初中物理教科版九年级上册2 电路达标测试

这是一份初中物理教科版九年级上册2 电路达标测试，共35页。
2023年中考物理专题复习 图像分析型动态电路
1．（2021辽阳模拟）灯泡L上标有“6V6W”字样，测得该灯泡的电流随电压变化的关系如图甲所示。现把灯泡L接入如图乙所示的电路中，若电路电压为10V不变，电流表的量程为“0～0.6A”，电压表的量程为“0～15V”，则下列说法正确的是（　　）

A．灯泡L正常发光时，电压表的示数为6V
B．当电流表示数为0.4A时，电压表的示数为9V
C．灯泡L的电阻值随电压表的示数的增大而增大
D．为了保证电路安全，整个电路消耗的最大功率为6W
2．（2021湘西州模拟）至2019年底中国智能手机用户数量位居全球第一，超过13亿。智能手机越来越人性化，当环境较亮时屏幕随着变亮、当环境变暗时屏幕亮度也随着变暗，这样的自动调节功能有利于保护视力。其原理可以简化为如图甲所示电路，光感传感器可以感知手机所处环境的亮度并按预定程序向数字电位器传递调节电阻大小的信息，手机屏幕犹如定值电阻，其亮度随其两端电压变化的规律如图乙所示。下列说法正确的是（　　）

A．环境变暗时通过手机屏幕的电流变大
B．环境变暗时手机屏幕两端的电压升高
C．环境变暗时光感传感器向数字电位器发出阻值变大的信息
D．相同的使用情况下手机在较亮的环境中可以工作更长时间
3．（2021衡阳模拟）某兴趣小组探究串联电路中电阻消耗的电功率与电流的关系，电路如图甲所示，电源电压保持不变。滑动变阻器滑片P从最右端向最左端移动的过程中，R1的U﹣I图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　）

A．电源电压是7.5V
B．R1的电阻值是10Ω
C．电路消耗的最大功率是3.6W
D．R2的最大阻值是50Ω
4．（2021铁岭模拟）如图甲所示的电路中，电源电压为12V保持不变，R2是定值电阻。闭合开关S，将滑动变阻器R1的滑片从最左端向右滑动直到小灯泡L正常发光。图乙是这一过程中两电压表与电流表示数变化关系的图象。下列说法正确的是（　　）

A．定值电阻R2的阻值是20Ω
B．小灯泡的额定功率为1.8W
C．小灯泡正常发光时，R1的阻值为5Ω
D．滑动变阻器R1的最大阻值为35Ω
5．（2021太原模拟）如图甲所示，电源电压为 12V 恒定不变，闭合开关 S，在保证电路安全的前提下，调节滑动变阻器的滑片从最大值滑至 a 点，移动滑片过程中电流表示数与两个电压表示数的关系如图乙所示。P 在 a 点时，小灯泡恰好正常发光。则下列说法中正确的是（　　）

A．小灯泡正常发光时的电压为3V
B．定值电阻 R 的阻值为 20Ω
C．小灯泡正常发光时的电阻是 20Ω
D．滑动变阻器的最大阻值为50Ω
6．（2021郴州模拟）如图甲所示，R2为电阻箱，调节R2时电流表示数I随之变化。如图乙所示是电阻箱阻值R2与电流表示数的倒数的图象，则定值电阻R1与电源电压U的大小分别为（　　）

A．5Ω 2.5V B．5Ω 10V C．10Ω 20V D．10Ω 30V
7．（2021盘锦模拟）在如图甲所示的电路中，电源电压恒为4.5V，小灯泡上标有“2.5V 0.75W”的字样，图乙是通过小灯泡的电流与它两端电压的关系图像。下列说法正确的是（　　）

A．当小灯泡正常发光时，其灯丝的电阻约为8.3Ω
B．当小灯泡正常发光时，电路消耗的总功率为1.35W
C．当小灯泡两端的电压为2V时，通电2min小灯泡消耗的电功电能为67.2J
D．根据图乙可以判断，当电压逐渐增大时，小灯泡灯丝的电阻将保持不变
8．（2021锦州模拟）如图甲所示电路，闭合开关S，将滑动变阻器R1的滑片，从最右端滑至最左端时，小灯泡恰好正常发光。图乙是这一过程中电流表A示数与电压表V1示数的变化关系图像，图丙是这一过程中定值电阻R2阻值与电压表V2示数的变化关系图像。下列判断正确的是（　　）

A．电源电压为21V
B．小灯泡的额定功率为10W
C．滑动变阻器的最大阻值为15Ω
D．定值电阻R21min最多产生的热量为300J
9．（2021泸州模拟）电源电压为6V恒定不变，滑动变阻器R2最大阻值是20Ω，闭合开关，滑动变阻器的P﹣R图像如图乙所示，则R1＝　 　Ω；当滑片P滑至最右端时，电流表的示数为　 　A。

10．（2021安徽口模拟）探究串联电路电压特点实验电路如图甲所示，改变电阻箱R1接入电路的阻值，记录R1的阻值和对应的电压表示数U1、U2，并根据记录绘制出图乙所示的﹣R1图像，则电源电压为　 　V，R2的阻值为　 　Ω。

