源电压,电流表V2测灯泡L1两端的电压,电流表测电路中的电流;
灯泡L1标有“6V 3W”,灯泡L2标有“6V 6W”,由图乙可知灯泡L1的额定电流为0.5A,灯泡L2的额定电流为1A,
因串联电路中各处电流相等,所以为了保证电路的安全,电路的最大电流为0.5A,由乙图可知,此时灯泡L1两端的电压为6V,即电压表V2的示数为6V,灯泡L2两端的电压为2V,
因串联电路总电压等于各部分电压之和,则允许接入的最大电源电压为:U=U1+U2=6V+2V=8V。
故答案为:8;6。
11.(2022•内江)如图甲所示的电路中,电源电压恒定,R1、R2是定值电阻,R3是滑动变阻器。闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P由a端移到b端,两电压表示数随电流表示数变化的关系如图乙所示,则 (选填“AB”或“BC”)段是电压表V2示数变化的图像,电源电压为 V。
【解答】解:由电路图可知,电阻R2、变阻器R3和电阻R1串联,电压表V2测电阻R2的电压,V1测电阻R2与变阻器R3的总电压,电流表测电路的电流;
(1)将滑动变阻器的滑片P由a端移到b端,变阻器接入电路的电阻变大,串联电路总电阻等于各分电阻之和,由串联电阻的规律可知电路的总电阻变大,根据欧姆定律可知通过电路的电流变小,根据U=IR判断,V2示数变小,故图乙中图线BC表示电压表V2的示数随电流表示数的变化规律,则图线AB表示电压V1的示数随电流表示数的变化规律;
(2)当变阻器接入电路的电阻最大时,电阻R2两端的电压为U2=1.6V,电阻R2和变阻器R3两端的电压为U23=9.6V,通过电阻R2的电流为0.2A,
因为串联电路各处电流相等,串联电路总电压等于各部分电压之和,所以此时电路中的电流:I=I2=I1==,即0.2A=……①
变阻器连入电路的电阻为0时,电阻R2的电压U2′=4.8V,通过电阻R2的电流为0.6A,
由串联电路的规律及欧姆定律可知,此时电路中的电流:I'=I2'=I1'==,即0.6A=……②
由①②解得:U=12V,即电源电压为12V。
故答案为:BC;12。
12.(2022•自贡)如图甲所示,电源电压恒定,定值电阻R0的阻值为8Ω。将滑动变阻器的滑片从a端滑到中点的过程中,电压表示数U与电流表示数I之间的关系图象如图乙所示。滑动变阻器R的最大阻值为 Ω。电源电压为 V。
【解答】解:如图甲所示,闭合开关,R0与R串联,电流表测电路中的电流,电压表测R两端的电压;
当滑片位于a端时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,根据串联分压特点可知电压表的示数最大,由图乙可知,UR=6V,
根据欧姆定律可得,电路中的电流I==,定值电阻两端的电压U0=IR0=×R0=×8Ω,
根据串联电路的电压特点可知,电源电压U=UR+U0=6V+×8Ω①,
当滑片位于中点时,滑动变阻器接入电路的阻值为总电阻的一半,由图乙可知,UR′=4V,
根据欧姆定律可得,路中的电流I′==,定值电阻两端的电压U0′=I′R0=×R0=×8Ω,
根据串联电路的电压特点可知,电源电压U=UR′+U0′=4V+×8Ω②,
联立①②可得:R=8Ω,U=12V。
故答案为:(1)8;(2)12。
13.(2021•鞍山)如图甲所示的电路中,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,电源电压不变。闭合开关S后,滑动变阻器的滑片P从最左端移动到最右端的过程中,电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示,则R2的最大阻值为 Ω,电路的最大总功率为 W,滑动变阻器的最大功率为 W。
【解答】解:(1)由甲图可知,闭合开关,两电阻串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流。
当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时,电路中的电流最大,由乙图可知I1=0.6A,