11．（2021威海模拟）某物理科技小组设计了汽车有害尾气排放检测电路，如图甲所示，R为气敏电阻，其阻值随有害尾气浓度β变化的曲线如图乙所示，R0为定值电阻，电源电压恒定不变。当有害尾气浓度β增大时，气敏电阻R的阻值将　 　，电流表的示数将　 　，电压表的示数将　 　。（选填“变大”、“变小”或“不变”）

12．（2021张家界模拟）如图甲所示，某同学在“测量小灯泡电功率”的实验中，误将电压表并联在滑动变阻器的两端，他调节滑片P测得多组数据，并根据电流表、电压表示数作出如图乙所示的I﹣U图象。已知小灯泡的额定电压为2.5V，电源电压为4.5V，则小灯泡正常发光时的功率为　 　W．若小灯泡两端电压允许的最大值为3V，则滑动变阻器接入电路的最小值为　 　Ω，此时小灯泡的实际功率为　 　W．（结果为小数的保留两位小数）

13．（2021芜湖模拟）如图甲所示的电路中，R1为滑动变阻器，R0、R2，均为定值电阻，电源电压恒定，改变滑动变阻器R1的滑片位置，两电压表的示数随电流变化的I﹣U图像如图乙所示。求：
①电压表V1测量的是哪部分电路的电压；
②定值电阻R2的阻值大小；
③定值电阻R0和电源电压U的大小。



14．（2021营口模拟）如图甲所示，电源电压保持不变，电压表量程为0～15V，滑动变阻器的规格为“20Ω 2A”，电压表与电流表示数的关系如图乙所示。求：
（1）电源电压U和定值电阻的阻值R；
（2）保证电路元件安全，滑动变阻器连入电路中的阻值变化范围；
（3）开关S闭合后，整个电路消耗的最大功率和最小功率。



15．（2021福建模拟）小宇用如图甲所示电路对一只标有“0.8”字样的小灯泡L进行了测试，电源电压恒为9V，电阻箱R0的阻值可在0﹣9999Ω之间调节，根据所测数据作出了灯丝的I﹣U图象（如图乙所示），求：
（1）小灯泡正常发光时的电阻及电路工作5min所消耗的电能；
（2）电流表示数为0.6A时，电阻箱的阻值及小灯泡的实际功率。



16．（2021郴州模拟）如图乙是某超声波加湿器（甲图）内部湿度监测装置的简化电路图，根据电压表的示数可以判断湿度的高低。已知电源电压为12V，定值电阻R0的阻值为30Ω，湿敏电阻R的阻值随湿度RH变化的关系图像如图丙所示，其阻值最大为150Ω（图中未画出）。求：

（1）当湿度为60%时，通过R0的电流；
（2）当湿度为60%时，加湿器消耗的总功率；
（3）若电压表的量程为0～9V，装置能监测湿度的最大值。


17．（2021邵阳模拟）电路如图1，电源电压不变，电流表量程0～0.6A电压表量程0～8V，R3标有“3V 0.9W”字样，定值电阻R2的U﹣I图像如图2求：

（1）R2的阻值多大？
（2）当开关S1、S2、S3都闭合、滑动变阻器滑片P位于中点时，电流表示数为0.5A，R2电功率为1.25W，则滑动变阻器R1的最大值是多大？
（3）换用9V的电源，将变阻器R1更换为R11（0～170Ω），只闭合S1，在保证各元件安全的情况下，滑动变阻器R11的取值范围？


18．（2021自贡模拟）如图甲所示的电路，电源电压保持不变，小灯泡L标有“2.5V 0.25A”字样，其R﹣U图像如图乙所示，滑动变阻器R1的最大值为30Ω，定值电阻R2＝30Ω，电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～3V。当只闭合开关S、S2和S3，将变阻器R1的滑片P调到中点时，电流表示数为0.45A。

（1）求小灯泡的额定功率；
（2）当只闭合开关S、S2和S3时，求整个电路消耗的最大功率；
（3）当只闭合开关S和S1时，在保证各元件安全工作的情况下，求滑动变阻器R1允许的取值范围。


19．（2021湘西州模拟）如图甲所示是某电子秤原理图。托盘与弹簧相连，滑片P固定在弹簧上并能随弹簧的伸缩上下滑动，R是一根长L0＝10cm的均匀电阻丝。空盘时，滑片P位于R的最上端，称量最大值时，滑片P位于R的最下端，R的最大阻值Rm＝40Ω，电源电压恒为3V。请完成以下问题解答：
（1）图甲中的“质量表”用什么表改装；R0在电路中的作用是什么；
（2）空盘时，闭合开关S，电路电流为0.3A，求R0的阻值；
（3）已知该弹簧压缩的长度△l与所受压力的关系如图乙所示，开关S闭合后，在托盘中放入重为20N的物体时，求R接入电路的阻值。



20.（2021益阳模拟）某物理兴趣小组的同学们设计了如甲图所示的电路，其中电源电压不变，灯泡L标有“12V 6W”，滑动变阻器R的规格为“20Ω 1A”，如图乙是定值电阻R0和灯泡L的电压与电流的关系图像。当断开开关S1、闭合开关S和S2，并将滑动变阻器的滑片P位于R最右端时，灯泡L的实际功率为1.6W。求：

（1）R0的阻值；
（2）灯泡正常发光10min，电流通过灯泡所做的功；
（3）电源电压；
（4）甲电路在什么情况下消耗的电功率最大，求电路消耗的最大电功率。


21．（2021陕西模拟）科技小组的同学设计了如图甲所示的恒温水箱温控电路,由工作电路和控制电路组成。工作电路中的电热器上标有“220 V　2000 W”的字样;控制电路中热敏电阻Rt作为感应器探测水温,置于恒温水箱内,其阻值随温度变化的关系如图乙所示,R1为滑动变阻器。当电磁铁中的电流不小于100 mA时,衔铁被吸下。闭合开关S[不计继电器线圈的电阻,水的比热容为c=4.2×103 J/(kg·℃)]。

(1)电磁铁的上端为　　　　(选填“N”或“S”)极。 
(2)用电热器给恒温箱中100 kg的水加热,正常工作20 min时,水温由20 ℃升高到25 ℃,求电热器的加热效率。
(3)调节滑动变阻器,使R1=280 Ω,为了把温度控制在25 ℃左右,设定在水温低于25 ℃时自动加热,在水温达到25 ℃时停止加热,求控制电路中的电源电压U是多少。
(4)设控制电路中电源电压U不变,将水箱中水温由25 ℃的恒温调节到30 ℃的恒温,应　　　　(选填“增大”或“减小”)滑动变阻器接入电路中的阻值。 


22．（2021枣庄模拟）冲泡茶或奶粉等常需要不同温度的热水。小明设计了一款电热水壶，它可以将纯净水加热到所需的不同温度（如60℃或80℃或100℃）时就自动断开电路。其工作原理如图甲所示：铁质搭钩可绕着转轴A转动，挺杆DE可以上下运动并与搭钩连动，锁扣右侧与搭钩扣在一起，左侧通过拉紧的弹簧固定。当搭钩在C点受到0.2牛竖直向上的力就会与锁扣脱离，弹簧收缩带动锁扣和S1向左运动，触点分离电路断开。烧水时，闭合S1和S2，发热电阻R工作，双金属片受热向上弯曲，当温度达到设定值时，推起挺杆使搭钩与锁扣脱开。双金属片对挺杆E点向上的力F1随时间t的关系图如图乙。若加热过程中电流超过电热水壶的安全值，电磁铁B对搭钩的C点吸引力变大，可使搭钩与锁扣自动脱开，保护电路。电磁铁B对搭钩吸引力F2与线圈中的电流I关系如图丙。已知，CD＝4厘米，DA＝2厘米，发热电阻R阻值为100欧，电磁铁B的线圈电阻忽略不计。

（1）该热水壶最大允许通过的电流是　 　安。
（2）在220伏的电压下，电热水壶将一壶水加热到60℃时自动切断电路，求这段时间内发热电阻R放出的热量是多少？
（3）电路和各个元件的参数都保持不变，若要升高该热水壶加热的预设温度，可以通过改变什么来实现目的，请你设计一种方法并简要说明理由。

2023年中考物理专题复习 图像分析型动态电路参考答案
1．（2021辽阳模拟）灯泡L上标有“6V6W”字样，测得该灯泡的电流随电压变化的关系如图甲所示。现把灯泡L接入如图乙所示的电路中，若电路电压为10V不变，电流表的量程为“0～0.6A”，电压表的量程为“0～15V”，则下列说法正确的是（　　）

A．灯泡L正常发光时，电压表的示数为6V
B．当电流表示数为0.4A时，电压表的示数为9V
C．灯泡L的电阻值随电压表的示数的增大而增大
D．为了保证电路安全，整个电路消耗的最大功率为6W
【答案】BD。
2．（2021湘西州模拟）至2019年底中国智能手机用户数量位居全球第一，超过13亿。智能手机越来越人性化，当环境较亮时屏幕随着变亮、当环境变暗时屏幕亮度也随着变暗，这样的自动调节功能有利于保护视力。其原理可以简化为如图甲所示电路，光感传感器可以感知手机所处环境的亮度并按预定程序向数字电位器传递调节电阻大小的信息，手机屏幕犹如定值电阻，其亮度随其两端电压变化的规律如图乙所示。下列说法正确的是（　　）

A．环境变暗时通过手机屏幕的电流变大
B．环境变暗时手机屏幕两端的电压升高
C．环境变暗时光感传感器向数字电位器发出阻值变大的信息
D．相同的使用情况下手机在较亮的环境中可以工作更长时间
【答案】C。
3．（2021衡阳模拟）某兴趣小组探究串联电路中电阻消耗的电功率与电流的关系，电路如图甲所示，电源电压保持不变。滑动变阻器滑片P从最右端向最左端移动的过程中，R1的U﹣I图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　）

A．电源电压是7.5V
B．R1的电阻值是10Ω
C．电路消耗的最大功率是3.6W
D．R2的最大阻值是50Ω
【答案】BC。
4．（2021铁岭模拟）如图甲所示的电路中，电源电压为12V保持不变，R2是定值电阻。闭合开关S，将滑动变阻器R1的滑片从最左端向右滑动直到小灯泡L正常发光。图乙是这一过程中两电压表与电流表示数变化关系的图象。下列说法正确的是（　　）