根据欧姆定律可得,电源的电压:
U=I1R1=0.6A×R1,
当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小,由乙图可知,I2=0.2A,U2=4V,
滑动变阻器的最大阻值:
R2===20Ω;
串联电路中总电压等于各分电压之和,
电源的电压:U=I2R1+U2=0.2A×R1+4V,
电源的电压不变,
0.6A×R1=0.2A×R1+4V,
解得:R1=10Ω,
电源的电压U=0.6A×R1=0.6A×10Ω=6V;
(2)电源电压不变,根据P=UI可知,电路中电流最大时,总功率最大,为P大=UI1=6V×0.6A=3.6W;
(3)根据欧姆定律可知电路中的电流I=,
滑动变阻器的功率P滑=I2R2=()2R2==,
当R2=R1=10Ω时,滑动变阻器的功率最大,为P滑大===0.9W。
故答案为:20;3.6;0.9。
14.(2021•达州)灯L1、L2分别标有“3V 0.75W”和“3V 1.5W”字样,通过L1、L2的电流随其两端电压变化的图象如图所示。若将L1、L2并联接在3V电源两端,则电路消耗的总功率为 W;若将L1、L2串联,要使L1正常发光,则电源电压应为 V;若将灯L1与滑动变阻器串联接在6V电源两端,调节滑片,当滑动变阻器的功率是L1功率的2倍时,L1的功率为P1;若将灯L2与滑动变阻器串联接在6V电源两端,调节滑片,当滑动变阻器的功率是L2功率的3倍时,L2的功率为P2,则P1:P2= 。
【解答】解:(1)若将L1、L2并联接在3V电源两端,此时两灯正常发光,消耗的实际功率都等于额定功率,故电路消耗的总功率P总=0.75W+1.5W=2.25W;
(2)从图中可知L1的额定电流为0.25A,L2的额定电流为0.5A,
若将L1、L2串联,串联电路中电流处处相等,要使L1正常发光,则电路中的电流应为0.25A,从图中可知L1两端的电压为3V,L2两端的电压为1V,根据串联电路的电压特点可知电源电压应为U=3V+1V=4V;
(3)若将灯L1与滑动变阻器串联接在6V电源两端,调节滑片,当滑动变阻器的功率是L1功率的2倍时,则L1的功率为总功率的,串联电路中电流处处相等,根据P=UI可知L1两端的电压为总电压的,即为U1′=×6V=2V,从图中可知通过L1的电流为0.2A,则L1的功率为P1=U1′I1′=2V×0.2A=0.4W;
若将灯L2与滑动变阻器串联接在6V电源两端,调节滑片,当滑动变阻器的功率是L2功率的3倍时,则L2的功率为总功率的,串联电路中电流处处相等,根据P=UI可知L2两端的电压为总电压的,即为U2′=×6V=1.5V,从图中可知通过L2的电流为0.35A,L2的功率为P2=U2′×I2′=1.5V×0.35A=0.525W,
则P1:P2===16:21。
故答案为:2.25;4;16:21。
15.(2021•岳阳)如图甲所示,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P从最右端滑至灯正常发光的位置,电流表示数与两电压表示数的关系如图乙所示。则电源电压为 V,灯的额定功率为 W。
【解答】解:由电路图可知,灯泡L与滑动变阻器R串联,电压表V1测L两端电压,电压表V2测滑动变阻器两端电压,电流表测电路中的电流。
(1)当滑片位于最右端时,变阻器接入电路中的电阻最大,此时电路中的电流最小,由串联分压的规律可知变阻器分得的电压最大,则此时灯泡两端的电压最小,所以根据图乙可知,此时电路电流为0.2A,灯泡两端电压为1V,滑动变阻器两端电压为9V;
因串联电路两端电压等于各部分电压之和,所以电源电压:U=UL1+U滑=1V+9V=10V;
(2)根据题意可知,当电流表示数最大时,灯泡正常发光,由图乙可知,此时电路电流为0.8A,滑动变阻器两端电压为3V,
因串联电路两端电压等于各部分电压之和,所以灯泡的额定电压:UL=U﹣U滑′=10V﹣3V=7V,
灯泡的额定功率:PL=ULImax=7V×0.8A=5.6W。
故答案为:10;5.6。
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