A．定值电阻R2的阻值是20Ω
B．小灯泡的额定功率为1.8W
C．小灯泡正常发光时，R1的阻值为5Ω
D．滑动变阻器R1的最大阻值为35Ω
【答案】BCD。
5．（2021太原模拟）如图甲所示，电源电压为 12V 恒定不变，闭合开关 S，在保证电路安全的前提下，调节滑动变阻器的滑片从最大值滑至 a 点，移动滑片过程中电流表示数与两个电压表示数的关系如图乙所示。P 在 a 点时，小灯泡恰好正常发光。则下列说法中正确的是（　　）

A．小灯泡正常发光时的电压为3V
B．定值电阻 R 的阻值为 20Ω
C．小灯泡正常发光时的电阻是 20Ω
D．滑动变阻器的最大阻值为50Ω
【答案】C
6．（2021郴州模拟）如图甲所示，R2为电阻箱，调节R2时电流表示数I随之变化。如图乙所示是电阻箱阻值R2与电流表示数的倒数的图象，则定值电阻R1与电源电压U的大小分别为（　　）

A．5Ω 2.5V B．5Ω 10V C．10Ω 20V D．10Ω 30V
【答案】A。
7．（2021盘锦模拟）在如图甲所示的电路中，电源电压恒为4.5V，小灯泡上标有“2.5V 0.75W”的字样，图乙是通过小灯泡的电流与它两端电压的关系图像。下列说法正确的是（　　）

A．当小灯泡正常发光时，其灯丝的电阻约为8.3Ω
B．当小灯泡正常发光时，电路消耗的总功率为1.35W
C．当小灯泡两端的电压为2V时，通电2min小灯泡消耗的电功电能为67.2J
D．根据图乙可以判断，当电压逐渐增大时，小灯泡灯丝的电阻将保持不变
【答案】AB。
8．（2021锦州模拟）如图甲所示电路，闭合开关S，将滑动变阻器R1的滑片，从最右端滑至最左端时，小灯泡恰好正常发光。图乙是这一过程中电流表A示数与电压表V1示数的变化关系图像，图丙是这一过程中定值电阻R2阻值与电压表V2示数的变化关系图像。下列判断正确的是（　　）

A．电源电压为21V
B．小灯泡的额定功率为10W
C．滑动变阻器的最大阻值为15Ω
D．定值电阻R21min最多产生的热量为300J
【答案】BCD。
9．（2021泸州模拟）电源电压为6V恒定不变，滑动变阻器R2最大阻值是20Ω，闭合开关，滑动变阻器的P﹣R图像如图乙所示，则R1＝　 　Ω；当滑片P滑至最右端时，电流表的示数为　 　A。

【答案】10；0.2。
10．（2021安徽口模拟）探究串联电路电压特点实验电路如图甲所示，改变电阻箱R1接入电路的阻值，记录R1的阻值和对应的电压表示数U1、U2，并根据记录绘制出图乙所示的﹣R1图像，则电源电压为　 　V，R2的阻值为　 　Ω。

【答案】2.5V；10Ω。
11．（2021威海模拟）某物理科技小组设计了汽车有害尾气排放检测电路，如图甲所示，R为气敏电阻，其阻值随有害尾气浓度β变化的曲线如图乙所示，R0为定值电阻，电源电压恒定不变。当有害尾气浓度β增大时，气敏电阻R的阻值将　 　，电流表的示数将　 　，电压表的示数将　 　。（选填“变大”、“变小”或“不变”）

【答案】变小；变大；变小。
12．（2021张家界模拟）如图甲所示，某同学在“测量小灯泡电功率”的实验中，误将电压表并联在滑动变阻器的两端，他调节滑片P测得多组数据，并根据电流表、电压表示数作出如图乙所示的I﹣U图象。已知小灯泡的额定电压为2.5V，电源电压为4.5V，则小灯泡正常发光时的功率为　 　W．若小灯泡两端电压允许的最大值为3V，则滑动变阻器接入电路的最小值为　 　Ω，此时小灯泡的实际功率为　 　W．（结果为小数的保留两位小数）

【答案】0.5；6.82；0.66。
13．（2021芜湖模拟）如图甲所示的电路中，R1为滑动变阻器，R0、R2，均为定值电阻，电源电压恒定，改变滑动变阻器R1的滑片位置，两电压表的示数随电流变化的I﹣U图像如图乙所示。求：
①电压表V1测量的是哪部分电路的电压；
②定值电阻R2的阻值大小；
③定值电阻R0和电源电压U的大小。

【答案】①由图知R0、R1和R2串联在电源两端，电压表V1测量R1和R2两端的总电压，电压表V2测量R2两端的电压；
②由图知，当滑片P向左移动时，滑动变阻器R1连入的电阻变小，从而使电路中的总电阻变小，电路中的电流变大；根据U＝IR可知，R0两端的电压变大，R2两端的电压变大，由串联电路电压的特点可知，R1和R2两端的总电压变小；
所以，图像中上半部分为R1和R2的U﹣I图像，下半部分为R2的U﹣I图像，
即：图像中上半部分为电压表V1示数变化的图线；
由U﹣I图像得定值电阻R2的阻值为：
R2＝＝＝1Ω；
③由图像可知：当R1和R2两端的电压为10V时，R2两端的电压为1V，电路中的电流为1A，
则电源电压：U＝U1+U0＝10V+IR0＝10V+1A×R0﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
当滑片P移至最左端，滑动变阻器连入电阻为0，两电压表都测量电阻R2两端的电压，示数都为4V，电路中的电流最大为4A，
则电源电压：U＝U2′+U0′＝4V+4A×R0﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②得：10V+1A×R0＝4V+4A×R0
解得：R0＝2Ω，
则电源电压为：U＝U1+U0＝10V+IR0＝10V+1A×2Ω＝12V。
答：①电压表V1测量的是R1和R2两端的总电压；
②定值电阻R2的阻值大小为1Ω；
③定值电阻R0，为2Ω，电源电压U的大小为12V。
14．（2021营口模拟）如图甲所示，电源电压保持不变，电压表量程为0～15V，滑动变阻器的规格为“20Ω 2A”，电压表与电流表示数的关系如图乙所示。求：
（1）电源电压U和定值电阻的阻值R；
（2）保证电路元件安全，滑动变阻器连入电路中的阻值变化范围；
（3）开关S闭合后，整个电路消耗的最大功率和最小功率。

【答案】解：由电路图可知，定值电阻R与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流。
（1）由图乙可知，滑动变阻器两端的电压U滑＝6V时，电路中的电流I＝1.8A，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，由I＝可得，电源的电压：U＝U滑+IR＝6V+1.8A×R﹣﹣﹣﹣①
由图乙可知，滑动变阻器两端的电压U滑′＝12V时，电路中的电流I′＝1.2A，
则电源的电压：U＝U滑′+I′R＝12V+1.2A×R﹣﹣﹣﹣②
由①②可得：U＝24V，R＝10Ω；
（2）因串联电路中各处的电流相等，
所以，由滑动变阻器的规格可知，电路中的最大电流I大＝2A，此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小，
此时电路的总电阻：R总＝＝＝12Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，滑动变阻器连入电路中的最小阻值：R滑＝R总﹣R＝12Ω﹣10Ω＝2Ω，
当电压表的示数U滑″＝15V时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，此时电路中的电流最小，
此时定值电阻R两端的电压：UR＝U﹣U滑″＝24V﹣15V＝9V，
此时电路中的电流：I小＝＝＝0.9A，
滑动变阻器连入电路中的最大阻值：R滑′＝＝≈16.7Ω，
所以，滑动变阻器连入电路中的阻值变化范围为2Ω～16.7Ω；
（3）当电路中的电流最大时，整个电路消耗的功率最大，
则P大＝UI大＝24V×2A＝48W，
当电路中的电流最小时，整个电路消耗的功率最小，
则P小＝UI小＝24V×0.9A＝21.6W。
答：（1）电源电压U为24V，定值电阻的阻值R为10Ω；
（2）保证电路元件安全，滑动变阻器连入电路中的阻值变化范围为2Ω～16.7Ω；
（3）开关S闭合后，整个电路消耗的最大功率和最小功率依次为48W、21.6W。
15．（2021福建模拟）小宇用如图甲所示电路对一只标有“0.8”字样的小灯泡L进行了测试，电源电压恒为9V，电阻箱R0的阻值可在0﹣9999Ω之间调节，根据所测数据作出了灯丝的I﹣U图象（如图乙所示），求：
（1）小灯泡正常发光时的电阻及电路工作5min所消耗的电能；
（2）电流表示数为0.6A时，电阻箱的阻值及小灯泡的实际功率。

【答案】解：（1）由图象可知，通过灯泡的电流IL＝0.8A时，灯泡两端的电压UL＝8V，
由I＝可得，灯泡正常发光时的电阻：
RL＝＝＝10Ω；
则电路工作5min所消耗的电能：
W＝UIt＝9V×0.8A×5×60S＝2160J；
（2）由图象可知，通过灯泡的电流I＝0.6A时，灯泡两端的电压UL′＝3V，
由甲图可知：小灯泡与电阻箱R0串联。则根据串联电路的总电压等于各电阻两端的电压之和可知：
电阻箱R0两端的电压U阻＝U﹣UL′＝9V﹣3V＝6V，
由I＝得：R阻＝＝＝10Ω；
小灯泡的实际功率PL实＝UL′I＝3V×0.6A＝1.8W。
答：（1）小灯泡正常发光时的电阻为10Ω；电路工作5min所消耗的电能为2160J；
（2）电流表示数为0.6A时，电阻箱的阻值为10Ω；小灯泡的实际功率为1.8W。
16．（2021郴州模拟）如图乙是某超声波加湿器（甲图）内部湿度监测装置的简化电路图，根据电压表的示数可以判断湿度的高低。已知电源电压为12V，定值电阻R0的阻值为30Ω，湿敏电阻R的阻值随湿度RH变化的关系图像如图丙所示，其阻值最大为150Ω（图中未画出）。求：

（1）当湿度为60%时，通过R0的电流；
（2）当湿度为60%时，加湿器消耗的总功率；
（3）若电压表的量程为0～9V，装置能监测湿度的最大值。
【答案】解：由图可知，定值电阻R0与湿敏电阻R串联，电压表测量湿敏电阻R两端的电压，电流表测量电路中的电流；
（1）当装置显示湿度为60%时，图丙可知此时R＝70Ω，
则R总＝R+R0＝70Ω+30Ω＝100Ω，
所以，通过R0的电流：
I＝＝＝0.12A；
（2）当湿度为60%时，通过R0的电流为0.12A，则电路中的电流为0.12A，加湿器消耗的总功率P总＝UI＝12V×0.12A＝1.44W；
（3）由图丙可知，湿度越大，湿敏电阻R的阻值越大，由串联分压规律可知，湿敏电阻两端的电压也越大（即电压表示数越大），
由于电压表量程为0～9V，所以湿敏电阻R两端的电压最大为9V时，此时监测的湿度最大；
当电压表示数为9V时，由串联电路的电压特点可得，R0两端的电压：
U0＝U﹣UR＝12V﹣9V＝3V，
电路中的电流：I最小＝＝＝0.1A，
根据欧姆定律可知，R的最大电阻为：
R最大＝＝＝90Ω，
由图丙可知，装置能监测湿度的最大值为80%。
答：（1）通过R0的电流为0.12A；
（2）R消耗的电功率为1.44W；
（3）若电压表的量程为0～9V，装置能监测湿度的最大值为80%。
17．（2021邵阳模拟）电路如图1，电源电压不变，电流表量程0～0.6A电压表量程0～8V，R3标有“3V 0.9W”字样，定值电阻R2的U﹣I图像如图2求：

（1）R2的阻值多大？
（2）当开关S1、S2、S3都闭合、滑动变阻器滑片P位于中点时，电流表示数为0.5A，R2电功率为1.25W，则滑动变阻器R1的最大值是多大？
（3）换用9V的电源，将变阻器R1更换为R11（0～170Ω），只闭合S1，在保证各元件安全的情况下，滑动变阻器R11的取值范围？
【答案】解：（1）由图2可知，当通过R2的电流为0.3A时，其两端的电压为6V，
由I＝可得，R2的阻值：
R2＝＝＝20Ω；
（2）当开关S1、S2、S3都闭合、滑动变阻器滑片P位于中点时，R1与R2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P＝UI＝可得，电源的电压：
U＝＝＝5V，
此时通过R2的电流：
I2′＝＝＝0.25A，
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以，通过滑动变阻器的电流：
I1＝I﹣I2′＝0.5A﹣0.25A＝0.25A，
则滑动变阻器接入电路中的阻值：
R1＝＝＝20Ω，
所以，滑动变阻器R1的最大值是40Ω；
（3）灯泡正常发光时的电流：
I3＝＝＝0.3A，
灯泡的电阻：
R3＝＝＝10Ω，
只闭合S1时，R1与R3串联，电压表测R1两端的电压，电流表测电路中的电流，
因串联电路中各处的电流相等，且电流表量程0～0.6A，灯泡正常发光时的电流0.3A，
所以，电路中的最大电流I大＝0.3A，此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小，
此时电路的总电阻：
R总＝＝＝30Ω，
则滑动变阻器接入电路中的最小阻值：
R11小＝R总﹣R3＝30Ω﹣10Ω＝20Ω，
当电压表的示数U1大＝8V时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，此时R3两端的电压：
U3′＝U′﹣U11大＝9V﹣8V＝1V，
此时电路中的电流：
I小＝＝，即＝，
解得：R11大＝80Ω，
所以，在保证各元件安全的情况下，滑动变阻器R11的取值范围为20Ω～80Ω。
答：（1）R2的阻值为20Ω；
（2）滑动变阻器R1的最大值是40Ω；
（3）只闭合S1，在保证各元件安全的情况下，滑动变阻器R11的取值范围为20Ω～80Ω。
18．（2021自贡模拟）如图甲所示的电路，电源电压保持不变，小灯泡L标有“2.5V 0.25A”字样，其R﹣U图像如图乙所示，滑动变阻器R1的最大值为30Ω，定值电阻R2＝30Ω，电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～3V。当只闭合开关S、S2和S3，将变阻器R1的滑片P调到中点时，电流表示数为0.45A。

（1）求小灯泡的额定功率；
（2）当只闭合开关S、S2和S3时，求整个电路消耗的最大功率；
（3）当只闭合开关S和S1时，在保证各元件安全工作的情况下，求滑动变阻器R1允许的取值范围。
【答案】（1）小灯泡的额定功率是：
PL额＝UL额IL额＝2.5V×0.25A＝0.625W；
（2）只闭合开关S、S2和S3，将变阻器R的滑片P调到中点时，L短路，电路为R1与R2并联，电流表测量干路电流；
并联的总电阻，R并＝＝＝10Ω，
由I＝可得电源电压：U＝IR并＝0.45A×10Ω＝4.5V；
由于电流表的量程为0～0.6A，则干路电流最大为0.6A，
所以最大功率P最大＝UI最大＝4.5V×0.6A＝2.7W；
（3）只闭合开关S、S1，灯泡L与R1串联，R2不接入电路，移动变阻器的滑片P，向左移动时，R1变大，电压表的示数也变大，当电压表示数为3V时，R1最大，则R1的电压U1大＝3V，此时小灯泡两端的电压为：UL＝U﹣U1大＝4.5V﹣3V＝1.5V，
由图乙可知此时灯泡的电阻为：RL＝8Ω，
则I最小＝＝＝0.1875A，
所以由I＝可得R1连入电路的电阻：
R1＝＝＝16Ω；
当滑片向右移动时，R1变小，电流表的示数变大，UL也变大，由于灯泡的额定电流为0.25A，
所以，电路中的最大电流为：I最大＝IL额＝0.25A＜0.6A（电流表安全），
此时灯泡正常工作，则灯泡两端的电压为：UL′＝2.5V，
R1两端的电压为：U1′＝U﹣UL′＝4.5V﹣2.5V＝2V，
R1连入电路的最小电阻：R1′＝＝＝8Ω，
所以在保证各元件安全的情况下，滑动变阻器R1允许的取值范围是8～16Ω。
答：（1）求小灯泡的额定功率为0.625W；
（2）当只闭合开关S、S2和S3时，整个电路消耗的最大功率是2.7W；
（3）当只闭合开关S和S1时，在保证各元件安全工作的情况下，求滑动变阻器R1允许的取值范围是8～16Ω。
19．（2021湘西州模拟）如图甲所示是某电子秤原理图。托盘与弹簧相连，滑片P固定在弹簧上并能随弹簧的伸缩上下滑动，R是一根长L0＝10cm的均匀电阻丝。空盘时，滑片P位于R的最上端，称量最大值时，滑片P位于R的最下端，R的最大阻值Rm＝40Ω，电源电压恒为3V。请完成以下问题解答：
（1）图甲中的“质量表”用什么表改装；R0在电路中的作用是什么；
（2）空盘时，闭合开关S，电路电流为0.3A，求R0的阻值；
（3）已知该弹簧压缩的长度△l与所受压力的关系如图乙所示，开关S闭合后，在托盘中放入重为20N的物体时，求R接入电路的阻值。

【答案】解：（1）由甲图可知，质量表串联在电路中，所以是由电流表改装的；
由图知，空盘时，电路为R0的简单电路，可以防止滑片引起的短路，从而起到保护电路的作用；
（2）空盘时，闭合开关S，电路为R0的简单电路，
由欧姆定律可得：
R0＝＝＝10Ω；
（3）当称量物体重为20N时，即弹簧受到的压力为20N，由图像乙可知，弹簧被压缩的长度为△L1＝4cm，
因R是一根长L0＝10cm的均匀电阻丝，R的最大阻值为Rm＝40Ω。
△L1对应的电阻值为R1＝×Rm＝×40Ω＝16Ω，
即此时R接入电路的阻值为16Ω。
答：（1）图甲中的“质量表”用电流表改装；R0在电路中的作用是保护电路；
（2）空盘时，闭合开关S，电路电流为0.3A，R0的阻值为10Ω；
（3）开关S闭合后，在托盘中放入重为20N的物体时，R接入电路的阻值为16Ω。
20.（2021益阳模拟）某物理兴趣小组的同学们设计了如甲图所示的电路，其中电源电压不变，灯泡L标有“12V 6W”，滑动变阻器R的规格为“20Ω 1A”，如图乙是定值电阻R0和灯泡L的电压与电流的关系图像。当断开开关S1、闭合开关S和S2，并将滑动变阻器的滑片P位于R最右端时，灯泡L的实际功率为1.6W。求：

（1）R0的阻值；
（2）灯泡正常发光10min，电流通过灯泡所做的功；
（3）电源电压；
（4）甲电路在什么情况下消耗的电功率最大，求电路消耗的最大电功率。
【答案】解：（1）由图乙可知，R0两端的电压U0＝6V时，通过R0的电流I0＝0.3A，
由I＝可得，定值电阻R0的阻值：R0＝＝＝20Ω；
（2）灯泡正常发光时的功率PL＝6W，工作时间t＝10min＝600s，
由P＝可得，电流通过灯泡所做的功：WL＝PLt＝6W×600s＝3600J；
（3）当断开开关S1、闭合开关S和S2，并将滑动变阻器的滑片P位于R最右端时，灯泡L与滑动变阻器R的最大阻值串联，电压表测灯泡L两端的电压，电流表测电路中的电流，
由图乙可知，当灯泡两端的电压UL′＝4V时，通过的电流IL′＝0.4A，
此时灯泡L的实际功率：PL′＝UL′IL′＝4V×0.4A＝1.6W，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，此时滑动变阻器两端的电压：UR＝IR＝IL′R＝0.4A×20Ω＝8V，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，电源的电压：U＝UL′+UR＝4V+8V＝12V；
（4）当开关S、S1、S2都闭合且滑片位于左端时，定值电阻R0与灯泡L并联，电压表测电源两端的电压，电流表测电路中的电流，此时电路的总电阻最小，电路的总功率最大，
因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，此时灯泡两端的电压和额定电压相等，其功率和额定功率相等，
此时R0的电功率：P0＝＝＝7.2W，
因电路的总功率等于各用电器功率之和，
所以，电路消耗的最大电功率：P大＝PL+P0＝6W+7.2W＝13.2W。
答：（1）R0的阻值为20Ω；
（2）灯泡正常发光10min，电流通过灯泡所做的功为3600J；
（3）电源电压为12V；
（4）当开关S、S1、S2都闭合且滑片位于左端时，甲电路消耗的电功率最大，其最大电功率为13.2W。
21．（2021陕西模拟）科技小组的同学设计了如图甲所示的恒温水箱温控电路,由工作电路和控制电路组成。工作电路中的电热器上标有“220 V　2000 W”的字样;控制电路中热敏电阻Rt作为感应器探测水温,置于恒温水箱内,其阻值随温度变化的关系如图乙所示,R1为滑动变阻器。当电磁铁中的电流不小于100 mA时,衔铁被吸下。闭合开关S[不计继电器线圈的电阻,水的比热容为c=4.2×103 J/(kg·℃)]。

(1)电磁铁的上端为　　　　(选填“N”或“S”)极。 
(2)用电热器给恒温箱中100 kg的水加热,正常工作20 min时,水温由20 ℃升高到25 ℃,求电热器的加热效率。
(3)调节滑动变阻器,使R1=280 Ω,为了把温度控制在25 ℃左右,设定在水温低于25 ℃时自动加热,在水温达到25 ℃时停止加热,求控制电路中的电源电压U是多少。
(4)设控制电路中电源电压U不变,将水箱中水温由25 ℃的恒温调节到30 ℃的恒温,应　　　　(选填“增大”或“减小”)滑动变阻器接入电路中的阻值。 
【答案】解:(1)S　(1分)
(2)水吸收的热量:
Q吸= cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×100 kg×(25 ℃-20 ℃)=2.1×106 J
电热器消耗的电能:W=Pt=2000 W×20×60 s=2.4×106 J
电热器的加热效率:η=Q吸W×100%=2.1×106 J2.4×106 J×100%=87.5%　(3分)
(3)当水温达到25 ℃时停止加热,由图乙可知,热敏电阻的阻值为Rt=80 Ω,
则根据串联电路的总阻值等于各电阻之和可知:
R总=Rt+R1=80 Ω+280 Ω=360 Ω
此时控制电路中电流:I=100 mA=0.1 A
由欧姆定律得,电源电压:U=IR总=0.1 A×360 Ω=36 V　(3分)
(4)增大　(2分)
22．（2021枣庄模拟）冲泡茶或奶粉等常需要不同温度的热水。小明设计了一款电热水壶，它可以将纯净水加热到所需的不同温度（如60℃或80℃或100℃）时就自动断开电路。其工作原理如图甲所示：铁质搭钩可绕着转轴A转动，挺杆DE可以上下运动并与搭钩连动，锁扣右侧与搭钩扣在一起，左侧通过拉紧的弹簧固定。当搭钩在C点受到0.2牛竖直向上的力就会与锁扣脱离，弹簧收缩带动锁扣和S1向左运动，触点分离电路断开。烧水时，闭合S1和S2，发热电阻R工作，双金属片受热向上弯曲，当温度达到设定值时，推起挺杆使搭钩与锁扣脱开。双金属片对挺杆E点向上的力F1随时间t的关系图如图乙。若加热过程中电流超过电热水壶的安全值，电磁铁B对搭钩的C点吸引力变大，可使搭钩与锁扣自动脱开，保护电路。电磁铁B对搭钩吸引力F2与线圈中的电流I关系如图丙。已知，CD＝4厘米，DA＝2厘米，发热电阻R阻值为100欧，电磁铁B的线圈电阻忽略不计。

（1）该热水壶最大允许通过的电流是　 　安。
（2）在220伏的电压下，电热水壶将一壶水加热到60℃时自动切断电路，求这段时间内发热电阻R放出的热量是多少？
（3）电路和各个元件的参数都保持不变，若要升高该热水壶加热的预设温度，可以通过改变什么来实现目的，请你设计一种方法并简要说明理由。
　 　
【答案】解：（1）由题意知：当搭钩在C点受到0.2牛竖直向上的力就会与锁扣脱离，由图丙知，此时该热水壶最大允许通过的电流是2.5A；
（2）自动切断电路时双金属推动挺杆所需的力FD，
根据杠杆的平衡条件FD×DA＝FC×（CD+DA）得，
在D点施加的力为：FD＝＝＝0.6N，
当F＝0.6N时，从图乙可得，通电时间t＝10min＝600s，
这段时间发热电阻R放出的热量为：
Q＝t＝＝2.904×105J；
（3）将弹簧固定点适当左移，由于弹簧伸长更多，能产生更大的拉力，使搭钩与锁扣间的摩擦力增大，需要更高的温度才能让双金属片推起挺杆。
故答案为（1）2.5；（2）这段时间内发热电阻R放出的热量是2.904×105焦；
（3）将弹簧固定点适当左移，由于弹簧伸长更多，能产生更大的拉力，使搭钩与锁扣间的摩擦力增大，需要更高的温度才能让双金属片推起挺杆。